自動(dòng)化行業(yè)的一些人對(duì)編碼器的關(guān)注還不夠，更不用說(shuō)編碼器信號(hào)電纜了。雙絞屏蔽、越粗越好、接地再接地，看空就接地看起來(lái)有多簡(jiǎn)單？但這些模糊甚至對(duì)電纜有錯(cuò)誤的理解，問(wèn)題是現(xiàn)場(chǎng)干擾的出現(xiàn)，往往從簡(jiǎn)單的電纜和連接方法開(kāi)始。 事實(shí)上，編碼器信號(hào)電纜的技術(shù)含量相當(dāng)高，包括物理基礎(chǔ)和材料知識(shí)。基本的東西越接近物理原理，就越需要理解原理，結(jié)合基本原理、實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐驗(yàn)證，而不僅僅依靠產(chǎn)品手冊(cè)。

德國(guó)海德漢編碼器對(duì)信號(hào)電纜一直有嚴(yán)格的要求。我不能在這里一次給出標(biāo)準(zhǔn)答案。我沒(méi)有足夠的實(shí)驗(yàn)室條件，只能從電磁波信號(hào)原理中推斷出來(lái)。只據(jù)12年前定制的一家外國(guó)電纜制造商的編碼器電纜。這家外國(guó)電纜廠原本有電纜，但我根據(jù)對(duì)海德漢電纜的理解，對(duì)編碼器提出了特殊的定制要求。我喜歡的是他們有實(shí)驗(yàn)室條件，可以和提供我要求的參數(shù)，實(shí)驗(yàn)參數(shù)是固定的。我們用這根電纜已經(jīng)12年了，做了很多大大小小的項(xiàng)目，很多知情的同行都用過(guò)，得到了認(rèn)可。這家外企轉(zhuǎn)向工控領(lǐng)域，成功制造了機(jī)器人電纜。 所謂知己知彼，百戰(zhàn)不殆。在本文中，我們需要了解編碼器信號(hào)是什么樣的信號(hào)，電纜的特性是什么，干擾可能來(lái)自哪里，以便根據(jù)混合干擾環(huán)境分析對(duì)策。我在這里挑選了行業(yè)對(duì)編碼器信號(hào)電纜的理解模糊甚至一些錯(cuò)誤的問(wèn)題，為行業(yè)真正的實(shí)踐者提供參考和討論，也歡迎留言討論。

一、什么是編碼器信號(hào)？

編碼器信號(hào)有很多種。這里只談增量脈沖信號(hào)和數(shù)字串行信號(hào)使用較多（SSI等信號(hào))，電子開(kāi)關(guān)頻率800KHz以下的。本文不討論其他總線信號(hào)電纜、單電纜技術(shù)電纜和工業(yè)以太網(wǎng)電纜。(我還沒(méi)聽(tīng)懂) 編碼器信號(hào)是方波。然而，電纜的傳導(dǎo)特性是由電磁波計(jì)算和設(shè)計(jì)的。方波不是單頻電磁波。根據(jù)傅立葉分解，方波是多頻電磁波的疊加組合。下圖顯示方波至少有N=由19個(gè)不同頻率的電磁波合成。（N=表示只有一個(gè)頻率的電磁波)。

因此，編碼器電纜上傳輸?shù)男盘?hào)是從低頻電磁波到高頻電磁波的組合。 電磁波的頻率特性： 極低頻 ELF 3KHZ以下 甚低頻 VLF 3-30KHZ 低 頻 LF 30-300KHZ 中 頻 MF 300-3MHZ 高 頻 HF 3-30MHZ 甚高頻 VHF 30-300MHZ(電視1-12頻道) 特高頻 UHF 300-3GHZ(電視13頻道以上) 超高頻 SHF 3G-30GHZ 光也是電磁波。高頻電磁波的許多特性是我們熟悉的光的特性。高頻電磁波的許多特性是我們熟悉的光的特性。

折射、反射、繞射、散射、吸收等。當(dāng)電磁波通過(guò)不同的介質(zhì)界面時(shí)。電磁波在導(dǎo)體介質(zhì)中傳播，既沿導(dǎo)線方向傳播，又沿導(dǎo)線直徑傳播，在導(dǎo)線外徑表面折射，輻射另一個(gè)介質(zhì)（類似于光遇到水，可以進(jìn)入另一個(gè)導(dǎo)體介質(zhì)，也可能是空間輻射），以及反射導(dǎo)線介質(zhì)的繼續(xù)傳播（類似于水面反射中的光）。反復(fù)波長(zhǎng)的反射波混亂后形成散射（類似于霧），導(dǎo)體內(nèi)的雜質(zhì)吸收電磁波能量加熱形成波的吸收（類似于電磁爐微波爐的原理）。電磁波不僅在導(dǎo)體內(nèi)傳播，在離開(kāi)導(dǎo)體界面向外輻射。當(dāng)電磁波頻率較低時(shí)，主要通過(guò)有形導(dǎo)電體傳輸。原因是在低頻電振蕩中，磁電相互變化緩慢，幾乎所有能量都返回原電路，沒(méi)有足夠的能量輻射；電磁波頻率逐漸增加向外輻射的比例。在高頻電磁振蕩中，磁電相互變化迅速，所有能量都不能返回原振蕩電路，因此電能和磁能以電磁波的形式傳播到空間，能量可以在沒(méi)有介質(zhì)的情況下向外傳遞，這是一種輻射。

當(dāng)高頻電磁波到達(dá)導(dǎo)體界面時(shí)，部分折射離開(kāi)導(dǎo)體輻射，另一部分像鏡子反射回導(dǎo)體，高頻電磁波與下一波向外移動(dòng)的電磁波疊加，形成集中在導(dǎo)體表面的運(yùn)動(dòng)，因此高頻電磁波具有沿導(dǎo)體表面移動(dòng)的皮膚收集效應(yīng)和離開(kāi)導(dǎo)體表面的輻射效應(yīng)。高頻電磁波也容易被導(dǎo)體雜質(zhì)吸收并迅速衰減。

當(dāng)高頻電磁波導(dǎo)體表面為尖界面時(shí)，由于尖端形狀特征反射仍可能向外，增加了多次輻射的機(jī)會(huì)，表面波更容易向外輻射，反射波很少，這是高頻電磁波的尖端輻射效應(yīng)。這也是高頻波發(fā)射的天線原理。

LC高頻振蕩電路是指電感L、高頻正弦波信號(hào)由電容C組成。電感L的兩個(gè)極端是螺旋線圈，甚至是長(zhǎng)金屬導(dǎo)線。電容器的兩個(gè)極端是兩個(gè)不接觸的金屬導(dǎo)板或尖銳的發(fā)散金屬尖端與地球形成電容器C。在一定的能量、頻率和電路開(kāi)放形式下，尖銳發(fā)散的金屬尖端和地球更容易形成振蕩發(fā)射天線，LC高頻振蕩電路將電磁波發(fā)射到空間(發(fā)射天線)，或接收來(lái)自空間的電磁波(接收天線)。

小結(jié)：

電磁波是一種能量，是正弦運(yùn)動(dòng)的波。高頻信號(hào)通過(guò)導(dǎo)線表面?zhèn)鬏敚哳l信號(hào)具有向空間輻射的比例。當(dāng)金屬有長(zhǎng)導(dǎo)線和尖角時(shí)，高頻信號(hào)更容易輻射到尖端，或接收外部高頻電磁波（干擾）。