Nhiễu xuyên âm gây ảnh hưởng nghiêm trọng trong môi trường công nghiệp có mật độ cáp dày đặc. Kiểm soát nhiễu trở thành yếu tố quyết định cho sự ổn định trong vận hành.

Với kỹ sư M&E và nhà thầu thi công, việc hiểu rõ nhiễu xuyên âm là gì rất cần thiết. Kiến thức này giúp lựa chọn các loại cáp điều khiển chống nhiễu phù hợp cho dự án điện từ các nhà sản xuất uy tín.

Bài viết này Ngoc Lan Cable sẽ giúp bạn hiểu rõ:

Bản chất vật lý của nhiễu xuyên âm – Cơ chế ghép nối điện từ, tương tác từ trường và điện dung ký sinh gây ra hiện tượng nhiễu
Phân loại 2 loại nhiễu xuyên âm là NEXT và FEXT – 2 chỉ số đo lường chính để đánh giá chất lượng cáp và khả năng chống nhiễu
Những nguyên nhân gây nhiễu trong công nghiệp – Cảm ứng điện dung/điện cảm, lỗi thiết kế cáp và PCB kém, yếu tố môi trường và thi công

Để khắc phục tình trạng trên, các giải pháp chống nhiễu xuyên âm cần được triển khai đồng bộ từ giai đoạn thiết kế đến thi công. Sự kết hợp giữa cấu trúc cáp phù hợp và phương pháp lắp đặt đúng kỹ thuật tạo ra hệ thống truyền tín hiệu ổn định cho các dự án công nghiệp.

nhiễu xuyên âm

1. Nhiễu xuyên âm là gì?

Nhiễu xuyên âm (Crosstalk) là hiện tượng truyền năng lượng điện từ không mong muốn từ một dây dẫn này sang một dây dẫn khác, xảy ra khi các dây dẫn chạy song song trong cùng một bó cáp hoặc máng cáp.

Trong môi trường công nghiệp, nhiễu xuyên âm là nguyên nhân chính gây lỗi truyền thông tin và sai lệch tín hiệu điều khiển. Hiện tượng này đặc biệt nguy hiểm với các hệ thống truyền tín hiệu yếu như 4-20mA, RS-485…

2. Phân loại nhiễu xuyên âm

2.1. Nhiễu xuyên âm đầu gần – NEXT

NEXT (Near-End Crosstalk) là nhiễu xuyên âm đầu gần, đo lường mức độ nhiễu tại đầu phát tín hiệu. Vị trí này có năng lượng tín hiệu ở mức cao nhất.

Vị trí đo lường NEXT

Vị trí đo lường của NEXT nằm tại cùng đầu cáp với thiết bị phát, lúc này tín hiệu nhiễu chưa bị suy hao bởi chiều dài đường truyền. Trong hệ thống truyền thông hai chiều như Ethernet 1000Base-T, NEXT là thông số cần thiết.

Chỉ số này đánh giá khả năng tách biệt các kênh truyền. Giá trị NEXT được tính bằng tỷ số giữa công suất tín hiệu phát và công suất nhiễu thu được, đơn vị biểu thị là dB.

2.2. Nhiễu xuyên âm đầu xa – FEXT

FEXT (Far-End Crosstalk) là nhiễu xuyên âm đầu xa, đo lường nhiễu tại đầu thu tín hiệu. Tại vị trí này, cả tín hiệu chính và tín hiệu nhiễu đều bị suy hao. Thông thường, FEXT ít nghiêm trọng hơn NEXT vì tín hiệu gây nhiễu khi đi dọc theo chiều dài cáp cũng đã bị suy hao (yếu đi) nên ít ảnh hưởng đến tín hiệu thật hơn.

3. Các nguyên nhân gây nhiễu xuyên âm

Nhiễu xuyên âm trong môi trường công nghiệp xuất phát từ 4 nhóm nguyên nhân chính:

Cảm ứng điện dung

Xảy ra khi các dây dẫn chạy song song hoặc chồng chập, tạo thành tụ điện ký sinh giữa chúng. Điện áp thay đổi trên dây nguồn gây ra dòng điện dung không mong muốn trên dây dẫn.

Cảm ứng điện cảm

Cảm ứng điện cảm phát sinh khi dòng điện biến thiên trong dây nguồn tạo từ trường xung quanh. Từ trường này cắt qua các vòng dây lân cận, gây ra điện áp cảm ứng theo định luật Faraday.

Lỗi thiết kế cáp và PCB kém

Dây không xoắn đôi đúng cách hoặc tháo xoắn quá dài khi bấm đầu nối (lỗi thi công phổ biến ở cáp mạng Ethernet).
Cáp chất lượng thấp với bước xoắn lỏng lẻo, ruột dẫn đồng pha tạp chất.
Trace tín hiệu chạy song song với trace nguồn động lực

Yếu tố môi trường và thi công

Khoảng cách giữa các dây dẫn quá gần mà không có màn chắn chống nhiễu.
Dây tín hiệu chạy sát dây nguồn công suất cao, tăng cường cảm ứng.
Nối đất (grounding) kém hoặc cấu trúc mạch không hợp lý, làm dòng khứ hồi gây nhiễu chéo.

4. Các giải pháp chống nhiễu xuyên âm

4.1. Tối ưu cấu trúc xoắn

Mật độ xoắn càng cao, khả năng chống nhiễu xuyên âm càng tốt. Tuy nhiên, điều này cũng làm tăng đường kính cáp và hạn chế độ uốn dẻo khi lắp đặt.

Nguyên lý hoạt động dựa trên sự luân phiên vị trí: 2 sợi dây liên tục thay đổi vị trí tương đối dọc theo chiều dài cáp. Do đó, trung bình trên toàn bộ chiều dài, mỗi dây có cùng khoảng cách đến nguồn nhiễu bên ngoài.

Cơ chế luân phiên này giúp cân bằng và giảm dần nhiễu điện từ, từ đó hạn chế nhiễu xuyên âm và nâng cao chất lượng truyền tải.

4.2. Bổ sung lớp chống nhiễu

Sử dụng cáp có màn chắn chống nhiễu bằng kim loại là băng nhôm, băng đồng hoặc lá đồng để chống nhiễu. Lớp này sẽ bao quanh tất cả các cặp xoắn với độ phủ tối thiểu 85%, chặn nhiễu từ bên ngoài và giảm nhiễu chéo giữa các cặp dây bên trong.

Lớp chống nhiễu của cáp điều khiển

Tìm hiểu thêm chi tiết về lớp chống nhiễu: Lớp chống nhiễu cáp điện

4.3. Lắp đặt khoảng cách hợp lý

Khoảng cách giữa các đường cáp ảnh hưởng trực tiếp đến mức độ nhiễu xuyên âm. Các biện pháp giảm nhiễu hiệu quả:

Phân tách đường dây nguồn và đường tín hiệu, duy trì khoảng cách xa nhất có thể.
Bố trí cáp sát tường hoặc sàn khi thi công, sử dụng ống luồn dây hoặc máng cáp riêng biệt để cách ly.
Áp dụng lớp bọc cách điện hoặc ống chống nhiễu (conduit) khi không thể tách hoàn toàn các đường cáp.
Thực hiện nối đất chuẩn kỹ thuật cho từng thiết bị nhằm kiểm soát dòng rò và hạn chế nhiễu điện từ.

4.4. Sử dụng vật liệu đồng chất lượng

Đồng có điện trở DC thấp, độ dẫn điện cao, suy hao tín hiệu thấp giúp đường truyền tín hiệu được ổn định và độ bền lâu dài.

Cấu trúc tinh thể của đồng là đồng nhất và không có ranh giới hạt gây phản xạ tín hiệu. Đồng tái chế có vùng tinh thể không đồng nhất gây méo dạng tín hiệu tại tần số cao.

5. Câu hỏi thường gặp (FAQ)

5.1. Cáp quang có bị nhiễu xuyên âm không?

Cáp quang không bị nhiễu xuyên âm vì truyền dẫn tín hiệu bằng ánh sáng (photon) thay vì dòng điện. Sợi quang sử dụng nguyên lý phản xạ toàn phần để truyền ánh sáng qua lõi thủy tinh hoặc nhựa.

5.2. Sự khác biệt giữa cáp UTP, STP và SFTP?

Cáp UTP (Unshielded Twisted Pair): không có lớp màn chắn chống nhiễu, chỉ dựa vào cấu trúc xoắn đôi để triệt tiêu nhiễu nội tại giữa các cặp dây. Loại cáp này phù hợp cho môi trường văn phòng có mức nhiễu thấp nhưng dễ bị ảnh hưởng bởi EMI khi lắp đặt gần thiết bị công suất hoặc dây điện lực.

Cáp STP (Shielded Twisted Pair): có màn chắn chống nhiễu bằng băng nhôm hoặc lưới đồng bao quanh tất cả các cặp xoắn, mang lại khả năng chống nhiễu ngoại vi tốt hơn so với UTP.

Cáp S/FTP: kết hợp cả màn chắn chống nhiễu cho từng cặp dây và cho tổng thể toàn bộ bó dây.

5.3. Nhiễu xuyên âm có ảnh hưởng đến cáp điện lực không?

Nhiễu xuyên âm ít ảnh hưởng đến cáp điện lực vì dòng điện truyền tải có biên độ lớn từ hàng chục đến hàng trăm ampere. Cáp điện lực chủ yếu truyền dòng điện xoay chiều tần số thấp (50-60 Hz) cũng làm giảm ảnh hưởng của nhiễu.

6. Lựa chọn cáp chống nhiễu cho dự án

Hiểu rõ nhiễu xuyên âm là gì và cơ chế vật lý của hiện tượng này rất cần thiết cho việc thiết kế hệ thống truyền tín hiệu ổn định và hiệu quả. Kiến thức này giúp kỹ sư M&E và nhà thầu thi công đưa ra quyết định chính xác trong lựa chọn vật tư và phương pháp thi công.

Những điểm chính cần ghi nhớ:

Nhiễu xuyên âm là hiện tượng truyền năng lượng điện từ không mong muốn từ một dây dẫn này sang một dây dẫn khác.
Phân loại NEXT và FEXT – NEXT đo nhiễu tại đầu phát, FEXT đo nhiễu tại đầu thu, cả hai là chỉ số đánh giá chất lượng cáp.
Nguyên nhân chính – Từ điện dung, điện cảm, lỗi thiết kế cáp và PCB kém, các yếu tố môi trường và thi công.
4 giải pháp kỹ thuật – Tối ưu cấu trúc xoắn, bổ sung màn chắn chống nhiễu và sử dụng đồng nguyên chất để đảm bảo chất lượng truyền tải.

Ngoc Lan Cable với kinh nghiệm sản xuất các dòng cáp điều khiển chống nhiễu đạt tiêu chuẩn IEC 60228/TCVN 6612 sẵn sàng hỗ trợ tư vấn cho quý khách. Quý khách hàng cần tư vấn chi tiết về quy cách sản phẩm hoặc thông số kỹ thuật cáp chống nhiễu, vui lòng liên hệ trực tiếp với chúng tôi để được giải đáp các thắc mắc.