數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定性的研究

張澤宇

長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所，吉林長(zhǎng)春 130033

屏蔽層對(duì)來(lái)自導(dǎo)線(xiàn)或電纜外部的干擾電磁波和內(nèi)部產(chǎn)生的電磁波均起著吸收能量、反射能量、和抵消能量的作用從而具有減弱干擾的功能。本文分析了數(shù)據(jù)在傳輸過(guò)程中，電纜屏蔽接地的作用，減少外界的電磁波對(duì)電纜導(dǎo)體的“磁電感應(yīng)”，也就是我們所說(shuō)的干擾，是信號(hào)在電纜線(xiàn)中保持不變的傳輸，以減少傳輸?shù)恼`差。

1 屏蔽電纜線(xiàn)

1.1 屏蔽電纜線(xiàn)結(jié)構(gòu)

屏蔽電纜線(xiàn)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

圖1 屏蔽電纜線(xiàn)結(jié)構(gòu)圖

屏蔽電纜線(xiàn)具有兩層結(jié)構(gòu)（外層結(jié)構(gòu)及內(nèi)層結(jié)構(gòu)），內(nèi)層結(jié)構(gòu)是真正的信號(hào)傳輸層，用于傳輸工作信號(hào)；外層結(jié)構(gòu)是屏蔽層，一般采用鋁網(wǎng)或銅網(wǎng)結(jié)構(gòu)，用于屏蔽干擾信號(hào)，提高抗干擾能力。

1.2 屏蔽線(xiàn)的原理

由于強(qiáng)電或低壓線(xiàn)路在通過(guò)電流的時(shí)候會(huì)在周?chē)a(chǎn)生磁場(chǎng)，而這些磁場(chǎng)又隨著電流的變化而變化，所以處于磁場(chǎng)區(qū)的電纜雖然沒(méi)有移動(dòng)，卻相當(dāng)于進(jìn)行著切割磁力線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。根據(jù)法拉第老人家發(fā)現(xiàn)的定理，會(huì)在電纜上產(chǎn)生感應(yīng)電流。為了避免在線(xiàn)纜上產(chǎn)生感應(yīng)電流，所以在線(xiàn)纜的外面加包了一個(gè)屏蔽層，于是屏蔽線(xiàn)就誕生了。

屏蔽簡(jiǎn)單的原理應(yīng)該就是物理上的電荷的特性，集中在帶電體的外表面，在電纜外增加一層金屬網(wǎng)使干擾產(chǎn)生的電荷集中在金屬網(wǎng)的外表面，這樣里面的電纜就不會(huì)受到干擾。

2 屏蔽線(xiàn)接法

實(shí)際工作中，屏蔽層的接法很重要，如接法錯(cuò)誤不僅不會(huì)產(chǎn)生屏蔽效果，還會(huì)引入新的干擾，如果屏蔽層沒(méi)有有效的接地，會(huì)在屏蔽層上形成環(huán)形電流，會(huì)導(dǎo)致屏蔽層上不同點(diǎn)的電勢(shì)不相同，造成干擾噪聲傳播，所以一般都需要屏蔽層接地。

2.1 地線(xiàn)概念

2.1.1 獨(dú)立地線(xiàn)

獨(dú)立地線(xiàn)從概念上來(lái)說(shuō)就是將某一設(shè)備單獨(dú)設(shè)置地線(xiàn)，不予其它設(shè)備共用，獨(dú)立地線(xiàn)一般采用專(zhuān)用接地電纜，要求符合國(guó)標(biāo)要求。國(guó)標(biāo)規(guī)定對(duì)于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的接地地線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)該是小于4歐姆。

2.1.2 等電位

等電位是將系統(tǒng)各個(gè)部分的金屬外殼用符合國(guó)標(biāo)的線(xiàn)纜大面積連成一體，盡可能多的連接多個(gè)表面，形成一個(gè)連接面，面積越大，效果越好。

2.1.3 信號(hào)地

信號(hào)地是以其內(nèi)部信號(hào)傳輸?shù)牡鼐€(xiàn)，原則上不與大地線(xiàn)相連，采用懸浮的工作方式；如將其與大地線(xiàn)相連可能引入地線(xiàn)干擾。

2.2 一端接地

當(dāng)信號(hào)線(xiàn)傳輸距離較遠(yuǎn)時(shí)，由于信號(hào)兩端接地電阻不同，兩端的接地點(diǎn)電位會(huì)有所不同，如將兩端的屏蔽都接地，會(huì)造成在屏蔽層中有環(huán)流現(xiàn)象產(chǎn)生，環(huán)流現(xiàn)象會(huì)造成信號(hào)干擾，降低信號(hào)傳輸質(zhì)量，在這種情況下，一般采用一端接地法，即只將一端接地，另一端懸空的方法避免干擾。單層屏蔽一端接地，不形成電位差，放靜電放電速度是最快的，一般用于防靜電感應(yīng)。一端接地的，為什么還要接地呢？因?yàn)槠帘螌悠帘蔚碾姴▎蜗驅(qū)氲刂?，就不?huì)形成二次環(huán)電流了，進(jìn)一步減少干擾。

在模擬信號(hào)傳輸系統(tǒng)中，抗模擬信號(hào)信號(hào)干擾是必須重視的問(wèn)題，通常采用的做法將所有部分集中在一點(diǎn)上，集中一點(diǎn)接地。當(dāng)接地?zé)o法抗干擾時(shí)，采用電容、電阻及電感進(jìn)行抗干擾處理。

電氣接地要求單獨(dú)制作一定要和建筑接地分開(kāi)，以防止建筑物遭受雷擊時(shí)影響電氣設(shè)備，可以和設(shè)備接地用一套接地系統(tǒng)，但是接地點(diǎn)應(yīng)距離設(shè)備接地2.5米以外，以防止相互干擾。

一端接地對(duì)射頻屏蔽不好，尤其是電纜超過(guò)1/8波長(zhǎng)時(shí)，甚至比不加屏蔽線(xiàn)還差。

一端接地示意圖如圖2所示

圖2 一端接地示意圖

2.3 兩端接地

對(duì)電纜屏蔽兩端同時(shí)接地，目前主要是如下考慮的：一端接地會(huì)在屏蔽層中產(chǎn)生電壓差，該壓差會(huì)形成屏蔽層干擾源，加大干擾危害；采用兩端接地可以有效地平衡電纜兩端的壓差，抗拒干擾。

雙端接地一定要檢測(cè)兩端的電位，必須確保等電位連接，如果不等電位，在屏蔽層上會(huì)有電流存在，不利于抗干擾。

雙端接地能很好地屏蔽射頻信號(hào)，易受地環(huán)路電流的影響。雙端接地示意圖如圖3所示。

圖3 雙端接地示意圖

2.4 雙層屏蔽

雙層屏蔽是采用特殊的雙層屏蔽電纜，其具有兩層屏蔽層，而且兩層屏蔽層之間時(shí)絕緣的，通常采用的做法是外層兩端接地；內(nèi)層采用等電位接地。

3 結(jié)論

本文詳細(xì)介紹了在數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中，屏蔽電纜如何正確的接地，既可以保護(hù)自身設(shè)備不受外界電磁干擾，同時(shí)不成為對(duì)外干擾源，具有很高的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

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