關于國六線束信號穩定

◎黃艷

絞線屬于汽車線束當中比較常用的信號傳輸介質，主要是通過兩根或者是兩個以上具有絕緣保護層的銅導線組合而成。通過將兩根絕緣的銅導線，根據特定的密度相互之間進行纏繞，每一根導線在傳輸過程中輻射出的電波，會被另外一根線上發出的電波所抵消，因此可以有效降低信號傳輸過程中的干擾程度，以此來保證線束信號的穩定性。

一、雙絞線束信號傳輸

雙絞線主要是通過一對相互絕緣的金屬導線纏繞攪和而成，通過這種方法不但可以有效抵御外部環境電磁波所產生的影響，同時還可以有效控制多對絞線相互之間產生的信號干擾問題，通過將兩根絕緣的絞線相互之間進行充分纏繞，干擾信號作用在這兩根相互纏繞的導線上處于一致性狀態，這種干擾信號也稱之為共模信號。在接收信號差分電路中，可以將供模信號直接進行消除，從中可以有效提取出其中的差模信號。雙絞線的主要作用是保證外部的干擾，在兩根導線上產生噪音，在專業領域當中將無用的信號稱之為噪聲，方便后續差分電路提取出其中的有用信號，差分電路屬于一個減法電路，通過兩個輸入端相同的信號之間形成相互抵消，反相信號相當于得到了增強。在理論分析角度上，雙絞線和差分電路當中相當于干擾信號完全被消除，可以有效提高信號傳輸的穩定性，但是在實際運行工作當中也存在一定的差異性。雙絞線的一個牛角周期長度又稱之為節距，節距越小、扭線越密，通常情況下OEM 對于絞線的節距要求至少為25mm，其他的OEM 也在25mm 上下。

圖1 雙絞線線束

電流通過導體導體不單會發熱，同時還會產生相應的電磁波，特別是電流變化比較迅速的情況下，電磁場會得到進一步增強。在日常生活當中所使用的無線廣播電視等各種通訊設施，大部分使用的是電生磁，然后再通過磁轉電實現信號的傳輸，關于電磁波的使用盡管有優勢的一方面，同時也會存在影響的一方面，電磁波強大能量會造成脈沖信號和弱電信號產生紊亂情況，比如汽車上各種傳感器收集的信號，特別是脈沖信號或者弱電信號等，因此要想有效保證信號傳輸過程中，線路對外部電磁波具有更好的屏蔽效果，需要對雙絞線進行合理使用，上絞線以往主要是用來傳輸模擬信號，但是現階段同樣適用于數字信號的傳輸。

二、絞線性能指標

絞線的屏蔽功能和屏蔽線相比，在信號屏蔽效果方面基本保持相同，在很多汽車線束當中很多屏蔽線屬于過于涉及從VAVE 角度上進行分析，其中很多屏蔽線可以將其換成絞線，屏蔽線外部增加一層保護套，對于屏蔽線的耐磨保護效果可以得到一定的提升，同時其中有的屏蔽線增加了鋁箔或者是編織金屬層，在使用過程中的信號屏蔽效果也會更加明顯，但是其中需要考慮到經濟成本的影響。絞線在使用過程中比較重要的幾個性能控制指標，主要包含衰減近端串擾阻抗特性電容分布以及直流電阻大小等具體如下。

1.衰減。

衰減是沿鏈路的信號損失度量。衰減與線纜的長度有關系，隨著長度的增加，信號衰減也隨之增加。衰減用“db”作單位，表示源傳送端信號到接收端信號強度的比率。由于衰減隨頻率而變化，因此，應測量在應用范圍內的全部頻率上的衰減。

2.近端串擾。

串擾分近端串擾（NEXT）和遠端串擾（FEXT），測試儀主要是測量NEXT，由于存在線路損耗，因此FEXT 的量值的影響較小。近端串擾（NEXT）損耗是測量一條非屏蔽雙絞線鏈路中從一對線到另一對線的信號耦合。對于非屏蔽雙絞線鏈路，NEXT 是一個關鍵的性能指標，也是最難精確測量的一個指標。對于非平臂雙絞線鏈路當中NEXT 是其中非常重要的性能控制指標，同時也是其中比較難以精確測量的指標。隨著信號頻率的不斷增加，在測量工作難度上會進一步加大。NEXT 并不表示在近端點所的串擾值，只是表示在近端點所測量得到的串擾值。該參數量會隨著電纜長度的變化而產生變化，電纜長度越長、串擾值的變化越小，同時發送端的信號強度也會有所下降，對其它線路的串擾程度也相對較小。通過實踐工作分析可以看出，只有在40m 范圍之內測定得到的NEXT 是真實有效的，如果另一端超過40m 的信息插座，則會產生一定程度的串擾和影響，但是測試儀可能無法直接測定準確的串擾參數數值，因此可以在兩個端點位置進行NEXT 測量工作，其中大部分的測試儀器設備都配備了相應的控制設備，可以保證在鏈路的一端可以直接測定出兩端的NEXT 參數數值。如圖2：

圖2 近端串擾

3.直流電阻。

直流環路當中電阻問題所產生的影響，會消耗掉其中一部分的電流，同時將其轉化成相應的熱量，主要指的是對導線的電阻之和以及雙絞線的直流電阻大小進行控制，每段時間的差異不能過大，否則顯示為接觸不良需要有效檢查其中的連接點問題。

4.特性阻抗。

和環路的直流電阻不同，特性電阻阻抗主要包含電阻及其頻率范圍在1～100MHz 的電感阻抗以及電容阻抗，和電線相互之間的距離以及絕緣體的電氣性能之間有著直接的關聯，各種電纜在工作過程中具有不同的特性阻抗，其中雙絞線電纜則有100 歐姆、120 歐姆以及150 歐姆幾種不同的形式。

5.衰減串擾比（ACR）。

在一些特定的頻率工作范圍之內，串擾與衰減量比例之間的關系，是反映出電纜供電工作過程中性能的重要指數，基于ACR 信噪比信號分析可以看出，主要是通過最差的衰減量和NEXT 量之間的差值來進行計算，其中ACR 值較大代表抗干擾能力更強，通常情況下要求至少大于10 分貝。

6.電纜特性。

通信信道的品質是由它的電纜特性描述的。SNR 是在考慮到干擾信號的情況下，對數據信號強度的一個度量。如果SNR過低將導致數據信號在被接收時，接收器不能分辨數據信號和噪音信號，最終引起數據錯誤。因此，為了將數據錯誤限制在一定范圍內，必須定義一個最小的可接收的SNR。

三、線束信號傳輸穩定性分析

1.絞線使用特點。

絞線一般用在線束中的發動機艙與氣囊線中，氣囊是生命線，發動機中線束比較密集，干擾性比較大。所以氣囊線與發動機艙內的線束對信號的屏蔽有一定的要求。構成絞線的單線較多，同時比較細長，不但可以提高電線電纜的柔軟程度，同時還可以提高線路聯通的可靠性。由于這些電線電纜的導體并不要求截面過大，但是同樣也使用絞合形式。因為具有更高的材料柔軟性以及高度的使用可靠性，在實際使用過程中通常情況下，節距越小柔軟程度越好，各根單線之間的空隙越小，即絞線的密實程度越高并且單據和單線在同一個截距的實際長度相差也相對較大，同樣長度的絞線所使用的單線長度也就越長。

2.導線載流量負載電流。

國家標準GB/T470 六。1-2005 規定的電線負載電流值（部分）；平方銅芯線允許長期負載電流為：8A—-12A；1.5 平方銅芯線允許長期負載電流為：12A—-15A；2.5 平方銅芯線允許長期負載電流為：1 六A—-25A；平方銅芯線允許長期負載電流為：25A—-32A；六平方銅芯線允許長期負載電流為：32A—-40A；注：上述的“平方”，指的是“平方毫米”如果是鋁線，線徑要取銅線的1.5～2 倍。如果銅線電流小于28A，按每平方毫米10A 來取肯定安全。如果銅線電流大于120A，按每平方毫米5A 來取。

3.屏蔽線的接地方法。

屏蔽接地線通常情況下，使用兩種方式來進行處理，一端不直接接地或者是通過保護層進行接地。在屏蔽層單層接地的條件下，非接地端的金屬屏蔽層和地面之間會存在感應電壓，感應電壓和電纜的長度成正比，但是屏蔽從無電視環流通過，并且單端接地主要是使用抑制電勢電位差，有效達到消除電磁干擾的作用和效果。由于這種接地工的方法，更加適合長度相對較短的信號傳輸線路電纜長度，有時很有可能會出現天線效益情況。

圖3 屏蔽線接地

動力電纜線兩邊直接進行電梯電機端的PE，必然需要和驅動端的PE 進行連接，同時最終直接接入到機箱內部大地匯流排，信號線則需要進行區分對待。通常情況下，模擬信號主張的是單端接地工作方法，以此來有效防止雙端接地時，地電勢不同造成地電流信號影響數字信號或者差分信號主張的是雙端接地形式，只是過大的地電流通過同樣可能會影響到信號傳輸的穩定性。因此，不管是單端還是雙端接地，不能單從理論角度上進行分析，必須要通過實踐工作證明之后來進行確認，需要以可以解決現場問題和設備運行穩定性作為基礎，對實際問題進行針對性解決。

4.單端接地。

通過單端接地方式不會存在電位差問題的影響，因此可以有效降低接地問題所產生的影響，屏蔽線接地工作過程中主要分為三種不同的工作情況，即單端接地、兩端接地以及屏蔽層懸浮具體如下。

第一，單端接地工作方法，如果信號電流從導電線直接流入到屏蔽線當中，在經過負載電阻的影響和處理之后，再直接經過屏蔽層有效返回到信號源部分。由于I1 和I2 電流之間呈相反方向，在電流的通過過程中所產生的磁場會形成相互影響和抵消狀態，因此這一方式可以有效控制磁場所產生的干擾問題，同時也屬于一種良好的抵制磁場耦合干擾的方法。

第二，兩端接地處理工作方法，因為屏蔽成上流的電流屬于流是i2 與地環電流i1 的疊加狀態，因此在電流通過時不能有效抵消信號電流所生成的磁場干擾問題，因此通過抑制磁場的耦合干擾能力。比如，可以通過采取單端接地差方式，有效控制兩端電場所形成的耦合干擾，作用和影響。

5.對于單端接地主要是指變送器一端接地。

第一，獨立地線。所謂的獨立地線，主要指的是本系統單獨設置的一種地線，需要通過對地電阻測量合格的地線，合格地線所對應的接地電阻標準，需要通過國標進行確定，對于計算機系統的接地線標準，應該小于4 歐姆獨立的接地接變頻器，PE 現場的電機外殼，所有的導電金屬柜體外殼等。

第二，等電位。等電位主要指的是安裝接地線，該系統當中所有的金屬外殼通過使用導電體大面積連接成一片面積越大，則抗干擾效果越明顯。從抗干擾的角度上進行分析等電位的處理方式，更好于單獨接地的效果，單獨接地主要是在等電位基礎之上來加以實施。根據一點接地的原則，獨立接在整個系統的關鍵性位置，需要根據現場的實際情況來進行確認，原則上獨立的接地線，在入地點連接在系統當中所有的外殼物體，金屬表面積最大的區域等電位當中，包含了所有的電纜屏蔽層金屬導體的連接。

6.電線載流量影響電線載流量的內部因素。

導線自身的屬性會直接影響到電線載流量大小，通過提高導線的橫截面面積，使用高導電材料采用耐高溫導熱性能好的絕緣材料，降低接觸電阻等多種方式，都可以有效提升電線的載流量大小。第一，可以增大線芯面積提升電線的載流量，第二，導線橫截面積和在流量之間呈現出正相關關系，通常情況下安全的載流量呈現為5～8A/mm2，鋁線導線材料為3～5A/mm2。第三，使用高到電材料提升電線的載流量大小，如果使用銅線來替換鋁線，在同等規格條件下可以提升30%的載流量大小，在某些高要求場合甚至還需要使用到銀質的導線。第四，通過使用耐高溫的導熱性能良好的絕緣材料，可以有效提高電線的載流量大小。

四、結語

綜上所述，雙絞線作為信號傳輸的做載體，在實際工作過程中，必須要保證信號傳輸的準確性和穩定性，必須要具有較強的外部電磁波干擾能力。絞線的角距、尺寸大小，角距均勻性以及解絞距離對于信號傳輸抗干擾能力有著非常重要的影響，因此在設計和加工過程中，必須要加以充分重視。