ch4 屏蔽与搭接设计 屏蔽层的效果必须由屏蔽层接地引起
1、什么是屏蔽:?
对两个空间区域进行金属隔离,以控制电场、磁场和电磁波由一个区域对另一个区域的感应和辐射。
用屏蔽体将元器件、电路、组合件、电缆等整个系统的干扰源包围起来,防止干扰电磁场向外扩散;
用屏蔽体将接收电路、设备或系统包围起来,防止它受到外界电磁场的影响。
2、什么是搭接?
在两金属表面之间构造一个低阻抗的电气连接。
当两个结构体之间不能很好的形成搭接时,通常借助导电密封衬垫来弥补,如:金属丝网、导电橡胶、簧片、导电衬布等。
屏蔽用于切断通过空间的: 静电耦合、磁场耦合、电磁感应耦合。
对应的屏蔽方式: 静电屏蔽 磁场屏蔽 电磁屏蔽
屏蔽效能————衡量屏蔽质量
线缆屏蔽:————屏蔽线:单端屏蔽。
屏蔽层的效果主要不是由于金属体本身对电场、磁场的反射、吸收而产生的,( 屏蔽电缆的屏蔽层主要由铜、铝等非磁性材料制成,并且厚度很薄,远小于使用频率上金属材料的集肤深度,)而是由于屏蔽层的接地产生的,接地的形式不同将直接影响屏蔽效果接地影响屏蔽效果
单端接地:屏蔽线一段接地,另一端悬空。
原理:假设信号电流i1从芯线流入屏蔽线,流过负载电阻RL之后,再通过屏蔽层返回信号源。因为i1与i2大小相等方向相反,所以它们产生的磁场干扰相互抵消。这是一个很好的抑制磁场干扰的措施。同时它也是一个很好的抵制磁场耦合干扰的措施。
双端接地:
原理:由于屏蔽层上流过的电流是i2与地环电流iG的迭加,所以它不能完全抵消信号电流所产生的磁场干扰
说明:双端接地可能导致两端两个接地点之间的电位差,引起屏蔽层内电流,从而形成电磁干扰。所以屏蔽大部分都是单端屏蔽。
特例:双端接地大部分是,电机动力线缆电机与驱动器之间双端接地。数字信号和差分信号可双端接地。以及变频器的动力线缆双端接地。
对于大功率系统,相应的干扰比较大,在双端接地的基础上,可选用大的磁环。
屏蔽层悬浮:只有屏蔽电场耦合干扰能力,而无抑制磁场耦合干扰能力。
双层屏蔽:
也有双层屏蔽:1、电缆双层屏蔽;2、线路桥架(线槽)+屏蔽线;双层屏蔽的话,最外层双端或多端接地。内层单端接地。外层用于减少干扰强度,内层用于消除干扰。
对于压电传感器必须使用低噪声电缆。由于信号线缆弯曲时,电介质表面产生电荷,产生摩擦起电效应,对于电荷放大器来说,这些是作为噪声存在的,因此需要使用特殊的低噪声电缆
外界的干扰对信号也会产生很大的影响,例如设备使用过程中,日光灯的开关会在一定程度上影响电网内的电压,造成干扰,在日光灯打开的一瞬间,由于启辉器的作用,会产生短时的短接现象,对电网内的用电设备造成干扰。电网内的其它设备如大功率电机、压缩机的影响类似。
注意:金属箔屏蔽层的传输阻抗远远大于铜编织线的屏蔽层,其效果相差 5-10 倍, 不能用作数字信号电缆。
此外:
对于射频电路有以下内容:
两端同时接地: 很好地屏蔽射频信号 易受地环路电流的影
两端接地,并带大面积的并行结合线:很好地屏蔽射频信号 地电流主要流过结合线,但易受电磁场影响
一端接地: 对射频屏蔽不好,尤其是电缆超过1/8波长时,甚至比不加屏蔽线还差
发射端接地,接收端通过电容接地: 如果电容类型、位置正确,可以很好地屏蔽射频信号 没有低频地回流