濾波器差模插損的測量方法與難點(diǎn)解答

預(yù)習(xí)思考題用前面介紹的第一種方案測量濾波器的差模插損應(yīng)該怎樣把信號源和頻譜分析儀與濾波器連接起來？

濾波器的差模插損雖然定義十分簡單，但是在實(shí)際測量中，有一些細(xì)節(jié)需要注意，如果不注意，可能導(dǎo)致測量數(shù)據(jù)的錯(cuò)誤。很多設(shè)計(jì)師，在使用信號源+ 頻譜分析儀，或者網(wǎng)絡(luò)分析儀測量濾波器的差模插損時(shí)，會將信號源輸出的兩根線（同軸電纜的芯線和外皮）接到濾波器的兩根電源線之間，頻譜分析儀輸入的兩根線（同軸電纜的芯線和外皮）也接到濾波器的兩根電源線之間，然后進(jìn)行測量。這種方法是有問題的。主要的問題是，同軸電纜的外層（也就是我們稱為屏蔽層的）與設(shè)備的金屬外殼連接。設(shè)備的金屬殼一般通過電源線中的地線（黃綠色線）與安全地連接，因此，當(dāng)信號源和頻譜分析儀同時(shí)使用時(shí)，他們的外殼是連接在一起，如左圖所示。如果用網(wǎng)絡(luò)分析儀的方案，這個(gè)問題更加突出。因?yàn)樵趦x器的內(nèi)部，信號源模塊與接收機(jī)模塊已經(jīng)共地了。這時(shí)，我們進(jìn)行差模插損的測量時(shí)，就形成了右下圖的電路結(jié)構(gòu)。這里的情況與差模插損的定義顯然是不同，因?yàn)闉V波器內(nèi)部一部分電路被短路了，這樣測量的結(jié)果肯定不是真正意義上的差模插損。

為了能夠測量濾波器真實(shí)的差模插損，我們可以在信號源和頻譜分析儀的電源線上安裝兩個(gè)隔離變壓器，這樣，就避免了信號源和頻譜分析儀共地的問題。這時(shí)的等效電路圖如左下圖所示。這里，信號源與頻譜分析儀的地線之間有兩個(gè)電容，這是隔離變壓器的初級與次級之間的雜散電容。由于電容可以通過高頻電流，因此這個(gè)方案測量出來的差模插損在頻率較高的頻率范圍可能會有誤差。解決這個(gè)問題一個(gè)方法是，我們直接將信號源，或者頻譜分析儀中的安全地線斷開，這樣，就大大減小了兩臺設(shè)備之間的地線電容，可以提高測量的準(zhǔn)確性。當(dāng)然，這時(shí)要注意操作人員的安全。必要時(shí)，操作人員應(yīng)該穿上絕緣鞋，或者踩在絕緣地板上。

如果使用網(wǎng)絡(luò)分析儀測量濾波器的差模插損，則應(yīng)該按照圖中所示的方法進(jìn)行測試。也就是，信號源的輸出信號通過一個(gè)隔離變壓器連接到濾波器的兩根電源線之間，接收機(jī)也通過一個(gè)隔離變壓器連接到濾波器的兩根電源線之間。這時(shí)，可以看到，盡管信號源與接收機(jī)的地線還是連接在一起，但是，注入到濾波器上的信號確實(shí)是差模信號。因此這種方法可以測量出濾波器的差模插損。這種方法的問題與前面的問題類似，這就是隔離變壓器的初級與次級之間的雜散電容會影響高頻的測量精度。也就是，當(dāng)頻率較高時(shí)，會產(chǎn)生一定的共模電流，使測量的差模插損值低于實(shí)際的差模插損值。一種解決辦法是，將濾波器的金屬外殼接地，使濾波器能夠?yàn)V除這種假的共模騷擾。

這種方法是，用一臺電池供電的梳狀信號發(fā)生器作為信號源，由于這種信號源與地之間沒有任何聯(lián)系，類似于我們將一臺信號源的安全地線斷開。從圖中可以看出，這個(gè)情況與差模插損的定義完全相同。因此，測量結(jié)果最接近實(shí)際的情況。實(shí)際上，如果有其他的電池供電的信號源，或者頻譜分析儀，也可以達(dá)到類似的目的。大家可以靈活應(yīng)用。

思考題：

在方法二中，如果不使用隔離變壓器，測量的結(jié)果與使用隔離變壓器的結(jié)果會有什么不同？