數(shù)字通信技術(shù)論文(2)
數(shù)字通信技術(shù)論文
數(shù)字通信技術(shù)論文篇二
數(shù)字通信電纜屏蔽技術(shù)的應(yīng)用與原理
摘要：隨著多業(yè)務(wù)傳輸平臺(tái)技術(shù)(MSTP)逐步成熟并在城域網(wǎng)中得到推廣，我國(guó)的“三網(wǎng)合一”通信網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)已提上日程。目前數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可概括為兩類：移動(dòng)通信技術(shù)和永久鏈路通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。在光纖端口不能與終端設(shè)備實(shí)現(xiàn)連接的前提下，通信電纜將承擔(dān)著支持上述通信技術(shù)的綜合業(yè)務(wù)。采用屏蔽技術(shù)的數(shù)字通信電纜憑借對(duì)電磁場(chǎng)的優(yōu)化，可以支持0—65GHz頻段的通信，使通信電纜在“光進(jìn)銅退”的時(shí)代背景下依然應(yīng)用于大容量、高頻率、高速率的下一代通信網(wǎng)絡(luò)。
一、屏蔽技術(shù)及應(yīng)用原理
屏蔽可有效地抵制以場(chǎng)的形式造成的干擾。屏蔽的原理是利用屏蔽體對(duì)電磁能流的反射、吸收和引導(dǎo)作用，而這些作用是與屏蔽結(jié)構(gòu)表面上和屏蔽體內(nèi)感生的電荷、電流和極化現(xiàn)象密切相關(guān)。
按屏蔽的作用原理，電纜屏蔽可分為靜電屏蔽、靜磁屏蔽和電磁屏蔽等三種形式。靜電屏蔽的作用是使電場(chǎng)終止于屏蔽的金屬表面，并將電荷送人大地;靜磁屏蔽的作用是使磁場(chǎng)限于屏蔽體內(nèi);電磁屏蔽的作用原理是電磁波在屏蔽體表面上的反射現(xiàn)象，以及屏蔽金屬厚度內(nèi)高頻能量的衰減。
二、各種屏蔽結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)
(1) 單層銅絲編織。采用這種結(jié)構(gòu)的電纜柔軟性好，但抗干擾能力較差，生產(chǎn)效率低，用銅量高，導(dǎo)致成本也高。
(2) 鋁塑復(fù)合薄膜和單層銅絲編織。其優(yōu)點(diǎn)是電纜抗干擾能力強(qiáng)，柔軟性好;但缺點(diǎn)是編織速度慢、生產(chǎn)效率低用銅量高，成本高，而且電纜單位長(zhǎng)度的重量重，不利于安裝施工。
(3) 一層鋁塑復(fù)合薄膜和一根排流銅導(dǎo)線。其優(yōu)點(diǎn)是電纜輕，柔軟，安裝方便。但屏蔽性能還不太理想，尤其隨著時(shí)間推移或其他原因，由于排流導(dǎo)線與鋁層接觸電阻變化或鋁塑復(fù)合薄膜定型不理想，往往會(huì)引起屏蔽效能的下降。故長(zhǎng)期使用可靠性差。
(4) 單層鋁塑復(fù)合薄膜和稀疏編織銅編織層。相對(duì)于上述第2種結(jié)構(gòu)(編織密度高編織層)而言，其優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)率可成倍提高，生產(chǎn)成本可大幅度下降，生產(chǎn)過(guò)程易控制，具有較好的屏蔽效能(相對(duì)于第1、第3種結(jié)構(gòu))。
三、分析影響屏蔽電纜的選擇和應(yīng)用的各種因素
(一)頻率范圍
頻率范圍是設(shè)計(jì)電纜屏蔽時(shí)首先考慮的參數(shù)。頻率范圍關(guān)系到電纜及其連接器采用高頻屏蔽還是低頻屏蔽。在音頻系統(tǒng)中，在50～60Hz頻段需要對(duì)用電設(shè)備屏蔽。對(duì)于射頻或靜電放電，則在幾十兆甚至更高的頻率范圍內(nèi)都要求設(shè)計(jì)良好的屏蔽系統(tǒng)。
(二)電路阻抗
低阻抗工作電路意味著存在大電流，而大電流本身會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的磁場(chǎng)(電感較高);高阻抗工作電路意味著存在小電流，小電流本身會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的電場(chǎng)(電容較高)。電路阻抗是選用屏蔽材料的另一個(gè)主要因素。
(三)電纜長(zhǎng)度
電纜工作時(shí)最高傳輸頻率的波長(zhǎng)稱為電纜傳輸波長(zhǎng)。若在最高頻率階段，電纜的長(zhǎng)度少于傳輸波長(zhǎng)的二十分之一時(shí)采用低頻屏蔽，但是若電纜長(zhǎng)度大十傳輸波長(zhǎng)的二十分之一，就需要采用高頻屏蔽。可見(jiàn)，電纜在什么樣的環(huán)境中以及如何接地都要受到電纜長(zhǎng)度的影響。
四、數(shù)字通信電纜屏蔽技術(shù)的應(yīng)用
(一)網(wǎng)狀編織屏蔽
網(wǎng)狀編織屏蔽在保持良好的柔韌性和抗撓壽命的同時(shí)，提供了超群的結(jié)構(gòu)整體性。這種屏蔽對(duì)于降低低頻電磁干擾是理想的選擇。比起箔層屏蔽來(lái)說(shuō)，網(wǎng)狀編織屏蔽降低了環(huán)路阻抗。網(wǎng)狀編織屏蔽在音頻以及低頻范圍(0.03～10MHz)非常有效。通常，網(wǎng)狀編織屏蔽覆蓋越密，屏蔽效果就越好。
(二)組合屏蔽
組合屏蔽就是指采用多種屏蔽材料和屏蔽工藝的多層屏蔽。它們能夠在整個(gè)頻段實(shí)現(xiàn)最完善的屏蔽效果。箔層/網(wǎng)狀編織屏蔽結(jié)合了箔層屏蔽磁場(chǎng)全覆蓋與網(wǎng)狀屏蔽整體性好、阻抗低等優(yōu)點(diǎn)。組合屏蔽還有各種材料的箔層/網(wǎng)狀/箔層、網(wǎng)狀/網(wǎng)狀或網(wǎng)狀/螺旋等結(jié)構(gòu)。
(三)接地保護(hù)
線路接地防護(hù)的目的是將過(guò)電壓、電流的能量旁路入地，達(dá)到保護(hù)設(shè)備的效果。因此防護(hù)成功與否，還要看瀉流是否有效，而瀉流的成敗，除了對(duì)防護(hù)器件的要求外，還要看接地系統(tǒng)的能力，所以接地也是電磁防護(hù)的重要內(nèi)容。
為了提供能夠長(zhǎng)期保持低阻抗對(duì)地排流，地下部分接地體的設(shè)置應(yīng)當(dāng)考慮以下因素：土壤條件、接地體與土壤的接觸面、接地信號(hào)的特性、接地體的長(zhǎng)期效果。對(duì)于地上部分，應(yīng)當(dāng)考慮所設(shè)計(jì)的接地系統(tǒng)是固定的、連續(xù)的;所設(shè)計(jì)的載流量，應(yīng)當(dāng)滿足所可能遭受的任何電流量;所設(shè)計(jì)的阻抗數(shù)值，應(yīng)將地面上的建筑物或設(shè)備的電位，限定在規(guī)定的范圍內(nèi)。
(四)低頻磁場(chǎng)
高導(dǎo)磁材料具有低磁阻，對(duì)磁通起著分路的作用，使得屏蔽體內(nèi)部的磁場(chǎng)大為減弱。當(dāng)干擾電磁波的頻率較低時(shí)，可采用高導(dǎo)磁率的材料，從而使磁力線限制在屏蔽體外部，防止擴(kuò)散到屏蔽內(nèi)的空間。數(shù)據(jù)電纜屏蔽主要針對(duì)外來(lái)電磁干擾。當(dāng)頻率低于10 MHz時(shí)，幾乎任何屏蔽編織網(wǎng)都能發(fā)揮很好的屏蔽作用。當(dāng)頻率高于10MHz時(shí)，就要選用轉(zhuǎn)移阻抗低的屏蔽，且屏蔽覆蓋要在95%以上，以減少電磁泄漏。
五、結(jié)論與反思
隨著屏蔽數(shù)字電纜的應(yīng)用環(huán)境越來(lái)越惡劣，對(duì)其屏蔽性能的要求也將日益提高。數(shù)字通信電纜屏蔽技術(shù)，越來(lái)越受到人們的重視。正確理解數(shù)字通信電纜屏蔽技術(shù)的概念，掌握其測(cè)試原理，分析測(cè)試結(jié)果的合理性、正確性，是屏蔽電纜設(shè)計(jì)人員應(yīng)該具備的能力，也是屏蔽電纜成功設(shè)計(jì)必備條件之一。本文認(rèn)真總結(jié)數(shù)字通信電纜屏蔽的工藝、技術(shù)原理和屏蔽網(wǎng)絡(luò)的接地方法，期待今后電纜研發(fā)與下一代通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相互支持，早日建成我國(guó)的信息高速公路。
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