线缆屏蔽材料的种类及应用

屏蔽是利用屏蔽体来阻挡或减小电磁能传输的一种技术，是抑制电磁干扰的重要手段之一。 电磁屏蔽一般可分为三种：静电屏蔽、静磁屏蔽和高频电磁场屏蔽。三种屏蔽的目的都是防止外界的电磁场进入到某个需要保护的区域中，原理都是利用屏蔽对外场的感应产生的效应来抵消外场的影响。但是由于所要屏蔽的场的特性不同，因而对屏蔽壳材料的要求和屏蔽效果也就不相同 。

不同的材料、不同的材料厚度对于电磁波的吸收效果不一样

铝箔麦拉： 铝箔麦拉采用软质铝箔与聚酯薄膜为原材，以凹版涂布进行复合，待铝箔麦拉熟成再分切卷收。可调配涂胶，铝箔麦拉模切后可用于组装屏蔽与接地。铝箔麦拉带主要应用于通信电缆的搅扰屏，铝箔麦拉包含：单面铝箔，双面铝箔，展翅铝箔，热熔铝箔，铝箔胶带，铝塑复合带；铝层是提供了优异的导电性、屏蔽效能及防腐蚀性能够适应各种不同范围的要求，屏蔽范围在100K-3GHz为主，然后其中的热融铝箔麦拉是在铝箔和电缆接触的得那面涂有一层热熔胶，在高温预热的情况下，热熔胶可以和缆芯绝缘紧紧地包覆在一起，对电缆的屏蔽性能有帮助，而普通铝箔不具有粘性，只是简单的包在缆芯绝缘上，电缆的屏蔽性能较差。

特点及应用领域：

铝箔麦拉主要是用于屏蔽高频电磁波，防止高频电磁波与线缆的导体接触进而产生感应电流，增加串扰。当高频电磁波接触到铝箔时，根据法拉第电磁感应定律可知，电磁波会趋附到铝箔表面，并产生感应电流。此时，需要一根导体把感应电流导入大地，避免感应电流对传输信号造成干扰。使用铝箔作为屏蔽层的线材一般要求铝箔的重复率不能低于25%。最大量的应用场合目前还是网络布线上面，该类型网线主要使用在医院，工厂等具有强电磁波辐射或者拥有大量强电设备的地方；此外也运用在政府等对网络安全要求较高的地区。

 

铜/铝镁金丝等编网（金属屏蔽）： 金属屏蔽是通过编织设备将金属丝以一定的编织结构编织而成，属屏蔽的材料一般是铜丝（镀锡铜丝）、铝合金丝、铜包铝、铜带（铜塑带）、铝带（铝塑带）、钢带等材料，对应金属编织，不同的结构参数具有不同的屏蔽性能，编织层的屏蔽效能不仅与金属本身的电导率和磁导率有等结构参数有关，且层数越多，覆盖率越大，编织角越小，编织层的屏蔽性能越好，编织角应该控制在30-45°之间，对于单层编织，覆盖率最好在80%以上，这样其就可以通过磁滞损耗，介电损耗，电阻损耗等机理转变为热能，势能等其他形式的能量，消耗不需要的能量，达到屏蔽吸收电磁波的效果。编织网一般是由镀锡圆铜线或者铝镁金丝编织而成，主要是防止低频电磁波干扰，其工作原理与铝箔是相同。使用编织网的屏蔽网线要求编织网的密度一般最少要大于80%，这种类型的编制网主要用于将大量如网线敷设于同一线槽的场所，可以降低大量网线间产生的外部串扰。此外，也可以用于线对间屏蔽，以此来增长线对的扭绞长度，降低对线缆的绞距要求等。

线缆屏蔽材料的种类及应用趋势

线缆屏蔽材料的种类主要是两大类，一种是我们通常将电阻率在一定范围内具有一定等级的屏蔽性能的材料叫做半导电高分子材料，其分类的标准是内在材料的导电原理，材料本身具有导电性能的被称之为 结构型 ，而通过填料的方式来实现屏蔽干扰的被称之为 复合型 。无论是结构型还是复合型半导电高分子材料均是线缆结构里面最主要采用的屏蔽材料，这是因为半导电高分子材料不但可以屏蔽电磁干扰，而且对于其他自然损坏的抵抗能力也是极强的，尤其是抗雷击的能力可以使其在特殊应用场景如飞机用电缆中得到了较为广泛的应用。半导电高分子材料其制作工艺较为复杂且所需费用较大，因此，半导电高分子材料具有需要较高成本，第二种就是金属丝编织主要是指应用金属丝作为主要材料形成屏蔽网来实现抗磁干扰的电缆屏蔽材料。在屏蔽要求的HDMI2.1，USB4等电缆中，编织的屏蔽材料所用的金属丝多为镀锡铜丝，这一材料选择方式主要是为了提升电缆的屏蔽性能，同时，不同用途应用场景的电缆所采用的金属丝编织的设计结构编织率也不同。一般来说，多层编织的效果要优于单层编织，而覆盖面积和编织角度成反比关系，也就是说要提高屏蔽性能就要缩小编织角度并加大覆盖面积。总之，金属丝屏蔽的有效应用可以起到良好的屏蔽电磁干扰的效果.

低频电缆在线缆制造的占比最高，不同频率的电缆如果遇到多个接地点，则会产生较多的噪声电流，不利于整个屏蔽层实现良好的抗干扰效果。如果要采用单点接地的屏蔽方式，就一定要保证电流可以在屏蔽层内自行抵消，这样才能保证干扰电流留在屏蔽层内，从而有效避免电磁干扰。由于受到应用组件的外部接地方式的影响，部分线缆内部的屏蔽方式往往会采用两点接地的方式，这主要是因为两点接地的屏蔽方式可以将电缆内部磁场返回的电流导出，从而降低电流干扰的强度。高频线缆中一般更容易出现杂散电容的问题，严重影响到高频电缆中正常的电流传输，而单点接地和两点接地的方式无法有效解决这一问题，因此，在高频电缆中应该采用多点接地的屏蔽方式。在高频电缆中线路内部的干扰电流存在多种频率且存在表面集中的特点，直接导致其干扰效果加倍，不利于整个线路的正常运行，而多点接地的方式可以将屏蔽层内的阻抗降低，减少噪声电流的干扰，从而提升整体的屏蔽效果。

数据线的屏蔽层主要由铜、铝等非磁性材料制成，一般为编织铜网（铝镁编织网）或铜泊（铝泊等），它们的厚度很薄，远小于使用频率上金属材料的集肤深度。需要说明的一点是它的一端必须与电路的信号地连接，因为屏蔽层的效果主要不是由于金属体本身对电场、磁场的反射、吸收而产生的，而是由于屏蔽层的接地产生的，接地的形式不同将直接影响屏蔽效果，未来的电磁屏蔽材料发张趋势是将向屏蔽效能更高、屏蔽频率更宽、综合性能更优良的方向发展，各种新材料在电磁屏蔽的创新应用将会得到更多发展。未来的技术发展，电磁屏蔽将往导电性能好、加工工艺简单、性价比高、适合大批量生产等方面发展，选择使用什么种类电磁屏蔽材料要考虑四个因素：屏蔽效能要求、有无环境密封要求、安装结构要求、成本要求，按机理可分为电场屏蔽、磁场屏蔽和电磁场屏蔽。

　　审核编辑：汤梓红