CN112332174A - 兼顾电磁屏蔽与轻量化设计的线缆屏蔽层接地结构及方法 - Google Patents

兼顾电磁屏蔽与轻量化设计的线缆屏蔽层接地结构及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种兼顾电磁屏蔽与轻量化设计的线缆屏蔽层接地结构，属于电磁兼容的技术领域，所述线缆屏蔽层接地结构包括：连接器，所述连接器的一端连接有线缆束，且线缆束包括多个单根线缆屏蔽层；套于线缆束外部的内屏蔽层；连接于连接器端部的外屏蔽层，所述外屏蔽层套于内屏蔽层的外部；接地导线，所述接地导线的一段将各所述单根线缆屏蔽层捆扎为一体，另一段依次穿过内屏蔽层和外屏蔽层并通过该段接地导线将外屏蔽层与内屏蔽层相重叠部分捆扎为一体，以达到预期的屏蔽效果、提高电磁兼容性能，并且能够解决线缆束直径与连接器直径大小差异的匹配问题，兼顾线缆的减重与轻量化设计的目的。

Description

兼顾电磁屏蔽与轻量化设计的线缆屏蔽层接地结构及方法
技术领域
本发明属于电磁兼容的技术领域，具体而言，涉及一种兼顾电磁屏蔽与轻量化设计的线缆屏蔽层接地结构及方法。
背景技术
电子设备间的互连线缆是影响产品电磁兼容性的重要部分，在当前军品、民品的产品设计中，常见在单根线缆及线缆束上设计使用金属屏蔽层，以降低线缆上传输信号对外产生的电磁噪声辐射，并提高信号线的抗干扰能力。屏蔽层的接地设计是其中最为关键的环节，接地方式会决定接地阻抗的大小，进而对实际达到的屏蔽效能产生直接影响。
在传统的线缆设计制造中，对单根线缆及线缆束的屏蔽层普遍采用如图1所示的方式进行接地设计。首先使用热缩焊接套管(1)将单根细导线(2)连接在线缆束内各单根线缆的屏蔽层(3)上，然后将各细导线(2)逐一串接，并将最后一根细导线(2)引出，连接至线缆束屏蔽层(4)，最后将线缆束屏蔽层(4)以360°方式环接在连接器(5)上，实现屏蔽层接地。
该线缆屏蔽层的传统设计方式存在以下明显不足：
(a)使用细导线(2)将单根线缆屏蔽层(3)接地的方式虽然实现了屏蔽层与地平面之间的电连接，但这种方式仅能提供较低的直流接地电阻，只可作为有效的直流接地。由于细导线(2)对射频电流传输的阻抗较大，无法实现有效的射频接地，从而导致接地方案失效。另外，当射频电流流经细导线(2)时，由于射频阻抗的存在产生浮动电压降，形成新的电磁噪声辐射源，带来更严重的电磁兼容问题；
(b)在上述的传统设计方式中，由于线缆束直径与连接器(5)直径大小不同，且常见线缆束直径远小于连接器(5)直径情况。为匹配这一差异，可选两种设计装配方案：一是根据线缆束直径选择屏蔽防波套(即屏蔽层)的尺寸规格，该方案问题在于防波套尺寸虽然与线缆束直径相匹配，但因为小于连接器(5)直径，在装配时需要将防波套撑大，再以360°方式环接在金属连接器上，会导致靠近连接器区域防波套编织孔隙增大，屏蔽效能降低；另一种方案是根据连接器(5)直径选择屏蔽防波套的尺寸规格，该方案虽然不存在装配时防波套孔隙变大的问题，但由于所选防波套规格大于线缆束直径(在大多情况下会相差很大)，会带来冗余设计的问题，导致线缆束重量增加、体积变大以及产品设计成本增加。
在当前国内民品、军品的线缆设计以及装配中，线缆屏蔽层接地的问题存在普遍、影响范围广，对产品电磁兼容性的负面影响不容忽视，但业内缺少明确、统一的解决措施，专利检索结果也表明，目前未见针对这一问题的有效改进方案
发明内容
鉴于此，为了解决现有技术存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种兼顾电磁屏蔽与轻量化设计的线缆屏蔽层接地结构及方法以达到实现屏蔽层的有效接地，达到预期的屏蔽效果、提高电磁兼容性能，并且能够解决线缆束直径与连接器直径大小差异的匹配问题，兼顾线缆的减重与轻量化设计的目的。
本发明所采用的技术方案为：一种兼顾电磁屏蔽与轻量化设计的线缆屏蔽层接地结构，所述线缆屏蔽层接地结构包括：
连接器，所述连接器的一端连接有线缆束，且线缆束包括多个单根线缆屏蔽层；
套于线缆束外部的内屏蔽层；
连接于连接器端部的外屏蔽层，所述外屏蔽层套于内屏蔽层的外部；
接地导线，所述接地导线的一段将各所述单根线缆屏蔽层捆扎为一体，另一段依次穿过内屏蔽层和外屏蔽层并通过该段接地导线将外屏蔽层与内屏蔽层相重叠部分捆扎为一体。
进一步地，将各所述单根线缆屏蔽层捆扎为一体的捆扎位置与连接器端部之间的间距为150～200mm。
进一步地，各所述单根线缆屏蔽层捆扎为一体的捆扎宽度和将外屏蔽层与内屏蔽层相重叠部分捆扎为一体的捆扎宽度均设为线缆束直径或10～15mm。
进一步地，所述接地导线设为扁平导线。
进一步地，所述扁平导线选用宽度为5±2mm的金属防波套。
进一步地，所述内屏蔽层的端部与连接器的端部之间的间距不大于50mm。
进一步地，所述外屏蔽层与连接器之间通过360°环接连接，且外屏蔽层的长度设为150～200mm。
进一步地，所述内屏蔽层和外屏蔽层均选用屏蔽防波套。
在本发明中还提供了一种兼顾电磁屏蔽与轻量化设计的线缆屏蔽层接地方法，所述线缆屏蔽层接地方法包括：
S1：在线缆束上预设的捆扎位置裸露出各个单根线缆屏蔽层，通过接地导线在捆扎位置将各个单根线缆屏蔽层捆扎为一体，且接地导线预留有一定长度；
S2：根据线缆束直径选择与其匹配的内屏蔽层，根据连接器尺寸选择与其匹配的外屏蔽层；
S3：将内屏蔽层穿套在线缆束的外部，并将步骤S1中预留的接地导线穿出内屏蔽层；
再将外屏蔽层穿套在内屏蔽层的外部且外屏蔽层的一端部连接至连接器，并将预留的接地导线穿出外屏蔽层；
S4：通过穿出的接地导线对内屏蔽层和外屏蔽层相重叠的部分进行捆扎固定。
进一步地，所述步骤S1中的捆扎部分采用单层捆扎方式，对步骤S4中的捆扎部分作浸锡处理。
本发明的有益效果为：
1.本发明所提供的兼顾电磁屏蔽与轻量化设计的线缆屏蔽层接地结构及方法，将线缆束内各单根线缆屏蔽层，通过使用接地导线将其捆扎并接地，为低频噪声及射频噪声电流提供了有效的低阻抗接地路径，抑制了新噪声辐射源的产生，保证线缆屏蔽层达到设计预期的屏蔽效能。
2.本发明所提供的兼顾电磁屏蔽与轻量化设计的线缆屏蔽层接地结构及方法，采用双屏蔽层套接接地的设计方案，可获得双层屏蔽的效果，且由于与连接器直接环接的外屏蔽层可依据连接器直径选择规格稍大、相匹配的屏蔽防波套，解决了传统方案中线缆束末端防波套常出现松散、空隙率变大的难题，进一步提高线缆的屏蔽效能。
3.本发明所提供的兼顾电磁屏蔽与轻量化设计的线缆屏蔽层接地结构及方法，采用双屏蔽层套接接地的设计方案，使得线缆束外面的外屏蔽层可依据线缆束直径大小选择规格合适且相匹配的屏蔽防波套，而不必为了适配连接器直径选择规格偏大的屏蔽防波套，减轻了线缆重量、降低了产品成本，同时兼顾轻量化设计，且线缆越长差异越显著。
附图说明
图1是传统线缆屏蔽层接地结构的示意图；
图2是本发明所提供的兼顾电磁屏蔽与轻量化设计的线缆屏蔽层接地结构中各个单根线缆屏蔽层的捆扎结构示意图；
图3是本发明所提供的兼顾电磁屏蔽与轻量化设计的线缆屏蔽层接地结构的整体结构示意图；
图4是本发明所提供的兼顾电磁屏蔽与轻量化设计的线缆屏蔽层接地方法与传统方法的试验对比图；
附图中标注如下：
1-热缩焊接套管，2-单根细导线，3-单根线缆屏蔽层，4-线缆束屏蔽层，5-连接器，6-内屏蔽层，7-扁平导线，8-外屏蔽层。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明实施例的描述中，需要说明的是，指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义；实施例中的附图用以对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
实施例1
在本实施例中具体提供了一种兼顾电磁屏蔽与轻量化设计的线缆屏蔽层接地结构，旨在实现屏蔽层的有效接地，达到预期的屏蔽效果、提高电磁兼容性能。如图2、图3所示，在本实施例中，采用的线缆屏蔽层接地结构包括：连接器5、内屏蔽层6、外屏蔽层8、线缆束和接地导线。
①连接器
连接器5的一端连接有线缆束，且线缆束包括多个单根线缆屏蔽层3，各所述单根线缆屏蔽层3内的导线部分与连接器5的端口导电连接。
②内屏蔽层
套于线缆束外部的内屏蔽层6，内屏蔽层6优选为屏蔽防波套，屏蔽防波套依据线缆束直径选择与其规格相匹配的。当内屏蔽层6套于线缆束的外部后，内屏蔽层6的端部与连接器5的端部之间的间距不大于50mm，并确保内屏蔽层6的长度应尽量包覆整根线缆束。
③外屏蔽层
外屏蔽层8的一端通过通过360°环接连接的标准方式连接于连接器5的端部，且外屏蔽层8的另一端套于内屏蔽层6的外部。优选的，外屏蔽层8选用为屏蔽防波套，且外屏蔽层8的长度设为150～200mm。在实际应用时，外屏蔽层8选择的防波套规格尺寸应与连接器5的直径相匹配，保证在以360°环接至连接器5时，不会出现松散、空隙率变大的问题，进而解决了传统方案中线缆束末端防波套常出现松散、空隙率变大的难题，进一步提高线缆束的屏蔽效能。
④接地导线
接地导线的一段将各所述单根线缆屏蔽层3捆扎为一体，预设的捆扎位置不作严格限定，但应在装配操作可执行的条件下尽量靠近连接器5。优选的，将各所述单根线缆屏蔽层3捆扎为一体的捆扎位置与连接器5端部之间的间距为150～200mm。
而接地导线的另一段依次穿过内屏蔽层6和外屏蔽层8并通过该段接地导线将外屏蔽层8与内屏蔽层6相重叠部分捆扎为一体，同样，将外屏蔽层8与内屏蔽层6相重叠部分捆扎为一体的捆扎宽度设为线缆束直径或10～15mm，在本实施例中，捆扎宽度选用为线缆束直径。
在实际应用时，所述接地导线设为扁平导线7，之所以选用扁平导线7进行捆扎，是为了降低屏蔽层接地的射频阻抗，不可用细导线代替扁平导线7。考虑到可操作性及尽量降低射频阻抗的原则，扁平导线7选用宽度为5±2mm的金属防波套。
实施例2
在本发明中还提供了一种兼顾电磁屏蔽与轻量化设计的线缆屏蔽层接地方法，该方法应用于如实施例1中所述的兼顾电磁屏蔽与轻量化设计的线缆屏蔽层接地结构，所述线缆屏蔽层接地方法包括：
S1：在线缆束上预设的捆扎位置裸露出各个单根线缆屏蔽层3，通过接地导线在捆扎位置将各个单根线缆屏蔽层3捆扎为一体，且接地导线预留有一定长度，此处，预留扁平导线7目的是要引出线缆束的外部屏蔽层并在外层进行捆扎；其中，接地导线选用扁平导线7，扁平导线7应当选择一根长度约为400mm的P3X6防波套，防波套的出线方向为远离连接器5方向，通过使用防波套在露出所有单根线缆屏蔽层3的位置进行单层捆扎。在捆扎过程中，应使捆扎点的直径尽量小，捆扎宽度约为1个线缆束直径或10-15mm，捆扎打结处采用点焊以防止松脱。
S2：根据线缆束直径选择与其匹配的内屏蔽层6，根据连接器5尺寸选择与其匹配的外屏蔽层8，外屏蔽层8的尺寸规格稍大且外屏蔽层8长度一般为150～200mm，也可根据线缆折弯要求调整；在本实施例中，内屏蔽层6和外屏蔽层8均选用屏蔽防波套。
S3：先将内屏蔽层6穿套在线缆束的外部，并将步骤S1中预留的扁平导线7穿出内屏蔽层6；将内屏蔽层6尽量靠近连接器5收头捆扎，在实际应用时，内屏蔽层6在靠近连接器5尾端预留约为1倍线径的余量，并用锦纶线捆扎，捆扎长度约为1倍线径并剪除内屏蔽层6的多余部分；
再将外屏蔽层8穿套在位于线缆束末端的内屏蔽层6外部且外屏蔽层8的一端部采用360°标准方式环接连接至连接器5，同时，外屏蔽层8的另一端则穿套在内屏蔽层6的外部，并将预留的扁平导线7穿出外屏蔽层8；
在整个过程中，预留的扁平导线7由内至外依次穿出内屏蔽层6、外屏蔽层8。
S4：使用穿出的扁平导线7将整个线缆束进行捆扎，并收头固定，具体为：通过穿出的扁平导线7对内屏蔽层6和外屏蔽层8相重叠的部分进行捆扎固定并作收头固定，为保证扁平导线7在收头后不易脱落，可进行点焊固定，且在该步骤中对于捆扎宽度的设计约为1倍线缆束直径。同时，为保证足够低的接地电阻，并防止脱落，可在捆扎完成后对捆扎部分作浸锡处理。
如图4所示，经采用GJB151B-2013中RE102项的标准测试方法，在半电波暗室内对20～200MHz频段进行对比试验，数据表明相较于传统设计方式，采用本实施例中的方案设计、制作的屏蔽线缆在不同频点对外噪声辐射发射可显著改善约5～15dB，测试数据如图4所示。
本发明不局限于上述可选实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是落入本发明权利要求界定范围内的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种兼顾电磁屏蔽与轻量化设计的线缆屏蔽层接地结构，其特征在于，所述线缆屏蔽层接地结构包括：
连接器，所述连接器的一端连接有线缆束，且线缆束包括多个单根线缆屏蔽层；
套于线缆束外部的内屏蔽层；
连接于连接器端部的外屏蔽层，所述外屏蔽层套于内屏蔽层的外部；
接地导线，所述接地导线的一段将各所述单根线缆屏蔽层捆扎为一体，另一段依次穿过内屏蔽层和外屏蔽层并通过该段接地导线将外屏蔽层与内屏蔽层相重叠部分捆扎为一体。
2.根据权利要求1所述的兼顾电磁屏蔽与轻量化设计的线缆屏蔽层接地结构，其特征在于，将各所述单根线缆屏蔽层捆扎为一体的捆扎位置与连接器端部之间的间距为150～200mm。
3.根据权利要求1所述的兼顾电磁屏蔽与轻量化设计的线缆屏蔽层接地结构，其特征在于，各所述单根线缆屏蔽层捆扎为一体的捆扎宽度和将外屏蔽层与内屏蔽层相重叠部分捆扎为一体的捆扎宽度均设为线缆束直径或10～15mm。
4.根据权利要求1所述的兼顾电磁屏蔽与轻量化设计的线缆屏蔽层接地结构，其特征在于，所述接地导线设为扁平导线。
5.根据权利要求1所述的兼顾电磁屏蔽与轻量化设计的线缆屏蔽层接地结构，其特征在于，所述扁平导线选用宽度为5±2mm的金属防波套。
6.根据权利要求1所述的兼顾电磁屏蔽与轻量化设计的线缆屏蔽层接地结构，其特征在于，所述内屏蔽层的端部与连接器的端部之间的间距不大于50mm。
7.根据权利要求1所述的兼顾电磁屏蔽与轻量化设计的线缆屏蔽层接地结构，其特征在于，所述外屏蔽层与连接器之间通过360°环接连接，且外屏蔽层的长度设为150～200mm。
8.根据权利要求1所述的兼顾电磁屏蔽与轻量化设计的线缆屏蔽层接地结构，其特征在于，所述内屏蔽层和外屏蔽层均选用屏蔽防波套。
9.一种兼顾电磁屏蔽与轻量化设计的线缆屏蔽层接地方法，其特征在于，所述线缆屏蔽层接地方法包括：
S1：在线缆束上预设的捆扎位置裸露出各个单根线缆屏蔽层，通过接地导线在捆扎位置将各个单根线缆屏蔽层捆扎为一体，且接地导线预留有一定长度；
S2：根据线缆束直径选择与其匹配的内屏蔽层，根据连接器尺寸选择与其匹配的外屏蔽层；
S3：将内屏蔽层穿套在线缆束的外部，并将步骤S1中预留的接地导线穿出内屏蔽层；
再将外屏蔽层穿套在内屏蔽层的外部且外屏蔽层的一端部连接至连接器，并将预留的接地导线穿出外屏蔽层；
S4：通过穿出的接地导线对内屏蔽层和外屏蔽层相重叠的部分进行捆扎固定。
10.根据权利要求9所述的兼顾电磁屏蔽与轻量化设计的线缆屏蔽层接地方法，其特征在于，所述步骤S1中的捆扎部分采用单层捆扎方式，对步骤S4中的捆扎部分作浸锡处理。
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