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电缆屏蔽与RF参考的搭接技巧分享

时间:2023-06-22 理论教育 版权反馈
【摘要】:但事实上,上述的在电缆屏蔽一端完成搭接的例子同时也是典型的EMC设计不良的一种表现。此时因为电缆屏蔽的一端采用的是直接与RF参考完成搭接,而另一端形成的则是电容性搭接,所以这个搭接方式有时也称为混合型屏蔽搭接。

电缆屏蔽与RF参考的搭接技巧分享

5.2.7.1 在电缆屏蔽的两端都完成搭接是良好的EMC工程实践

一般地讲,电缆屏蔽应该在两端都完成与本机RF参考的搭接。这是因为一个屏蔽电缆仅在其屏蔽的一端上完成搭接的场合,该屏蔽仅能在它的长度为所涉及频率波长的几分之一情况下提供良好的屏蔽性能。对电缆屏蔽有效性要求越高,所允许的这个波长的分数值就越小。下面是为上述提供的一个粗略估算:对一个仅在屏蔽的一端上完成搭接的屏蔽电缆而言,在一个给定频率下,为了使屏蔽有效性达到20dB,电缆的长度应该仅为该频率波长的1/20或更短。

例如,在400MHz频率上(接近于用于典型工业环境中的步话机的发射频率),它在空气中的波长为0.75m。而0.75m的1/20则为37.5mm。这就是说,在电缆的屏蔽仅在它的一端上完成搭接情况下,为了在该频率条件下获得20dB的屏蔽有效性(以防止过于靠近的步话机通话时导致对机柜形成干扰),该屏蔽电缆的长度不应长于37.5mm。假如所需要的电缆长度长于这个尺度(显然大多数情况下都会超过),所使用的屏蔽电缆需要在它的屏蔽两端都完成搭接。

当然,实际应用中的情况决不会如此简单。大多数柔性屏蔽电缆都会在400MHz频率左右丧失它们的屏蔽有效性。而编织带(套)屏蔽的性能一般都会优于缠绕的箔型屏蔽。并且前者也较为容易以360°搭接方式与所安装的连接器和电缆夹完成搭接。一般地讲,编织带的编织密度越高,用编织带覆盖的屏蔽电缆的屏蔽效果会越好。采用双层编织带或采用编织带加箔型屏蔽的屏蔽电缆的屏蔽性能在较高频率上会更好。最好的柔性屏蔽电缆就是所谓的(昂贵的)超级屏蔽电缆。它通常采用多层普通编织带加上至少有一层由镍铁高磁导率合金带构成的屏蔽。

仅在电缆屏蔽一个端头上形成搭接的另一个问题是对来自某些特定方向的磁场根本不能提供任何屏蔽。为了使处在这类场合的屏蔽电缆能够形成良好的屏蔽,要求在电缆的屏蔽中有一个从一端流向另一端的电流。显然仅在屏蔽的一端上完成搭接是无法做到这一点的。

在一些极端恶劣的工业环境中,位于现场不同区域的设备的各个单元的本机参考之间很可能会存在着十分明显的电位差。这些电位差通常处在或出现在典型的50Hz或60Hz的AC电源的频率上。这将在把这些单元连接在一起的电缆屏蔽的两端形成搭接时会在电缆屏蔽中引起很高的屏蔽电流的流动。虽然这对一个产品的内部装配不是一个问题,但它却会对设备造成问题。要正确处理好这个问题就必须采用本书前两篇曾介绍过的栅网化的公共搭接网络(MESH-CBN)和平行接大地导体(PEC)技术。然而更为重要的是,在产品设计过程中就应该将这些技术作为良好的EMC工程实践考虑并采用在所要构成的设备中。这样一来,就不必等到构成设备的互连接出现问题时再来考虑使用和寻找合适的外部PEC的连接导体了(在设计中,可供选用的PEC很多。它可以是导线、金属管道、电缆的铠装和金属电缆槽等)。

在设计正确的或设计良好的电子设备中,屏蔽电流所造成的唯一明显的结果应该仅仅是使电缆发热。而所谓的哼声环或地环噪声则是电子设备设计不良的一种表现。它是允许电缆屏蔽噪声电流直接流入电子设备的电路中的直接后果(通常是通过电缆屏蔽直接连接到电路的0V)。这个问题的更进一步的讨论已超过本书的范围。但在本书的第一篇中我曾就此问题有所论及。请有兴趣的读者请参阅该篇的有关章节和内容。

如前所述,由于工业机柜的制造厂商通常都依赖于其他供应商所提供的电子单元、模块或产品,所以在选购和安装时,最好对于所有的这些单元、模块或产品都要仔细阅读并执行它们的EMC安装说明和要求,以确定是否有什么特殊的规定。比如仅允许电缆屏蔽在它的某一端完成搭接就是一个典型的例子。当然,还有其他的一些细节也应给予足够的重视。但事实上,上述的在电缆屏蔽一端完成搭接的例子同时也是典型的EMC设计不良的一种表现。虽然在少数情况下,也有可能由于设备是设计用于具有某类爆炸物环境中,为了安全原因而不得不采用这种做法。

5.2.7.2 电容性和混合屏蔽搭接

倘若由于某种原因(如上述),无法做到在电缆屏蔽的两端均完成搭接,有证据显示采用引线很短的陶瓷电容在电缆屏蔽的某一端完成与本机RF参考的搭接也是可行的(用它来代替金属对金属的360°搭接)。此时因为电缆屏蔽的一端采用的是直接与RF参考完成搭接,而另一端形成的则是电容性搭接,所以这个搭接方式有时也称为混合型屏蔽搭接。(假如在电缆屏蔽的两端都以串接方式使用电容与它们的屏蔽终端形成搭接,那么就称之为电容性屏蔽搭接了)。

电容性或混合搭接的有效频率或频率范围取决于所选用的电容类型和电容值。电容本身的引线以及与它相关联的导线或导体则毫无例外的应是越短越好。

此时对电容的额定应根据它们所必须承受的电压来确定。在进入机柜电缆的外部部分在大致长于10m以上时,根据安装的需要至少要可以承受500V的过电压浪涌或瞬态。有时它们的额定电压值可高达10kV。

最常见的这些浪涌或瞬态通常是雷闪电磁脉冲(LEMP)所引起的。并且通过附近的AC电源电缆或携载雷闪浪涌的雷击保护导体感应耦合到电缆中的。当然,在其他一些类型的设备中,还会存在有不同的浪涌或瞬态过电压源。比如由机电接触器所控制的大型AC或DC电机、大的电容组(比如用于功率因数修正的电容组)或超导磁铁就是其中的几种。

在出于安全考虑的情况下,所选用的电容也可能会根据安全标准来额定(这里我仍推荐要对所购买的,即便经过安检和认证的电容进行检查和测试。如可能还应与提供认证的独立实验室和认证当局进行确认)。

可惜的是,在现代电子设备所使用的较高频率范围内,在不使用特殊设计的(因此相当昂贵)圆环(筒)状电容(比如D0834)条件下,很难使得电容性屏蔽搭接工作得很好。因此最好将混合搭接技术保留用于对付特殊场合。比如由于某种原因无法在电缆屏蔽两端完成360°搭接,而在涉及的频率上,电缆又不得不集中在相当狭小范围内的情况就是这样的一个例子。

在一个机柜可以为电缆屏蔽提供两端搭接的场合,若由于某种需要要求在运行现场将直接搭接更换为电容性搭接并不会很困难。即便要将两端的搭接都去掉也相当容易(假如证明有必要这样做的话)。然而假如机柜的原设计就是仅允许电缆屏蔽在其一端完成搭接的话,要在安装现场将另一端改换成电容性或直接的360°搭接来解决所出现的EMC问题或试图通过EMC符合性测试则不仅非常困难而且非常耗时。

5.2.7.3 最好是不要让电缆屏蔽携载返回电流

只要可能,就不要使用电缆的屏蔽作为电信号的返回导体(不论是数字控制信号还是模拟信号)。当然也不要让它携载电源返回电流。尽可能使用双绞线,三导体或更多导体绞合的电缆,以使所有的电源和信号连接的发送和返回电流都有它们各自的通路。

由于同轴电缆广泛使用于RF和EMC测试设备中,使得人们往往会误认为同轴电缆是控制RF的最好办法。但事实上并非如此。为了使同轴电缆能够很好地控制RF,它们必须被设计成匹配传输线,并以匹配传输线的方式出现在实际应用中。但这种形成匹配传输线的条件,在工业环境的应用中实际存在的可能性则很小。在一个受控特性阻抗互连接系统中,若使用的不是匹配传输线形式,同轴电缆的EMC性能远不如屏蔽的双绞线电缆来得好。这是因为同轴电缆在它们的屏蔽中携载有它们的返回电流,而不是使用一个指定的单独导体的缘故。正如本书第1篇中曾讨论过的,这样做对控制RF发射和抗扰度来讲都不是一个好的迹象。

5.2.7.4 电缆屏蔽与RF参考间的搭接技术

进入一个机柜的外部电缆的屏蔽不仅都应该有它们自己的与机柜的本机RF参考的RF搭接,而且应尽量地将它们设置在进入机柜的位置上。即便它们很可能在进入机柜内部后的另一位置上搭接到相同的参考上(例如在一个内部电子单元上)的情况下也应该这样做。

将屏蔽与RF参考完成搭接的一个显见方法是使用一个屏蔽搭接连接器。图3-5-24所显示的是使用D型连接器的搭接类型。而图3-5-27所显示采用的是卡口锁定圆柱形连接器(bayonet-loo- king circular connecting)的搭接类型。它们都是具有罩壳安装配合面的连接器。并且都是以金属对金属的方式与本机参考在电缆进出机柜的位置边缘上完成的搭接。

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图3-5-24 在一个D形连接器背壳内电缆屏蔽的360°搭接终端

图3-5-24中的D形连接器是使用一个鞍座夹来完成电缆屏蔽的搭接的。这种鞍座夹并不能真正提供一个360°的屏蔽终止。但无论如何,它是一个经常可供选用的,并又可以接受的方法之一。有些D形连接器要求装配人员用编织带屏蔽或使用箔型缠裹屏蔽中的加蔽线构成一个尾线,并将它置于一个弹簧夹(垫圈)或螺栓头部下面或直接焊接到连接器的壳体上。图3-5-25所示的连接器就是这个情况。以这种方式终止电缆屏蔽的连接器的性能与图3-5-24中所使用的鞍座夹相比要差得多。D形连接器的背壳也可以用来提供一个正确的360°屏蔽终止。通常情况下,这也是我们所希望采用的类型。

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图3-5-25 EMC性能很差的一个D形连接器

(因为它要求电缆屏蔽形成一个尾线)

许多屏蔽的D形连接器的背壳无法为电缆的外套(绝缘套)提供一个减轻压缩变形的钳夹。在这种情况下,倘若对EMC性能并没有过高要求的话,通常采用的办法是将屏蔽反折回电缆外套上,并用电缆夹将两者同时钳夹形成搭接。这样做的缺点是使EMC性能在很大程度上取决于装配人员的经验和技能。因此在要求具有最好EMC性能的同时又要求对电缆挤压不致过大的场合,一个D形连接器(或任何其他类型连接器)应该在不对电缆外套产生过大挤压力的同时,又能提供对原屏蔽结构360°的搭接。

有些连接器制造厂商为D形连接器和其他具有多个接插件的矩形连接器设计有屏蔽罩壳系统。这些连接器在一个压接附件中结合使用了屏蔽搭接和减轻挤压力的技术。该压接件带有一个套在电缆上的金属法兰盘,该法兰盘又在连接器的最终装配中通过连接器背壳完成钳夹。这类连接器示于图3-5-26中。

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图3-5-26 一个不使用电缆夹的,可以提供360°屏蔽搭接、减轻变形损坏和容易装配的卷边箍装置

工业用屏蔽连接器有圆形和矩形连接器两种。其中又以矩形连接器最为常用。这不仅是因为它可以容纳数量巨大的连接用插针,而且可以承受具有很高电流的信号和电源。图3-5-27显示的是一个设计较为巧妙的圆柱形连接器横截面图。该类连接器不仅可以在电缆屏蔽和连接器壳体之间形成很高质量的360°搭接,而且还会在减轻电缆承受的挤压力的同时形成性能良好的环境密封。

虽然对EMC的应用来讲,还存有许多其他类型的连接器和屏蔽终止技术,但只有那些在电缆屏蔽、连接器壳体和配对的连接器壳体(或配对连接器的安装面)之间形成360°电气搭接的连接器和屏蔽终止技术才会工作得很好。任何涉及会打乱原有电缆屏蔽层的箔或编织带的缠绕或编织状态的连接器搭接技术或者将屏蔽用导线加以延伸的技术都会在相当程度上牺牲电缆或连接器的屏蔽性能。

当一个电缆进出一个RF参考时,可以用屏蔽电缆夹来代替连接器将屏蔽搭接到RF参考上。图3-5-28所示的就是不同制造厂商所设计生产的各种这类连接器。电缆夹可以以均匀的挤压力环绕一个未被打乱的电缆屏蔽形成搭接(比如一个360°搭接的弾簧或编织网密封垫圈)。所以它可以给出最好的RF性能。这个搭接类型的一个例子显示于图3-5-28的左上角。这种类型的电缆夹使用与图3-5-27所示的圆柱形连接器相同的设计原理。一般地讲,它是一种给出良好EMC性能的类型。

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图3-5-27 一个带有屏蔽的圆柱形卡口锁定连接器的360°电缆屏蔽终端的例子

(图中所显示的为已拆开部分的横截面图)

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图3-5-28 几种商品化的电缆夹

在图3-5-28左下角所示电缆夹类型的EMC性能在很大程度上取决于装配人员在将它装配到形成与RF参考搭接的金属件上以前对编织带的切割技巧以及如何正确的将它们均匀地分布在整个塑料件上的工艺过程。虽然这种类型的电缆夹的成本较低,但装配它所要求的额外工作量、技巧和工艺水平会使成本增加的更多。况且还存在着由于装配人员不具备将屏蔽均匀分布在搭接面上的技能或造成其他错误而降低EMC性能的可能。

有些机柜或终端制造厂商销售它们自己生产的电缆屏蔽搭接附件。只要这些附件可以在电缆屏蔽和本机RF参考表面之间形成直接的360°搭接,它们都将会给出良好的性能。但值得引起注意的是,其中有些这类附件将电缆屏蔽附加到具有相当可观电感的金属上,然后再通过一根导线或编织带连接到本机的RF参考上,从而又更进一步增加了电感。这种做法显而易见的会使EMC性能下降,所以不宜采用。

如图3-5-28的右下角所示的大型屏蔽终端器是依赖于将若干个暴露的屏蔽钳夹在导电密封衬垫之间的低成本技术。可以相当容易的将类似的屏蔽搭接技术设计并应用到机柜的基础结构中。在图3-5-29中所示的就是使用一些简单的金属件和标准类型的密封衬垫来形成类似屏蔽搭接方法的例子。这种设计的性能可以很容易的优于机柜或终端制造厂商所提供的,它们拥有专利的屏蔽搭接附件。

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图3-5-29 容易与一个RF参考形成多电缆屏蔽搭接的方法

另外一种电缆屏蔽的大型终端方法如图3-5-30所示。与图3-5-29一样,这种方法也可以容易地应用到各种不同的场合。(www.xing528.com)

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图3-5-30 一种将多个电缆屏蔽与RF参考搭接的简易方法

(还有许多可采用的好方法可供选用)

图3-5-31显示了当一个屏蔽电缆的屏蔽进出一个使用背板的工业机柜的RF参考平面时完成终止的两个例子。图中的鞍座夹也可以使用P形夹来代替,但它所能提供的屏蔽终端性能不如前者好。而鞍座夹的性能与一个正确的360°屏蔽搭接性能相比则依次又不如后者。在对EMC性能要求不是很高的情况下,P形夹的选用是完全可以接受的。实际上,绝大多数所使用的鞍座夹都不得不从管道系统、气动和液压器件供应商处获得。这也许是由于这些部件过于廉价而无法引起其他有关EMC制造商的兴趣的缘故吧。然而现在已有一些EMC元器件供应商开始向它们的用户提供用于电缆搭接的专用鞍座夹和P形夹。

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图3-5-31 当电缆穿越本机RF参考时它们的屏蔽与它的搭接

在屏蔽电缆无法在它们的端头上或任何连接处采用屏蔽连接器,而不得不改用如DIN轨道型终端器这类非屏蔽连接器的场合,它们所暴露的非屏蔽导体会降低它们的EMC性能。图3-5-32显示了如何使用金属的鞍座夹(或P形夹)在尽可能靠近非屏蔽终端位置上完成电缆屏蔽与RF参考的搭接的方法。其基本原则是:所暴露的导体应尽可能的短、所有的导体都应具有相同的长度、并尽可能地靠近RF参考布线。

图3-5-32所显示的就是DIN轨道安装型终端器。但它们可以用安装在一个电子单元上的螺栓或焊接终端或非屏蔽连接器所替代。在使用安装在一个电子单元上的非屏蔽连接器的场合,完成屏蔽搭接的最佳位置是靠近于连接器的电子单元本身的金属件(或金属化体)上。但在无法做到这一点的场合,则应选择在最为靠近RF参考的位置上。一般地讲,该位置是电子单元所安装的金属表面。

在工程实践中,有创造性的设计工程师可以毫无困难地设计出新型结构的鞍座夹以适用于他(她)所设计机柜的装配。虽然非屏蔽连接器和暴露的电缆导体的EMC性能都不会很好,但这个技术的目的只是在无须改用一个屏蔽连接器的条件下尽可能做得好一些而已。

我在前面已提到,采用一个P形夹来形成屏蔽搭接的EMC性能不如使用一个鞍座夹的来得好,这是我们已知的事实。但是由于非屏蔽连接器的EMC性能是如此的差,使用一个P形夹也许不会使得情况变得更坏到哪里。因此仍值得一试。图3-5-33显示的就是使用一个P形夹(图左下角)搭接屏蔽的工业面板的例子。

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图3-5-32 电缆屏蔽与非屏蔽连接器/终端器的搭接例子

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图3-5-33 用P形夹直接将屏蔽搭接到RF参考上

在屏蔽电缆的布线连接到非屏蔽终端或连接器,而非屏蔽终端或连接器又无法非常靠近RF参考的场合,可以将图3-5-30中所示的安装支架的高度提高。这种做法不仅延伸了RF参考去接近终端器,还为电缆屏蔽提供了一种就近搭接的措施。虽然金属安装支架本身会增加电感,并且在较高频率时会产生有害的影响,但从所产生的影响的数量级上讲,它要远比采用屏蔽尾线小得多。

类似地,一个较高的支架还可以用来支撑一个如图3-5-29所示的导电的密封衬垫夹或者如图3-5-31到图3-5-33所示的,为一个P形夹或鞍座夹提供类似的支撑的同时,也同样会使它们更为靠近终端器或连接器。但一个高而薄的金属安装支架在终止一个屏蔽的效果上不会比一个尾线好多少。在工程实践中,这类支架在设计上必须做到:不仅在几何尺寸上应该设计的使它们的宽度至少三倍于它的高度,而且还应以间距不大于100mm的,以多点金属对金属的方式,在沿着它的整个长度上完成与RF参考的搭接。

假如在实践中无法采用上述的方法(或类似的技术)在屏蔽电缆的端头完成良好的RF搭接的话,那么至少要尽量在靠近电缆端头的位置上形成对RF参考的良好RF搭接。换句话说,应该将屏蔽继续延伸直到电缆的端头处。这个延伸还应继续到将可以安装一个屏蔽的连接器罩壳包括在内的地方。

5.2.7.5 其他的一些电缆屏蔽搭接技术

所有的电缆屏蔽搭接方法和技术都应以环绕电缆屏蔽圆周(360°)形成紧配合安装为基本要求(当然,要以不会损坏到电缆绝缘为前提)。并且这种紧配合安装还不应会随着使用寿命周期延长而松动、磨损和脱落。如前面曾一再强调的,当以360°方式完成搭接时,最好不要打乱屏蔽的原来排序(比如尽量保持编织带的原有经纬编织状态或箔型屏蔽的缠裹方式)。但是在可以接受屏蔽性能较低的场合,则可以将长度上多余的编织带纵向向内压缩以便形成与稍有松动的鞍座夹或连接器之间的紧配合。

在屏蔽电缆使用箔型材料作为屏蔽时,主要的是要保证箔的金属表面与连接器背壳形成良好的360°接触(不论采用什么屏蔽搭接方式)。由于通常用于屏蔽的金属箔的一个面会涂有非导电塑料,当然不适合用于屏蔽搭接。在金属箔的内表面是导电的情况下,为了形成搭接,该屏蔽箔需要在其端头形成折转。但对于使用螺旋方式缠绕形成的箔型屏蔽的电缆要形成干净完整的360°搭接会有相当难度。同样重要的是,箔型屏蔽电缆中的任何加蔽线也都应该沿着屏蔽箔导电金属一面形成搭接。在箔型屏蔽电缆与屏蔽夹之间稍有松动的情况下,则可以通过将加蔽线在暴露出来的金属(或金属化)箔的导电表面上缠绕几圈来形成更为可靠的钳夹。

在普通的工程实践中,使用加蔽线来作为箔型屏蔽搭接的唯一方法已有许多年。但这样做显然会形成一个尾线,并且损害到电缆的EM性能。由于要使用金属化箔型屏蔽材料构成360°搭接会有相当的难度,这类电缆的屏蔽效果在一定程度会依赖装配人员的装配经验和技巧,从而无法控制装配完成后的质量。所以在没有特殊要求的情况下,笔者推荐使用编织带屏蔽。5.2.7.6尽量将EMC性能很差的尾线技术做得好一些

虽然作为常用的实践方法,使用绞合起来的短编织带或者使用箔型屏蔽的加蔽线以及使用一根导线将上述两者焊接到有一定距离的屏蔽搭接点上来形成电缆屏蔽的搭接方法已有二三十年了。但就如今和未来的新型的工程实践来看,这类搭接方法绝对是性能极差的实践方法。事实上它们会严重地损害电缆的屏蔽性能。

有报道指出,由于来自一个PLC的无电压接触的信号电缆具有一根搭接到RF参考面(这里采用的是机柜的背板)的25mm长的尾线,而使得在70 MHz左右的频率上导致对一个工业机柜的发射测量中的辐射测试的失败。使用一个金属鞍座夹来代替该尾线并将电缆屏蔽紧压在背板上后,在70MHz左右的频率上该机柜的发射降低了超过20dB,并通过了测试。

图3-5-34用曲线形式显示了一个尾线对一个25针的超小型D形连接器的表面转移阻抗ZT的影响。ZT是用来衡量一个电缆或连接器屏蔽效果好坏的一个测量:在一个给定频率上,较低的ZT意味着在该频率上的具有较高(好)屏蔽性能。一般地讲,一个大约为10mΩ(毫欧姆)的ZT会给出平均水平的屏蔽效果。但在对屏蔽要求较高的场合,则可能会要求ZT仅为1mΩ甚至更小。

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图3-5-34 尾线对一个25针的超小型D形连接器ZT的影响

在图3-5-34中还显示了该超小型D形连接器在采用一根尾线来完成它的电缆屏蔽搭接时的屏蔽有效性(SE)。从图中的曲线可以看到它的平均屏蔽有效性SE可维持到频率大约为20kHz左右。随着频率的逐渐升高,电缆的SE则会随着逐步降低,直到频率高到1MHz时它所具有的SE变得完全无法接受的为止。将上述结果与正确的360°屏蔽搭接方式相比,在频率为100MHz时,后者的SE将优于前者75dB。

在有些安装工业机柜和完成搭接的人员当中,常将屏蔽导线的端头部位剥去300mm的屏蔽,并将一个有相当长度的绿/黄色隔离导线焊接到编织带或加蔽线的做法早已成为一个常用的实践方法。这使得连接到DIN导轨型或其他类型的终端器的导体(现在已不再是屏蔽导体),以及绿/黄导体有时需要延伸到远在1.5m以外的,一个相当大的铜质搭接条(大地终端)上。通常将它称之为AC电源大地条。虽然所有多余部分的未屏蔽导体都会隐藏在塑料制的电缆槽内,以致从外表来看离开电缆槽的导线既短又工整。但这类实践由于下述原因不论在任何场合都已不再允许。

在图3-5-34所示的综合测试结果中所使用的尾线大约为30mm。在频率为1MHz上,这个长度足已严重地损害到(如果不是完全损坏的话)电缆的ZT(因此而导致的SE严重下降)。更长的尾线,即使它们是绿/黄色隔离导线或者是编织带,也将会使SE更进一步恶化。更甚至在塑料电缆槽中的剩余长度和所有非屏蔽导体还会与其他导线中或其他电缆中的信号之间形成大量的串扰。这很有可能使得使用屏蔽电缆来防止发生这种串扰的初衷完全丧失。

在工程实践中,往往会遇到下列的一些不同场合,它们所要求的屏蔽有效性(SE)和频率范围也各不相同。

1)在频率高到100kHz范围时,往往所需要的仅是平均(中度)的SE而已。例如为了防止来自AC电源和器件的50/60Hz的电场和磁场进入诸如热耦合、压力传感器和类似器件的敏感的传感器信号所需要的就是这类平均水平的SE。

2)而诸如变速电机驱动装置和其他额定功率在1kW或更高的开关电源转换器等,在频率为1MHz以下时就已会形成高电平的电场和磁场。所以在有些情况往往所要求屏蔽的频率仅在1MHz以下。

3)而在频率远高于1MHz的情况下,若使用的是如DIN导轨型未屏蔽终端器,那么不论是任何场合要获得良好的SE性能都会相当困难。

在不得不使用尾线的场合,我们需要寻找一个尽可能有效的使用尾线的方法,以使它的影响降至最低。而在图3-5-35中所示的,使用带尾线的DIN轨道型终端器的例子就是这样的一种方法。一个类似的设置也可以用在电子单元的未屏蔽终端上。为了要在使用尾线的条件下获得最好的EM性能,要尽可能做到:

1)电缆的暴露导体和尾线应尽量的短。

2)要与装配的实际需要相一致(比如,大约30mm)。

3)如在图3-5-35中所示的,应通过将屏蔽搭接终端和信号终端交替设置以保持它们尽可能靠近。

但要切记,采用尾线的屏蔽在频率超过1MHz以上时从来都不会起什么太大的作用。

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图3-5-35 从不良EMC技术中获得它们的最佳性能-如何使用尾线

当使用DIN轨道型未屏蔽终端器将尾线与本机RF参考连接时,金属的DIN轨道本身应该以金属对金属的方式在其两端都完成与参考的搭接。若可能并应在沿着其整个长度上也应以每隔大约100mm或更短一些的间距形成这种搭接。把屏蔽搭接的终端(通常采用绿/黄颜色是为了表示它们要与DIN轨道相搭接,也就是说,它们处在大地电位)设置在信号/电源终端的两侧也会对它们的屏蔽提供一些帮助。虽然在10MHz频率以上,不要期望它们会提供任何有价值的帮助,如果会有一些帮助的话。决不应该为了整齐起见将用于电缆屏蔽搭接的绿/黄色终端组合在一起设置在DIN轨道的某一端。

若在每个电缆的屏蔽上都使用两根尾线,将会使尾线的RF性能形成有用的改善。两根尾线应该分别以焊接方式焊接在电缆屏蔽的两侧。并分别连接到电缆导体连接器终端的两侧。图3-5-36所示的就是上述情况的实际做法。

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图3-5-36 一个较好的尾线屏蔽终端法

(在频率>1MHz时,性能仍不够良好,但优于使用单根尾线的情况)

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