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欢迎各位同学回到电磁兼容课堂

今天我们讲第17讲

信号传输回路的干扰控制

信号传输回路布置在一起

导线之间会产生互扰

那一根屏蔽电缆的皮电流

如何在另一根屏蔽电缆的芯线上产生电磁干扰呢

这是我们要解决的第一个问题

电缆布置在一起就会存在串扰

串扰是指

一根电缆的皮电流

对邻近电缆芯线产生的干扰

电缆皮电流是信号传输过程中的主要干扰源

电缆间的串扰产生的机理是

电缆皮电流的电磁场

在临近电缆耦合产生感应皮电流

被干扰电缆的皮电流通过转移阻抗

在芯线中感生电压

在负载端建立起干扰电压

我们接着来推导一下

在第二个芯线上面的感应电压

与第一个芯线上的电压之间的关系

第二个芯线上的感应电压Vɴ₂是与

它的皮电流I₂以及转移阻抗相关的

而第二个电缆的皮电流

可以通过与第一根电缆之间的

皮电流的耦合关系K₁₂相乘来得到

另外我们也可以得到第一根电缆的皮电流

与它内部芯线上产生的感应电压之间的关系

这样我们就可以得到第二根电缆上的感应电压

与第一根电缆芯线上的感应电压之间的关联关系

两根导线摆在一起

第一根导线产生的电磁场

就可以作用在另外一根导线上

这样我们通过积分可以得到第二根电缆上的电流

与第一根电缆上的电流的关系

例如它的直径等于1cm

长度是100~1000m

两根紧靠的电缆它的距离是1.2倍的D

我们就可以得到

第二根电脑上的电流是等于0.1I₁

这就是说

两根紧靠的电缆

两根紧靠的电缆

第二根电缆中产生的

皮电流为第一根电缆皮电流的1/10

我们知道一根电缆的周围

最多允许有6根相同的电缆紧靠在一起

假设每一根电缆的皮电流都相同

则受干扰的电缆的皮电流就可以达到0.6I₁

那如何控制这种串扰呢

控制影响的方法有如下一些

削弱电缆的皮电流

其次是拉开电缆间的距离

再就是按电缆皮电流大小来进行分类

防止将大的皮电流的电缆混在

弱信号传输电缆之间

再就是电缆应尽量分组拉开距离

如何提高传输系统自身抗干扰能力

首先最积极的抗干扰措施就是

提高传输系统本身的抗干扰能力

如果已知骚扰源的主频率

可以采用频域防护的方法

像滤波、调频、编码以及光纤传输

对于长距离传输往往会在传输段

设立信号的转换间

从源区到信号转换间一般采用单电缆传输

而在转换间测得的并行多信号经过转换处理

变成迅速排列的串行信号

由较少的传输电缆传送出去

变换处理的方法

包括调频、编码或者电光转换

下面讨论电缆屏蔽层的接地

接地是控制电磁干扰的重要措施

那屏蔽电缆的屏蔽层是如何接地的呢

屏蔽电缆和绞线

哪个屏蔽效果会更好

对于低频时电缆屏蔽层的接地

同轴电缆低频时它具有很好的磁屏蔽的接地效果

这里给出了同轴电缆低频时

具有磁屏蔽的两种接地的方式

这个图给出了100kHz时

同轴电缆低频时不同接地方式的效果

可以看出

采用这种较密的绞线

它的屏蔽效果是非常好的

我们再来讨论一下电缆屏蔽层

单点接地时它接地的选择

对于信号源不接地放大器或者负载接地的情况

我们的接地方式有三种

一个是接法B

一个是接法C

将C跟D相连

一个是接法D

D直接接地

接法B是B直接接地

我们可以看出接法C也就是将电缆屏蔽与

放大器的接地端相连

这种方式下产生的电磁干扰是为0的

对于信号源接地放大器不接地的情况

它也有三种接地的方式

一个是A就是A与B相连

一个是B直接接地

一个是D直接接地

我们可以看出

在A跟B相连的情况下

它产生的干扰是为0的

也就是推荐的接地方式

对于信号源放大器两端均接地的情况

它对应的接地方式应该是

屏蔽层两端应与两者的信号地端相连

对于高频时电缆屏蔽层的接地方式

当频率大于1MHz

或者电缆长度超过波长的1/20时

趋肤效应使信号电流

沿同轴电缆芯线外表面流动

返回电流则集中在内表面

屏蔽层通常采用多点接地

以保证其外表面有最低的地电位

一般是在电缆屏蔽层两端接地

如果电缆长度接近或大于波长

并每隔0.05到0.1个波长

的间隔来接地一次

防止屏蔽层的干扰电流耦合到芯线上

我们最后来看看

变电站二次电缆屏蔽层是如何接地的

变电站的二次电缆的接地

过去采用单点接地

出现了很多继电保护误动 拒动的事故

现在一般要求双端接地

从抗空间电磁干扰来说

低频单点接地

高频多点接地

但从接地短路来说

双端接地能减少

芯皮电位差

使芯皮电位差控制在40%以下

为了防止大电流流过屏蔽层

要在电缆沟与二次电缆

平行敷设一根铜接地带也就是排流线

排流线也在地网上

而电缆屏蔽层接在排流线上

这样就可以防止大电流流过电缆的屏蔽层

导致电缆烧毁的情况

最后就是电缆连接器

在很多的情况下

电缆它是有接头的

那怎么连接呢

那就是用电缆连接器

为了防止因插针分配不当

而造成不同类别电路之间的相互影响

传统的做法是选用有足够插针的连接器

充分利用接地备用

用插针隔离不同类别的类别的电路

音频信号线应和其回线

安排在相邻的针上

输入信号线和输出信号线

不允许捆绑在一起

通过同一个连接器

连接器连接不当就会产生电磁干扰

如果我们将电缆的屏蔽层扭在一起

接在箱体上面

就可以看出这个短的

连接线又产生了很强的电磁干扰

如果采用连接器

它的电磁干扰就会小很多

对于连接器的插针分配

下面这种

不同类型的电缆允许通过同一个连接器

电源和控制电路与音频干扰电路

直流基准电路 音频敏感电路和射频敏感电路

他们都可以在一起

而对于射频干扰电路

则不允许与其他电路共用一个连接器

而同轴电缆应单独使用同轴连接器

由不同的主电源供电的电路

也不能共用一个连接器

这里给出了一个电缆连接器的实例

电缆的屏蔽层与连接器相连

而剥离的电缆屏蔽层把它扭到一起

形成一个细线

用束环把它束住

然后再把它固定在屏蔽层上

连接器插入屏蔽电缆时

不应降低屏蔽电缆屏蔽完整性

必须正确处理屏蔽层和连接器的端接和接地

音频信号或直流信号

通过中间的连接器时

屏蔽层利用连接器的一根插针

来获得屏蔽的连续性

若连接器外壳导电

也可以利用外壳来获得屏蔽的连续性

这是一个射频电路的屏蔽电缆的端接方式

这是同轴电缆屏蔽层的端接方式

好

以上就是这一讲的内容

谢谢各位同学