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CST详解屏蔽线为什么能屏蔽噪声,为什么屏蔽线要接地

2月前浏览164

前言

今天继续分享小编最近学习的屏蔽相关的知识,本文就是简单聊一聊屏蔽线为什么能屏蔽噪声和为什么屏蔽线要接地,并且用CST仿真看下是否跟理论分析一致。

噪声耦合方式

噪声有两种耦合方式,电感耦合与电容耦合。

简单来说,它们的本质区别如下:

---电容耦合:通过电场,利用两个导体间的寄生电容传递噪声。噪声电压du/dt变化越大,耦合越强。

---电感耦合:通过磁场,利用两个回路间的互感传递噪声。噪声电流变化di/dt越大,耦合越强。

我们这里通过CST微波工作室建模,用一个天线:因为怕麻烦,这里我用的我设计的单杆天线。作为外部激励源,给屏蔽线一个外部电场,建模如下:

(1)电容耦合

物理机理:任意两个导体之间都存在寄生电容。当干扰源上的电压快速变化时,会通过这个寄生电容产生位移电流 ,这个电流注入到敏感电路,就形成了噪声。

本质是屏蔽层抵抗电场的干扰。

如果屏蔽层接地,当外部电场到达时,屏蔽层被强制锁定在0伏,感应电荷通过接地排出,从而保护了信号线。

如果屏蔽层不接地。那么屏蔽层变成了一个浮动的电极,外部干扰电场,使得屏蔽层产生电位U。由于屏蔽层与信号线之间存在分布电容,电场通过电容耦合干扰信号线。

(2)电感耦合

物理机理:根据法拉第电磁感应定律,变化的电流产生变化的磁场。当干扰回路中的电流快速变化时,其产生的磁通量会部分穿过敏感回路,从而在敏感回路中感应出噪声电压。

虽然金属屏蔽层无法阻断低频磁场,但它保证了屏蔽层是一个稳定的参考电位。如果两端不接地,屏蔽层在磁场线切割下产生感应电动势电位,然后合并之前屏蔽层的电位,通过分布电容耦合一起干扰到信号,就像一根高效的天线收集空间里的噪声,自己就变成了一个干扰源。

仿真结果

还是用AC任务,还是看频域。

从结果看,屏蔽层接地比不接地,信号线上耦合的干扰电压小很多,不接地,干扰电压比较大,有点夸张,那是因为屏蔽层上有浮动的电位。

本文总结

屏蔽线之所以能屏蔽噪声,是因为接地的屏蔽层提供了一个零电位的法拉第笼,阻挡电容耦合的电场干扰。而屏蔽线必须接地(通常是单端接地),是为了避免屏蔽层自己变成天线,同时防止地环路电流。

不接地的屏蔽线,不但不屏蔽噪声,还会主动收集干扰送给信号线——比非屏蔽线更糟。


来源:CST电磁兼容性仿真
电路电磁兼容电场理论CST
著作权归作者所有,欢迎分享,未经许可,不得转载
首次发布时间:2026-06-01
最近编辑:2月前
CST电磁兼容性仿真
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