EMI滤波器插入损耗的人工测试方法的分析

发布时间：2022-03-13 15:10:15 浏览数：次

(1.内蒙古万德公司；2.内蒙古自治区地质环境监测院，内蒙古呼和浩特 0 10020)
摘要：文章主要介绍了利用屏蔽室测量EMI滤波器的插入损耗的方法，分析了影响测量结果的因素。
关键词：EMI滤波器；插入损耗；屏蔽室；接地；夹具
中图分类号：TN713∶TP273 文献标识码：A 文章编号：1007—6921(2008)16—0114—02
1 分析思路

随着电子产品日益增多，从而空间电磁环境越发复杂，恶劣的电磁环境将会对人类及各种生物造成严重影响，在抑制电磁干扰信号的辐射干扰方面，屏蔽是有效的措施；在抑制电磁干扰信号的传导干扰方面，EMI滤波器是十分有效的器件。EMI电源滤波器是抑制电源线传导干扰的重要器件，所以研究EMI滤波器的插入损耗特性就变得十分重要。

本文研究的EMI电源滤波器是无源网络，是防止外界电网的干扰噪声通过电源线传导干扰电子设备的有效工具；由于滤波器内部电路的对称性，所以同时也能有效防止电子设备内部产生的干扰噪声通过电源线传导污染外界电网。
2 插入损耗的测试

EMI电源滤波器的主要性能指标一般包括插入损耗、频率特性、阻抗匹配、额定的电流值、绝缘电阻值、漏电流、物理尺寸及重量、使用环境以及本身的可靠性。在使用时考虑最多的是额定的电压及电流值、插入损耗、漏电流三项。下面主要介绍标准测量法以及利用屏蔽室进行的EMI滤波器插入损耗的测量。
2.1 插入损耗的标准测量

在标准测量法中规定，在50～75之间的任一阻值的系统内测试它的插入损耗特性。也就是说，在被测滤波器的输出端接输入阻抗为50～75之间任一阻值的接收机（频谱仪），在它的输入端接与接收机输入阻抗完全相同内阻的信号发生器，连接器和电缆的阻抗都应与上述系统匹配，在这种特定条件下来测量滤波器插入损耗特性。测试原理如图1所示：

在标准测量法中，被测滤波器需要安装在合适的测试箱内，以求能把外部电磁耦合对EMI滤波器的影响以及滤波器输入端和输出端之间的电磁耦合的影响程度降低到最低程度。标准测试箱的箱体尺寸视滤波器的长、宽、高的尺寸而定，对不同的滤波器没有通用性。
2.2 利用屏蔽室测量滤波器的插入损耗

利用屏蔽室即可解决标准测量法中测试箱不通用的问题。图2为屏蔽室环境简图。在EMC屏蔽室仪器间与测试间的隔墙上，加装滤波器测试板。

测量时，滤波器和信号源置于测试间内，频谱仪置于仪器间，并密闭仪器间与测试间之间的测试门。

3 影响测量结果的因素
3.1 屏蔽

在EMI滤波器插入损耗的测试中，被测设备的接线头经常是无屏蔽和裸露的，若信号源、滤波器和接收机处于同一电磁环境中，则滤波器的输入输出端将不可避免的出现电磁耦合。在实测的过程中，若屏蔽室仪器间与测试间之间的屏蔽门没有密闭，则测量的插入损耗结果将有很大的降低，并没有反映滤波器的实际性能。因此在电磁兼容屏蔽室里进行测量的目的就是要把滤波器的输入输出隔离开来，切断辐射干扰的传播途径，从而把外部电磁耦合以及滤波器输入输出端的电磁耦合的影响减小到最低程度，保证测量结果的准确性。
3.2 接地

接地是电路或系统能正常工作的基本技术要求之一。恰当的接地方式可以给高频干扰信号形成低阻抗通路。这里的接地是信号线接地，其目的是为信号电平提供一个零电位参考点。将设备的机壳与大地相连，使之保持真正的零电位，这对保持设备的工作稳定性和防止电磁干扰有重要作用。

信号地线是指信号电路的地线或有信号电流流通的地线。在实测中采用地线并一点接地的信号地线接地方式，这样不仅是各个设备隔离开来，防止一个接地系统的环路电流影响其他接地系统，更重要的是为信号源在接收机之间提供了一个良好的电流通路。在实测中，若断开信号源或接收机的接地地线，则没有信号通过滤波器。这是因为信号电流的通路被切断，从而使整个系统不能工作。

EMI电源滤波器的良好接地，对保持EMI电源滤波器的共模抑制能力非常重要。同时也应避免使用过长的接地线，因为它会引起接地电感和电阻，降低滤波器的共模抑制能力。
4 系统的硬件组成

本文所研究的是基于信号源频谱仪的测试系统。人工测试时，测试硬件系统由信号源发生器、EMI滤波器和测试夹具、频谱分析仪三部分组成，如图3所示。在测试过程中由人工手动设置信号源要产生的频率，分别进行共模测试和差模测试，再从频谱分析仪读处测试数据，然后手动记下数据。

在实现系统功能上，频谱仪是一个不可缺少的仪器。它用来显示单个测试点的频谱图，对采集到的数据进行手动记录，可以说频谱仪是非常重要而且不可缺少的。

由于频谱分析仪的输入输出采用射频电缆，而滤波器的接头与之不同。所以要将二者连接，需要设计一个夹具。夹具的尺寸应满足待测滤波器的尺寸，夹具的设计参见开容公司EMI滤波器件及工程手册。测试夹具应满足以下要求：①射频电缆能与夹具容易连接，测试过程中不容易受到外界影响；②能使差模电路与共模电路容易转换；③连接夹子的电线应尽量短，防止在高频时产生较大的耦合，影响测试结果；④夹具能实现良好的接地。

所以连接上图的螺柱型滤波器设计了如下夹具。

5 结语

对于EMI电源滤波器插入损耗性能的测试，一般分为基于信号源—频谱仪的插损测试和基于矢量网络分析仪的插损测试两种。许多标准都对插入损耗的测试作了规定；另一方面测试夹具的性能会对测试结果产生较大影响，从而造成误差。

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