以濾波電連接器為例，淺談電連接器中濾波技術(shù)的應(yīng)用情況

信息化電子技術(shù)的應(yīng)用和普及增大了有限空間內(nèi)的電磁干擾，日益嚴重的電磁干擾不僅會削弱電子設(shè)備的工作性能，更會威脅人們的身體健康。在電連接器中應(yīng)用濾波技術(shù)能夠有效降低電磁干擾。本文為濾波電連接器為例，分析了電連接器中濾波技術(shù)的應(yīng)用情況。

1.前言

上個世紀八十年代，我國便已經(jīng)成功研制了微波漏能測試儀、干擾測量儀、射頻遠區(qū)和近區(qū)場強測定儀等儀器，同時也初步確定了微波輻射衛(wèi)生標準與高頻電磁輻射安全衛(wèi)生標準，在技術(shù)和標準兩個方面提高了微波防護水平。電磁干擾會對電子設(shè)備的信息傳輸正確性、可靠性、穩(wěn)定性產(chǎn)生影響較大影響，提高電子產(chǎn)品的電磁兼容性成為了克服電磁干擾、增強儀器穩(wěn)定性的重要方法。任何電子設(shè)備均需要通過電連接器與外界進行連通，是系統(tǒng)和部件之間進行電氣信號傳輸?shù)闹匾?/p>

導線（或者導體）的穿透是導致屏蔽體失效的重要原因，所以某些屏蔽嚴密的機箱會因為電連接器形成的導體穿透作用而出現(xiàn)屏蔽失效的問題。為此，將濾波及時應(yīng)用于電連接器中是降低電磁干擾，提高機箱屏蔽效果的重要途徑。應(yīng)用濾波技術(shù)的電連接器通常稱為濾波電連接器，相對于普通的電連接器，它具有一個低通濾波器，由于接口兼容，它們之間也可以相互替換。

2.電連接器中濾波技術(shù)原理分析

在抑制電磁干擾方面，濾波技術(shù)具有高度的有效性，特別是對于開關(guān)電源的EMI信號，能夠發(fā)揮良好的干擾傳導、干擾輻射的作用。差模干擾信號和共模干擾信號能夠表示所有電源上的傳導干擾信號。

前者主要是指在兩條導線之間傳輸?shù)母蓴_信號，屬于對稱性干擾，其顯著特點是頻率低、干擾幅度小、生成的電磁干擾??；后者主要是指在導線和機殼（土地）之間傳輸?shù)母蓴_信號，屬于非對稱性干擾，其顯著特點是頻率高、干擾幅度大、生成的電磁干擾大，同時也能夠借助導線形成輻射，擴大輻射源。綜合上述分析，我們可以通過將EMI信號控制在EMI相關(guān)標準規(guī)定的極限電平之下的方式來實現(xiàn)削弱傳導干擾的目的。除了對干擾源進行有效抑制之外，在開關(guān)電源的輸入電路和輸出電路當中安裝EMI濾波器也是非常抑制電磁干擾的重要途徑。電子設(shè)備的常見工作頻率通常在10MHz-50MHz之間。EMC的很多標準規(guī)定的最低的傳導干擾電平極限值為10MHz，對于開關(guān)電源的高頻段EMI信號，只要所選擇的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)相對簡單的EMI濾波器或者是去耦電路相對簡單的EMI濾波器，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)降低高頻共模電流強度的目的，還能夠滿足EMC規(guī)定的濾波效果。

濾波電連接器的設(shè)計原理便是依據(jù)上述原理。用電設(shè)備和電源之間、各種用電設(shè)備之間存在著相互干擾的問題，而濾波電連接器是降低干擾的理想選擇。由于濾波電連接器的每一個插針上面都有一個低通濾波器，所以每一個插針均能夠有效過濾共模電流。另外，濾波電連接器也具有很好的兼容性，它的接口尺寸和外形大小與普通的電連接器相同，所以，它們之間能夠進行直接的替換。此外，使用濾波電連接器還具有很好的經(jīng)濟性，這主要是因為，濾波電連接器僅僅需要安裝在屏蔽機箱的端口即可，在其消除電纜中的干擾電流之后，導線不會再感應(yīng)到干擾信號的干擾，所以比屏蔽電纜具有更加穩(wěn)定的性能；濾波電連接器對于電纜端接的要求不高，所以完全不用使用高質(zhì)量屏蔽電纜，進一步體現(xiàn)出其較好的經(jīng)濟性。

3.濾波電連接器的整體系統(tǒng)構(gòu)成與設(shè)計要點

3.1 濾波電連接器的整體系統(tǒng)構(gòu)成分析

濾波電連接器的整體系統(tǒng)構(gòu)成主要分為三個部分，即信號源、連接接口、接受電路。濾波器是整個設(shè)備的信號進入和輸出的窗口，它的電磁兼容性能如何將會直接決定整個系統(tǒng)的電磁兼容水平。本文所采用的濾波器為無源濾波器，之所以選擇無源濾波器，主要是考慮無源濾波器的優(yōu)化設(shè)計能夠滿足濾波電連接器整體系統(tǒng)的經(jīng)濟性和實用性。

無源濾波器是主要由R-C、L-C等無源器件構(gòu)成的選頻網(wǎng)絡(luò)，它只允許給定的頻帶信號通過，而對其他頻帶信號將會“禁止通行”。無源濾波器所囊括的范圍較大，主要包括用于以抑制放大器產(chǎn)生低頻振蕩為目的的電源去耦濾波器、用于整流電路中濾除紋波的平滑濾波器、用于交流電源輸入端的濾除電源網(wǎng)絡(luò)中高頻干擾的低通濾波器，等等。

在無源濾波器當中，旁路濾波器是一種目前應(yīng)用范圍較廣的、用于濾除電源網(wǎng)絡(luò)中干擾信號的此類濾波器之一。旁路濾波器的典型應(yīng)用主要表現(xiàn)在下述兩個方面：首先，高頻電路中保留音頻信號而濾除高頻信號；其次，在交直流信號疊加的電路中濾除交流分量而保留直流分量。

作為弱信號低電壓電路的低頻旁路濾波器，在通常情況下，它所采用的濾波器件只要能夠滿足頻帶的選擇標準即可，沒有嚴格的或者太高的性能要求，而且對電流沖擊、電容器耐壓的相關(guān)要求均不是非常高。例如，用于濾除電源紋波的平滑濾波器在本質(zhì)上也能夠?qū)⑵湟暈榭梢耘月窞V波的低通濾波器。

從濾波的目的角度來審視旁路濾波 和去耦濾波，它們具有本質(zhì)上的一致性，只是在具體的濾波作用發(fā)揮途徑上存在著一定的差異：旁路濾波是從輸入的角度完成濾波使命，其濾除對象是輸入信號的電磁干擾；去耦濾波是從輸出的角度完成濾波使命，其濾除對象是輸出信號的電磁干擾。兩者都能夠提供有效的濾波功能，通過上述分析我們也可以知道，只要遵循上述原則，我們便可以利用濾波器更加有針對性的濾除不必要的電磁干擾。

3.2 濾波電連接器的設(shè)計要點分析

第一，合理選擇濾波電路。由于電連接器主要是發(fā)揮連接各類電氣信號的功能，所以在通常情況下，濾波電連接器均是被安裝在機箱外壁上面。因為環(huán)境當中存在的各種干擾信號的頻帶非常寬，所以采用低通濾波器能夠有效濾除正常信號當中各種不必要的高次諧波。由于不同的電子設(shè)備對于電連接器的濾波要求存在較大的差異性，因此應(yīng)該根據(jù)實際情況選擇合適的濾波電路。

第二，選擇濾波元件。根據(jù)電子設(shè)備系統(tǒng)對環(huán)境的要求，按照GJB1308濾波電連接器要求》中的表1進行電容容量值的選擇，一般選取f型濾波網(wǎng)絡(luò)和管狀濾波電容，這是因為：首先，其具有很好的濾波效果；其次，設(shè)計、裝配、焊接等都很方便；再次，縱向占用空間小，特別適合于高密度連接器，同時具有很小的接地電感，因此在高頻時能夠提供很好的旁路作用；最后，輸入輸出沒有藕合，因為用于連接管狀電容的金屬接地板起到了隔離板的作用，使濾波器的輸入輸出端得到了有效的隔離，避免了高頻時的藕合現(xiàn)象。

第三，制作和安裝?，F(xiàn)以某型濾波電連接器為例說明濾波器的安裝及濾波接觸件的裝配。

首先，將電容焊接在連接器的接觸件上（見圖1）。

其次，將濾波接觸件焊接在接地板上，然后裝入安裝外殼，接地板與安裝外殼之間采用多點焊接或涂導電膠以保持良好的電導通。除管狀電容外，貼片電容也是常用的濾波元件，它屬單電容電路，適用于接觸件密度不高的連接器。其接地板通常采用印制電路板，印制電路板與安裝外殼采用焊接的方式保持良好的導通。

4.結(jié)束語

設(shè)計過程中的應(yīng)該注意：第一，將電容焊接在接觸件上時，一般要在電容兩端加裝堵頭（也可不裝），這樣可使焊點牢固可靠，并對電容起保護作用。第二，設(shè)計接地板時，應(yīng)盡可能地使接地板與安裝外殼的接觸面積最大，以降低接觸電阻；安裝外殼表面要求導電，以便濾波電連接器安裝在設(shè)備機柜上后，連接器外殼與機柜之間處于良好的電導通狀態(tài)。