屏蔽線原理及接法

1、什么是屏蔽線？定義：導體外部有導體包裹的導線叫屏蔽線，包裹的導體叫屏蔽層， 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入大地。作用：避免干擾信號進入內層，導體干擾同時降低傳輸信號的損耗。結構：（普通）絕緣層+屏蔽層+導線（高級）絕緣層+屏蔽層+信號導線+屏蔽層接地導線注意：在選用屏蔽線時，屏蔽層接地導線屏蔽層接地導線的絕緣層有導電功能，可以與屏蔽層導通（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）是指電子設備或網(wǎng)絡系統(tǒng)具有一定的抵抗電磁干擾的能力，同時不 能產生過量的電磁輻射。 也就是說，要求該設備或網(wǎng)絡系統(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備及網(wǎng)絡的正常工作。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、吸收和趨膚效應原理（所謂趨膚效應是指電流在導體截面的分布隨頻率的升高而趨于導體表面分布，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，同時也阻止內部信號輻 射出去，干擾其它設備的工作。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單層的鋁箔屏蔽結構2 . Foil and Braid Screened Cable鋁箔和銅質編織網(wǎng)雙層屏蔽結構a） SF/UTP鋁箔和銅質編織網(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的傳輸性能。屏蔽線接法：屏蔽線的一端接地，另一端懸空。當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：兩層屏蔽應是相互絕緣隔離型屏蔽！如沒有彼此絕緣仍應視為單層屏蔽！最外層屏蔽兩端接地是由于引入的電位差而感應出電流，因此產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的電壓；而最內層屏蔽一端接地， 由于沒有電位差，僅用于一般防靜電感應。 下面的規(guī)范是最好的佐證！GB 50217-1994 電力工程電纜設計規(guī)范 一一3.6.8控制電纜金屬屏蔽的接地方式，應符合下列規(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，當電磁感應的干擾較大，宜采用兩點接地；靜電感應的干擾較大

8、，可用一點接地。雙重屏蔽或復合式總屏蔽，宜對內、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 建筑物防雷設計規(guī)范一一第6.3.1條規(guī)定：當采用屏蔽電纜時其屏蔽層應至少在兩端等電位連接，當系統(tǒng)要求只在一端做等電位連接時，應采用兩層屏蔽，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。2.雙層屏蔽，最外層屏蔽兩端接地，內層屏蔽一端等電位接地。此時，外層屏蔽由于電位差而感應出電流，因此產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，單點接地無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， 保證人身和設備安全的，必須多點接地。內層才是防止干擾的，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備遭到噪聲源的干擾，是對敏感設備的屏蔽。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、收而產生的，而是由于屏蔽層的接地產生的，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?、單端接地或雙端接地總結：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?；蛘哒f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。這種電流在內部導致共模干擾電壓并且有可能干擾模擬量設備。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)過一個大的導電區(qū)域(低感應系數(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(例如：處理器和A/D轉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