屏蔽線原理及接法

1、什么是屏蔽線？定義：導(dǎo)體外部有導(dǎo)體包裹的導(dǎo)線叫屏蔽線，包裹的導(dǎo)體叫屏蔽層， 一般為編織銅網(wǎng)或銅泊（鋁），屏蔽層需要接地，外來的干擾信號可被該層導(dǎo)入大地。作用：避免干擾信號進入內(nèi)層，導(dǎo)體干擾同時降低傳輸信號的損耗。結(jié)構(gòu)：（普通）絕緣層+屏蔽層+導(dǎo)線（高級）絕緣層+屏蔽層+信號導(dǎo)線+屏蔽層接地導(dǎo)線注意：在選用屏蔽線時，屏蔽層接地導(dǎo)線屏蔽層接地導(dǎo)線的絕緣層有導(dǎo)電功能，可以與屏蔽層導(dǎo)通（有一定的電阻）屏蔽線纜的原理：屏蔽布線系統(tǒng)源于歐洲，它是在普通非屏蔽布線系統(tǒng)的外面加上金屬屏蔽層，利用金屬屏蔽層的反射、吸收及趨膚效應(yīng)實現(xiàn)防止電磁干擾及電磁輻射的功能，屏蔽系統(tǒng)綜合利用了雙絞線的平衡原理及屏蔽層的屏蔽作

2、用，因而具有非常好的電磁兼容（ EMC）特性。電磁兼容（EMC）是指電子設(shè)備或網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)具有一定的抵抗電磁干擾的能力，同時不 能產(chǎn)生過量的電磁輻射。 也就是說，要求該設(shè)備或網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)能夠在比較惡劣的電磁環(huán)境中正 常工作，同時又不能輻射過量的電磁波干擾周圍其它設(shè)備及網(wǎng)絡(luò)的正常工作。U/UTP（非屏蔽）電纜的平衡特性并不只取決于部件本身的質(zhì)量（如絞對），而會受到周圍環(huán)境的影響。因為 U/UTP （非屏蔽）周圍的金屬、隱蔽的“地” 、施工中的牽拉、彎曲等 等情況都會破壞其平衡特性，從而降低 EMC性能。所以，要獲得持久不變的平衡特性， 只有一個解決方案：在所有芯線外加多一層鋁箔進 行接地。鋁箔為脆弱的雙

3、絞芯線增加了保護，同時為 U/UTP （非屏蔽）電纜人為的創(chuàng)造了 一個平衡環(huán)境。從而形成我們現(xiàn)在所說的屏蔽線纜。屏蔽電纜的屏蔽原理不同于雙絞的平衡抵消原理，屏蔽電纜是在四對雙絞線的外面加多一層或兩層鋁箔，利用金屬對電磁波的反射、吸收和趨膚效應(yīng)原理（所謂趨膚效應(yīng)是指電流在導(dǎo)體截面的分布隨頻率的升高而趨于導(dǎo)體表面分布，頻率越高，趨膚深度越小，即頻率越高，電磁波的穿透能力越弱），有效的防止外部電磁干擾進入電纜，同時也阻止內(nèi)部信號輻 射出去，干擾其它設(shè)備的工作。實驗表明，頻率超過 5MHz的電磁波只能透過 38師 厚的鋁箔。如果讓屏蔽層的厚度超過38 m,就使能夠透過屏蔽層進入電纜內(nèi)部的電磁干擾的頻率

4、主要在5MHz以下。而對于5MHz以下的低頻干擾可應(yīng)用雙絞線的平衡原理有效的抵消。根據(jù)布線最早的定義，分為非屏蔽線纜-UTP和屏蔽線纜-STP兩種。后來隨著技術(shù)的發(fā)展和各家不同的工藝，衍生出了很多不同屏蔽的種類1. F/UTP Foil Screened Cable單層的鋁箔屏蔽結(jié)構(gòu)2 . Foil and Braid Screened Cable鋁箔和銅質(zhì)編織網(wǎng)雙層屏蔽結(jié)構(gòu)a） SF/UTP鋁箔和銅質(zhì)編織網(wǎng)同時包裹在四對線的外層 b） S/FTP （PIMF） 線對單對鋁箔屏 蔽加上包裹在四對線的外層的銅質(zhì)編織網(wǎng)PIMF = Pair in Metal Foil 。屏蔽電纜抵抗外界干擾主要體

5、現(xiàn)在：信號傳輸?shù)耐暾钥梢酝ㄟ^屏蔽系統(tǒng)得到一定的保證。屏蔽布線系統(tǒng)可以防止傳輸數(shù)據(jù)受到外界電磁干擾和射頻干擾的影響。電磁干擾（EMI）主要是低頻干擾，馬達、熒光燈以及電源線是通常的電磁干擾源。射頻干擾（RFI）是高頻干擾，主要是無線頻率干擾，包括無線電、電視轉(zhuǎn)播、雷達及其他無線通信。對于抵抗電磁干擾， 選擇編織層屏蔽最為有效， 也就是金屬網(wǎng)屏蔽， 因其具有較低的臨界電阻。而對于射頻干擾，金屬箔層屏蔽最有效， 因為金屬網(wǎng)屏蔽所產(chǎn)生的縫隙可使得高頻 信號自由地進出。對于高低頻混合的干擾場，則要采用金屬箔層加金屬網(wǎng)的組合屏蔽方式， 也就是S/FTP形式的雙層屏蔽電纜，這樣可使得金屬網(wǎng)屏蔽適用于低頻范

6、圍的干擾，金屬 箔屏蔽適用于高頻范圍的干擾。IBM ACS的屏蔽線纜中鋁箔屏蔽層單層厚度即達到50-62 m,起到了更完整的屏蔽效果。同時由于只采用單層屏蔽，對于施工而言將更加簡單，便于安裝，不易在施工過程中造成人為的損壞，且鋁帛的厚度可以承受更大的破壞力。從而能給用戶提供更高品質(zhì)的傳輸性能。屏蔽線接法：屏蔽線的一端接地，另一端懸空。當(dāng)信號線傳輸距離比較遠的時候，由于兩端的接地電阻不同或PEN線有電流，可能會導(dǎo)致兩個接地點電位不同，此時如果兩端接地，屏蔽層就有電流行成，反而對信號形成干擾，因此這種情況下一般采取一點接地，另一端懸空的辦法，能避免此種干擾形成。兩端接地屏蔽效果更好，但信號失真會增

7、大。請注意：兩層屏蔽應(yīng)是相互絕緣隔離型屏蔽！如沒有彼此絕緣仍應(yīng)視為單層屏蔽！最外層屏蔽兩端接地是由于引入的電位差而感應(yīng)出電流，因此產(chǎn)生降低源磁場強度的磁通，從而基本上抵消掉沒有外屏蔽層時所感應(yīng)的電壓；而最內(nèi)層屏蔽一端接地， 由于沒有電位差，僅用于一般防靜電感應(yīng)。 下面的規(guī)范是最好的佐證！GB 50217-1994 電力工程電纜設(shè)計規(guī)范 一一3.6.8控制電纜金屬屏蔽的接地方式，應(yīng)符合下列規(guī)定：(1)計算機監(jiān)控系統(tǒng)的模擬信號回路控制電纜屏蔽層，不得構(gòu)成兩點或多點接地，宜用集中式一點接地。(2)除(1)項等需要一點接地情況外的控制電纜屏蔽層，當(dāng)電磁感應(yīng)的干擾較大，宜采用兩點接地；靜電感應(yīng)的干擾較大

8、，可用一點接地。雙重屏蔽或復(fù)合式總屏蔽，宜對內(nèi)、外屏蔽分用一點，兩點接地。(3)兩點接地的選擇，還宜考慮在暫態(tài)電流作用下屏蔽層不致被燒熔。GB50057-2000 建筑物防雷設(shè)計規(guī)范一一第6.3.1條規(guī)定：當(dāng)采用屏蔽電纜時其屏蔽層應(yīng)至少在兩端等電位連接，當(dāng)系統(tǒng)要求只在一端做等電位連接時，應(yīng)采用兩層屏蔽，外層屏蔽按前述要求處理。其原理是：1.單層屏蔽一端接地，不形成電位差，一般用于防靜電感應(yīng)。2.雙層屏蔽，最外層屏蔽兩端接地，內(nèi)層屏蔽一端等電位接地。此時，外層屏蔽由于電位差而感應(yīng)出電流，因此產(chǎn)生降低源磁場強度的磁通，從而基本上抵消掉沒有外屏蔽層時所感應(yīng)的電壓。如果是防止靜電干擾，必須單點接地，不

9、論是一層還是二層屏蔽。因為單點接地的靜電放電 速度是最快的。但是，以下兩種情況除外：1、外部有強電流干擾，單點接地?zé)o法滿足靜電的最快放電。如果接地線截面積很大，能夠保證靜電最快放電的話，同樣也要單點接地。當(dāng)然了，真是那樣，也沒有必要選擇兩層屏蔽。否則，必須兩層屏蔽，外層屏蔽主要是減少干擾強度，不是消除干擾，這時必須多點接地，雖然放不完，但必須盡快減弱，要減弱，多點接地是最佳選擇。比如，企業(yè)中的電纜橋架其實就是外屏蔽層，它是必須多點接地的，第一道防線，減小干擾源的強度。內(nèi)層屏蔽層（其實，大家不會買雙層的電纜， 一般是外層就是電纜橋架，內(nèi)層才是屏蔽電纜的屏蔽層）必須單點接地，因為外部強度已經(jīng)減少，

10、盡快放電，消除干擾才是內(nèi)層的目的。2、外部電擊和防雷等安全的要求。這種情況必須要兩層防護，外層不是用來消除干擾的，是出于安全的考慮的， 保證人身和設(shè)備安全的，必須多點接地。內(nèi)層才是防止干擾的，所以必須單點接地。屏蔽線的作用 屏蔽線的作用是將電磁場噪聲源與敏感設(shè)備隔離，切斷噪聲源的傳播路徑。屏蔽 分為主動屏蔽和被動屏蔽，主動屏蔽目的是為了防止噪聲源向外輻射，是對噪聲源的屏蔽； 被動屏蔽目的是為了防止敏感設(shè)備遭到噪聲源的干擾，是對敏感設(shè)備的屏蔽。屏蔽電纜的屏蔽層主要由銅、鋁等非磁性材料制成，并且厚度很薄，遠小于使用頻率上金屬材料的集膚深度，屏蔽層的效果主要不是由于金屬體本身對電場、磁場的反 射、吸

11、收而產(chǎn)生的，而是由于屏蔽層的接地產(chǎn)生的，接地的形式不同將直接影響屏蔽效果。對于電場、磁場屏蔽層的接地方式不同?？刹捎貌唤拥亍味私拥鼗螂p端接地總結(jié)：單端接地：1） 屏蔽電纜的單端接地對于避免低頻電場的干擾是有幫助的。或者說它能夠 避免波長入遠遠大于電纜長度L的頻率干擾。L人/202） 電纜屏蔽層單端接地能夠避免屏蔽層上的低頻電流噪聲。這種電流在內(nèi)部導(dǎo)致共模干擾電壓并且有可能干擾模擬量設(shè)備。3）屏蔽層的單端接地對于那些對低頻干擾敏感的電路（模擬量電路）來說是可取的。4)連續(xù)測量值的上下波動和永久偏差表示有低頻干擾。雙端接地：1) 確保到電控柜或者插頭(圓形接觸)的連接經(jīng)過一個大的導(dǎo)電區(qū)域(低感應(yīng)系數(shù))。選擇金屬在金屬上比非金屬在非金屬上要好。2) 由于有些模擬量模塊使用了脈沖技術(shù)(例如：處理器和A/D轉(zhuǎn)換器集成在同一模塊中)，建議將模擬量信號彼此間屏蔽，確保正確的等電位連接，只有在這種情 況下進行雙端接地。3) 通常金屬箔屏蔽層的傳輸阻抗遠遠大于銅編織線的屏蔽層，其效果相差5-10 倍，不能用作數(shù)字信號電纜。4) 偶爾的功能失靈表明有高頻干擾。這是