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关于屏蔽问题在电磁兼容中的考虑
日期：2024-11-20 04:52
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摘要：
关于屏蔽问题在电磁兼容中的考虑如今电磁兼容在现在电子产品设计中越来越重要。一方面，外界电磁环境越来越恶劣，新的电磁干扰源不断产生，如无线寻呼，移动电话，微蜂窝个人通信系统等相继出现，而且工作频率不断提高。
另一方面，数据通信速率迅速增长，因为通信已不只局限于语音，数据，还包括高质量的图象信号。以局域网技术来讲，网络速率已经从以前的10MBPS提高到100MBPS,乃至ATM155MBPS,622MBPS,及目前议论较多的GBPS局域网技术。 网络速率的提高，意味着工作频率的提高，而高频信号更易于受到电磁干扰，这就是在布线系统中引入电磁兼容概念的原因。
在欧洲，电磁兼容已经引起高度重视，并有一系列有关EMC的法规及标准，如89/336/EEC,EN55022及55024,按照欧洲规定，从1996年1月1日起，所有有源设备必须符合EMC规定，同时贴有CE标志。布线系统属于无源系统，但是，一旦它与有源网络设备相连构成系统，它也必须服从EMC的规定。
UTP（非屏蔽双绞线）电缆的EMC原理及局限性UTP电缆属于平衡传输系统，它利用扭绞来抵消电磁干扰及电磁辐射。但是，利用这种平衡性来抵消电磁干扰及电磁辐射需要具备以下的条件：
1） UTP必须是理想的平衡系统UTP只有具有理想的平衡特性才能有效地抵消电磁干扰及电磁辐射，但是，理想的平衡UTP是不存在的，因为：
a）UTP的平衡特性受周围环境影响当UTP电缆附近存在金属物体或隐蔽接地时，由于不同导体与金属物体或地的距离不同，UTP的平衡特性会遭到破坏。实验表明，将UTP电缆穿入25.4MM钢管中，其衰减会增大2.5%,说明其特性阻抗减小了，从而表明UTP受周围环境影响。
b）弯曲也会破坏UTP的平衡特性在实际安装时，电缆不可避免要弯曲。当电缆弯曲时，相邻绞节将疏密不同，不能有效抵消电磁干扰及电磁辐射。
2）UTP的节距与电磁干扰或信号波长相比必须充分小，才能有效地抵消电磁干扰和电磁辐射，即节距越小，EMC性能越好。但是，双绞线的绞结节距不可能无限减小。实验表明，当外界电磁干扰或网络工作频率超过30MHZ时，UTP的EMC性能下降，即网络的可靠性降低，误码率增大，电磁辐射也相应增大，UTP厂商的技术资料里也承认这一点。
以前的网络一般工作在较低的频率范围，如10MBPS以太网工作频率为10MHZ以内，16MHZ令牌网的工作频率在16MHZ以内，UTP系统在这样低的工作频带内具有一定的EMC能力，而且计算机通信具有出错重发及纠错能力，所以网络能够在一定的电磁环境中正常工作。
但是，随着快速以太网（100MBPS）,ATM（155MBPS,622MBPS）及GBPS以太网技术逐渐实用化，网络的工作频率不断提高，同时外界电磁干扰频率也日益提高，UTP的平衡特性已不足以抵消网络本身的电磁辐射及外界的电磁干扰。所以，对于高速网络，非屏蔽系统要依赖压缩编码技术，将高速数据压缩到30MHZ以下，如ATM155MBPS，采用CAP16编码技术将带宽压缩到25.8MHZ。采用复杂的编码方式固然可以提高频谱利用率，但是需要在布线系统的两端加编码及解码设备，网络成本增加，而抗干扰能力降低，可靠性下降
另一方面，数据通信速率迅速增长，因为通信已不只局限于语音，数据，还包括高质量的图象信号。以局域网技术来讲，网络速率已经从以前的10MBPS提高到100MBPS,乃至ATM155MBPS,622MBPS,及目前议论较多的GBPS局域网技术。 网络速率的提高，意味着工作频率的提高，而高频信号更易于受到电磁干扰，这就是在布线系统中引入电磁兼容概念的原因。
在欧洲，电磁兼容已经引起高度重视，并有一系列有关EMC的法规及标准，如89/336/EEC,EN55022及55024,按照欧洲规定，从1996年1月1日起，所有有源设备必须符合EMC规定，同时贴有CE标志。布线系统属于无源系统，但是，一旦它与有源网络设备相连构成系统，它也必须服从EMC的规定。
UTP（非屏蔽双绞线）电缆的EMC原理及局限性UTP电缆属于平衡传输系统，它利用扭绞来抵消电磁干扰及电磁辐射。但是，利用这种平衡性来抵消电磁干扰及电磁辐射需要具备以下的条件：
1） UTP必须是理想的平衡系统UTP只有具有理想的平衡特性才能有效地抵消电磁干扰及电磁辐射，但是，理想的平衡UTP是不存在的，因为：
a）UTP的平衡特性受周围环境影响当UTP电缆附近存在金属物体或隐蔽接地时，由于不同导体与金属物体或地的距离不同，UTP的平衡特性会遭到破坏。实验表明，将UTP电缆穿入25.4MM钢管中，其衰减会增大2.5%,说明其特性阻抗减小了，从而表明UTP受周围环境影响。
b）弯曲也会破坏UTP的平衡特性在实际安装时，电缆不可避免要弯曲。当电缆弯曲时，相邻绞节将疏密不同，不能有效抵消电磁干扰及电磁辐射。
2）UTP的节距与电磁干扰或信号波长相比必须充分小，才能有效地抵消电磁干扰和电磁辐射，即节距越小，EMC性能越好。但是，双绞线的绞结节距不可能无限减小。实验表明，当外界电磁干扰或网络工作频率超过30MHZ时，UTP的EMC性能下降，即网络的可靠性降低，误码率增大，电磁辐射也相应增大，UTP厂商的技术资料里也承认这一点。
以前的网络一般工作在较低的频率范围，如10MBPS以太网工作频率为10MHZ以内，16MHZ令牌网的工作频率在16MHZ以内，UTP系统在这样低的工作频带内具有一定的EMC能力，而且计算机通信具有出错重发及纠错能力，所以网络能够在一定的电磁环境中正常工作。
但是，随着快速以太网（100MBPS）,ATM（155MBPS,622MBPS）及GBPS以太网技术逐渐实用化，网络的工作频率不断提高，同时外界电磁干扰频率也日益提高，UTP的平衡特性已不足以抵消网络本身的电磁辐射及外界的电磁干扰。所以，对于高速网络，非屏蔽系统要依赖压缩编码技术，将高速数据压缩到30MHZ以下，如ATM155MBPS，采用CAP16编码技术将带宽压缩到25.8MHZ。采用复杂的编码方式固然可以提高频谱利用率，但是需要在布线系统的两端加编码及解码设备，网络成本增加，而抗干扰能力降低，可靠性下降
