線纜屏蔽只進(jìn)行發(fā)射端接地對輻射發(fā)射抑制是否有效

一前言

線纜屏蔽結(jié)構(gòu)理想的狀態(tài)是需要兩端良好接地，但是有的時(shí)候也會面臨屏蔽層無法進(jìn)行兩端接地的情況。比如另外一端沒有有效接地點(diǎn)。在這種情況下，一般只能進(jìn)行單端接地。此實(shí)驗(yàn)的目的就是要驗(yàn)證，只進(jìn)行發(fā)射端接地對輻射發(fā)射抑制是否有效？此實(shí)驗(yàn)對于實(shí)際工程設(shè)計(jì)具有參考作用。

二案例

1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康模候?yàn)證只進(jìn)行發(fā)射端接地對輻射發(fā)射抑制是否有效

2.實(shí)驗(yàn)配置

（1）方波發(fā)生器（20KHz，50%占空比）；

（2）兩米長線纜帶金屬屏蔽層；

（3）自制PCB（用于固定方波發(fā)生器、線纜及屏蔽層發(fā)射端接地）；

（4）三米法電波暗室。

3.連接示意圖

4.測試數(shù)據(jù)

屏蔽層不接地?cái)?shù)據(jù)：

屏蔽層發(fā)射端接地?cái)?shù)據(jù)：

5.數(shù)據(jù)對比結(jié)論

從測試對比數(shù)據(jù)可以看出，在發(fā)射端單端接地的情況下，屏蔽層是有效的。

6.對結(jié)論的思考

實(shí)驗(yàn)中發(fā)射方法屬于典型的偶極子天線模型，下圖為偶極子天線形成原理示意圖。

電場天線可以與電容相關(guān)聯(lián)。如圖（a）所示為簡單的平行板電容器，當(dāng)電荷堆積在板上時(shí)，板間就會產(chǎn)生電場。如果板被展開并置于同一個(gè)平面，板之間的電場就會伸展到空間中。相同的情形就發(fā)生在如圖（b）所示的電場偶極子天線上。天線每部分的電荷在天線兩極之間就會產(chǎn)生一個(gè)進(jìn)入空間的場，偶極子天線的兩臂之間具有一個(gè)固有的電容，如圖（c）所示。需要有電流來給偶極子臂充電，天線上每部分的電流朝相同的方向流動(dòng)，這樣的電流被稱為天線模電流。這個(gè)條件很特殊，因?yàn)樗鼘?dǎo)致了輻射的產(chǎn)生。當(dāng)應(yīng)用到天線兩極的信號振蕩時(shí)，場保持不斷換向并將波發(fā)送到空間中。如下圖電場天線輻射形成示意圖：

偶極子上的電荷和電流產(chǎn)生的場互相垂直。如圖（a）所示，在天線上施加電壓，電場E從正電荷方向指向負(fù)電荷方向。天線上的充電電流產(chǎn)生磁場H，方向?yàn)榄h(huán)繞著金屬線并滿足右手定則，如圖（b）所示。當(dāng)電子沿著金屬線移動(dòng)時(shí)，就會產(chǎn)生環(huán)繞著金屬線的磁力“風(fēng)”。將右手拇指指向電流的方向，環(huán)繞在金屬線上的手指方向就是磁場方向。磁場的環(huán)繞導(dǎo)致了天線的電感特性。天線因此是一個(gè)既具有來自于電荷分布的電容，又具有來自于電流分布的電感特性的電抗性器件。如圖（c）所示，E和H場是互相垂直的。它們以互相鏈接循環(huán)的方式從天線散布到空間中。當(dāng)天線上的信號振蕩時(shí)就形成了波。

根據(jù)偶極子天線的形成及發(fā)射原理，我們不希望線纜成為偶極子天線，那么就需要將線纜構(gòu)成一個(gè)“平板電容”。所以當(dāng)我們在線纜上面加上屏蔽層并接地后，線纜與接地層之間就形成了“平板電容”，即將電場限制在一定區(qū)域內(nèi)，而不是產(chǎn)生一個(gè)進(jìn)入空間的場。

三總結(jié)

此實(shí)驗(yàn)使用的發(fā)射模型是偶極子天線模型，所以在此模型下，發(fā)射端屏蔽層單端接地，是可以對輻射進(jìn)行抑制的。如果是電流環(huán)模型，屏蔽層單端接地是否也有效果，請期待下一篇關(guān)于電流環(huán)模型的文章。（此實(shí)驗(yàn)結(jié)論及思考僅代表作者在特定配置條件下得到，僅作為參考學(xué)習(xí)）

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