关于编织型电缆结构对屏蔽性能影响的数据化分析

关于编织型电缆结构对屏蔽性能影响的数据化分析
摘要本文简要介绍三同轴管中管法测试屏蔽性能的原理，利用三同轴管中管测试方法对不同电缆结构的屏蔽性能进行测试，分析了电缆结构对屏蔽衰减及转移阻抗的影响，得出了结论编织层数越多，屏蔽衰减越好；第三层第四层屏蔽层主要影响低频转移阻抗和屏蔽衰减。

关键字编织型电缆；屏蔽衰减；转移阻抗；三同轴管中管法
前言
随着电子技术的高速发展，电缆作为传输信号的媒介，还可以向外辐射信号或者受到外界的信号干扰，造成信号失真。

随着频率越来越高，对电缆及组件的屏蔽性能要求也越来越高。

而对屏蔽衰减起关键作用的就是电缆的屏蔽层，一般多为铜、铝管外导体或编织外导体结构，CATV中经常用到编织型外导体。

不同类型的外导体对屏蔽性能也有较大的影响，本文研究编织型外导体的不同结构对最终屏蔽性能的影响。

1 测试电缆与测试方法
1.1 编织型电缆结构简介
同轴编织电缆结构由内导体、绝缘介质、屏蔽层、护套构成，信号在内导体与屏蔽层之间传输。

编织线一般按照屏蔽层结构分为标准屏蔽、三层屏蔽和四层屏蔽。

1.2 屏蔽性能测试原理
屏蔽性能测试方法目前主要有三同轴法、线注入法、吸收钳法、GTEM小室法[1]。

三同轴可以同时测试组件的转移阻抗及屏蔽衰减，动态范围广，测试极限可达到-120dB。

本文采用的是三同轴测试方法中的管中管法测试[2]。

对于一些射频连接器或短的电缆组件，三同轴方法测试截止频率会很高，测试屏蔽效率只能增加电缆组件长度来测试[3]。

因此根据IEC62153-4-7中规定了扩展的三同轴法——管中管法测量可测试不同长度的屏蔽效率。

管中管法是通过采用金属延长管来调整被试组合件的电长度，使被试组合件的电长度变长，在低频率范围，也可以测量屏蔽衰减[4-5]。

屏蔽效能在国际上也有等级之分，根据EN50117标准定义，屏蔽效能等级中最高等级为class a++，具体指标屏蔽衰减>105dB @30-1000MHz ，屏蔽衰减>95dB@1000-2000MHz，屏蔽衰减>85dB@2000-3000MHz
2 结果与分析
将四层屏蔽电缆、三层屏蔽电缆、标准屏蔽电缆按照同样的方式与匹配接头进行组装，电缆均量取1.5m，接头均采用F头，组装完成后，将三种样品放入三同轴测试系统中分别进行测试，测试频率为5MHz-3000MHz。

测试结果如下：
为了明确的比较各份报告的具体数值，现将各个范围的最差值整理出，统计如下表：
从数据来看，四层屏蔽的屏蔽性能最佳，可以达到class a++的标准；三层屏蔽中，整体屏蔽性能下降，转移阻抗是1.5 mOhm/m，中频和高频对比测试图像有明显的降低，其中最差值从30～2000MHz下降5～8个dB；2000～3000MHz 变化不大。

标准屏蔽从图像中看出，与三层屏蔽和四层屏蔽相比屏蔽性能下降明显，转移阻抗下降到4 mOhm/m，比三层屏蔽下降很多，30～1000MHz比四层屏蔽下降20dB，1000～3000MHz下降不多，只有3～5dB。

通过数据分析可以看出四层屏蔽性能最好，标准屏蔽电缆屏蔽性能最差，三层屏蔽屏蔽性能居中。

四层屏蔽与三层屏蔽从结构上对比，多一层编织层，转移阻抗0.9mOhm/m，三层屏蔽比标准屏蔽多一层铝箔，转移阻抗2.5 mOhm/m；在低频30～1000MHz表现也是如此。

但是在1000～3000MHz高频的屏蔽衰减中，屏蔽衰减变化量很小，说明第三层铝箔和第四层编织丝作用并不大，在高频主要还是第一层铝箔和第二层编织发挥作用，继续增加屏蔽层对高频作用不是很明显。

3 结束语
电缆屏蔽层数越多，屏蔽效果越好。

第一层屏蔽和第二层屏蔽基本决定高频屏蔽衰减，第三层第四层屏蔽层主要影响低频转移阻抗和屏蔽衰减，增加屏蔽层可以显著提高低频转移阻抗。

参考文献
[1] 殷海成，朱荣华.射频同轴电缆屏蔽衰减测试方法的比较[J]. 光纤与电缆及其应用技术，2010，（2）：19-22.
[2] 尹莹.“管中管”三同轴测试技术及小物理尺寸器件的电磁性能测试[J].电线电缆，2016，（2）：36-39.
[3] 劉诗锺.编织屏蔽同轴射频电缆的屏蔽效率[J].传输线技术，
1985，（2）：001.
[4] 张琦，石立华，张祥，等.电缆屏蔽效能评估方法比较研究[J]. 核电子学与探测技术，2012，32（4）：421-428.
[5] 杨佩铭，卢铁兵，齐磊，等.编织型屏蔽电缆转移阻抗的计算[C].电工理论与新技术学术年会：电工理论与新技术学术年会论文集.保定：华北电力大学电气工程学院，2005：318-321.。