屏蔽是指在銅纜系統中,使用導電材料將電磁波隔離在外。簡單來說,法拉第籠原理就是用金屬材料(屏蔽層)將物體全部封閉起來,并通過屏蔽層接地,這種結構稱為“法拉第籠”。根據電磁屏蔽理論,法拉第籠的作用如下:
1.當屏蔽層不接地時,屏蔽可以防止外界電磁場侵襲被屏蔽的物體。
2.對于布線系統意味著外部電磁干擾已經不能影響信息傳輸的質量,但由電磁輻射 引起的信號泄漏現象仍然有可能出現。
3.當屏蔽層接地時,屏蔽可以切斷外界電磁場與被屏蔽物體之間的電磁耦合。
可以判定帶屏蔽層的非線對屏蔽的對絞電纜 (如SF/UTP)或使用屏蔽線對的對絞電纜(如U/FTP)+非屏蔽模塊(即屏蔽層不接地)的綜合布線工程相對非屏蔽對絞電纜,在對于外部干擾的抑制能力有了明顯的提高,但對線纜上因電磁輻射而可能形成的泄密情況毫無幫助。
在電子學中,線纜最基本的抗電磁干擾手段有三個,即線對的對絞狀態、阻抗匹配和屏蔽。
1.線對的對絞狀態。對絞電纜實現長距離傳輸和改善信噪比采用的一種方法是線對的對絞。對絞電纜的原理是從明線電話傳輸系統中“交叉”的概念發展起來的。所謂“交叉”,就是每隔一定距離在電線桿上將平行傳輸線的位置顛倒。這樣,將每對明線構成的回路分割成若干個小的回路,每個回路中感生的串擾和干擾能夠相互抵消一部分,從而達到較好的語音的聽覺效果。4對8芯非屏蔽對絞電纜(UTP)中包含有4個線對,每個線對的絞距都不相同,對絞電纜芯線的絞距越緊密、越均勻,各對芯線之間的應力越平衡,其性能就越好。對絞電纜的對絞原理可以抑制磁場干擾,但對電場干擾作用不大。線對的對絞構造使得兩根芯線上感應到的信號強度基本相同,并轉化成共模電壓,同時利用網絡設備中的電子電路進行抵消,稱為電路的“共模抑制比”,其值通??梢赃_到90dB以上。
對絞抗干擾的原理大致如下:在以太網設備中,對絞電纜兩端的連接器件為平衡變壓器。平衡變壓器分為初級繞組和次級繞組,在初級繞組的中部有一個中心抽頭,該抽頭接地。當對絞電纜所在空間中含有電磁波時,由于對絞電纜的絞距作用,外界電磁波會在每個線對的兩根芯線上形成大小相等,相位相同的干擾電流,該電流與信號電流一起被傳輸到兩端網絡設備中的平衡變壓器上。平衡變壓器采用這種中心抽頭接地方式,使兩根芯線上的干擾電流彼此抵消(電子學中 稱為“共模信號”),而讓信號電流(大小相等、相位相反,電子學中稱為“差模信號”)進入傳輸放大器中進行放大、整形和處理,最終還原成為所需的數字信號。同樣,位于同一根對絞電纜內的4個線對之間也存在著電磁干擾,由于各線對的絞距均不相同,使它們能夠在傳輸過程中得以抵消,而抵消的能力用“近端串擾”(NEXT)等參數予以評價。如下圖所示:
在電信技術中,傳輸線在阻抗匹配時,信噪比可以達到最佳。在網絡系統中,要求對絞電纜中每對芯線和網絡設備的接口特性阻抗均為100Ω,以滿足阻抗匹配的要求。當隨意排列8芯對絞電纜的芯線時,因阻抗匹配的不佳會產生10M以太網的傳輸距離縮短、電話出現串音等現象。
屏蔽布線保護信息傳輸的安全
環境中的電磁/射頻干擾信號會透過對絞電纜的外護套及導體絕緣層,和正常的傳輸信號一起通過導體傳送至網絡設備端口,并被接收。如果電磁干擾信號的能量超過了正常傳輸信號的能量時,將造成網絡傳輸出現故障。屏蔽布線系統由于有金屬屏蔽層的保護,干擾的能量一部分會被屏蔽層反射出去,即使是累積在屏蔽層上,干擾能量也會被接地體導入地下。
另外一方面,高頻的信號傳輸使得對絞電纜會像天線一樣將信號向外輻射,如果在一定的范圍內使用還原裝置就可以竊取傳輸的數據信號,金屬屏蔽層則可以阻擋信號向外輻射的能量,提高系統的安全性。
——萊訊通信參編自《數據中心綜合布線技術應用白皮書》???
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