实验四电源滤波器插入损耗仿真

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EMI滤波器插入损耗的精准测量方案及实验研究

452020年第3期安全与电磁兼容引言GB/T 7343-2017《无源 EMC 滤波器件抑制特性的测量方法》（以下简称 “规范 ”，等同采用 IEC/CISPR 17: 2011）[1]是国内外大多 EMI 滤波器制造商生产测试的指导文件。

然而，按规范的测量原理、定义和测试方法得到的数据，在各个厂商之间及各个滤波器用户之间往往不尽相同。

所以现行规范的测试方法不能精确地表示滤波器在其预定应用中产生的 EMI 插入损耗性能。

为了弥补现行规范的不足，本文提出利用共差模分离器来提高 EMI 滤波器插入损耗的测试精度，并通过实际测试加以验证。

另外，详细阐述了“对称差模测试”电路和“非对称测试”电路的区别。

1 无源 EMI 滤波器件的插入损耗[1]插入损耗测量是一种确定滤波器或抑制电路对射频骚扰抑制能力的标准化测量方法。

目前，在 EMI 滤波器的插入损耗电路中，主要运用的是四端测试网络理论[2]。

图 1 为典型的滤波器电路，包含有线-线电容 Cx、线-地电容 Cy 和共模电感（由火线与零对称绕制线同一个磁芯而形成）。

线-线电容 Cx 和电感的互感，在滤波器的火线和零线之间产生很大的电磁耦合，就会产生与之相对应的共模、差模分量。

为了确保滤波器的正常工作和考虑到该情况，必须建立一个四端口插入损耗测量模型。

通用的电源 EMI 滤波器中，大都使用这个典型的基本电路结构。

本文采用四端口网络，分析滤波器插损测试规范中的三种电路，包括不对称（共模）测试电路、对称（差模）测试电路及非对称测试电路。

1.1 不对称共模测试电路如图 2 所示，不对称（共模）测试电路是使用一个同相输出的 50Ω 0功率分配器电路，每个端口的输出阻抗为 50 Ω，测量分析对插入损耗的影响。

本文使用 mini 公司ZFSC 50 Ω 0功分器，见图 2，其典型性能数据见表 1。

EMI 滤波器插入损耗的精准测量方案及实验研究Precise Measurement Scheme and Experimental Research of EMI Filter Insertion Loss北京理工大学区健昌周阔田元波摘要简要介绍了共模、差模及非对称的测试电路，但都无法精准测量 EMI 滤波器的插入损耗。

高性能电源滤波器插损测试研究

一
０引言
电波暗室由于其高性能的要求，对于其使用的电源滤波器往往要求在较宽的频率范围内有较大的插入损耗，如在频率范围１４ｋＨｚ一３０ＭＨｚ内，电源滤波器的插入损耗不低于ｌ００ｄＢ。但是，由于电波暗室所使用的电源滤波器大多为交流２２０Ｖ、３８０Ｖ等高电压电源提供滤波，且滤波器的额定电流一般在几十安培，甚至上百安培，导致滤波器本身尺寸较大；另一方面，这类滤波器需要直接与市电供电线相连，为普通低频线缆，导致滤波器接线端子不能采用射频连接头。在对滤波器的插损进行测试时，以上滤波器的外形特征会给测试带来一定困难。本文将对滤波器的插损测试矢量网络分析仪法和频谱仪法进行对比分析，给出这类滤波器合理测试建议。
３频谱仪法
１滤波器插损测试原理
电波暗室用高性能电源滤波器主要用于暗室电源ＥＭＩ干扰滤波，保证接入暗室内的电源环境是干净的，满足电磁兼容测试的供电要求。一般而言，滤波器的主要性能指标包括插入损耗、频率特性、阻抗匹配、额定电流值、绝缘电阻值、漏电流、物理尺寸及重量、使用环境以及本身的可靠性。在使用时考虑最多的是额定电压电流值、插入损耗和漏电流三项，而本文主要讨论滤波器的参数：插入损耗。滤波器插入损耗是指有用信号通过的能力，插入损耗越大表示信号通过能力越弱。滤波器插入损耗测试分为共模和差模测试，测试原理图如图１所示。在滤波器的输入端连接信号发生器，在输出端连接接收机，二者测试的差别在于地线的连接。当源阻抗和负载阻抗等于５０Ｑ时，插入损耗定义为：不加电源滤波器时从干扰源传递到负载的干扰电压Ｖｎ与接入滤波器时负载上的干扰电源ｖ，之比，通常用（１）式表示：

插入损耗测试

EMI电源滤波器插入损耗的测量方法EMI滤波器尚没有产品类国标，只是企业标准，EMI电源滤波器的主要性能指标一般包括插入损耗、频率特性、阻抗匹配、额定的电流值、绝缘电阻值、漏电流、物理尺寸及重量、使用环境以及本身的可靠性。

在使用时考虑最多的是额定的电压及电流值、插入损耗、漏电流三项。

本文主要介绍EMI滤波器插入损耗的测量方法。

EMI滤波器插入损耗测量方法是根据CISPR17(1981)出版物提出的滤波器标准测量方法包括共模、差模、常模和Q/ 100 Q阻抗测量方法。

1.共模插入损耗标准测量方法根据CISPR17(1981)出版物B6提出的共模插入损耗标准测量方法(Asymmetrical Measureme nt),如图所示。

根据插入损耗的定义，先要测量没有滤波器时，负载50Q上的电压V1作为OdB的参考电压。

再测量有滤波器后，负载500上的电压V2,通过频谱分析仪将20log(V1V2)随频率变化的结果显示在屏幕上或通过接口打印出来。

测量时注意，滤波器的输入端和输出端是并联的，目的是取得共模插入损耗的平均值。

因为滤波器的Cy电容量尽管标称值和误差等级一样，其实际值也不完全一样，电感尽管绕组匝数一样，但磁芯的磁导率误差和工艺上也很难实现在绕制和装配时完全对称，因此采用平均值才有意义。

图共模插入损耗的典型测量方法2 •差模插入损耗标准测量方法根据CISPR17( 198出版物B5提出的差模插入损耗标准测量方法(SymmetricalMeausurement ），如图所示。

图差模插入损耗的典型测量方法由于频谱分析仪（或标准信号发生器）输出、输入均采用对地非对称结构的 50 Q 同轴电缆，为了测量对地对称的差模插入损耗，需对频谱分析仪跟踪发生器的输出信号（滤波器的输入信号）进行不对称-对称变换，对频谱分析仪输入信号（滤波器的输出信号）进行对称-不对称的逆变换，其他步骤同上。

3 •常模插入损耗标准测量方法根据 CISPR17（1981）出版物 B7提出的不对称测量方法（Un symmetrical Measurement ）又称常模（Normal Mode ）测量，如图所示。

EMI电源滤波器中的插入损耗测试技术

ｏｏｒｆｌｒａｅｅｐａｉｅｎｔｅｅｒｈａｄｄｖｌｐｎｉｅｔｏｒｏｎｅｕ．ｆｐｗｅｉｅｒｍｈｓｚｄａｄｉｒｓａｃｎｅｅｏｍｅｔｄｒｃｉｎａｅｐｉｔｄｏｔｔｓ
ｄｎ，２２０Ｃｈｎ）ｏｇ５７０，ｉａ
￣ｂｔａｔＴｈｍｐｒａｃｆｔｅｉｓｒｉｎｌｓｆｐｒｏｍａｃｎｅｎＥＭＩｐｗｅｉｅｓｉｔｏｕｅ．ｅｓｒｃ：ｅｉｏｔｎｅｏｈｎｅｔｏｓｏｅｆｒｎｅｉｄｘｉｏｏｒｆｔｒｉｎｒｄｃｄＴｈｌ
摘要：绍了Ｅ介ＭＩ电源滤波器中的插入损耗性能指标的重要性；分析了电源电磁干扰产生的机理及电源滤波
器的作用；明了插入损耗的定义、说测试原理以及指标种类；细描述了在屏蔽室测量和频谱分析仪动态测量两详
维普资讯
《电气开关￣２０．．）（０６Ｎｏ１
文章编号：０４２９２０）１００－０１０－８Ｘ（０６０－０１４
ＥＭＩ电源滤波器中的插入损耗测试技术
邓重一（罗定职业技术学院电子工程系，东罗定５７０）广２２０
Ｌ滤波电容Ｃ～ｃ。Ｌ对串模干扰不起作用，当出、但现共模干扰时，由于两个线圈的磁通方向相同，经过耦合后总电感量迅速增大，因此对共模信号呈现很大的感抗，使之不易通过，称作共模扼流圈。它的两个线故

电源EMI滤波器插入损耗的研究(图)

电源EMI滤波器插入损耗的研究(图)
从抗电磁干扰角度来说，电源EMI滤波器实际是一个只允许直流和工频通过的低通滤波器，即从零频（直流）至截止频率（工频）的通带内以最小衰减通过电流（或电压）。

对电磁干扰的阻带，要求尽可能高的衰减，过渡带曲线尽可能陡（即过渡带尽可能窄）。

由于EMI滤波器衰减的定义与传统滤波器不同，所以，传统滤波器的各种传递函数表达式和现成的数据及图表均不能直接用于EMI滤波器的设计。

EMI滤波器的衰减用插入损耗来表示，本文将探讨电源EMI滤波器插入损耗的计算，以及影响插入损耗的各种原因和改进方法。

EMI滤波器插入损耗的理论分析
EMI滤波器插入损耗IL定义如下：
IL=10log(P1/P2)=20log(U1/U2) (1)
式中，P1和U1分别表示当EMI滤波器未插入前（图1（a）），从噪声源us传递到负载RL的功率和电压；P2和U2分别表示当EMI滤波器接入后（图1(b)），从噪声源传递到负载的功率和电压。

图1 EMI滤波器接入前、后的电路
理论分析EMI滤波器的IL时，把滤波器网络用A参数来表示：
(2)
则可求得EMI滤波器的IL表达式为：
IL=20log|(a11RL+a12+a21RSRL +a22RL)/(RS+RL)| (3)
图2为高性能的EMI滤波器。

其中，E表示共模信号输入端。

图2中网络。

ansys仿真电路的插入损耗回波损耗

ansys仿真电路的插入损耗回波损耗ANSYS是一种广泛应用于工程仿真领域的软件，可以用来模拟和分析各种工程问题，包括电路设计和分析。

在ANSYS中，插入损耗和回波损耗是电路仿真中两个重要的参数。

插入损耗是指信号在电路中经过某个器件或元件时，由于阻抗不匹配、传输线损耗或其他因素，造成信号功率的损失。

插入损耗可以通过电路仿真来计算和评估，帮助工程师了解电路的性能和影响因素。

在ANSYS中，可以使用不同的工具和模块来模拟电路，例如ADS（Advanced Design System）、HFSS（High Frequency Structure Simulator）和SIwave（Signal Integrity Waveform Engineering）等。

在进行电路仿真时，首先需要构建电路模型，并确定需要分析的器件或元件的特性和参数。

对于插入损耗的仿真，需要考虑元件的频率响应、传输线的特性、匹配网络等因素。

ANSYS提供了各种元件和工具，可以帮助工程师模拟和计算插入损耗。

对于回波损耗的仿真，主要是分析信号在电路中的反射情况。

当信号从源端输入到电路中时，会在各个器件和传输线之间发生反射，造成信号的反射损耗。

回波损耗可以反映电路的匹配性能和信号传输质量。

在ANSYS中，可以利用S参数矩阵来展示器件和传输线的反射和传输特性，通过计算矩阵元素来评估回波损耗。

在电路仿真中，为了准确模拟插入损耗和回波损耗，需要考虑材料特性、导体电阻、电感和电容等因素的影响。

ANSYS提供了各种材料和物理模型，可以帮助工程师进行更精确的仿真和计算。

在进行电路仿真之前，需要将电路的物理模型转化为电路仿真模型，并进行网表的建立和参数设置。

在ANSYS中，可以使用电路仿真模拟工具，如SPICE （Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis），来进行电路仿真和计算。

总之，ANSYS可以帮助工程师模拟和计算电路的插入损耗和回波损耗，进而评估电路的性能和优化设计。

插入损耗

插入损耗是指发射机与接收机之间，插入电缆或元件产生的信号损耗，通常指衰减。

插入损耗以接收信号电平的对应分贝（db）来表示。

什么是插入损耗?插入损耗是不带滤波器时，从源到负载转换的信号电压与带滤波器时，从源到负载转换的信号电压之比（单位是dB）。

正如前面所讨论的（“电源线干扰滤波器时如何工作的？”），插入损耗并不是一种在电源设备环境中滤波器性能的判断依据。

如何测量插入损耗？如果终端阻抗合乎标准，那测量插入损耗就变得有意义了。

但是如此获得的结果只能用于完全相同的电路。

最常见的设置是使电源和负性负载阻抗均为50Ω。

插入损耗测量最重要的一点是一致性，供方与客户应均采用同样的测量手段。

EFT采用的方法如下：用频谱分析仪，或调频接收机或跟踪发生器，很容易测量插入损耗。

不带滤波器是建一个零dB参考点。

然后插入滤波器，记录在所需频率范围内提供的衰减。

对于电源线滤波器，我们感兴趣的是两种不同模式的衰减：共模（CM）-信号存在于两侧的线（火线及中性线）对地。

差模（DM）-信号存在于一侧的线对线。

相应的，我们可以研究CM插入损耗或DM插入损耗，或者两者同时研究。

对于共模，火线及中性端子处于同一电位（相同的量值及相位），可以认为是并联的，CM电流在这组线及共线（地）之间流动。

将滤波器两侧的火线与中性线各接到一起（图1），以测量CM插入损耗。

图1 CM插入损耗测量对于差模，火线及中性端子量值相同，但相位相反。

电流仅在火线与中性线之间流动。

DM 插入损耗是用50Ω，180°电源分离器来测得，如图2所示。

图2 DM插入损耗测量对于差模测试方法，也可以简化图3，去除180°电源分离器来测得，如图3所示。

图3 CM插入损耗测量参考接法注意图1和图2种的所有信号线均为50Ω同轴导线。

1．参考零dB的测量要在整个频率范围内，而不是仅在一两个点测量。

2．确保滤波器外壳有良好的RF接地连接。

3．确保到滤波器负载侧的接线到线侧的接线已被很好的隔离开，以避免滤波器周围的RF耦合。

实验四电源滤波器插入损耗仿真

电磁场与电磁兼容实验报告学号：姓名：院系：专业：教师：5月28日实验四电源滤波器插入损耗仿真实验一、实验目的通过对电源滤波器基本电路的仿真实验，掌握电源滤波器构成以及各器件的功能和作用，理解滤波器EMI 防护原理。

二、实验原理和内容实验原理图：图 1电源滤波器电路图电源滤波器是一种多级差模和共模低通滤波器级联的应用实例，它可同时滤去差模和共模两种模式的高频噪声。

图1所示为电源滤波器的原理图。

L1和L2是差模电感扼流圈，电感量一般选取几十至几百毫亨，C1是差模滤波电容，一般选取0.047~0.22uF ，L3和L4是共模扼流圈，电感量约为几毫亨，绕在同一个铁氧体环上，C2和C3是共模滤波电容，电容量一般选取几纳法。

插入损耗计算公式：图2 共模扼流圈实验内容：使用EWB或Multisim等电路仿真软件，对电源滤波器进行仿真，通过改变器件参数、输入阻抗、输出阻抗等条件，观察插入损耗的变化，并对实验结果进行分析。

三、实验步骤1、设计电源滤波器电路根据图1的电路图，在仿真软件中建立仿真模型电路如下图2、图3分别为共模、差模插入阻抗测试电路。

图2 共模插入阻抗测试电路图3 共模插入阻抗测试电路2、仿真滤波器的频率响应针对共模电路和差模电路分别进行仿真，分析不同频率下的输出信号。

1）控制输入频率分别等于1kHz, 10kHz, 20kHz, 100kHz,观察示波器的输出波形。

2）改变L1 L2的参数、C2 C3的参数，观察频率响应曲线的变化。

3、仿真计算滤波器共模插入损耗4、仿真计算滤波器差模插入损耗四、实验数据和结果分析1、共模电路仿真结果1）函数发生器参数设置截图通过改变函数发生器的频率参数来调节频率。

选用变压器代替共模扼流圈，但是选用的变压器并不是理想变压器，因此更改其中一些参数如下：2）不同频率仿真结果：f=100Hz f=1kHz f=9kHzf=10kHz f=20kHz f=100kHz从仿真结果可以分析出，当输入频率在一定低频范围内增大时，输出并不出现衰减，反而随着频率的增大而增大；当输入频率达到很高的频率范围时，输出随着频率的增大而衰减。

ansys仿真电路的插入损耗回波损耗 -回复

ansys仿真电路的插入损耗回波损耗-回复如何使用Ansys仿真电路的插入损耗和回波损耗Ansys是一个强大的工程仿真软件，它提供了一系列工具和功能，使得用户能够进行电路仿真和分析。

其中两个重要的指标是插入损耗和回波损耗。

插入损耗是指电路中信号通过时所损失的功率，而回波损耗是指输入信号与输出信号之间的不匹配程度。

本文将介绍如何使用Ansys仿真电路的插入损耗和回波损耗。

第一步：建立电路模型在使用Ansys进行电路仿真之前，我们需要建立一个电路模型。

可以使用Ansys的电路设计工具来创建电路模型，也可以使用其他CAD软件创建，并将其导入到Ansys中。

第二步：定义信号源和负载在仿真电路中，我们需要定义信号源和负载。

信号源代表着输入信号，可以是一个信号源或者一个波形发生器。

负载代表着输出信号的接收端，可以是一个电阻或一个电感等。

第三步：设置仿真参数在进行仿真之前，我们需要设置一些仿真参数。

这些参数包括仿真时间、仿真步长和分析类型等。

根据具体应用的需求，我们可以选择恒定时间步长或自适应时间步长，并选择频域分析或时域分析。

第四步：运行仿真当所有参数设置完成后，我们就可以运行仿真了。

Ansys会根据设定的参数对电路进行仿真，并计算出插入损耗和回波损耗。

仿真完成后，我们可以查看仿真结果并进行分析。

第五步：分析插入损耗在Ansys中，我们可以使用各种工具和方法来分析插入损耗。

其中常用的是功率谱密度分析和频谱分析。

功率谱密度分析是通过计算输入和输出信号的功率谱密度来分析插入损耗。

通过比较输入信号和输出信号的功率谱密度，我们可以得到插入损耗的频率特性。

频谱分析可以分析信号在不同频率下的频谱变化。

通过比较输入信号和输出信号的频谱，我们也可以得到插入损耗的频率特性。

第六步：分析回波损耗在Ansys中，我们可以使用S参数矩阵来分析回波损耗。

S参数矩阵描述了输入信号和输出信号之间的关系。

通过计算S参数矩阵，我们可以得到回波损耗的频率特性。

EMI电源滤波器插入损耗测试技术研究

损耗、率特性、抗匹配、定的电流值、缘电频阻额绝
２Ｅ电源滤波器基本原理与插入损耗的ＭＩ
定义
电源噪声是电磁干扰的一种。传导噪声的频其
谱大致为１ｋｚ３ＭＨ最高可达１０ｚ。根据０Ｈ～０ｚ．５ＭＨ传播方向的不同，电源噪声从形成特点看，噪声干扰分差模干扰与共模干扰两种（图１所示）如。共模干扰则是两条电源线对大地（Ｕ１和Ｕ）２的噪声，差模干扰是两条电源线之间（３的噪声。Ｕ）由于干扰信号频率大都比工频高，因此Ｅ电ＭＩ源滤波器定义为低通滤波器．它是一种由电感、电容组成的低通滤波器。它允许直流或５Ｈｚ信号０的通过。频率较高的其它信号和干扰信号有较大的对衰减作用。由于干扰信号有差模和共模两种．因此
阻值、电流、理尺寸及重量、用环境以及本身漏物使
的可靠性。在使用时考虑最多的是额定的电压及电
流值、插人损耗、电流３项。插人损耗是在装置滤漏
波器前后负载端所接收能量之差异，以公式表示
Ｉ＝Ｏｇｕ／２Ｌ２ｌ（１）ｕ（）１
Ｅ电源滤波器的插入损耗测试值可由下式ＭＩ
计算得出
Ｉ＝１ＰＬＰ一２（）２
箱应保证各部件电气连接良好。

射频实验四实验报告

实验四射频微波滤波器的设计仿真与测试一、实验目的1.掌握低通原型滤波器的结构；2.掌握最平坦和等波纹型低通滤波器原型频率响应特性；3.了解频率变换法设计滤波器的原理及设计步骤；4.了解利用微带线设计低通、带通滤波器的原理方法；5.掌握用ADS进行微波滤波器优化仿真的方法与步骤。

二、滤波器原理2.1滤波器的技术指标滤波器的技术指标有：中心频率，通带最大衰减，阻带最小衰减，通带带宽，插入损耗、群时延，带内纹波，回波损耗、驻波比。

2.2插入衰减法设计滤波器插损法是一种系统的综合方法，可高度地控制整个通带和阻带内的幅度和相位特性，可以计算出满足应用需求的最好响应。

如要求插损小，可用二项式响应；而切比雪夫响应能满足锐截止的需要；若可牺牲衰减率的话，则能用线性相位滤波器设计法获得好的相位响应。

插损法使滤波器性能提高的最为直接的方法便是增加滤波器的阶数，滤波器的阶数等于元件的个数。

2.3集总元件低通滤波器原型最平坦响应滤波器设计切比雪夫滤波器设计 :2.4滤波器的设计步骤（1）由衰减特性综合出低通原型；（2）再进行频率变换，变换成所设计的滤波器类型；（3）计算滤波器电路元件值(集总元件)；（4）微波结构实现电路元件，并用微波微波仿真软件进行优化仿真。

三、集总参数滤波器3.1 设计一LC切比雪夫型低通滤波器，截止频率为75MHz，通带内衰减为3dB，波纹为1dB，频率大于100 MHz，衰减大于20 dB，Z0=50Ω。

原理图：仿真波形：四、微波滤波器的实现微波频率下的集总元件滤波器会出现两个问题：第一，集总元件如电感或电容仅有有限值可供选择，且在微波频率下会存在不可避免的寄生频率效应；第二，滤波器中各元件间的距离不可忽略。

4.1 设计最平坦响应低通滤波器，通带内波纹系数小于2，截至频率4GHz，8GHz 处插入损耗必须大于15dB，阻抗50 。

原理图：由于电路工作频率高，不宜采用集总元件，需转换为分布参数元件。

EMI电源滤波器插入损耗测试

EMI 电源滤波器插入损耗测试一、实验目的掌握EMI 电源滤波器共模与差模等效原理，了解矢量网络分析仪的工作原理，并熟练掌握仪器的基本操作流程，深刻理解屏蔽、接地、滤波在工程设计实践中的相互关系。

二、实验原理插入损耗是指电路中接入滤波器网络前后，由噪声源产生的干扰消耗在同一负载上的功率之比，用分贝值表示，即：式中，P1和U1分别表示当EMI 滤波器滤波器未插入前，从噪声源传递到负载的功率和电压；P2和U2分别表示当EMI 滤波器滤波器接入后，从噪声源传递到负载的功率和电压。

利用矢量网络分析仪测试时，插入损耗测量原理图如图1所示。

()()101/2201/2?IL log P P log U U ==共模插入损耗测试原理差模插入损耗测试原理三、实验仪器1.矢量网络分析仪2.EMI 滤波器插入损耗测试夹具3.测试电缆及附件4.被测滤波器样件5.滤波器型号：TF-1E0AM-6A6.A4纸若干四、实验内容及步骤(一) 滤波器插入损耗测试 1．首先对矢网进行校准。

2．按照测试原理图，正确搭建插入损耗测试系统，分别测量直通时（不加滤波器），共模/差模测试状态下，在100KHz~50MHz 范围内，系统的插损，要EMI 滤波器信号发生器接收机50Ω50Ω50Ω50ΩELLNNEMI 滤波器信号发生器接收机50Ω50ΩE LL NN求保存S21参数曲线，标记至少10个频点，并记录数据。

3．按原理图安装好受试滤波器样件。

注意，确认引线连接的共模状态和差模状态，并要求滤波器外壳良好接地，同时注意滤波器的输入输出分别与矢网的port1和port2连接。

4．将夹具设定在共模工作状态下，从矢量网络分析仪上读取S21参数曲线，保存曲线图并记录至少10个频点处的数据；切换至差模工作状态再次测试，并记录数据。

(二)滤波器安装使用状态对插入损耗的影响1、滤波器接地状态对插入损耗的影响在共模测试状态下，改变滤波器接地状态，通过矢量网络分析仪测量得到其插入损耗曲线，与（一）中结果对比，并分析其原因。

电源EMI滤波器插入损耗

电Байду номын сангаасEMI滤波器插入损耗
中心议题：EMI滤波器插入损耗的理论分析影响插入损耗的各种原因
解决方案：RS与RL对插入损耗的影响及改进方法分布参数对插入损耗的影响电感材料性能对IL的影响RS、RL与EMI滤波器结构的选择关系
从抗电磁干扰角度来说，电源EMI滤波器实际是一个只允许直流和工频通过的低通滤波器，即从零频（直流）至截止频率（工频）的通带内以最小衰减通过电流（或电压）。对电磁干扰的阻带，要求尽可能高的衰减，过渡带曲线尽可能陡（即过渡带尽可能窄）。由于EMI滤波器衰减的定义与传统滤波器不同，所以，传统滤波器的各种传递函数表达式和现成的数据及图表均不能直接用于EMI滤波器的设计。EMI滤波器的衰减用插入损耗来表示，本文将探讨电源EMI滤波器插入损耗的计算，以及影响插入损耗的各种原因和改进方法。 EMI滤波器插入损耗的理论分析 EMI滤波器插入损耗IL定义如下：IL=10log(P1/P2)=20log(U1/U2)(1) 式中，P1和U1分别表示当EMI滤波器未插入前（图1（a）），从噪声源us传递到负载RL的功率和电压；P2和U2分别表示当EMI滤波器接入后（图1(b)），从噪声源传递到负载的功率和电压。图1EMI滤波器接入前、后的电路理论分析EMI滤波器的IL时，把滤波器网络用A参数来表示：则可求得EMI滤波器的IL表达式为：IL=20log|(a11RL+a12+a21RSRL+a22RL)/(RS+RL)|(3) 图2为高性能的EMI滤波器。其中，E表示共模信号输入端。图2中网络的共模等效电路，差模等效电路。图3（b）中Le1、Le2、Cxi，i=1，2，3，分别表示等效电感和电容。图2EMI滤波器网络图3图2网络的共模与差模等效电路由图3（a）并根据式（4）可求得共模插入损耗为：ILCM=10lg|(RS+RL-ω2CyD12+ω2D22)|-20lg(RS+RL)(4) 式中，D1=L1RL+L2RS；D2=L1+L2-ω2L1L2Cy+CyRSRL 由图3（b）同理可求得差模插入损耗为：ILDM=10lg|(B12+B2+RSRLB3)|-20lg(RS+RL)(5) 式中，B1=RL(1-ω2Cx2Le2)-ω2Cx2Le1(1-ω2Cx3Le2)+RS(1-ω2Cx2Le2)-ω2Cx1Le2-ω2Cx1Le1(1-ω2Cx2Le2)；B2=ωLe2+ωLe1(1-ω2Cx2Le2)；B3=ωCx3+ωCx2(1-ω2Cx3Le2)+ωCx1(1-ω2Cx3Le2)–ω3Cx1Cx3Le1-ω3Cx1Cx2Le1(1-ω2Cx3Le2)。影响插入损耗的各种原因 1RS与RL对插入损耗的影响及改进方法一般设计时，令RS/RL=50Ω/50Ω，这有利于简化EMI滤波器的理论计算（把RS、RL看成常数而不是变量），但实际运用RS/RL=50Ω/50Ω的概率很少。这显然脱离了实际情况，其理论分析与实际插入损耗相差较大。因此，CISPR出版物4.2.2.2建议：除RS/RL=50Ω/50Ω测试方法外，另外补充RS/RL=0.1Ω/100Ω和RS/RL=100Ω/0.1Ω两种极端情况的测试方法。可以理解为帮助用户了解该EMI滤波器在两种极端情况下，其插入损耗有效范围是否满足要求。 2分布参数对插入损耗的影响在低频段，电感器和电容器的分布参数可忽略不计，但在较高的频段工作时，它们的分布参数对IL的影响就会显示出来。而电容器中的分布电感，元件与金属外壳之间，元件与元件之间，印刷电路板布线等均存在分布参数。这些分布参数会加入电路运算。解决元件分布参数对IL的影响有下列几种方法：（1）选择优质元件；（2）估计元件分布参数，建立EMI滤波器高频等效模型，并把元件分布参数参加滤波器设计；（3）如果IL达不到要求，可以增加滤波器的级数；（4）通过元件布局、印刷电路板设计有利于电磁兼容等方法来解决。 3电感材料性能对IL的影响在高频段，电感器采用的纳米晶体软磁性材料的频响不如猛锌铁氧体软磁性材料的频响。因此，在高频段，电感器应采用锰锌铁氧软磁性材料，这有利于高频段加大插入损耗，即提高滤波器对高次谐波的仰制效果。但是，由于纳米晶体软磁材料具有很高的导磁率（μ0可达到13.5万,μe可达到17.9万）和高饱和磁感特性，这些特性指标远优越铁氧体和钴基晶体软磁性材料，因此，采用纳米晶体材料有利于低频段的共模插入损耗，即减少通带的插入损耗。 4RS、RL与EMI滤波器结构的选择关系由式（4）可知：IL与RS、RL有直接关系，即使EMI滤波器设计达到IL指标，对于不同RS、RL，其结构如果选择不当，也不能达到较好的滤波效果。因此，根据RS、RL的实际情况，选用EMI滤波器结构应遵循下列两点原则：（1）EMI滤波器的串联电感要接到低阻抗源（RS小）或低阻抗负载（RL小）；（2）EMI滤波器的并联电容要接到高阻抗源（RS大）或高阻抗负载（RL大）。只有这样，EMI滤波器实际工作的IL与理论分析才能基本一致。

EMI电源滤波器的插入损耗分析

EMI电源滤波器的插入损耗分析随着电子设备的不断增多，电磁干扰(EMI)现象越来越严重。

在传导干扰中，以电源线传导干扰最为严重。

抑制电源线上干扰的主要途径是使用EMI滤波器，通常用插入损耗表征滤波器的特性。

然而，在实际使用时，即使EMI滤波器的插入损耗设计达标，也有可能因为源阻抗和负载阻抗的变化而得不到最佳的滤波效果。

本文针对EMI滤波器的共模和差模插入损耗进行计算分析，并研究滤波器源阻抗与负载阻抗的变化对滤波器性能的影响，通过仿真验证了方法的有效性。

1 EMl滤波器的插入损耗 EMI滤波器对干扰噪声的抑制能力用插入损耗IL(Insertion Loss)来衡量。

插入损耗定义为：没有滤波器接入时，从噪声源传输到负载的功率P1和接入滤波器后，从噪声源传输到负载的功率P2之比，用dB表示，滤波器接入前、后的电路。

滤波器插入损耗的表达式为式(1)中，RS和RL分别表示源阻抗和负载阻抗；a11、a12、a21、a22表示滤波器网络的A参数。

根据式(1)可推导出共模插入损耗的表达式为同理根据式(1)可推导出差模插入损耗的表达式为2 源阻抗、负载阻抗对插入损耗的影响 EMI电源滤波器在不同的源与负载阻抗的情况下，滤波性能有很大的差异。

在一般的滤波器产品说明书中，提供的插入损耗值都是在源阻抗和负载阻抗均为50 Ω的情况下得到的。

在实际使用中，滤波器的端阻抗随着工作环境的变化而变化，因而对滤波器插入损耗的影响也很大。

引用美国测量的源阻抗和负载阻抗的变化范围，在10 kHz～10 MHz(军标CE102规定的抑制频率范围)，源阻抗变化范围为0．1～178 Ω，负载阻抗变化范围为0．007～10 kΩ。

(1)共模插入损耗的分析。

对式(2)进行变换得显然，当f(RS，RL)取最小值时，ILCM达到最小值。

式(6)中，当RL不变时，RS取最大值时，f(RS，RL)取最小值。

滤波器插损测试方法

滤波器插损测试方法我折腾了好久滤波器插损测试方法，总算找到点门道。

一开始的时候，我真是瞎摸索。

我就知道插损嘛，肯定是跟输入输出信号的能量或者功率有关的东西。

我首先尝试的方法是，简单地用一个信号源给滤波器输入一个比较稳定的信号，然后用频谱分析仪去看输入和输出的功率。

我当时觉得这肯定很简单，就这么直接一测，减一减不就得到插损了吗。

可实际一操作，问题一大堆。

比如说，信号源的稳定性其实没有我想象的那么好，总是有一些微小的波动，这就导致我测出来的结果忽大忽小的，根本不准确。

就像你想量一段绳子的长度，结果尺子还一会儿变长一会儿变短，那肯定量不准啊。

后来我又想，是不是连接线路的问题呢。

我就把那些连接的线仔仔细细检查了一遍，换了质量更好的同轴线。

哎，这一下结果就比之前稳定了一点，但还是有偏差。

我这才意识到，周围环境的干扰肯定也有影响。

就好比你在很吵的地方听一个很微弱的声音，肯定不容易听清楚。

于是我又对测试环境做了点屏蔽措施，把整个测试平台放在一个金属盒子里，减少外界的电磁干扰。

这效果确实又好了一些。

然后我开始考虑到测试设备的精度了。

我发现我之前用的频谱分析仪的精度可能不太够，所以又借了更高精度的来。

这时候测出来的结果就比较靠谱了。

我的操作方法就是，先让信号源输出一个合适频率和功率的信号，这个信号频率要在你滤波器的工作频段里。

比如滤波器是高频段的，那你不能拿个低频信号去测。

然后等信号稳定之后，分别读出频谱分析仪上滤波器输入端口和输出端口显示的功率值，注意一定要是同一个时刻或者稳定时间段里读取，最后用输入功率减去输出功率，再换算成你想要的单位，就得到插损了。

不过这里我也有一点不太确定的地方，就是不同品牌和型号的测试设备之间，会不会对结果有一些细微的影响，我觉得可能是有的，但我还没有深入去研究过。

我觉得要是再做这个测试的话，最好是保证设备的一致性，这样结果的公信力可能会更强一些。

总的来说，这个滤波器插损测试，要多注意信号源的稳定、连接线路、测试环境还有设备精度这些方面的问题。

高性能电源滤波器插损测试研究

高性能电源滤波器插损测试研究摘要：电波暗室环境使用的滤波器由于其尺寸大、性能高的特点，对其进行插入损耗测试存在诸多问题。

本文讨论了分别使用矢量网络分析仪法和频谱仪法进行滤波器插入损耗测试的特点，给出了暗室用的电源滤波器插入损耗测试应采用频谱仪法进行测试，以保证测试的准确性。

关键词：电源滤波器；插入损耗；矢量网络分析仪；频谱分析仪引言电波暗室由于其高性能的要求，对于其使用的电源滤波器往往要求在较宽的频率范围内有较大的插入损耗，如在频率范围14kHz-30MHz 内，电源滤波器的插入损耗不低于100dB 。

但是，由于电波暗室所使用的电源滤波器大多为交流220V 、380V 等高电压电源提供滤波，且滤波器的额定电流一般在几十安培，甚至上百安培，导致滤波器本身尺寸较大；另一方面，这类滤波器需要直接与市电供电线相连，为普通低频线缆，导致滤波器接线端子不能采用射频连接头。

在对滤波器的插损进行测试时，以上滤波器的外形特征会给测试带来一定困难。

本文将对滤波器的插损测试矢量网络分析仪法和频谱仪法进行对比分析，给出这类滤波器合理测试建议。

1 滤波器插损测试原理电波暗室用高性能电源滤波器主要用于暗室电源EMI 干扰滤波，保证接入暗室内的电源环境是干净的，满足电磁兼容测试的供电要求。

一般而言，滤波器的主要性能指标包括插入损耗、频率特性、阻抗匹配、额定电流值、绝缘电阻值、漏电流、物理尺寸及重量、使用环境以及本身的可靠性。

在使用时考虑最多的是额定电压电流值、插入损耗和漏电流三项，而本文主要讨论滤波器的参数：插入损耗。

滤波器插入损耗是指有用信号通过的能力，插入损耗越大表示信号通过能力越弱。

滤波器插入损耗测试分为共模和差模测试，测试原理图如图1所示。

在滤波器的输入端连接信号发生器，在输出端连接接收机，二者测试的差别在于地线的连接。

当源阻抗和负载阻抗等于50Ω时，插入损耗定义为：不加电源滤波器时从干扰源传递到负载的干扰电压0V 与接入滤波器时负载上的干扰电源1V 之比，通常用（1）式表示：1V IL=20lgV （1）式中IL 为插入损耗，单位dB 。

插入损耗测试

EMI电源滤波器插入损耗的测量方法EMI滤波器尚没有产品类国标,只是企业标准，EMI电源滤波器的主要性能指标一般包括插入损耗、频率特性、阻抗匹配、额定的电流值、绝缘电阻值、漏电流、物理尺寸及重量、使用环境以及本身的可靠性。

在使用时考虑最多的是额定的电压及电流值、插入损耗、漏电流三项.本文主要介绍EMI滤波器插入损耗的测量方法。

EMI滤波器插入损耗测量方法是根据CISPR17 (1981）出版物提出的滤波器标准测量方法包括共模、差模、常模和0.1Ω／100Ω阻抗测量方法。

1. 共模插入损耗标准测量方法根据CISPR17 （1981)出版物B6提出的共模插入损耗标准测量方法(Asymmetrical Measurement)，如图1。

1所示。

根据插入损耗的定义，先要测量没有滤波器时，负载50Ω上的电压V1作为0dB的参考电压.再测量有滤波器后,负载500上的电压V2,通过频谱分析仪将20log（V1/V2)随频率变化的结果显示在屏幕上或通过接口打印出来。

测量时注意,滤波器的输入端和输出端是并联的，目的是取得共模插入损耗的平均值。

因为滤波器的Cy电容量尽管标称值和误差等级一样，其实际值也不完全一样，电感尽管绕组匝数一样，但磁芯的磁导率误差和工艺上也很难实现在绕制和装配时完全对称,因此采用平均值才有意义。

图1。

1 共模插入损耗的典型测量方法2．差模插入损耗标准测量方法根据CISPR17( 1981）出版物B5提出的差模插入损耗标准测量方法（Symmetrical Meausurement）,如图2。

1 所示。

图2。

1 差模插入损耗的典型测量方法由于频谱分析仪（或标准信号发生器)输出、输入均采用对地非对称结构的50Ω同轴电缆，为了测量对地对称的差模插入损耗，需对频谱分析仪跟踪发生器的输出信号(滤波器的输入信号）进行不对称-对称变换，对频谱分析仪输入信号（滤波器的输出信号)进行对称-不对称的逆变换，其他步骤同上。

EMI电源滤波器插入损耗分析及仿真

ｒｅｓｕｌｔｓｈａｖｅｔｈｅｈｉｇｈａｃｃｕｒａｃｙ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＥＭＩＰｏｗｅｒＦｉｌｔｅｒ；ＩｎｓｅｒｔｉｏｎＬｏｓｔ；ＳｉｍｕｌａｔｉｏｎＳｏｆｔｗａｒｅ
ＣＬＣｎｕｍｂｅｒ：ＴＭ９３
Ｄｏｃｕｍｅｎｔｃｏｄｅ：Ａ
ＡｒｔｉｃｌｅＩＤ：１００３－０１０７（２００８）０６－００９７－０４
０引言
随着现代科学技术的高速发展，通信系统内的电子设备密度急剧增加，电子设备之间的电磁干扰（ＥＭＩ）已成为严重的危害，它不仅会影响系统中各类电子设备的正常工作，而且会造成电台通讯距离缩短、噪声增大、产生误码等后果，严重时将导致各通信信道完全阻塞，从而致使整个通信系统瘫痪，因此，解决ＥＭＩ日益为人们所重视。ＥＭＩ电源滤波器是抑制传导干扰的最有力手段，我们的仿真软件通过高效、准确的仿真能够给ＥＭＩ电源滤波器的设计提供帮助。
ｂｅｔｗｅｅｎＡｎｔｅｎｎａｅｓ．Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｍｉｎｉｍｉｚｅｔｈｅｃｏｕｐｌｉｎｇｖａｌｕｅ，ｔｈｅｗｒｉｔｅｒａｄｏｐｔｅｄＮＳＧＡｔｏｏｐｔｉｍｉｚｅＡｎｔｅｎｎａｅｓｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓ，
ａｎｄｉｍｐｌｅｍｅｎｔｔｈｉｓｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｄｕｒｉｎｇｐｒｏｇｒａｍ．
认证与实验室
ＥＭＩ电源滤波器插入损耗分析及仿真
ＡｎａｌｙｓｉｓａｎｄＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆＩｎｓｅｒｔｉｏｎＬｏｓｔｉｎＥＭＩＰｏｗｅｒＦｉｌｔｅｒ

EMI电源滤波器插入损耗测试

利用矢量网络分析仪测试时，插入损耗测量原理图如图1所示。

()()101/2201/2?IL log P P log U U ==共模插入损耗测试原理差模插入损耗测试原理三、实验仪器1.矢量网络分析仪2.EMI滤波器插入损耗测试夹具3.测试电缆及附件4.被测滤波器样件5.滤波器型号：TF-1E0AM-6A6.A4纸若干四、实验内容及步骤(一)滤波器插入损耗测试1．首先对矢网进行校准。

2．按照测试原理图，正确搭建插入损耗测试系统，分别测量直通时（不加滤波器），共模/差模测试状态下，在100KHz~50MHz范围内，系统的插损，要EMI滤波器信号发生器接收机50Ω50Ω50Ω50ΩEL LN NEMI滤波器信号发生器接收机50Ω50ΩEL LN N求保存S21参数曲线，标记至少10个频点，并记录数据。

3．按原理图安装好受试滤波器样件。

注意，确认引线连接的共模状态和差模状态，并要求滤波器外壳良好接地，同时注意滤波器的输入输出分别与矢网的port1和port2连接。