Фильтрация опасных сигналов

Еще одним методом локализации опасных сигналов является фильтрация. Фильтрация применяется к источникам электромагнитных полей и наводок с целью предотвращения распространения опасных сигналов за их пределы. Для фильтрации в цепях питания технических средств применяются разделительные трансформаторы и помехоподавляющие фильтры.

Разделяющие трансформаторы обеспечивают развязку первичной и вторичной цепей по сигналам наводки. То есть наводки первичной обмотки трансформатора не должны попадать во вторичную. Для уменьшения влияния паразитных индуктивных и емкостных связей между обмотками трансформатора ставят экран. Чаще всего экран представляет собой заземленную прокладку или фольгу, которая укладывается между двумя обмотками трансформатора. Благодаря этому наводки, возникающие в первичной цепи "выбирают" путь с наименьшим сопротивлением. Применение в разделительных трансформаторах экранирования позволяет существенно (более чем на 40 дБ) уменьшить уровень наводок.

Помехоподавляющие фильтры . К помехоподавляющим фильтрам относятся фильтры нижних и верхних частот, полосовые, заграждающие и т.п. Основное назначение фильтров - пропускать сигналы с частотами, лежащими в заданной полосе частот, и подавлять (ослаблять) сигналы с частотами, лежащими за пределами этой полосы. Для исключения просачивания информационных сигналов в цепи электропитания используются фильтры нижних частот, которые пропускают сигналы с частотами ниже граничной частоты (f ? fгр) и подавляет - с частотами выше граничной частоты.

Количественно эффективность фильтра можно оценить по тому, насколько он ослабляет опасный сигнал, в соответствии с формулой:

где  - напряжение опасного сигнала на входе фильтра;  - напряжение опасного сигнала на выходе фильтра.

Основные требования, предъявляемые к защитным фильтрам, заключаются в следующем:

• величины рабочего напряжения и тока фильтра должны соответствовать напряжению и току фильтруемой цепи;

• величина ослабления нежелательных сигналов в диапазоне рабочих частот должна быть не менее требуемой;

• ослабление полезного сигнала в полосе прозрачности фильтра должно быть незначительным;

К фильтрам цепей питания наряду с перечисленными выше предъявляются следующие дополнительные требования [16.2]:

• затухание, вносимое такими фильтрами в цепи постоянного тока или переменного тока основной частоты, должно быть минимальным (например, 0,2 дБ и менее) и иметь большое значение (более 60 дБ) в полосе подавления, которая в зависимости от конкретных условий может быть достаточно широкой (до 10 ГГц);

• сетевые фильтры должны эффективно работать при сильных проходящих токах, высоких напряжениях и высоких уровнях мощности проходящих и задерживаемых электромагнитных колебаний;

• ограничения, накладываемые на допустимые уровни нелинейных искажений формы напряжения питания при максимальной нагрузке, должны быть достаточно жесткими (например, уровни гармонических составляющих напряжения питания с частотами выше 10 кГц должны быть на 80 дБ ниже уровня основной гармоники).

На практике между входом и выходом фильтра существует паразитная связь, которая не позволяет получить затухание опасного сигнала более 100 Дб. Если при этом фильтр не экранирован и сигнал подается и снимается с помощью неэкранированных соединений, затухание не превышает 40..60 Дб.

Конструктивно фильтры подразделяются на:

• фильтры на элементах с сосредоточенными параметрами (LC- фильтры) - обычно предназначены для работы на частотах до 300 МГц;

• фильтры с распределенными параметрами (полосковые, коаксиальные или волноводные) - применяются на частотах свыше 1 ГГц;

• комбинированные - применяются на частотах 300 МГц ... 1 ГГц.

Следует отметить, что требования к помехоподавляющим фильтрам регулируются законодательством, в частности ГОСТ 13661-92 и РД 11 0956-96.

Подводя итог, можно сделать вывод о том, что основными характеристиками помехоподавляющего фильтра являются рабочий диапазон частот, ток и величина нагрузки. При выборе фильтра потребитель должен также учитывать условия эксплуатации фильтра, так как от этого зависит не только его работоспособность, но и требуемые объемные и весовые характеристики.