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屏蔽與非屏蔽的誤區

2010年10月22日 14:22:56人氣:987來源:上海光勃光電科技有限公司

當UTP應用在結構化布線系統上并廣泛地被世界接受時,一些有關使用屏蔽式電纜的誤區相繼出現,令用戶感到混亂和不安。

  誤區一:當頻率高于30MHz時,UTP電纜不能符合EMC的要求;或當頻率高于30 MHz時,必須使用STP 電纜。

  事實一:差分傳輸信號頻譜(Differential Transmitted Signal Spectrum)與放射性能(Radiated Emission Performance)的關系取決于以下因素:

  • 印刷電路板的設計;  
  • 輸出過濾器和磁場特性;  
  • 注明的信號強度;  
  • 使用的通信協議;  
  • 信號端的平衡(LCL);  
  • 傳送銅線及信號端注明的普通模式阻抗;  
  • 連接件的屏蔽有效程度。

  以上誤區與信號頻譜使用的屏蔽無關。SYSTIMAX SCS 384A寬帶視頻轉換器已經測試并保證高致550MHz的高頻率,符合EMC 標準。

  誤區二:FTP電纜有UTP電纜的所有平衡特性,并加額外的屏蔽保護。

  事實二:當在UTP電纜上加上屏蔽時,以下情況便出現:

  • 屏蔽改變了整條電纜的電容耦合,從而衰減增加;  
  • 平衡(LCL)降級。

  平衡降級將在電纜內的絞線上引起強大的耦合普通模式信號,從而在屏蔽層上引起強烈的耦合。因此,屏蔽必須有良好的接地。而*屏蔽的連接件必須有正確終端,否則這普通模式信號會使系統發出輻射。當頻率增高時,情況更嚴重。

  誤區三:屏蔽式電纜決定了系統的整個EMC性能。

  事實三:一個屏蔽系統只是跟其zui弱的EMC元件差不多。在屏蔽系統中,zui弱的鏈路為跳接面板、連接器信息插座以及設備界面本身。

  誤區四:屏蔽電纜可在任何頻率防止干擾。   

  事實四:在低頻時,屏蔽電纜所產生的噪音,至少跟非屏蔽電纜產生的一樣高。例如0.1cm厚的鋁或銅屏蔽,在50MH z頻率(電源電纜)只能提供約1dB損耗(這與減低噪音10%的效果相當)。

  誤區五:屏蔽式電纜只需在一端接地即可。

  事實五:只有當頻率低于1MHz時,這才是事實,當頻率高于1MHz時,EMC認為在多個位置接地,一般至少應作到兩端接地。

  誤區六:為了安全的理由,必須使用屏蔽電纜。

  事實六:由英國政府及一家有名的電腦廠商的一項合作研究表明,電腦安全的問題主要是由于不小心或有惡意的職員所造成的(例如電腦資料竊賊、電腦病毒、未經批準的闖入等)。

  由VDUs及電腦熒屏引致的輻射比由電纜引致的輻射更大。

  誤區七:安裝*屏蔽的布線系統,可使用較便宜的電子硬件。

  事實七:電子硬件即芯片的價格主要取決于其生產數量。根據世界性的有關布線系統市場的統計資料分析顯示,UTP在雙絞線電纜市場上占了82%,STP、FTP各占8%,因而UTP電子硬件將更經濟。

  總之,基于上述事實,有關屏蔽式電纜較*的認識是站不住腳的。用戶不可能知道屏蔽式系統的性能是否如其所說的一般,皆因目前根本沒有標準可測試安裝后屏蔽系統的屏蔽有效程度。這是一個大問題,因為屏蔽系統的安裝是很困難的,而金屬箔屏蔽電纜在安裝時或日后使用時亦很容易破損。

  貝爾實驗室的研究已一次又一次地顯示, UTP是使用在商業樓宇環境中的結構化布線系統,而SYSTIMAX SCS UTP安裝不用另外考慮屏蔽的效能,就可以達到與屏蔽系統同樣的EMC要求。在惡劣環境下,使用光纜,使布線系統達到的EMC性能。

  *域網的因素:

  目前,世界上對非屏蔽和屏蔽布線系統的爭論仍在繼續。北美和其他世界上大多數地區推崇非屏蔽系統,而歐洲則大力推行屏蔽系統。從實質上講這只是消費觀念的不同。目前,UTP*可以用于強干擾的環境。非屏蔽系統具有以下特點:

  • 安裝簡單,維護方便,經過正規培訓的公司較多;
  • 整體價格便宜;
  • 非屏蔽雙絞線的設計可很好地抗干擾,廠商的5類線帶寬可達350MHz,*可以支持622Mbps ATM或千兆位以太網應用。
  • 對非屏蔽系統,目前已有標準,保證了應用兼容性。
  • 美國數百萬工程應用也證明了非屏蔽系統的可用性。

  應視具體情況來確定建設屏蔽的還是非屏蔽的布線系統。對于*、銀行等保密性強的單位可建設屏蔽的局域網,因為有以下因素的影響:

  (1) 干擾

  電纜和設備通常會干擾其他的部件;或者被其他干擾源所影響,從而破壞數據的傳輸。嚴重時,干擾甚至會導致整個系統*癱瘓。

  根據PREN 50174規定,一些干擾源列舉如下:

  • 功率分配
  • 熒光燈照明
  • 無線電傳送設備(無線、無線電臺、電視)
  • UTP對U T P電纜
  • 辦公設備(復印機、打印機、電腦、碎紙機)
  • 雷達
  • 工業機器(發動機等)

  線纜絞合只能保護電纜不被磁場干擾,但不能使其不被電場干擾。然而,許多干擾源發射的是電場或電磁場(輻射場),因此,只有屏蔽才能使網絡免受所有干擾源影響。對于高于10Mbps和10MHz的高速率、高頻率應用,數據傳輸越靈敏,屏蔽性就變得越重要。機械地限制絞合長度會使絞合的效果減弱,絞合僅能有效地適應30至40MHz的數據傳輸。

  由于安裝過程中對電纜的拉力和其他類似彎曲半徑等因素的影響,會使UTP的均衡絞度遭到破壞。然而,屏蔽可以補償這種影響,它可以被看作是一種電磁和機械保護。

  (2) 竊聽

  潛在的竊聽者、騙子和程序狂在不斷增加。他們可以攔截UTP線纜上傳輸的信息,從而引起嚴重的破壞和損失。使用了屏蔽線纜及元件的屏蔽網絡則可以明顯地降低周圍環境中的電磁能發射水平。

  如果沒有物理連接,而只將UTP線纜當作傳送天線時,UTP線纜是很容易被攔截的。屏蔽雙絞線(STP)則由于它較低的散射而很難被攔截。在大多數不被保護狀態下,竊聽者只需要一部雷達接收器、電子信號發生器和一臺便攜式計算機,在幾百米距離內,就可以進行數據攔截。

  加密和解密是保護網絡的另一種解決方式,但它需要較大的網絡發射功率,且其配套軟硬件配置非常昂貴。選擇加密的花費將比一開始就安裝屏蔽電纜高很多。不敷設屏蔽電纜,這種不安全感將會一直存在。

  與非屏蔽電纜相比,屏蔽電纜由于其較低的輻射而保護網絡免受竊聽。從發射保密性的角度來說,電纜的屏蔽應是首要選擇,在個別情況下,加密可作為輔助措施使用(比如用于軍事應用)。

  (3) 屏蔽系統的實施

  根據標準ISO11801,屏蔽必須是從傳送器到接收器的全程屏蔽。安裝電纜、信息插座和連接插頭都必須屏蔽。包括工作區和設備電纜(連接電纜)等在內的所有元件都應仔細挑選、正確安裝和連接;并且要保證整個屏蔽系統在電氣性能上的整體連接,具有良好、可靠的接地;不能有任何斷裂處,否則斷裂部分會造成天線效應,不但不能屏蔽,反而效果更壞。

  (4) 屏蔽原理

  單獨的絞合線對或4線對組可以有一個金屬屏蔽層。不同的線對或4線對組可以在金屬屏蔽后置于一起。屏蔽旨在增加與電磁化外界的間距。就屏蔽本身而言,它可將線對或4線對組自身之間的串擾減少到zui低程度。這些將根據集膚反應由反射和吸收完成。

  • 反射:金屬屏蔽能夠有效地反射來自內外界的大量入射場。
  • 集膚效應:在一定的頻率下,屏蔽能夠在需要的信息與外界干擾之間提供近乎的間距。集膚效應保證了干擾電流只在屏蔽層外通過,因為它不能透過屏蔽層并有一段短的距離(集膚深度)。上述間距的頻率取決于屏蔽層的材料和厚度。

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