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滤波器在抗EMI中的应用及发展作者：唐敏思潮日期：2000-2-1来源：本网字符大小：【大】【中】【小】----随着科学技术的不断进步和人类生活水平的逐步提高，家电设备、移动式和个人携带式电子设备日益增多，于是各电子设备间的相互影响和干扰问题变得日趋严重和复杂化。IBM公司对计算机电源故障进行分析后认为，近90%的故障源于电磁干扰（EMI）；我国有关部门1994年对147家企业生产的不同型号汽车进行无线电干扰性能摸底检测，达标合格汽车仅占1/4。电磁干扰还威胁着人类的健康和安全，海德堡大学的生物学家研究发现，甚至连微弱的电磁辐射也会通过眼睛侵入大脑，给人们播下癌的种子，因此呼吁人们要警惕“带电磁的烟雾”。可见，EMI所造成的危害绝不逊于有形的污染。----而今，如何降低甚至消除电子设备的EMI已成为全球电子信息业及消费者普遍关注的问题，世界上为此成立了无线电干扰国际特别委员会（CISPR），美、德、日诸国也分别建立了专门组织FCC、VDE和电磁环境工程研究会，他们对电子仪器及测量设备的抗EMI性能要求越来越高，规定非经严格检验的产品不得出厂和上市。随着我国经济迈入国际范畴，电磁干扰（又称电磁噪声）问题已摆在我们面前。----利用近年来发展的铁氧体——陶瓷叠层共烧技术，可以将若干个铁氧体叠层电感器和陶瓷叠层电容器集成在一起，经过共绕制构成截止特性锐敏的片式电磁干扰滤波器。根据电路特性选择适当的滤波器可以得到令人十分满意的抗EMI效果，特别适用于抑制数字电子设备及高速数据总线产生的噪声。EMI滤波器按构成元件可分为电感器、电容器、LC复合型滤波器和电容性可变电阻器四种；按构成元件材料及生产工艺的不同，则可分为陶瓷型、石英晶体型、介质型和声表面波型EMI滤波器；按具体用途又可分为电源线路用和信号线路用EMI滤波器两大类。下表列出了有代表性的几种EMI滤波器及其特点。----LC复合型陶瓷滤波器是由铁氧体电感器L和陶瓷电容器C按不同组合形式构成的一类多功能产品，其中心频率、通带、振幅、延迟等特性可根据电路要求灵活设计，所适应范围相当宽，广泛应用于音、视频家电、通信及办公自动化设备的EMI抑制，但最初其频率较低、体积较大。进入90年代后，由于陶瓷叠层印刷技术的发展，国外先后开发出无绳电话用254MHz和380MHz带通滤波器、便携电话用700～950MHz滤波器、小功能对讲机用430MHz低通滤波器以及数字无绳电话用1.9GHz带通滤波器等LC复合型片式叠层陶瓷产品，其内藏屏蔽层抗干扰强，无需调整即可适应当前200MHz～1.5GHz高频化需求。今后的发展趋势是进一步高频化（2GHz以上）、微型化、组件化（内藏延迟线、多层谐振器、与滤波器一体化的放大器和混频器等）和低成本化。----单片晶体滤波器（MCF）是在石英基片表面配置若干对金属电极而构成的带通或带阻滤波器。它利用压电效应的能陷入理论，选择电极振子的几何尺寸、返回频率和电极振子间距控制超声波的声学耦合，从而达到滤波之目的。其特点是频率选择度十分陡峭、损耗低、稳定性好、阻带衰减高，现已在移动通信设备中大量使用，是必不可少的初级中频滤波器，对提高整机灵敏度和抗干扰能力有重要作用。国外MCF产品的实用化水平为中心频率数MHz～150MHz，带宽0.001～0.1%，频道间隔12.5～25kHz，最小封装尺寸为8×8×3.2mm，重仅0.4g。MCF的发展方向是开发新型压电材料、扩展带宽、减少带内延时波动、增大带外衰减、扩充和提高中频点及线性度、封装单片尺寸进一步小型化和片式化。----利用介质陶瓷材料的低损耗、高介电常数、频率温度系数和热膨胀系数小、可承受高功率等特点设计制作的EMI介质滤波器，由数个1/4波长型谐振器纵向多级串联或并联的梯形线路构成。其显著特点是插入损耗小、耐功率性好、带宽窄，特别适合便携电话、汽车电话、无线电台、无绳电话以及一体化收发双工器等的级向耦合滤波。国外生产最多的是800～1000MHz范围内的系列EMI介质滤波器，其技术指标为插损2～3dB，波纹小于1dB，电压驻波比约1.5，带外抑制在规定频段内可达20dB以上，一些特殊要求点可达60dB左右。滤波特性优良。其开发方向是采用新型介质材料和其它谐振模式，设计制作新型的微型化、片式化低插损、高衰减、高性能的EMI介质滤波器。----声表面波（SAW）滤波器曾一度广泛用于工作在20MHz以上频段的次中频滤波。它在抑制电子设备高次谐波、镜像信息、发射漏泄信号以及各类寄生杂波干扰等方面起到了良好的作用。其特点是可灵活设计、模拟/数字兼用、群延迟时间偏差和频率选择特性优良、输入输出阻抗误差小。近年来已将SAW滤波器片式化，重约0.2g；另外由于采用了新的晶体材料和最新精细加工技术，致使SAW器件的使用上限频率提高到2.5GHz，这必将促进SAW滤波器在抗EMI领域获得更广泛的应用。低插损技术与片式化封装是这类EMI滤波器目前和今后一段时间内的研究开发方向。表：有代表性的几类EMI滤波器滤波器名称典型特点及应用无磁珠三端电容器无两端电容器的剩余电感，可除VHF噪声；适合抑制高阻抗电路中的噪声磁珠电感器能有效除去VHF、UHF噪声，可抽头自动插入；适合低阻抗接地等电路，除噪效果最佳加磁珠的三端电容器三端电容器加磁珠电感元件的T型EMI器件，能有效除去VHF中的噪声；适用于低阻抗电路Л型滤波器组使用磁珠电感元件和穿心电容器的Л型滤波器阵，有二连和三连；适合高阻抗电路四端结构型直流电源EMI滤波器计算机直流电源用大容量四端电容器与穿心电容器、磁珠电感元件组合而成的宽带器件，可高效除去电源输出端从450kHz～1GHz的噪声，另对共态噪声也有效交流电源EMI滤波器一般由能够同时除去共模和常模两种模噪声的电路网络构成；兼有强的抗扰性和抗机内噪声发生两种功能；适合用于接交流电源的电子设备从低频到高频宽带范围内的除噪信号线路EMI滤波器由于有陡直的衰减特性，特别适合有效信号频率与噪声接近的场合；宜用于RGB信号线路和数字电子设备等高速数字信号线路