常見的布線系統屏蔽問題技術解答

2020-04-18 12:58:02

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供稿：網友

　　屏蔽布線系統源于歐洲，它是在普通非屏蔽布線系統的外面加上金屬屏蔽層，利用金屬屏蔽層的反射、吸收及趨膚效應實現防止電磁干擾及電磁輻射的功能，屏蔽系統綜合利用了雙絞線的平衡原理及屏蔽層的屏蔽作用，因而具有非常好的電磁兼容（EMC）特性。我們可以看到，在整個歐洲，大多數的最終用戶會選擇屏蔽布線系統。

　　目前，屏蔽布線系統已經為越來越多的用戶所認識，它在電磁兼容方面的良好性能也正在為越來越多的人所認可。所以，市場上的屏蔽布線產品已不只局限于歐洲產品，越來越多的廠商提供屏蔽布線產品。在最新發布的北美布線TIA/EIA-568-B標準中，屏蔽電纜和非屏蔽電纜同時被作為水平布線的推薦媒介，從而結束了北美沒有屏蔽系統的歷史。

　　常見的屏蔽問題和解答

　　問：什么是EMC？

　　答：EMC是電磁兼容性，是指電子設備或網絡系統具有一定的抵抗電磁干擾的能力，同時不能產生過量的電磁輻射。也就是說，要求該設備或網絡系統能夠在比較惡劣的電磁環境中正常工作，同時有不能輻射過量的電磁波干擾周圍其它設備及網絡的正常工作。

　　問：UTP電纜是理想的平衡傳輸系統，為什么還要用FTP電纜？

　　答：UTP電纜是通過芯線的雙絞來達到EMC性能，這意味著EMI首先被UTP電纜所接收，隨后才被抵消。但是，隨著頻率的提高，UTP的EMC性能將會下降。經過測量發現，將電纜雙絞只能滿足到30MHz的EMC性能，對于更高的電磁干擾雙絞線將無能為力。而到目前為止，大多數的實際網絡應用的工作頻率都低于30MHz。

　　并且，理想的平衡傳輸系統是不存在的。UTP電纜的平衡特性并不只取決于部件本身的質量（如絞對），而會受到周圍環境的影響。因為UTP周圍的金屬、隱蔽的“地”、施工中的牽拉、彎曲等等情況都會破壞其平衡特性，從而降低EMC性能。
　　事實上，我們安裝電纜是通常會將它穿入金屬導管、塑料導管或者其他有著不同接地阻抗的保護中。所以，要獲得持久不變的對地性能，只有一個解決方案：在所有芯線外加多一層鋁箔進行接地。鋁箔為脆弱的雙絞芯線增加了保護，同時為UTP電纜人為的創造了一個平衡環境。這意味著基于FTP電纜的屏蔽解決方案是獨立于環境的，即與環境無關。FTP是融合了UTP的平衡特性和施工靈活性和STP的屏蔽效果，即平衡與屏蔽原理的完美結合。

　　問：FTP電纜的屏蔽原理是什么？

　　答：不同于雙絞的平衡抵消原理，FTP電纜是在四對雙絞線的外面加多一層或兩層鋁箔，利用金屬對電磁波的反射、吸收和趨膚效應原理（所謂趨膚效應是指電流在導體截面的分布隨頻率的升高而趨于導體表面分布，頻率越高，趨膚深度越小，即頻率越高，電磁波的穿透能力越弱），有效的防止外部電磁干擾進入電纜，同時也阻止內部信號輻射出去，干擾其它設備的工作。

　　實驗表明，頻率超過5MHz的電磁波只能透過38μm厚的鋁箔。如果讓屏蔽層的厚度超過38μm，例如耐克森的FTP電纜為兩層25μm厚的鋁箔屏蔽，就使能夠透過屏蔽層進入電纜內部的電磁干擾的頻率主要在5MHz以下。而對于5MHz以下的低頻干擾可應用雙絞的原理有效的抵消。

　　問：我們如何測量屏蔽和非屏蔽系統之間的性能差異？

　　答：FTP電纜的屏蔽系統的優勢是提供較UTP電纜更好的EMC性能，它是基于將系統隔絕于外部電磁環境。因為外部存在的電磁環境會影響到整個布線系統的數據傳輸。到目前為止，還沒有性能指標或測試方法來表達或比較EMC性能。值得高興的是歐洲標準化委員會CENELEC已開始這項工作（耐克森綜合布線系統參與其中），耦合衰減（coupling attenuation）被定義為測量EMC性能的指標。該指標也被寫進國際布線標準ISO/IEC11801第二版本中。

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