CN2504827Y - 用于屏蔽室的超宽带电源滤波器 - Google Patents

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周开基
王志铎
崔鹏飞
刘凤学
王广耀
李国成
张晓芬
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Abstract

一种用于屏蔽室的超宽带电源滤波器由低频反射型LC滤波器与高频吸收式滤波器串联而成。高频吸收式滤波器的金属壳体内部被金属隔板分成多个屏蔽腔,各屏蔽腔内充入高介电常数的电损耗介质或高磁损耗介质,并且壳体内壁附着绝缘层;所述电损耗介质中埋置螺旋状电源线,螺旋管状电源线在外壳内呈S形;并且所述金属壳体及金属隔板中通过电源线的穿孔处设置铁氧体支撑圆环。本实用新型电源滤波器具有工作频带宽,插入损耗高的优点,可适用10KHz—40GHz频带范围,具有高于100dB的插入损耗。使用本滤波器,电源线中流过的电流可达100A以上,实现对屏蔽室或屏蔽暗室内用电设备的安全供电。

Description

用于屏蔽室的超宽带电源滤波器
技术领域
本实用新型涉及滤波器，具体地说，涉及一种超宽带微波实验屏蔽室或屏蔽暗室使用的电源滤波器。
背景技术
近一、二十年来，作为微波实验的基础设施的屏蔽室(或屏蔽暗室，下同)，其应用的频率范围不断扩展，即频带的高端已由1GHz增加到18GHz，近年来甚至增加到40GHz；预计未来的趋势还会增加到60GHz，甚至更高。为保证屏蔽室在整个适用频带范围的屏蔽效能，即不因电源线的引入而随之使杂散信号干扰也被引入或引出屏蔽室。这就要求屏蔽室电源滤波器在同样的频带范围具有规定的插入损耗。另外，为了减少滤波器的数量，还要求每个电源滤波器有一定的额定电流值。
迄今的屏蔽室电源滤波器均采用电感元件、电容器、电阻器等集中参数元件组成滤波网络。在使用频率达到40GHz量级时，这类元件的引线电感和分布电容会变得很大，致使电感元件的感抗几近于0，而电容器的感抗却趋于无穷大，从而完全失去滤波作用。随着使用频率的进一步提高，则会因这种作用，而使滤波器的插入损耗急骤减小，以致不能充分发挥滤波的作用。
因此，研制能够适用于40GHz或更高频率条件的屏蔽室电源滤波器已是急待解决的课题。张娴、蒋全兴曾著文《电源干扰抑制滤波器微波段插入损耗的改进思路》(《全国第五届电磁兼容性学术交流论文集》，1999年)，该文报道了一种电源滤波器，这种滤波器利用微波传输线中四分之一波长开路与短路线的阻抗特性，对电磁波进行衰减，藉以达到增大插入损耗的目的。但其插入损耗仅为10dB，而屏蔽室或屏蔽暗室要求电源滤波器的插入损耗应在80-100dB范围。
就电源滤波器而言，可有反射型和吸收型两种。常见的屏蔽室电源滤波器即属反射型，由电感和电容器构成一节或多节的П型、T型、Γ型电源滤波器。它能够毫无衰减地把直流电源和交流电源的功率输送给用电设备，同时大大衰减高频干扰信号，以保护设备免受干扰。吸收型电源滤波器借助滤波器的电介质损耗和磁损耗将干扰信号转变为热量。目前常见的吸收型滤波器由铁氧体环构成，这种滤波器因其对频率高于1GHz之干扰信号的吸收性能较差以及在大电流下会产生磁饱和，从而降低甚至丧失磁损耗，而不能适用于高频和大电流的条件。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提出一种用于屏蔽室的超宽带电源滤波器，可适用于毫米波段40GHz以上频率范围仍可提供足够的插入损耗和保证所需额定电流的通过。
上述目的是以如下方式实现的。本实用新型提出一种用于屏蔽室的超宽带电源滤波器，包括低频反射型LC滤波器和高频吸收式滤波器，其中所述低频反射型LC滤波器和高频吸收式滤波器串联连接；所述高频吸收式滤波器的金属壳体内部由金属隔板分成多个屏蔽腔，各屏蔽腔内充入高介电常数的电损耗介质或高磁损耗介质，并且壳体内壁附着绝缘层。所述电损耗介质或磁损耗介质中埋置螺旋管状电源线，螺旋管状电源线在外壳内呈S形布置；并且所述金属壳体及金属隔板中通过电源线的穿孔处分别设置铁氧体支撑圆环。
采用本实用新型的电源滤波器，其整体适用频率范围低端为10KHz，高端可在40GHz以上，即在10KHz-40GHz频率范围内具有理想的插入损耗。其中低频段LC滤波器作为电源输入端，利于它的“串感并容”结构，可使外界的低频杂散信号与敏感设备隔开，阻挡这种干扰并将其反射回干扰源。而对于高频段的杂散信号，则由于吸收式滤波器中的电损耗介质的介电损耗作用，将这种干扰信号变为热能散发掉，也就是对外界干扰能量有吸收作用，使其不致返回电路中。在频率很高时，这种吸收干扰能量的过程的特有优点在于可避免在电路内产生谐振。由此，可使整个滤波器的插入损耗不低于100dB。
本实用新型的电源滤波器中，电源线成S形弯折布置，可缩短滤波器外壳的尺寸。并且壳体内的电损耗介质以及壳体内壁的绝缘层以多种途径保证了整个滤波器的电气绝缘性能，更因电源线穿过各金属壁处的铁氧体支撑环的设置，进一步提高了本滤波器的绝缘性能，可防止漏电流的产生，从而使电源线中通过的额定电流可达100A，或者更大。
附图说明
通过以下结合附图对具体实施例的详细描述，将使本实用新型电源滤波器的结构及特点更加清晰，其中：
图1以示意的方式说明一种具体实施例的电路图；
图2示出本实用新型电源滤波器一种具体实施例的结构透视图，该滤波器的上部盖板未予示出。
具体实施方式
参照图1，该图表示本实用新型一种具体实施例电源滤波器的电路图，该电源滤波器包括低频反射型LC滤波器6和高频吸收式滤波器8，其间取串联连接方式。如图1所示，所述LC滤波器6采用串联电感、并联电容的“串感并容”结构，即通过串联电感和并联电容将外界杂散信号与屏蔽室或屏蔽暗室隔开。图中示出，由共模电感L1、L2和L5、L6及间隔设置的差模电感L3、L4组成三节反射式滤波器，电容器C1-C6起级间耦合和线间滤波作用。图中的电阻器R1起电荷疏漏作用。
图1中的左端，即低频段滤波器作为电源输入端。
参照图1和2，组成高频吸收式滤波器8的金属壳体5内灌封有高介电常数的电损耗介质1，这是一种高导电碳粉与环氧树脂的均匀混合物。金属壳体5内部空间被两个金属隔板3分隔成三个小屏蔽腔。各小屏蔽腔的每个内壁均附着有绝缘层2，所述绝缘层由钛酸钡与环氧树脂混合物固化后形成。此薄层既可起到吸收衰减微波电磁能量的作用，还可使到壳体(地)的漏电流减至最小。所述电损耗介质1中埋置螺旋状电源线7。埋置螺旋状电源线以后，再使所述电损耗介质1固化。
再如图2所示，所述电源线7由铜芯线绕制成3段等距螺旋管，分别埋置于上述三个小屏蔽腔内。所述3段螺旋管依次串接，整体成S形。各螺旋管之间的连接导线穿过所述金属隔板3中的小孔，小孔中设置铁氧体支撑圆环4，连接导线穿过所述铁氧体支撑圆环4的内孔。铜芯电源线7穿入和穿出屏蔽金属壳体5的穿孔处也装设铁氧体支撑圆环4。这些圆环4除起滤波作用外，也防止形成到壳体的漏电流。
根据滤波器所需要达到的插入损耗值可以选择不同的电损耗介质，并可选择所使用的金属隔板和小屏蔽腔的数目。
采用上述结构的本实施例电源滤波器，可达到以下技术指标：
在抑制频率范围10KHz～40GHz内，插入损耗不低于100dB。
作为比较，下面的表1和表2分别示出现有电源滤波器和本实施例的组合式电源滤波器的插入损耗。
           表1  现有电源滤波器的插入损耗
  序号     滤波器型号     频率范围   插入损耗(dB)
    1     DL-2×30CN     14KHz-10GHz     106-155
    2     SNF305-200A     14KHz-500MHz     ＞100
    3     BTM-2A     15KHz-50MHz     16-63
    4     BD-2A     15KHz-30MHz     15-76
    5     FLFE85M-20A     15KHz-50MHz     10-80
表2  本实施例电源滤波器的插入损耗
  测试频率     被测试件插入损耗(dB)
    3#样件     5#样件
    10KHz     101     ＞94
    20KHz     102     100
    100MHz     134     135
    400MHz     135     133
    1GHz     130     132
    10GHz     123     131
    20GHz     108     108
    30GHz     125     100
    40GHz     103     101
由以上对比可见，采用本实用新型实施例的电源滤波器的抑制频率范围超过现有电源滤波器，并且其插入损耗可达到100dB以上。

Claims (4)

1.一种用于屏蔽室的超宽带电源滤波器，包括低频反射型LC滤波器，和高频吸收式滤波器，其特征在于，
所述低频反射型LC滤波器和高频吸收式滤波器串联连接；
所述高频吸收式滤波器的金属壳体内部由金属隔板分成多个屏蔽腔，各屏蔽腔内灌封有高介电常数的电损耗介质或高磁损耗介质，并且壳体内壁附着绝缘层；
所述电损耗介质或磁损耗介质中埋置螺旋管状电源线，螺旋管状电源线在外壳内呈S形布置；并且
所述金属壳体及金属隔板中用于通过电源连线的穿孔处分别设置铁氧体支撑圆环。
2.如权利要求1所述用于屏蔽室的超宽带电源滤波器，其特征在于，所述LC滤波器(6)采用串联电感、并联电容的“串感并容”结构。
3.如权利要求1所述用于屏蔽室的超宽带电源滤波器，其特征在于，所述高介电常数的电损耗介质(1)是由高导电碳粉与环氧树脂均匀混合并固化得到的。
4.如权利要求1或3所述用于屏蔽室的超宽带电源滤波器，其特征在于，所述绝缘层(2)由钛酸钡与环氧树脂混合物固化后形成。
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