怎樣才能獲得最好的共模插損特性？

在測(cè)量濾波器的共模插損時(shí)，一般怎樣處理濾波器的接地？

電源線濾波器的共模插損的測(cè)量看起來(lái)比差模插損容易得多，因?yàn)椋挥媒鉀Q差模信號(hào)注入和接收的問(wèn)題。但是，由于我們更關(guān)心高頻段的共模插損，因此，要測(cè)量準(zhǔn)確高頻的共模插損也并不容易。首先，高頻插損的測(cè)量結(jié)果受到空間耦合的影響。濾波器前后的空間耦合如圖中所示，這是由于濾波器前后端的雜散電容所致。當(dāng)頻率較高時(shí)，這種耦合的影響不能忽略。這種耦合的結(jié)果是，測(cè)量的共模插損數(shù)值會(huì)小于濾波器真實(shí)的共模插損。另一個(gè)影響測(cè)量結(jié)果的因素是濾波器的接地。濾波器的接地阻抗越低，共模濾波效果越好。這從圖中可以看出，濾波器的接地阻抗越低，共模電流越容易通過(guò)接地線返回信號(hào)源，否則，共模電流越容易通過(guò)接收機(jī)，而增加接收機(jī)的讀數(shù)。但是，接地阻抗不是我們通常講的電阻，構(gòu)成接地阻抗的主要因素是接地導(dǎo)體的電感。導(dǎo)體的電感與導(dǎo)體的長(zhǎng)度密切相關(guān)，而與導(dǎo)體的截面積關(guān)系不大。因此，采用粗導(dǎo)體，或者多股編織線，并不能夠降低接地阻抗。

圖中所示的是用網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)量濾波器共模插損的情況。網(wǎng)絡(luò)分析儀的輸入和輸出都連接共軸電纜，在同軸電纜的末端，將芯線連接濾波器的一端，將外皮連接濾波器的金屬外殼。為了減小濾波器前后耦合，一個(gè)原則就是使同軸電纜芯線暴露出來(lái)的部分盡量短。在測(cè)量濾波器的共模插損之前，我們可以對(duì)空間耦合的程度進(jìn)行一下摸底。方法非常簡(jiǎn)單，就是將濾波器斷開，使兩根共軸電纜按照實(shí)際測(cè)試的狀態(tài)擺放，這是，測(cè)量到的數(shù)值就是空間的耦合量。這里的測(cè)試方案不能解決濾波器良好接地的問(wèn)題。如圖中所示，同軸電纜的外皮通過(guò)一段導(dǎo)線接到濾波器的金屬外殼上，這段導(dǎo)線具有較大的電感，因此，具有較高的阻抗。

為了降低濾波器的接地阻抗，我們需要制作一個(gè)測(cè)量夾具，如圖所示。這個(gè)夾具是一塊金屬板，金屬板的兩端各安裝一個(gè)同軸電纜連接器（BNC或者N型）。網(wǎng)絡(luò)分析儀的輸入和輸同軸電纜可以直接連接到這個(gè)夾具上，保證最低的連接阻抗，這就是很多電磁兼容資料中所提到的360度連接。然后，濾波器的金屬外殼直接搭接到這個(gè)夾具上，形成最低阻抗的連接。由于夾具是一整塊金屬板，因此，具有很低的阻抗。夾具上的同軸電纜連接器與濾波器接線端之間的連接也可以使用同軸電纜，并使芯線暴露出來(lái)的部分盡量短，減小空間耦合。這個(gè)測(cè)量夾具可以滿足一般場(chǎng)合共模濾波器的測(cè)試要求，如果空間耦合控制的比較好，測(cè)量的頻率范圍可以達(dá)到50MHz左右。如果要測(cè)量到更高的頻率范圍，則需要更復(fù)雜的夾具，這種夾具應(yīng)該能夠?qū)﹃P(guān)注的最高頻率提供60dB以上的隔離度。

這里，我們總結(jié)一下測(cè)量濾波器共模插損的步驟。圖中所示的夾具是前面介紹的普通測(cè)量夾具，由于其高頻隔離能力有限，一般只限于測(cè)量50MHz以下頻率的共模插入損耗。圖中，我們沒(méi)有畫出信號(hào)源和接收機(jī)部分，僅畫出了夾具的部分。信號(hào)源和接收機(jī)可以是前面所介紹的測(cè)量方案中的一種。這里是以網(wǎng)絡(luò)分析儀的方案為例。首先，將信號(hào)源與接收機(jī)直接連接，取得一個(gè)參考值，U0。通常，測(cè)量到的結(jié)果如右下圖所示。然后，測(cè)量高頻耦合。將前面的直通導(dǎo)線去掉，保持儀器的各種設(shè)置不變，如中上圖所示，這時(shí)的測(cè)量結(jié)果如中下圖所示?？梢钥吹剑l率較低的時(shí)候，數(shù)值很低，因?yàn)檫@里是開路狀態(tài)，沒(méi)有連通，所以數(shù)值很小。隨著頻率升高，數(shù)值增加，因?yàn)檫@時(shí)雜散電容充當(dāng)了高頻通路。最后，將濾波器插入，如右上圖所示。測(cè)量結(jié)果如右下圖所示，插損值就是紅色實(shí)線與黑色虛線之間的差值?？梢钥吹剑l率最高的部分，插損數(shù)值較小。實(shí)際上，這并不代表實(shí)際的插損值，因?yàn)?，我們看到這部分的數(shù)值與中下圖的數(shù)值差不多，說(shuō)明，這部分實(shí)際上是空間耦合導(dǎo)致的。

為了測(cè)量更高頻率的共模插損，需要對(duì)濾波器的前后進(jìn)行良好的隔離。這時(shí)我們可以做一個(gè)屏蔽箱，如圖所示。屏蔽箱的中間有一塊隔離板，將箱體分割成兩個(gè)艙。兩個(gè)隔離的艙的面板上分別安裝連接信號(hào)源和接收機(jī)的同軸電纜連接器。兩個(gè)隔離艙之間的隔離板上安裝待測(cè)濾波器。這時(shí)，濾波器的前后就可以良好的隔離。這里安裝的濾波器必須是面板安裝方式的，也就是，濾波器一端接線端與濾波器的安裝面在同一個(gè)表面，如上圖所示。如果不是這樣安裝的濾波器，則無(wú)法實(shí)現(xiàn)濾波器前后的隔離。當(dāng)然，這也反映了實(shí)際的情況。也就是，為了獲得好的濾波效果，濾波器必須是面板安裝方式的。右圖是一個(gè)商業(yè)的面板安裝濾波器。這種濾波器安裝在屏蔽機(jī)箱的面板上，實(shí)現(xiàn)了濾波器前后的隔離。