線纜屏蔽材料的種類及應(yīng)用

常見的屏蔽材料有那些？

屏蔽是利用屏蔽體來阻擋或減小電磁能傳輸?shù)囊环N技術(shù)，是抑制電磁干擾的重要手段之一。電磁屏蔽一般可分為三種：靜電屏蔽、靜磁屏蔽和高頻電磁場屏蔽。三種屏蔽的目的都是防止外界的電磁場進(jìn)入到某個(gè)需要保護(hù)的區(qū)域中，原理都是利用屏蔽對外場的感應(yīng)產(chǎn)生的效應(yīng)來抵消外場的影響。但是由于所要屏蔽的場的特性不同，因而對屏蔽殼材料的要求和屏蔽效果也就不相同。

不同的材料、不同的材料厚度對于電磁波的吸收效果不一樣

鋁箔麥拉：鋁箔麥拉采用軟質(zhì)鋁箔與聚酯薄膜為原材，以凹版涂布進(jìn)行復(fù)合，待鋁箔麥拉熟成再分切卷收?？烧{(diào)配涂膠，鋁箔麥拉模切后可用于組裝屏蔽與接地。鋁箔麥拉帶主要應(yīng)用于通信電纜的攪擾屏，鋁箔麥拉包含：單面鋁箔，雙面鋁箔，展翅鋁箔，熱熔鋁箔，鋁箔膠帶，鋁塑復(fù)合帶；鋁層是提供了優(yōu)異的導(dǎo)電性、屏蔽效能及防腐蝕性能夠適應(yīng)各種不同范圍的要求，屏蔽范圍在100K-3GHz為主，然后其中的熱融鋁箔麥拉是在鋁箔和電纜接觸的得那面涂有一層熱熔膠，在高溫預(yù)熱的情況下，熱熔膠可以和纜芯絕緣緊緊地包覆在一起，對電纜的屏蔽性能有幫助，而普通鋁箔不具有粘性，只是簡單的包在纜芯絕緣上，電纜的屏蔽性能較差。

特點(diǎn)及應(yīng)用領(lǐng)域：

鋁箔麥拉主要是用于屏蔽高頻電磁波，防止高頻電磁波與線纜的導(dǎo)體接觸進(jìn)而產(chǎn)生感應(yīng)電流，增加串?dāng)_。當(dāng)高頻電磁波接觸到鋁箔時(shí)，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知，電磁波會趨附到鋁箔表面，并產(chǎn)生感應(yīng)電流。此時(shí)，需要一根導(dǎo)體把感應(yīng)電流導(dǎo)入大地，避免感應(yīng)電流對傳輸信號造成干擾。使用鋁箔作為屏蔽層的線材一般要求鋁箔的重復(fù)率不能低于25%。最大量的應(yīng)用場合目前還是網(wǎng)絡(luò)布線上面，該類型網(wǎng)線主要使用在醫(yī)院，工廠等具有強(qiáng)電磁波輻射或者擁有大量強(qiáng)電設(shè)備的地方；此外也運(yùn)用在政府等對網(wǎng)絡(luò)安全要求較高的地區(qū)。

銅/鋁鎂金絲等編網(wǎng)（金屬屏蔽）：金屬屏蔽是通過編織設(shè)備將金屬絲以一定的編織結(jié)構(gòu)編織而成，屬屏蔽的材料一般是銅絲（鍍錫銅絲）、鋁合金絲、銅包鋁、銅帶（銅塑帶）、鋁帶（鋁塑帶）、鋼帶等材料，對應(yīng)金屬編織，不同的結(jié)構(gòu)參數(shù)具有不同的屏蔽性能，編織層的屏蔽效能不僅與金屬本身的電導(dǎo)率和磁導(dǎo)率有等結(jié)構(gòu)參數(shù)有關(guān)，且層數(shù)越多，覆蓋率越大，編織角越小，編織層的屏蔽性能越好，編織角應(yīng)該控制在30-45°之間，對于單層編織，覆蓋率最好在80%以上，這樣其就可以通過磁滯損耗，介電損耗，電阻損耗等機(jī)理轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，勢能等其他形式的能量，消耗不需要的能量，達(dá)到屏蔽吸收電磁波的效果。編織網(wǎng)一般是由鍍錫圓銅線或者鋁鎂金絲編織而成，主要是防止低頻電磁波干擾，其工作原理與鋁箔是相同。使用編織網(wǎng)的屏蔽網(wǎng)線要求編織網(wǎng)的密度一般最少要大于80%，這種類型的編制網(wǎng)主要用于將大量如網(wǎng)線敷設(shè)于同一線槽的場所，可以降低大量網(wǎng)線間產(chǎn)生的外部串?dāng)_。此外，也可以用于線對間屏蔽，以此來增長線對的扭絞長度，降低對線纜的絞距要求等。

線纜屏蔽材料的種類及應(yīng)用趨勢

線纜屏蔽材料的種類

主要是兩大類，一種是我們通常將電阻率在一定范圍內(nèi)具有一定等級的屏蔽性能的材料叫做半導(dǎo)電高分子材料，其分類的標(biāo)準(zhǔn)是內(nèi)在材料的導(dǎo)電原理，材料本身具有導(dǎo)電性能的被稱之為結(jié)構(gòu)型，而通過填料的方式來實(shí)現(xiàn)屏蔽干擾的被稱之為復(fù)合型。

無論是結(jié)構(gòu)型還是復(fù)合型半導(dǎo)電高分子材料均是線纜結(jié)構(gòu)里面最主要采用的屏蔽材料，這是因?yàn)榘雽?dǎo)電高分子材料不但可以屏蔽電磁干擾，而且對于其他自然損壞的抵抗能力也是極強(qiáng)的，尤其是抗雷擊的能力可以使其在特殊應(yīng)用場景如飛機(jī)用電纜中得到了較為廣泛的應(yīng)用。半導(dǎo)電高分子材料其制作工藝較為復(fù)雜且所需費(fèi)用較大，因此，半導(dǎo)電高分子材料具有需要較高成本，第二種就是金屬絲編織主要是指應(yīng)用金屬絲作為主要材料形成屏蔽網(wǎng)來實(shí)現(xiàn)抗磁干擾的電纜屏蔽材料。

在屏蔽要求的HDMI2.1，USB4等電纜中，編織的屏蔽材料所用的金屬絲多為鍍錫銅絲，這一材料選擇方式主要是為了提升電纜的屏蔽性能，同時(shí)，不同用途應(yīng)用場景的電纜所采用的金屬絲編織的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)編織率也不同。一般來說，多層編織的效果要優(yōu)于單層編織，而覆蓋面積和編織角度成反比關(guān)系，也就是說要提高屏蔽性能就要縮小編織角度并加大覆蓋面積。總之，金屬絲屏蔽的有效應(yīng)用可以起到良好的屏蔽電磁干擾的效果。

低頻電纜在線纜制造的占比最高，不同頻率的電纜如果遇到多個(gè)接地點(diǎn)，則會產(chǎn)生較多的噪聲電流，不利于整個(gè)屏蔽層實(shí)現(xiàn)良好的抗干擾效果。如果要采用單點(diǎn)接地的屏蔽方式，就一定要保證電流可以在屏蔽層內(nèi)自行抵消，這樣才能保證干擾電流留在屏蔽層內(nèi)，從而有效避免電磁干擾。

由于受到應(yīng)用組件的外部接地方式的影響，部分線纜內(nèi)部的屏蔽方式往往會采用兩點(diǎn)接地的方式，這主要是因?yàn)閮牲c(diǎn)接地的屏蔽方式可以將電纜內(nèi)部磁場返回的電流導(dǎo)出，從而降低電流干擾的強(qiáng)度。高頻線纜中一般更容易出現(xiàn)雜散電容的問題，嚴(yán)重影響到高頻電纜中正常的電流傳輸，而單點(diǎn)接地和兩點(diǎn)接地的方式無法有效解決這一問題，因此，在高頻電纜中應(yīng)該采用多點(diǎn)接地的屏蔽方式。

在高頻電纜中線路內(nèi)部的干擾電流存在多種頻率且存在表面集中的特點(diǎn)，直接導(dǎo)致其干擾效果加倍，不利于整個(gè)線路的正常運(yùn)行，而多點(diǎn)接地的方式可以將屏蔽層內(nèi)的阻抗降低，減少噪聲電流的干擾，從而提升整體的屏蔽效果。

數(shù)據(jù)線的屏蔽層主要由銅、鋁等非磁性材料制成，一般為編織銅網(wǎng)（鋁鎂編織網(wǎng)）或銅泊（鋁泊等），它們的厚度很薄，遠(yuǎn)小于使用頻率上金屬材料的集膚深度。需要說明的一點(diǎn)是它的一端必須與電路的信號地連接，因?yàn)槠帘螌拥男Ч饕皇怯捎诮饘袤w本身對電場、磁場的反射、吸收而產(chǎn)生的，而是由于屏蔽層的接地產(chǎn)生的，接地的形式不同將直接影響屏蔽效果，未來的電磁屏蔽材料發(fā)張趨勢是將向屏蔽效能更高、屏蔽頻率更寬、綜合性能更優(yōu)良的方向發(fā)展，各種新材料在電磁屏蔽的創(chuàng)新應(yīng)用將會得到更多發(fā)展。未來的技術(shù)發(fā)展，電磁屏蔽將往導(dǎo)電性能好、加工工藝簡單、性價(jià)比高、適合大批量生產(chǎn)等方面發(fā)展，選擇使用什么種類電磁屏蔽材料要考慮四個(gè)因素：屏蔽效能要求、有無環(huán)境密封要求、安裝結(jié)構(gòu)要求、成本要求，按機(jī)理可分為電場屏蔽、磁場屏蔽和電磁場屏蔽。

審核編輯 ：李倩