互连电缆设计技术

1、注：按ESC返回哑铃模型哑铃模型互连设计的重要性互连设计的重要性互连系统设计的三个关键要素：互连系统设计的三个关键要素： 电缆屏蔽层至机箱的阻抗控制；电缆屏蔽层至机箱的阻抗控制； 电缆屏蔽层与联接器联接方式的选择；电缆屏蔽层与联接器联接方式的选择； 电缆屏蔽层的结构形式的确定。电缆屏蔽层的结构形式的确定。 电子系统中复杂程度的不断提高，系统互连的重要性电子系统中复杂程度的不断提高，系统互连的重要性以越来越引起人们的重视。由于互连系统在不同的电子设以越来越引起人们的重视。由于互连系统在不同的电子设备间传输不同特性信号，产生线间的备间传输不同特性信号，产生线间的干扰串扰干扰串扰及及辐射干扰辐射干扰

2、，信号脉冲信号脉冲上升前沿越陡上升前沿越陡，电缆越长电缆越长，串扰及辐射干扰就越串扰及辐射干扰就越严重严重。从上述的分析可以看出，。从上述的分析可以看出，抑制抑制电缆束的干扰，既要电缆束的干扰，既要对电缆进行屏蔽，又要对电缆屏蔽层与连接器对电缆进行屏蔽，又要对电缆屏蔽层与连接器/连接器与机连接器与机箱间的导电联接进行特殊处理。箱间的导电联接进行特殊处理。 多芯电缆电磁干扰多芯电缆电磁干扰耦合的影响因素主要有：耦合的影响因素主要有：信号类型、传输方式、信号类型、传输方式、频谱特性；电缆长度、频谱特性；电缆长度、布线形式、屏蔽类型和布线形式、屏蔽类型和接地方式等传输特性以接地方式等传输特性以及源端

3、和负载端的阻抗及源端和负载端的阻抗特性。特性。 包容型编织型磁场泄漏电场泄漏电磁泄漏主要由编织孔缝引起电感耦合电容耦合导体导体2带有屏蔽体的带有屏蔽体的电容性耦合电容性耦合（b）等效电路）等效电路 地面上两导体间地面上两导体间 电容性耦合电容性耦合（a）实体图）实体图导体导体2带有屏蔽体带有屏蔽体 的电感耦合的电感耦合两电路间的电感性耦合两电路间的电感性耦合电缆屏蔽层至机箱阻抗的影响电缆屏蔽层至机箱阻抗的影响10k100k1M10M100M1G20304050607080901001101201301402030405060708090100110120130140频 率(Hz) 三层理想接地

4、 三层接地阻抗10毫欧 三层接地阻抗50毫欧 三层接地阻抗500毫欧屏 蔽 效 能(dB)实际结构实际结构仿真结果仿真结果泄漏的控制要素泄漏的控制要素实际结构实际结构电缆屏蔽层与连接器连接方式的影响电缆屏蔽层与连接器连接方式的影响仿真结果仿真结果1001k10k100k1M10M100M- 120- 110- 100- 90- 80- 70- 60- 50- 40- 120- 110- 100- 90- 80- 70- 60- 50- 40频 率(Hz)电 压 耦 合 度(dB) 抽 头长度0.5cm 抽 头长度3cm 抽 头长度8cm 泄漏的控制要素泄漏的控制要素10k100k1M10M10

5、0M1G2040608010012020406080100120 单 层 铝 箔 单 层 铝 箔 87%单 层 编织 (编织 角 38度 ) 87%单 层 编织 (编织 角 38度 )屏 蔽 效 能(dB)频 率 (Hz)电缆屏蔽层结构的影响电缆屏蔽层结构的影响泄漏的控制要素泄漏的控制要素 从图中可以看出包容与编织组合型电缆的屏效最高，从图中可以看出包容与编织组合型电缆的屏效最高，选择适当屏蔽形式的电缆，对系统电磁兼容得提高有着非选择适当屏蔽形式的电缆，对系统电磁兼容得提高有着非常重要的作用。常重要的作用。 目前常用地接地方式有： 卡接（Clamp） 压接（Compression） 焊接（So

6、lder） 抽头（Pigtail） 这两种方式的共同之处是屏蔽层与连接器之间某些部位接触，而在另一些部位不接触。因此可将其等效为电阻（反映接触）与电容（反映非接触）的并联。AB两点端接阻抗为： RRjCRAB1卡接、压接接地方式等效模型 目前常用地接地方式有： 卡接（Clamp） 压接（Compression） 焊接（Solder） 抽头（Pigtail）这种方式的屏蔽层与连接器在端接处是熔合在一起的，可将其等效为电阻与电感的串联 ：焊接接地方式等效模型RRj LAB 目前常用地接地方式有：卡接（Clamp）压接（Compression）焊接（Solder）抽头（Pigtail）I0泄漏场IW

7、 抽头由于端口未能形成完整的屏蔽体，使芯线出现部分裸露，导致较大地共模发射，是电磁兼容所用电缆应尽量避免的端接方式。 抽头抽头工程实例工程实例屏蔽电缆与屏蔽电缆与连接器连接器10k100k1M10M100M1G20304050607080901001101201301401501601701802030405060708090100110120130140150160170180 83% 单 层 编 织 （编 织 角30度 ） 83% 双 层 编 织 （编 织 角30度 ） 83% 三 层 编 织 （编 织 角30度 ）屏 蔽 效 能 （dB）频率 （H z）编织型屏蔽电缆的屏效包容型屏蔽电缆

8、的屏效10k100k1M10M100M1G203040506070203040506070 镀银 热 缩 管 （厚1.2微米 ） 镀银 热 缩 管 （厚0.6微米 ） 镀镍 热 缩 管 （厚1.2微米 ） 镀镍 热 缩 管 （厚2.4微米 ）屏 蔽 效 能 （dB）频率 （Hz）组合型屏蔽电缆的屏效10k100k1M10M100M1G20304050607080901001101201301401501601701802030405060708090100110120130140150160170180图 7 .7 83% 双 层 编 织 内层 83% 编 织外层 10微米 镀银热缩 管 双

9、层 各 厚 10 微 米 镀银热缩 管屏 蔽 效 能 （dB）频率（ H z）屏蔽电缆不同接地阻抗的屏效10k100k1M10M100M1G20304050607080901001101201301402030405060708090100110120130140频 率(Hz) 三层理想接地 三层接地阻抗10毫欧 三层接地阻抗50毫欧 三层接地阻抗500毫欧屏 蔽 效 能(dB)抽头对屏效的影响适用于互连设计的屏蔽电缆专用附件适用于互连设计的屏蔽电缆专用附件连接器衬垫连接器衬垫的性能指标连接器衬垫的性能指标热缩管适用于互连设计的屏蔽电缆专用附件适用于互连设计的屏蔽电缆专用附件 屏蔽热缩管是通过

10、特种覆度技术在普通热屏蔽热缩管是通过特种覆度技术在普通热缩管上形成致密导电层而制成的，通过加热使缩管上形成致密导电层而制成的，通过加热使套管热缩在导电插座与屏蔽电缆屏蔽上可有效套管热缩在导电插座与屏蔽电缆屏蔽上可有效提供两者间的提供两者间的360360o o周向导电联接，是消除屏蔽周向导电联接，是消除屏蔽电缆屏蔽层抽头影响的最为便捷的一种方法，电缆屏蔽层抽头影响的最为便捷的一种方法，尤其适用射频电缆及高频多芯多缆的干扰抑制。尤其适用射频电缆及高频多芯多缆的干扰抑制。 屏蔽热缩管屏蔽热缩管 屏蔽热缩管性能指标屏蔽热缩管性能指标热缩端帽适用于互连设计的屏蔽电缆专用附件适用于互连设计的屏蔽电缆专用附

11、件互连电缆的接地互连电缆的接地屏蔽电缆一般分为低频电缆和高频电缆：屏蔽电缆一般分为低频电缆和高频电缆：v 对低频信号电缆屏蔽层应对低频信号电缆屏蔽层应单点接地单点接地；v 对屏蔽的电力电缆和高频电缆的屏蔽层对屏蔽的电力电缆和高频电缆的屏蔽层 至少应在电缆两端接地。至少应在电缆两端接地。 互连电缆的接地互连电缆的接地v 当电缆长度当电缆长度L0.15时，采用多点接地。一般屏蔽层按时，采用多点接地。一般屏蔽层按0.05 或或0.1 的间隔接地，以降低地线阻抗，减少地电位引起的干扰；的间隔接地，以降低地线阻抗，减少地电位引起的干扰； CH口口短波接收机短波接收机 TCR154A 125W短波自适应电

12、台短波自适应电台通信控制器通信控制器TBR121A超短波跳频电台超短波跳频电台TBR121A超短波跳频电台超短波跳频电台TCL178外围站外围站TCJ201A交换机交换机战术数据终端战术数据终端音频接口音频接口A口口 地域通信网地域通信网野战野战传真机传真机局域网交换机局域网交换机计算机计算机1计算机计算机2GPS/GLSLAN接口设接口设备备RJ45连接器连接器LAN口口RS232接口接口 V口口LAN口口LAN口口RS232C口口话音通信话音通信T接口接口数据通信数据通信RS232C接口接口共共4部部A口口至车外至车外 如图所示为通信/指控车的设备信息互连关系,可概括为:车载计算车载计算机

13、系统以星型机系统以星型10M以太网组成计算机局域网；通过通信控制器与各无以太网组成计算机局域网；通过通信控制器与各无线电台、有线传输单元相连组成计算机广域网，以实现指挥所内车辆线电台、有线传输单元相连组成计算机广域网，以实现指挥所内车辆之间，指挥所之间以及与其它系统的互连。之间，指挥所之间以及与其它系统的互连。 10k100k1M10M100M1G10-610-510-410-310-210-1100 无 抽头 抽头 长度 2cm 抽头 长度 4cm近端电压耦合度频率（ Hz）互连屏蔽电缆端接抽头互连屏蔽电缆端接抽头干扰耦合仿真结果干扰耦合仿真结果10k100k1M10M100M3040506

14、0708090100110120130140 69%单 层 编 织 屏蔽 层接地 阻 抗10毫欧 10m铝 箔 69%编 织 屏蔽 层接地 阻 抗10毫欧 69%单 层 编 织 屏蔽 层接地 阻 抗500毫欧 10m铝 箔 69%编 织 屏蔽 层接地 阻 抗500毫欧屏效 (dB)频率(Hz)互连屏蔽屏效仿真结果互连屏蔽屏效仿真结果（1）单层编织的屏蔽电缆具有较好的低频屏蔽效能，而编织包容型组合电缆在宽频段内都能保证较高的屏效，因此将组合型电缆作为电台互连电缆因此将组合型电缆作为电台互连电缆；（2）屏蔽层接地阻抗对屏蔽效能影响较大。工程中应避免出现屏蔽层“抽头”，尽量做到屏蔽层的360接地，以

15、减小屏蔽层的接地阻抗，使屏蔽效能发挥最佳。承载信息承载信息 类型类型 接口接口 类型类型 时域内时域内 传输速率传输速率 主要信号主要信号集中频段集中频段（H Hz z） 电缆电缆型式型式 电缆屏蔽层电缆屏蔽层 形式形式 屏蔽层屏蔽层 接地阻抗接地阻抗 滤波滤波截止截止频率频率（H Hz z） 备注备注 数据信息数据信息 A A 口口 128k/80k 128128k k1.5M1.5M 1010M M TCL178TCL178 外围站外围站- -交换交换机机 数据信息数据信息 A A 口口 128128512k512k 512k512k5M5M 19/6119/61 芯芯 1010M M 交

16、换机交换机- -通信控制器通信控制器 话音信息话音信息/ /数数据据 T 口口 16kbps16kbps 16k16k160k160k 1919 芯芯 10M10M VHFVHF 电台电台-通信控制器通信控制器; 话音信息话音信息 V 口口 接口带宽接口带宽3003.4k 10M10M 通信控制器通信控制器-车外有线车外有线设备设备 网络连线网络连线 RJ45RJ45 LAN口口 10M/10010M/100M M 10M10M 以太网网络线以太网网络线 数据信息数据信息 话音信息话音信息 CH口口 2562048k 2048k2048k20M20M 屏屏蔽蔽双双绞绞线线 包容包容梷梷编织编织

17、组合型屏蔽组合型屏蔽电缆电缆 单层铝箔单层铝箔 ( (1010m m) ) 单层编织密单层编织密度度 69%69% 屏蔽层两端接地屏蔽层两端接地 （阻抗（阻抗10m10m賫賫） 25M25M 交换机交换机- -车外有线设备车外有线设备 3009.6k 300300 300k300k 500k500k VHFVHF 电台电台-通信控制器通信控制器 数据信息数据信息 RS232 C 口口 3001.2k 300300 200k200k 屏蔽屏蔽双绞双绞线线 单层编织密单层编织密度度 69%69% 屏蔽层屏蔽层单端接单端接地地 10m10m賫賫 500K500K HF 电台电台-通信控制器通信控制器 接口接口类型类型信息信息传输速率传输速率有效能量有效能量集中频段