CST EMC仿真详解屏蔽线高频信号为什么要两端接地

前言

众所周知，低频信号单端接地，防止地环路电流产生干扰。高频信号双端接地。这就让人困惑了：双端接地不会产生环路电流吗？这不是自己给自己找麻烦吗？今天我们通过CST仿真，把这个问题讲清楚。

低频信号

低频信号（比如工频50Hz）传输时，如果屏蔽层两端都接地，会形成一个闭合环路。这个大环路就像一个大线圈，很容易耦合外界的工频磁场，产生环路电流。这个电流在屏蔽层电阻上会产生压降，而这个压降会直接叠加在信号上，造成干扰。

所以低频时我们选择单端接地，就是为了切断这个环路。

高频信号

到了高频（比如几百MHz以上），两个关键物理效应彻底改变了局面：

（1）寄生电感变大

高频下，导线的寄生电感开始起主导作用。电感的阻抗公式是Z = 2πfL，频率越高，感抗越大。这个大的感抗天然地抑制了高频环路电流。也就是说，高频环路电流本身就很难流起来，不用担心它会产生多大干扰。

（2）趋肤效应

高频电流会趋向于导体表面流动，频率越高，穿透深度越浅。

高频环路电流和低频环路电流在屏蔽层截面上实际是分层流动，对于低频信号，低频环路电流影响很大，因为压降差会直接叠加在信号上。对于高频信号，屏蔽层是信号回流的优先通道。

屏蔽层扮演回流通道的角色

在高频信号传输中，屏蔽层不仅仅是屏蔽作用，它更是信号回流的优先通道。

信号线和屏蔽层之间的特性阻抗最低，高频信号会自然地选择阻抗最低的路径作为回路，那就是贴着信号线的屏蔽层内壁。

如果我们只做单端接地，会发生什么？

相当于切断了信号的高频回流路径。回流失去了最短、最低阻抗的通道，只能从其他地方绕回去。这时候，能量就会在缺口处泄露出去——辐射干扰就产生了。

CST仿真

（1）3D建模

建模还是这个，老演员了

（2）仿真结果

接地点位置的选择单端接地和双端接地，分别对比信号线上的干扰电压，我们看一下1MHz~1GHz频率范围的仿真结果：

从仿真结果上看，显而易见，两端接地比单端接地干扰小很多，特别是10MHz以上，两端接地屏蔽效果很好。

本文总结

低频信号：屏蔽层只起屏蔽作用，回流走专用地线。双端接地会产生地环路干扰，所以单端接地。

高频信号：屏蔽层本身就是回流通路。单端接地会切断回流路径，造成辐射泄漏，所以必须双端接地。