En sistemas con señales de alta velocidad, alta densidad de cableado y un entorno electromagnético complejo, la estructura de blindaje del cable a menudo determina directamente la integridad del señalamiento y el rendimiento del EMC del sistema entero. Para los conjuntos coaxiales multifilares compuestos por múltiples cables microcoaxiales, cuando la velocidad de transmisión aumenta o se intensifica la interferencia ambiental, una capa de blindaje ya no cumple con los requisitos de EMI/EMC, y la estructura de blindaje en capas se convierte en el medio clave para asegurar la fiabilidad.
Este artículo se presentará desde tres perspectivas: necesidad, escenarios de aplicación típicos y puntos clave de diseño, para explicar sistemáticamente las circunstancias en las que se debe utilizar la pantalla de múltiples capas, ayudando a los ingenieros a juzgar cuándo "se puede usar" y cuándo "es necesario usar".
¿Por qué es necesario el blindaje en múltiples capas?
La aparición de múltiples capas de aislamiento no es para acumular materiales, sino para resolver los problemas electromagnéticos inherentes de los cables coaxiales multidúplex en entornos de alta densidad.
La capacidad de screening de una única línea axial no es suficiente para cubrir todo el cableado.
A pesar de que el coaxial micro tiene una capa tejida o de aluminio como pantalla, cuando decenas o cientos de cables coaxiales se disponen en paralelo en un paquete, la interferencia cruzada, la耦合 y la fuga de EMI aumentan significativamente, lo que supera el rango efectivo de supresión de una sola capa de pantalla.
2. Interferencia interna y externa simultánea
Los espacios entre las señales de alta velocidad son limitados, lo que facilita la formación de Crosstalk; al mismo tiempo, el ruido electromagnético de los motores, las fuentes de radiofrecuencia, los componentes de potencia y otros puede invadir el cableado, destruyendo la estabilidad de las señales.
3. Provisión de protección de múltiples capas
● Mascarilla interna: Utilizada para suprimir la interferencia básica de cada cable coaxial
● Interferencia entre cables: Mejora la separación entre cables internos de los cables, reduciendo la interferencia entre cables
● Protección externa: eficaz para resistir la radiación y las interferencias del entorno circundante
A través de una estructura de-screening de múltiples niveles y amplio espectro, la capacidad de resistencia del cableado al干扰 puede aumentar varias veces, lo que es una técnica sumamente importante en los cables de conexión de alta velocidad de nivel superior.
Cuáles aplicaciones deben utilizar múltiples capas de protección?
Aun así, las múltiples capas de screening conllevan ciertos costos y complejidad técnica, pero en las siguientes situaciones suelen ser requisitos obligatorios:
1. Enlaces de alta velocidad o alta frecuencia
Typical examples include high-speed cameras, radar, digital vision systems, 5G radio frequency links, and ultrasonic imaging. High-speed signals are extremely sensitive to interference, and multi-layer shielding can effectively maintain the eye diagram and error rate indicators.
2. Captura de señales débiles y equipos médicos de alta precisión
Los sondas de ultrasonido médicos, dispositivos de prueba precisos, sistemas de recopilación de carga débil, etc. Este tipo de señal tiene una amplitud muy baja, y con solo una pequeña cantidad de ruido puede causar distorsión en la medición, por lo tanto, generalmente es necesario usar una doble o triple blindaje.
3. Escenarios de alta interferencia como la industria y los vehículos.
El ruido ambiental electromagnético es fuerte en los alrededores de los convertidores de frecuencia, los brazos robóticos, los robots, los radares y cámaras de vehículos, y para cumplir con las normas de EMC, a menudo se requiere una pantalla de múltiples capas.
Sistemas con trazado denso o longitudes de cables más largas
La transmisión a larga distancia causará la acumulación de interferencias, el cableado denso empeorará los parámetros de distribución entre las señales, y la blindaje en múltiples capas puede reducir efectivamente la耦合 de ruido.
5. Productos que requieren una certificación estricta de EMC/EMI
La aeronáutica, la automoción y la medicina son campos que son extremadamente exigentes en términos de tolerancia a干扰，y la blindaje en capas es generalmente una garantía importante para la certificación.
¿Cómo diseñar realmente para aprovechar el efecto de múltiples屏蔽？
Para que la multiplicación de pantallas realmente funcione, no se deben ignorar los siguientes puntos clave:
1. Prohibición de combinaciones de materiales
Combinaciones comunes: capa de hoja metálica + capa tejida:
● La lámina de aislamiento tiene una mejor capacidad de supresión de EMI de alta frecuencia
● La capa de tejer es más adecuada para interferencias de baja frecuencia y mejora la flexibilidad estructural
Ambos funcionan en协同 para lograr un efecto de bloqueo de banda ancha.
El modo de接地 debe ser razonable.
La接地不当 producirá un circuito terrestre, lo que introduce ruido.
● La pantalla externa generalmente se utiliza el aterrizaje de ambos extremos, mejorar la eficiencia de la pantalla en su conjunto
● La pantalla interna puede seleccionar la estrategia de接地 unipolar o bipolar según la naturaleza de la señal
3. Considerar la flexibilidad y la durabilidad mecánica
Las capas de aislamiento aumentan la rigidez general del cableado, especialmente en escenarios dinámicos como la línea de movimiento de la cámara y los brazos robóticos, es necesario asegurar que el manguito tenga una vida útil de flexión suficiente.
4. Prestar atención a la tecnología de fabricación y los costos
La estructura de múltiples capas de blindaje es compleja, por lo que es necesario verificar la redundancia de EMI, la fabricabilidad y la fiabilidad en la fase de ensayo de fabricación para evitar el desperdicio de costos debido a una sobrerrendimiento o insuficiencia de rendimiento.
La pantalla de múltiples capas no es necesaria para todos los proyectos de cables, pero en sistemas de alta velocidad, baja señal, alta interferencia o complejos en la disposición de cables, a menudo determina el límite superior de la cadena de señales. Desde la integridad de la señal hasta la certificación EMC, desde la estabilidad anti-interferencia hasta la fiabilidad en la producción en serie, la pantalla de múltiples capas es una inversión clave que los ingenieros realizan para asegurar el funcionamiento sólido del sistema. A través de la elección razonable de materiales, la estrategia de接地 y el diseño estructural, se puede mejorar significativamente la capacidad anti-interferencia de los cables, proporcionando una mayor seguridad y margen para el producto.
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