高可靠系统中的线缆屏蔽与接地设计

随着工业电子系统向高频、高速、高密度集成方向发展，电磁兼容性（EMC）已成为设计中不可忽视的要素。特别是在复杂的工业控制、轨道交通、军用通信和医疗电子系统中，信号线缆的电磁干扰（EMI）问题尤为突出。而“线缆屏蔽与接地设计”正是实现系统抗干扰性能的关键环节之一。

一、屏蔽线的本质与作用

1. 什么是屏蔽线
   屏蔽线是一种在导体外部包覆金属编织网、金属箔或复合材料的特殊电缆。它的核心目的是隔离电磁波的传播路径，抑制电磁干扰源（EMI）对信号线的影响，或防止敏感信号外泄产生电磁干扰。
2. 主动屏蔽与被动屏蔽的区分
   • 主动屏蔽：指在干扰源一侧实施屏蔽，以限制其对周围环境的辐射干扰，例如高速开关电源的输出线缆。
   • 被动屏蔽：则是对被干扰的设备进行保护，例如精密测量设备的传感器信号线。
   在多信号、多干扰源并存的系统中，往往需要同时考虑主动与被动屏蔽的复合策略。

二、屏蔽接地的两种主流方法

线缆屏蔽设计的核心不在于屏蔽材料本身，而在于屏蔽层如何接地。屏蔽层只有通过合适方式连接到系统地，才能有效引导干扰电流回流并防止其耦合到内部信号上。
3. 单端接地：传统可靠的低频方案
原理：屏蔽层在靠近噪声源或接收端的一侧接地，另一侧悬空或通过保护性连接。
优点