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關于屏蔽問題在電磁兼容中的考慮
日期：2025-07-02 05:11
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摘要：
關于屏蔽問題在電磁兼容中的考慮如今電磁兼容在現在電子產品設計中越來越重要。一方面，外界電磁環境越來越惡劣，新的電磁干擾源不斷產生，如無線尋呼，移動電話，微蜂窩個人通信系統等相繼出現，而且工作頻率不斷提高。
另一方面，數據通信速率迅速增長，因為通信已不只局限于語音，數據，還包括高質量的圖象信號。以局域網技術來講，網絡速率已經從以前的10MBPS提高到100MBPS,乃至ATM155MBPS,622MBPS,及目前議論較多的GBPS局域網技術。 網絡速率的提高，意味著工作頻率的提高，而高頻信號更易于受到電磁干擾，這就是在布線系統中引入電磁兼容概念的原因。
在歐洲，電磁兼容已經引起高度重視，并有一系列有關EMC的法規及標準，如89/336/EEC,EN55022及55024,按照歐洲規定，從1996年1月1日起，所有有源設備必須符合EMC規定，同時貼有CE標志。布線系統屬于無源系統，但是，一旦它與有源網絡設備相連構成系統，它也必須服從EMC的規定。
UTP（非屏蔽雙絞線）電纜的EMC原理及局限性UTP電纜屬于平衡傳輸系統，它利用扭絞來抵消電磁干擾及電磁輻射。但是，利用這種平衡性來抵消電磁干擾及電磁輻射需要具備以下的條件：
1） UTP必須是理想的平衡系統UTP只有具有理想的平衡特性才能有效地抵消電磁干擾及電磁輻射，但是，理想的平衡UTP是不存在的，因為：
a）UTP的平衡特性受周圍環境影響當UTP電纜附近存在金屬物體或隱蔽接地時，由于不同導體與金屬物體或地的距離不同，UTP的平衡特性會遭到破壞。實驗表明，將UTP電纜穿入25.4MM鋼管中，其衰減會增大2.5%,說明其特性阻抗減小了，從而表明UTP受周圍環境影響。
b）彎曲也會破壞UTP的平衡特性在實際安裝時，電纜不可避免要彎曲。當電纜彎曲時，相鄰絞節將疏密不同，不能有效抵消電磁干擾及電磁輻射。
2）UTP的節距與電磁干擾或信號波長相比必須充分小，才能有效地抵消電磁干擾和電磁輻射，即節距越小，EMC性能越好。但是，雙絞線的絞結節距不可能無限減小。實驗表明，當外界電磁干擾或網絡工作頻率超過30MHZ時，UTP的EMC性能下降，即網絡的可靠性降低，誤碼率增大，電磁輻射也相應增大，UTP廠商的技術資料里也承認這一點。
以前的網絡一般工作在較低的頻率范圍，如10MBPS以太網工作頻率為10MHZ以內，16MHZ令牌網的工作頻率在16MHZ以內，UTP系統在這樣低的工作頻帶內具有一定的EMC能力，而且計算機通信具有出錯重發及糾錯能力，所以網絡能夠在一定的電磁環境中正常工作。
但是，隨著快速以太網（100MBPS）,ATM（155MBPS,622MBPS）及GBPS以太網技術逐漸實用化，網絡的工作頻率不斷提高，同時外界電磁干擾頻率也日益提高，UTP的平衡特性已不足以抵消網絡本身的電磁輻射及外界的電磁干擾。所以，對于高速網絡，非屏蔽系統要依賴壓縮編碼技術，將高速數據壓縮到30MHZ以下，如ATM155MBPS，采用CAP16編碼技術將帶寬壓縮到25.8MHZ。采用復雜的編碼方式固然可以提高頻譜利用率，但是需要在布線系統的兩端加編碼及解碼設備，網絡成本增加，而抗干擾能力降低，可靠性下降
另一方面，數據通信速率迅速增長，因為通信已不只局限于語音，數據，還包括高質量的圖象信號。以局域網技術來講，網絡速率已經從以前的10MBPS提高到100MBPS,乃至ATM155MBPS,622MBPS,及目前議論較多的GBPS局域網技術。 網絡速率的提高，意味著工作頻率的提高，而高頻信號更易于受到電磁干擾，這就是在布線系統中引入電磁兼容概念的原因。
在歐洲，電磁兼容已經引起高度重視，并有一系列有關EMC的法規及標準，如89/336/EEC,EN55022及55024,按照歐洲規定，從1996年1月1日起，所有有源設備必須符合EMC規定，同時貼有CE標志。布線系統屬于無源系統，但是，一旦它與有源網絡設備相連構成系統，它也必須服從EMC的規定。
UTP（非屏蔽雙絞線）電纜的EMC原理及局限性UTP電纜屬于平衡傳輸系統，它利用扭絞來抵消電磁干擾及電磁輻射。但是，利用這種平衡性來抵消電磁干擾及電磁輻射需要具備以下的條件：
1） UTP必須是理想的平衡系統UTP只有具有理想的平衡特性才能有效地抵消電磁干擾及電磁輻射，但是，理想的平衡UTP是不存在的，因為：
a）UTP的平衡特性受周圍環境影響當UTP電纜附近存在金屬物體或隱蔽接地時，由于不同導體與金屬物體或地的距離不同，UTP的平衡特性會遭到破壞。實驗表明，將UTP電纜穿入25.4MM鋼管中，其衰減會增大2.5%,說明其特性阻抗減小了，從而表明UTP受周圍環境影響。
b）彎曲也會破壞UTP的平衡特性在實際安裝時，電纜不可避免要彎曲。當電纜彎曲時，相鄰絞節將疏密不同，不能有效抵消電磁干擾及電磁輻射。
2）UTP的節距與電磁干擾或信號波長相比必須充分小，才能有效地抵消電磁干擾和電磁輻射，即節距越小，EMC性能越好。但是，雙絞線的絞結節距不可能無限減小。實驗表明，當外界電磁干擾或網絡工作頻率超過30MHZ時，UTP的EMC性能下降，即網絡的可靠性降低，誤碼率增大，電磁輻射也相應增大，UTP廠商的技術資料里也承認這一點。
以前的網絡一般工作在較低的頻率范圍，如10MBPS以太網工作頻率為10MHZ以內，16MHZ令牌網的工作頻率在16MHZ以內，UTP系統在這樣低的工作頻帶內具有一定的EMC能力，而且計算機通信具有出錯重發及糾錯能力，所以網絡能夠在一定的電磁環境中正常工作。
但是，隨著快速以太網（100MBPS）,ATM（155MBPS,622MBPS）及GBPS以太網技術逐漸實用化，網絡的工作頻率不斷提高，同時外界電磁干擾頻率也日益提高，UTP的平衡特性已不足以抵消網絡本身的電磁輻射及外界的電磁干擾。所以，對于高速網絡，非屏蔽系統要依賴壓縮編碼技術，將高速數據壓縮到30MHZ以下，如ATM155MBPS，采用CAP16編碼技術將帶寬壓縮到25.8MHZ。采用復雜的編碼方式固然可以提高頻譜利用率，但是需要在布線系統的兩端加編碼及解碼設備，網絡成本增加，而抗干擾能力降低，可靠性下降
