在通讯电缆中,经常使用到屏蔽线。很多屏蔽线铺设的规范中,要求屏蔽线单端接地。主要是为了避免屏蔽线双端接地时,如果屏蔽线中由于两个接地之间残存的电动势,或者磁场产生的感应电动势在屏蔽线中产生了电流,就会对中心信号线产生感应噪声。这是因为屏蔽线与中心线之间存在着互感,因此就会因为屏蔽线中的噪声电流对中心信号线产生干扰。下面通过实验观察一下屏蔽线外层电流对中心信号线的干扰现象。
二、测量结果将一个大约3米的屏蔽线两端焊接三芯插头,放置在面包板上,其中一侧屏蔽线与中心线短接。下面使用LCR镊子从另外一个端口测量屏蔽线与中心线回路对应的电感。
现在测量屏蔽线的电感,电感大约为0.9微亨。这个电感也达到了LCR分辨率的极限了。
使用另外一款LCR表测量屏蔽线的电感,显示为66.49微亨。这个数值比LCR镊子大了60多倍。下面在使用另外一款LCR镊子进行测试。测量得到的电感为1微亨左右。由此可见,使用普通的LCR镊子所测量的结果基本上是符合的。
将屏蔽线另外一端断开。使用LCR镊子测量屏蔽线与中心电线之间的电容,大约为270pF。
根据对屏蔽线电感和电容测量结果,可以计算出对应的特征阻抗,大约为57欧姆,这与所使用的屏蔽线是相符合的。
三、感应电压下面使用DG1062产生高频信号,通过屏蔽线接入地线,中心线通过一个51欧姆的电阻接地,测量该电阻上的感应电压。
先试用示波器观察中心线感应的信号波形。中心线的负载电阻为51欧姆,屏蔽线上通过1MHz的电流信号。中心线上出现了峰峰值为1V左右的电压信号。这个信号来自于屏蔽线上的高频信号。
▲图1.3.11MHz感应的电压
下面,将屏蔽线另外一端的接地去掉,可以看到中心线上的信号降低了很多。这说明,所采集到的干扰信号主要是因为互感产生的。虽然,屏蔽线与中心线之间存在着耦合电容,但这个耦合电容所造成的干扰比较小。
上面实验说明了,如果屏蔽线两端同时接地,中间的高频电流会给中心线产生比较大的耦合电压。但是,如果屏蔽线中电流频频率比较低,所感应的电压就比较小了。
将屏蔽线电流频率降低到100kHz,测量中心感应的电压也几乎降低了10倍左右。
※总结※本文通过实验验证了屏蔽线外部电流对于中心信号线的干扰作用。如果屏蔽线只有一端接地,这样在屏蔽线内就不会有电流,那么中心信号线上就不会产生干扰电压信号。屏蔽线中电流信号频率越高,干扰信号越强。