第4章-電磁干擾抑制的濾波技術090216ppt要點

第4章抑制電磁干擾的濾波技術4.1濾波器的特性與分類4.2低通濾波器4.4高通濾波器4.5有源濾波器4.3電容、電感的高頻特性4.7反射式和吸取式混合運用4.8電源濾波器4.6吸取型濾波器4.9濾波器的選用與安裝濾波器作用：抑制傳導干擾工作原理在確定的通頻帶內，濾波器的衰減很小，能量簡潔地通過。在此通頻帶之外則衰減很大，抑制了能量的傳輸。

濾波器作用：抑制傳導干擾信號濾波器電源濾波器滿足電源線干擾放射和抗擾度要求滿足抗擾度及設備輻射放射要求(1)

插入損耗（IL）4.1濾波器的特性與分類衡量濾波器性能的主要指標。定義：1.特性：

U1——未接入濾波器，信號源在負載上建立的電壓；

U2

——接入濾波器，信號源在負載上建立的電壓。IL與信號源頻率、源阻抗、負載阻抗等因素有關。插入損耗，頻率特性，阻抗特性，額定電流；外形尺寸，工作環(huán)境，牢靠性等。(2)頻率特性插入損耗隨頻率的變更——頻率特性通帶：信號無衰減通過濾波器的頻率范圍阻帶：受到很大衰減的頻率范圍按頻率劃分：低通、高通、帶通、帶阻四種類型。頻率特性參數(shù)：中心頻率、截止頻率、最低運用頻率、最高運用頻率等。衰減f低通衰減f高通衰減f帶通衰減帶阻f2.分類反射式吸收式按原理：信號選擇濾波器EMI濾波器按用途：有源無源（LC）按工作條件：(3)阻抗特性：濾波器的輸入阻抗、輸出阻抗(4)額定電壓：輸入濾波器的最高允許電壓值(5)額定電流:不降低濾波器插入損耗效能的最大運用電流按頻率3.EMI濾波器的特點①工作在阻抗失配的條件下；（干擾源的頻率阻抗特性變更范圍很寬）②可能出現(xiàn)飽和效應；（干擾源的電平變更幅度大）③高頻特性特殊困難；（干擾源的頻帶范圍很寬）④應具有較高的牢靠性；（干擾源工作頻率范圍寬，具有較大的脈沖電流、電壓）4.2低通濾波器

電磁干擾濾波器主要是低通濾波器，用在干擾信號頻率比上作信號頻率高的場合：數(shù)字脈沖電路是一種主要的電磁干擾源，脈沖信號有豐富的高次諧波，是很強的干擾源。高頻電磁波更簡潔被接收，對設備造成電磁干擾的電磁場的頻率較高，在電路中產生的噪聲電壓、電流也是高頻的。當導線上有傳導電流時，電流的頻率越高，越簡潔產生輻射。導線或電纜之間由于存在雜散電容和互感，會產生相互的串擾，頻率越高．串擾越嚴峻。1.常見形式并聯(lián)電容型；串聯(lián)電感型；Γ型；反Γ型；T型；Π型等RCUR~UR~RLU~CRLRCU~RL等RCRL等U~RL等CRLU~RC無源濾波器的端口網絡特性其中端口網絡：ZL濾波網絡Ug~ZgU1I1I2U22.插入損耗終端開路電壓反射系數(shù)輸入阻抗：終端短路耦合阻抗終端開路耦合導納終端短路電流反射系數(shù)ZL濾波網絡Ug~ZgU1I1I2U2無濾波器網絡時故插入損耗無源濾波器的插入損耗

C型：RUg~RU1I1I2U2C

L型：RUg~RU1I1I2U2L等

Γ型：CRUg~RU1I1I2U2L等反Γ型：IL同Γ型。RUg~RU1I1I2U2CL等插入損耗：Γ型：L型：T型：C型：Π型：3.

低通濾波器的設計3dB截止點：RUg~RCR=1ΩC=2F3dB截止點通帶阻帶010203040IL(dB)0.1110100(1)

低通原型濾波器其中截止角頻率：對應于3dB截止點的角頻率原型濾波器：RUg~RL等R=1ΩL=2HL型原型濾波器Γ型：①帶寬換算————換算后——換算前（2）由原型濾波器設計實際濾波器

帶寬換算阻抗換算寬帶與阻抗綜合換算1ΩUg~1ΩCaUg~等1Ω1ΩLaC型：——換算前L型：——換算后令②阻抗換算令L型：RaUg~CaRaUg~等LaRaRaC型：③寬帶與阻抗綜合換算RaUg~CaRaUg~等LaRaRaL型：C型：例：設計阻抗為50Ω，截止頻率fc

=1MHz的低通濾波器。L型：C型：50Ug~C=6400pF50Ug~等L=16μH50504.多級濾波器過渡帶與濾波器階數(shù)（L、C器件數(shù)）的關系：對于n階濾波器，過渡帶的斜率按20ndB/10倍頻或6ndB/倍頻增加。增加濾波器的階數(shù)僅增加了過渡帶的斜率，而不變更濾波器的截止頻率。1階2階3階4階例：二階原型濾波器：U~C1ΩL1ΩCU~1ΩL1Ω三階原型濾波器：Π型:T型：2F1Ω1H等U~1Ω1H等1F1Ω2HU~1Ω1F例：設天線的工作頻率為2~30MHz，輸入阻抗為72Ω，干擾頻率為66～72MHz，要求帶外衰減≥30dB，設計低通濾波器。解：最低截止頻率>30MHz，取32MHz。最低干擾頻率fi>66MHz,則要求：6ndB/倍頻>30dB，則n≥5，取n＝5。換算：5級原型濾波器的參數(shù)為4.3電容、電感的高頻特性諧振點：1.電容的頻率特性引線長1.6mm的陶瓷電容器C低頻模型RCL高頻模型電容量諧振頻率(MHz)1μF1.70.01μF12.63300pF19.31100pF33330pF60阻抗頻率特性理想電容阻抗頻率特性曲線實際電容巧用諧振點：通過調整電容量和引線長度，使諧振點恰好落在干擾頻率上（旁邊），提高濾波效果。對濾波特性的影響

提高諧振頻率的方法：盡量縮短引線長度；當角頻率時，會發(fā)生串聯(lián)諧振，這時電容的阻抗最小，濾波效果最好，超過諧振點后，電容器的阻抗呈現(xiàn)電感阻抗特性——隨頻率的升高而增加，濾波效果開始變差。選用電感較小的種類。一個常見的錯誤：加大電容量來提高干擾抑制效果。克服電容非志向性的方法帶寬干擾信號，以上。①大小電容并聯(lián)：大電容諧振點低，小電容諧振點高。大電容抑制低頻干擾，小電容抑制高頻干擾。RUg~R大電容小電容電容并聯(lián)LC并聯(lián)電感并聯(lián)問題：大小電容的諧振頻率點間，大電容呈電感性，小電容呈電容性。構成LC并聯(lián)網絡，在某個頻率點上出現(xiàn)并聯(lián)諧振。并聯(lián)電容不同值電容的諧振②三端電容三端電容：構成一個T形濾波器。問題：引線間電容耦合，另一引線的電感（300MHz以下）RUg~R三端電容普通電容③穿心電容（饋通電容）結構：穿心電容特點：接地電感?。惠斎胼敵鰺o耦合。以穿心電容為基礎的饋通濾波器廣泛應用于RF濾波穿心電容的插入損耗諧振點：2.電感的頻率特性繞在鐵粉芯上的電感電感量(μH)諧振頻率(MHz)3.4458.828685.71252.65001.2阻抗頻率特性低頻模型LRCL高頻模型理想電感阻抗頻率特性曲線實際電感電感寄生電容的來源磁芯為導體時，CTC為主要因素，磁芯為非導體時，CTT為主要因素。關鍵減小寄生電容單層繞制多層繞制方法：邊繞邊重疊分段繞制多電感串聯(lián)克服電感線圈非志向性的方法4.4高通濾波器(1)網絡結構——將低通濾波器網絡中全部電容器與電感器互換RUg~CRUg~等LRRUg~CRR低通高通RUg~LR設計方法：對偶變換用于抑制信號通路上的交流電流分量或抑制某個特定的低頻外來信號。(3)將高通原型濾波器電路中各L、C和R值按低通濾波器相同的方式進行參數(shù)變換:(2)將低通原型濾波器電路中各L值和C值取其倒數(shù)作為高通原型濾波器對應的C值和L值Ug~1Ω1ΩLhUg~Ch1Ω1Ω例：設計一個高通濾波器，指標要求：解：即12.3ndB/倍頻>70dB，則n＝6低通原型：高通原型元件值：換算出高通的最終元件值：Ug~600Ω600ΩLh1Ch2Lh3Ch4Lh5Ch6Ug~600Ω600ΩCh2Lh3Ch4Lh5Ch6Lh1高通濾波電路帶通濾波器Ug~RRLp1Cs1Cp1Lp2Cs2Cp2Ls1Ls2Ug~RRLp1Cp1Cp2Lp2Cs1Ls1Cs2Ls2帶阻濾波器4.5有源濾波器方法：接受電路技術模擬電感和電容特性。特點：功率大，體積小，重量輕三種類型：①有源電感濾波器：用有源器件模擬電感元件的頻率特性，形成干擾的高阻抗電路。L電壓放大器②有源電容濾波器：用有源器件模擬電容元件的頻率特性，形成干擾信號形成低阻抗電路。C③對消濾波器：產生干擾電流振幅相等、相位相反的反饋電流，抵制干擾。用于抑制電源線路干擾的對消濾波器4.6吸取型濾波器吸取型濾波器：由有耗元件構成，將信號中不須要的頻率重量的能量消耗在濾波器中。1.鐵氧體的阻抗特性低頻：呈現(xiàn)電感性阻抗。磁導率高，損耗小。高頻：阻抗呈現(xiàn)電阻性。隨頻率增加，磁導率下降，電感減小，但損耗增加。高頻信號通過鐵氧體時，電磁能量以熱的形式耗散。電流對鐵氧體的影響

當穿過鐵氧體中的導線中流過電流時，令在鐵氧體磁心中產生磁場。當磁場強度超過確定量值時，磁感發(fā)生飽和，磁導率急劇下降，電感量減小。低頻時，影響較大；高頻時影響不大。鐵氧體的阻抗特性2.電纜濾波器特點：體積小，具有志向的高頻衰減特性。芯線鐵氧體絕緣層絕緣外套屏蔽層將鐵氧體材料填充在電纜中制成電纜濾波器。3.濾波連接器將鐵氧體干脆組裝到電纜連接器內。外套4.鐵氧體磁環(huán)4.7反射式和吸取式混合運用將反射式濾波器與吸取式濾波器串接起來，既有陡峭的頻率特性，又有很高的阻帶衰減，可以更好地抑制高頻干擾。

測量極限fIL030-60低通濾波器的損耗特性

測量極限fIL030-60接入吸收線后的低通濾波器的損耗特性4.8電源濾波器作用：限制進入設備的傳導干擾電平，又限制設備向電網放射傳導干擾。

電源線中的干擾：共模干擾和差模干擾差模干擾電子設備相線地線中線共模干擾電子設備相線地線中線電子設備相線地線中線共模干擾濾波差模干擾濾波以下改善濾波器的高頻特性4.9濾波器的選用與安裝1.選用干擾頻率、干擾量級、環(huán)境條件濾波器的選擇額定電流：設備額定電流的1.2倍額定電壓：略大于設備額定電壓插入損耗:廠家所給出的值，一般是在50Ω/50Ω標準測