低通滤波器设计方案.doc

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1、低通滤波器设计方案主要技术指标在S波段2GHz～4GHz辐射，场强为200V/m（应保留大于16.5dB的余量）的电磁干扰下，负载应处于安全状态（负载两端电压应不大于150mV）。电路应能承受15A的瞬间电流。具有抗高电压静电。物理接口设计要求输入端：采用1m长AFR-250-2×0.5导线连接方式。输出端：采用屏蔽导线压在壳体上的插座输出方式，导线长为0.2m的AFP-1-2×0.35。设计原理根据技术协议要求对S波段2G-4G的电磁干扰滤波进行屏蔽和电子线路滤波二个方面设计。1屏蔽1.1外部屏蔽滤波器的输出线直接与负载相连，并

2、且为裸露的导线，这样，即使再好的滤波器，由于导线的耦合作用，高频干扰同样在引出线上存在，所以将滤波器的输出线进行屏蔽，和负载的金属壳体组成常用的哑铃结构，达到屏蔽的效果。在滤波器引出线上增加了屏蔽线。如图1：金属外壳输出屏蔽金属外壳负载滤波器电缆输出线图1屏蔽原理图输出屏蔽电缆与负载采用接插件连接，要求屏蔽电缆与接插件进行360º的电连接，达到屏蔽高频干扰的作用。1.2内部屏蔽对于微波频段干扰要达到有效的滤波，除滤波电路设置之外，滤波器的结构也必须充分考虑。由于滤波器输入与输出端口都是普通导线，且处于滤波器的同侧，如果不采取适当的

3、屏蔽措施，即使电路滤波性能良好，端口处导线之间的直接耦合也将倒置滤波器的抗干扰性能严重下降。综合以上因素考虑，滤波电路分割成输入和输出两个相对独立的腔体，两块电路之间信号通过穿芯电容连接，有效避免了输入输出导线之间以及其它电路元件之间的相互耦合。为保证电路板与外壳之间的良好接地，防止电磁信号经过缝隙在两个腔体之间产生耦合，两块电路板固定在同一块金属板的正反两面，金属板的四边通过导电胶、焊接等措施保证与壳体之间有效接地，边角等处缝隙尺寸远小于干扰信号的波长。2滤波电路设计所谓滤波，就是将不需要的干扰信号通过LC电路进行滤出，只通过有

4、用的信号。2.1负载在系统中工作电压为26±4V，额定电流5A，作用时间20-50ms，见图2。26t1t2t（ms）图2工作信号图图中20mS≤At-「2-t」≥50mS在滤波时，图中工作的信号必须最大可能的减少损失，其余的干扰信号最大限度地滤除。2.2电磁波干扰类型电磁波干扰分为共模干扰和差模干扰2.2.1共模干扰一般而言，共模干扰主要是指线对地（外壳）之间的干扰，在差模负载上不形成电流，不会产生有害影响。但导线与外壳之间的共模电压过高也会导致误触发，根据安全系数要求，共模干扰按200V设定。共模电压要求小于0.15×200V

5、=30V。2.2.2差模干扰差模干扰主要是指线与线之间的干扰，根据安全系数要求，干扰电流应满足I<0.15Imax，换算成负载上的干扰电压应小于0.15V差模干扰电压或干扰功率0.15W。由此可得安全系数：20log100.15=20×（-0.824）=-16.5dB。2.3滤波器输出电压要求及插入损耗要求a、线与线滤波后的输出电压要求在本系统中，IMNFI为1A（5分钟），桥丝电阻为1.1±0.1Ω，由此可行VMNFV为1V，及施加干扰不能大于1V。见图3滤波器负载U1U2图3滤波器初始电压与滤波后电压由于干扰的时间是不定的，根

6、据安全系数要求，滤波后的线与线U2电压应小于0.15V。b、线与地（外壳）滤波后的输出电压要求因干扰频率在微波段，线与地间（外壳）的干扰也会以脉冲的形式产生误触发。见图4。桥丝导线桥丝外壳图4冲击波触发图根据安全系数的要求，滤波后导线与地间（外壳）的电压应小于30V。c、滤波器插入损耗要求根据技术协议要求，由于S波段频率为2G-4G电磁波为0.1m左右，在200V/m的场强空间内，感应到滤波器两引线上的电位差应≤0.1m×200V=20V。根据插入损耗计算公式IL=20log10V1/V2。（V1—200V/m的场强感应到滤波器

7、两引线上的电位差≤20V。）（V2滤波器滤波后的输出电压因负载的安全电压为1V。）则IL=20log1020V/1V=20×1.3=26dB。考虑到技术协议的要求保留16.5dB的余量，因此滤波器的插入损耗要求应≥26dB+16.5dB=42.5dB。滤波器插入损耗≥45dB。2.4滤波器工作原理滤波器工作主要分为三个部分。a）差模滤波b）共模滤波c）抗高电压静电3.2.4.1差模滤波差模干扰，主要指线——线间的干扰。在这里是危害最大的，在前面以指出只要有大于0.15V的干扰电压，就会对设备工作产生危害。信号的辐射是随着频率的升高

8、，辐射效能随着升高，特别在100KHz以内，辐射的效率很低，主要以传导的方式传入，所以我们可以有针对地进行处理。a）0—100KHz之间主要采用物理隔离的方法，设备开始工作时的开关即为隔离途径。k电源负载装置滤波器。。。。图5开关隔离图b）100K