电缆线的选择、屏蔽和接地
* 常用的互连线有三种基本类型：同轴电缆、双绞线和带状电缆 1．常用互连线的选择 ①双绞线
* 双绞线在100KHz以下非常有用，但高于1MHz时屏蔽线的损耗大大
增加，在高频段，因其特性阻抗的不均匀及由此造成的反射，使其应用受到限制。
* 双绞线有屏蔽和非屏蔽两种。带屏蔽的双绞线价格并不高，使用也方
便。使用时信号电流在导线上流动，噪声电流在屏蔽层里流动，因此它消除了公共阻抗的耦合。对于外界干扰，因同时感应在两根导线上，故能使干扰电压相消。
* 非屏蔽双绞线对抵御静电容耦合的能力弱些（除非它的终端负载是平
衡的），但对防止磁场感应仍有很好作用。由于低频时的电磁感应是主要问题，因此非屏蔽的双绞线在低频下提供了最佳的屏蔽效果。非屏蔽双绞线的屏蔽效果与单位长度的扭绞次数成正比。 ②同轴电缆
* 同轴电缆具有比较均匀的特性阻抗和较低的损耗，从直流到甚高频都
非常适用。高于几百兆赫时，同轴电缆的损耗变大，应改用波导更加
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合适。
* 同轴电缆应一点接地，它对容性耦合可提供良好的保护，如果同轴电
缆屏蔽层中有噪声电流流过，噪声电流与屏蔽层电阻的乘积将转变为噪声电压，成为信号通路中的一部分。此时应采用双层屏蔽的同轴电缆，让信号电流在芯线与内层屏蔽中流动，而让噪声电流在外层屏蔽中流动，这样可消除由于屏蔽电阻产生的噪声。但双层屏蔽的价格较贵，使用也不方便。 ③带状电缆
* 带状电缆由于其成本低，使用方便，故在计算机、仪器和其他电子设
备中作为信号连接的电缆使用，十分普遍。
* 带状电缆使用的主要问题是信号和地线的分配问题。 信号 地
a) 其中一根线为地，，其余均为信号线，优点是导线数目最少，但信号线与接地回路之间产生大环面积，使辐射及敏感度问题恶化；其次，所有信号线公用一根地线，产生公共阻抗耦合问题，再次，信号线之
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间有串扰问题，所以电磁兼容性差，不应采用。
b) 属较好方案，每根信号线都有自己的单独回线，无公共阻抗，环面积最小，串扰也减至最小；但用线量几乎为a) 的一倍。
c) 为折衷方案，由两根信号线共用一根地线，环面积小，有一些公共阻抗，串扰也比b) 稍高，但导线数比b) 减少25% 。多数情况下，此方案已够用。
d) 在带状线下有跨越电缆宽度的平板（接地板）环面积由平板和状态电缆的距离来决定。这种电缆的端接比较困难，故很少采用。 2．电缆线的屏蔽层
* 大多数的屏蔽电缆都是用金属编织层来屏蔽的，编织层的柔软和耐用，但编织层的致密会使屏蔽效果变差，而且编织方式使屏蔽电流的均匀性变差，因此防磁场效率要比金属箔屏蔽电缆低5—30dB 。此外，在高频下，编织层的空隙与波长之比变大，使得屏蔽效能进一步减小。在这种情况下，关键部位的屏蔽电缆应该使用双层，甚至三层的屏蔽电缆，以期提高编织层提供的覆盖率。
* 有薄铝箔屏蔽层的电缆，可提供几乎100 % 的覆盖率，所以有着较好的电场屏蔽效果。它在强度上不如用编织层的屏蔽电缆，而且端接情况也差（难于做到360 o的端接）。
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* 更好的屏蔽电缆由箔层与编织层组合，编织层可解决360 o的连续端接，而金属箔层则可覆盖编织层的空隙。 3．电缆屏蔽层的接地问题
* 撇开带状电缆不谈，同轴线和双绞线都有一个接地问题，使用者经常困
惑的是电缆要不要接地，几点接地，是始端还是终端接地，甚至是考虑多点接地。
* 上图是各种电缆磁场屏蔽特性试验结果（100KHz磁场干扰） ； * 电路A，实质上不提供磁场屏蔽。
* 电路B，屏蔽层一端接地，对磁场屏蔽无作用。 * 电路C，屏蔽层两端接地，能提供一些磁场保护。
* 电路D，绞线的作用被电路两端构成的地环路所破坏（比较电路H和 D的衰减就可以看到这种情况）。
* 电路E，双绞线加屏蔽，并在一端接地，但显示无额外屏蔽作用。 * 电路F，屏蔽层两端接地，可提供额外，是因为低阻抗屏蔽分流了部分
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磁感应地环路电流。
* 电路A—F都不能提供良好的磁屏蔽性能，这都是因为有地环流的缘故。
如果电路必须两端接地，应使用C或F的型式。
* 电路G，在磁场屏蔽中有明显改进，这是因为同轴电缆形成了很小的环
面积。
* 电路H，其双绞线也能提供很好的屏蔽作用。
* 电路I，在双绞线外面增加了屏蔽，使屏蔽性能进一步改善。 * 电路J，屏蔽层两端接地，在屏蔽层形成了地环路，屏蔽层电流对两根
中心导线感应了电压，使屏蔽效能稍稍减小。
* 电路K，的屏蔽效果比I好，是因为它组合了同轴电缆G和双绞线I两
电路的特点。
* 但不建议用电路K，因为在屏蔽层上的任何噪声电流和电压都可能作用到信号导线上。
* 从试验结果看，将100Ω（发送侧）直接接地的方式是不合适的，因为两端接地为地环路电流提供了分流，使磁场屏蔽性能下降。另外，双绞线或带屏蔽层的双绞线，对磁场的屏蔽效果明显优于单芯屏蔽线，这是由双绞线本身的特点所决定的。
* 上述试验选择100KHz是个临界点，频率小于等于它时就用试验结果（单
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点接地） ；如果频率高于它时，电缆屏蔽层还是应采用多点接地。如果对传输脉冲信号，若脉冲的上山时间很短，则应按高频信号来处理。 4．屏蔽电缆的端接方法
* 磁屏蔽取决于环绕屏蔽周围的屏蔽电流的均匀分布。电缆端头附近的磁
屏蔽效率取决于端接的方法，下图的连接将使屏蔽层电流集中在屏蔽的一边。
绝缘体 中心导体
* 为了获得最大限度的屏蔽效能，屏蔽应均匀端接，这可以用同轴连接器来完成（如使用BNC或N型连接器）。连接器对屏蔽能提供360o的电接触。同轴端接还提供完整的内导体覆盖层，以保护电场屏蔽的完整性。 * 其次是选用的电缆连接器与电缆阻抗是否匹配。不匹配时连接处将引起信号反射。
* 总之，理想的屏蔽层端接要求： ① 接地阻抗要很低 ；
② 电缆与连接器的特性阻抗要匹配 ；
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③屏蔽层要有360o的端接（360o端接本身也体现了配合上的阻抗连续）。
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