Фильтр подавления электромагнитных помех
Владельцы патента RU 2373621:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Новгородский государственный университет имени Ярослава Мудрого (RU)
Изобретение относится к электронной технике и может быть применено для подавления электромагнитных помех в цепях питания телекоммуникационной аппаратуры, ВЧ- и СВЧ- техники и в других устройствах цифровой обработки сигналов. Фильтр подавления электромагнитных помех состоит из катушек индуктивности (2), выполненных на подложке с максимально возможной магнитной проницаемостью, их взаимное расположение увеличивает их индуктивность. Для предотвращения связи катушек по электрическому полю между ними помещен электростатический экран (3). Электростатический экран выполнен на подложке с максимальной диэлектрической проницаемостью, в центре экрана имеется небольшое отверстие для электрического соединения центральных выводов катушек. Электростатический экран (3) и внешние обкладки (1), которые также выполнены на подложке с максимальной диэлектрической проницаемостью, являются обкладками конденсаторов, второй обкладкой являются сами катушки. Металлизация электростатического экрана не должна обладать магнитными свойствами, металлизация внешних обкладок может обладать магнитными свойствами, что приведет к минимизации внешних магнитных полей, излучаемых фильтром. Повышение эффективности фильтрации питающих напряжений радиоэлементов является техническим результатом изобретения. 2 ил.
Изобретение относится к электронной технике и может быть применено для подавления электромагнитных помех в цепях питания телекоммуникационной аппаратуры, ВЧ- и СВЧ-техники и в других устройствах цифровой обработки сигналов.
Известны фильтры нижних частот, выполненные на дискретных элементах, предназначенные для фильтрации постоянного напряжения в цепях питания электронных устройств (см. Баскаков С.И. Радиотехнические цепи и сигналы: Учеб. для вузов по спец. «Радиотехника». - 2-е изд., перераб. и доп.-М.: Высш. шк., 1988 - 448 с. - прототип).
Основной недостаток существующих фильтров подавления электромагнитных помех низкая эффективность на частотах более 100 МГц.
Задачей изобретения является повышение предельной рабочей частоты и эффективности работы фильтра подавления электромагнитных помех в рабочей полосе.
Поставленная задача решается тем, что фильтр подавления электромагнитных помех содержит чередующиеся подложки, на которых сформированы методами тонкопленочной или толстопленочной технологии емкостные и индуктивные элементы. Подложки могут быть выполнены из слоистого или объемного композиционного магнитоэлектрического материала состава феррит - пьезокерамика.
Для пояснения предлагаемого изобретения предложены чертежи. Устройство (фиг.1) состоит из внешних металлизированных обкладок из пьезокерамики 1, плоской катушки индуктивности на ферритовой подложке 2 и внутренней обкладки из пьезокерамики 3, соединенных между собой, и представляет собой элементарную ячейку фильтра подавления электромагнитных помех. Для повышения эффективности фильтра возможно последовательное соединение ячеек.
На фиг.2 представлена эквивалентная схема фильтра подавления электромагнитных помех, предлагаемый фильтр содержит в себе конденсаторы С1…С3 и катушки индуктивности L1 и L2. Вход и выход фильтра показаны условно.
Устройство работает следующим образом.
Катушки индуктивности 2 выполнены на подложке с максимально возможной магнитной проницаемостью, их взаимное расположение таково, что при протекании по ним тока магнитные поля катушек направлены в одну сторону, что увеличивает их индуктивность. Для предотвращения связи катушек по электрическому полю между ними помещен электростатический экран 3. Электростатический экран выполнен на подложке с максимальной диэлектрической проницаемостью, в центре экрана имеется небольшое отверстие для электрического соединения центральных выводов катушек. Электростатический экран 3 и внешние обкладки 1, которые также выполнены на подложке с максимальной диэлектрической проницаемостью, являются обкладками конденсаторов С1…С3, второй обкладкой являются сами катушки. Металлизация электростатического экрана не должна обладать магнитными свойствами, металлизация внешних обкладок может обладать магнитными свойствами, что приведет к минимизации внешних магнитных полей, излучаемых фильтром.
Для устранения помех в цифровых электронных устройствах применяются керамические конденсаторы емкостью от 0,1 мкФ до 1 нФ или конденсаторные фильтры подавления электромагнитных помех.
При размерах элементарной ячейки фильтра 10×10×0,5 мм (толщина каждого слоя 0,1 мм) при ε=1500 емкость конденсатора составит около 0,05 мкФ, при µ=2000 индуктивность катушки около 8 мкГ. При этом граничная частота фильтра около 250 кГц. Полученные величины сравнимы с номиналами компонентов, используемых для фильтрации постоянного напряжения в цепях питания цифровых устройств. При необходимости снижения граничной частоты фильтра возможно применение двух и более ячеек.
Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет повысить эффективность фильтрации питающих напряжений радиоэлементов. Конструкция предлагаемого фильтра подавления электромагнитных помех сложнее конструкции прототипа, но в отличие от прототипа представляет собой полноценный индуктивно-емкостный фильтр нижних частот, который выполнен из многослойного или объемного композиционного магнитоэлектрического материала состава феррит - пьезокерамика. При изготовлении фильтра подавления электромагнитных помех применяются хорошо отработанные керамические технологии, что обуславливает его низкую себестоимость.
Фильтр подавления электромагнитных помех, содержащий катушки индуктивности и конденсаторы, соединенные между собой, отличающийся тем, что фильтр содержит чередующиеся подложки в виде внешних металлизированных обкладок из пъезокерамики, плоских катушек индуктивности на ферритовой подложке с максимально возможной проницаемостью, взаимное расположение которых таково, что при протекании по ним тока, магнитные поля катушек направлены в одну сторону, и расположенного между ними электростатического экрана, в центре которого выполнено отверстие для электрического соединения центральных выводов катушек, при этом электростатический экран и внешние обкладки являются обкладками конденсаторов С1…С3, а второй обкладкой являются сами катушки.
