線纜屏蔽材料的種類及應用

常見的屏蔽材料有那些？

屏蔽是利用屏蔽體來阻擋或減小電磁能傳輸的一種技術，是抑制電磁干擾的重要手段之一。電磁屏蔽一般可分為三種：靜電屏蔽、靜磁屏蔽和高頻電磁場屏蔽。三種屏蔽的目的都是防止外界的電磁場進入到某個需要保護的區(qū)域中，原理都是利用屏蔽對外場的感應產生的效應來抵消外場的影響。但是由于所要屏蔽的場的特性不同，因而對屏蔽殼材料的要求和屏蔽效果也就不相同。

不同的材料、不同的材料厚度對于電磁波的吸收效果不一樣

鋁箔麥拉：鋁箔麥拉采用軟質鋁箔與聚酯薄膜為原材，以凹版涂布進行復合，待鋁箔麥拉熟成再分切卷收?？烧{配涂膠，鋁箔麥拉模切后可用于組裝屏蔽與接地。鋁箔麥拉帶主要應用于通信電纜的攪擾屏，鋁箔麥拉包含：單面鋁箔，雙面鋁箔，展翅鋁箔，熱熔鋁箔，鋁箔膠帶，鋁塑復合帶；鋁層是提供了優(yōu)異的導電性、屏蔽效能及防腐蝕性能夠適應各種不同范圍的要求，屏蔽范圍在100K-3GHz為主，然后其中的熱融鋁箔麥拉是在鋁箔和電纜接觸的得那面涂有一層熱熔膠，在高溫預熱的情況下，熱熔膠可以和纜芯絕緣緊緊地包覆在一起，對電纜的屏蔽性能有幫助，而普通鋁箔不具有粘性，只是簡單的包在纜芯絕緣上，電纜的屏蔽性能較差。

特點及應用領域：

鋁箔麥拉主要是用于屏蔽高頻電磁波，防止高頻電磁波與線纜的導體接觸進而產生感應電流，增加串擾。當高頻電磁波接觸到鋁箔時，根據法拉第電磁感應定律可知，電磁波會趨附到鋁箔表面，并產生感應電流。此時，需要一根導體把感應電流導入大地，避免感應電流對傳輸信號造成干擾。使用鋁箔作為屏蔽層的線材一般要求鋁箔的重復率不能低于25%。最大量的應用場合目前還是網絡布線上面，該類型網線主要使用在醫(yī)院，工廠等具有強電磁波輻射或者擁有大量強電設備的地方；此外也運用在政府等對網絡安全要求較高的地區(qū)。

銅/鋁鎂金絲等編網（金屬屏蔽）：金屬屏蔽是通過編織設備將金屬絲以一定的編織結構編織而成，屬屏蔽的材料一般是銅絲（鍍錫銅絲）、鋁合金絲、銅包鋁、銅帶（銅塑帶）、鋁帶（鋁塑帶）、鋼帶等材料，對應金屬編織，不同的結構參數具有不同的屏蔽性能，編織層的屏蔽效能不僅與金屬本身的電導率和磁導率有等結構參數有關，且層數越多，覆蓋率越大，編織角越小，編織層的屏蔽性能越好，編織角應該控制在30-45°之間，對于單層編織，覆蓋率最好在80%以上，這樣其就可以通過磁滯損耗，介電損耗，電阻損耗等機理轉變?yōu)闊崮?，勢能等其他形式的能量，消耗不需要的能量，達到屏蔽吸收電磁波的效果。編織網一般是由鍍錫圓銅線或者鋁鎂金絲編織而成，主要是防止低頻電磁波干擾，其工作原理與鋁箔是相同。使用編織網的屏蔽網線要求編織網的密度一般最少要大于80%，這種類型的編制網主要用于將大量如網線敷設于同一線槽的場所，可以降低大量網線間產生的外部串擾。此外，也可以用于線對間屏蔽，以此來增長線對的扭絞長度，降低對線纜的絞距要求等。

線纜屏蔽材料的種類及應用趨勢

線纜屏蔽材料的種類

主要是兩大類，一種是我們通常將電阻率在一定范圍內具有一定等級的屏蔽性能的材料叫做半導電高分子材料，其分類的標準是內在材料的導電原理，材料本身具有導電性能的被稱之為結構型，而通過填料的方式來實現(xiàn)屏蔽干擾的被稱之為復合型。

無論是結構型還是復合型半導電高分子材料均是線纜結構里面最主要采用的屏蔽材料，這是因為半導電高分子材料不但可以屏蔽電磁干擾，而且對于其他自然損壞的抵抗能力也是極強的，尤其是抗雷擊的能力可以使其在特殊應用場景如飛機用電纜中得到了較為廣泛的應用。半導電高分子材料其制作工藝較為復雜且所需費用較大，因此，半導電高分子材料具有需要較高成本，第二種就是金屬絲編織主要是指應用金屬絲作為主要材料形成屏蔽網來實現(xiàn)抗磁干擾的電纜屏蔽材料。

在屏蔽要求的HDMI2.1，USB4等電纜中，編織的屏蔽材料所用的金屬絲多為鍍錫銅絲，這一材料選擇方式主要是為了提升電纜的屏蔽性能，同時，不同用途應用場景的電纜所采用的金屬絲編織的設計結構編織率也不同。一般來說，多層編織的效果要優(yōu)于單層編織，而覆蓋面積和編織角度成反比關系，也就是說要提高屏蔽性能就要縮小編織角度并加大覆蓋面積。總之，金屬絲屏蔽的有效應用可以起到良好的屏蔽電磁干擾的效果。

低頻電纜在線纜制造的占比最高，不同頻率的電纜如果遇到多個接地點，則會產生較多的噪聲電流，不利于整個屏蔽層實現(xiàn)良好的抗干擾效果。如果要采用單點接地的屏蔽方式，就一定要保證電流可以在屏蔽層內自行抵消，這樣才能保證干擾電流留在屏蔽層內，從而有效避免電磁干擾。

由于受到應用組件的外部接地方式的影響，部分線纜內部的屏蔽方式往往會采用兩點接地的方式，這主要是因為兩點接地的屏蔽方式可以將電纜內部磁場返回的電流導出，從而降低電流干擾的強度。高頻線纜中一般更容易出現(xiàn)雜散電容的問題，嚴重影響到高頻電纜中正常的電流傳輸，而單點接地和兩點接地的方式無法有效解決這一問題，因此，在高頻電纜中應該采用多點接地的屏蔽方式。

在高頻電纜中線路內部的干擾電流存在多種頻率且存在表面集中的特點，直接導致其干擾效果加倍，不利于整個線路的正常運行，而多點接地的方式可以將屏蔽層內的阻抗降低，減少噪聲電流的干擾，從而提升整體的屏蔽效果。

數據線的屏蔽層主要由銅、鋁等非磁性材料制成，一般為編織銅網（鋁鎂編織網）或銅泊（鋁泊等），它們的厚度很薄，遠小于使用頻率上金屬材料的集膚深度。需要說明的一點是它的一端必須與電路的信號地連接，因為屏蔽層的效果主要不是由于金屬體本身對電場、磁場的反射、吸收而產生的，而是由于屏蔽層的接地產生的，接地的形式不同將直接影響屏蔽效果，未來的電磁屏蔽材料發(fā)張趨勢是將向屏蔽效能更高、屏蔽頻率更寬、綜合性能更優(yōu)良的方向發(fā)展，各種新材料在電磁屏蔽的創(chuàng)新應用將會得到更多發(fā)展。未來的技術發(fā)展，電磁屏蔽將往導電性能好、加工工藝簡單、性價比高、適合大批量生產等方面發(fā)展，選擇使用什么種類電磁屏蔽材料要考慮四個因素：屏蔽效能要求、有無環(huán)境密封要求、安裝結構要求、成本要求，按機理可分為電場屏蔽、磁場屏蔽和電磁場屏蔽。

審核編輯 ：李倩