关于国六线束信号稳定

◎黄艳

绞线属于汽车线束当中比较常用的信号传输介质，主要是通过两根或者是两个以上具有绝缘保护层的铜导线组合而成。通过将两根绝缘的铜导线，根据特定的密度相互之间进行缠绕，每一根导线在传输过程中辐射出的电波，会被另外一根线上发出的电波所抵消，因此可以有效降低信号传输过程中的干扰程度，以此来保证线束信号的稳定性。

一、双绞线束信号传输

双绞线主要是通过一对相互绝缘的金属导线缠绕搅和而成，通过这种方法不但可以有效抵御外部环境电磁波所产生的影响，同时还可以有效控制多对绞线相互之间产生的信号干扰问题，通过将两根绝缘的绞线相互之间进行充分缠绕，干扰信号作用在这两根相互缠绕的导线上处于一致性状态，这种干扰信号也称之为共模信号。在接收信号差分电路中，可以将供模信号直接进行消除，从中可以有效提取出其中的差模信号。双绞线的主要作用是保证外部的干扰，在两根导线上产生噪音，在专业领域当中将无用的信号称之为噪声，方便后续差分电路提取出其中的有用信号，差分电路属于一个减法电路，通过两个输入端相同的信号之间形成相互抵消，反相信号相当于得到了增强。在理论分析角度上，双绞线和差分电路当中相当于干扰信号完全被消除，可以有效提高信号传输的稳定性，但是在实际运行工作当中也存在一定的差异性。双绞线的一个牛角周期长度又称之为节距，节距越小、扭线越密，通常情况下OEM 对于绞线的节距要求至少为25mm，其他的OEM 也在25mm 上下。

图1 双绞线线束

电流通过导体导体不单会发热，同时还会产生相应的电磁波，特别是电流变化比较迅速的情况下，电磁场会得到进一步增强。在日常生活当中所使用的无线广播电视等各种通讯设施，大部分使用的是电生磁，然后再通过磁转电实现信号的传输，关于电磁波的使用尽管有优势的一方面，同时也会存在影响的一方面，电磁波强大能量会造成脉冲信号和弱电信号产生紊乱情况，比如汽车上各种传感器收集的信号，特别是脉冲信号或者弱电信号等，因此要想有效保证信号传输过程中，线路对外部电磁波具有更好的屏蔽效果，需要对双绞线进行合理使用，上绞线以往主要是用来传输模拟信号，但是现阶段同样适用于数字信号的传输。

二、绞线性能指标

绞线的屏蔽功能和屏蔽线相比，在信号屏蔽效果方面基本保持相同，在很多汽车线束当中很多屏蔽线属于过于涉及从VAVE 角度上进行分析，其中很多屏蔽线可以将其换成绞线，屏蔽线外部增加一层保护套，对于屏蔽线的耐磨保护效果可以得到一定的提升，同时其中有的屏蔽线增加了铝箔或者是编织金属层，在使用过程中的信号屏蔽效果也会更加明显，但是其中需要考虑到经济成本的影响。绞线在使用过程中比较重要的几个性能控制指标，主要包含衰减近端串扰阻抗特性电容分布以及直流电阻大小等具体如下。

1.衰减。

衰减是沿链路的信号损失度量。衰减与线缆的长度有关系，随着长度的增加，信号衰减也随之增加。衰减用“db”作单位，表示源传送端信号到接收端信号强度的比率。由于衰减随频率而变化，因此，应测量在应用范围内的全部频率上的衰减。

2.近端串扰。

串扰分近端串扰（NEXT）和远端串扰（FEXT），测试仪主要是测量NEXT，由于存在线路损耗，因此FEXT 的量值的影响较小。近端串扰（NEXT）损耗是测量一条非屏蔽双绞线链路中从一对线到另一对线的信号耦合。对于非屏蔽双绞线链路，NEXT 是一个关键的性能指标，也是最难精确测量的一个指标。对于非平臂双绞线链路当中NEXT 是其中非常重要的性能控制指标，同时也是其中比较难以精确测量的指标。随着信号频率的不断增加，在测量工作难度上会进一步加大。NEXT 并不表示在近端点所的串扰值，只是表示在近端点所测量得到的串扰值。该参数量会随着电缆长度的变化而产生变化，电缆长度越长、串扰值的变化越小，同时发送端的信号强度也会有所下降，对其它线路的串扰程度也相对较小。通过实践工作分析可以看出，只有在40m 范围之内测定得到的NEXT 是真实有效的，如果另一端超过40m 的信息插座，则会产生一定程度的串扰和影响，但是测试仪可能无法直接测定准确的串扰参数数值，因此可以在两个端点位置进行NEXT 测量工作，其中大部分的测试仪器设备都配备了相应的控制设备，可以保证在链路的一端可以直接测定出两端的NEXT 参数数值。如图2：

图2 近端串扰

3.直流电阻。

直流环路当中电阻问题所产生的影响，会消耗掉其中一部分的电流，同时将其转化成相应的热量，主要指的是对导线的电阻之和以及双绞线的直流电阻大小进行控制，每段时间的差异不能过大，否则显示为接触不良需要有效检查其中的连接点问题。

4.特性阻抗。

和环路的直流电阻不同，特性电阻阻抗主要包含电阻及其频率范围在1～100MHz 的电感阻抗以及电容阻抗，和电线相互之间的距离以及绝缘体的电气性能之间有着直接的关联，各种电缆在工作过程中具有不同的特性阻抗，其中双绞线电缆则有100 欧姆、120 欧姆以及150 欧姆几种不同的形式。

5.衰减串扰比（ACR）。

在一些特定的频率工作范围之内，串扰与衰减量比例之间的关系，是反映出电缆供电工作过程中性能的重要指数，基于ACR 信噪比信号分析可以看出，主要是通过最差的衰减量和NEXT 量之间的差值来进行计算，其中ACR 值较大代表抗干扰能力更强，通常情况下要求至少大于10 分贝。

6.电缆特性。

通信信道的品质是由它的电缆特性描述的。SNR 是在考虑到干扰信号的情况下，对数据信号强度的一个度量。如果SNR过低将导致数据信号在被接收时，接收器不能分辨数据信号和噪音信号，最终引起数据错误。因此，为了将数据错误限制在一定范围内，必须定义一个最小的可接收的SNR。

三、线束信号传输稳定性分析

1.绞线使用特点。

绞线一般用在线束中的发动机舱与气囊线中，气囊是生命线，发动机中线束比较密集，干扰性比较大。所以气囊线与发动机舱内的线束对信号的屏蔽有一定的要求。构成绞线的单线较多，同时比较细长，不但可以提高电线电缆的柔软程度，同时还可以提高线路联通的可靠性。由于这些电线电缆的导体并不要求截面过大，但是同样也使用绞合形式。因为具有更高的材料柔软性以及高度的使用可靠性，在实际使用过程中通常情况下，节距越小柔软程度越好，各根单线之间的空隙越小，即绞线的密实程度越高并且单据和单线在同一个截距的实际长度相差也相对较大，同样长度的绞线所使用的单线长度也就越长。

2.导线载流量负载电流。

国家标准GB/T470 六。1-2005 规定的电线负载电流值（部分）；平方铜芯线允许长期负载电流为：8A—-12A；1.5 平方铜芯线允许长期负载电流为：12A—-15A；2.5 平方铜芯线允许长期负载电流为：1 六A—-25A；平方铜芯线允许长期负载电流为：25A—-32A；六平方铜芯线允许长期负载电流为：32A—-40A；注：上述的“平方”，指的是“平方毫米”如果是铝线，线径要取铜线的1.5～2 倍。如果铜线电流小于28A，按每平方毫米10A 来取肯定安全。如果铜线电流大于120A，按每平方毫米5A 来取。

3.屏蔽线的接地方法。

屏蔽接地线通常情况下，使用两种方式来进行处理，一端不直接接地或者是通过保护层进行接地。在屏蔽层单层接地的条件下，非接地端的金属屏蔽层和地面之间会存在感应电压，感应电压和电缆的长度成正比，但是屏蔽从无电视环流通过，并且单端接地主要是使用抑制电势电位差，有效达到消除电磁干扰的作用和效果。由于这种接地工的方法，更加适合长度相对较短的信号传输线路电缆长度，有时很有可能会出现天线效益情况。

图3 屏蔽线接地

动力电缆线两边直接进行电梯电机端的PE，必然需要和驱动端的PE 进行连接，同时最终直接接入到机箱内部大地汇流排，信号线则需要进行区分对待。通常情况下，模拟信号主张的是单端接地工作方法，以此来有效防止双端接地时，地电势不同造成地电流信号影响数字信号或者差分信号主张的是双端接地形式，只是过大的地电流通过同样可能会影响到信号传输的稳定性。因此，不管是单端还是双端接地，不能单从理论角度上进行分析，必须要通过实践工作证明之后来进行确认，需要以可以解决现场问题和设备运行稳定性作为基础，对实际问题进行针对性解决。

4.单端接地。

通过单端接地方式不会存在电位差问题的影响，因此可以有效降低接地问题所产生的影响，屏蔽线接地工作过程中主要分为三种不同的工作情况，即单端接地、两端接地以及屏蔽层悬浮具体如下。

第一，单端接地工作方法，如果信号电流从导电线直接流入到屏蔽线当中，在经过负载电阻的影响和处理之后，再直接经过屏蔽层有效返回到信号源部分。由于I1 和I2 电流之间呈相反方向，在电流的通过过程中所产生的磁场会形成相互影响和抵消状态，因此这一方式可以有效控制磁场所产生的干扰问题，同时也属于一种良好的抵制磁场耦合干扰的方法。

第二，两端接地处理工作方法，因为屏蔽成上流的电流属于流是i2 与地环电流i1 的叠加状态，因此在电流通过时不能有效抵消信号电流所生成的磁场干扰问题，因此通过抑制磁场的耦合干扰能力。比如，可以通过采取单端接地差方式，有效控制两端电场所形成的耦合干扰，作用和影响。

5.对于单端接地主要是指变送器一端接地。

第一，独立地线。所谓的独立地线，主要指的是本系统单独设置的一种地线，需要通过对地电阻测量合格的地线，合格地线所对应的接地电阻标准，需要通过国标进行确定，对于计算机系统的接地线标准，应该小于4 欧姆独立的接地接变频器，PE 现场的电机外壳，所有的导电金属柜体外壳等。

第二，等电位。等电位主要指的是安装接地线，该系统当中所有的金属外壳通过使用导电体大面积连接成一片面积越大，则抗干扰效果越明显。从抗干扰的角度上进行分析等电位的处理方式，更好于单独接地的效果，单独接地主要是在等电位基础之上来加以实施。根据一点接地的原则，独立接在整个系统的关键性位置，需要根据现场的实际情况来进行确认，原则上独立的接地线，在入地点连接在系统当中所有的外壳物体，金属表面积最大的区域等电位当中，包含了所有的电缆屏蔽层金属导体的连接。

6.电线载流量影响电线载流量的内部因素。

导线自身的属性会直接影响到电线载流量大小，通过提高导线的横截面面积，使用高导电材料采用耐高温导热性能好的绝缘材料，降低接触电阻等多种方式，都可以有效提升电线的载流量大小。第一，可以增大线芯面积提升电线的载流量，第二，导线横截面积和在流量之间呈现出正相关关系，通常情况下安全的载流量呈现为5～8A/mm2，铝线导线材料为3～5A/mm2。第三，使用高到电材料提升电线的载流量大小，如果使用铜线来替换铝线，在同等规格条件下可以提升30%的载流量大小，在某些高要求场合甚至还需要使用到银质的导线。第四，通过使用耐高温的导热性能良好的绝缘材料，可以有效提高电线的载流量大小。

四、结语

综上所述，双绞线作为信号传输的做载体，在实际工作过程中，必须要保证信号传输的准确性和稳定性，必须要具有较强的外部电磁波干扰能力。绞线的角距、尺寸大小，角距均匀性以及解绞距离对于信号传输抗干扰能力有着非常重要的影响，因此在设计和加工过程中，必须要加以充分重视。