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屏蔽对称电缆的耦合损耗测量

2013-10-14 09:48| 发布者: echo| 查看: 4902| 评论: 0

摘要: 目前等同采用IEC 61196-1(1995)的国家标准GB/T 17737.1-2000 标准中,关于屏蔽效率(SCREENING EFFECTIVENESS)有以下几种方法:表面转移阻抗——注入线法(频域,几千赫兹至3 千兆赫兹)、表面转移阻抗——三同轴法 ...
       目前等同采用IEC 61196-1(1995)的国家标准GB/T 17737.1-2000 标准中,关于屏蔽效率(SCREENING EFFECTIVENESS)有以下几种方法:表面转移阻抗——注入线法(频域,几千赫兹至3 千兆赫兹)、表面转移阻抗——三同轴法(100MHz 以下)、容性耦合导纳—— 电容法(约1000Hz 频率)、屏蔽衰减——吸收钳法(30~2500MHz)以及屏蔽衰减—测量 达到和超过3GHz 的屏蔽衰减as 的试验方法等。
       我们通过对三同轴测试系统测量对称电缆的研究,设计并组建了三同轴测试系统。同时对SPT、FPT、SFPT 结构的五类、六类等屏蔽对称电缆进行了测试和分析,总结出了一 些影响对称电缆耦合损耗性能的因素。
       一、 测试原理
       差分模式下的平衡电缆会辐射一部分输入功率,大小取决于电缆均匀性。对于非屏蔽平衡电缆(UTP)来说这种辐射就是不平衡衰减au。对带屏蔽平衡电缆(STP)来说,这些自 线对的干扰功率被外屏蔽附加衰减,这种不对称使屏蔽产生电流,并且通过转移阻抗和容性 耦合阻抗耦合到外电路中。所以通常带屏蔽平衡电缆(STP)的抗电磁干扰效率是由线对不 平衡衰减au 和屏蔽层的屏蔽衰减as相加而成的。
       测试装置是由被测电缆和金属管组成的三同轴系统,由信号发生器激励的匹配被测电缆 的内电路或主电路会产生干扰信号,外电路或二次电路的干扰是由被测电缆的外导体(多层屏蔽电缆的最外层)和中心轴放置被测电缆的金属管引起的,测试装置原理图见图1。二次电路远端的峰值电压需要测量,而二次回路近端是短路的,因此测试中接收机的匹配不是必须的。如果接收机的阻抗要比二次回路特性阻抗小,远端的峰值电压与接收机的输入阻抗无关。但是,为了减小失配,对不同外径的电缆可以选用不同直径范围的铜管。

图1 测试装置原理图


       二、 测量装置的设计
       根据测试原理,我们设计并加工了实际的测量装置。设计过程中,我们重点关注以下几个方面因数。
       a. 电缆尽可能至于金属管中心位置以获取均匀的电磁波传播。
       b. 为了减小失配,对不同外径的电缆选用不同直径范围的四氟介质管。
       c. 放置转换器和端接负载的屏蔽箱应具有良好的屏蔽效果。
       d. 试样的屏蔽外导体与三同轴系统的外铜管的连接既方便又可靠。
      具体的耦合损耗测量系统总装配图见图2。

图2 耦合损耗测量系统总装配图


       以上测试系统特点:
       1.整个系统从“始端”到“末端”全由金属屏蔽罩和外铜管包裹,这样外界干扰信号无法介入,测试环境比较稳定,不确定因素影响小。
2.外铜管的长度选用了6 米(在三同轴法里约为1米),这样更接近与被测电缆在低频段时的波长,使测得的耦合损耗值更准确合理。
       三、测量系统的连接
       根据耦合损耗测量方法(三同轴法),测量系统中的外铜管由3根2m 长的圆铜管连接而成,外铜管内选用相应尺寸的由聚四氟垫片支撑于中央的聚四氟长管,被测电缆穿过聚四氟长管并处在外铜管的中心处。连接信号发生器(或网络分析仪)输出端口的被测电缆的一端称为三同轴系统的始端,始端是短路的,而在外铜管近末端处称为三同轴系统的末端,见图1。
       信号发生器(或网络分析仪)的输出通过转换器BALUN(50Ω 同轴转100Ω对称)把信号馈入到被测对称电缆始端的其中一对芯线,其余各对的芯线分别通过阻值为50Ω的电阻接地。被测对称电缆的末端的所有线芯通过阻值为50Ω 的电阻接地,见图3被测电缆端接图。

图3 被测电缆端接图


       转换器BALUN放置于金属屏蔽箱内加以屏蔽,始端的被测对称电缆外导体(即屏蔽 层)由铜夹板与外铜管始端短路端以及放BALUN的金属屏蔽箱夹紧。在外铜管近末端处,用接受机(或网络分析仪)的信号输入端连接三同轴系统末端处的被测电缆外导体与外铜管,测量外回路的干扰功率。
       剩余被测电缆放置于屏蔽的金属箱内,外铜管和被测对称电缆的末端之间放置一个吸收衰减器(吸收衰减≥10dB),该吸收衰减器尽量靠近外铜管的接收端以吸收反向传输波的干扰。末端金属屏蔽箱和被测缆外导体应紧密连接并接地。
实际的耦合损耗测量系统见图4。

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