我们知道,根本不存在所谓的某个电缆符合EMC指令。所存在的只有依赖频率的电缆屏蔽性能。
电缆的屏蔽必须以360°方式覆盖电缆的整个长度。当前,除了那些不太活跃和不太敏感的信号外,要以少量花费来获得有效的屏蔽日益困难。
特别是使用一个电缆的屏蔽来作为信号回路已不再是最佳做法。同轴电缆的问题是屏蔽既携载信号回路电流,也携载外部干扰电流,并由于趋肤效应使它们保持在屏蔽的不同侧流通(称之为“三轴模式”)。这对于使用实体铜质屏蔽(对你我来讲,就像是铜质管道)的电缆来说,仍可以工作得很好。但是柔性电缆屏蔽对保持这两种电流的分离效果就不如前者。从而造成回路电流的泄漏和外部骚扰电流的侵入。
但是有人会说,所有的RF测试设备使用的都是柔性同轴电缆,想必同轴电缆的使用一定是可行的。假如下次你有机会参观EMC测试实验室的话,请仔细地察看一下他们所使用的电缆:在处理较高频率信号时,他们所使用的都是那些非常粗、既硬又昂贵的电缆。它们之所以仍被使用的另一个原因是这些电缆至少都具有双层屏蔽。况且他们(实验室)还使用价格昂贵的由螺栓紧固的连接器(例如D形连接器)。不仅如此,他们在使用这些电缆时,总是以50Ω匹配(两端都处于匹配状态)传输线的构成方式。同时,你还会发现工程师们永远都是小心翼翼地来对待这些电缆。只要其中的任何一项没有处理好,麻烦就会接踵而来。当频率高于一般EMC测试实验室设备所能处理的频率以上时,仍然必须使用半刚性或像汽车制动管那么刚硬的刚性同轴电缆。
判断屏蔽电缆抗扰能力的方法有两种:它们分别是,屏蔽的有效性(SE)和ZT。在这里,ZT是注入到屏蔽中的外部RF电流被由它在中心导体上所产生的电压所除这样一个简单的比值。所以,看起来往往只需要SE就足够了。但在实际应用中,特别是对一个特定频率,不仅要求有高SE值,还希望它有一个低的ZT值。在理想状态下,在整个所关心的频率范围内的ZT值应仅为几个毫欧姆的恒定值。
下面让我们就典型的屏蔽电缆的屏蔽质量来做一个非常概括性的回顾。但要记住:在每一个所概括的类型中都有许多性能不甚相同的品牌(制造厂商)和不同的等级。
1)在任何频率上,螺旋缠绕(金属)箔类的屏蔽性能都不是很好,并且随着频率增加到高于1MHz以上,性能会更差。
2)纵向箔包裹类的性能要比螺旋箔缠绕型的好。(www.xing528.com)
3)在所有频率上,单层编织类的要好于箔类。但是,当频率逐渐上升到高于10MHz以上时,其性能也会随之逐渐变差。
4)编织类的好于箔类。双层编织类或三层编织类的性能都要优于单层编织类。但所有这些类型,当频率高于100MHz时,性能都会逐渐下降。
5)两层或多层隔离类的屏蔽性能会更好一些,但频率仅可达10MHz。在更高频率上的层与层之间的谐振会使它们在某些频率上的屏蔽效果仅相当于使用一层屏蔽。
6)实体铜质屏蔽(例如半刚性、刚性、管道型)要优于编织屏蔽类,并且它们的屏蔽性能会随着频率的增加而得到进一步的改善。这一点与编织类或箔屏蔽类都不同。后两者的性能都会随着频率的增加而变差。圆筒形金属管道可以用来作为改善高频性能的一个极好的屏蔽(铠装也是一种非常有用的屏蔽方式,但仅限用于比如说几个兆赫这样的低频情况)。
7)“超级屏蔽”电缆使用的是含有铁镍高磁导率合金或类似高性能包裹材料的编织屏蔽。这类屏蔽的性能甚至能达到或超过实体铜质屏蔽,而同时仍保持它的某些柔性。但是,这类材料价格昂贵,仅适用于当性能要比价格更为重要的场合(例如航空航天、军事用途)。
8)目前,在欧洲(就我们所知)仅有一家制造厂商提供铁氧体负载的屏蔽电缆[25]①。这种电缆在提供改善了的高频性能的同时,仍得以保持很好的柔性,而价格要比超级屏蔽电缆便宜。
为了降低高级产品中使用的高性能屏蔽电缆支出的同时,仍能保持良好的EMC性能,需要对每一个信号和它的回路都采用成对导体。正如前面讨论中已指出的:对非屏蔽电缆,则推荐采用双绞线。当然,采用平衡的驱动/接收对改善EMC性能也会有所帮助。
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