Shielding Effectiveness of Microwave Cable Assemblies

Paul Pino，W. L. Gore & Associates Inc.（戈尔公司）, Landenberg, Pa.

微波电缆组件的屏蔽效率：其重要性何在？它会对系统性能产生什么影响？导致屏蔽效率良好与屏蔽效率欠佳的原因何在？在本文中，我们将会介绍电缆组件结构，并举例说明飞机机身电缆组件的屏蔽效率。

在探究屏蔽效率之前，先让我们了解什么是屏蔽效率。屏蔽层是包围和隔离电路的传导屏障。对微波同轴电缆来说，被隔离的电路是中心导体、电介质和外导体。由于集肤效应，在微波频率上，外导体的回流在外导体内侧很薄的一层内传输。如此一来，外导体的剩余部分成为了隔离层。因此将屏蔽效率定义为屏蔽层一边入射的射频能量与透射到另一边的射频能量之间的比率。

反射和吸收是两个主要屏蔽机制。Schellkunoff模型1（图1）是一个公认的屏蔽层分析代表，其中媒介2为屏蔽层。部分入射射频能量从媒介2表层反射出去。能量的剩余部分进入媒介2，由于材料的电阻损耗，能量被耗散，部分能量被吸收。能量的剩余部分穿过媒介2到达媒介3，其中部分能量又被反射，其余部分能量抵达媒介3，即屏蔽层需要隔离的区域。

大部分屏蔽体只防电场辐射。防磁需要另辟蹊径。因为没有实用方法可以屏蔽磁场，必须使用高导磁率材料覆盖电路，以改变电磁辐射的方向，避免其干扰电路（图2）。高导磁率材料（在图中以圆环表示）能够使磁场变形、圆环中心绝缘。在预计出现高能量、电磁脉冲时，经常采用这类屏蔽。

屏蔽结构

微波同轴电缆屏蔽层形式多样。最简单有效的屏蔽层是半刚性同轴电缆的外导体，远优于其他屏蔽手段。半刚性结构采用一个相对粗厚的整体式圆柱外导体，以高导电材料制成。因此，它具有优异的屏蔽效率，在1至18GHz频率下的屏蔽效率远超140dB。

图3展示了柔性微波电缆的4种常见屏蔽层类型。第1种是最常见的编织圆线屏蔽层，通常以锡或镀银铜线制成。这种结构柔性极佳，易于生产，具有结构和导电双重作用。它的缺点在于屏蔽效率与编织密度直接成正比。对于最高18GHz频率，标准密度对应的标准屏蔽效率为40dB。更高的编织密度可以提升屏蔽效率，但是电缆的柔性减弱、生产时间延长以及材料成本增加。

编织扁平线屏蔽层（图3的第2种）通常为镀银铜线。这类屏蔽层结构坚固，较第1种拥有更佳的屏蔽效率，通常在最高18GHz频率下，屏蔽效率为85dB，并且生产所需时间短。但是，与螺旋缠绕扁平线屏蔽层（第3种）相比，它具有较高的接触电阻、弯曲时较差的相位和幅度稳定性。螺旋缠绕扁平线屏蔽层在弯折时能保持较佳的相幅稳定性、接触电阻较低、柔性极佳，在最高18GHz频率下的屏蔽效率为120dB。优质电缆使用镀银扁平铜线。但是这种屏蔽层的安装要求高，安装过程比第1、第2种慢，因此总成本更高。

原文始发于微信公众号（actMWJC）