高頻傳輸中信號(hào)屏蔽性的研究

王向東

摘 要 高頻屏蔽系統(tǒng)是為了確保系統(tǒng)在干擾環(huán)境下的傳輸性能。 抗干擾性能包括兩個(gè)方面：系統(tǒng)抵抗外部電磁干擾的能力和系統(tǒng)本身發(fā)出電磁干擾的能力。 對(duì)于后者：我國(guó)已經(jīng)通過(guò)了電磁兼容性測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范：目前主流產(chǎn)品可以滿足該規(guī)范; 因此，在通常的環(huán)境中：屏蔽系統(tǒng)主要用于前者。

關(guān)鍵詞 高頻系統(tǒng);屏蔽處理; 研究

引言

由于輻射源在遠(yuǎn)處分為電場(chǎng)源，磁場(chǎng)源和平面波，因此屏蔽層的屏蔽性能在材料選擇，結(jié)構(gòu)形狀和泄漏控制方面取決于輻射源 孔徑的 為了在設(shè)計(jì)中達(dá)到要求的屏蔽性能，有必要先確定輻射源，弄清楚頻率范圍，然后根據(jù)每個(gè)頻段的典型泄漏結(jié)構(gòu)確定控制元件，然后選擇合適的屏蔽材料和方法來(lái)設(shè)計(jì)屏蔽殼。

1高頻電磁場(chǎng)的危害

高頻電磁場(chǎng)對(duì)電子產(chǎn)品的危害：因?yàn)楦哳l電磁場(chǎng)的頻率正好在無(wú)線電廣播設(shè)備和電視設(shè)備的工作頻率范圍內(nèi)（廣播為100～1500kHz和30～300MHz，電視為300～300kHz和3000～0000Hz）。因此，任何會(huì)輻射高頻電磁波的設(shè)備在使用過(guò)程中都會(huì)干擾（噪音干擾）無(wú)線電廣播和電視的正常運(yùn)行[1]。而且，隨著設(shè)備功率的增加和距離的增加，干擾程度也隨之增加。

高頻電磁場(chǎng)輻射區(qū)域中的金屬物體，由于存在感應(yīng)電勢(shì)，當(dāng)它們相互接觸或碰撞時(shí)，會(huì)引起短路，從而引起燃燒甚至爆炸事故。高頻信號(hào)會(huì)通過(guò)支線侵入供電網(wǎng)絡(luò)，影響調(diào)度員通信，阻礙調(diào)度工作正常進(jìn)行。高功率，高頻電磁場(chǎng)會(huì)干擾航空通信命令。

由于人類是有機(jī)體，因此它也是導(dǎo)電體。 當(dāng)人體被高頻電磁場(chǎng)包圍時(shí)，其細(xì)胞和組織液將吸收一定的電磁能，這將導(dǎo)致人體產(chǎn)生生物熱（熱效應(yīng)），從而會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生一定的不利影響[2]。 反應(yīng)，不良反應(yīng)的程度隨著電磁場(chǎng)的增加和輻射時(shí)間的增加而加劇。 國(guó)內(nèi)外統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，強(qiáng)大的射頻電磁場(chǎng)對(duì)人體的主要危害是引起以迷走神經(jīng)為主的中樞神經(jīng)系統(tǒng)功能障礙和自主神經(jīng)功能障礙。

2高速傳輸線路結(jié)構(gòu)分析

當(dāng)前現(xiàn)有的高速傳輸電纜，一般都為多根高速傳輸線路包裹在絕緣外套之內(nèi)，并且在絕緣外套內(nèi)部含有屏蔽層，這個(gè)屏蔽層的鋁箔面都面向內(nèi)部，而信號(hào)地線與傳輸線路一并包裹在包帶線內(nèi)部，由此，靠?jī)?nèi)部的信號(hào)地線在實(shí)際的安裝以及使用的過(guò)程當(dāng)中，難以保證其位置，同時(shí)也容易由于傳輸電纜自身的彎曲而導(dǎo)致線路扭曲，致使差分轉(zhuǎn)共膜較大，同時(shí)在將輸電線纜焊接到PCB電路板上時(shí)，必須抽出信號(hào)地線，并扭曲信號(hào)地線，從而引發(fā)差分轉(zhuǎn)共膜較大[3]。同時(shí)鋁箔面向內(nèi)部與信號(hào)地線想接觸，在實(shí)際的地線焊接時(shí)容易被導(dǎo)熱，導(dǎo)致線路當(dāng)中的屏蔽層和絕緣層遭到破壞。

3高頻傳輸線對(duì)高頻信號(hào)的影響

無(wú)線電的計(jì)量檢測(cè)過(guò)程中，往往在標(biāo)準(zhǔn)表與被校正的表格檢測(cè)當(dāng)中需要一段長(zhǎng)度的連接線路，在低頻以及信號(hào)的波長(zhǎng)大于測(cè)試線路的長(zhǎng)度的情形下，測(cè)試線路的分布參數(shù)對(duì)高頻信號(hào)的傳輸影響基本可以忽略不計(jì)，然而在較高的頻率狀況下，若是測(cè)試線路的長(zhǎng)度與信號(hào)波長(zhǎng)相差不大的狀況下，測(cè)試線上的電壓和電流與時(shí)間成函數(shù)關(guān)系，同時(shí)測(cè)試線的電壓電流也與傳輸線的距離長(zhǎng)度相關(guān)，由此在實(shí)際的測(cè)量過(guò)程中，應(yīng)以傳輸線理論為基礎(chǔ)進(jìn)行分析和處理，傳輸線路，實(shí)際上就是電磁波傳遞的導(dǎo)體，高頻技術(shù)當(dāng)中所使用到的傳輸線路具有分布參數(shù)[4]。

高頻傳輸線路上的任意點(diǎn)的電壓以及電流都是由兩個(gè)方向相反的入射波和反射波這兩個(gè)波組合而成的。無(wú)限高頻傳輸技術(shù)當(dāng)中，可將實(shí)際使用到的傳輸線路視為無(wú)損耗線路，從而能實(shí)際研究出高頻傳輸線的傳輸狀態(tài)，具體可分為以下幾種狀況：

（1）高頻傳輸線路終端匹配成功時(shí)，ZL=Z0，線路上的反射系數(shù)也為0，傳輸線路上不存在反射波，沿著傳輸線路也不存在最大最小電流和電壓的分布，傳輸線路上的任意一點(diǎn)的輸入阻抗與該點(diǎn)上的特性阻抗相等;

（2）當(dāng)高頻傳輸線路終端短路時(shí)，ZL=0，傳輸終端的反射系數(shù)為-1，線路上的合成電壓UL=0。終端電流入射波與反射波屬于同相，而合成的電流最大。在傳輸線路的短路狀況下，線路上的輸入阻抗為一電抗。

（3）當(dāng)高頻傳輸線路終端處于開(kāi)路狀況時(shí)，ZL=∞，終端反射系數(shù)為正1，合成電壓為UL=2Ui，終端電流的入射波與反射波處于反相，傳輸線路上的電流為零。在傳輸線路終端開(kāi)路的狀況之下，開(kāi)路線路的阻抗為一電抗;

一般而言，高頻傳輸線最為常見(jiàn)的類型就是同軸線，同軸線的最大優(yōu)勢(shì)在于其能有效屏蔽電磁場(chǎng)，由于同軸線的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，致使其外導(dǎo)線圓筒能有效隔離周圍電磁場(chǎng)對(duì)同軸線所產(chǎn)生的干擾。而在實(shí)際的檢測(cè)過(guò)程中，可將同軸線連接到不同的測(cè)量設(shè)備以及系統(tǒng)上。比如，不同的設(shè)備將具有不同的阻抗，電視信號(hào)源的阻抗一般為75Q，而標(biāo)準(zhǔn)的高頻儀表的阻抗一般為50Q，若是將75Q與1MQ阻抗設(shè)備相互連接，則此時(shí)被校正的表與標(biāo)準(zhǔn)的表的測(cè)量阻抗并不一致，將對(duì)測(cè)量造成一定程度的誤差，由此要使用阻抗變化器進(jìn)行連接匹配。然而往往在測(cè)量過(guò)程中難以找到與之匹配的阻抗變化器[5]。

4連接信號(hào)源與負(fù)載

（1）監(jiān)測(cè)設(shè)備的端電壓可按照線路開(kāi)路電壓情形進(jìn)行定制，在傳輸線路的開(kāi)路狀態(tài)下，線路接負(fù)載時(shí)有電流通過(guò)RS將產(chǎn)生壓降，而U2的值與Rs和RL的阻抗分壓關(guān)系進(jìn)行確定。當(dāng)源阻抗的值與負(fù)載阻抗的值一致時(shí)，輸出的電壓將比線路開(kāi)路電壓高6dB。

（2）當(dāng)Rs的值為50Ω，RL的值為75Ω時(shí)，當(dāng)高頻傳輸線路當(dāng)中的負(fù)載阻抗為75Q時(shí)，所獲得的端電壓將比阻抗為50歐姆時(shí)多1.57dB，端電壓比開(kāi)路電壓小4.43dB，在實(shí)際50Q、75Q負(fù)載和阻抗變換器的使用過(guò)程中，應(yīng)使用網(wǎng)絡(luò)分析儀器或者簡(jiǎn)單的儀表進(jìn)行測(cè)量，保證期阻抗準(zhǔn)確，從而有效減少測(cè)量過(guò)程中產(chǎn)生的誤差。

參考文獻(xiàn)

[1] 周玉茹.檢測(cè)中高頻傳輸線和負(fù)載對(duì)高頻信號(hào)的影響[J].企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化，2005（9）：57.

[2] 周玉茹.微波傳輸線原理和應(yīng)用解析[J].企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化，2007（4）：34-36.

[3] 王振彪.傳輸線串?dāng)_淺析[J].中國(guó)高新技術(shù)企業(yè)，2008（7）：104-108.

[4] 鄒瑛濤.高頻信號(hào)在電力線路上的傳輸[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2008 （19）：72.

[5] 莫景琦.對(duì)一些無(wú)線電測(cè)向技術(shù)問(wèn)題的研討[J].中國(guó)無(wú)線電，2007 （2）：52-54.