屏蔽電纜的原理

屏蔽布線系統(tǒng)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(shí)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(shí)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(shí)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(duì)),而會(huì)受到周圍環(huán)境的影響。因?yàn)閁/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(huì)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(gè)解決方案:在所有芯線外加多一層鋁箔進(jìn)行接地。鋁箔為脆弱的雙絞芯線增加了保護(hù),同時(shí)為U/UTP(非屏蔽)電纜人為的創(chuàng)造了一個(gè)平衡環(huán)境。從而形成我們現(xiàn)在所說的屏蔽電纜。
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(duì)雙絞線的外面加多一層或兩層鋁箔,利用金屬對(duì)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(jìn)入電纜,同時(shí)也阻止內(nèi)部信號(hào)輻射出去,干擾其它設(shè)備的工作。
實(shí)驗(yàn)表明,頻率超過5MHz的電磁波只能透過38μm厚的鋁箔。如果讓屏蔽層的厚度超過38μm,就使能夠透過屏蔽層進(jìn)入電纜內(nèi)部的電磁干擾的頻率主要在5MHz以下。而對(duì)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zui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/UTPFoilScreenedCable單層的鋁箔屏蔽結(jié)構(gòu);
2.FoilandBraidScreenedCable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(shí)包裹在四對(duì)線的外層;b)S/FTP(PIMF)線對(duì)單對(duì)鋁箔屏蔽加上包裹在四對(duì)線的外層的銅質(zhì)編織網(wǎng)PIMF=PairinMetalFoil。
屏蔽電纜抵抗外界干擾主要體現(xiàn)在:信號(hào)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(dá)、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(dá)及其他無線通信。
對(duì)于抵抗電磁干擾,選擇編織層屏蔽zui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(duì)于射頻干擾,金屬箔層屏蔽zui有效,因?yàn)榻饘倬W(wǎng)屏蔽所產(chǎn)生的縫隙可使得高頻信號(hào)自由地進(jìn)出。對(duì)于高低頻混合的干擾場(chǎng),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)屏蔽適用于低頻范圍的干擾,金屬箔屏蔽適用于高頻范圍的干擾。
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Q
為什么號(hào)稱幾百萬次的拖鏈電纜幾天就斷線了?
A拖鏈電纜所謂的幾百萬次的拖鏈彎曲次數(shù),是在特定實(shí)驗(yàn)條件下得出的,并非在所有設(shè)備上都會(huì)有幾百萬次的拖鏈彎曲次數(shù)。當(dāng)設(shè)備環(huán)境優(yōu)于實(shí)驗(yàn)環(huán)境時(shí),電纜的拖鏈彎曲次數(shù)就高;反之,當(dāng)設(shè)備環(huán)境較為惡劣時(shí),可能導(dǎo)致電纜的拖鏈彎曲次數(shù)極速下降。
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Q
高柔線的導(dǎo)體越細(xì)越好嗎?
A不少?gòu)S家宣稱高柔線的導(dǎo)體是0.06MM甚至是0.05mm(頭發(fā)絲0.07),導(dǎo)體越細(xì)確實(shí)會(huì)使得電線變得柔軟,但在高速往復(fù)運(yùn)動(dòng)過程有巨大的拉扯和拉伸必須考慮電線的抗機(jī)械強(qiáng)度,電線越細(xì)則機(jī)械強(qiáng)度越差,很容易在運(yùn)動(dòng)過程中因機(jī)械強(qiáng)度不夠而直接被拉斷。電線應(yīng)根據(jù)碰撞截面大小的不同,選擇合適的電線直徑匹配到ZUI佳而不是追求越細(xì)越好。
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