屏蔽線為什么使用雙絞線 屏蔽線應(yīng)該怎樣接地

【導(dǎo)讀】通訊一般都是使用屏蔽雙絞線，例如PROFIBUS使用屏蔽雙絞線，西門子的工業(yè)以太網(wǎng)也使用工業(yè)雙絞線。為什么使用雙絞線?屏蔽線應(yīng)該怎樣接地?雙端接地是否為了等電位?這些問題可能一直困擾著許多工程師，今天我們就談一下屏蔽雙絞線的作用。

(一)屏蔽線為什么使用雙絞線?

干擾主要分電場干擾和磁場干擾，所以通信電纜首先需要屏蔽電場和磁場的干擾，其次還需要考慮，大部分使用屏蔽雙絞線的通信信號都是高頻的，需要過濾高頻的干擾信號(有用信號是高頻的，對高頻的干擾是敏感的)。為什么使用雙絞線?

(1)雙絞線減少了信號回路的面積，也就是縮減了感應(yīng)回路的面積，減少了天線效應(yīng)，抑制磁場干擾;

(2)通過雙絞線，磁通產(chǎn)生的感應(yīng)電壓在局部因極性相反而相互抵消，如下圖所示：

所以使用雙絞線起到了自屏蔽作用，主要針對的是磁場干擾。

(二)屏蔽線是單端接地還是雙端接?

下面進(jìn)行簡單分析，首先可以參考下圖：

上圖中的干擾源是Uq，通過分布電容Ck耦合到平行布線電纜的屏蔽層上的A點，然后又通過屏蔽層與通信電纜的分布電容C耦合到電纜上的a點，Ce是屏蔽電纜與地間的分布電容，最后耦合到a點的干擾電壓為：Ua=Uq*Ck/(Ck+Ce)(注：前提是有一定的頻率)圖中示例是沒有接地，所以屏蔽層不接地是沒有效果的，將A點接地，耦合到A點的電壓為0，就不能再耦合到通信電纜的a點，所以在理想情況下單端接地就可以了。如下圖所示：

如果干擾源的頻率升高，例如大于20kHz時或電纜長度大于λ/20時，接地電阻和屏蔽層的阻抗應(yīng)該考慮的是感抗，電阻可以忽略不計了，這樣總的接地阻抗變大。這時A點的電壓又隨著干擾頻率的升高而增加了，所以在高頻時應(yīng)該雙端或者多端接地，或者盡量多接地(但是多數(shù)現(xiàn)場不方便)，如下圖所示：

雙端接地是為了屏蔽高頻干擾，而通信信號大部分是高頻信號，對高頻干擾信號敏感，所以大部分通信電纜都是雙端接地的(有的信號對高頻和低頻信號都敏感)，同樣，對于高頻磁場干擾，也是通過屏蔽層形成電流回路，形成反向磁場，與干擾磁場相互抵消，這里不再介紹了。所以不接地是無效的!是否需要等電位，答案也是確定的，否則地環(huán)流會影響屏蔽效果，所以在雙端接地前必須進(jìn)行等電位的綁定，不能使用屏蔽層作為等電位綁定導(dǎo)線。

審核編輯：湯梓紅