CN100495813C - 超宽带滤波器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种适用于屏蔽室的超宽带滤波器，其滤波频段为10kHz～110GHz，阻带内插入损耗不小于80dB。包括有低频LC滤波器和高频吸收式滤波器，所述的高频吸收式滤波器包括金属壳体和设在壳体内的屏蔽腔，屏蔽腔中充填高性能电磁吸波介质，其不同之处在于所述的低频LC滤波器埋设于屏蔽腔的高性能电磁吸波介质中。本发明使得高频段的滤波带宽进一步加大，将低频和高频滤波器合二为一，不仅结构简单紧凑，缩小了体积，而且使用安装更为方便。本发明将各电感相互隔离，可降低高频干扰信号的耦合效应，采用穿心电容能有助于高频性能的进一步优化。该滤波器既适于电话线的滤波，也可用于电源线的滤波。
Description
技术领域
本发明涉及一种适用于屏蔽室的超宽带滤波器，其滤波频段为10kHz～110GHz，阻带内插入损耗不小于80dB。
背景技术
近十几年来，作为微波实验基础设施的屏蔽室，其使用的频率范围不断扩展，频率高端已由1GHz增加到20GHz，近年来又增加到40GHz，预计未来的趋势还会增加到60GHz，甚至100GHz。为保证屏蔽室在整个工作频段范围的屏蔽性能，必须给电源线和信号线安装滤波器。用于屏蔽室的滤波器需要在屏蔽室的整个工作频段内都具有较高的插入损耗，一般不低于80dB。现有的滤波器通常采用电感和电容等元件组成LC滤波电路，当工作频率高于10GHz时，由于LC电路中的高频效应导致这种类型的滤波器滤波性能下降，无法实现80dB以上高插入损耗的滤波要求，因而不能满足高频屏蔽室的使用要求。
在中国专利“01266173.2”中公告了一种“用于屏蔽室的超宽带电源滤波器”，该滤波器由低频LC滤波器和高频吸收式滤波器两部分组成，其滤波频段为10kHz～40GHz，并具较高的插入损耗，但其结构较为复杂和松散，体积大，滤波频段也有待进一步加宽。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的不足而提出一种可供屏蔽室使用的超宽带滤波器，它具有结构简单紧凑，体积小，滤波频带宽及使用性能更优的特点。
本发明为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：包括有低频LC滤波器和高频吸收式滤波器，所述的高频吸收式滤波器包括金属壳体和设在壳体内的屏蔽腔，屏蔽腔中充填高性能电磁吸波介质，其不同之处在于所述的低频LC滤波器埋设于屏蔽腔的高性能电磁吸波介质中。
按上述方案，所述的屏蔽腔由金属壳体内安设金属隔板构成；所述的低频LC滤波器由串联电感和并联电容组合而成，串联的电感设置2～6个，在各电感两端并接旁路电容。按LC滤波器中电感的数目将金属壳体用金属隔板对应分成多个屏蔽腔，一个电感安设在一个屏蔽腔中；其中电感可为共模电感，电容可为穿心电容。所述的高性能电磁吸波介质由高导电碳粉、聚苯胺、金属纤维和环氧树脂均匀混制而成。
本发明的工作原理如下：低频端通过“串感并容”的LC电路结构实现其低通的目的，用于滤除10kHz～10GHz的干扰信号。高频端是利用高性能电磁吸波介质将辐射的10GHz～110GHz的高频在其传输路径上衰减掉，从而实现高频滤波的目的。通过低频端和高频端的共同作用实现超宽带高损耗的滤波要求。
本发明的有益效果在于：
1、加强了10GHz～110GHz的滤波性能，使得高频段的滤波带宽进一步加大，该频段的插入损耗达到80dB以上，这是现有滤波器所无法实现的。
2、将低频和高频滤波器合二为一，不仅结构简单紧凑，缩小了体积，而且使用安装更为方便。
3、高频滤波性能得到进一步提高，根据LC滤波器中共模电感的数目将金属壳体用金属隔板对应分成多个屏蔽腔，各电感相互隔离，可降低高频干扰信号的耦合效应，同时由于穿心电容具有很小的寄生电感，采用穿心电容能有助于高频性能的进一步优化。
4、既适于信号线的滤波，也可用于电源线的滤波。
附图说明
图1是本发明一个实施例的低频LC滤波器电路原理图。
图2是本发明一个实施例的立体结构剖视图。
具体实施方式
以下结合附图进一步说明本发明的实施例，包括有低频LC滤波器和高频吸收式滤波器，所述的低频LC滤波器由串联电感4和并联电容6组合而成，串联的电感通常设置3～4个，本实施例的电感设置3个L1、L2、L3，电感为共模电感，由绕制在非晶磁环上的线圈构成，其功能是阻止干扰信号通过；在各电感两端并接旁路电容，本实施例中在3个L1、L2、L3之间旁接8个(4对)电容C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8，其中第一电容C1与第二电容C2相串接且容值相等，第三电容C3与第四电容C4相串接且容值相等，第五电容C5与第六电容C6相串接且容值相等，第七电容C7与第八电容C8相串接且容值相等，4对电容分别旁接于3个电感的两端，每对电容的中间段接地；所述的高频吸收式滤波器包括一长方形的金属壳体2，壳体内沿纵向通过金属隔板3设置多个屏蔽腔，本实施例设置5个屏蔽腔，两端的分别为输入、输出屏蔽腔，中间3个为电感屏蔽腔，电感屏蔽腔中充填高性能电磁吸波介质5；上述低频LC滤波器埋设于屏蔽腔的高性能电磁吸波介质中，其中的共模电感L1、L2、L3分别安设在中间3个电感屏蔽腔中，而8个电容C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8为穿心电容，安设于金属隔板的两侧。所述的高性能电磁吸波介质由高导电碳粉、聚苯胺、金属纤维和环氧树脂均匀混制固化而成，其混合比例按重量计可为：高导电碳粉∶聚苯胺∶金属纤维∶环氧树脂＝1∶1∶1∶10。此外，在金属壳体外设置有安装柱7，用于悬挂和穿接于屏蔽室外部的墙壁上，滤波器两端的接线为引入线和引出线，其中引入线1与屏蔽室外部的线路连接，作为输入端；引出线8进入屏蔽室，与屏蔽室内部的线路连接，作为输出端。
本实施例低频LC滤波器电感电容的参数为：C1＝C2＝115nF、C3＝C4＝175nF、C5＝C6＝175nF、C7＝C8＝115nF、L1＝30mH、L2＝32mH、L3＝30mH。构成用于电话线的低通型滤波器，具有如下的技术指标：输入阻抗为600Ω，通带截止频率为3.4kHz，滤波频段为10kHz～110GHz，阻带内插入损耗不小于80dB。
下表为本实施例超宽带滤波器插入损耗的测试数据。可以看出在滤波频段10kHz～110GHz的范围内，插入损耗值均大于80dB。
| 测试频率/Hz | 插入损耗/dB |
| 10k | 83 |
| 20k | 98 |
| 50k | 95 |
| 100k | 102 |
| 500k | 93 |
| 1M | 98 |
| 5M | 103 |
| 10M | 96 |
| 50M | 92 |
| 100M | 95 |
| 500M | 99 |
| 1G | 102 |
| 2G | 95 |
| 5G | 88 |
| 10G | 98 |
| 15G | 103 |
| 20G | 95 |
| 25G | 101 |
| 30G | 100 |
| 35G | 98 |
| 40G | 102 |
| 45G | 105 |
| 50G | 93 |
| 60G | 95 |
| 70G | 95 |
| 80G | 98 |
| 90G | 96 |
| 100G | 101 |
| 110G | 98 |
Claims (9)
1、一种超宽带滤波器，包括有低频LC滤波器和高频吸收式滤波器，所述的高频吸收式滤波器包括金属壳体和设在壳体内的屏蔽腔，屏蔽腔中充填高性能电磁吸波介质，其特征在于所述的低频LC滤波器埋设于屏蔽腔的高性能电磁吸波介质中。
2、按权利要求1所述的超宽带滤波器，其特征在于所述的屏蔽腔由金属壳体内安设金属隔板构成。
3、按权利要求1或2所述的超宽带滤波器，其特征在于所述的低频LC滤波器由串联电感和并联电容组合而成，串联的电感设置2～6个，在各电感两端并接旁路电容。
4、按权利要求3所述的超宽带滤波器，其特征在于按LC滤波器中电感的数目将金属壳体用金属隔板对应分成多个屏蔽腔，一个电感安设在一个屏蔽腔中。
5、按权利要求3所述的超宽带滤波器，其特征在于所述的电感为共模电感，电容为穿心电容。
6、按权利要求5所述的超宽带滤波器，其特征在于所述的共模电感由绕制在非晶磁环上的线圈构成。
7、按权利要求5所述的超宽带滤波器，其特征在于所述的穿心电容安设于金属隔板的两侧。
8、按权利要求4所述的超宽带滤波器，其特征在于电感设置3个(L1、L2、L3)，电感为共模电感，在3个电感之间旁接8个电容(C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8)，其中第一电容(C1)与第二电容(C2)相串接且容值相等，第三电容(C3)与第四电容(C4)相串接且容值相等，第五电容(C5)与第六电容(C6)相串接且容值相等，第七电容(C7)与第八电容(C8)相串接且容值相等，4对电容分别旁接于3个电感的两端，每对电容的中间段接地，金属壳体为一长方形的金属壳体，壳体内沿纵向通过金属隔板设置5个屏蔽腔，两端的分别为输入、输出屏蔽腔，中间3个为电感屏蔽腔，3个电感(L1、L2、L3)分别安设在中间3个电感屏蔽腔中，8个电容为穿心电容，安设于金属隔板的两侧。
9、按权利要求1或2所述的超宽带滤波器，其特征在于所述的高性能电磁吸波介质由高导电碳粉、聚苯胺、金属纤维和环氧树脂均匀混制固化而成，其混合比例按重量计为：高导电碳粉∶聚苯胺∶金属纤维∶环氧树脂＝1∶1∶1∶10。
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