關(guān)于國六線束信號穩(wěn)定

◎黃艷

絞線屬于汽車線束當(dāng)中比較常用的信號傳輸介質(zhì)，主要是通過兩根或者是兩個以上具有絕緣保護(hù)層的銅導(dǎo)線組合而成。通過將兩根絕緣的銅導(dǎo)線，根據(jù)特定的密度相互之間進(jìn)行纏繞，每一根導(dǎo)線在傳輸過程中輻射出的電波，會被另外一根線上發(fā)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(wěn)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(dǎo)線纏繞攪和而成，通過這種方法不但可以有效抵御外部環(huán)境電磁波所產(chǎn)生的影響，同時還可以有效控制多對絞線相互之間產(chǎn)生的信號干擾問題，通過將兩根絕緣的絞線相互之間進(jìn)行充分纏繞，干擾信號作用在這兩根相互纏繞的導(dǎo)線上處于一致性狀態(tài)，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(jìn)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(dǎo)線上產(chǎn)生噪音，在專業(yè)領(lǐng)域當(dāng)中將無用的信號稱之為噪聲，方便后續(xù)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(dāng)于得到了增強(qiáng)。在理論分析角度上，雙絞線和差分電路當(dāng)中相當(dāng)于干擾信號完全被消除，可以有效提高信號傳輸?shù)姆€(wěn)定性，但是在實際運行工作當(dāng)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(jié)距，節(jié)距越小、扭線越密，通常情況下OEM 對于絞線的節(jié)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(dǎo)體導(dǎo)體不單會發(fā)熱，同時還會產(chǎn)生相應(yīng)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(jìn)一步增強(qiáng)。在日常生活當(dāng)中所使用的無線廣播電視等各種通訊設(shè)施，大部分使用的是電生磁，然后再通過磁轉(zhuǎn)電實現(xiàn)信號的傳輸，關(guān)于電磁波的使用盡管有優(yōu)勢的一方面，同時也會存在影響的一方面，電磁波強(qiáng)大能量會造成脈沖信號和弱電信號產(chǎn)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(jìn)行合理使用，上絞線以往主要是用來傳輸模擬信號，但是現(xiàn)階段同樣適用于數(shù)字信號的傳輸。

二、絞線性能指標(biāo)

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(dāng)中很多屏蔽線屬于過于涉及從VAVE 角度上進(jìn)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(hù)套，對于屏蔽線的耐磨保護(hù)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(jīng)濟(jì)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(biāo)，主要包含衰減近端串?dāng)_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(guān)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(qiáng)度的比率。由于衰減隨頻率而變化，因此，應(yīng)測量在應(yīng)用范圍內(nèi)的全部頻率上的衰減。

2.近端串?dāng)_。

串?dāng)_分近端串?dāng)_（NEXT）和遠(yuǎn)端串?dāng)_（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?dāng)_（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(guān)鍵的性能指標(biāo)，也是最難精確測量的一個指標(biāo)。對于非平臂雙絞線鏈路當(dāng)中NEXT 是其中非常重要的性能控制指標(biāo)，同時也是其中比較難以精確測量的指標(biāo)。隨著信號頻率的不斷增加，在測量工作難度上會進(jìn)一步加大。NEXT 并不表示在近端點所的串?dāng)_值，只是表示在近端點所測量得到的串?dāng)_值。該參數(shù)量會隨著電纜長度的變化而產(chǎn)生變化，電纜長度越長、串?dāng)_值的變化越小，同時發(fā)送端的信號強(qiáng)度也會有所下降，對其它線路的串?dāng)_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(nèi)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(chǎn)生一定程度的串?dāng)_和影響，但是測試儀可能無法直接測定準(zhǔn)確的串?dāng)_參數(shù)數(shù)值，因此可以在兩個端點位置進(jìn)行NEXT 測量工作，其中大部分的測試儀器設(shè)備都配備了相應(yīng)的控制設(shè)備，可以保證在鏈路的一端可以直接測定出兩端的NEXT 參數(shù)數(shù)值。如圖2：

圖2 近端串?dāng)_

3.直流電阻。

直流環(huán)路當(dāng)中電阻問題所產(chǎn)生的影響，會消耗掉其中一部分的電流，同時將其轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的熱量，主要指的是對導(dǎo)線的電阻之和以及雙絞線的直流電阻大小進(jìn)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(huán)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(guān)聯(lián)，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?dāng)_比（ACR）。

在一些特定的頻率工作范圍之內(nèi)，串?dāng)_與衰減量比例之間的關(guān)系，是反映出電纜供電工作過程中性能的重要指數(shù)，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(jìn)行計算，其中ACR 值較大代表抗干擾能力更強(qiáng)，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(zhì)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(shù)據(jù)信號強(qiáng)度的一個度量。如果SNR過低將導(dǎo)致數(shù)據(jù)信號在被接收時，接收器不能分辨數(shù)據(jù)信號和噪音信號，最終引起數(shù)據(jù)錯誤。因此，為了將數(shù)據(jù)錯誤限制在一定范圍內(nèi)，必須定義一個最小的可接收的SNR。

三、線束信號傳輸穩(wěn)定性分析

1.絞線使用特點。

絞線一般用在線束中的發(fā)動機(jī)艙與氣囊線中，氣囊是生命線，發(fā)動機(jī)中線束比較密集，干擾性比較大。所以氣囊線與發(fā)動機(jī)艙內(nèi)的線束對信號的屏蔽有一定的要求。構(gòu)成絞線的單線較多，同時比較細(xì)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(lián)通的可靠性。由于這些電線電纜的導(dǎo)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(jié)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(jù)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(dǎo)線載流量負(fù)載電流。

國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T470 六。1-2005 規(guī)定的電線負(fù)載電流值（部分）；平方銅芯線允許長期負(fù)載電流為：8A—-12A；1.5 平方銅芯線允許長期負(fù)載電流為：12A—-15A；2.5 平方銅芯線允許長期負(fù)載電流為：1 六A—-25A；平方銅芯線允許長期負(fù)載電流為：25A—-32A；六平方銅芯線允許長期負(fù)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(jìn)行處理，一端不直接接地或者是通過保護(hù)層進(jìn)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(yīng)電壓，感應(yīng)電壓和電纜的長度成正比，但是屏蔽從無電視環(huán)流通過，并且單端接地主要是使用抑制電勢電位差，有效達(dá)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(xiàn)天線效益情況。

圖3 屏蔽線接地

動力電纜線兩邊直接進(jìn)行電梯電機(jī)端的PE，必然需要和驅(qū)動端的PE 進(jìn)行連接，同時最終直接接入到機(jī)箱內(nèi)部大地匯流排，信號線則需要進(jìn)行區(qū)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(shù)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?shù)姆€(wěn)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(jìn)行分析，必須要通過實踐工作證明之后來進(jìn)行確認(rèn)，需要以可以解決現(xiàn)場問題和設(shè)備運行穩(wěn)定性作為基礎(chǔ)，對實際問題進(jìn)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(chǎn)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(dǎo)電線直接流入到屏蔽線當(dāng)中，在經(jīng)過負(fù)載電阻的影響和處理之后，再直接經(jīng)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(chǎn)生的磁場會形成相互影響和抵消狀態(tài)，因此這一方式可以有效控制磁場所產(chǎn)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(huán)電流i1 的疊加狀態(tài)，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(tǒng)單獨設(shè)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(yīng)的接地電阻標(biāo)準(zhǔn)，需要通過國標(biāo)進(jìn)行確定，對于計算機(jī)系統(tǒng)的接地線標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)該小于4 歐姆獨立的接地接變頻器，PE 現(xiàn)場的電機(jī)外殼，所有的導(dǎo)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(tǒng)當(dāng)中所有的金屬外殼通過使用導(dǎo)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(jìn)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(chǔ)之上來加以實施。根據(jù)一點接地的原則，獨立接在整個系統(tǒng)的關(guān)鍵性位置，需要根據(jù)現(xiàn)場的實際情況來進(jìn)行確認(rèn)，原則上獨立的接地線，在入地點連接在系統(tǒng)當(dāng)中所有的外殼物體，金屬表面積最大的區(qū)域等電位當(dāng)中，包含了所有的電纜屏蔽層金屬導(dǎo)體的連接。

6.電線載流量影響電線載流量的內(nèi)部因素。

導(dǎo)線自身的屬性會直接影響到電線載流量大小，通過提高導(dǎo)線的橫截面面積，使用高導(dǎo)電材料采用耐高溫導(dǎo)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(dǎo)線橫截面積和在流量之間呈現(xiàn)出正相關(guān)關(guān)系，通常情況下安全的載流量呈現(xiàn)為5～8A/mm2，鋁線導(dǎo)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(guī)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(zhì)的導(dǎo)線。第四，通過使用耐高溫的導(dǎo)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(jié)語

綜上所述，雙絞線作為信號傳輸?shù)淖鲚d體，在實際工作過程中，必須要保證信號傳輸?shù)臏?zhǔn)確性和穩(wěn)定性，必須要具有較強(qiáng)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(shè)計和加工過程中，必須要加以充分重視。