【無線射頻連接器】-屏蔽對(duì)稱電纜的耦合損耗測量

----宋停云與您分享--------宋停云與您分享----屏蔽對(duì)稱電纜的耦合損耗測量目前等同采納IEC61196-1(1995)的國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T17737.1-2000標(biāo)準(zhǔn)中，關(guān)于屏蔽效率（SCREENINGEFFECTIVENESS）有以下幾種方法：表面轉(zhuǎn)移阻抗注入線法（頻域，幾千赫茲至3千兆赫茲）、表面轉(zhuǎn)移阻抗三同軸法（100MHz以下）、容性耦合導(dǎo)納電容法（約1000Hz頻率）、屏蔽衰減汲取鉗法（30～2500MHz）以及屏蔽衰減測量達(dá)到和超過3GHz的屏蔽衰減as的試驗(yàn)方法等。

我們通過對(duì)三同軸測試系統(tǒng)測量對(duì)稱電纜的討論，設(shè)計(jì)并組建了三同軸測試系統(tǒng)。同時(shí)對(duì)SPT、FPT、SFPT結(jié)構(gòu)的五類、六類等屏蔽對(duì)稱電纜進(jìn)行了測試和分析，總結(jié)出了一些影響對(duì)稱電纜耦合損耗性能的因素。

一、測試原理

差分模式下的平衡電纜會(huì)輻射一部分輸入功率，大小取決于電纜勻稱性。對(duì)于非屏蔽平衡電纜（UTP）來說這種輻射就是不平衡衰減au。對(duì)帶屏蔽平衡電纜（STP）來說，這些自線對(duì)的干擾功率被外屏蔽附加衰減，這種不對(duì)稱使屏蔽產(chǎn)生電流，并且通過轉(zhuǎn)移阻抗和容性耦合阻抗耦合到外電路中。所以通常帶屏蔽平衡電纜（STP）的抗電磁干擾效率是由線對(duì)不平衡衰減au和屏蔽層的屏蔽衰減as相加而成的。

測試裝置是由被測電纜和金屬管組成的三同軸系統(tǒng)，由信號(hào)發(fā)生器激勵(lì)的匹配被測電纜的內(nèi)電路或主電路會(huì)產(chǎn)生干擾信號(hào)，外電路或二次電路的干擾是由被測電纜的外導(dǎo)體(多層屏蔽電纜的最外層)和中心軸放置被測電纜的金屬管引起的，測試裝置原理圖見圖1。二次電路遠(yuǎn)端的峰值電壓需要測量，而二次回路近端是短路的，因此測試中接收機(jī)的匹配不是必需的。假如接收機(jī)的阻抗要比二次回路特性阻抗小，遠(yuǎn)端的峰值電壓與接收機(jī)的輸入阻抗無關(guān)。但是，為了減小失配，對(duì)不同外徑的電纜可以選用不同直徑范圍的銅管。

圖1測試裝置原理圖

二、測量裝置的設(shè)計(jì)

依據(jù)測試原理，我們?cè)O(shè)計(jì)并加工了實(shí)際的測量裝置。設(shè)計(jì)過程中，我們重點(diǎn)關(guān)注以下幾個(gè)方面因數(shù)。

a.電纜盡可能至于金屬管中心位置以獵取勻稱的電磁波傳播。

b.為了減小失配，對(duì)不同外徑的電纜選用不同直徑范圍的四氟介質(zhì)管。

c.放置轉(zhuǎn)換器和端接負(fù)載的屏蔽箱應(yīng)具有良好的屏蔽效果。

d.試樣的屏蔽外導(dǎo)體與三同軸系統(tǒng)的外銅管的連接既便利又牢靠。

詳細(xì)的耦合損耗測量系統(tǒng)總裝配圖見圖2。

圖2耦合損耗測量系統(tǒng)總裝配圖

以上測試系統(tǒng)特點(diǎn)：

1.整個(gè)系統(tǒng)從"始端'到"末端'全由金屬屏蔽罩和外銅管包裹，這樣外界干擾信號(hào)無法介入，測試環(huán)境比較穩(wěn)定，不確定因素影響小。

2.外銅管的長度選用了6米（在三同軸法里約為1米），這樣更接近與被測電纜在低頻段時(shí)的波長，使測得的耦合損耗值更精確?????合理。

三、測量系統(tǒng)的連接

依據(jù)耦合損耗測量方法（三同軸法），測量系統(tǒng)中的外銅管由3根2m長的圓銅管連接而成，外銅管內(nèi)選用相應(yīng)尺寸的由聚四氟墊片支撐于中心的聚四氟長管，被測電纜穿過聚四氟長管并處在外銅管的中心處。連接信號(hào)發(fā)生器（或網(wǎng)絡(luò)分析儀）輸出端口的被測電纜的一端稱為三同軸系統(tǒng)的始端，始端是短路的，而在外銅管近末端處稱為三同軸系統(tǒng)的末端，見圖1。

信號(hào)發(fā)生器（或網(wǎng)絡(luò)分析儀）的輸出通過轉(zhuǎn)換器BALUN（50同軸轉(zhuǎn)100對(duì)稱）把信號(hào)饋入到被測對(duì)稱電纜始端的其中一對(duì)芯線，其余各對(duì)的芯線分別通過阻值為50的電阻接地。被測對(duì)稱電纜的末端的全部線芯通過阻值為50的電阻接地，見圖3被測電纜端接圖。

圖3被測電纜端接圖

轉(zhuǎn)換器BALUN放置于金屬屏蔽箱內(nèi)加以屏蔽，始端的被測對(duì)稱電纜外導(dǎo)體（即屏蔽層）由銅夾板與外銅管始端短路端以及放BALUN的金屬屏蔽箱夾緊。在外銅管近末端處，用接受機(jī)（或網(wǎng)絡(luò)分析儀）的信號(hào)輸入端連接三同軸系統(tǒng)末端處的被測電纜外導(dǎo)體與外銅管，測量外回路的干擾功率。

剩余被測電纜放置于屏蔽的金屬箱內(nèi)，外銅管和被測對(duì)稱電纜的末端之間放置一個(gè)汲取衰減器（汲取衰減10dB）,該汲取衰減器盡量靠近外銅管的接收端以汲取反向傳輸波的干擾。末端金屬屏蔽箱和被測纜外導(dǎo)體應(yīng)緊密連接并接地。

實(shí)際的耦合損耗測量系統(tǒng)見圖4。

圖4耦合損耗實(shí)際測量系統(tǒng)

四、對(duì)稱電纜耦合損耗的測量

在完成耦合損耗測量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試和對(duì)比試驗(yàn)后，我們對(duì)SFTP（屏蔽結(jié)構(gòu)：銅絲編織加鋁塑薄膜）、FTP（屏蔽結(jié)構(gòu)：鋁塑薄膜）、STP（屏蔽結(jié)構(gòu)：銅絲編織）等五類、超五類和六類等電纜樣品進(jìn)行了測試。

依據(jù)耦合損耗測量方法（三同軸法）的結(jié)果表達(dá)，耦合衰減ac的計(jì)算必需以Zs=150為歸一化阻值。即：

（1）

其中：am,mim為以測量值的最小包絡(luò)曲線的衰減記錄；az為不能由其他方法（如校準(zhǔn)）消退的，最終插入的適配器的附加衰減，現(xiàn)采納NORTHHILLS公司的BALEN，其測試頻率范圍為10～600MHz，全頻段的插入損耗az約為2.8dB左右；Z1為被測電纜主電路特性阻抗，此處為100。全部代入上式得：

（2）

為了便利，暫以ac=am,min簡化，這樣可用網(wǎng)絡(luò)分析儀的測量曲線作為耦合損耗的測量結(jié)果，精確測量計(jì)算時(shí)再以公式（2）代之。一個(gè)典型的SFTP屏蔽結(jié)構(gòu)對(duì)稱電纜測試結(jié)果見表1。

表1SFTP屏蔽結(jié)構(gòu)對(duì)稱電纜測試結(jié)果

由上表可見，SFTP屏蔽結(jié)構(gòu)對(duì)稱電纜的耦合損耗最小值最差為65dB左右，最大為85dB左右。綜合平均水平在80～90dB間。圖5為其測試典型波形。

圖5SFTP屏蔽結(jié)構(gòu)對(duì)稱電纜的耦合損耗

五、測試關(guān)鍵

通過上述的對(duì)比試驗(yàn)以及數(shù)據(jù)分析，為了能更精確?????地檢測對(duì)稱電纜的屏蔽性能，還應(yīng)當(dāng)留意以下幾點(diǎn)：

1.網(wǎng)絡(luò)分析儀或頻譜分析儀的測試動(dòng)態(tài)范圍應(yīng)足夠大，以避開儀器引起的嘲聲電平干擾。

2.被測電纜始末端的金屬屏蔽盒應(yīng)密封嚴(yán)緊，金屬屏蔽罩與外銅管間亦應(yīng)連接緊密。

3.被測電纜始端的屏蔽層應(yīng)與外銅管接觸良好，必要時(shí)用專用夾具緊固避開產(chǎn)生縫隙，而末端的電纜屏蔽層亦應(yīng)與金屬屏蔽罩接觸良好且緊固。

4.被測電纜始末端的各組對(duì)絞線均應(yīng)通過50電阻接地，其中的連接部位最好采納焊接工藝或制成電路模塊，負(fù)載電阻最好采納射頻SMD（表面貼裝器件）電阻，以改善其高頻性能。

5.測試儀器信號(hào)輸出端口的轉(zhuǎn)換裝置或阻抗轉(zhuǎn)換器等應(yīng)保證接觸良好，儀器的信號(hào)接收端口亦應(yīng)與外銅管末端引出口緊密連接。

6.阻抗轉(zhuǎn)換器（BALEN）的插入損耗NORTHHILLS公司的BALEN，其測試頻率范圍分別是0～300MHz，全頻段的插入損