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關于屏蔽問題在電磁兼容中的考慮
日期：2025-12-24 02:15
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摘要：
關于屏蔽問題在電磁兼容中的考慮如今電磁兼容在現(xiàn)在電子產(chǎn)品設計中越來越重要。一方面，外界電磁環(huán)境越來越惡劣，新的電磁干擾源不斷產(chǎn)生，如無線尋呼，移動電話，微蜂窩個人通信系統(tǒng)等相繼出現(xiàn)，而且工作頻率不斷提高。
另一方面，數(shù)據(jù)通信速率迅速增長，因為通信已不只局限于語音，數(shù)據(jù)，還包括高質量的圖象信號。以局域網(wǎng)技術來講，網(wǎng)絡速率已經(jīng)從以前的10MBPS提高到100MBPS,乃至ATM155MBPS,622MBPS,及目前議論較多的GBPS局域網(wǎng)技術。 網(wǎng)絡速率的提高，意味著工作頻率的提高，而高頻信號更易于受到電磁干擾，這就是在布線系統(tǒng)中引入電磁兼容概念的原因。
在歐洲，電磁兼容已經(jīng)引起高度重視，并有一系列有關EMC的法規(guī)及標準，如89/336/EEC,EN55022及55024,按照歐洲規(guī)定，從1996年1月1日起，所有有源設備必須符合EMC規(guī)定，同時貼有CE標志。布線系統(tǒng)屬于無源系統(tǒng)，但是，一旦它與有源網(wǎng)絡設備相連構成系統(tǒng)，它也必須服從EMC的規(guī)定。
UTP（非屏蔽雙絞線）電纜的EMC原理及局限性UTP電纜屬于平衡傳輸系統(tǒng)，它利用扭絞來抵消電磁干擾及電磁輻射。但是，利用這種平衡性來抵消電磁干擾及電磁輻射需要具備以下的條件：
1） UTP必須是理想的平衡系統(tǒng)UTP只有具有理想的平衡特性才能有效地抵消電磁干擾及電磁輻射，但是，理想的平衡UTP是不存在的，因為：
a）UTP的平衡特性受周圍環(huán)境影響當UTP電纜附近存在金屬物體或隱蔽接地時，由于不同導體與金屬物體或地的距離不同，UTP的平衡特性會遭到破壞。實驗表明，將UTP電纜穿入25.4MM鋼管中，其衰減會增大2.5%,說明其特性阻抗減小了，從而表明UTP受周圍環(huán)境影響。
b）彎曲也會破壞UTP的平衡特性在實際安裝時，電纜不可避免要彎曲。當電纜彎曲時，相鄰絞節(jié)將疏密不同，不能有效抵消電磁干擾及電磁輻射。
2）UTP的節(jié)距與電磁干擾或信號波長相比必須充分小，才能有效地抵消電磁干擾和電磁輻射，即節(jié)距越小，EMC性能越好。但是，雙絞線的絞結節(jié)距不可能無限減小。實驗表明，當外界電磁干擾或網(wǎng)絡工作頻率超過30MHZ時，UTP的EMC性能下降，即網(wǎng)絡的可靠性降低，誤碼率增大，電磁輻射也相應增大，UTP廠商的技術資料里也承認這一點。
以前的網(wǎng)絡一般工作在較低的頻率范圍，如10MBPS以太網(wǎng)工作頻率為10MHZ以內，16MHZ令牌網(wǎng)的工作頻率在16MHZ以內，UTP系統(tǒng)在這樣低的工作頻帶內具有一定的EMC能力，而且計算機通信具有出錯重發(fā)及糾錯能力，所以網(wǎng)絡能夠在一定的電磁環(huán)境中正常工作。
但是，隨著快速以太網(wǎng)（100MBPS）,ATM（155MBPS,622MBPS）及GBPS以太網(wǎng)技術逐漸實用化，網(wǎng)絡的工作頻率不斷提高，同時外界電磁干擾頻率也日益提高，UTP的平衡特性已不足以抵消網(wǎng)絡本身的電磁輻射及外界的電磁干擾。所以，對于高速網(wǎng)絡，非屏蔽系統(tǒng)要依賴壓縮編碼技術，將高速數(shù)據(jù)壓縮到30MHZ以下，如ATM155MBPS，采用CAP16編碼技術將帶寬壓縮到25.8MHZ。采用復雜的編碼方式固然可以提高頻譜利用率，但是需要在布線系統(tǒng)的兩端加編碼及解碼設備，網(wǎng)絡成本增加，而抗干擾能力降低，可靠性下降
另一方面，數(shù)據(jù)通信速率迅速增長，因為通信已不只局限于語音，數(shù)據(jù)，還包括高質量的圖象信號。以局域網(wǎng)技術來講，網(wǎng)絡速率已經(jīng)從以前的10MBPS提高到100MBPS,乃至ATM155MBPS,622MBPS,及目前議論較多的GBPS局域網(wǎng)技術。 網(wǎng)絡速率的提高，意味著工作頻率的提高，而高頻信號更易于受到電磁干擾，這就是在布線系統(tǒng)中引入電磁兼容概念的原因。
在歐洲，電磁兼容已經(jīng)引起高度重視，并有一系列有關EMC的法規(guī)及標準，如89/336/EEC,EN55022及55024,按照歐洲規(guī)定，從1996年1月1日起，所有有源設備必須符合EMC規(guī)定，同時貼有CE標志。布線系統(tǒng)屬于無源系統(tǒng)，但是，一旦它與有源網(wǎng)絡設備相連構成系統(tǒng)，它也必須服從EMC的規(guī)定。
UTP（非屏蔽雙絞線）電纜的EMC原理及局限性UTP電纜屬于平衡傳輸系統(tǒng)，它利用扭絞來抵消電磁干擾及電磁輻射。但是，利用這種平衡性來抵消電磁干擾及電磁輻射需要具備以下的條件：
1） UTP必須是理想的平衡系統(tǒng)UTP只有具有理想的平衡特性才能有效地抵消電磁干擾及電磁輻射，但是，理想的平衡UTP是不存在的，因為：
a）UTP的平衡特性受周圍環(huán)境影響當UTP電纜附近存在金屬物體或隱蔽接地時，由于不同導體與金屬物體或地的距離不同，UTP的平衡特性會遭到破壞。實驗表明，將UTP電纜穿入25.4MM鋼管中，其衰減會增大2.5%,說明其特性阻抗減小了，從而表明UTP受周圍環(huán)境影響。
b）彎曲也會破壞UTP的平衡特性在實際安裝時，電纜不可避免要彎曲。當電纜彎曲時，相鄰絞節(jié)將疏密不同，不能有效抵消電磁干擾及電磁輻射。
2）UTP的節(jié)距與電磁干擾或信號波長相比必須充分小，才能有效地抵消電磁干擾和電磁輻射，即節(jié)距越小，EMC性能越好。但是，雙絞線的絞結節(jié)距不可能無限減小。實驗表明，當外界電磁干擾或網(wǎng)絡工作頻率超過30MHZ時，UTP的EMC性能下降，即網(wǎng)絡的可靠性降低，誤碼率增大，電磁輻射也相應增大，UTP廠商的技術資料里也承認這一點。
以前的網(wǎng)絡一般工作在較低的頻率范圍，如10MBPS以太網(wǎng)工作頻率為10MHZ以內，16MHZ令牌網(wǎng)的工作頻率在16MHZ以內，UTP系統(tǒng)在這樣低的工作頻帶內具有一定的EMC能力，而且計算機通信具有出錯重發(fā)及糾錯能力，所以網(wǎng)絡能夠在一定的電磁環(huán)境中正常工作。
但是，隨著快速以太網(wǎng)（100MBPS）,ATM（155MBPS,622MBPS）及GBPS以太網(wǎng)技術逐漸實用化，網(wǎng)絡的工作頻率不斷提高，同時外界電磁干擾頻率也日益提高，UTP的平衡特性已不足以抵消網(wǎng)絡本身的電磁輻射及外界的電磁干擾。所以，對于高速網(wǎng)絡，非屏蔽系統(tǒng)要依賴壓縮編碼技術，將高速數(shù)據(jù)壓縮到30MHZ以下，如ATM155MBPS，采用CAP16編碼技術將帶寬壓縮到25.8MHZ。采用復雜的編碼方式固然可以提高頻譜利用率，但是需要在布線系統(tǒng)的兩端加編碼及解碼設備，網(wǎng)絡成本增加，而抗干擾能力降低，可靠性下降
