摘要：低频电缆组件由于起着连接系统中各电子设备的重要作用，其屏蔽性能的好坏对系统电磁兼容有着重要影响。本文通过对屏蔽接地原理的阐述，提出了工艺人员在低频电缆组件屏蔽接地工艺设计中的原则，并例举了一些屏蔽工艺设计。
关键词：低频；电缆组件；屏蔽接地；工艺设计
1、引言
现代信息化技术的发展，使得各种电子设备系统的结构越来越复杂，系统中各电子设备间的电磁干扰现象也日益严重，例如1962年民兵I型导弹，两次发射失败均是因防波套没有屏蔽接地引发计算机故障导致。故现代任何电子设备系统的设计都必须考虑电磁屏蔽抗干扰的问题。单个电子设备一般通过金属罩壳的封装，较容易实现电磁屏蔽。而连接系统中各个电子设备的电缆组件，尤其是低频电缆组件，由于线束中传输的信号和电线电缆的种类繁多，使得其电磁屏蔽设计方式更为复杂和多样化。
本文通过对低频电缆组件中屏蔽接地原理阐述，提出了低频电缆组件中屏蔽接地工艺设计的几点基本要求和几种可靠的工艺方法，作为电缆组件工艺人员设计屏蔽接地工艺的参考，使得能更好地为用户服务。
2、影响屏蔽性能的因素
2.1屏蔽效能
电磁兼容性理论中一般采用传输线模型描述屏蔽效能SE。
屏蔽效能SE与反射损耗R、吸收损耗A和反射系数（或多次反射修正项）B的关系通常写成：
SE＝R＋A＋B (1)
其中，吸收损耗A与屏蔽材料的厚度成正比，随着频率、屏蔽材料的相对磁导率和相对电导率三者乘积的方根值的上升而增加。
反射损耗R与电磁波的波阻抗、频率以及屏蔽材料的电性能有关，而与屏蔽体的厚度无关。一般而言，反射损耗R是随着频率的上升而下降，且屏蔽材料相对磁导率与相对电导率的比值（μ1/σ1）较小的屏蔽材料更好。
反射系数B同样与电磁波的频率、屏蔽材料的电性能和厚度有关，当屏蔽体比较厚或频率较高时，反射系数B趋近于零。
综上，低频电缆组件的屏蔽效能主要取决于屏蔽材料的选择，一般而言对于低频电缆组件选用磁性屏蔽材料，以获得最大的吸收损耗A，提高屏蔽效能SE。
2.2屏蔽接地
如前所述，电子设备系统中单个电子设备的电磁屏蔽往往是通过设备的金属外壳实现，而各电子设备间还存在连接彼此的电缆组件。传输交变电流的电缆组件之间的分布电容产生的耦合，而在电缆组件外增加金属屏蔽体可以有效降低这种耦合干扰。将金属屏蔽体接地，外侧电荷则会流入相应的“地”平面，屏蔽体将不会存在电场，相当于电缆组件屏蔽体内部带电体的电场被屏蔽起来，使电流不受干扰，提高电缆组件的屏蔽效能。
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3、低频电缆组件屏蔽接地设计的原则
根据影响屏蔽效能和屏蔽接地因素，在为低频电缆组件设计屏蔽接地时，应遵循以下原则：
1）不得将电缆组件的屏蔽体本身作为电流的地；
2）屏蔽体应接地于系统中一个低阻抗的参考地上，从而使屏蔽体表面的点位达到最小；
3）对于多引线系统，每个屏蔽体应在一点接地，且各屏蔽体应相互绝缘；
4）同轴电缆不能与未屏蔽的电缆或传输低电平的屏蔽电缆处理在一起，否则会使屏蔽效能下降；
5）对于工作频率在50kHz以上的低频电缆组件的屏蔽线应两端接地，当工作频率低于50kHz时，屏蔽线可一端接地；
6）为减小接地阻抗，对于带有罩壳的连接器应尽可能在罩壳内端接，当实际无法在罩壳内端接时，也应尽量在罩壳尾端20mm内端接；
7）任何屏蔽接地线路的直流电阻都不应大于2.5mΩ；
8）对于低电平的差分信号、电源信号应增加可靠的屏蔽方式，且单端接地。
4、实际低频电缆组件屏蔽接地的工艺设计
4.1 单根屏蔽导线的屏蔽接地
对于单根屏蔽导线，一般有三种：挑头法、外翻引线法和焊接套管法，但无论哪种方式，都应使接地引出长度应尽可能短。
挑头法处理时屏蔽层应尽可能靠近剥离出的芯线，对挑出点也应做适当保护。
外翻引线法是指将屏蔽导线的屏蔽层适当外翻至外护套层，再用镀银圆铜线将引线端头绕焊在屏蔽层上。
焊接套管法是使用热缩焊接套管的方式引出单根导线的屏蔽层。
4.2 多根屏蔽导线的屏蔽接地
当多根导线的屏蔽在一点接地时们可以采取三种方式。
1）分组接地：将所需要接地的屏蔽导线的屏蔽先按单根屏蔽导线处理方式中的任意一种引出，再转接成一根公共地线。但端接在一根公共地线上的屏蔽层引出线不得超过四根。
2）合并接地：先按单根屏蔽导线处理方式中的挑头法将所有导线的屏蔽层从芯线上剥离外翻，将所有待焊接屏蔽的导线合为一股，护套外缠聚酰亚胺薄膜，将外翻的屏蔽端头整齐排列在聚酰亚胺薄膜表面，将引线的一端通过镀银圆铜线绕焊在屏蔽上。
3）菊花链接地：将所需要接地的屏蔽导线的屏蔽先按单根屏蔽导线处理方式中的任意一种引出，再用引出的导线将彼此屏蔽导线的屏蔽串联，最末端的引线接地即可。此种方式应注意菊花链式的屏蔽层端子的交错分布，使得堆积最小化，且交错排列最末端的位置应在距离连接器尾部100mm内，引出线的组合长度应不超过190mm。
4.3 线束整体的屏蔽接地
低频电缆组件中，线束整体的屏蔽往往采用组装金属屏蔽套的方式，常用的金属屏蔽套有防波套和铜网套。防波套分镀锡和镀镍两种，其编制密度在80%～93%之间，铜网密度一般要求应在260目以上，常常选用360目和400目的铜网制作铜网套。
对于组装有防波套或铜网套的电缆组件，其接地的方式一般有四种。
1）线夹夹紧法：通过连接器自带的金属线夹，将防波套或铜网套的端头夹紧，实现通壳。
2）引线接地法：指在防波套或铜网套上焊接引线连接至相应的地（外壳或孔位）上。
3）屏蔽压接环法：是一种利用已有的屏蔽压接环将防波套或铜网套端头压接固定在连接器尾部的方式，一般只适用于圆形连接器。
4）锡焊法：类似于屏蔽压接环法，是将防波套或铜网套端头焊接固定在连接器尾部一种方式。一般要求连接器尾部应有适合焊接固定的结构。
以上屏蔽接地处理方式虽都为单端接地的处理方式，但对于双端接地同样适用，且对于一些大型低频电缆网，屏蔽接地的方式应组合进行，以达到最好的屏蔽安装效果。
5、总结
本文阐述了低频电缆组件的屏蔽和屏蔽接地的原理，提出了低频电缆组件屏蔽接地设计的原则，提出了从导线到线束的几种可靠和常用的屏蔽接地方法，为低频电缆组件的工艺人员提供一些屏蔽接地工艺设计方面的参考。伴随信息化技术的迅猛发展，对电子设备灵敏度和抗干扰性能的要求越来越高，对连接电子设备的低频电缆组件的性能也进一步提高，低频电缆组件的工艺人员也应该跟上形势，识别用户的真实需求，设计更为高效和可靠的工艺。
参考文献
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[6] 浅议装联工艺中低频电缆组件的电磁兼容问题. 宋冬.
论文作者:丁文龙,李鹏举,贾红叶
论文发表刊物:《电力设备》2019年第6期
论文发表时间:2019/7/16
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