高頻傳導濾波器的製作方法

2023-08-02 17:08:11 3

專利名稱：高頻傳導濾波器的製作方法
技術領域：
本高頻傳導濾波器是利用高頻吸收材料形成的高頻電阻來抑制並過濾導線中的高頻電磁騷擾，同時使用接地的高頻濾波電容，將高頻騷擾信號旁路入地。在電子電氣設備電路中實現抑制傳導高頻電磁騷擾的功能，屬於電磁兼容技術領域。
背景技術：
當高頻電磁騷擾信號在傳輸線中沿導線傳輸時，部分信號將沿導線表面向空間輻射，產生射頻[1]騷擾。相關國際和國家標準要求高頻騷擾不應超過規定的限值，而許多開關電源型電子電氣設備不能滿足標準的要求。目前，在電子電氣設備中常用電磁兼容濾波器電路如圖1所示，由電感電容構成。 兩個電容Cy用於過濾高頻騷擾信號，電感L用於阻止低頻共模騷擾信號，電容Cx用於過濾低頻差模信號。這樣的濾波器電路能搞有效過濾低頻騷擾信號和少量的高頻騷擾信號。對於高頻騷擾信號，它存在如下問題(1)電容Cy不能過大，否則導致洩漏電流過大；當高頻騷擾信號很強時，兩個Cy 電容不能足量旁路。(2)隨著頻率的升高，電感L磁芯的磁導率降低，電感量減小，分布電容增加，電感 L容性為主，對於高頻騷擾信號相當於短路。(3)電容Cx對高頻騷擾信號相當於短路。因此，對於高強度的高頻騷擾信號，常用電磁兼容濾波器幾乎沒有濾波效果，大量的高頻騷擾信號進入供電電路，導致電子電氣設備電磁兼容不符合相關國際/國內標準的要求。為此，本發明專門設計了高頻傳導濾波器，利用高頻吸收材料將大部分高頻騷擾信號消耗掉；利用高頻吸收材料的高頻電阻特性，將高頻騷擾信號阻止在設備內部，使其不進入供電電路；利用濾波電容將被阻止在設備內高頻騷擾信號旁路入地。
發明內容金屬導線設計成射頻發射導體，將高頻吸收材料包覆在發射導體上，製成具有射頻騷擾吸收功能的高頻電阻；在高頻電阻的信號輸入端連接接地的高頻濾波電容，實現高頻濾波功能；高頻電阻與高頻濾波電容共同構成高頻傳導濾波器。為防止高頻騷擾信號洩漏，使用金屬屏蔽外殼將高頻傳導濾波器包住；為防止可能出現的漏電，可在高頻傳導濾波器與金屬屏蔽外殼之間加一層絕緣材料。

圖1常用電磁兼容濾波器電路圖圖2高頻傳導濾波器結構圖圖3高頻傳導濾波器等效電路圖4增強型高頻傳導濾波器結構圖具體實施方式
選用圓形金屬導體(空心或實心導線)加工成射頻發射導體，結構如圖2所示；將高頻吸收材料包覆在射頻發射導體上(燒結或者粘結)；將高頻濾波電容連接在信號進入端導線上，電容另一端連接屏蔽外殼；屏蔽外殼接地。信號輸入導線和輸出導線應使用電磁屏蔽線。工作原理高頻騷擾信號沿導體傳輸的同時，一部分沿導體表面向外輻射形成射頻騷擾；高頻吸收材料沿發射導體表面吸收射頻騷擾信號，射頻騷擾信號的電磁能轉換為熱能，熱能消耗在高頻吸收材料中。高頻吸收材料相當於一個高頻電阻，能夠阻止高頻騷擾信號的傳輸，為此，在信號輸入端連接接地的高頻濾波電容，提供高頻騷擾信號一個旁路入地的通道。等效電路見圖3。高頻電阻等效於一個電阻和一個電感串聯，電阻值和電感值都隨頻率變化；在輸入端的接地電容構成高頻旁路電路。高頻傳導濾波器特點(1)不僅能夠抑制高頻騷擾信號，同時能夠旁路高頻騷擾能量；(2)射頻發射導體使用平面結構，能夠最大程度減小分布電容，降低出現串擾的現象；(3)射頻發射導體使用開環結構，能夠最大程度減小分布電感，降低出現諧振的可能；(4)使用金屬屏蔽外殼，不僅消除了內部射頻信號的洩漏問題，同時避免了外部騷擾信號對傳輸信號的影響；(5)輸入導線和輸出導線使用屏蔽線，可以防止高頻騷擾信號從輸入端導線直接耦合到輸出端導線。射頻發射導體特徵(1)射頻發射導體的作用是在傳輸電流的同時輻射射頻騷擾。由金屬材料構成，常用的導體為銅、鋁、鐵等金屬合金。(2)射頻發射導體的形狀如圖1俯視圖，在一個平面內呈並行彎曲開環結構，減小了分布電容和分布電感。(3)射頻發射導體的截面積取決於通過的電流大小。電流大，截面積大；電流小， 截面積小。(4)為了增強趨膚效應[3]，小電流時選用圓形實心導線，大電流時選用圓形空心導線，導線表面經粗糙處理。高頻吸收材料特徵(1)高頻吸收材料的作用是吸收高頻騷擾信號，主要成份是軟磁材料M。厚度越大，吸收效果越好，越不易飽和。不同的軟磁材料，有不同的最佳吸收頻率範圍，通常磁導率越高，抑制的頻率下限越低。選擇磁導率大、飽和磁化強度高的材料，如鐵氧體磁粉、羰基鐵粉等。(2)對低頻段(這裡指小於IMHz)，吸收材料損耗很小，儘管高頻吸收材料有較高的磁導率；由於射頻發射導體在一個平面上開環分布(不形成閉合迴路)，因此產生的電感量較小，導體內阻也很小，整條電纜是一條小電感小電阻的導線。(3)對高頻段(這裡指大於IMHz)，隨著頻率升高，高頻吸收材料的磁導率降低，電感量減小，高頻吸收材料的損耗增加，高頻電阻成分增加，能在相當寬的頻率範圍內保持較高的阻抗。當高頻信號通過高頻吸收材料時，射頻騷擾被吸收並轉換成熱能的形式耗散掉， 從而實現高頻抑制效果。(4)高頻吸收材料可以直接燒結成型，也可以用耐溫粘結劑混合構成，緊密均勻地包覆在導體線芯上。厚度越大，吸收效果越好，越不易飽和。高頻濾波電容特徵高頻濾波電容的作用是旁路高頻騷擾信號，宜選用高壓瓷片電容，接線越短越好。金屬屏蔽外殼特徵金屬屏蔽外殼材料的作用是屏蔽內外高頻信號的串擾，可選用銅、鋁、鐵合金等。 為了實現濾波功能，外殼應接地；外殼不接地只能實現高頻吸收功能。輸入導線/輸出導線特徵輸入導線/輸出導線用於傳輸信號電流，選用帶金屬屏蔽外套的絕緣導線。絕緣保護層特徵絕緣保護層的作用是對電絕緣，防止射頻發射導體或高頻濾波電容可能出現的漏電現象。高頻傳導濾波器變種以圖1的結構為基礎，對大電流強騷擾情況，選用直徑粗的導體作為射頻發射導體，用細導線垂直穿過射頻發射導體，形成發射天線結構，增強射頻發射效率，如圖4所示。 為了減小分布電容，天線結構不宜太長。[0044]使用方法輸入端接輸入信號，輸出端接輸出信號，外殼接地。參考文獻[1]ffikipedia. Radio frequency[EB/OL]. http//en. wikipedia. org/wiki/ Radio_frequency,2010-11-26/2010-12-01.[2]百度百科.磁珠[EB/OL]· http://baike. baidu. com/view/^eiegS. htm， 2010-08-17/2010-12-01.[3]ffikipedia. Skin effect [EB/OL]. http://en. wikipedia. org/wiki/Skin_ effect,2010-11-28/2010-12-01.[4]百度百科·軟磁材料[EB/OL], http://baike. baidu. com/view/30113. htm,
2010-08-26/2010-12-01 ο
權利要求1. 一種高頻傳導濾波器，金屬導線設計成射頻發射導體，將高頻吸收材料包覆在發射導體上，製成具有射頻騷擾吸收功能的高頻電阻；在高頻電阻的信號輸入端連接接地的高頻濾波電容，實現高頻濾波功能；高頻電阻與高頻濾波電容共同構成高頻傳導濾波器。
專利摘要高頻傳導濾波器。本高頻傳導濾波器對傳導高頻電磁騷擾具有吸收和濾波功能，適用於產生高頻騷擾的電子電氣設備。金屬導線經特殊設計構成射頻發射導體，將高頻吸收材料包覆在發射導體上，製成具有射頻騷擾吸收功能的高頻電阻；在高頻電阻的信號輸入端連接接地的濾波電容，實現高頻濾波功能；高頻電阻與濾波電容共同構成高頻傳導濾波器。為防止高頻騷擾信號洩漏，在高頻傳導濾波器上外套金屬屏蔽外殼；為防止可能出現的漏電，可在高頻傳導濾波器與金屬屏蔽外殼之間加一層絕緣材料。特點(1)不僅能夠抑制高頻騷擾信號，同時能夠洩放高頻騷擾能量；(2)射頻發射導體使用平面結構，能夠最大程度減小分布電容，降低出現串擾的現象；(3)射頻發射導體使用開環結構，能夠最大程度減小分布電感，降低出現諧振的可能；(4)使用金屬屏蔽外殼，不僅消除了內部射頻信號的洩漏問題，同時避免了外部騷擾信號對傳輸信號的影響；(5)輸入導線和輸出導線使用屏蔽線，可以防止高頻騷擾信號從輸入端導線直接耦合到輸出端導線。
文檔編號H03H7/06GK202009367SQ201020644880
公開日2011年10月12日 申請日期2010年12月7日 優先權日2010年12月7日
發明者劉曉東 申請人:劉曉東