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(多图) 电路设计师指导手册(5):射频电缆、双绞线与串扰

Peter Wilson?? EDNC编译?? 2014年10月24日 ?? 收藏0

1.2.6 双绞线

应该对双绞线给予特殊关照,因为它在减小磁性和电容干扰耦合方面特别有效方便。将两根线绞合在一起可以确保电容的均匀分布。到地的电容和到外部源的电容是平衡的。这意味着共模电容耦合也是平衡的,因此可以实现很高的共模抑制。

图1.22对双绞线和非双绞线(直线对)进行了比较,但需要注意的是,如果你的问题已经是共模电容耦合,那么将线绞起来是没有什么帮助的。要解决这个问题,你需要采用屏蔽技术。

图1.22:双绞线的优点。
图1.22:双绞线的优点。

图中文字从上至下:连续的半绞合可以抵消磁场感应,平衡的到地电容,双绞线,磁场感应不能被抵消,不平衡的到地电容,直线

绞给方法在减少低频电磁耦合方面最有用,因为它能将磁环面积减小到几乎为零。每个半绞合都会反转感应方向,因此假设外部磁场是均匀的,那么两个连续的半绞合会抵消线缆与磁场的交互作用。

有效的环路耦合现在被减小到线缆对两端的小块面积上,加上由于磁场的不均匀性和线缆绞合的不规则性引起的少量残余交互。假设终端面积包含在磁场中,那么单位长度内的绞合数量就不重要了:通常每英尺约8-16圈(每米26至50圈)。图1.23对22-AWG双绞线与间隔为0.032英寸的22-AWG并行线的磁场衰减与频率关系进行了比较。

图1.23 双绞线的磁场衰减。(数据来源:R.B.Cowdell在1979年IEEE EMC专题论文集第183页发表的文章“探索双绞线的秘密”)
图1.23 双绞线的磁场衰减。(数据来源:R.B.Cowdell在1979年IEEE EMC专题论文集第183页发表的文章“探索双绞线的秘密”)

将一对线绞合在一起的另外一个优势是支持完全可再现的特征阻抗。当与整体屏蔽结合在一起时可以减少共模电容耦合,这样的电缆非常适合高速数据通信,因为它既能减少辐射噪声,也能最大限度地减小感应干扰。

1.2.7 串扰

当同一条电缆束内有1个以上的信号要传输任何距离时,导线之间的互相耦合将使得一个信号的一部分馈送至另一个信号,反之亦然。这种现象被称为串扰。严格地讲,串扰不仅是一种电缆现象,而且是指名义上非耦合信道之间的任何有害的交互作用。这种耦合可能是电容主导,也可能是电感主导,或者是由于传输线现象造成的。

当电缆可以被看作是集总元件时(与之相反,高频时必须被看作是传输线),其低频至中频电容耦合的等效电路如图1.24所示。

图1.24: 串扰等效电路。
图1.24: 串扰等效电路。

图中文字从上至下:电缆长度D,电缆电容Cc,针对电路1耦合进电路2的情况,串扰电压

在电容耦合阻抗远低于电路阻抗这种最坏情况下,串扰电压仅取决于电路阻抗的比值。

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射频电缆? 特征阻抗? 双绞线? 串扰?

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