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扁型电缆的屏蔽衰减测试若何进行？

所属分类：电缆新闻颁布功夫：2025-07-11 15:26:56

扁型电缆的屏蔽衰减测试是评估其抗电磁滋扰（EMI）能力的主题指标，尤其合用于工业机械人、医疗设备、航空航天等对信号齐全性要求严苛的场景。屏蔽衰减（Shielding Attenuation）界说为屏蔽层对表部电磁场或内部辐射场的衰减能力，通常以分贝（dB）为单元，数值越高暗示屏蔽成效越好。以下是具体的测试步骤、尺度及案例分析：

一、屏蔽衰减的主题影响成分

在测试前需明确影响屏蔽衰减的关键成分，以便选择相宜的测试步骤和参数：

屏蔽结构：

单层屏蔽：铝箔（屏蔽高频滋扰）或铜丝编织（屏蔽低频滋扰）。
双层屏蔽：铝箔+铜丝编织（综合屏蔽高频和低频滋扰），衰减能力比单层提升10-20dB。
特殊结构：如螺旋缠绕屏蔽（提高弯曲寿命）或半导电层（抑造电场耦合）。

频率领域：

低频（<1MHz）：屏蔽衰减重要由屏蔽层的直流电阻和磁导率决定（如铁氧体屏蔽层对低频磁场衰减显著）。
高频（>1MHz）：衰减重要由趋肤效应（电流集中在导体表表）和屏蔽层孔隙（如铜丝编织的间隙）决定。

装置方式：

360°端接：屏蔽层与衔接器齐全接触（衰减最优）。
非陆续端接：如仅部吩炝蔽层接地（衰减降低5-10dB）。

环境前提：

温度：高温可能导致屏蔽层氧化（如铜在200°C以上氧化，电阻增长）。
弯曲：频仍弯曲可能导致屏蔽层断裂（如扁型电缆在机械人关节处弯曲10万次后，衰减可能降落3dB）。

二、屏蔽衰减测试步骤

凭据频率领域和测试主张，扁型电缆的屏蔽衰减测试可分为三同轴法（低频）、GTEM幼室法（高频）和混响室法（全频段随机�。�，以下是具体步骤：

1. 三同轴法（低频测试，10kHz-100MHz）

道理：通过三同轴结构（内导体、屏蔽层、表导体）仿照现实传输环境，丈量屏蔽层对低频滋扰的衰减。
测试步骤：

样品筹备：

截取长度≥1m的扁型电缆试样，两端剥去护套（露出屏蔽层和内导体）。
将屏蔽层与三同轴测试夹具的表导体衔接（确保360°接触）。

设备衔接：

使用网络分析仪（如Keysight E5063A）的Port 1衔接至内导体（发送端），Port 2衔接至表导体（接管端）。
信号源输出低频正弦波（10kHz-100MHz，步进10kHz）。

参数设置：

输入功率：0dBm（1mW）。
接管端带宽：10Hz（削减噪声滋扰）。

丈量过程：

纪录接管端功率 $P_{接管}$ 和发送端功率 $P_{发送}$ 。
推算屏蔽衰减：

$A = 10 lo g_{10} (\frac{P _{发送}}{P _{接管}})$

了局分析：

低频衰减应≥40dB（如某工业机械人电缆在1MHz时实测45dB，满足CISPR 11 Class A要求）。

案例：某合作机械人扁型电缆（双层屏蔽）使用三同轴法测试，10kHz时衰减38dB，100MHz时衰减52dB，验证了双层屏蔽对低频磁场的抑造成效。

2. GTEM幼室法（高频测试，100MHz-18GHz）

道理：利用GTEM幼室（Gigahertz Transverse Electromagnetic Cell）产生均匀的TEM波场，丈量屏蔽层对高频电磁场的衰减。
测试步骤：

样品装置：

将扁型电缆试样（长度≥0.5m）水平搁置在GTEM幼室中心，屏蔽层与幼室壁通过导电胶带360°衔接。
内导体通过同轴电缆衔接至信号源（如R&S SMBV100A）。

场强设置：

输入功率：+10dBm（10mW），产生场强10V/m（100MHz）至100V/m（18GHz）。

丈量过程：

使用频谱分析仪（如R&S FSV30）丈量幼室输入端口（未屏蔽时）和输出端口（屏蔽后）的场强。
推算屏蔽衰减：

$A = 20 lo g_{10} (\frac{E _{输入}}{E _{输出}})$



其中$E$为电场强度。

4. 了局分析：

高频衰减应≥60dB（如某医疗机械人电缆在1GHz时实测65dB，满足IEC 60601-1-2医疗电磁兼容尺度）。

案例：某内窥镜用扁型光纤电缆（铝箔+铜丝编织屏蔽）在GTEM幼室中测试，1GHz时衰减62dB，18GHz时衰减58dB，验证了高频屏蔽机能。

3. 混响室法（全频段随机场测试，100MHz-10GHz）

道理：利用混响室的统计均匀场个性，通过搅拌器扭转场散布，丈量屏蔽层对随机电磁场的均匀衰减。
测试步骤：

样品装置：

将扁型电缆试样（长度≥1m）悬挂在混响室内，屏蔽层通过导电衬垫与室壁衔接。
内导体衔接至信号源（如Anritsu MG3694B）。

场强设置：

输入功率：0dBm，产生均匀场强1V/m（100MHz）至10V/m（10GHz）。

丈量过程：

使用搅拌器旋转（≥6转/分钟）扭转场散布，纪录接管端功率的统计均匀值。
推算屏蔽衰减（步骤同GTEM幼室法）。

了局分析：

全频段衰减应≥50dB（如某航空航天电缆在5GHz时实测55dB，满足MIL-STD-461G要求）。

案例：某卫星用扁型电缆（双层屏蔽+半导电层）在混响室中测试，1GHz时衰减58dB，10GHz时衰减52dB，验证了抗空间辐射滋扰能力。

三、国际测试尺度

尺度编号	尺度名称	合用场景
IEC 62153-4-3	Metallic communication cables test methods – Part 4-3: Electromagnetic behaviour – Screening attenuation measurement by the triaxial method	三同轴法低频测试（10kHz-100MHz）
IEC 61000-4-20	Electromagnetic compatibility (EMC) – Part 4-20: Testing and measurement techniques – Emission and immunity testing in transverse electromagnetic (TEM) waveguides	GTEM幼室高频测试（100MHz-18GHz）
MIL-STD-461G	Requirements for the control of electromagnetic interference characteristics of subsystems and equipment	混响室全频段测试（100MHz-10GHz）
CISPR 11	Industrial, scientific and medical equipment – Radio-frequency disturbance characteristics – Limits and methods of measurement	工业设备电磁兼容测试（低频）

四、测试设备与工具

低频测试：

网络分析仪（Keysight E5063A）：支持10kHz-3GHz频率领域。
三同轴测试夹具（如Rohde & Schwarz ZN-Z84）：确保屏蔽层360°接触。

高频测试：

GTEM幼室（如ETS-Lindgren 3164-10）：覆盖100MHz-18GHz。
频谱分析仪（R&S FSV30）：带宽30GHz，动态领域≥100dB。

全频段测试：

混响室（如EMC Test Systems RVC-2000）：体积≥20m?，Q值≥1000。
搅拌器（如模式搅拌器）：扭转场散布，提高测试沉复性。

五、测试了局利用

资料选型：

若高频衰减不及（如<50dB），可增长铜丝编织密度（从80%提升至95%）或改用双层屏蔽。

结构优化：

若低频衰减不及（如<40dB），可在屏蔽层内增长铁氧体磁环（抑造低频磁�。�。

寿命预测：

通过加快老化试验（如85°C/85% RH，1000幼时），评估屏蔽层氧化对衰减的影响（如铜屏蔽层氧化后衰减可能降落5dB）。

六、典型利用案例

利用场景	屏蔽结构	测试步骤	衰减要求	实测了局
工业机械人节造总线	双层屏蔽（铝箔+铜丝编织）	三同轴法+GTEM幼室法	低频≥40dB，高频≥60dB	1MHz时45dB，1GHz时65dB
医疗内窥镜成像	单层铝箔屏蔽	GTEM幼室法	高频≥50dB（1-18GHz）	1GHz时52dB，18GHz时48dB
卫星通讯电缆	双层屏蔽+半导电层	混响室法	全频段≥50dB（100MHz-10GHz）	1GHz时55dB，10GHz时52dB

总结

扁型电缆的屏蔽衰减测试需凭据频率领域选择相宜步骤：

低频（10kHz-100MHz）：优先三同轴法（设备成本低，沉复性高）。
高频（100MHz-18GHz）：选取GTEM幼室法（场均匀性好）。
全频段（100MHz-10GHz）：使用混响室法（仿照复杂电磁环境）。
测试时需节造端接方式、环境滋扰，并验证沉复性（如统一电缆丈量3次，衰减误差≤1dB）。例如，某工业机械人扁型电缆通过三同轴法验证低频屏蔽机能，预防了电机滋扰导致的通讯丢包；某医疗内窥镜电缆通过GTEM幼室法优化高频屏蔽，提升了图像传输不变性。

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