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电缆屏蔽知多少?

越来越多的使用者在选择电缆的时候会关注电缆的屏蔽效率。它的重要性何在?对于系统性能又会有什么影响呢?导致屏蔽效率存在差异的原因又在哪里呢?带着这些疑问,我们接下来探讨电缆的各种结构及对于屏蔽的作用。

屏蔽电缆(图1),一方面可以减少电缆内部传输信号的泄漏,降低对外的电磁辐射污染,使信息更加保密;另一方面可以有效地防止外部电磁环境对电缆内信号产生干扰,保证信号传输的质量。

由电磁干扰和屏蔽原理可知,电缆屏蔽应采用高磁导率和高电导率材料,目前电缆工业中使用的屏蔽材料主要有铝、铜、银、镀银铜、合金等金属材料以及半导电塑料等半导电高分子材料。

提高电缆屏蔽性能还可从以下三个方面考虑:

① 低频环境下,高磁导率材料的电磁屏蔽性能要优于高电导率材料,高频环境则相反,因此采用高电导率和高磁导率材料的组合可拓宽蔽采用的材电缆屏蔽层的屏蔽范围;

② 可增加屏蔽层的厚度来提高电缆屏蔽性能;

③ 可在电缆屏蔽结构上采用多层屏蔽,这是由于电磁波在层与层之间存在的反射,使得多层屏蔽效果比厚度相同的单层屏蔽效果更好。

以射频同轴电缆为例,基本有以下屏蔽方式


单层结构

单层编织屏蔽由一层编织层组成,其覆盖率为70%〜95%。其屏蔽效果约为-50dB,单层屏蔽电缆常用于1GHz以下,且射频干扰不严重的场景中,例如安防监控,有线电视传输领域。在射频测试和测量中,不建议采用单层屏蔽的同轴电缆,容易因为电磁泄漏而导致功率计读数的不稳定。

双层编制屏蔽

双层编织屏蔽由两层编织层组成,其屏蔽效果为-75dB~-85dB,典型应用可以达到6GHz。目前此类产品与应用非常广泛,在民用WIFI,GPS等信号传输上面,常用此类结构电缆来传输;通信基站内的各个单元,也常用此类产品做射频信号传输。

三层屏蔽结构

三层屛蔽由两层编织屏蔽中间再加一层箔状屏蔽组成,也有的第一层采用缠绕的铜带,其屏蔽效果可达到-90~-100dB。EMC测试要求高的应用,例如EMC实验室,暗室的布线,汽车射频领域的测试,往往多采用这种屏蔽方式的射频同轴电缆。

双层屏蔽(缠绕+编织)

双层屏敝(缠绕+编织)的内层屏蔽采用缠绕铜带,外层屏蔽采用编织。覆盖率为100%,屏蔽效果可达到-100dB。很多微波同轴电缆采用这种结构,大多数此类线缆的线径要求比较细,屏蔽系数要求非常高,传输射频的频率比较高,高达110G~。在微波领域,此类射频同轴电缆应用广泛。

固态屏蔽

固态屏蔽由铝管或铜管制成,覆盖率为100%,达到了完全的屏蔽效果(优于-120dB)。例如半刚同轴电缆,这种电缆只能一次弯曲成形,常用于设备内部的互联,设计走线时不需要考虑电缆间的互相干扰;另外一种可以归入固态屏蔽的电缆是波纹铜管电缆,相对来说更容易弯曲,这种电缆常被用于天馈系统中。

综上所述,高性能的屏蔽电缆不仅可以起到一定的接地保护作用,也会起到抗干扰、防止外磁场侵入以及电磁场的干扰消耗不影响其它电子元件的作用,同时可以加强自身机械强度。着眼未来,无论是常用的射频同轴电缆,还是电力电缆、信号传输电缆或者双绞网线,都会越来越多的关注屏蔽效能问题。作为一家拥有六十年历史的国际顶端无线射频和光纤通信技术制造商,罗森伯格在高性能屏蔽产品的研发上投入巨大,产品广泛应用于数据中心、智能家居、新能源汽车和射频连接等解决方案中。


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