抑制电缆干扰的制胜武器－滤波连接器

1．电缆是系统的最薄弱环节

　　令许多产品开发人员不解的事情是：为什么两台独立进行电磁干扰测试时完全合格的设备通过电缆连接起来后，系统就不在合格了。这是忽略了电缆的辐射作用。实践表明，按照屏蔽设计规范设计的屏蔽机箱一般很容易达到60-80dB的屏蔽效能，但往往由于电缆处置不当，造成系统产生严重的电磁兼容问题。90%的电磁兼容问题是由于电缆造成的。这是因为电缆是高效的电磁波接收天线和辐射天线。

　　电缆产生的辐射尤其严重。电缆之所以会辐射电磁波，是因为电缆端口处有共模电压存在，电缆在这个共模电压的驱动下，如同一根单极天线，如图1所示。

图1 电缆共模辐射模型

　　它产生的电场辐射如下式所示：

E = 12.6 × 10 -7 ( f I L ) ( 1 / r )

　　式中，I是电缆中的共模电流强度，L是电缆的长度，f是共模信号的频率，r是观测点到辐射源的距离。要减小电缆的辐射，可以减小高频共模电流强度，缩短电缆长度。电缆的长度往往不能随意减小，控制电缆共模辐射的最好的方法是减小高频共模电流的幅度，因为高频共模电流的辐射效率很高，是造成电缆超标辐射的主要因素。

　　减小电缆上共模高频电流的一个有效方法是在电缆的端口处使用低通滤波器，滤除电缆上的高频共模电流。传统上都是将滤波器安装在线路板上的电缆端口处，如图2所示。

图2 线路板上的共模低通滤波器

　　滤波器的这种安装方式有一个问题就是经过滤波后的信号线在机箱内较长，容易再次感应上干扰信号，形成新的共模电流，导致电缆辐射。再次感应的信号有两个来源，一个是机箱内的电磁波会感应到电缆上，另一个是滤波器前的干扰信号会通过寄生电容直接耦合到电缆端口上。解决这个问题的方法是尽量减小滤波后暴露在机箱内的导线长度。

　　滤波连接器是解决这个问题的理想器件。滤波连接器的每个插针上有一个低通滤波器，能够将插针上的共模电流滤掉。这些滤波连接器往往在外形和尺寸上与普通连接器相同，可以直接替代普通连接器。由于连接器安装在电缆进入机箱的端口处，因此滤波后的导线不会再感应上干扰信号，如图3所示。

图3 滤波连接器能够防止滤波后的导线再次感应上干扰

　　当然使用屏蔽电缆也能够解决电缆辐射的问题。但使用滤波连接器的方案在许多方面要优于屏蔽电缆，下面列举一些滤波连接器的优点：

滤波连接器能够将电缆中的干扰电流滤除掉，从而彻底消除电缆的辐射因素。而屏蔽电缆仅仅是防止干扰通过电缆辐射，实际这些干扰电流还在电缆中。因此当主机通过屏蔽电缆与打印机连接时，干扰电流会流进打印机，通过打印机的天线效应辐射。
滤波连接器抑制电缆辐射的效果比屏蔽电缆更稳定。屏蔽电缆的效果在很大程度上决定于电缆的端接。由于电缆频繁的拆装或较长时间后搭接点的氧化，端接阻抗会增加，造成屏蔽效能下降。
使用滤波连接器后，可以降低对电缆端接的要求，降低生产成本，避免使用价格昂贵的高质量屏蔽电缆，降低成本。
　　滤波连接器中的滤波电路有较简单的单电容型或单电感电路，也有较复杂的 ? 型，? 型或T型电路。