CN108988074B - 一种具有屏蔽连续性的电缆连接 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有屏蔽连续性的电缆连接，包括电缆、电缆连接器、屏蔽层接地线、连接器尾夹、铜布、热收缩膜、铜箔胶带、聚酰亚胺胶带以及箱体。利用铜布之类的金属覆盖体完成屏蔽拨开处到连接器之间的屏蔽，实现屏蔽层与电连接器360°封闭式搭接；利用可塑性强、有粘性的金属覆盖体(比如铜箔胶带)包覆包裹连接器与机箱底座以及机箱底座与机箱的缝隙，实现整个信号传输通路的屏蔽完整性。根据本发明的电缆连接能够显著减低电缆与连接器以及连接器与箱体之间的电磁泄漏，从而实现整个信号传输通路全面、连续的电磁屏蔽，同时还可以解决传统借助屏蔽卡或者尾罩完成屏蔽需要额外增加重量和安装空间的问题。

Description

一种具有屏蔽连续性的电缆连接

技术领域

本发明涉及卫星有线信号传输，具体而言涉及一种具有屏蔽连续性的电缆连接。

背景技术

作为电子信号传输的重要组成部分，传输线缆和电连接器应当具有良好的传输特性和电磁兼容性。电连接器和屏蔽电缆作为信号的传输路径，应当形成完整封闭的法拉第笼，以保证电磁屏蔽的连续性，从而增强屏蔽效能。屏蔽连续性主要依赖于屏蔽电缆的端头连接，并且屏蔽层和电连接器后端外壳形成360°封闭式搭接，以避免电磁泄漏。目前的端接方式主要有以下几种：

(1)采用屏蔽卡

将电缆布至接线点位，比好接线长度，留有相应接线余量。然后用剥线钳剥线(剥线时注意不要损伤屏蔽层)将线缆屏蔽层往外翻起包裹在线缆外层，用屏蔽卡紧贴线缆屏蔽层接至机箱相应的端子座上。但这种方式的缺点是需要增加屏蔽卡，不仅增加了额外的重量，同时也增加了对安装空间的需求。

(2)将屏蔽层拧成一股，接在连接器外壳上

这种方式本质上是传统的“猪尾巴或小辫子”连接。用小剪刀剪断多芯电缆内的填充物及塑料膜网线的屏蔽线，将多芯线的屏蔽线用一字起挑出，拧成一根线，截取相对应的热缩套管套在屏蔽线上，用吹风机进行吹缩，将屏蔽线接入相应的接地端子点位。这种方式处理方便，无需增加额外的电磁屏蔽处理物料，但也存在缺陷，由于破坏了屏蔽层的封闭性，因此在较短的导线上未形成电磁屏蔽，所以效果不理想。

(3)金属梳方式

屏蔽皮通过电缆接插件上的一个金属梳接地，金属梳通过接插件的扭紧固定螺栓接地。每根双绞线的屏蔽皮都通过一根尾辫线接到梳子顶点，这个接地装置直接安装在接插件罩子上。金属梳会导致电缆网重量增加，而且连接器插拔操作过程中接地可靠性降低。

但是，现有技术的缺点在于，各种电磁干扰在接口处最为严重，从而形成电磁干扰EMI进出的窗口。屏蔽电缆只有在正确端接的情况下才能保证与外界环境间的耦合最小，即电缆的屏蔽层在整个长度上都应当保持完整，若存在接缝或断裂，则很难达到屏蔽的目的。目前的屏蔽技术主要存在以下几个缺陷：

(1)为防止防波套管尾线刺破电缆绝缘层(曾经多次发生过)，通常在线缆外5CM左右就需要结束屏蔽，处理尾辫线，使得屏蔽无法连续。对于低频信号且灵敏度比较高的传输电缆，这种连接方式无法满足屏蔽效能的要求。

(2)使用屏蔽卡(尾罩)接地方式处理屏蔽层，可以满足屏蔽连续性的要求，但该尾罩为专用尾罩，不是所有连接器均可安装此尾罩，经常是发现该信号易受干扰时，已无法更换连接器，而且该尾罩很长，对插拔空间要求较高，对于布局紧凑的卫星，通常很难适用。

发明内容

从现有技术出发，本发明的任务是提供一种具有屏蔽连续性的电缆连接，所述电缆连接能够显著减小电缆与连接器之间，以及连接器与机箱之间的电磁泄漏，从而实现全面、连续的电磁屏蔽，并且该电缆连接能够防止屏蔽层端头处的毛岔刺破导线绝缘层，同时还可以解决传统借助屏蔽卡或者尾罩完成屏蔽需要额外增加重量和安装空间的问题。

根据本发明，该任务通过一种具有屏蔽连续性的电缆连接来解决，该电缆连接包括：

电缆，其具有信号线以及用于信号线的屏蔽层。

电缆连接器，其具有用于连接信号线的连接接口、如连接针(孔)以及接地的连接器壳体；

屏蔽层接地线，各导线的屏蔽层集中后焊接至接地线上，屏蔽层端头外用热收缩膜缠裹保护，接地线外用一层热缩套管保护，接地线另一端焊接至接地片，最后将接地片安装至连接器尾夹安装螺钉处，实现屏蔽层与连接器壳体相连通。

连接器尾夹，在电缆连接器上，实现铜布与连接器壳体360度搭接，利用连接器壳体实现屏蔽层接地。

铜布，为了保证屏蔽完整性，在电缆结束屏蔽的地方与电连接器之间包覆铜布。可以增大连接器和屏蔽电缆连接的位置屏蔽层的覆盖面积，使屏蔽层可以全方位的搭接在插头上，最大限度的降低接触电阻。

铜箔胶带，其用于包覆连接电缆的电连接器和箱体插座以及箱体插座和箱体之间的缝隙，本发明选择导电性良好、可塑性强且具有粘性的铜箔胶带。为了保证铜箔与连接器以及箱体的可靠连接，并且为了防止静电放电，在铜箔外面包裹聚酰亚胺胶带。

在本发明的一个优选方案中规定，所述电缆连接还包括附加的金属覆盖体，铜箔胶带用于覆盖电缆连接器与机箱之间的缝隙，铜布实现屏蔽层与电连接器后端外壳形成360°封闭式搭接。通过该优选方案，可以利用柔性好的金属覆盖体实现紧贴电缆、电缆连接器和机箱的连接，从而实现屏蔽连续性。但是在此应当指出，其它金属覆盖体也是可设想的，例如金属织物、金属网等。

在本发明的一个优选方案中规定，所述电缆连接还包括聚酰亚胺胶带，其用于包裹金属覆盖体和/或附加的金属覆盖体。通过该优选方案，可以防止静电放电，同时保证金属覆盖体紧贴电缆和电缆连接器。

在本发明的一个优选方案中规定，铜布以环绕方式覆盖已连接的电缆和电缆连接器之间的缝隙。通过该优选方案，可以实现360°环绕式屏蔽。

在本发明的一个扩展方案中规定，其中所述信号线用于卫星的低电压差分信号传输LVDS电缆。当然其他屏蔽电缆也可以参考本发明所述实现屏蔽连续性的电缆连接方式。

本发明至少具有下列有益效果：

(1)针对屏蔽无法连续的现象，借助柔性好的铜布之类的金属覆盖体完成屏蔽拨开处到连接器之间的屏蔽，实现屏蔽层与电连接器360°封闭式搭接。

(2)信号传输在输出端和输入端之间存在泄漏，影响整个系统的电磁兼容。为解决该问题，利用可塑性强、有粘性的金属覆盖体包覆包裹连接器与机箱底座以及机箱底座与机箱的缝隙，实现整个信号传输通路的屏蔽完整性。

(3)金属覆盖体、如铜箔和铜布重量轻，几乎和电缆和连接器完全贴合，可以解决传统借助屏蔽卡或者尾罩完成屏蔽需要额外增加重量和安装空间的问题。

(4)最后通过某型号卫星上屏蔽连续性设计的应用案例，解决航天型号研制中的电磁兼容问题，为航天器屏蔽连续性电磁兼容设计提供了经验参考。

附图说明

下面结合附图参考具体实施例来进一步阐述本发明。

图1示出了具有屏蔽连续性的电缆连接的示意图；

图2示出了现有技术的电缆连接的噪声脉冲幅度示意图(0.5s内)

具体实施方式

应当指出，各附图中的各组件可能为了图解说明而被夸大地示出，而不一定是比例正确的。在各附图中，给相同或功能相同的组件配备了相同的附图标记。

在本发明中，除非特别指出，“布置在…上”、“布置在…上方”以及“布置在…之上”并未排除二者之间存在中间物的情况。

在本发明中，各实施例仅仅旨在说明本发明的方案，而不应被理解为限制性的。

在本发明中，除非特别指出，量词“一个”、“一”并未排除多个元素的场景。

在此还应当指出，在本发明的实施例中，为清楚、简单起见，可能示出了仅仅一部分部件或组件，但是本领域的普通技术人员能够理解，在本发明的教导下，可根据具体场景需要添加所需的部件或组件。

图1示出了根据本发明的具有屏蔽连续性的电缆连接100的示意图。

如图1所示，电缆连接100包括电缆101、电缆连接器102、屏蔽层接地线103、线缆屏蔽层104、铜布105、信号线106、铜箔胶带107、聚酰亚胺胶带108、箱体109以及箱体插座110。

电缆101具有信号线106、用于信号线的屏蔽层104。

电缆连接器102其具有用于连接信号线的连接接口以及接地的连接器壳体；

屏蔽层接地线103，各导线的屏蔽层集中后焊接至接地线上，屏蔽层端头外用热收缩膜缠裹保护，接地线外用一层热缩套管保护，接地线另一端焊接至接地片，最后将接地片安装至连接器尾夹安装螺钉处，实现屏蔽层与连接器壳体相连通。

连接器尾夹，在电缆连接器102上，实现铜布与连接器壳体360度搭接，利用连接器壳体实现屏蔽层接地。

铜布105，为了保证屏蔽完整性，在电缆结束屏蔽的地方与电连接器之间包覆铜布。可以增大连接器和屏蔽电缆连接的位置屏蔽层的覆盖面积，使屏蔽层可以全方位的搭接在插头上，最大限度的降低接触电阻。

铜箔胶带107，其用于包覆连接电缆的电连接器102和箱体插座110以及箱体插座110和箱体109之间的缝隙，本发明选择导电性良好、可塑性强且具有粘性的铜箔胶带。为了保证铜箔与连接器以及箱体的可靠连接，并且为了防止静电放电，在铜箔外面包裹聚酰亚胺胶带108。

根据本发明的电缆连接可以控制航天器上电子产品的电磁发射性能(干扰源特性)及抗电磁干扰性能(敏感源特性)，从而确保其电磁兼容性(EMC)。

下面阐述根据本发明的电缆连接的形成过程：

(1)首先将各LVDS电缆各信号线的绝缘层、防护套管剥除一定长度，屏蔽线束外翻，为防止屏蔽层端头处的毛岔刺破导线绝缘层，在屏蔽层端头内外都用热缩套管或热收缩膜进行隔离防护；

(2)然后将各信号线的屏蔽层集中后焊接至屏蔽层接地线上，屏蔽层端头外用热收缩膜缠裹保护，接地线外用一层热缩套管保护，接地线另一端焊接至接地片，并将接地片安装至连接器尾夹安装螺钉处，实现屏蔽层与连接器壳体相连通。

(3)接着，在屏蔽层拨开处和电连接器之间包裹铜布，铜布外用热收缩膜压紧固定，在电连接器尾夹处垫铜布压紧线束，防尘垫用铜布制作，使屏蔽层与电连接器后端外壳形成360°封闭式搭接，以避免电磁泄漏。特别说明，在电缆连接器和电缆连接的位置尽量增大金属覆盖体的覆盖面积，使金属覆盖体可以全方位的搭接在插头上，最大限度的降低接触电阻。与并且国外的应用实例也证实，只要将屏蔽层多拧些小辫端来连接插头就可以明显降低辐射的水平。所以360°屏蔽是比较完善可行的方式。

(4)最后，利用可塑性强且导电性良好的一块完整铜箔胶带对电连接器和箱体插座以及箱体插座和箱体之间进行包覆，实现整个信号通路的屏蔽连续性。为了保证铜箔与连接器以及单机箱体的可靠连接，在铜箔外面包裹聚酰亚胺胶带。

下面描述根据本发明的电缆连接的性能测试结果。

首先，地面设备加电，总体对产品的EMC暗室进行环境监测，底噪-110dBm在左右，整个EMC暗室无其他电磁干扰存在，电磁环境符合测试要求

然后，航天器电源及产品的配电设备加电后，测得辐射发射电平接近底噪-110dBm在左右，目标单机开机前，EMC暗室无其他电磁干扰。

接着，使用没有铜布屏蔽和铜箔包覆的电缆作为高频信号的传输路径，目标单机开机后，对EMC暗室进行屏蔽检测，发现附近脉冲干扰幅度码最大值为52，每500ms收到的脉冲数最大为154，具体信息见图2和表1。

表1现有技术的电缆连接的噪声每0.5s接收到的脉冲数目

脉冲个数(个/0.5s)	工作频率(Hz)
		148	1400
140	1400
		154	1400
132	1400
		149	1400
122	1400
		127	1400
135	1400

特别说明，dBm和幅度码的对应关系如下，-85dBm对应幅度码为60，电平越大，则幅度码越大，每4个幅度码对应1dB，如-90dBm对应幅度码为40，-80dBm对应幅度码为80。

最后，对电缆用铜布屏蔽处理，并对电缆接口和机箱插座进行铜箔包敷，目标单机开机后，对EMC暗室进行屏蔽检测，发现附近脉冲干扰最幅度码大值为20，每500ms收到的脉冲数最大为4，具体信息见表2和表3。

表2本发明的电缆连接的噪声每0.5s接收到的脉冲数目

表3本发明的电缆连接的噪声0.5s内接收到的噪声幅度

序号	脉冲幅度	到达时间
			1	20	2.1s
2	20	2.3s

比较发现，改进后脉冲干扰幅度码降低32，每500ms收到的脉冲数几乎降低到0，由此可见，本发明设计的屏蔽处理措施，可以有效提高整星的EMC。

本技术方案的特点至少在于，利用铜布实现在屏蔽层与电连接器后端外壳形成360°封闭式搭接；然后使用可塑性强的一块完整铜箔胶带实现电连接器和机箱插座以及机箱插座和机箱的屏蔽，最终保证整个信号通路的屏蔽连续性，保证整个卫星系统的电磁兼容性能。

本发明至少具有下列有益效果：

(1)针对屏蔽无法连续的现象，借助柔性的铜布之类的金属覆盖体完成屏蔽拨开处到连接器之间的屏蔽，实现电缆与电连接器360°封闭式搭接。

(2)信号传输在输出端和输入端之间存在泄漏，影响整个系统的电磁兼容。为解决该问题，利用可塑性强、有粘性的金属覆盖体包覆包裹连接器与机箱底座以及机箱底座与机箱的缝隙，实现整个信号传输通路的屏蔽完整性。

(3)金属覆盖体、如铜箔和铜布重量轻，几乎和电缆和连接器完全贴合，可以解决传统借助屏蔽卡或者尾罩完成屏蔽需要额外增加重量和安装空间的问题。

(4)最后通过某型号卫星上屏蔽连续性设计的应用案例，解决航天型号研制中的电磁兼容问题，为航天器屏蔽连续性电磁兼容设计提供了经验参考。

虽然本发明的一些实施方式已经在本申请文件中予以了描述，但是对本领域技术人员显而易见的是，这些实施方式仅仅是作为示例示出的。本领域技术人员可以想到众多的变型方案、替代方案和改进方案而不超出本发明的范围。所附权利要求书旨在限定本发明的范围，并藉此涵盖这些权利要求本身及其等同变换的范围内的方法和结构。

Claims (8)

1.一种具有屏蔽连续性的电缆连接装置，包括：

电缆，其具有信号线、用于信号线的屏蔽层；

电缆连接器，其具有用于连接信号线的连接接口以及接地的连接器壳体；

屏蔽层接地线，各电缆的屏蔽层集中后焊接至屏蔽层接地线上，屏蔽层端头外用热收缩膜缠裹保护，屏蔽层接地线外用一层热缩套管保护，屏蔽层接地线另一端焊接至接地片，接地片安装至电连接器尾夹安装螺钉处，实现屏蔽层与连接器壳体相连通；

连接器尾夹，实现金属覆盖体与连接器壳体360度搭接，利用连接器壳体实现屏蔽层接地；

金属覆盖体，其用于覆盖已连接的电缆和电缆连接器之间的缝隙，实现屏蔽连续。

2.根据权利要求1所述的电缆连接装置，其中所述金属覆盖体包括铜布和/或铜箔胶带。

3.根据权利要求2所述的电缆连接装置，铜布用于完成屏蔽拨开处到连接器之间的屏蔽，铜箔胶带用于覆盖电缆连接器与机箱之间的缝隙。

4.根据权利要求2所述的电缆连接装置，其中所述电缆连接装置还包括聚酰亚胺胶带，其用于包裹铜箔胶带。

5.根据权利要求2所述的电缆连接装置，其中铜布以环绕方式覆盖已连接的电缆和电缆连接器之间的缝隙。

6.根据权利要求1所述的电缆连接装置，其中屏蔽层接地线通过接地片安装至电连接器尾夹安装螺钉处，以实现屏蔽层接地。

7.根据权利要求1所述的电缆连接装置，在屏蔽层端头内外都用热缩套管或热收缩膜进行隔离防护。

8.根据权利要求1所述的电缆连接装置，其中所述信号线用于卫星的低电压差分信号传输LVDS电缆。