1 引 言
防電磁干擾主要有三項措施，即屏蔽、濾波和接地。往往單純采用屏蔽不能提供完整的電磁干擾防護，因為設備或系統上的電纜是最有效的干擾接收與發射天線。許多設備單臺做電磁兼容實驗時都沒有問題，但當兩臺設備連接起來以后，就不滿足電磁兼容的要求了，這就是電纜起了接收和輻射天線的作用。唯一的措施就是加濾波器，切斷電磁干擾沿信號線或電源線傳播的路徑，與屏蔽共同構成完美的電磁干擾防護，無論是抑制干擾源、消除耦合或提高接收電路的抗能力。都可以采用濾波技術。
2 線上干擾的類型
線上的干擾電流按照其流動路徑可以分為兩類：一類是差模干擾電流，另一類是共模干擾電流。差模干擾電流是在火線和零線之間流動的干擾電流，共模干擾電流是在火線、零線與大地(或其它參考物體)之間流動的干擾電流，由于這兩種干擾的抑制方式不同，因此正確辨認干擾的類型是實施正確濾波方法的前提。
共模干擾一般是由來自外界或電路其它部分的干擾電磁波在電纜與“地”的回路中感應產生的，有時由于電纜兩端的接“地”電位不同，也會產生共模干擾
。它對電磁兼容的危害很大，一方面，共模干擾會使電纜線向外發射出強烈的電磁輻射，干擾電路的其它部分或周邊電子設備；另一方面，如果電路不平衡，在電纜中不同導線上的共模干擾電流的幅度、相位發生差異時，共模干擾則會轉變成差模干擾，將嚴重影響正常信號的質量，所以人們都在努力抑制共模干擾。
差模干擾主要是電路中其它部分產生的電磁干擾經過傳導或耦合的途徑進入信號線回路，如高次諧波、自激振蕩、電網干擾等。由于差模干擾電流與正常的信號電流同時、同方向在回路中流動，所以它對信號的干擾是嚴重的，必須設法抑制。
綜上所述可知，為了達到電磁兼容的要求，對共模干擾和差模干擾都應設法抑制。
3 濾波器的分類
濾波器是由集中參數的電阻、電感和電容，或分布參數的電阻、電感和電容構成的一種網絡。這種網絡允許一些頻率通過，而對其它頻率成份加以抑制。根據要濾除的干擾信號的頻率與工作頻率的相對關系，干擾濾波器有低通濾波器、高通濾波器、帶通濾波器、帶阻濾波器等種類。
低通濾波器是最常用的一種，主要用在干擾信號頻率比工作信號頻率高的場合。如在數字設備中，脈沖信號有豐富的高次諧波，這些高次諧波并不是電路工作所必需的，但它們卻是很強的干擾源。因此在數字電路中，常用低通濾波器將脈沖信號中不必要的高次諧波濾除掉，而僅保留能夠維持電路正常工作最低頻率。電源線濾波器也是低通濾波器，它僅允許50Hz的電流通過，對其它高頻干擾信號有很大的衰減。
●常用的低通濾波器是用電感和電容組合而成的，電容并聯在要濾波的信號線與信號地之間（濾除差模干擾電流）或信號線與機殼地或大地之間（濾除共模干擾電流）電感串聯在要濾波的信號線上。按照電路結構分，有單電容型（C型），單電感型，L型和反Γ型，T型，π型。
●高通濾波器用于干擾頻率比信號頻率低的場合，如在一些靠近電源線的敏感信號線上濾除電源諧波造成的干擾。
●帶通濾波器用于信號頻率僅占較窄帶寬的場合，如通信接收機的天線端口上要安裝帶通濾波器，僅允許通信信號通過。
●帶阻濾波器用于干擾頻率帶寬較窄，而信號頻率較寬的場合，如距離大功率電臺很近的電纜端口處要安裝帶阻頻率等于電臺發射頻率的帶阻濾波器。
不同結構的濾波電路主要有兩點不同：
1．電路中的濾波器件越多，則濾波器阻帶的衰減越大，濾波器通帶與阻帶之間的過渡帶越短。
2．不同結構的濾波電路適合于不同的源阻抗和負載阻抗，它們的關系應遵循阻抗失配原則。但要注意的是，實際電路的阻抗很難估算，特別是在高頻時（電磁干擾問題往往發生在高頻），由于電路寄生參數的影響，電路的阻抗變化很大，而且電路的阻抗往往還與電路的工作狀態有關，再加上電路阻抗在不同的頻率上也不一樣。因此，在實際中，哪一種濾波器有效主要靠試驗的結果確定。
4 濾波器的基本原理
濾波器是由電感和電容組成的低通濾波電路所構成，它允許有用信號的電流通過，對頻率較高的干擾信號則有較大的衰減。由于干擾信號有差模和共模兩種，因此濾波器要對這兩種干擾都具有衰減作用。其基本原理有三種:
A）利用電容通高頻隔低頻的特性，將火線、零線高頻干擾電流導入地線（共模），或將火線高頻干擾電流導入零線（差模）；
B）利用電感線圈的阻抗特性，將高頻干擾電流反射回干擾源；
C）利用干擾抑制鐵氧體可將一定頻段的干擾信號吸收轉化為熱量的特性，針對某干擾信號的頻段選擇合適的干擾抑制鐵氧體磁環、磁珠直接套在需要濾波的電纜上即可。
5 電源濾波器高頻插入損耗的重要性
盡管各種電磁兼容標準中關于傳導發射的限制僅到30MHz（舊軍標到50MHz，新軍標到10MHz），但是對傳導發射的抑制絕不能忽略高頻的影響。因為，電源線上高頻傳導電流會導致輻射，使設備的輻射發射超標。另外，瞬態脈沖敏感度試驗中的試驗波形往往包含了很高的頻率成份，如果不濾除這些高頻干擾，也會導致設備的敏感度試驗失敗。
電源線濾波器的高頻特性差的主要原因有兩個，一個是內部寄生參數造成的空間耦合，另一個是濾波器件的不理想性。因此，改善高頻特性的方法也是從這兩個方面著手。
內部結構：濾波器的連線要按照電路結構向一個方向布置，在空間允許的條件下，電感與電容之間保持一定的距離，必要時，可設置一些隔離板，減小空間耦合。
電感：按照前面所介紹的方法控制電感的寄生電容。必要時，使用多個電感串聯的方式。
差模濾波電容：電容的引線要盡量短。要理解這個要求的含義：電容與需要濾波的導線（火線和零線）之間的連
線盡量短。如果濾波器安裝在線路板上，線路板上的走線也會等效成電容的引線。這時，要注意保證時機的電容引線最短。
共模電容：電容的引線要盡量短。對這個要求的理解和注意事項同差模電容相同。但是，濾波器的共模高頻濾波特性主要靠共模電容保證，并且共模干擾的頻率一般較高，因此共模濾波電容的高頻特性更加重要。使用三端電容可以明顯改善高頻濾波效果。但是要注意三端電容的正確使用方法。即，要使接地線盡量短，而其它兩根線的長短對效果幾乎沒有影響。必要時可以使用穿心電容，這時，濾波器本身的性能可以維持到1GHz以上。
特別提示：當設備的輻射發射在某個頻率上不滿足標準的要求時，不要忘記檢查電源線在這個頻率上的共模傳導發射，輻射發射很可能是由這個共模發射電流引起的。
6 濾波器的選擇
根據干擾源的特性、頻率范圍、電壓和阻抗等參數及負載特性的要求，適當選擇濾波器，一般考慮：其一，要求電磁干擾濾波器在相應工作頻段范圍內，能滿足負載要求的衰減特性，若一種濾波器衰減量不能滿足要求時，則可采用多級聯，可以獲得比單級更高的衰減，不同的濾波器級聯，可以獲得在寬頻帶內良好衰減特性。其二，要滿足負載電路工作頻率和需抑制頻率的要求，如果要抑制的頻率和有用信號頻率非常接近時，則需要頻率特性非常陡峭的濾波器，才能滿足把抑制的干擾頻率濾掉，只允許通過有用頻率信號的要求。其三，在所要求的頻率上，濾波器的阻抗必須與它連接干擾源阻抗和負載阻抗相失配，如果負載是高阻抗，則濾波器的輸出阻抗應為低阻；如果電源或干擾源阻抗是低阻抗，則濾波器的輸入阻抗應為高阻；如果電源阻抗或干擾源阻抗是未知的或者是在一個很大的范圍內變化，很難得到穩定的濾波特性，為了獲得濾波器具有良好的比較穩定的濾波特性，可以在濾波器輸入和輸出端，同時并接一個固定電阻。其四，濾波器必須具有一定耐壓能力，要根據電源和干擾源的額定電壓來選擇濾波器，使它具有足夠高的額定電壓，以保證在所有預期工作的條件下都能可靠地工作，能夠經受輸入瞬時高壓的沖擊。其五，濾波器允許通過應與電路中連續運行的額定電流一致。額定電流高了，會加大濾波器的體積和重量；額定電流低了，又會降低濾波器的可靠性，其六，濾波器應具有足夠的機械強度，結構簡單、重量輕、體積小、安裝方便、安全可靠。
7 濾波器的使用
為了提高電源的品質、電路的線性、減少各種雜波和非線性失真干擾和諧波干擾等均使用濾波器。對武器系統來講，使用濾波器的場所有：其一，除總配電系統和分配電系統上設置電源濾波器外，進入設備的電源均要安裝濾波器，最好使用線至線濾波器，而不使用線至地濾波器。其二，對脈沖干擾和瞬變干擾敏感的設備，使用隔離變壓器供電時，應在負端加裝濾波器。其三，對含電爆裝置的武器系統供電時，應加濾波器。必要時，電爆裝置的引線也要加裝濾波器。其四、各分系統或設備之間的接口處，應有濾波器抑制干擾，確保兼容。其五，設備和分系統的控制信號，其輸入和輸出端均應加濾波器或旁路電容器。
參考文獻
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