屏蔽线原理及接法

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1、什么是屏蔽线？定义：导体外部有导体包裹的导线叫屏蔽线，包裹的导体叫屏蔽层，一般为编织铜网或铜泊（铝），屏蔽层需要接地，外来的干扰信号可被该层导入大地。作用：避免干扰信号进入内层，导体干扰同时降低传输信号的损耗。结构： （普通）绝缘层+屏蔽层+导线（高级）绝缘层+屏蔽层+信号导线+屏蔽层接地导线注意：在选用屏蔽线时，屏蔽层接地导线屏蔽层接地导线的绝缘层有导电功能，可以与屏蔽 层导通（有一定的电阻）屏蔽线缆的原理：屏蔽布线系统源于欧洲，它是在普通非屏蔽布线系统的外面加上金属屏蔽层，利用金属屏蔽 层的反射、吸收及趋肤效应实现防止电磁干扰及电磁辐射的功能，屏蔽系统综合利用了双绞 线的平衡原理及屏蔽层的

2、屏蔽作用，因而具有非常好的电磁兼容（EMC）特性。电磁兼容（EMC）是指电子设备或网络系统具有一定的抵抗电磁干扰的能力，同时不 能产生过量的电磁辐射。也就是说，要求该设备或网络系统能够在比较恶劣的电磁环境中正 常工作，同时又不能辐射过量的电磁波干扰周围其它设备及网络的正常工作。U/UTP（非屏蔽）电缆的平衡特性并不只取决于部件本身的质量（如绞对），而会受到周 围环境的影响。因为U/UTP （非屏蔽）周围的金属、隐蔽的“地、施工中的牵拉、弯曲 等等情况都会破坏其平衡特性，从而降低EMC性能。所以，要获得持久不变的平衡特性，只有一个解决方案：在所有芯线外加多一层铝箔进 行接地。铝箔为脆弱的双绞芯线

3、增加了保护，同时为U/UTP （非屏蔽）电缆人为的创造了 一个平衡环境。从而形成我们现在所说的屏蔽线缆。屏蔽电缆的屏蔽原理不同于双绞的平衡抵消原理，屏蔽电缆是在四对双绞线的外面加多 一层或两层铝箔，利用金属对电磁波的反射、吸收和趋肤效应原理（所谓趋肤效应是指电流 在导体截面的分布随频率的升高而趋于导体表面分布，频率越高，趋肤深度越小，即频率越 高，电磁波的穿透能力越弱），有效的防止外部电磁干扰进入电缆，同时也阻止内部信号辐 射出去，干扰其它设备的工作。实验表明，频率超过5MHz的电磁波只能透过38pm厚的铝箔。如果让屏蔽层的厚度 超过38pm,就使能够透过屏蔽层进入电缆内部的电磁干扰的频率主要

4、在5MHz以下。而 对于5MHz以下的低频干扰可应用双绞线的平衡原理有效的抵消。根据布线最早的定义，分为非屏蔽线缆-UTP和屏蔽线缆-STP两种。后来随着技术的 发展和各家不同的工艺，衍生出了很多不同屏蔽的种类 1F/UTP Foil Screened Cable 单层的铝箔屏蔽结构2 . Foil and Braid Screened Cable铝箔和铜质编织网双层屏蔽结构 a） SF/UTP 铝箔和铜质编织网同时包裹在四对线的外层 b） S/FTP （PIMF） 线对单对铝箔屏 蔽加上包裹在四对线的外层的铜质编织网 PIMF = Pair in Metal Foil。屏蔽电缆抵抗外界干扰主

5、要体现在：信号传输的完整性可以通过屏蔽系统得到一定的保 证。屏蔽布线系统可以防止传输数据受至I外界电磁干扰和射频干扰的影响。电磁干扰（EMI） 主要是低频干扰，马达、荧光灯以及电源线是通常的电磁干扰源。射频干扰（RFI）是高频 干扰，主要是无线频率干扰，包括无线电、电视转播、雷达及其他无线通信。对于抵抗电磁干扰，选择编织层屏蔽最为有效，也就是金属网屏蔽，因其具有较低的临 界电阻。而对于射频干扰，金属箔层屏蔽最有效，因为金属网屏蔽所产生的缝隙可使得高频 信号自由地进出。对于高低频混合的干扰场，则要采用金属箔层加金属网的组合屏蔽方式， 也就是 S/FTP 形式的双层屏蔽电缆，这样可使得金属网屏蔽适

6、用于低频范围的干扰，金属 箔屏蔽适用于高频范围的干扰。IBM ACS的屏蔽线缆中铝箔屏蔽层单层厚度即达到50-62pm,起到了更完整的屏蔽效 果。同时由于只采用单层屏蔽，对于施工而言将更加简单，便于安装，不易在施工过程中造 成人为的损坏，且铝帛的厚度可以承受更大的破坏力。从而能给用户提供更高品质的传输性 能。屏蔽线接法： 屏蔽线的一端接地，另一端悬空 。当信号线传输距离比较远的时候，由于两端的接地电阻不同或PEN线有电流，可能会导致 两个接地点电位不同，此时如果两端接地，屏蔽层就有电流行成，反而对信号形成干扰，因 此这种情况下一般采取一点接地，另一端悬空的办法，能避免此种干扰形成。两端接地屏蔽

7、效果更好，但信号失真会增大。 请注意：两层屏蔽应是相互绝缘隔离型屏蔽！如没有彼此绝缘仍应视为单层屏蔽！最外层屏蔽两端接地是由于引入的电位差而感应出电流，因此产生降低源磁场强度的磁 通，从而基本上抵消掉没有外屏蔽层时所感应的电压；而最内层屏蔽一端接地，由于没有电位差，仅用于一般防静电感应。下面的规范是最好的佐证！GB 50217-1994电力工程电缆设计规范3.6.8 控制电缆金属屏蔽的接地方式， 应符合下列规定：（1）计算机监控系统的模拟信号回路控制电缆屏蔽层，不得构成两点或多点接地，宜 用集中式一点接地。（2）除（1）项等需要一点接地情况外的控制电缆屏蔽层，当电磁感应的干扰较大，宜 采用两点

8、接地；静电感应的干扰较大，可用一点接地。双重屏蔽或复合式总屏蔽，宜对内、外屏蔽分用一点，两点接地。（3）两点接地的选择，还宜考虑在暂态电流作用下屏蔽层不致被烧熔。GB50057-2000建筑物防雷设计规范一一第6.3.1条规定：当采用屏蔽电缆时 其屏蔽层应至少在两端等电位连接，当系统要求只在一端做等电位连接时，应采用两层屏蔽， 外层屏蔽按前述要求处理。其原理是：1.单层屏蔽一端接地，不形成电位差，一般用于防静电感应。2.双层屏蔽，最外 层屏蔽两端接地，内层屏蔽一端等电位接地。此时，外层屏蔽由于电位差而感应出电流，因 此产生降低源磁场强度的磁通，从而基本上抵消掉没有外屏蔽层时所感应的电压。如果是

9、防止静电干扰，必须单点接地，不论是一层还是二层屏蔽。因为单点接地的静电放电 速度是最快的。但是，以下两种情况除外： 1、外部有强电流干扰，单点接地无法满足静电的最快放电。 如果接地线截面积很大，能够保证静电最快放电的话，同样也要单点接地。当然了，真是那 样，也没有必要选择两层屏蔽。否则，必须两层屏蔽，外层屏蔽主要是减少干扰强度，不是消除干扰，这时必须多点接地， 虽然放不完，但必须尽快减弱，要减弱，多点接地是最佳选择。比如，企业中的电缆桥架其实就是外屏蔽层，它是必须多点接地的，第一道防线，减小干扰 源的强度。内层屏蔽层（其实，大家不会买双层的电缆，一般是外层就是电缆桥架，内层才是屏蔽电缆 的屏蔽

10、层）必须单点接地，因为外部强度已经减少，尽快放电，消除干扰才是内层的目的。 2、外部电击和防雷等安全的要求。这种情况必须要两层防护，外层不是用来消除干扰的，是出于安全的考虑的，保证人身和设 备安全的，必须多点接地。内层才是防止干扰的，所以必须单点接地。屏蔽线 的作用 屏蔽线的作用是将电磁场噪声源与敏感设备隔离，切断噪声源的传播路径。屏蔽 分为主动 屏蔽和被动屏蔽，主动屏蔽目的是为了防止噪声源向外辐射，是对噪声源的屏蔽； 被动屏蔽 目的是为了防止敏感设备遭到噪声源的干扰，是对敏感设备的屏蔽。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，屏蔽层

11、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，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。 对于电场、 磁场屏蔽层的接地方式不同。可采用不接地、单端接地或双端接地总结：单端接地:1) 屏蔽电缆的单端接地对于避免低频电场的干扰是有帮助的。或者说它能够 避免波长入远远大于电缆长度L的频率干扰Lv入/202) 电缆屏蔽层单端接地能够避免屏蔽层上的低频电流噪声。这种电流在内部 导致共模干扰电压并且有可能干扰模拟量设备。3) 屏蔽层的单端接地对于那些对低频干扰敏感的电路(模拟量电路)来说是可取的。4) 连续测量值的上下波动和永久偏差表示有低频干扰。双端接地:1) 确

12、保到电控柜或者插头(圆形接触)的连接经过一个大的导电区域 (低感 应系数)。选择金属在金属上比非金属在非金属上要好。2) 由于有些模拟量模块使用了脉冲技术(例如：处理器和 A/D 转换器集成 在同一模 块中)，建议将模拟量信号彼此间屏蔽，确保正确的等电位连接，只有在这种情 况下进行双端接地。3) 通常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 510 倍,不能用作数字信号电缆。4) 偶尔的功能失灵表明有高频干扰。 这是导线等电位连接无法消除的。5) 除去电缆的端点以外，屏蔽层多点接地是有利的。6) 不要将屏蔽层接在插针上,避免“猪尾巴”现象。7) 要时刻注意屏蔽层的并联阻抗应该小于自身阻抗的 1/10。电缆桥架、机械 框架、其它屏蔽层或者其它并行电缆都能够使系统作到等电位。8) 如果当屏蔽层双端接地时电缆屏蔽层发热，或者屏蔽层碰到电控柜外壳或者屏蔽总线时打火，说明等电位连接不可靠