编码器信号电缆与传输抗干扰的十个问题讨论，可以说很详细了！

电磁波通过不同介质界面时，会发生折射、反射、绕射、散射及吸收等等。电磁波在导体介质中传播，既有沿导线方向的传播，也有沿导线直径方向的传播，并在导线的外径表面发生“折射”而辐射出另一个介质去（类似光遇见了水面,可以是进入另一个导体介质,也可能是空间辐射），和“反射”回导线介质的继续传播（类似于光线在水面反射）。各种波长反复的“反射”波杂乱了后形成了“散射”（类似于雾气），导体内的杂质吸收了电磁波能量发热形成了波的“吸收”（类似于电磁灶微波炉原理）。电磁波既有在导体内的传播，也有离开导体界面向外辐射的传播。电磁波频率低时，主要借由有形的导电体传递。原因是在低频的电振荡中，磁电之间的相互变化比较缓慢，其能量几乎全部返回原电路而没有足够的能量辐射出去；电磁波频率高时逐渐增加了向外辐射的比例，在高频率的电磁振荡中，磁电互变甚快，能量不可能全部返回原振荡电路，于是电能、磁能随着电场与磁场的周期变化以电磁波的形式向空间传播出去，不需要介质也能向外传递能量，这就是一种辐射。

较高频率的电磁波在到达导体界面时，一部分折射离开导体辐射出去了，另一部分又像碰到镜面反射回导体，这一部分反射回来的高频电磁波与下一波向外移动的电磁波叠加，形成了集中在导体表面的移动的结果，因此，高频率的电磁波有沿导体表面移动的“集肤效应”和离开导体表面的“辐射效应”。较高频率的电磁波也较容易被导体杂质吸收而迅速衰减。

当较高频率的电磁波导体表面是尖锐的界面时，因为尖端的外形特征反射后仍然可能是向外的，而增加了多次辐射的机会，这种在表面移动的波就更容易向外辐射出去，而反射回来的波就很少了，这就是高频电磁波的尖端辐射效应。这也是高频电波发射的天线原理。

LC高频振荡电路，是指用电感L、电容C组成选频网络的振荡电路，用于产生高频正弦波信号。电感L的两种极端是螺旋的线圈甚至一长段金属导线，电容的两种极端是两个不接触的金属导体板或者一个尖锐的发散的金属尖端与大地构成了一个电容C。其中,一个尖锐发散的金属尖端与大地更容易形成一个振荡发射的天线，在一定的能量、频率和电路开放形态下，LC高频振荡电路将电磁波发射到空间（发射天线），或者接收来自空间的电磁波（接收天线）。

小结：电磁波是一种能量，是正弦移动的波，高频信号走导线表面传导，高频信号有向空间辐射的比例，当金属有一长段导线与尖锐的尖角的情况下，高频信号在尖端更容易辐射，或者接收外部高频电磁波（干扰）。

二，编码器信号频率是什么？

我们常讲的编码器信号频率，是方波的频率，也称为电子开关频率（从0到1的开关特性）。但是在电缆线上传导的应以电磁波频率计算，也就是说类似19个以上频谱电磁波构成的电磁波频率，每一个电磁波频率与方波频率有一个倍数系数关系，即使方波频率不高，但是信号上仍然有部分高频电磁波成分，这个在较长距离传输中，或者在高频干扰中会显现出来。

数字方波信号的上升沿下降沿遵循电磁波的高频特性，而平缓的高电平低电平遵循电磁波的低频特性。数字信号的频率并不等同于其电磁波频率，其中有更高频率的高频电磁波存在。如果我们的数字信号仅仅在300KHz以下，由于方波有陡直的上升沿和下降沿，所以仍然有很多高频电磁波在其中，这也是各种电磁干扰的发生与接收主要问题所在。而任何一次的开关电压，从低电平陡直上升到高电平，同样也是一次各种频率电磁波的浪涌组合。

三，编码器电缆的电特性是什么？

既然编码器电缆上传导的是各种频率的电磁波，那就不是以直流（或者低频率）的电流电压欧姆定律来计算，而是交流信号电磁波的电容与电感。且前面介绍过了，较高频率的频谱电磁波有沿着金属导体表面传播的特性。

线间电容：足够高频率的电磁波，较长的电缆长度下（大于30米后比较明显），电缆内两个芯线之间表面积较大，就会显现出两两线间电容特性，高频电磁波是走电容的。信号芯线与电源线也会形成线间电容，信号芯线与屏蔽层也会形成线间电容。高频电磁波从一个信号芯线通过电容到另一个信号芯线，这称为“串音干扰”，例如A相对B相相互串音干扰。屏蔽层上走的电磁杂波通过线间电容走到信号芯线上，这称为“外部高频电磁干扰”。线间电容以每米PF实验室检测获得。

信号被干扰的传导来自于线间电容走高频信号。

线间电容会随着电缆绝缘皮的老化而性能突变，一些使用久的老化的电缆会突然开始丢信号。

导线的电感特性：足够长的导线，因传导电磁波周边电场形成电感特性，电感特性带来的是对电磁波信号的延迟，以ns/m延迟参考这个电缆的电感特性。当周边电磁场被干扰，这种电感延迟效应将更加突出，会有更多的不确定性的信号延迟出现，由于不同频率电磁波对于电感的效应不同，重新叠加后方波信号已经变形失真了。

如果编码器信号线是绕圈的，这种电感特性将更加明显。因此，编码器电缆走线尽量保持直线。

四，编码器双绞是个啥意思？

双绞线是将成互为反相的成双抓对的信号组成一组双绞传递，例如在增量编码器的互为反相信号成双抓对，A+与A-是一对，B+与B-是一对，各自在双绞线上传输。

“双”的作用是将A+与A-在外部看过去是合成为一种正相与反相电磁波的叠加，而配对双绞叠加后看似一个直流场，没有电磁场变化的传导。直流传导形成的电磁场对线间电容不敏感，也就是没有了串音干扰与外部高频电磁干扰。

双绞前：

A+与A-双绞配对后传输：

A+与A-组信号与B+与B-组信号各自双绞后，相当于两组直流对直流，线间电容对几乎是直流的电场不起作用，两组信号之间的串音减少了。

“绞”是指绞合旋转的节距，这与电缆电感特性有关，需对于这根电缆要走的信号主要频率段做预设，通过实验室获得最佳的电缆电感特性（信号延迟与变形最小）。

无论是从电学理论还是实验室实践看，双绞的作用主要是针对在电缆上同时传输配对的含反相信号，如果是单相的，例如仅仅是ABZ信号传输，双绞的意义并不大。某些“专家”看都不看编码器是否具有A+与A-信号同时在导线上传输，或者就是只传了ABZ信号，也要强调要用“双绞屏蔽线”，我不知道他的依据是什么？欢迎留言讨论。

五，编码器屏蔽层起什么作用？

静电屏蔽:静电屏蔽就是用铜等导电性能良好的金属为材料制作成封闭的金属外包,并与地线连接,把需要屏蔽器件或信号置于其中,使外部静电干扰电场不影响其内部的电路和信号。

电磁屏蔽:电磁屏蔽也是采用导电良好的金属材料做成屏蔽层,将被保护的电路包围在其中。它屏蔽的干扰对象不是电场,而是高频(40KHz以上)磁场。干扰源产生的高频磁场遇到导电良好的电磁屏蔽层时,会有多种可能：反射、折射、吸收、多次折射再反射，或者穿透干扰到内部芯线上的信号。

很高频率的电磁波接近于光波特性，遇到铝箔屏蔽层，或者很致密的遮蔽层大部分就反射回去了。不是很高频率的电磁波会有部分折射进入屏蔽层金属导体，有一部分再次在导体表面反射，多次反射后被吸收，就在屏蔽层其外表面形成电磁波“雾”，从而消耗了高频干扰的能量，使电磁屏蔽层内部的电路免受高频干扰磁场的影响。如果是单层铝箔，或者屏蔽层不够致密，仍然会有部分高频干扰穿透屏蔽层而干扰到内部信号。铝箔仅对很高频率的电磁波有100%的反射，还有很多波长较长频率较低的电磁波将可能透过铝箔折射进入内部。因此用铝箔作为屏蔽层的一般都是用于很高频率的以太网信号，普通增量脉冲信号频率较低，用铝箔做屏蔽层效果不佳。对于编码器信号，较佳的是用高遮蔽性的致密线金属网状屏蔽层。

屏蔽层并不是做为导线用的，更不是去做两端等电位导线用的。如果要求两端都接地，也有可能由于连接而导入干扰信号。如果需要两端等电位连接，应该在屏蔽层外再用一根铜粗导线连接两端等电位，而不是将屏蔽层当等电位连接线用。

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