[这个贴子最后由通天雷神在 2005/10/20 12:16pm 第 2 次编辑]
电磁兼容性与屏蔽接地讲义1 引言 对于结构化布线，人们总是非常情绪化甚至带有宗教色彩地看待EMV(电磁兼容性）。欧洲、美国的布线流派在这个问题上争论不休，形成了对抗。支持者和反对者在无数著作和报告里，把对立方指责为骗子，把对方系统称作外行的、无用的东西。本文试着客观地讨论各种观点。 当人们讨论EMV的详细情形时，必须考虑：电磁兼容性(EMV)究竟意味着什么？——如果辐射和抗干扰性两部分保持在极限值内，仪器或电学系统与其周围环境电磁兼容。 1.1 辐射 这部分描述仪器或电学系统的辐射。由于辐射会被裸露环境作为干扰接收，国际标 准对此进行定义并作了相应的限制。在欧洲，辐射由CISPR22/EN55022描述并用一种标准化的测量方法来确定。这种测量方法只能用于评价有源设备、仪表和系统，无源组件和系统的一部分不能用它来单独测量。所以应谨慎对待相关的数据，确认日后企业可以安全地使用这些有源设备。实践中人们经常发现，布线不是问题所在，更多问题在于所用的机器。 1.2 抗干扰性 这部分讲述电学仪器或系统的抗干扰强度。与辐射相反，布线系统对抗干扰性能起着主要作用。若电缆敷设质量差或屏蔽导向无目的性、缺乏接地方案，布线系统会变成一个受控制的天线网络。它接收各种干扰信号，部分还被放大传播，导致局域数据网的功率大大减 小，使系统突然失灵。 布线系统的抗干扰性能只能有限地判定。CISPR24/EN55024规定了一个有说服力的测 量方法，遗憾的是它还不能很简便地应用到实践中。不过，可以把各种系统方案的功率值进行
比较来得出抗干扰性能的好坏。 2 屏蔽和接地 屏蔽和接地的概念经常被错误使用或互相混淆，有时会对接地方案的功能和作用产生 极坏的影响。屏蔽概念描述一种导电封套，一方面包围导线或电学仪器以屏蔽外部电磁干扰，另一方面也屏蔽内部产生的电磁信号不致影响外面。有些系统的屏蔽也有信号回导作 用，比如同轴电缆系统。要使屏蔽达到最佳工作效果，必须对电缆完全封闭。 接地概念描述这样一个系统，多个导电体归到一起并接到一个地势点上。导电体上的 任意一点与地势电位差都不能超过1伏。各类系统都满足于在直流电压下定义极限值，实 际上所用交流测试仪器的频率带宽越高，接地系统越有效。 2.1 屏蔽 可以有许多方法屏蔽一个物体。除了金属外壳和外圈，还可以用各种栅栏结构和加金 属筋（如在混凝土墙内装钢筋）作为地势屏蔽。 对电缆也有许多可行的屏蔽方法。从最简单的铝/聚脂合成薄膜，到镀锡的铜丝网与 薄膜相结合，到工艺复杂的多层屏蔽和昂贵的金属屏蔽，都是可能的结构。屏蔽越复杂，使用时自然也越有效。然而，电缆屏蔽的使用方式是否得当，比屏蔽结构更重要。通过比较测试得出，一侧都不接地的电缆屏蔽实际上几乎毫无作用。 通过一系列的尝试，德特威勒研究了这些影响并作出了判断。结果清楚表明：屏蔽越 好，在相同干扰情况下的通信性能也越好。要得到好的屏蔽，重要的一点是要根据电网技术来处理。就是说，对高频干扰只能用两端都与地导通形成闭合网的方法来处理，即把电缆两头都接地。 2.2 数据电缆上的位错误率测量 位错误率测量仪：Siemens P 2030 变频器：Relience SP 500 电机：步进电机 3 x 380/220v,0.25kw 数据传输率： 140 Mbit/秒 编码：CMI 码 每次测试时间：2分 钟 （手动开，自动停） 数据电缆长度：各 20M 虽然目前的传输过程还存在误差，得到的结果还是很好地显示了各种屏蔽方式的有效 性。除了屏蔽，电缆本身的对称性也是高性能数据电缆的一个主要的质量特征。不仅非屏蔽电缆必须高度对称地绞合，屏蔽电缆也必须一样精确地制造和加工。对称电缆的抗干扰强度通过良好的屏蔽显著改善。事实上屏蔽还有一个更大的优点：线对附近的电场明显受到屏蔽的影响。 外部金属物体如金属管、护墙沟和相邻电缆不能影响屏蔽电缆的传输性能。与之相反，非屏蔽电缆的电场会受到附近物体的很大影响，恶化电容、输入阻抗和回波衰减，导致反射和系统干扰。 电缆屏蔽根据其结构从310MHz起开始显示作用。要防止低频干扰（50Hz噪音）的影响，大多在有源元件上进行处理。 2.3 接地 屏蔽不等于接地，在设计数据网络方案时对接地必须有明确的说明。一个良好的接地系统不仅构成屏蔽通信电缆设备的基础，而且保证总供电情况下人员的安全。因此不光数据工作人员有责任考虑综合接地方案，一般的电子设计人员也必须共同参与。特殊情况下，当使用非屏蔽电缆时也应接地。因为有些便宜的网络产品出于EMV原因把不用于信号传输的部分与外壳接通，这样在非屏蔽系统的数据线对上可能出现电势平衡，存在危险性。 在处理屏蔽电缆时，屏蔽连通的方式方法很重要。如果只使用附线，屏蔽效果会随着频率升高减小到零。所以屏蔽应该与插座成360°环绕接触并引向远处。在布线系统中一贯使用这种方式，会出现地环路。地环路起着大型天线偶极作用，偶极效果主要由环绕面积决定。电缆经过电势反馈物体（如墙内的钢筋），经过金属通道，与地线平行，可以大大减弱地环路的不利影响。 3 EMV方案 不管屏蔽还是非屏蔽，设计人员都不能绕过接地方案。对于要布线的建筑物必须尽量精确地研究存在的电势平衡问题。这就构成了一个综合的EMV方案。与以前通过树形结构实现接地的电话布线接地系统相比（见树形结构接地方案），现在只推荐地网接地用于快速数据传输网（见栅网接地方案）。 这种接地形式要求建筑物有尽可能多的良好接地点。对于不能达到这个要求的建筑物用蜂窝结构弥补，这种局域地网可以用金属电缆通道、双层地板或平行排列的铜线仿造。附加的地线可以减小接地回路结构尺寸并削弱干扰信号的影响。不过，这种仿制结构应与强电规定和安全方案联系起来设计。 施工中有一点也很重要：建筑物内以任何方式接地的金属物体都应该用合适的包扎元件包扎起来。合适的包扎元件（如：物料带、金属条、包扎条等）应对高频漏电流有尽量大的传导面积。不适合用细线包扎。
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发表于 2002-11-27 00:18:00
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