高頻傳輸中信號屏蔽性的研究

王向東

摘 要 高頻屏蔽系統是為了確保系統在干擾環境下的傳輸性能。 抗干擾性能包括兩個方面：系統抵抗外部電磁干擾的能力和系統本身發出電磁干擾的能力。 對于后者：我國已經通過了電磁兼容性測試標準規范：目前主流產品可以滿足該規范; 因此，在通常的環境中：屏蔽系統主要用于前者。

關鍵詞 高頻系統;屏蔽處理; 研究

引言

由于輻射源在遠處分為電場源，磁場源和平面波，因此屏蔽層的屏蔽性能在材料選擇，結構形狀和泄漏控制方面取決于輻射源 孔徑的 為了在設計中達到要求的屏蔽性能，有必要先確定輻射源，弄清楚頻率范圍，然后根據每個頻段的典型泄漏結構確定控制元件，然后選擇合適的屏蔽材料和方法來設計屏蔽殼。

1高頻電磁場的危害

高頻電磁場對電子產品的危害：因為高頻電磁場的頻率正好在無線電廣播設備和電視設備的工作頻率范圍內（廣播為100～1500kHz和30～300MHz，電視為300～300kHz和3000～0000Hz）。因此，任何會輻射高頻電磁波的設備在使用過程中都會干擾（噪音干擾）無線電廣播和電視的正常運行[1]。而且，隨著設備功率的增加和距離的增加，干擾程度也隨之增加。

高頻電磁場輻射區域中的金屬物體，由于存在感應電勢，當它們相互接觸或碰撞時，會引起短路，從而引起燃燒甚至爆炸事故。高頻信號會通過支線侵入供電網絡，影響調度員通信，阻礙調度工作正常進行。高功率，高頻電磁場會干擾航空通信命令。

由于人類是有機體，因此它也是導電體。 當人體被高頻電磁場包圍時，其細胞和組織液將吸收一定的電磁能，這將導致人體產生生物熱（熱效應），從而會對人體產生一定的不利影響[2]。 反應，不良反應的程度隨著電磁場的增加和輻射時間的增加而加劇。 國內外統計數據表明，強大的射頻電磁場對人體的主要危害是引起以迷走神經為主的中樞神經系統功能障礙和自主神經功能障礙。

2高速傳輸線路結構分析

當前現有的高速傳輸電纜，一般都為多根高速傳輸線路包裹在絕緣外套之內，并且在絕緣外套內部含有屏蔽層，這個屏蔽層的鋁箔面都面向內部，而信號地線與傳輸線路一并包裹在包帶線內部，由此，靠內部的信號地線在實際的安裝以及使用的過程當中，難以保證其位置，同時也容易由于傳輸電纜自身的彎曲而導致線路扭曲，致使差分轉共膜較大，同時在將輸電線纜焊接到PCB電路板上時，必須抽出信號地線，并扭曲信號地線，從而引發差分轉共膜較大[3]。同時鋁箔面向內部與信號地線想接觸，在實際的地線焊接時容易被導熱，導致線路當中的屏蔽層和絕緣層遭到破壞。

3高頻傳輸線對高頻信號的影響

無線電的計量檢測過程中，往往在標準表與被校正的表格檢測當中需要一段長度的連接線路，在低頻以及信號的波長大于測試線路的長度的情形下，測試線路的分布參數對高頻信號的傳輸影響基本可以忽略不計，然而在較高的頻率狀況下，若是測試線路的長度與信號波長相差不大的狀況下，測試線上的電壓和電流與時間成函數關系，同時測試線的電壓電流也與傳輸線的距離長度相關，由此在實際的測量過程中，應以傳輸線理論為基礎進行分析和處理，傳輸線路，實際上就是電磁波傳遞的導體，高頻技術當中所使用到的傳輸線路具有分布參數[4]。

高頻傳輸線路上的任意點的電壓以及電流都是由兩個方向相反的入射波和反射波這兩個波組合而成的。無限高頻傳輸技術當中，可將實際使用到的傳輸線路視為無損耗線路，從而能實際研究出高頻傳輸線的傳輸狀態，具體可分為以下幾種狀況：

（1）高頻傳輸線路終端匹配成功時，ZL=Z0，線路上的反射系數也為0，傳輸線路上不存在反射波，沿著傳輸線路也不存在最大最小電流和電壓的分布，傳輸線路上的任意一點的輸入阻抗與該點上的特性阻抗相等;

（2）當高頻傳輸線路終端短路時，ZL=0，傳輸終端的反射系數為-1，線路上的合成電壓UL=0。終端電流入射波與反射波屬于同相，而合成的電流最大。在傳輸線路的短路狀況下，線路上的輸入阻抗為一電抗。

（3）當高頻傳輸線路終端處于開路狀況時，ZL=∞，終端反射系數為正1，合成電壓為UL=2Ui，終端電流的入射波與反射波處于反相，傳輸線路上的電流為零。在傳輸線路終端開路的狀況之下，開路線路的阻抗為一電抗;

一般而言，高頻傳輸線最為常見的類型就是同軸線，同軸線的最大優勢在于其能有效屏蔽電磁場，由于同軸線的結構特點，致使其外導線圓筒能有效隔離周圍電磁場對同軸線所產生的干擾。而在實際的檢測過程中，可將同軸線連接到不同的測量設備以及系統上。比如，不同的設備將具有不同的阻抗，電視信號源的阻抗一般為75Q，而標準的高頻儀表的阻抗一般為50Q，若是將75Q與1MQ阻抗設備相互連接，則此時被校正的表與標準的表的測量阻抗并不一致，將對測量造成一定程度的誤差，由此要使用阻抗變化器進行連接匹配。然而往往在測量過程中難以找到與之匹配的阻抗變化器[5]。

4連接信號源與負載

（1）監測設備的端電壓可按照線路開路電壓情形進行定制，在傳輸線路的開路狀態下，線路接負載時有電流通過RS將產生壓降，而U2的值與Rs和RL的阻抗分壓關系進行確定。當源阻抗的值與負載阻抗的值一致時，輸出的電壓將比線路開路電壓高6dB。

（2）當Rs的值為50Ω，RL的值為75Ω時，當高頻傳輸線路當中的負載阻抗為75Q時，所獲得的端電壓將比阻抗為50歐姆時多1.57dB，端電壓比開路電壓小4.43dB，在實際50Q、75Q負載和阻抗變換器的使用過程中，應使用網絡分析儀器或者簡單的儀表進行測量，保證期阻抗準確，從而有效減少測量過程中產生的誤差。

參考文獻

[1] 周玉茹.檢測中高頻傳輸線和負載對高頻信號的影響[J].企業標準化，2005（9）：57.

[2] 周玉茹.微波傳輸線原理和應用解析[J].企業標準化，2007（4）：34-36.

[3] 王振彪.傳輸線串擾淺析[J].中國高新技術企業，2008（7）：104-108.

[4] 鄒瑛濤.高頻信號在電力線路上的傳輸[J].科技創新導報，2008 （19）：72.

[5] 莫景琦.對一些無線電測向技術問題的研討[J].中國無線電，2007 （2）：52-54.