屏蔽线为何屏蔽效能出众？单端接地是关键

PART01 屏蔽线的作用及使用方法

屏蔽线是一种特殊的传输线，其核心结构是用金属网状编织层将信号线紧密包裹，编织层的材质通常为红铜或镀锡铜。这种设计的核心目的，是为了减少外界电磁场对电源线路或通信线路的干扰，同时也能有效防止线路自身向外辐射电磁能，避免对周围设备造成影响。

要让屏蔽线充分发挥作用，屏蔽层的接地处理至关重要。当屏蔽层正确接地后，外来的干扰信号会被金属编织层捕获，并通过接地线路导入大地，从而阻断干扰信号对内部信号线的影响。值得注意的是，屏蔽电缆的屏蔽层多由铜、铝等非磁性材料制成，且厚度极薄，远小于其在使用频率下金属材料的集肤深度。这里的趋肤效应指的是，电流在导体截面的分布会随着频率的升高而逐渐向导体表面集中，频率越高，趋肤深度就越小，意味着电磁波的穿透能力也越弱。因此，屏蔽层的屏蔽效果并非主要依赖金属体本身对电场、磁场的反射和吸收，而更多是通过屏蔽层的接地实现的，不同的接地形式会直接影响最终的屏蔽效果。

PART02 结构
在屏蔽线的结构中，包裹导体的部分被称为屏蔽层，其材质通常包括导电布、编织铜网或铜（铝）箔等。根据结构复杂程度的不同，屏蔽线可分为普通型和高级型：普通屏蔽线的结构为绝缘层+ 屏蔽层 + 导线；高级屏蔽线则在此基础上增加了屏蔽层接地导线，结构为绝缘层 + 屏蔽层 + 信号导线 + 屏蔽层接地导线。

屏蔽层通常需要进行接地处理，其核心作用是将电磁场噪声源与敏感设备隔离开来，从而切断噪声源的传播路径。从功能上划分，屏蔽可分为主动屏蔽和被动屏蔽：主动屏蔽的目的是防止噪声源向外辐射电磁干扰，主要针对噪声源进行屏蔽；被动屏蔽则是为了保护敏感设备免受噪声源的干扰，侧重于对敏感设备的防护。

需要特别注意的是，屏蔽线的屏蔽层不允许多点接地。这是因为不同接地点的电位往往存在差异，若采用多点接地，屏蔽层中会形成电流，不仅无法起到屏蔽作用，反而会引入新的干扰。尤其是在变频器使用较多的场合，干扰中包含多种高次谐波分量，这种影响会更为显著，因此在实际应用中需格外留意。

屏蔽布线系统起源于欧洲，它是在普通非屏蔽布线系统的外部增加金属屏蔽层，利用金属屏蔽层的反射、吸收作用以及趋肤效应，实现防止电磁干扰和电磁辐射的功能。该系统综合运用了双绞线的平衡原理和屏蔽层的屏蔽作用，因此具备优异的电磁兼容（EMC）特性。电磁兼容（EMC）指的是电子设备或网络系统既能够在较为恶劣的电磁环境中正常工作，又不会辐射过量的电磁波干扰周围其他设备及网络的正常运行。

屏蔽电缆的屏蔽原理与双绞线的平衡抵消原理不同，它是在四对双绞线的外部增加一层或两层铝箔，借助金属对电磁波的反射、吸收以及趋肤效应，有效阻止外部电磁干扰进入电缆，同时也能防止内部信号辐射出去干扰其他设备的工作。实验数据表明，频率超过5MHz 的电磁波只能穿透 38μm 厚的铝箔。因此，若使屏蔽层的厚度超过 38μm，那么能够穿透屏蔽层进入电缆内部的电磁干扰，其频率主要集中在 5MHz 以下。而对于 5MHz 以下的低频干扰，则可以利用双绞线的平衡原理进行有效抵消。

在接地方式上，屏蔽线通常采用一端接地、另一端悬空的处理方式。当信号线传输距离较远时，由于两端的接地电阻可能不同，或者PEN 线中存在电流，可能会导致两个接地点之间产生电位差。此时若采用两端接地，屏蔽层中就会形成电流，反而会对信号造成干扰。因此，在这种情况下，一般采用一点接地、另一端悬空的方法，以避免此类干扰的产生。不过，两端接地的方式在屏蔽效果上更为出色，但会导致信号失真程度增大。

请注意：两层屏蔽必须是相互绝缘隔离的屏蔽形式！如果两层屏蔽之间没有实现彼此绝缘，那么仍应将其视为单层屏蔽！其中，外层屏蔽采用两端接地的方式，是因为外界引入的电位差会在屏蔽层中感应出电流，进而产生能够降低源磁场强度的磁通，从而基本抵消掉没有外屏蔽层时所感应出的电压；而内层屏蔽采用一端接地的方式，由于不存在电位差，主要用于一般的防静电感应。