装甲1现代军事行动的特点是通信密集,并依赖高速计算设备,从手持无线电和先进耳机到武器指挥系统、导弹制导系统和航空电子设备,无一例外。有效防护电磁干扰 (EMI)、射频干扰 (RFI) 和静电干扰 (ESI) 至关重要。.


电缆是极易受到干扰的入口点;因此,制造商采用多种成熟技术来确保电缆屏蔽和屏蔽端接的有效性。鉴于军用设备、商用航空电子设备以及其他高价值设备(例如医疗扫描仪)越来越重视重量、尺寸和成本节约,市场对轻量化、易于组装、更便于维修和维护的替代方案的需求日益增长。.


屏蔽效能

:屏蔽电缆能够抑制辐射干扰,保护信号免受外部电磁干扰 (EMI)、射频干扰 (RFI) 和电信号干扰 (ESI) 的影响。设计精良的电缆包含许多关键的独立组件,在系统设计中,其重要性不亚于其他任何因素。屏蔽效能以分贝 (dB) 表示,即入射波场强与允许场强之比。屏蔽层可以反射或吸收(通过接地)辐射的电场或磁场。


信号干扰源主要有四种:
- 静电噪声,即电场使信号失真;
- 磁噪声,来自大功率交流电机或变压器,它们会产生反向电流
;- 共模噪声,由系统中不同电位点之间的电流流动引起;
- 串扰,指两根或多根相邻导线或电缆之间的标准交流信号串扰。


由于电磁干扰/射频干扰问题可能出现在整条电缆以及电缆与连接器之间的接触点,因此屏蔽层和端接的质量都至关重要。实际上,连接端接处出现的问题比电缆上的其他任何位置都多。.


材料和端接

:常见的屏蔽和端接方法包括使用金属或金属化塑料连接器,并将电缆屏蔽层与连接器焊接在一起。另一种方法是用铜箔包裹连接处,然后再将铜箔焊接到电缆屏蔽层上。虽然这些方法确实有效,但它们成本高昂、费时费力,而且可能导致屏蔽效果不稳定。


其他类型的屏蔽电缆采用铝/聚酯或铝/Kapton薄膜完全覆盖导体。该薄膜与螺旋缠绕的镀锡铜接地线持续接触,从而在屏蔽层和电路地之间形成电气连接。这种金属化薄膜通常非常薄,约为0.75毫米,与其他屏蔽材料(例如编织线)相比,具有相对较高的电阻。因此,当需要更高级别的屏蔽时,通常会使用编织屏蔽。.


编织屏蔽层由交织在一起的铜线网构成,形成一个坚固而柔韧的圆柱体。铜线可以是裸露的、镀锡的、镀银的或镀镍的。根据所用连接器的类型,可能需要解开或松开编织层才能完成屏蔽层的端接。然而,同轴连接器的端接尤其简单,并且能够保持屏蔽层直至连接器外壳。多层编织屏蔽电缆是高质量的电缆,可提供至少 85% 的屏蔽覆盖率。.


在某些电缆中,编织屏蔽层可以涂覆一层涂层,以提高屏蔽效果。这种涂层可以防止编织层之间出现缝隙,因为即使是微小的孔洞也可能成为高频噪声的通道。编织屏蔽层的缺点是重量较重且柔韧性较差。.


采用铜或镍涂层织物屏蔽的电缆可用作轻薄且高度灵活的屏障,在军事和航空航天应用等恶劣环境中提供足够的环境防护。.


传统铠装电缆的局限性:

传统铠装电缆在维修或维护过程中容易发生撕裂或屏蔽层脱落,导致整条电缆无法使用。
此外,飞机或地面车辆大量使用铠装电缆会显著增加其整体重量,进而影响其灵活性和燃油消耗。这在民用和军用领域都是不利的,并且与诸如结构碳纤维的日益普及等其他轻量化举措背道而驰。大量使用金属铠装电缆还会导致许多其他高性能设备(例如医疗扫描仪)的尺寸、重量和成本增加。


航空电子系统中普遍存在的无线电频率也是目前对能够在极高频率下工作的屏蔽材料需求不断增长的一个因素。.


热缩管:

导电热缩管(图 1)可为电线电缆束提供轻便、全封闭的电磁干扰屏蔽,并兼具机械和环境防护功能,从而帮助工程师应对维护、重量和高频屏蔽方面的挑战。与传统的编织网屏蔽系统相比,该方案可减轻 40% 至 65% 的重量,同时还有助于降低人工成本。

Armor2
热缩聚烯烃管的外层耐磨损、耐化学腐蚀。内层涂覆导电银浆,提供电磁干扰屏蔽和接地功能。多种等级的聚烯烃材料具有不同的环境和电气性能,可满足包括军事和航空航天系统在内的各种应用需求。热缩管通常在产品初始组装阶段使用,但也可作为在已投入使用的电气系统增加二次绝缘和额外电磁干扰保护的理想方法。它可与标准热缩管的常用安装技术和工具配合使用。.


为了打造轻量化、高性能的完整线束屏蔽层,需要一套全面的热缩式电磁干扰屏蔽系统,例如 CHO-SHRINK® 1061。该系统除了符合 MIL-R-46846 5 型标准的导电涂层管外,还包括连续性和过渡元件、橡胶垫圈、扎带以及热熔导电绝缘体/粘合剂。该系统提供高度的防护和密封性,可实现 360 度电磁干扰/射频干扰/电火花干扰屏蔽,在 500 MHz 以上的频率下衰减 70 至 80 dB,并且阻燃性能符合 UL VW-1 和 CSA OFT 标准。此外,该材料还符合 NASA 的释气规范,使其适用于卫星等航天应用。.

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完整屏蔽系统:
工程师可利用该系统的各种组件,无需焊接即可制造出完整的密封线束,所有连接器均采用端接屏蔽层。
推荐的方法是先布置好所有分支,并规划好电缆夹或连接器与电缆连接处的位置。如图 2 所示,在这些位置放置连续性测试元件,并将其牢固地固定在线束上。这些元件的外表面经过金属化处理。


下一步是将预先切割好的内镀金属导电管放置在连续性元件上,两端各留出一小部分导电表面裸露在外。然后加热使导电管收缩,随后将过渡元件安装在线路分支交叉处。此时,线路已正确对齐并封装在保护罩内,如图 3 所示。.


连接器现已安装完毕,并使用 CHO-SHRINK 热缩电缆接头和扎带进行端接。扎带最后安装,在连接器端覆盖外壳(或适配器)上的导线,在电缆端覆盖裸露的金属化连续面。CHO
-SHRINK 热缩电缆接头的每个开口处都预涂有热熔高导电性粘合剂/绝缘体,在热缩过程中粘合剂会流动,从而形成有效的环境密封,同时不会影响电磁干扰屏蔽性能。热缩适配器和扎带表面带有滚花或凹槽,也有助于提高抗扭矩、抗拉拔和抗断裂应力的能力。


总之,

热缩电缆屏蔽层为设计人员提供了更多选择和灵活性,可实现高性能解决方案,该方案轻巧、易于维护和维修,并适用于各种军事和民用环境及应用。包含构建密封屏蔽线束所需所有组件的完整屏蔽系统可有效缩短组装时间,并确保最佳性能和可靠性。

作者:

克里斯托夫·洛雷特,导电化合物产品经理,Chomerics欧洲分部

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