电缆布线

学号123456 黑龙江大学

学生论文

题目：电缆布线

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✧电缆布线的介绍：

电缆布线主要介绍的是电缆与电缆的屏蔽。内容包括电缆与场以及电缆与电缆之间的耦合机理。由于电缆是系统中最长的部分，所以它类似一个拾取和辐射噪声的高效天线。因此电缆布线在电磁兼容设计过程中就变得十分重要。

◆适用范围：电缆信号间的低频感应耦合

1、电缆屏蔽层使用非磁性材料，在感兴趣的频率上其厚度远小于集肤厚度；

2、接收器与源的耦合不是很紧密，不会影响负荷能力；

3、接收电路的感应电流很小，不会使原来的场失真；

4、电缆的长度小于信号的波长；

第一常用的电缆

同轴电缆

同轴电缆是指有两个同心导体而导体和屏蔽层又共用同一轴心的电缆。最常见的同轴电缆由绝缘材料隔离的铜线导体组成，在里层绝缘材料的外部是另一层环形导体及其绝缘体，然后整个电缆由聚氯乙烯或特氟纶材料的护套包住。

同轴电缆就有更加一致的特性阻抗和更低的损耗。所以，从0Hz到VHF频段，同轴电缆都很有用，有些应用甚至可以延伸到UHF频段。但在几百兆赫以上时，同轴电缆的损耗增大，波导变得更适用。同轴电缆单点接地能够在很大程度上减小容性耦合的噪声，但是如果噪声电流在屏蔽层中流动，就会产生噪声电压，噪声电压的大小等于屏蔽层电流乘以屏蔽层电阻。由于屏蔽层是信号线的一部分，所以这个噪声会窜入输入信号表现为噪声形式。双层屏蔽电缆（有两个屏蔽层且层间绝缘）能够消除因屏蔽电阻产生的噪声。此时，噪声电流在外屏蔽层上流动，信号电流在内屏蔽层上流动，两个电流不流经公共阻抗。

同轴电缆的屏蔽层采用编制屏蔽层。编织屏蔽层的优点在于它的弹性、耐久性、强度和长的弯曲寿命。但是编织屏蔽层只有60%―98%的覆盖率，因此比实心导体屏蔽层的屏蔽效果差。

通常，使用编织的屏蔽层对电场来说，屏蔽的效果减少的比较小；但对于磁场

来说屏蔽效果则要减少很多。主要原因在于编织屏蔽层破坏了屏蔽层上电流的均匀性。编织屏蔽层对磁场的保护效果比实心导体屏蔽层要低5―30dB

高频时，编织屏蔽层的效果会进一步下降。这是因为随着频率的增加，编织层上的空隙与波长相比变得越来越大。多重屏蔽则能提供更多的保护但成本较高，弹性也会降低。双重甚至三重屏蔽电缆仅用于一些高要求的应用中。

屏蔽双绞线

根据屏蔽方式的不同，屏蔽双绞线又分为两类，即STP和FTP 。STP是指每条

线都有各自屏蔽层的屏蔽双绞线，而FTP则是采用整体屏蔽的屏蔽双绞线从信号传输的观点来看，在频率低于100kHz时，屏蔽双绞线是最有用的，在一些应用中，它的使用频率也可达到10MHz，但在1MHz以上，屏蔽双绞线上的损耗会显著增加。

屏蔽双绞线信号流入两根导线，所有噪声电流流入屏蔽层，这样就不存在公共阻抗耦合。除非电路终端是平衡的，否则双绞线对容性耦合几乎没什么保护作用，但是它对磁场耦合的

保护却非常好。屏蔽双绞线对低频信号提供了最好的屏蔽，双绞线的屏蔽效果随单位长度

内绞合次数的增加而增大。

第二电缆之间的容性耦合

设导线一为噪声源，导线2当做敏感电路或接收器

时。干扰电压

一、在大多数情况下干扰电压可以表示为：

可以明显的看出：噪声电压直接正比与：噪声源的频率、耦合电容、噪声源电压以及接收电路对电阻。一般噪声源的频率和电压都不能改变，所以我们只能通过减小耦合电容或接收电路的电阻来降低噪声电压。耦合电容的减小可以采用合理放置导线的位置、屏蔽或增加空间距离的方法实现。增加空间距离是常用的方法。

二、当接收器输入电阻很大时

此时，噪声电压可以表示为

这种情况下：接收器上噪声电压的大小取决于耦合电容和接收器对地电容的分压比。噪声电压与频率无关，并且比接收器输入电阻较小时大得多。

有以上关系可以得出以下结论：

1噪声电压总是小于或等于

2噪声电压最大值：

3噪声电压转折频率

当给敏感电路或接收器加上屏蔽后，接收器输入电阻R无穷大。

电路为：

此时屏蔽层噪声电压为

图中C2S 是导线2与屏蔽层之间的电容。由于没有直流电流过C2S 导线2拾取的噪声电压为：

如果屏蔽层是接地的，V S=0，则导线2上的噪声电压也相应减小为0。

当然这是一种理想的状态。实际使用时，中导线通常都会延伸到屏蔽成之外。由于中心导线的延伸，即使将屏蔽层接地，也会有噪声耦合到导线2上。为了劲量减少耦合在导线2上的噪声，在使用屏蔽层时应该注意一下几点：

（1）最大限度地减小中心导线延伸到屏蔽层之外的长度；

（2）为屏蔽层提供一个良好的接地。当电缆长度不超过1/20 波长时，单点接地；而对于长电缆，需要多点接地

第三电缆之间的感性耦合

1当电流I流入一个闭合回路是，会产生磁通量Φ，它与电流的大小成正比，比例常数是自感系数L: Φ=LI

2当电流流入一个闭合回路，并在另一个回路中产生磁通量是，回路1和回路2之间存在互感M12:

法拉第定律：磁通密度为B的磁场，在面积为A的闭合回路中产生的

感应电压为：

如果闭合回路固定不变，而磁通密度随时间呈正弦变化：

感应噪声与被干扰回路面积的关系

因为

得到噪声电压的另外一个公式

感性耦合的基本公式

✓减小感性耦合的方法：

为了减小噪声电压，B、A、cosθ都必须减小。可以通过电路的位置分开或采用绞合线的办法减小B。

✓线圈之间互感的计算

要想求出磁场耦合噪声电压的值，必须要已知源和接收电路之间的互感。

我们需要首先确定载流导线的距离对磁通密度大小的影响。根据毕奥-萨伐尔定律：无限

长载流导线距离r处的磁通密度为：

利用毕奥-萨伐尔定律，可以分别计算每一根载流导线耦合到拾取环路的磁通量，然后叠加所有计算结果，获得总的耦合磁通量来确定互感。

✓磁场耦合与电场耦合的区别：

1、磁场耦合产生的噪声电压，是串联在接收到线之中的；

2、电场耦合噪声电流使在接收导线和地之间产生的。

✓磁场耦合与电场耦合的区分方法:

测量电缆一端阻抗上的噪声电压，同时减小电缆另一端的阻抗，如测得的噪声电压减