3.1.2.2互电容问题解决
由于线束系统将多条导线集成在一起,势必在导线间存在分布电容。由公式(2)可知,欲减小互电容,要么增加导线间距、,要么减小导线半径rw,而这2个参数,都是由线束本身的生产、装配工艺及载流能力要求而决定的,不易改变,故从降低导线单位长度互电容方面出发解决电容祸合的可行性不大。
我们知道,电容祸合的实质,就是两导体分布有不同极性的电荷,在高频作用下会通过两导体间的绝缘介质以位移电流的方式到达另一导体而形成祸合。如果以某种方式短路掉位移电流,使其不能到达敏感的接收导线,就可有效解决互容祸合产生的串扰问题。在实际的线束设计过程中,屏蔽线的采用,就是这一方法的成功应用,其结构如图6所示。
图6a表示采用屏蔽线作为接收导线的纵向结构图,其中两处“搭铁与否标识”采用开关的形式表示屏蔽线“不搭铁”、“一端搭铁”、“两端搭铁”的几种物理接线方式;图6b表示用屏蔽线作为接收导线的横向结构图,rwG、rWRrsh分别表示发射导线、接收导线、屏蔽层的半径,s表示发射导线与接收导线间的距离,表示屏蔽层与接收导线间介质的相对介电常数,Hg、hR分别表示发射导线、接收导线距参考线的距离;图6c表示用屏蔽线作为接收导线的电容关系,CG 、Cs 、CR分别表示发射导线、屏蔽层、接收导线与参考导线间的自电容,CGR、CGs、CRs分别表示发射导线与接收导线、发射导线与屏蔽层、接收导线与屏蔽层间的互电容。从图6中可以看出,由于屏蔽层对电力线的阻断作用,使发射导线的电场不能到达接收导线,二者间互电容CGR为。,同样道理,接收导体自身产生电场的电力线也终止于屏蔽层,不能到达参考导线,故其自电容CR为0。
从图6c似乎可以得出结论:只要引入屏蔽层,接收导线就不会受到发射导线的电容祸合了。其实不然,这还要看屏蔽层的搭铁情况。图7是屏蔽接收导线容性祸合的集总参数等效电路图。
从图7中可以看出,如果屏蔽层不搭铁,发射线上的时变电压玖可通过CGS和CRs祸合到接收导线的远端和近端,造成串扰。只有将屏蔽层搭铁,使V屏蔽为0,才能将发射导体通过CGs祸合的电压短路,不至造成对接收导线的串扰。
要达到屏蔽层搭铁的目的,对电短传输线,将屏蔽层任意一点搭铁即可,随着传输线长度的增加,屏蔽层必须多点搭铁,搭铁点之间沿屏蔽层相隔约λ/10才可使屏蔽层电压近似为0。
上述结论对线束系统设计具有很好的指导意义,因为在实际工作中容易忽视屏蔽层搭铁的重要性。研究表明,如果屏蔽层搭铁设计得恰当,如两端都搭铁,不但能够降低线束导线间的电容性祸合,而且也能减小电感性祸合。
图8为屏蔽层两端搭铁消除感性祸合的原理图。
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