电磁干扰对结构化布线的影响
电磁兼容性和客户楼宇布线
由于多数电缆安装方安装的是无源系统(如电缆、连接器、配线架和插座),因此,要对已装布线网络进行电磁兼容性测试存在一些问题。计算机和通信设备通常由网络所有人连接到已安装的布线系统上,不是由布线安装方直接控制。电磁兼容性主要由联网计算机和通信设备的制造商负责。网络布线有着明确的规定 (如5e类和6类电缆),因此,计算机设备制造商需要处理的连接环境也非常明确。
可按以下方式考虑布线系统的电磁兼容性能:
Ÿ 电子设备/系统制造商考虑到电磁兼容性认证相关布线规范。然后针对连接不同类型电缆(如5e类或6类UTP)的情况,确定其产品说明
Ÿ 由提供"系统集成"服务(并保证系统整体性能)的布线系统供应商负责
所有布线标准委员会将继续对布线系统的电磁性能进行调查。现行标准的新版本和未来版本将纳入性能要求和参数,以获得出色的电磁性能。
四个潜在领域为:
Ÿ 旨在控制射频放射的差分到共模转换限制(相反则为抗扰度控制)
Ÿ 屏蔽系统的屏蔽效果(电缆加连接器加连接硬件产生的耦合衰减和/或传输阻抗)
Ÿ 屏蔽系统的完整性
Ÿ 屏蔽布线的接地规范
除此类标准以外,用户还应确保以下各项:
Ÿ 有源产品与无源产品之间的电磁兼容性
Ÿ 电缆、连接器和连接硬件之间的兼容性
Ÿ 布线须符合相关设计和安装标准
克服电磁兼容性的方法
局域网的一个特有问题就是与多种布线系统的互联问题。就电磁信号而言,电缆只不过是一种能有效发射其中出现的共模信号的天线,因此,局域网设计的主要目标一定是对这种信号进行有效的限制。
有两种常见方法可为通信链路(不包括同轴电缆和光缆)提供电磁兼容性能保障 — 即屏蔽双绞线(FTP/STP) 和非屏蔽双绞线(UTP)。
原则上,由于屏蔽系统将整个链路封存于金属屏蔽体之中,因而似乎可提供最佳电磁兼容性控制。在这种方案下,外部噪声使电流在屏蔽体中流动,结果在信号导线中产生极性相反的等效电流。这种电流流过导线和屏蔽体的阻抗,产生噪声电压。当在整个环路(包括屏蔽体的接地连接)中汇集时,导线上的噪声电压将抵消屏蔽体上的电压。不幸的是,要发挥屏蔽布线系统的效用,屏蔽体必须在各端正确接地,而这通常会违反安全或其他要求。另外,对于复杂的安装系统,要确保其屏蔽完整性持续不变也存在一定的难度。屏蔽法采用的是"法拉第筒"模式:将一个导电屏蔽体安放在导线及所有相关接口的周围。但是,这种模式在很大程度上取决于导电屏蔽体的完整性以及屏蔽体的接地方式和接地位置。需要记住的是,屏蔽体同时也是导体,如果未能当作屏蔽体正确处理,也会像任何其他导体一样传输信号、发射或接受噪声。考虑屏蔽楼宇布线系统时必须满足以下条件:
• 电缆屏蔽设计正确
• 连接器设计正确
• 连接器处的电缆包皮端接正确
• 安装程序细致周全
• 有干净电源可用
• 有良好的接地系统可用
• 有良好的接地程序
• 使接地阻抗保持低水平
UTP电缆的有效性取决于电缆本身的平衡性,更重要的是接口电路的平衡性。差分信号置于发射器端的一对线缆上,线对中的两条线缆相互绞绕,在整个链路中都保持高度匹配。使用这种技术时,任何外部噪声都会对线对中的两条线缆产生相同的影响(称为共模噪声)。在接收器端,线对中的差分信号被解释为数据,而大部分共模噪声则可以被抵消,或者被过滤掉并予以忽略。该因素在接口端电路的设计中加以考虑,因为这是有用差分数据信号向无用共模(辐射)信号转换的地方。
平衡传输的目的在于确保在双绞导线上产生极性相反的等效信号。这些信号会产生极性相反的等效电磁场,而这些磁场则会相互抵消,结果使双绞线上的放射为零。另外,平衡传输使两条导线上的噪声影响相等,结果,不会将净噪声信号传递至接收器接口。一般而言,系统平衡性越出色,其放射量越少,抗噪能力越强。作为一种具有成本优势的电磁兼容性能改善方法,"平衡"法常常被忽视。对于接口处未使用的线对,通常在电子设备中以共模端接技术进行端接。其目的是为线对提供恰到好处的共模接地阻抗,以减少共模信号的环路(天线)区并使未用线对保持平衡。事实表明,这种端接方法可极大地改善系统的电磁兼容性能。同时也是局域网标准委员会为所有高速应用推荐的端接法。
实际上,使系统达到完美屏蔽或完美平衡状态是不可能的。就如大多数技术问题一样,这里同样存在一个工程上的折衷问题,必须进行审慎评估,以便为一系列既定条件找到最佳答案。平衡UTP系统将取得可接受抗扰度的最大筹码押在接口电子元件和布线元件(电缆、连接器和互联硬件)的设计上,而电子设计师确保使设备取得最佳电磁兼容性能的做法已成为标准惯例。得益于这种时下盛行的设计模式,UTP系统安装和维护起来更加方便、成本更低。另一方面,FTP/STP系统在端点处则依赖于信号通道本身。从发射器到接收器(包括端点电子元件),必须维持链路的屏蔽性能;否则,屏蔽效果将大打折扣。安装方必须对各个链路的系统缺陷进行评估。在安装中,验证屏蔽的完整性极其困难,因此,难以发现或纠正缺陷。另外,屏蔽体的设计和结构也对布线元件和安装的性能及成本有一定的决定作用。
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