CN109243684B - 一种防震、滤波及抗电磁干扰的信号线 - Google Patents
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Abstract
一种防震、滤波及抗电磁干扰的信号线属于信号传输技术领域，目的在于解决电磁与静电屏蔽不彻底、机械振动阻隔及消耗不充分、线材内部存在电网进入或因器材间的界面反射引起的高次谐波干扰在线材内部传导的问题。本发明包括基础线基；包覆在基础线基外的n层抗震吸附层，每层抗震吸附层包括防震层以及设置在该防震层及其相对内层之间的多个吸波支架，多个吸波支架均匀分布以及棉纱防震外皮层。本发明吸波通过均匀分布在每层的吸波支架实现；防震通过硅胶防震层和吸波支架共同实现；单层或多层抗震吸附层的设置，使防震和滤波吸波效果成倍增加，每层的多个吸波支架采用不同的磁导率，用于增强吸收及抵抗不同频段的高频干扰信号对线芯传导的影响。
Description
技术领域
本发明属于信号传输技术领域，具体涉及一种防震、滤波及抗电磁干扰的信号线。
背景技术
设备与设备之间的有线通信大多是通过信号线进行的。常用信号线包括数据线、音频线、电话线、网线、电源适配线、电缆以及光缆等。
目前，常用信号线的线体的外观大多都是圆形的，即线体的横截面的形状为圆形。圆形线体的结构大多是多根绞线，例如多根铜丝绞合后形成一根铜绞线，分别单独包裹具有一定柔软度的绝缘层形成多根芯线，再将多根芯线绞合，即多根芯线拧成一股，后包裹具有一定柔软度的绝缘层实现。
屏蔽布线系统源于欧洲，它是在普通非屏蔽布线系统的外面加上金属屏蔽层，利用金属屏蔽层的反射、吸收及趋肤效应实现防止电磁干扰及电磁辐射的功能，屏蔽系统综合利用了双绞线的平衡原理及屏蔽层的屏蔽作用，因而具有非常好的电磁兼容(EMC)特性。
传统线材的屏蔽形式虽能阻隔一定的外部电磁干扰，但在复杂电磁环境下，存在电磁与静电屏蔽不彻底、机械振动阻隔及消耗不充分、线材内部存在电网进入或因器材间的界面反射引起的高次谐波干扰在线材内部传导等一系列问题。这些问题将导致线材数据传输错误，信号失真畸变等现象，影响声音表现。
发明内容
本发明的目的在于提出一种防震、滤波及抗电磁干扰的信号线，解决现有技术中存在的电磁与静电屏蔽不彻底、机械振动阻隔及消耗不充分、线材内部存在电网进入或因器材间的界面反射引起的高次谐波干扰在线材内部传导等一系列问题。
为实现上述目的，本发明的一种防震、滤波及抗电磁干扰的信号线包括：
基础线基；
包覆在所述基础线基外的n层抗震吸附层，每层所述抗震吸附层包括防震层以及设置在该防震层及其相对内层之间的多个吸波支架，多个所述吸波支架均匀分布；
以及包覆在最外侧的抗震吸附层外侧的棉纱防震外皮层。
所述n的取值为大于等于1的整数。
同一层的抗震吸附层内的多个吸波支架磁导率不同；当n取值大于等于2时，相邻两层的吸波支架交错设置。
所述吸波支架为抗EMI磁性吸波材料的线基支架。
所述防震层为硅胶防震层。
所述基础线基由中心向外依次包括线芯、螺旋支架、EVA绝缘层、铝箔屏蔽层、外层镀银屏蔽层以及尼龙防震层；所述螺旋支架缠绕在所述线芯上。
所述EVA绝缘层材料为乙烯-醋酸乙烯共聚物。
本发明的有益效果主要有以下五方面：
1、屏蔽外部电磁干扰
本发明所设计的线材结构，其重要特征是：在传统线基之上，架设一层或多层吸波支架，该吸波支架由“抗EMI磁性吸波材料”构成。“抗EMI磁性吸波材料”有多种型号规格，均为高磁导率的磁性复合材料，通过分段或螺旋架设，与内层金属线材之间形成空气层，可看作并联磁路。由于空气磁导率μ≈1，“抗EMI磁性吸波材料”磁导率从几k到几十k不等，即形成磁旁路，来自外磁场的磁通量中绝大部分将沿此旁路通过，从而实现屏蔽外部磁场干扰的功能。在基础线基上根据设计需求，可制作两种以上不同磁导率的“吸波支架”，将漏进空腔中的磁通量层层过滤，用于增强吸收不同频段的电磁干扰。另外，本发明所采用铝箔屏蔽层、外层镀银屏蔽层将起到迅速削减外部高频电磁干扰中的E矢量。高频电磁波将在金属屏蔽层内由电磁感应形成涡流，此部分能量将迅速转换为焦耳热所消耗。
2、屏蔽外部静电干扰
本发明的线材结构中，由EVA绝缘层、铝箔屏蔽层、外层镀银屏蔽层构成静电屏蔽层。接地的金属屏蔽外层在电场中作为等势体，对内部线材形成静电屏蔽功能。
3、过滤内部高频杂波
线材内部的高频杂波主要由以下两个方面形成：在电网中存在大量含有绕组线圈的各种非线性家用电器。另外，在音响系统中，各器材间用来传递音乐信号的线材端子之间的界面反射将形成高次谐波。以上两种高频杂波均会在线材内部传导，影响声音表现。
本发明所设计的“吸波支架”除屏蔽外部电磁干扰，还能过滤线材内部的高频杂波。由于高频交变电流的趋肤效应，将导致此部分高频杂波在输运过程中向线材表面集中，可由高磁导率的磁性吸波材料消耗。其电磁吸附与耗散原理与第1部分相同。另外本发明最为灵活的是，可以调整导线内部允许传导的频段，吸收多余的失真频段，以适应不同功能的线材。例如，音乐信号只到100kHz，我们设计的线材将允许通过最高120kHz，所有高于120kHz的失真频段将被“抗EMI磁性吸波材料”吸收，实现高频滤波功能。
4、削减机械振动
由“抗EMI磁性吸波材料”构成的“吸波支架”不仅可以吸收线材内外的电磁波干扰，同时也可以大幅削减弹性机械波，为线材起到悬浮避震作用。通过均匀布设在每层之间的“吸波支架”，减少导线基础线基与防震外皮的接触点，减少机械震动的能量传递。另外线材中设有硅胶防震层，进一步吸收削减机械振动。
5、空气绝缘
本发明所设计的螺旋支架将使内层基础线芯与外部绝缘层之间形成一定量的空气层，以达到空气绝缘、机械抗震的多重作用。
附图说明
图1为本发明的一种防震、滤波及抗电磁干扰的信号线中抗震吸附层为一层时结构示意图；
图2为本发明的一种防震、滤波及抗电磁干扰的信号线中基础线基结构示意图；
图3为本发明的一种防震、滤波及抗电磁干扰的信号线中抗震吸附层为两层时结构示意图；
图4为本发明的一种防震、滤波及抗电磁干扰的信号线中增加螺旋支架的基础线基结构示意图；
其中：1、基础线基，101、线芯，102、PTFE特氟龙绝缘层，103、锡箔屏蔽层，104、内层镀银屏蔽层，105、EVA绝缘层，106、铝箔屏蔽层，107、外层镀银屏蔽层，108、螺旋支架，109、尼龙防震层，2、抗震吸附层，201、吸波支架，202、硅胶防震层，3、棉纱防震外皮层。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。
实施例一
参见附图1和附图2，本发明的一种防震、滤波及抗电磁干扰的信号线包括：
基础线基1；
包覆在所述基础线基1外的1层抗震吸附层2，所述抗震吸附层2包括防震层以及设置在防震层及基础线基1之间的多个吸波支架201，多个所述吸波支架201均匀分布；吸波支架201具有让吸波支架201内层与外层悬浮的作用，是抗震的关键，由吸波支架201的悬浮功能构成与硅胶防震层202间的点接触，硅胶防震层202是吸收震动；吸波支架201则是大量减少机械震动的传递，吸波支架201将传统电缆的填充物吸收及整体面传递震动，变成吸收及吸波支架的接触点传递；
以及包覆在最外侧的抗震吸附层2外侧的棉纱防震外皮层3。
多个吸波支架201磁导率不同。利用不同磁导率型号的抗EMI磁性吸波材料形成多重支架结构，在基础线基1上根据设计需求制作两种以上不同磁导率的吸波支架201，用于增强吸收及抵抗不同频段的高频干扰信号对线芯101的干扰。
所述吸波支架201为抗EMI磁性吸波材料的线基支架，抗EMI磁性吸波材料即高磁导率型吸波材料，本实施例选用的是：华中技术(深圳)有限公司生产的型号为以下中的任意一种：HZ-03040、JH-15020、HZ-03060、JH-12020。
所述防震层为硅胶防震层202。
基础线基1就是常见的传统结构形式线基，本发明涉及的基础线基1是较为复杂的双重屏蔽结构，具体结构形式为：由中心向外依次包括线芯101、PTFE特氟龙绝缘层102、内层单点接地形式0.3mm的锡箔屏蔽层103、内层单点接地形式的内层镀银屏蔽层104、屏蔽间隔离EVA绝缘层105、外层多点接地形式0.3mm的铝箔屏蔽层106和外层多点接地形式的外层镀银屏蔽层107；EVA绝缘层105材料为乙烯-乙酸乙烯共聚物，本发明采用内层单点接地形式、绝缘层、外层多点接地形式，两种接地形式混合使用。多点接地形式放在外层，多点接地形式可利用两器材间电位差在屏蔽层产生一层隔绝层，防止外部干扰电磁波进入导线，但由于电位差导致屏蔽层有位移电流经过，所以多点接地形式可造成自身的向内干扰辐射，这种辐射量很低，此时内层具有单点接地形式，可将此部分多点接地向内干扰全部屏蔽，两层之间有绝缘层，让两层屏蔽可以独立工作。每层屏蔽采用两种屏蔽材料即锡箔或铝箔及屏蔽网，锡箔与铝箔有利于静电屏蔽和对外部高频电磁干扰的耗散，镀银屏蔽网具有高电导率，有利于对净电荷和杂波干扰的快速导出。
线芯101为单晶银或无氧铜等材质制成，就是用于传导主要信号即音乐信号的主要载体，先主流材料有：OFC无氧铜、OCC单晶铜、Silver纯银、OCC Silver单晶银、无氧铜镀银、单晶铜镀银或单晶银包金。根据线材价格市场定位及声音需求不同选择不同材料。这与线基结构不发生矛盾。PTFE绝缘层就是美国杜邦公司发明的全新绝缘材料特氟龙。
吸波支架201就是利用抗EMI磁性吸波材料制成的线基支架，将基础线基1支撑并悬浮于硅胶防震层202内，减少导线基础线基1与防震外皮的接触点，从而减少机械振动的传递，减少震动对线芯101传导产生的干扰。高频电磁震荡阻隔数值可根据不同传导需求使用不用型号的高磁导率型吸波材料而改变，也就是说阻隔多少频段，允许通过多少频段的信号，是可以通过改变吸波支架材料型号而改变的。本实施例抗EMI磁性吸波材料具有吸收并阻隔130KHz以上高频干扰信号的功能，使用吸波支架201结构的线材，音乐信号范围10-100KHz，无论是线芯101内在的超过130KHz的干扰信号或是外部干扰向线内透射的超过130KHz的干扰信号将会全部被滤除，可保证线材的超低失真及超低干扰传导，大幅度提升传导信号的准确性。
实施例二
参见附图2和附图3，本发明的一种防震、滤波及抗电磁干扰的信号线包括：
基础线基1；
包覆在所述基础线基1外的n层抗震吸附层2，每层所述抗震吸附层2包括防震层以及设置在防震层及基础线基1之间的多个吸波支架201，多个所述吸波支架201均匀分布；
以及包覆在最外侧的抗震吸附层2外侧的棉纱防震外皮层3。
所述n的取值为大于等于2的整数。
同一层的抗震吸附层2内的多个吸波支架201磁导率不同，相邻两层的吸波支架201交错设置。
所述吸波支架201为抗EMI磁性吸波材料的线基支架，抗EMI磁性吸波材料即高磁导率型吸波材料。
所述防震层为硅胶防震层202。
基础线基1就是常见的传统结构形式线基，本发明涉及的基础线基1是较为复杂的双重屏蔽结构，具体结构形式为：由中心向外依次包括线芯101、PTFE特氟龙绝缘层102、内层单点接地形式0.3mm的锡箔屏蔽层103、内层单点接地形式的内层镀银屏蔽层104、屏蔽间隔离EVA绝缘层105、外层多点接地形式0.3mm的铝箔屏蔽层106和外层多点接地形式的外层镀银屏蔽层107；EVA绝缘层105材料为乙烯-乙酸乙烯共聚物，本发明采用内层单点接地形式、绝缘层、外层多点接地形式，两种接地形式混合使用。多点接地形式放在外层，多点接地形式可利用两器材间电位差，在屏蔽层产生一层隔绝层防止干扰电磁波进入导线，但由于电位差导致屏蔽层有位移电流经过，所以多点接地形式可造成自身的向内干扰辐射，这种辐射量很低，此时内层具有单点接地形式，可将此部分多点接地向内干扰全部屏蔽，两层之间有绝缘层，让两层屏蔽可以独立工作。每层屏蔽采用两种屏蔽材料即锡箔或铝箔及屏蔽网，锡箔与铝箔有利于静电屏蔽和对外部高频电磁干扰的耗散，镀银屏蔽网具有高电导率，有利于对净电荷和杂波干扰的快速导出。
线芯101为单晶银或无氧铜等任意材质支撑，就是用于传导主要信号即音乐信号的主要载体，先主流材料有：OFC无氧铜、OCC单晶铜、Silver纯银、OCC Silver单晶银、无氧铜镀银、单晶铜镀银或单晶银包金。根据线材加价市场定位及声音需求不同选择不同材料。这与线基结构不发生矛盾。PTFE绝缘层就是美国杜邦公司发明的全新绝缘材料特氟龙。
吸波支架201就是利用抗EMI磁性吸波材料制成的线基支架，将基础线基1支撑并悬浮于硅胶防震层202内，减少导线基础线基1与防震外皮的接触点，从而减少机械震动的传递，减少机械震动对线芯101传导产生的干扰。高频电磁震荡阻隔数值可根据不同传导需求使用不用型号的高磁导率型吸波材料而改变，也就是说阻隔多少频段，允许通过多少频段的信号，是可以通过改变吸波支架材料型号而改变的。本实施例抗EMI磁性吸波材料具有吸收并阻隔130KHz以上高频干扰信号的功能，使用吸波支架201结构的线材，音乐信号范围10-100KHz，无论是线芯101内在的超过130KHz的干扰信号或是外部干扰向线内透射的超过130KHz的干扰信号将会全部被滤除，可保证线材的超低失真及超低干扰传导，大幅度提升传导信号的准确性。
双层吸波支架201结构就是在基础基数线基外设置两层吸波支架201结构，根据线材不同的用途，选用不同磁导率的吸波支架，本实施例的内层吸波支架201采用磁导率120μ吸波支架201与内层硅胶防震层202构成基础线基1悬浮结构；在内层硅胶防震层202上再次设置一层磁导率60μ吸波支架201为外层支架，外层吸波支架201与外层硅胶防震层202构成基础线基1二次悬浮结构，并且吸波支架201支撑点相互交错，让两层硅胶防震层202充分抵消机械震动，大幅度降低机械震动的传递，吸波支架201在防震层内产生的空气层具有优异的绝缘效果，两层吸波支架201让线芯101内在的干扰信号或是外部向线内透射干扰信号得到双重的阻隔作用，将单层吸波支架201带来的机械防震及抗电磁干扰作用翻倍叠加。
多层吸波支架201结构与双层吸波支架201结构相符，利用不同磁导率型号的抗EMI磁性吸波材料构成更多层次的吸波支架201复合结构，带来的防震及抗干扰作用同样根据层数翻倍叠加。
实施例三
参见附图1和附图4，本实施与实施例一的区别在于：所述基础线基1由中心向外依次包括线芯101、螺旋支架108、EVA绝缘层105、铝箔屏蔽层106、外层镀银屏蔽层107以及尼龙防震层109；所述螺旋支架108缠绕在所述线芯101上。EVA绝缘层105即为乙烯-乙酸乙烯共聚物形成的绝缘层。螺旋支架108采用高磁导率型吸波材料，但不同的磁导率将产生不同的传导特性。
螺旋支架108结构是利用在基础线基1内的一种吸波支架201，它以螺旋形式直接缠绕在主线芯101导体表面。让导体与绝缘层内具有一定量的空气空间达到空气绝缘、抗震、阻隔干扰信号在线芯101内传导及外部透射的3重作用。螺旋支架108作为基础线基1内绝缘与导线间的填充物，并不影响将基础线基1制作为双重屏蔽结构或其他结构。作为基础线基1它的外层可以增加多重吸波支架或多层吸波支架复合使用。
实施例四
参见附图3和附图4，本实施例与实施例二的区别在于：所述基础线基1由中心向外依次包括线芯101、螺旋支架108、EVA绝缘层105、铝箔屏蔽层106、外层镀银屏蔽层107以及尼龙防震层109；所述螺旋支架108缠绕在所述线芯101上。EVA绝缘层105材料为乙烯-乙酸乙烯共聚物。螺旋支架108采用高磁导率型吸波材料，但不同的磁导率将产生不同的传导特性。
螺旋支架108结构是利用在基础线基1内的一种吸波支架201，它以螺旋形式直接缠绕在主线芯101导体表面。让导体与绝缘层内具有一定量的空气空间达到空气绝缘、抗震、阻隔干扰信号在线芯101内传导及外部透射的3重作用。螺旋支架108作为基础线基1内绝缘与导线间的填充物，并不影响将基础线基1制作为双重屏蔽结构或其他结构。作为基础线基1它的外层可以增加多重吸波支架或多层吸波支架复合使用。
本发明用于增强吸收及抵抗不同频段的高频干扰信号对线芯101的干扰。而且还能阻隔由于设备或其他因素造成已经形成的高频干扰信号在线芯内传递。也就是说加上吸波支架201和螺旋支架108中的一种或两种时，线芯101就等于加上了一个滤网，正常的音乐信号可以通过，高频杂波干扰信号将被滤除。
Claims (7)
1.一种防震、滤波及抗电磁干扰的信号线，包括：
基础线基（1）；
其特征在于，还包括：
包覆在所述基础线基（1）外的n层抗震吸附层（2），每层所述抗震吸附层（2）包括防震层以及设置在该防震层及其相对内层之间的多个吸波支架（201），多个所述吸波支架（201）均匀分布；同一层的抗震吸附层（2）内的多个吸波支架（201）磁导率不同；
以及包覆在最外侧的抗震吸附层（2）外侧的棉纱防震外皮层（3）。
2.根据权利要求1所述的一种防震、滤波及抗电磁干扰的信号线，其特征在于，所述n的取值为大于等于1的整数。
3.根据权利要求1所述的一种防震、滤波及抗电磁干扰的信号线，其特征在于，当n取值大于等于2时，相邻两层的吸波支架（201）交错设置。
4.根据权利要求1所述的一种防震、滤波及抗电磁干扰的信号线，其特征在于，所述吸波支架（201）为高磁导率型吸波材料的线基支架。
5.根据权利要求1所述的一种防震、滤波及抗电磁干扰的信号线，其特征在于，所述防震层为硅胶防震层（202）。
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的一种防震、滤波及抗电磁干扰的信号线，其特征在于，所述基础线基（1）由中心向外依次包括线芯（101）、螺旋支架（108）、EVA绝缘层（105）、铝箔屏蔽层（106）、外层镀银屏蔽层（107）以及尼龙防震层（109）；所述螺旋支架（108）缠绕在所述线芯（101）上。
7.根据权利要求6所述的一种防震、滤波及抗电磁干扰的信号线，其特征在于，所述EVA绝缘层（105）材料为乙烯-醋酸乙烯共聚物。
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