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技術(shù)頻道

選用射頻濾波器(饋通濾波器、穿心電容)的方法


隨著電子設(shè)備工作頻率的迅速提高,電磁干擾的頻率也越來(lái)越高,干擾頻率通常會(huì)達(dá)到數(shù)百M(fèi)Hz,甚至GHz以上。由于電壓或電流的頻率越高,越容易產(chǎn)生輻射,因此,正是這些頻率很高的干擾信號(hào)導(dǎo)致了輻射干擾的問(wèn)題日益嚴(yán)重。因此,對(duì)用來(lái)解決輻射干擾的濾波器的一個(gè)基本要求就是要能對(duì)這些高頻干擾信號(hào)有較大的衰減,這種濾波器就是射頻干擾濾波器。普通干擾濾波器的有效濾波頻率范圍為數(shù)kHz 數(shù)十MHz,而射頻干擾濾波器的有效濾波頻率范圍從數(shù)kHz到GHz以上。

按照傳統(tǒng)方式構(gòu)造的濾波器不能成為射頻濾波器。這是由于兩個(gè)原因:第一個(gè)原因是:圖1中的旁路電容寄生電感較大(導(dǎo)致串聯(lián)諧振,增加了旁路阻抗),導(dǎo)致電容器在較高的頻率并不具有較低的阻抗,起不到旁路的作用。第二個(gè)原因是:濾波器的輸入端和輸出端之間的雜散電容導(dǎo)致高頻干擾信號(hào)耦合,使濾波器對(duì)高頻干擾失去作用。解決這個(gè)問(wèn)題的方法是用穿心電容作為旁路電容。穿心電容具有非常小的寄生電感,旁路阻抗非常小,
并且由于采用隔離安裝方式,消除了輸入輸出端之間的高頻耦合。

本樣本中的各種射頻濾波器都是基于穿心電容制造的,并且安裝方式都是饋通形式的(輸入與輸出被金屬板隔離)。

雖然本樣本中的射頻濾波器品種很多,但是每一種型號(hào)在設(shè)計(jì)時(shí)都考慮了具體使用場(chǎng)合的要求,使設(shè)計(jì)師能夠在性能、體積、成本等方面獲得滿意的結(jié)果。選擇射頻濾波器需要考慮的因素有:

截止頻率:濾波器的插入損耗大于3dB的頻率點(diǎn)稱為濾波器的截止頻率,當(dāng)頻率超過(guò)截止頻率時(shí),濾波器就進(jìn)入了阻帶,在阻帶,干擾信號(hào)會(huì)受到較大的衰減。根據(jù)使用濾波器的場(chǎng)合不同(信號(hào)電纜濾波還是電源線濾波),可以用兩個(gè)方法來(lái)確定濾波器的截止頻率。在對(duì)信號(hào)電纜進(jìn)行濾波時(shí),根據(jù)有效信號(hào)的帶寬來(lái)確定,截止頻率要大于信號(hào)的帶寬,這樣才能保證有用信號(hào)不被衰減。在對(duì)電源線或直流信號(hào)線,濾波時(shí),由于有效信號(hào)的頻率很低,信號(hào)失真的問(wèn)題不是主要因素,因此主要根據(jù)干擾信號(hào)的頻率來(lái)定,要使干擾頻率全部落在濾波器的阻帶內(nèi)。濾波器的截止頻率越低,濾波器的尺寸越大,價(jià)格越高,因此沒(méi)有必要時(shí)(干擾的頻率不是很低時(shí)),不要盲目選用截止頻率過(guò)低的濾波器。

插入損耗:指濾波器在阻帶的損耗數(shù)值(dB),每一種濾波器都有一張插入損耗與頻率對(duì)應(yīng)的表格,選用濾波器時(shí),根據(jù)干擾信號(hào)的頻率和需要衰減的程度確定對(duì)插入損耗的要求。需要注意的一點(diǎn)是,產(chǎn)品樣本上給出的插入損耗是在50 系統(tǒng)中測(cè)量的,實(shí)際使用條件如果不是50 ,插入損耗會(huì)有差異。

額定電壓:濾波器在正常工作時(shí)能夠長(zhǎng)時(shí)間承受的電壓,要注意正確選用直流和交流品種,在交流應(yīng)用場(chǎng)合絕對(duì)不能使用直流的品種,否則容易發(fā)生擊穿。由于幾乎所有的電磁兼容試驗(yàn)都有脈沖干擾的項(xiàng)目,因此在選用濾波器時(shí)要考慮這種高壓脈沖干擾的作用,耐壓值需要留有一定的富裕量。

額定電流:濾波器在正常工作時(shí)能夠長(zhǎng)時(shí)間流過(guò)的電流值,額定電流由濾波器的引線直徑?jīng)Q定,線徑越大,額定電流越大。對(duì)于濾波器組件,額定電流還與電感線圈的飽和特性有關(guān),當(dāng)電流超過(guò)額定電流時(shí),濾波器的性能會(huì)下降。

工作溫度范圍:濾波器件能保證預(yù)定性能和正常工作時(shí)所處的環(huán)境溫度, 本樣本中的濾波器件除了特別標(biāo)出的以外,工作溫度范圍為有 -55 - +125 C。

濾波器的體積:濾波器的體積與濾波器的額定工作電壓、工作電流、截止頻率、插入損耗以及制造工藝有關(guān)。電氣性能基本相同的濾波器,由于不同的制造工藝而導(dǎo)致不同的體積,電氣性能接近時(shí),體積較大的濾波器價(jià)格較低(適合安裝空間較大的場(chǎng)合)。

射頻濾波器的安裝方式對(duì)濾波器的性能有很大影響。首先射頻干擾濾波器必須以金屬板為隔離板,將濾波器的輸入和輸出隔離開。其次,濾波器要與金屬板之間保持低阻抗的接觸,以保證濾波電容的旁路效果。最好將濾波器安裝在鍍錫或鋅的鋁板或鋼板上。為了保證可靠的連接,一般要在濾波器的安裝法蘭與隔離板之間安裝內(nèi)齒墊片,而不能使用導(dǎo)電膠之類的物質(zhì)來(lái)達(dá)到可靠連接的目的。需要注意的問(wèn)題是,不同金屬的接觸面之間會(huì)發(fā)生電化學(xué)腐蝕,導(dǎo)致接觸阻抗增加。有些設(shè)備經(jīng)過(guò)一段時(shí)間使用后,干擾情況變得嚴(yán)重,就是由于濾波器的接地阻抗增加導(dǎo)致的。特別是當(dāng)濾波器的低頻濾波效果降低時(shí),要考慮這種因素。




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