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屏蔽電纜接地產生的電場屏蔽
發布時間:2024-04-18
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 屏蔽電纜作為電磁兼(jiān)容控製的重要手段,可以有效(xiào)的抑製電磁幹擾。
采用屏蔽的(de)電纜,一(yī)方麵可以有效的抑製空間(jiān)電(diàn)磁場對傳輸(shū)線(xiàn)的影(yǐng)響(xiǎng),避(bì)免通信失效,噪音增大,傳輸誤碼,信號誤差等現(xiàn)象;另一(yī)方麵也可以降低電纜內傳輸信號對外(wài)的電磁輻(fú)射,減(jiǎn)小對周圍電磁環境的汙染,防止(zhǐ)信息的泄露和失密。
屏蔽電纜的屏蔽層隻有在接(jiē)地以後才能起到屏蔽作用。

1.屏(píng)蔽層接地產(chǎn)生的電場屏蔽

由於兩根平(píng)行導線之間的電場偶合會產生竄擾,如圖 1 所示,設其中一根(gēn)為屏蔽電纜,並接在敏感電路中。
則源(yuán)電路導線對屏蔽電纜屏蔽層的偶合電容為 C2S,而屏蔽層對內導線的偶合電容為 C1S,屏蔽層對地的偶合電容為 CSE。
可見,源繞包(bāo)機導線上的騷擾電壓V 會通過(guò)C2S偶合到屏蔽層上,再通過偶合到芯線上。
如果屏蔽層接地(dì),被短(duǎn)路,則通過被屏蔽層短路至地,不能在偶合到芯線上,從(cóng)而起到了電(diàn)場屏蔽的作用。
屏蔽層的接地點通常選在屏蔽電纜的一端,稱單端接地。
如果屏蔽層不(bú)接地(dì),由於其麵積比普通(tōng)導線大,偶合電容也大,產(chǎn)生(shēng)的偶合量也大(dà),將比不(bú)用屏蔽電纜時產生更大的電場偶合(hé),這是需要注意的。
此外,當頻率較高(gāo)或電纜較長時,還應每隔λ/10(λ為騷擾信號的波長)的距離接一次地。

2 .屏蔽層接地產生的磁場(chǎng)屏蔽

2.1 一點接地(dì)原(yuán)則(單端接地)

考慮電磁感應。
這種情況下,與電壓V 無關,問題在於電流I引起的磁通Φ。
如圖1 所示,將(jiāng) A 點(diǎn)與(yǔ)C 點、B 點以及D 點分別用線連接起來(lái),顯然,這樣就構成A B C D 的回路。
由(yóu)於磁通 與該回路連接,故在該回路產生電壓e:

(2.1.1)

式中,為與回路連接的磁通,A B 越長或 A C 、B D 的長度越長, `就越大,e 也隨之變大。
設由於該電壓 e 而回路通過電(diàn)流Is,Is故當然通(tōng)過屏蔽。
設屏蔽的電阻為 Rs,感抗為 Ls,則電流 Is為:

(2.1.2)

由於(yú)篇幅關係,推導過程從略。
由於Is,也既由於(yú)e 而使內導體,即導體(tǐ) 1 兩(liǎng)端產(chǎn)生電壓 e1:

(2.1.3)

若頻率變高,則。
為消除 e1,就應該避(bì)免組(zǔ)合(hé)回路。
就圖1 而言(yán),有效利用A C 或B D ,斷開其中的一方,就(jiù)能避(bì)免(miǎn)形成回(huí)路。
若不形成回路(lù),則e1便(biàn)等於零,也就不存在噪聲的(de)偶合。
這就(jiù)是*的(de)“一點接地原則。

2 .2 兩點接地原則(雙端接地)

設屏(píng)蔽層中流(liú)有均勻的軸向電流 Is,如圖 2 所表示(shì)。
則磁力線在管外,屏蔽層電感可表示為:

(2.2.1)

式中, 為 Is產生的全部磁通。
由於(yú)磁通同樣包圍著芯線。
根據互感的定義,屏蔽層和芯線(xiàn)之間的互感應(yīng)為:M =/Is (2.2.2)故M =Ls (2.2.3)設US是騷擾電壓源,電流I1流過芯線,如圖3 所示,LS和rS分別為屏蔽層的電感和電阻。
如果屏蔽層不接地或隻有一端接地,屏蔽層上無電流通過,電流經地麵返回,屏(píng)蔽層不起作用。
當屏蔽層兩端接地,接地點為 A點和 B 點,I1在 A 點將分兩(liǎng)路到達 B 點,再回到源端,屏蔽層中的(de)電流 I1為:

(2.2.4)

由上式(2.2.3)中 M = LS,則有:

(2.2.5)

式中,為屏蔽層截(jié)止頻率。
當時,ISI1,IG0,I1幾乎全部經由屏蔽層流回源端,屏蔽層(céng)外(wài)由和回流產生的磁

場(chǎng)大小(xiǎo)相等,方向相反,因而互相抵(dǐ)消(xiāo),抑製了騷(sāo)擾源的向外(wài)輻射。
至 於 什 麽 時候采用一點接地(單端接地)還是兩點接地(dì)( 雙端接地),這(zhè)就要看使用者是想要抑製空間電磁場(chǎng)對傳輸線的影響;還是降低電纜內傳輸信號對外的電磁(cí)輻射。


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