有效的屏蔽是加强广播放用线缆可靠性与性能的关键

时间:2009/03/16 来源:专业视听网

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    广播机构可能是最为重视线缆性能可靠性的一个行业,因为,如果广播线缆性能一旦出现故障,会造成即时、深远和令人难堪的局面。广播行业从户外新闻采集到工作室和控制室,再到节目后期制作都面临电磁或射频干扰的严峻挑战。自从广播系统成立以来,系统工程师们一直追求得到一种屏蔽工具,希望可以有效地确保信号忠诚、防止停工期、维持声音和画面质量—以达到对声音和视频发送有高强的信心。
    线缆屏蔽已被证明是一种应对电磁干扰(EMI)造成的信号入侵与泄漏问题的有效对策。并且目前,由于有FCC规定的累积信号泄漏指标(CLI),尽量加强线缆屏蔽效度就变得前所未有地重要。
    信号问题
    最早发现EMI是在上世纪60年代初,这种干扰问题扩大影响到整个电磁领域。在EMI出现之前,大部分的干扰问题只牵涉无线电信号,所以在最广义上,它被称之为射频干扰。这样,在电磁领域的非电离方面,所有发射器、接收器和频率带都属EMI所影响的范畴。为此,象来自接地环线、公共阻抗路径、直接磁场或电场耦合(AC哼声)、静电放电(ESD)、电线产生的电波发射或所有辐射源产生的辐射电波发射这些方面的多种干扰问题都可归为EMI。
    在广播领域,也有机械产生的噪声干扰问题。线缆各部分线的活动会产生摩擦电噪声,会导致静电噪声或压电效应。机械性噪声对于使用吉他弦、话筒线、和其他使用时会张驰的线时,是个重要且常见的忧虑。
    幸而,用正确的线缆屏蔽解决方案可以解决EMI或RFI以及噪声问题。我们接着详细看看线缆屏蔽如何起作用,以及市场上不同应用的屏蔽方法种类。
    屏蔽解决方案
    屏蔽器可放置于线缆的中心或其部分线和它的外套之间,或者放置在线缆内的个体线上,以抑制射频信号或封挡外来干扰。线缆屏蔽有各种许多配置。为特定应用选择最节约成本和最佳的方案时,应考虑到每一种屏蔽所明显具有的利与弊。当前市场上所供应的屏蔽方法包括:
    编织屏蔽。它能提供高级结构信号忠诚度,同时能保持不错的柔韧性和弯折寿命。对于尽量减低频率干扰,这种屏蔽器的作用非常理想,并且比金属箔产生更低的直流电抗阻。它对于声频和射频范围都有效。总的来说,编织覆盖的比例越高,屏蔽的效果越好。
    金属箔屏蔽。这种屏蔽包含的铝箔通常压到聚酯或聚丙烯薄膜上,并可提供100%的线缆或内部线的覆盖,提高了防止辐射电波发射和侵入声频和无线电频率的保护能力。由于体积小,它可以用于屏蔽多对线缆中的个体双线,以减少交叉干扰。箔片也可以用一层粘合剂粘合到同轴线缆的绝缘层或线缆外套上,从而允许更快、更容易和更可靠的使用终结。这种屏蔽的重量较轻、体积也不大、并且比编织屏蔽的成本要低,而且对于较高的频率比较有效。箔屏蔽比编织屏蔽有更好的柔韧性,但其弯折寿命较短。屏蔽线通常与箔屏蔽器一起使用,以方便端接和减轻地表静电放电影响。
    箔屏蔽的短折结构技术能通过保持金属到金属的接触来帮助提高频率性能,从而把箔屏蔽器的有效范围提高到更高的频率中。这种技术是通过把屏蔽膜的一边折叠回膜上实现的。这样,当该膜片包裹住线缆时,就会在沿着屏蔽膜的分层或边缘有金属到金属的接触,从而更好地接近于无缝管的性能。如果不作短折,会出现狭槽,信号就可能经该狭槽泄漏,从而引起干扰。
    箔和编织屏蔽组合。这种屏蔽组合包含多于一层的屏蔽能力,能在整个频率范围提供最高效的屏蔽效果。该组合结合了箔屏蔽强大且柔韧的100%覆盖优势和编织屏蔽的低直流电抗阻性。典型的编织屏蔽覆盖范围是在60%到95%之间。其他屏蔽组合设计还包括:各种不同的编织与编织、编织夹于两层箔之间、和双重箔与编织间隔组合。
    法式编织屏蔽。这种屏蔽技术在线缆屏蔽技术中相对较新,它犹其适于音频和射频线缆应用,是一种超柔韧的双镙旋屏蔽。这种设计包含双镙旋的裸或镀锡铜线蕊,两根镙旋线由一种织法扭在一起。
    法式编织屏蔽架构比标准镙旋屏蔽有更长的弯折寿命,并且比常规的编织屏蔽有更好的柔韧度。这种屏蔽产生极低的微声学和摩擦静电噪音水平,低至只有镙旋或常规编织屏蔽的50%或更少。另外,由于它并非完全织合在一起,所以比标准编织屏蔽较容易终结使用。而且,它提供比单一标准编织屏蔽更低的直流电回路阻抗,从而可提高屏蔽性能。
    试验方法
    确保试验数据可靠和综合是最确定和最有效的选择线缆屏蔽方法,以此法选好屏蔽,就可以防止预想到的干扰。还需考虑几个问题:会有怎样的干扰?是什么频率范围?干扰入侵或信号泄漏是否最主要的顾虑?摩擦静电或其他机械噪音是否可能出现?
    以下是对几种常使用的屏蔽性能测试方法的描述—包括他们的目的、方法、和效用意义。
    传输阻抗测试。此法是最广为接受的非相对或绝对屏蔽性能量度方法。它过去曾用于评估线缆屏蔽防止直流电到1000 MHz耦合的ESD和辐射性电波发射的性能。这种测试方法由国际电子技术委员会以及军队所推存使用。
    传输阻抗值依赖于线缆样本的屏蔽结构。传输阻抗值越低,屏蔽的效果就越好。从理论上来说,线缆的绝对干扰水平可以用传输阻抗值来确定。传输阻抗测试典型地在一个三轴的固定设备中量度,这种测试考虑了同轴线缆的信号负载区和周边的探测器的关系。由于被测试的屏蔽分隔这两个区域,所以传输阻抗测试是对线缆屏蔽效度的一个真确量度方法。 
    吸收钳位。它是一个精准、便携的测试仪器,可以有效地探测辐射的方向以及本地辐射。对于频率范围在30-1000 MHz的电磁适应性线缆量度,吸收钳位非常适用,而且它不会对测试样本有损。该装置通过钳住屏蔽的线缆样本,然后可以引导性地探测出信号泄漏的情况。接着会与一条同样长的无屏蔽样本线缆作辐射值对照,从两个值的差异就可以描述出屏蔽的效度。
    千兆横向电磁模式单元。它是一种长方形输送线部分,在千兆赫的横向电磁波模式下运行(即GTEM)。线缆、线缆和连接器的集合体、和或电子仪器会被放置于箱体内。受测试的样本服从于一种已知的场强度,此场强度通过向箱体供电实现,或者箱体可交替地作为探测器,以量度出线缆或箱体内的设备所发射的辐射。这种方法所适应的频率范围是直流电到1 GHz。
    弯折测试。线缆寿命期内的屏蔽性能是个重要的考虑因素,犹其对野外或舞台线缆而言。弯折能力测试会被用于这些线缆上,因为振动、摇摆、持续移动、卷绕或打开卷绕线缆会在长期内导致屏蔽性能变差。在这些种类的应用中,以弯折前和后作试验或会是应得到关注和有好处的。
    总结
    自从EMI问题首次被发现以来,线缆技术已变得越来越复杂。随着广播技术的演变,还有演变带来的各种规则,这就越来越需要有更精细的线缆屏蔽和可靠的测试方法。为此,从一开始,系统设计师就得评估出每个应用的条件,以确定出最合适的屏蔽方案选择,这前所未有地重要。

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