多芯对称电缆屏蔽性能测试

【摘 要】 由于各种屏蔽电缆屏蔽层使用的屏蔽材料和屏蔽结构不同，屏蔽性能也会有很大的差异，因此，通常是通过测试来确定电缆屏蔽性能的优劣。本文主要在界定多芯对称电缆涵义的基础上，介绍了多芯对称电缆的测试方法、原理、测试及结果分析，以及测试需要注意的问题。希望本文的分析能为当前多芯对称电缆屏蔽性能的测试提供一定的理论借鉴和实践参考。

【关键词】 多芯对称电缆 屏蔽性能 测试

当前，多芯对称电缆被广泛应用于通信和控制领域以及复杂电子系统中，诸如运载火箭、飞机、舰艇和武器装备等。这样，不断提高的电缆使用频率使得对称电缆的电磁兼容性也变得愈发重要，对称电缆结构也由先前的最简单的无屏蔽结构进化到现在的屏蔽结构对称电缆。特别是随着多芯屏蔽电缆应用的不断扩大，其日益产生了诸多问题，如由于数目多且种类广的芯线导致难以抑制芯线间的相互耦合，一旦端接与屏蔽层设计处理不当，将更大地干扰周同设备及其它连接电缆等，这些问题都需要对多心对称电缆的屏蔽性能进行有效的测试，以保证其使用过程中问题的避免出现，本文将就多芯对称电缆的屏蔽性能测试进行分析。

1 多芯对称电缆涵义界定

对称电缆也叫平衡电缆，网络布线的双绞线电缆1是对称电缆最常见的形式之一。多芯电缆是用来连接多个属于同一类信号回路或控制回路的由各种形式的芯线束组成的电缆，有多芯屏蔽电缆和多芯非屏蔽电缆之分。多芯对称电缆既是多芯电缆的一种，也是对称电缆的一种，在结构上对称电缆属于多芯电缆范畴，但是由于对称电缆的信号传输、使用频率和电磁兼容性测试方法都和普通的多芯电缆有很大的差别，因此，本文主要研究的是多芯电缆中的对称电缆，即多芯对称电缆的屏蔽性能测试。

2 测试方法和原理

2.1 测试方法

对称及多芯电缆的屏蔽性能测试方法很多，常用的测试方法有功率吸收钳钳法、三同轴法、线注入法等。本文通过用功率吸收钳法将对称及多芯电缆进行测试。

功率吸收钳法是一种对电缆屏蔽性衰减进行测量的方法，较为常用，属于一种长线测量的方法。功率吸收钳的工作频率决定了测试频率一般为（30-1000）MHz和（300-2500）MHz两种。

2.2 测试系统原理

功率吸收钳法测试时，受试电缆注入信号，作为初级电路；电缆屏蔽层与周围环境构成次级电路。由于电缆与测试环境之间发生电磁耦合，屏蔽层泄漏了沿屏蔽层向两个相反方向的能量激励了表面波，用功率吸收钳分别在近端和远端进行测量，分别测量出近端和远端的功率最大值。铁氧体吸收器和功率吸收钳中的铁氧体环用来吸收反射的电缆屏蔽层表面波。所以可以认为功率吸收钳法是一种匹配状态下的测试方法，受试电缆一般取6m才能满足长线测量要求。因此功率吸收钳法的测试动态范围，一般会受到由于功率吸收钳十几个分贝的插入损耗的限制。

3 测试与分析

3.1 测试

由于网络综合布线系统中经常会用到多芯对称电缆，因此测试选用网络多芯对称电缆，分别选取长度为10m的铝箔屏蔽六类线和非屏蔽五类线以及长度为150m的非屏蔽超五类线，耦合衰减测试频率范围为30MHz到1GHz，评估研制测试装置的性能以此为依据。

设计并制作网络电缆端接装置，构建功率吸收钳法测量系统，具体要利用R&SMDS/2l功率吸收钳、Agileat8753ES网络分析仪和自制铁氧体吸收器。在屏蔽室耦合衰减测量长度为10m的铝箔屏蔽六类线和非屏蔽五类线以及长度为150m的非屏蔽超五类线，要保证6m的耦合段测量长度。

3.2 结果分析

理论上，耦合衰减随频率变化的测量结果是每10倍频程减小20dB，但在30MHz到1GHz的频率下非屏蔽五类线、非屏蔽超五类线和屏蔽六类线的耦合衰减并没有达到20dB的减少量，这是因为近端和远端固定功率吸收钳测量方法每一频率测量点值并不是此测量频点辐射的最大功率值，所以实际测量结果会与理论计算结果有一定的差异。此外，铝箔屏蔽六类线和非屏蔽五类线以及超五类线的耦合衰减有25dB左右的差距。若用线注入测试法测量铝箔屏蔽六类线的转移阻抗，将转移阻抗的屏蔽衰减约转化为25dB，能够证明上述的测试结果具有一定的可信度。此外，分别测试受试电缆的四个线对，得出大体一致的耦合衰减。反复测量同一绞线，获得了大致相同的测试结果，因此可以得出：用到的受试电缆端接装置结构可靠，测量结果重复性好。若测试各频率点辐射的最大功率时采用移动功率吸收钳测试，则与固定功率吸收钳测试相比，其测试的耦合衰减要少5dB左右，并且测得的耦合衰减的波动也较小。

4 测试的注意事项

功率吸收钳法的测试操作较为简便，具有较好的可重复性，但是应该注意如下几个问题：

4.1 测试环境

功率吸收钳法除要求装置在一定范围之内不允许有金属导体和人的存在外，环境方面没有什么特殊的要求。但由于其属于开放式的测试方法，还是会受到周围电磁环境的影响。测试场地一般要在测试传导室，因为如果在某频点有较大功率的信号，会对最终结果产生影响。

4.2 接地

仪器以及整个装置的接地，对测试会有影响，良好的接地是电磁兼容的基本要求，接地要求屏蔽层外壳和真正的地线连接，具有较小的接地阻抗。

4.3 接插件的连接

由于对称电缆没有标准接头，端接电阻时要保证电缆与电阻之间的引线尽量短，还有对称电缆接平衡不平衡变换器时也要保证连接良好。

注释：

[1]双绞线是由两根具有绝缘层的铜导线按一定密度螺旋状互相绞缠在一起构成的线对。把一对或多对双绞线放在一个绝缘套筒中便成了双绞线电缆。双绞线电缆中的各线对之间按一定密度反时针方向绞合在一起，绞距在38.1mm至14mm之间，不同线对具有不同的绞距，外面包裹绝缘材料。

参考文献：

[1]区健昌.电子设备的电磁兼容性设计[M].北京：电子工业出版社，2003.

[2]白雪，刘玉华，徐雷钧.电缆及其附件手册[M].北京：化学工业出版社印刷厂，2007.

[3]李秀萍，高建军等.微波射频测量技术基础[M].北京：机械工业出版社，2007.

[4]张琦，石立华，张祥，周璧华.电缆屏蔽效能评估方法比较研究[J].核电子学与探测技术，2012（4）：421-427.