电缆线磁滤波器设计.doc

1、 本科生毕业论文(设计) 电缆线磁滤波器设计典型电缆中滤波器应用技术研究院系名称姓名学号专业指导教师 年4月26日2摘要 在电子设备和系统中, 各种电缆是信号传输必不可少的联系纽带, 同时电缆又是导致各种电磁兼容( EMC) 问题的主要因素。因此为了保证电路正常工作，解决电磁干扰的问题至关重要。解决电缆中电磁干扰( EMI) 的问题主要有三种办法，即屏蔽、滤波和接地。往往单纯采用屏蔽不能提供完整的电磁干扰防护，因为设备或系统上的电缆是最有效的干扰接收与发射天线。许多设备单台做电磁兼容实验时都没有问题，但当两台设备连接起来以后，就不满足电磁兼容的要求了，这就是电缆起了接收和辐射天线的作用。唯一的

2、措施就是加滤波器，切断电磁干扰沿信号线或电源线传播的路径，与屏蔽共同构成完美的电磁干扰防护，无论是抑制干扰源、消除耦合或提高接收电路的抗能力。都可以采用滤波技术。 本文先分析典型电缆的环境，接着对滤波器的原理和分类进行了讲解，然后在对大量电源滤波器和信号滤波器研究的基础上，选择了几种典型滤波器进行了试验研究，研究表明，两种电源射频干扰滤波器都能够满足使用要求，中国电子科技集团第九研究所研制的1MHZ低通滤波器样品的指标基本满足要求，但是尺寸仍然偏大，需要进一步改进。关键词：电磁干扰；滤波器原理；滤波器的分类；电源滤波器 ； 信号滤波器；尺寸IIAbstractIn electronic equ

3、ipment and systems, various is an essential part of signal transmission cable ties, cable is led to the main factors of all kinds of electromagnetic compatibility (EMC) problems.So in order to guarantee the normal work of the circuit, and solve the problem of electromagnetic interference is crucial.

4、Solve the problem of electromagnetic interference (EMI) in the cable are mainly three kinds of methods, namely, shielding, filtering and grounding.Often simply adopt cannot provide complete electromagnetic interference shielding protection, because of the cable on the equipment or system is the most

5、 effective interference of the receiving and transmitting antenna.Many single equipment electromagnetic compatibility experiments are no problem, but when two devices connected, do not meet the requirements of electromagnetic compatibility, which is received and the effect of radiation antenna cable

6、.The only measure is to add filter, cut along the line or electromagnetic interference as electrical power lines transmission path, and constitute perfect electromagnetic interference shielding protection, whether inhibition of interference sources, to eliminate the coupling or improve receiving cir

7、cuit resistance ability.Can be used filtering technology.This paper first analyses the environment of typical cable, and then to the principle and classification of filter, and then on the basis of research on a large number of power filter and the signal filter, select several typical filter is res

8、earched, the study shows that both the power of the radio frequency interference filter can satisfy the use requirement, China electronics technology group institute of 9 1 MHZ low-pass filter has been developed specially for the basic indicators meet the requirements of samples, but still too big s

9、ize, need further improvement.Key Words: electromagnetic interference;Filter principle;The classification of the filter.Power filter;Signal filter;sizeIII目录1 引言12 典型电缆的环境分析23滤波器的原理34滤波器分类45滤波器的应用方法66试验研究76.1 电源滤波器76.1.1 FLC10-1HW3ME3射频干扰滤波器86.1.2 LC202-1WBIEE3射频干扰滤波器106.信号滤波器116.2.1 1低通滤波器研制样品136.型低

10、通滤波器147结论168参考文献17致谢18IV1、引言电子电器设备通过各种线缆将许多不同功能的器件和元件联接起来, 实现各种复杂功能。各信号和信息电流都要通过线缆传输才能实现各种功能。如果线缆中存在干扰, 可能会进入电子设备, 干扰设备的正常工作, 这些干扰还会通过传导和辐射干扰附近的其他设备。测试经常发现这样的问题, 一台独立进行电磁兼容( EMC) 辐射发射测试时完全合格的设备, 连接外接电缆后, 就不再合格了。典型系统采用的MIL-STD-1553B总线电缆由若干信号线和直流电源线构成。1553B数据转换部分并未考虑对HEMP耦合信号的滤波，这样干扰信号有可能长驱直入到后续电路，从而引

11、起工作失常。在电缆的合适位置处应用合适的滤波器可以将干扰信号中不必要的高次谐波滤除掉，而仅保留能够维持电路正常工作的最低频率，保证系统能够正常工作。12、典型电缆的环境分析 典型系统已经确定采用MIL-STD-1553B总线即GJB289总线，这样新的总线电缆和总线通讯控制板卡及接口是HEMP耦合效应研究的重点。地面监控计算机的耦和重点是1553B控制板卡和供电板，弹上电路的耦合重点是1553B数据转换及电源转换板 ，整体结构如图1所示。 1553B总线有着很好的抗干扰性能。MIL-STD-1553B总线系统信号采用曼彻斯特II型双相电平码调制方式，以串行数字脉冲码形式在数据总线上传输。阻抗7

12、085欧姆，工作电压20V左右，而且其工作协议有着很好的容错性。 由于1553B总线协议工作电压高、工作频率低，所以对HEMP干扰有着先天的抵抗优势。而且在数据传输中还分别有状态字检验、累加和检验、CRC检验等容错设计，所以当HEMP耦合信号未达到器件损伤阀值时几乎对通讯不会造成干扰。但是1553B数转换电路一般并未考虑对HEMP耦合信号的滤波，这样干扰信号有可能长驱直入到后续电路。 通过对以往联合试验数据进行分析，总线电缆BUSA感应电压与外场的比几乎是1V：10000V|m。这样在510000V|m场强下总线感应电压可能达5V左右。这样的信号通过1553B总线数据转换板进如后续电路，将会造

13、成很大威胁。因为对大部分数字电路来说，5V量级的信号都足以造成工作失常。3、滤波器的原理滤波器是一种选频装置，由电感和电容组成的低通滤波电路所构成,可以使信号中特定的频率成分通过，而极大地衰减其它频率成分。在测试装置中，利用滤波器的这种选频作用，可以滤除干扰噪声或进行频谱分析。广义地讲，任何一种信息传输的通道（媒质）都可视为是一种滤波器。因为，任何装置的响应特性都是激励频率的函数，都可用频域函数描述其传输特性。因此，构成测试系统的任何一个环节，诸如机械系统、电气网络、仪器仪表甚至连接导线等等，都将在一定频率范围内，按其频域特性，对所通过的信号进行变换与处理。 在电缆的合适位置处应用合适的滤波器

14、可以将干扰信号中不必要的高次谐波滤除掉，而仅保留能够维持电路正常工作的最低频率，保证系统能够正常工作。4、滤波器分类 滤波器是由集中参数的电阻、电感和电容，或分布参数的电阻、电感和电容构成的一种网络。这种网络允许一些频率通过，而对其它频率成份加以抑制。根据要滤除的干扰信号的频率与工作频率的相对关系，干扰滤波器有低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、带阻滤波器等种类。低通滤波器是最常用的一种，主要用在干扰信号频率比工作信号频率高的场合。如在数字设备中，脉冲信号有丰富的高次谐波，这些高次谐波并不是电路工作所必需的，但它们却是很强的干扰源。因此在数字电路中，常用低通滤波器将脉冲信号中不必要的高次谐波滤

15、除掉，而仅保留能够维持电路正常工作最低频率。电源线滤波器也是低通滤波器，它仅允许50Hz 的电流通过，对其它高频干扰信号有很大的衰减。(1)常用的低通滤波器是用电感和电容组合而成的，电容并联在要滤波的信号线与信号地之间（滤除差模干扰电流）或信号线与机壳地或大地之间（滤除共模干扰电流）电感串联在要滤波的信号线上。按照电路结构分，有单电容型（C 型），单电感型，L 型和反 型，T 型，型。(2)高通滤波器用于干扰频率比信号频率低的场合，如在一些靠近电源线的敏感信号线上滤除电源谐波造成的干扰。(3)带通滤波器用于信号频率仅占较窄带宽的场合，如通信接收机的天线端口上要安装带通滤波器，仅允许通信信号通过。(4)带阻滤波器用于干扰频率带宽较窄，而信号频率较宽的场合，如距离大功率电台很近的电缆端口处要安装带阻频率等于电台发射频率的带阻滤波器。不同结构的滤波电路主要有两点不同：(1)电路中的滤波器件越多，则滤波器阻带的衰减越大，滤波器通带与阻带之间的过渡带越短。(2)不同结构的滤波电路适合于不同的源阻抗和