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6－１－４ 屏蔽效果的测量一、屏蔽室屏蔽效果的测量方法GB12190－90中规定了屏蔽室屏蔽效能的测量方法。(一) 100Hz～20MHz频段１、大环法：适用频段100Hz～200KHz模拟屏蔽室四周的磁场，测量屏蔽室整体屏蔽效能。 分为优先大环法和备用大环法（无法用优先大环法 时……）。⑴、优先大环法，如图6－1－12，大环的位置可分别选 在三个互相近似垂直的平面上……。①、发射大环：导线为φ＝1mm的单匝绝缘铜线，大环是 一平行四边形（在同一平面内）,图中
l、w、h分别是屏蔽室的长、宽、高（m）。环与屏 蔽室各壁的间距≥25mm（用橡胶杯等支起），跨越 门时可用电话线形状的卷曲线。②、信号源：低频信号源（1W左右），匹配变压器，热 电偶电流表（也可通过测定串接在环内的定值电阻 上的电压降确定）。 ③、检测系统ⅰ) 检测环：直径φ＝762mm，11匝的环天线，在屏蔽室 中心与发射大环在同一平面内。ⅱ) 测量仪 高阻选频电压表，输入阻抗远大于检测环的阻抗。 干扰测量仪。
④、发射环内无屏蔽室时，中心处的磁场 ，I是发射环中的电流⑤、屏蔽室在发射环内时，中心处的磁场ⅰ) 用高阻选频电压表U：检测环测量的电压，N：检测环的匝数，11匝S：检测环的面积
ⅱ) 用干扰测量仪测 被测磁场 其中，U：干扰测量仪的读数Kf：频率修正因子KL：检测环的校准系数
ZL＝2πfL，检测环的感抗， L，检测环的电感，r，检测环的直流电阻，R，干扰测量仪的输入阻抗（50Ω）。⑥屏蔽效能：例如：一个尺寸为5m×4m×3m的屏蔽室，用优先大环法测 量屏蔽效能，已知：I＝0.5A，用干扰测量仪测量， 频率为50KHz时，U＝－10dBμV，求屏蔽效能。解：
⑵、备用大环法（无法用优先大环法时，例如发射环套 不上去……）图6－1－14，
无屏蔽室时，原屏蔽室中心位置处的磁场，其他如信号源系统，检测方法，屏蔽效果的计算都与优先大环法相同。２、小环法 适用频段100Hz～20MHz，如6－1－15，
测量屏蔽室壁的屏蔽效能，尤其适用于测量钢板接缝，门缝，通风窗等处的屏蔽效能。①、发射环、接收环：直径300mm,由直径φ4mm的铜线1匝 （或多匝）制成，收、发环在同一平面内。②、信号源③、测量仪，与大环法相同④、测量方法： 无屏蔽时…U1， 图6－1－16
有屏蔽时……U2，图6－1－15，保持信号源的输出不变。 则：屏蔽效能(二) 300MHz～1000MHz频段１、测试配置图6－1－17发射系统：半波天线，高度h/2，距拐角1.3m，间隔2.6m……，距墙壁1.3m或1.3λ(取大者)， 电缆与天线垂直，长度2m或2λ(取大者)。接收系统：λ／8的偶极子天线，与发射天线相对， 距墙壁0.3m，电缆与天线垂直。测量设备：干扰场强测量仪，分别测水平极化、垂 直极化。
6－2 滤波技术6－2－1 电磁干扰（EMI）滤波器EMI滤波器基本的工作原理与普通滤波器一样,都是允许有用信号的频率分量通过，同时阻止其他干扰频率分量通过。1、EMI滤波器的特性 ① 电磁干扰滤波器抑制电磁干扰，应能在大电流和高电 压下长期工作，对有用信号消耗要小，以保证最大传 输效率。② 由于电磁干扰的频率从20Hz到几十GHz，故难以用集 中参数等效电路来描述。③ 要求电磁干扰滤波器在工作频率范围内有比较高的衰 减性能。
④ 干扰信号的电平变化幅度很大，有可能使电磁干扰滤 波器出现饱和。⑤ 电源系统的阻抗与干扰源的阻抗变化范围很大，所以 电磁干扰滤波器很难实现阻抗匹配。2、EMI滤波器的主要技术指标①、额定电压：输入滤波器的最高允许电压。干扰电平变化的幅度大（特别是脉冲干扰……）, EMI滤波器 的额定电压应当高一些。②、额定电流：在额定电压和规定的环境温度条件下， 滤波器允许的最大连续工作电流。工作电流与频率有关，f↑，允许的电流↓。
③、频率特性：中心频率f0，截止频率fc。由频率特性，EMI滤波器可分为：低通、高通、带通，带阻。④、输入、输出阻抗：…输入端（输出端）显现的阻抗选择EMI滤波器要考虑阻抗匹配，防止有用信号衰减。⑤、插入损耗：定义 U1：不接滤波器时信号源在负载阻抗上产生的电压，U2：接滤波器后信号源在同一负载阻抗上产生的电 压， 插入损耗随频率变化的曲线就是滤波器的频率特性曲线。（在高频段，插入损耗大就是低通滤波器，在低频段，……）
克服电容非理想性的方法 大容量 小容量 衰减 并联电容 大电容 小电容 频率 电容并联 LC并联 电感并联
感 感
60 三端电容 普通电容 40 20 30 701GHz 三端电容器的原理 引线电感与电容一起构成了一个T形低通滤波器 在引线上安装两个磁珠滤波效果更好 地线电感起着不良作用
三端电容器的不足 寄生电容造成输入端、输出端耦合 接地电感造成旁路效果下降
穿心电容更胜一筹 金属板隔离输入输出端 一周接地电感很小
干扰滤波器的种类 衰减 衰减 低通 高通 截止频率 3dB 衰减 衰减 带通 带阻
电源线滤波器的特性 理想滤波器特性 实际滤波器特性 损耗 越来越受到关注 频率 30MHz 一般产品说明书上给出的数据是50条件下的测试结果。
高频滤波性能的重要性 滤波器高频性能差 无滤波 滤波器高频性能好
一、低通滤波器，使低频信号通过，高频信号衰减。用于电源电路，使市电（50Hz）通过，高频干扰信 号衰减。用于放大器电路或发射机输出电路，使基波通过，谐波和其他干扰信号衰减。常见的低通滤波器电路，图6－2－2。
H(S)=V2/V1 V1 V2 V2<V1
阻抗匹配是指负载阻抗与激励源内部阻抗互相适配，得到最大功率输出的一种工作状态。对于不同特性的电路，匹配条件是不一样的。在纯电阻电路中，当负载电阻等于激励源内阻时，则输出功率为最大，这种工作状态称为匹配，否则称为失配。当激励源内阻抗和负载阻抗含有电抗成份时，为使负载得到最大功率，负载阻抗与内阻必须满足共扼关系，即电阻成份相等，电抗成份只数值相等而符号相反。这种匹配条件称为共扼匹配。阻抗匹配是指负载阻抗与激励源内部阻抗互相适配，得到最大功率输出的一种工作状态。对于不同特性的电路，匹配条件是不一样的。在纯电阻电路中，当负载电阻等于激励源内阻时，则输出功率为最大，这种工作状态称为匹配，否则称为失配。当激励源内阻抗和负载阻抗含有电抗成份时，为使负载得到最大功率，负载阻抗与内阻必须满足共扼关系，即电阻成份相等，电抗成份只数值相等而符号相反。这种匹配条件称为共扼匹配。
当滤波器输出阻抗 Z0 和与之端接的负载阻抗 ZL 不相等时，在该端口 上产生反射。反射系数 ρ 定义为： ρ = （ Z0-ZL ） / （ Z0+ZL ） 从上式可以看出，则 Z0 与 ZL 相差越大， ρ 便越大，端口 产生的反射将越大。考虑到滤波器和产品实际情况，在端口元件的选取上可以参照此式，因此电源 EMI 滤波器的输出阻抗与噪声源阻抗失配越严重，滤波器性能越好。这就是滤波器结构选取的“阻抗失配”原则，这是与信号滤波器最大的区别之处。厂家给出的滤波器或元器件的插损曲线都是在源阻抗和负载阻抗为 50的情况下测得的，而实际应用时源阻抗和负载阻抗往往都不是 50 ，并且会随频率而变化，所以在标准 50 系统下具有良好插损特性的滤波器在实际电路中也不一定有效，甚至有时更差，所以必须按照阻抗失配的原则选择滤波器结构。 根据阻抗失配原则，我们给出图 2 的 EMI 滤波器网络的推荐结构。图中 Zs 是源阻抗， Zl 是负载阻抗。例如当负载阻抗 Zl 很低而源内阻 Zs 很高时，滤波器可选择 n 级 L 型（ n=1 ， 2 ， 3 ， ....... ）。
电感磁芯的选用 铁粉磁芯：不易饱和、导磁率低，作差模扼流圈的磁芯 锰锌：r = 500 ~ 10000，R = 0.1~100m 铁氧体：最常用 镍锌：r = 10 ~ 100，R = 1k ~ 1Mm 超微晶：r > 10000，做大电感量共模扼流圈的磁心
电缆滤波的方法 屏蔽盒 连接器 馈通滤波器
使用形滤波器的注意事项 实际干扰电流路径 滤波器接地阻抗 预期干扰电流路径
2、低通滤波器的设计⑴、Butterworth低通滤 波器原型电路目前普遍采用的是Butterworth滤波器。下面 以原型电路查表法为
R ② 实际信号源内阻和负载阻抗的换算 当信号源内阻和负载阻抗均为RΩ时，Ra、La、Ca分别为：③ 截止频率fC和信号源内阻及负载阻抗的换算在低通滤波器的截止频率fC以外的阻带中的输出与频率成反比，频率每提高一个数量级，每一级的阻带衰减增加20dB，n级滤波器的阻带衰减则为20×ndB。多级滤波器的阻带衰减与相对频率之间的关系如图6－2－6所示。
图6－2－6 多级滤波器的阻带衰减与相对频率之间的关系
⑵、低通滤波器的设计一高频接收机工作于2MHz一3OMHz的频率范围，接收天线的阻抗是72Ω，最低的干扰频率为66MHz，为接收机设计一个低通滤波器， 使高于接收机工作频率的干扰信号至少衰减3OdB。考虑低通滤波器的截止频率略大于3OMHz,选取32MHz。而最低的干扰频率为66MHz,相对的频率变化倍数为66/32＝2.06。 由图6－2－6可知，为了在66MHz处获得3OdB的衰减，应采用5级滤波器。 经查表6－2可得5级滤波器的元件参数为：C1＝C5＝0.618(F)，C3＝2.00(F)，L2＝L4＝1.618(H)，五级Butterworth低通滤波器原型电路如图6－2－7(a)所示。
根据截止频率fC＝32MHz，接收机天线的阻抗为72Ω，利用(6－2－21)式对元件参数进行转换计算：根据截止频率fC＝32MHz，接收机天线的阻抗为72Ω，利用(6－2－21)式对元件参数进行转换计算：
最后设计完成的滤波器如图6－2－7(b)所示，其频率特性如图6－2－8所示。在66MHz处的衰减为31dB，满足了设计的要求，在3OMHz以下的插入损耗小于2dB。最后设计完成的滤波器如图6－2－7(b)所示，其频率特性如图6－2－8所示。在66MHz处的衰减为31dB，满足了设计的要求，在3OMHz以下的插入损耗小于2dB。
