屏蔽布線的方式最早源于歐洲,其主要在普通非屏蔽布線系統(tǒng)的外面加上金屬屏蔽層,原理是利用金屬屏蔽層的發(fā)射、吸收以及趨膚效應(yīng),主要體現(xiàn)在它具有的很強(qiáng)的抵抗外界電磁干擾、射頻干擾的能力,同時(shí)也能夠防止內(nèi)部傳輸信號(hào)向外界的能量輻射,具有很好的系統(tǒng)安全性。屏蔽系統(tǒng)綜合利用了雙絞線平衡的原理以及屏蔽層的屏蔽作用,因此其具有非常好的電磁兼容(EMC)特性。此外,屏蔽布線在電磁兼容方面也慢慢地顯露優(yōu)勢(shì),目前歐美、北美等眾多國(guó)家都已經(jīng)使用此類(lèi)布線了。
目前,業(yè)界客觀存在“屏蔽與非屏蔽”的爭(zhēng)論,但我們認(rèn)為作為每一種的布線解決方案,都有其存在的基礎(chǔ),或者說(shuō)是都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)。全面的否定某一類(lèi)的布線方案是片面的和不負(fù)責(zé)任的。無(wú)論是屏蔽布線系統(tǒng)還是非屏蔽系統(tǒng)都有著廣泛的使用基礎(chǔ),基于屏蔽布線具有的優(yōu)勢(shì)能助力互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展,很多大型數(shù)據(jù)中心都是使用屏蔽布線系統(tǒng),因此使用屏蔽布線系統(tǒng)是以后網(wǎng)絡(luò)布線的主要趨勢(shì)之一。
從統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)來(lái)看,42.2%的被調(diào)查者認(rèn)為屏蔽布線施工會(huì)是比較難,21.2%的被調(diào)查者認(rèn)為屏蔽布線系統(tǒng)的維護(hù)有一定的難度,而對(duì)屏蔽規(guī)劃和設(shè)計(jì)認(rèn)為比較難的被調(diào)查者之和只有20.6%,看來(lái)對(duì)屏蔽布線系統(tǒng)的擔(dān)心已經(jīng)從規(guī)劃和設(shè)計(jì)領(lǐng)域轉(zhuǎn)到了屏蔽布線的施工上,而維護(hù)也已經(jīng)開(kāi)始為人們所重視。對(duì)于一個(gè)屏蔽布線系統(tǒng),要體現(xiàn)其特點(diǎn),在設(shè)計(jì)和施工時(shí),我們需要注意以下兩點(diǎn):
1. 屏蔽布線系統(tǒng)的功能體現(xiàn)需要做到所有連接硬件都使用屏蔽產(chǎn)品,包括:傳輸電纜、配線架、模塊和跳線。
2. 屏蔽布線系統(tǒng)安裝必須正確和良好接地,如果傳輸信道各連接元件的屏蔽層不連續(xù)或者接地不良,可能會(huì)比非屏蔽系統(tǒng)提供的傳輸性能更差。
屏蔽布線系統(tǒng)安裝
屏蔽布線系統(tǒng)的安裝主要涉及兩個(gè)方面:樓層配線間和工作區(qū)的屏蔽電纜端接和系統(tǒng)接地。
針對(duì)屏蔽系統(tǒng)的特殊性,需要保證電纜的屏蔽層在360度的范圍均與模塊和配線架的屏蔽層有良好的接觸,而不是在某些點(diǎn)上實(shí)現(xiàn)連接,同時(shí)屏蔽層不能在同一條鏈路中間出現(xiàn)斷裂。
第1步:使用專門(mén)的端接工具去除屏蔽電纜的外皮
第2步:把剝開(kāi)的4對(duì)雙絞線芯線分開(kāi),不要拆開(kāi)各芯線線對(duì),按照信息模塊上所指示的芯線顏色線序,兩手平拉上一小段對(duì)應(yīng)的芯線,稍稍用力將導(dǎo)線一一置入相應(yīng)的線槽內(nèi)。
第3步:全部芯線都嵌入好后即可用打線鉗再一根根把芯線進(jìn)一步壓入線槽中。將打線工具的刀口對(duì)準(zhǔn)信息模塊上的線槽和導(dǎo)線,模塊外多余的線被剪斷。重復(fù)該操作,同時(shí)還要把線纜中的排流線與模塊后面的金屬片連接。
第4步:將信息模塊的塑料防塵片沿缺口穿入雙絞線,并固定于信息模塊上,然后把模塊的鐵蓋蓋上,壓緊后即可完成模塊的制作全過(guò)程。然后再把制作好的信息模塊放入信息插座中。
第5步,信息模塊制作好后當(dāng)然也可以測(cè)試一下連接是否良好,此時(shí)可用萬(wàn)用表進(jìn)行測(cè)量。把萬(wàn)用表的檔位打在x10的電阻檔,把萬(wàn)用珠的一個(gè)表針與網(wǎng)線的另一端相應(yīng)芯線接觸,另一萬(wàn)用表筆接觸信息模塊上卡入相應(yīng)顏色芯線的卡線槽邊緣(注意不是接觸芯線),如果阻值很小,則證明信息模塊連接良好,否則再用打線鉗壓一下相應(yīng)芯線,直到通暢為止。也可以使用專業(yè)測(cè)試儀,如FLUKE,根據(jù)不同的對(duì)象選擇不同的屏蔽測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)。
一個(gè)完整的屏蔽布線系統(tǒng)安裝要求處處屏蔽,一個(gè)連續(xù)的、完整的屏蔽路徑,才能達(dá)到用戶預(yù)期的效果。如果選擇采用屏蔽系統(tǒng),除了電纜外,模塊、配線架等連接件都需要使用屏蔽的,同時(shí)再輔以金屬橋架和管道。靜電屏蔽的原理是使干擾電流經(jīng)屏蔽外層流入大地,因此屏蔽層的妥善接地十分重要。
接地
屏蔽的妥善接地是十分重要的,否則不但不能減少干擾,反而會(huì)使干擾增大。因?yàn)楫?dāng)接地點(diǎn)安排不正確,接地電阻過(guò)大,接地電位不均衡時(shí),會(huì)引起接地噪聲,即在傳輸通道的某兩點(diǎn)產(chǎn)生電位差,從而使金屬屏蔽層上產(chǎn)生干擾電流,這時(shí)屏蔽層本身就形成了一個(gè)最大的干擾源,導(dǎo)致其性能遠(yuǎn)不如非屏蔽傳輸通道。因此,為保證屏幕效果,必須對(duì)屏蔽層正確可靠接地。
屏蔽配線架中的接地配件是接地用的匯流排,它可以將屏蔽模塊全部通過(guò)它連接到統(tǒng)一的接地體上,形成配線架中的接地通道。
屏蔽配線架用的接地配件主要有兩類(lèi)
1. 安裝在配線架內(nèi)的接地配件
安裝在配線架內(nèi)的接地配件具有彈性,當(dāng)屏蔽布線系統(tǒng)安裝模塊插入配線架后,其金屬殼體自動(dòng)與接地配件形成良好的連接,完成了屏蔽模塊的接地工作。
2. 獨(dú)立的接地配件
獨(dú)立的接地配件可以專用的非屏蔽配線架轉(zhuǎn)變?yōu)槠帘闻渚€架,這類(lèi)屏蔽模塊中一般含有可插搭接線用的接地接口。當(dāng)屏蔽模塊插入配線架后,將接地配件中的搭接線插在屏蔽模塊的接地接口上,形成屏蔽模塊的接地連接。
配線架上應(yīng)裝有接地樁,使來(lái)自機(jī)柜的接地導(dǎo)線可以與之搭接。傳統(tǒng)的屏蔽配線架所采用的方式是通過(guò)機(jī)柜中的金屬立柱進(jìn)行接地,這一方式現(xiàn)已不再使用。
配線架的屏蔽接地可以采用以下方式:
1. 每個(gè)屏蔽配線架通過(guò)各自接地導(dǎo)線連接到機(jī)柜的匯流銅排上,形成星型接地結(jié)構(gòu);
2. 機(jī)柜底部安裝接地銅排,并使用獨(dú)立的接地導(dǎo)線將接地銅排連接到配線間(電信間)的接地樁(接地銅排)上,使各個(gè)機(jī)柜之間的接地形成星型接地結(jié)構(gòu);
3. 接地導(dǎo)線的截面積應(yīng)大于6mm2;
4. 接地導(dǎo)線兩端應(yīng)使用電工常用的冷軋焊片,以免線頭散開(kāi)組成短路;
5. 為了提高高頻干擾信號(hào)的泄放能力,建議接地導(dǎo)線需要編織導(dǎo)線,以更大的表面積滿足高頻電流的趨膚效應(yīng)需求。
下面我們來(lái)看看網(wǎng)絡(luò)布線的過(guò)程中屏蔽布線相關(guān)的問(wèn)題:
1. 什么是EMC特性?
EMC是電磁兼容性,是指電子設(shè)備或網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)具有一定的抵抗電磁干擾的能力,同時(shí)不能產(chǎn)生過(guò)量的電磁輻射。也就是說(shuō),要求該設(shè)備或網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)能夠在比較惡劣的電磁環(huán)境中正常工作,同時(shí)有不能輻射過(guò)量的電磁波干擾周?chē)渌O(shè)備及網(wǎng)絡(luò)的正常工作。
2. 如何測(cè)量屏蔽和非屏蔽系統(tǒng)之間的性能差異?
FTP電纜的屏蔽系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)是提供較UTP電纜更好的EMC性能,它是基于將系統(tǒng)隔絕于外部電磁環(huán)境。因?yàn)橥獠看嬖诘碾姶怒h(huán)境會(huì)影響到整個(gè)布線系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸。到目前為止,還沒(méi)有性能指標(biāo)或測(cè)試方法來(lái)表達(dá)或比較EMC性能。
3. UTP電纜是理想的平衡傳輸系統(tǒng),為什么還要用FTP電纜?
UTP 電纜是通過(guò)芯線的雙絞來(lái)達(dá)到EMC性能,這意味著EMI首先被UTP電纜所接收,隨后才被抵消。但是,隨著頻率的提高,UTP的EMC性能將會(huì) 下降。經(jīng)過(guò)測(cè)量發(fā)現(xiàn),將電纜雙絞只能滿足到30MHz的EMC性能,對(duì)于更高的電磁干擾雙絞線將**為力。而到目前為止,大多數(shù)的實(shí)際網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的工作頻率都低于30MHz.
并且,理想的平衡傳輸系統(tǒng)是不存在的。UTP電纜的平衡特性并不只取決于部件本身的質(zhì)量(如絞對(duì)),而會(huì)受到周?chē)h(huán)境的影響。因?yàn)閁TP周?chē)慕饘?、隱蔽的“地”、施工中的牽拉、彎曲等等情況都會(huì)破壞其平衡特性,從而降低EMC性能。
事實(shí)上,我們安裝電纜是通常會(huì)將它穿入金屬導(dǎo)管、塑料導(dǎo)管或者其他有著不同接地阻抗的保護(hù)中。所以,要獲得持久不變的對(duì)地性能,只有一個(gè)解決方案:在所有芯線外加多一層鋁箔進(jìn)行接地。鋁箔為脆弱的雙絞芯線增加了保護(hù),同時(shí)為UTP電纜人為的創(chuàng)造了一個(gè)平衡環(huán)境。這意味著基于FTP電纜的屏蔽解決方案是 **于環(huán)境的,即與環(huán)境無(wú)關(guān)。FTP是融合了UTP的平衡特性和施工靈活性和STP的屏蔽效果,即平衡與屏蔽原理的完美結(jié)合。
4. FTP電纜的屏蔽原理是什么?
不同于雙絞線的平衡抵消原理,F(xiàn)TP電纜是在四對(duì)雙絞線的外面加多一層或兩層鋁箔,利用金屬對(duì)電磁波的反射、吸收和趨膚效應(yīng)原理(所謂趨膚效應(yīng)是指電 流在導(dǎo)體截面的分布隨頻率的升高而趨于導(dǎo)體表面分布,頻率越高,趨膚深度越小,即頻率越高,電磁波的穿透能力越弱),有效的防止外部電磁干擾進(jìn)入電纜,同 時(shí)也阻止內(nèi)部信號(hào)輻射出去,干擾其它設(shè)備的工作。
通過(guò)實(shí)驗(yàn)表明,頻率超過(guò)5MHz的電磁波只能透過(guò)38μm厚的鋁箔。如果讓屏蔽層的厚度超過(guò)38μm,例如耐克森的FTP電纜為兩層25μm厚的鋁箔 屏蔽,就使能夠透過(guò)屏蔽層進(jìn)入電纜內(nèi)部的電磁干擾的頻率主要在5MHz以下。而對(duì)于5MHz以下的低頻干擾可應(yīng)用雙絞的原理有效的抵消。
屏蔽布線系統(tǒng)安裝工程中,除了需要優(yōu)質(zhì)的線材,插接件以外,良好的施工技巧,細(xì)致的工作態(tài)度都是必不可少的。注重施工過(guò)程中的細(xì)節(jié),做好屏蔽系統(tǒng)中各個(gè)接地環(huán)節(jié),相信一定能做出優(yōu)質(zhì)的屏蔽工程