汽車用高頻電纜的電磁兼容性分析

施愛(ài)偉

一、概述

隨著汽車工業(yè)與電子工業(yè)的不斷發(fā)展，在現(xiàn)代汽車上，電子技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。今天的汽車已經(jīng)逐步進(jìn)入了電腦控制的時(shí)代。國(guó)外專家預(yù)測(cè)未來(lái)3 ~ 5年內(nèi)汽車上裝用的電子裝置成本將占汽車整車成本的25%以上，汽車將由單純的機(jī)械產(chǎn)品向高級(jí)的機(jī)電一體化產(chǎn)品方向發(fā)展，成為所謂的“電子汽車”。 眾所周知，汽車電子所工作的環(huán)境很惡劣：環(huán)境溫度范圍為－40^oC到125 ^oC或更高；振動(dòng)和沖擊經(jīng)常發(fā)生；有很多噪聲源，如刮水器電動(dòng)機(jī)、燃油泵、火花點(diǎn)火線圈、空調(diào)起動(dòng)器、交流發(fā)電機(jī)線纜連接的間歇切斷，以及某些無(wú)線電子設(shè)備，如手機(jī)、尋呼機(jī)和衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)等。汽車電氣的的電磁兼容性變得很重要。

在概念上，電磁兼容性(EMC)包含系統(tǒng)本身對(duì)噪聲的敏感性以及噪聲發(fā)射兩個(gè)部分。噪聲可以通過(guò)電磁場(chǎng)的方式傳播從而產(chǎn)生輻射干擾，也可以通過(guò)電氣連接線纜的寄生效應(yīng)傳導(dǎo)。如果設(shè)計(jì)的系統(tǒng)不干擾其它系統(tǒng)，也不受其它系統(tǒng)發(fā)射影響，并且不會(huì)干擾系統(tǒng)自身，那么所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)就是電磁兼容的。

在美國(guó)出售的任何電子設(shè)備和系統(tǒng)都必須符合聯(lián)邦通訊委員會(huì)(FCC)制定的EMC標(biāo)準(zhǔn)，而美國(guó)主要的汽車制造商也都有自己的一套測(cè)試規(guī)范來(lái)制約其供應(yīng)商。其它的汽車公司通常也都有各自的要求，如：

SAE J1113(汽車器件電磁敏感性測(cè)試程序)給出了汽車器件推薦的測(cè)試級(jí)別以及測(cè)試程序。

SAE J 1338則提供關(guān)于整個(gè)汽車電磁敏感性如何測(cè)試的相關(guān)信息。

SAE J1752/3和IEC 61967的第二和第四部分是專用于IC發(fā)射測(cè)試的兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。

歐洲也有自己的標(biāo)準(zhǔn)，歐盟EMC指導(dǎo)規(guī)范89/336/EEC于1996年開(kāi)始生效，從此歐洲汽車工業(yè)引入了一個(gè)新的EMC指導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)(95/54/EEC)。

1992年我國(guó)頒布了第一部規(guī)范汽車行業(yè)電磁兼容（EMI）試驗(yàn)的國(guó)家強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)GB14023-92，并于2000年頒布了修正版本GB14023-2000。為了規(guī)范汽車電子器零部件的抗干擾性，汽車電子電器零部件抗干擾性方面的標(biāo)準(zhǔn)GB/T17619-1998也及時(shí)出臺(tái)。因此，近年來(lái)有關(guān)汽車EMT和EMC的試驗(yàn)技術(shù)研究便成為業(yè)內(nèi)新的研究熱點(diǎn)。

中國(guó)汽研中心于2000年立項(xiàng)投資1000余萬(wàn)元人民幣建設(shè)了電磁兼容試驗(yàn)室，并通過(guò)了國(guó)家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局實(shí)驗(yàn)室認(rèn)可委員會(huì)和國(guó)家商檢局實(shí)驗(yàn)室認(rèn)可委員會(huì)的雙重認(rèn)可。最近又有幾家汽車的的電磁兼容試驗(yàn)室相繼建成，如TUV，標(biāo)志著我國(guó)汽車EMC試驗(yàn)技術(shù)和試驗(yàn)研究向更深入、更全面的領(lǐng)域發(fā)展。

由于電子元?dú)饧缀纬叽绮粩鄿p小，以及時(shí)鐘速度的不斷增加都會(huì)導(dǎo)致器件發(fā)射超過(guò)500MHz的時(shí)鐘諧波，因此EMC設(shè)計(jì)非常重要。檢查汽車對(duì)于電磁輻射的敏感性，應(yīng)該確保整個(gè)汽車在20到1000MHz的90％帶寬范圍內(nèi)參考電平均方根值限制在24V/米的以內(nèi)，在整個(gè)帶寬范圍以內(nèi)的均方根值在20V/米以內(nèi)。在測(cè)試過(guò)程中要試驗(yàn)駕駛員對(duì)方向盤、制動(dòng)以及引擎速度的直接控制，而且不允許產(chǎn)生可能導(dǎo)致路面上任何其他人混淆的異常，或者駕駛員對(duì)汽車直接控制的異常。

電纜及設(shè)備會(huì)對(duì)其他元件產(chǎn)生干擾或被其他干擾源嚴(yán)重干擾，汽車用電線電纜本身為無(wú)源器件，自身不產(chǎn)生電磁干擾，但可能會(huì)作為噪音的寄生和引導(dǎo)，或成為干擾信號(hào)的發(fā)射源和接收源。汽車用電線電纜的抗干擾性成為汽車電子電磁兼容的重要組成部分。

二、汽車內(nèi)電磁場(chǎng)和干擾

汽車內(nèi)存在大量干擾源，從一般開(kāi)關(guān)電源到微處理器，從高壓火花線圈到這車載無(wú)線電系統(tǒng)，一般開(kāi)關(guān)電源的工作基頻一般在2kHz至500kHz之間。開(kāi)關(guān)電源在其工作頻率1000倍的頻率處仍具有很強(qiáng)的發(fā)射是常見(jiàn)的。這將干擾包括調(diào)頻廣播在內(nèi)的廣播通信。由16MHz時(shí)鐘微處理器或微控制器產(chǎn)生的發(fā)射頻譜通常會(huì)在200MHz甚至更高的頻率超過(guò)發(fā)射極限值。目前，由于微處理器采用400MHz甚至1GHz以上的時(shí)鐘頻率，因此數(shù)字技術(shù)必然會(huì)對(duì)高端頻譜產(chǎn)生干擾。之所以會(huì)發(fā)生以上各種現(xiàn)象，是因?yàn)樗袑?dǎo)體都是天線。它們把傳輸?shù)碾娔苻D(zhuǎn)變成電磁場(chǎng)，然后泄漏到廣闊的環(huán)境中。同時(shí)，它們也能把其周圍的電磁場(chǎng)轉(zhuǎn)變成傳導(dǎo)電信號(hào)。因此，導(dǎo)體是信號(hào)產(chǎn)生輻射發(fā)射的主要原因，也是外來(lái)場(chǎng)使信號(hào)受到污染的原因（敏感度和抗擾度）。
　　電場(chǎng)（E）由導(dǎo)體上的電壓產(chǎn)生，磁場(chǎng)（M）由環(huán)路中流動(dòng)的電流產(chǎn)生。導(dǎo)體上的各種電信號(hào)均可產(chǎn)生磁場(chǎng)和電場(chǎng)，因此，所有導(dǎo)體都可將其上的電信號(hào)泄漏至外部環(huán)境中，同時(shí)也將外部場(chǎng)導(dǎo)入信號(hào)中。在遠(yuǎn)大于所關(guān)心頻率的波長(zhǎng)（λ）的1/6處，電場(chǎng)和磁場(chǎng)匯合成包含電場(chǎng)和磁場(chǎng)的完整電磁場(chǎng)（平面波）。例如：對(duì)于30MHz，平面波的轉(zhuǎn)折點(diǎn)在1.5m；對(duì)于300MHz，平面波的轉(zhuǎn)折點(diǎn)在150m；對(duì)于900MHz，平面波的轉(zhuǎn)折點(diǎn)在50m。因此隨著頻率的增加，僅僅把導(dǎo)體視為電場(chǎng)或磁場(chǎng)的發(fā)射和接收器是不夠的。 隨頻率增加的另一個(gè)效應(yīng)是：當(dāng)波長(zhǎng)（λ）與導(dǎo)體的長(zhǎng)度比擬時(shí)，會(huì)發(fā)生諧振。這時(shí)信號(hào)信號(hào)幾乎可以100%轉(zhuǎn)換成電磁場(chǎng)（或反之）。例如，標(biāo)準(zhǔn)的振子天線僅是一段導(dǎo)線，但當(dāng)其長(zhǎng)度為信號(hào)波長(zhǎng)的1/4時(shí)，便是一個(gè)將信號(hào)轉(zhuǎn)變成場(chǎng)的極好的轉(zhuǎn)換器。
　　很明顯，在常用的頻段內(nèi)，即使很短的導(dǎo)體也能產(chǎn)生發(fā)射和抗擾度問(wèn)題?？梢钥吹?，在100MHz處，1米長(zhǎng)的導(dǎo)體就是很有效的天線，在1GHz處，100mm的導(dǎo)體就成為很好的天線。前幾年， 汽車中廣泛使用的頻率都較低，典型的導(dǎo)線不能成為很有效的天線，隨頻率增加的一個(gè)效應(yīng)是：當(dāng)波長(zhǎng)（λ）與導(dǎo)體的長(zhǎng)度比擬時(shí)，會(huì)發(fā)生諧振。這時(shí)信號(hào)信號(hào)幾乎可以100%轉(zhuǎn)換成電磁場(chǎng)（或反之）。在常用的頻段內(nèi)，即使很短的導(dǎo)體也能產(chǎn)生發(fā)射和抗擾度問(wèn)題?？梢钥吹?，在100MHz處，1米長(zhǎng)的導(dǎo)體就是很有效的天線，在1GHz處，100mm的導(dǎo)體就成為很好的天線。

三、屏蔽汽車電線電纜結(jié)構(gòu)性能要求

1.  導(dǎo)體和絕緣結(jié)構(gòu)

和一般高頻線纜不同，汽車電線導(dǎo)體必須采用多根絞合結(jié)構(gòu)，以便提高其抗震動(dòng)能力，但這樣對(duì)其傳導(dǎo)性有一定影響。對(duì)于絕緣材料，傳統(tǒng)汽車電線是采用PVC，由于PVC 的介電損耗較大，不適應(yīng)高頻傳輸，所以應(yīng)采用PE、PP，特別是對(duì)特性阻抗有要求的對(duì)絞線。近年來(lái)，也趨向采用氟塑料。氟塑料具有較高的耐熱性、阻燃性、機(jī)械強(qiáng)度和耐磨性，特別適合汽車內(nèi)環(huán)境，而且還具有優(yōu)異的介電性能，介電損耗比通常的PE 還小。

2．汽車電路傳輸方式

汽車內(nèi)電氣傳輸方式一般分為不對(duì)稱傳輸和對(duì)稱傳輸兩種，汽車電路多數(shù)是單線制回路，采用公共接地網(wǎng)絡(luò)，信號(hào)的傳輸是不對(duì)稱的，這是因?yàn)槠嚿?/span>很多信號(hào)仍是低頻或低速率的，其信號(hào)并非很容易引起發(fā)射或受到干擾，而且汽車上的布線空間非常緊張，這樣的信號(hào)在多芯電纜中以單根導(dǎo)線傳送可以節(jié)省成本，減少空間占用。在傳輸高速率的信號(hào)時(shí)，如音頻、視頻、數(shù)據(jù)總線，應(yīng)采用對(duì)稱回路。對(duì)稱傳輸由一對(duì)對(duì)稱的雙絞線形成回路。雙絞線中的絞合線對(duì)在可以靠自身的絞合來(lái)抵抗外來(lái)干擾及線對(duì)之間的串音，而且線路均勻性高，阻抗均勻，容易和設(shè)備匹配。當(dāng)特性阻抗在互聯(lián)電纜的全長(zhǎng)上都保持恒定，且驅(qū)動(dòng)和/或輸出阻抗（源端和負(fù)載端）與特性阻抗匹配時(shí)，就形成了受控阻抗的傳輸線，這種傳輸線不會(huì)發(fā)生諧振。導(dǎo)線的固有電感與電容也不會(huì)帶來(lái)太多問(wèn)題。，可以有效降低反射衰減和噪音。但在高頻情況下或外界干擾較大時(shí)僅靠線對(duì)絞合已無(wú)法達(dá)到抗干擾的目的，必須屏蔽才能夠抵抗外界干擾。

3.  對(duì)稱回路電纜傳輸機(jī)理

對(duì)稱回路主要用于音、視頻模擬信號(hào)和高頻數(shù)字信號(hào)，如汽車音響、數(shù)據(jù)總線等，傳輸信號(hào)比較弱、頻率比較高。對(duì)稱回路的傳輸質(zhì)量，主要決定線路傳輸參數(shù)Zc——波阻抗（也叫特性阻抗）和α——衰減系數(shù)，A——近端串音衰減屬于二次參數(shù)，而二次參數(shù)決定于一次參數(shù)和信號(hào)頻率。一次參數(shù)決定于電纜結(jié)構(gòu)。一次參數(shù)包括：R——回路電阻，L——電感，C——電容，G——絕緣電導(dǎo)。

線路衰減和串?dāng)_都和傳輸長(zhǎng)度成正比，由于汽車內(nèi)線路傳輸距離很短，衰減和串?dāng)_不是問(wèn)題，可以只考慮特性阻抗。

Zc =

在傳輸頻率f＞30kHz時(shí)，Ωl＞＞R，ωC＞＞G

Zc =

對(duì)稱回路的電感計(jì)算：

當(dāng)回路通以信號(hào)時(shí)，則在回路的導(dǎo)電線芯中和回路周圍產(chǎn)生磁通Ф，導(dǎo)電線芯內(nèi)的叫內(nèi)磁通，導(dǎo)電線芯外的叫外磁通。電感為磁通Ф與引起磁通的電流I之比，所以相應(yīng)的內(nèi)外磁通亦有內(nèi)外電感（L內(nèi)和L外），總電感為L = L內(nèi) + L外。

    L內(nèi)=Q（x）*10-4（H/km）

            Q（x）是和x = 相關(guān)的特定函數(shù)。

其中；K為導(dǎo)體內(nèi)渦流系數(shù)。d為導(dǎo)體直徑。

K =  = 21.3×10^-3

其中：       μ為磁導(dǎo)率，μ = 4π×10^-7（H/m）

                 σ為電導(dǎo)率，σ =57.2（S m/mm²）

                 f為頻率，當(dāng)頻率較大時(shí)，x ＞ 10，Q（x）=并趨近于0。

L外是導(dǎo)線外（與回路本身所交鏈的）磁通與流過(guò)被交鏈導(dǎo)線中電流之比，即L外=Ф/I?；芈穬蓪?dǎo)線中，由導(dǎo)線阿電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)強(qiáng)度為H_a =，由導(dǎo)線b中電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)強(qiáng)度為H_b=， H = H_a + H_b =。

    L外 =  =

回路兩導(dǎo)線rα=rb=，由于回路中間為非磁性介質(zhì)，μ=μrμ0=4π*10-7亨/米，則

L外=4ln×10^-7H/m。

   式中：

λ—總的絞合系數(shù)；

    α—回路兩導(dǎo)線中心間距離（毫米）；

    d —導(dǎo)電線芯直徑（毫米）；

    可以看出外電感決定于導(dǎo)電線芯的直徑和導(dǎo)電線芯間的距離，內(nèi)電感決定導(dǎo)電線芯本身的特性（如導(dǎo)線直徑、材料的磁導(dǎo)率和電導(dǎo)率）和傳輸電流的頻率，還有他倆也都和絞合的情況有關(guān)。

對(duì)稱回路的電容計(jì)算：

回路的電容和一般電容器的電容相似，兩根導(dǎo)線相當(dāng)于兩個(gè)極板，導(dǎo)線間的絕緣相當(dāng)于電容器極板間的介質(zhì)。因此導(dǎo)線上帶有的電荷的電量Q與兩導(dǎo)線間的電位差U之比，為該回路的電容，即C = 。

孤立二導(dǎo)線間的工作電容。導(dǎo)線a上的電荷Q在距導(dǎo)線a為r點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度

Ea =

導(dǎo)線b上的電荷Q在同一點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為

Eb =

則該點(diǎn)的總的電場(chǎng)強(qiáng)度為

E= Eα+ Eb =

因此回路間的電位差：

U =  =  =   

回路中兩導(dǎo)線rα＝rb＝，則有

Ｕ＝

    則孤立回路的工作電容為：

    Ｃ＝ ＝

    把ε＝ε_rε₀ =  F／m，代入上式可得：

    Ｃ＝ （F／m）

式中：

εr—組合絕緣介質(zhì)的等效相對(duì)介電常數(shù)；

    a —— 回路兩導(dǎo)線中心間距離（mm）；

    d —— 導(dǎo)體直徑（mm）；

可以看出工作電容與導(dǎo)體直徑、線間距離和絕緣介質(zhì)有關(guān)。   

特性阻抗可以近似用下列公式求得：

Zc =  = = =

這樣看來(lái)影響特性阻抗值和工作電容的都是絕緣外徑（外徑可以看成和導(dǎo)線間距a相等）、導(dǎo)體直徑、組合絕緣介質(zhì)的等效相對(duì)介電常數(shù)（ε_r）。只要控制好了尺寸和εr的值，也就能控制好了Zc和C；在尺寸不變的情況下，采用不同絕緣材料，Zc和C變化較大，ε_r增大，電容增大，特性阻抗減小，絕緣外徑增大，電容減小，特性阻抗增大。

因?yàn)樘匦宰杩故且粋€(gè)比較難于測(cè)量的參數(shù)，但在材料的相對(duì)介電常數(shù)不變的情況下，可以通過(guò)測(cè)量和控制工作電容來(lái)估算出特性阻抗。工作電容和特性阻抗成反比。如一些材料如聚烯烴、氟塑料的介電常數(shù)非常穩(wěn)定。所以只要控制好結(jié)構(gòu)尺寸，工作電容和特性阻抗是均勻的，穩(wěn)定的，而且比值恒定。如聚乙烯的相對(duì)介電常數(shù)為2.3，測(cè)的工作電容為50×10^-12 F/m則 Zc ≈ 100Ω。

一般高頻線纜都不采用聚氯乙烯，是因?yàn)榫勐纫蚁┗旌衔锝殡姵?shù)大，且不穩(wěn)定，所以工作電容和特性阻抗難于控制。

    以上只是從理想狀態(tài)中分析特性阻抗。而實(shí)際生產(chǎn)控制中，單線導(dǎo)體和外徑的均勻性對(duì)ZC的波動(dòng)也是很重要，絞對(duì)和成纜的節(jié)距及節(jié)距的穩(wěn)定性，對(duì)特性阻抗也有很大影響，屏蔽層的松緊度及松緊的均勻性、厚度等也會(huì)很大程度的影響特性阻抗。

     一般規(guī)定的特性阻抗在100～150Ω之間，偏差在+15Ω是很有它的必要性，是由它與外界阻抗的匹配要求和它本身在各個(gè)方面與衰減性能的相反性而決定的。特性阻抗不好，一方面說(shuō)明自身均勻性不好，同時(shí)和終端器件難于匹配，造成摔件增大和和反射干擾。

3.  不對(duì)稱回路電纜傳輸機(jī)理

不對(duì)稱回路的渡傳輸參數(shù)非常復(fù)雜，且和線路連接方式關(guān)系密切，一次參數(shù)和二次參數(shù)都變化很大，一般無(wú)法控制，所以回路間耦合和干擾比較大，一般不適合傳輸高頻和微弱的信號(hào)。

四、  屏蔽分析

1. 屏蔽機(jī)理

所謂屏蔽就是利用金屬材料將干擾源和被干擾線路個(gè)開(kāi)，并借以減弱干擾電磁場(chǎng)的一種方法。按屏蔽的作用原理，電纜的屏蔽分為靜電屏蔽、靜磁屏蔽和電磁屏蔽。

靜電屏蔽的作用是使電場(chǎng)終止于屏蔽的金屬表面上，并將電荷送入地，其效果和接地質(zhì)量有關(guān)。

靜磁屏蔽的作用是使磁場(chǎng)限制于屏蔽內(nèi)，它是由強(qiáng)磁材料制成。

靜電屏蔽和靜磁屏蔽只在低頻下有效，頻率增高需采用電磁屏蔽。電磁屏蔽的原理由電磁波的反射衰減和屏蔽層內(nèi)能量損耗造成。既反射屏蔽和吸收屏蔽

屏蔽作用的大小可用屏蔽系數(shù)表示。其值等于有屏蔽層時(shí)，被屏蔽空間內(nèi)某一點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度E，或磁場(chǎng)強(qiáng)度H，與沒(méi)有屏蔽層時(shí)的該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度E或磁場(chǎng)強(qiáng)度H之比。屏蔽系數(shù)：

S = =

屏蔽作用的大小還可以以干擾電磁場(chǎng)通過(guò)屏蔽層的衰減值來(lái)表示，屏蔽衰減：

As = 20 lg  (dB)

屏蔽效果的理論計(jì)算是非常復(fù)雜的，是個(gè)雙曲函數(shù)，下面是單層屏蔽的簡(jiǎn)化公式。

對(duì)稱回路的屏蔽系數(shù)可用下式計(jì)算：

As ≈ Kt +ln 

不對(duì)稱回路的屏蔽系數(shù)可用下式計(jì)算：

As ≈ Kt

其中：

K——屏蔽層金屬的渦流系數(shù)（1/mm），K = ；

T——屏蔽金屬的厚度（mm）；

r_s——屏蔽體半徑

對(duì)稱回路比不對(duì)稱回路的屏蔽衰減多第二項(xiàng)，是因?yàn)閷?duì)稱回路有反射，而不對(duì)稱回路用地作回路，不存在反射。

從以上公式可以看出，增加金屬的磁導(dǎo)率和電導(dǎo)率都可以增強(qiáng)屏蔽效果。以上只是單層屏蔽，下圖是不同屏蔽結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)仿真計(jì)算曲線。

2. 屏蔽方式

編織網(wǎng)狀屏蔽

網(wǎng)狀屏蔽在保持良好的柔韌性及抗撓壽命的同時(shí)，提供了超群的結(jié)構(gòu)整體性。這些屏蔽對(duì)于降低低頻干擾是理想的選擇，比起箔層屏蔽來(lái)說(shuō)，降低了直流阻抗。網(wǎng)狀屏蔽在音頻以及射頻范圍非常有效。通常，網(wǎng)狀屏蔽覆蓋率越高，屏蔽效果就越好。編織網(wǎng)屏蔽層在多數(shù)頻率范圍內(nèi)都比箔帶要好得多，但當(dāng)頻率超過(guò)10MHz時(shí)，其性能逐漸變差。
      纏繞屏蔽

是一 種螺旋形屏蔽， 這種屏蔽柔軟性好，密度高，屏蔽效果和編織網(wǎng)狀屏蔽相當(dāng)。且節(jié)省銅材，端接容易，生產(chǎn)效率高。但結(jié)構(gòu)不如編織網(wǎng)狀屏蔽穩(wěn)定。不適合較大直徑的屏蔽。

箔層屏蔽

箔層屏蔽是由聚酯或聚丙烯薄膜上附著一層鋁箔形成。這層薄膜給屏蔽提供了機(jī)械強(qiáng)度及良好的絕緣性能。箔層屏蔽可100％覆蓋電纜。由于它們的體積小，箔層屏蔽可用于多對(duì)數(shù)電纜的單線對(duì)屏蔽以減少相互的串?dāng)_。箔層屏蔽重量輕、體積小，比網(wǎng)狀屏蔽造價(jià)低，在射頻范圍內(nèi)通常更加有效。箔層屏蔽比起網(wǎng)狀屏蔽的柔韌性更好，但抗撓壽命較短。與箔層屏蔽一起使用的接地線，使端接更加容易，并將靜電釋放入大地。

箔層屏蔽一般是在護(hù)層上粘合一層附著物。粘合的優(yōu)點(diǎn)在于進(jìn)行更加快捷、方便及可靠地端接。此外，粘合還能防止屏蔽層下的水分發(fā)生擴(kuò)散。如果電纜護(hù)套破損，粘合的屏蔽還能幫助保護(hù)電纜絕緣層免受污染。

屏蔽層為螺旋纏繞箔帶的電纜在所有頻率都不理想，當(dāng)頻率超過(guò)1MHz時(shí)，其性能逐漸變壞。箔帶軸向包裹的屏蔽層比螺旋纏繞箔帶要好得多。

組合屏蔽

組合屏蔽包括多層屏蔽。它們能夠在整個(gè)頻譜提供最大的屏蔽效果。箔層/網(wǎng)狀屏蔽結(jié)合了箔層屏蔽100％的覆蓋范圍與網(wǎng)狀屏蔽的機(jī)械強(qiáng)度和低直流阻抗等優(yōu)點(diǎn)。其他現(xiàn)有的組合屏蔽包括各種箔層/網(wǎng)狀/箔層設(shè)計(jì)、網(wǎng)狀/網(wǎng)狀或網(wǎng)狀/螺旋設(shè)計(jì)等。在箔帶上覆蓋一層編織網(wǎng)、雙層編織網(wǎng)或三層編織網(wǎng)均比單層編織網(wǎng)好得多，但均在大于100MHz時(shí)逐漸變差。

兩層或更多層相互隔離開(kāi)的屏蔽層更好一些，但僅限于大約10MHz以下，在較高頻率，屏蔽層之間的諧振將降低其屏蔽效能，因此在某些頻率它可能比單層屏蔽更差。

實(shí)心銅屏蔽層（比如，半剛性屏蔽層，剛性屏蔽層）比編織網(wǎng)類好得多，其屏蔽效能在高頻時(shí)不斷增加，這不象編織網(wǎng)或箔帶，超過(guò)某一頻率后開(kāi)始下降。圓形金屬導(dǎo)管可用來(lái)增強(qiáng)極高頻率處的屏蔽特性。
　　“超級(jí)屏蔽”電纜采用編織網(wǎng)屏蔽層與(金屬或類似的高導(dǎo)磁率材料)包裹層組合起來(lái)。其性能與實(shí)心銅屏蔽層一樣好，甚至更好，而同時(shí)還有一定的柔韌性。但其價(jià)格昂貴，僅適合于性能比價(jià)格更重要的場(chǎng)合（比如航空、軍事）。
　　對(duì)于不同的干擾場(chǎng)，應(yīng)選用不同的屏蔽方式。電纜屏蔽必須對(duì)整條電纜在360°范圍內(nèi)覆蓋。目前，要以較低的成本使電纜屏蔽具有較高的效果越來(lái)越困難，除非信號(hào)線的干擾很小或不敏感。

3． 屏蔽效果的測(cè)試

對(duì)于屏蔽效果的測(cè)試和評(píng)價(jià)除了編織密度、覆蓋率等外，客觀的評(píng)價(jià)指標(biāo)主要為屏蔽系數(shù)S和屏蔽衰減。

屏蔽效果的測(cè)量方法一般采用三同軸法、吸收鉗法和GTEM室法等，主要測(cè)試儀器為信號(hào)發(fā)生器、網(wǎng)絡(luò)分析儀、場(chǎng)強(qiáng)儀、等

下面是其中一個(gè)方法：

      取長(zhǎng)度約1100 mm的試樣，剝除其兩端大約25 mm的護(hù)套，安裝圖 – 6所示的裝置。接著由信號(hào)發(fā)生器（Tracking generator）向銅管輸入 – 10 dBmW的信號(hào)，讀取頻譜分析儀（Spectral analyzer）的指示值。           這個(gè)測(cè)試在只有線芯（取除護(hù)套、金屬箔、接地線的狀態(tài)）下測(cè)得“V₀”和成品下測(cè)得“V₁”，把其差作為屏蔽效果。

屏蔽效果（dB）= V₀（dB）– V₁（dB）

（單位：mm）

五、結(jié)論

汽車的電磁干擾(EMI)主要有低頻干擾及高頻干擾兩種。低頻干擾中馬達(dá)、熒光燈以及電源線、開(kāi)關(guān)電路是通常的電磁干擾源。射頻干擾(RFI)是指無(wú)線頻率干擾，主要是高頻干擾。打火線圈、車載無(wú)線電、電視轉(zhuǎn)播、測(cè)距雷和導(dǎo)航達(dá)及其他無(wú)線通訊是通常的射頻干擾源。

對(duì)于抵抗低頻干擾，選擇編織屏蔽最為有效，因其具有較低的臨界電阻；而對(duì)于高頻干擾,箔層屏蔽最有效,因編織屏蔽依賴于波長(zhǎng)的變化，它所產(chǎn)生的縫隙使得高頻信號(hào)可自由進(jìn)出導(dǎo)體。而對(duì)于高低頻混合的干擾場(chǎng)，則要采用具有寬帶覆蓋功能的箔層加編織網(wǎng)的組合屏蔽方式：編織屏蔽適用于低頻范圍，而箔層屏蔽適用于高頻范圍。

用電纜的屏蔽層作為信號(hào)回流路徑不再是最好的應(yīng)用方法。問(wèn)題是它的屏蔽層既傳輸信號(hào)的回流，又傳輸外部干擾電流。雖然應(yīng)用趨膚原理可使電流處于屏蔽層的不同表面，但僅對(duì)于實(shí)心銅屏蔽層這是有效的，柔性編織屏蔽層并不能很好地分離電流，結(jié)果回流電流會(huì)發(fā)生泄漏，同時(shí)干擾電流也滲入進(jìn)來(lái)。為了降低屏蔽電纜的成本，同時(shí)又要保證產(chǎn)品具有良好的電磁兼容特性，我們需對(duì)每一個(gè)信號(hào)和其回流采用雙饋送導(dǎo)線方法，最好使用雙絞線，如上面對(duì)非屏蔽電纜所討論的結(jié)果，采用平衡驅(qū)動(dòng)/接收也是很有效的。

參考文獻(xiàn)

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