三种类型的屏蔽电缆是如何工作的？

电缆中电磁干扰（EMI）的三种基本屏蔽类型包括编织铜和类似金属绞线、螺旋屏蔽层以及箔或带屏蔽层。它们可以单独使用，也可以组合使用。

本常见问题解答首先回顾了三种类型的屏蔽，然后考虑了如何将它们组合用于变频驱动器（VFD）电缆和以太网连接等应用。

金属编织屏蔽层可以使用裸露、镀锡或镀银的铜、钢或金属绞线制成。它们像织物辫子一样编织。屏蔽效果与编织层在电线上的覆盖率成正比。大多数编织屏蔽罩提供75%到85%的覆盖率。更高的百分比是可能的，但可能非常昂贵。虽然理论上可以获得100%的覆盖率，但这不是一个实际的目标。编织屏蔽层通常辅以箔式屏蔽层，以增加屏蔽覆盖范围，从而提高EMI性能（图1）。编织屏蔽层具有卓越的低频性能，而箔屏蔽层提供更高频的屏蔽。

图1.编织屏蔽层放置在铜箔屏蔽层上（图片：Holland Shielding Systems）

由于其众多性能优势，编织屏蔽层经常用于军事和工业应用。除了EMI屏蔽外，编织层还可以为电缆提供更高的机械强度、柔韧性和物理保护。

螺旋盾牌是编织盾牌的一种变体。它们由屏蔽金属束形成，通过将屏蔽材料沿一个方向缠绕在导体周围，然后沿相反方向缠绕第二个方向来构建。屏蔽线没有交织在一起。与编织屏蔽相比，它们的成本更低，并且可以实现95%的覆盖率，但由于频率限制，它们只能在音频应用中找到。

箔和胶带之间的区别是任意的，通常取决于制造商。箔的金属层可能比胶带更薄，但情况并非总是如此。箔和胶带通常以铝或铜等金属层的形式提供，位于称为由聚酯薄膜、聚酯或类似材料制成的基材上的胶带。它们有时被称为铝箔带，这增加了混淆。这些屏蔽层可以是纵向或螺旋缠绕在电缆上的。纵向缠绕的电感较低。虽然编织屏蔽层通常用于具有多根电线和线对的重型电缆，但箔和胶带通常用于单个双绞线或细电缆。各种类型的屏蔽层通常结合使用。

VFD电缆是复杂的组件。它们包括用于传输用于驱动电机的高功率脉宽调制（PWM）信号的电线、单独的制动电缆、感应电机和环境参数等。它们使用各种屏蔽材料，包括编织物、箔和胶带。除了 EMI保护外，它们还需要高压电气隔离（从600到 15kV）。由于PWM驱动器的性质，较长的电缆可能会承受更大的电压尖峰，并且需要更坚固的绝缘和屏蔽。VFD系统制造商很多，每个制造商都有首选的电缆结构（图2）。

图2.VFD电缆屏蔽配置示例（图片：Belden）

用于以太网的双绞线电缆，也称为类别电缆，通常受到EMI屏蔽。以太网使用的环境范围很广，从相对温和的办公室或住宅场所到具有挑战性的工业环境。因此，与类别电缆相关的屏蔽结构同样广泛。ISO/IEC 11801标准定义了标准首字母缩略词，用于描述各种类型的电缆屏蔽结构。

首字母缩略词通常有两个部分：在'slash'之前和之后。第一个代码表示整个电缆的屏蔽，第二个代码表示单个双绞线的屏蔽。示例包括：

F/UTP–箔状电缆/非屏蔽双绞线这些电缆通常包括四对非屏蔽双绞线，用于10GBaseT应用。

S/UTP – 屏蔽电缆/非屏蔽双绞线。

SFTP–屏蔽和箔式双绞线，可实现最大的 EMI 屏蔽。

SF/UTP–屏蔽和箔状电缆/非屏蔽双绞线是常见的通用以太网电缆（图3）。

S/FTP–屏蔽电缆/箔式双绞线可最大限度地减少双绞线之间的串扰。

F/FTP–箔状电缆/箔状双绞线是用于10GBaseT 应用的另一种常见配置。

U/FTP–非屏蔽电缆/箔双绞线是另一种用于10 GBaseT应用的配置。

U/UTP（UTP）–非屏蔽电缆/非屏蔽双绞线，用于不考虑 EMI 的环境。

图3.带有非屏蔽双绞线（SF/UTP）电缆的屏蔽和箔电缆示例（图片：ITM Components）

电缆的EMI屏蔽可确保可靠运行，无论EMI源自电缆内部还是外部环境。虽然各种类型的屏蔽可以单独使用，但它们通常结合使用以提高性能。VFD 电缆因变频器制造商而异，而以太网电缆在 ISO/IEC 11801中进行了标准化。

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