filter滤波器基础概念？

一、filter滤波器基础概念？

filter滤波器是一个三维立方体，长× 宽 × 深度，其中深度便是由多少张内核构成。

可以说kernel是filter滤波器的基本元素，多张kernel 组成一个filter。

filter滤波器中应该包含多少张 kernel是由输入的通道个数所确定， 即，输入通道是3个特征时，则后续的每一个filter中包含3张kernel。

filter滤波器输入通道是包含128个特征时， 则一个filter中所包含kernel 数是128张。

滤波器（Filter），是射频前端中最重要的分立器件，使信号中特定频率成分通过而极大衰减其他频率成分，从而提高信号的抗干扰性及信噪比。

滤波器是手机射频前端核心器件，其发挥选频功能，保留特定频段内信号而滤除频段外信号，单机用量与频段数正相关。5G手机需要支持约30个频段，单机射频滤波器需求至少72-75个，相比4G用量提升约80%

二、电源滤波器的性能测试

EMI电源滤波器在使用时考虑最多的是额定电压及电流值、耐压性能、漏电流三项，而其中最主要的评定性能为滤波器的插入损耗性能。

EMI电源滤波器对干扰噪声的抑制能力用插入损耗I．L．(Insertion Loss)来衡量。插入损耗定返塌义为：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(分贝)表示。 1.插入损耗的标准测试

在标准测量法中规定，在50Ω～75Ω之间的任一阻值的系统内测试它的插入损耗特性。

2 .插入损耗的加载测试

在EMI滤波器产品中，由于使用不合适的材料，共模扼流圈不可能保证完全对称会导致磁环的饱和，同时寄生差模电感也可能产生磁环的饱和，使得滤波器的实际使用情况与厂家提供数据有很大差距，因此必须对滤波器采用加载测试。

3 .EMI滤波器的时域测试

一般地，对于EMI电源滤波器我们只关心它的常规性能及频域抑制性能。而对于EMI信号线滤波器，由于传输线本身就会产生一定的电磁干扰，所以测试信号必然会产生一定的衰减。这时，我们就要对其进行时域传输性能上的测试。

使用50kHz的方波对电容值为8000pF的滤波插针进行滤波，发现其时域的上升沿和下降沿有明显的变化。频域上，经过滤波后，方波信号的高频分量被滤除。

对于通过同一滤波插针，方波的频率越高，其谐波信号被滤波插针衰减的将会越大，则方波的波形上升及下降时间将会越长。同样，对于同样的频率波形，通过滤波插针，其滤波容值越大，方波上升时间趋缓的程度越大。

4. EMI滤波器插损自动测试系统设计

随着EMC测试的内容日趋复杂，测试工作量急剧增加，对测试设备在功能、性能、测试速度、测试准确度等方面的要求也日益提高。在这种情况下，传辩让统的人工测试已经很难满足要求，国家标准(GB)和国家军用标准(GJB)均要求电磁兼容的检测必须自动进行，并且对数据后处理有严格的要求。因此，发展EMC自动测试成为必然之路。本文所建立的自动测试系统使用了虚拟仪器技术，基于信号源一频谱仪对EMI电源滤波器进携世局行插损测试的系统。

三、EMI电源滤波器怎样检查好坏，万能表能检查吗？

电源滤波器中，有可能爆炸的部件就烂春是电容了。电容之所以爆行历渗炸，就是因为其耐压值超过了实际的承受能力。

电源滤波档脊器在出厂时，有一个测试项目，叫耐压测试，这个项目很重要。测试这个项目的仪器，叫耐压测试仪，他可以设定测试的电压值，慢慢的调高电压，就可以检测到最高的电容的耐受电压了。

四、一台优质电源滤波器如何选择？

电源滤波器的目的是抑制电磁噪声，功能就是通过在电源线中接入电源滤波器，得到一个特定频率的电源信号，或消除一个特定频率后的电源信号。在使用的时候我们就需要了解电源滤波器方面的知识，这样可以防止不必要的损失，而在使用的时候我们还需要了解如何选择电源滤波器，具体如下：

1. 额定电压

额定电压是电源EMI滤波器用在指定电源频率时的工作电压，也是滤波器最高允许的电压值。如用在50Hz单相电源 的 滤波器，额定电压为250V;用在50Hz三相电源的滤波器，额定电压为440V.若输入滤波器的电压过高，会使内部电容器损坏。

2.额定电流

额定电流（Ir）是在额定电压和指定环境温度条件下所允许的最大连续工作电流。

随着环境温度的升高，或由于电感导线的铜损，磁芯损耗以及周围环境温度等原因导致工作温度高于室温，这时候就难以确保插入损耗的性能。我们应该根据实际可能的最大工作电流和工作环境温度来选择滤波器的额定电流。

除特殊说明外，EMI滤波器说明书给出的额定电流均为室温+25℃（标称温度）的值，同样给定的典型插入损耗或曲线也均指+25℃的值。最大工作电流（Imax）、额定电流与温度之间的存在如下关系： 字串3 式1.0中：Imax为最大工作电流，Ir为室温下额定工作电流，Tmax为最高的工作温度+85℃，Ta为实际工作温度，Tr为室温+25℃。根据式2.0,Imax/Ir与Ta的关系举例说明：+25℃，Imax=Ir;+45℃，Imax=0.816Ir;+85℃，Imax=0. 另外，在国外一些滤波器公司规定，+40℃（标称温度）为工作电流值Ir .

IEC气候等级为25/085时，指定环境温度为+40℃（标称温度）条件下，查取其他环境温度所允许的工作电流曲线。

影响工作电流和环境宽指关系的主要原因之一就是滤波器中的软磁材料。EMI滤波器一般采用高磁导率软磁材料锰锌铁氧体，初始磁导率μi=7000~10000,但其居里点温度不高，优质的仅为130℃左右。磁导率越高，居里点温度越低，过居里点后磁导率迅速下降，从而导致滤波器中的电感值下降，严重影响滤波效果。 因此要根据工作温度来正确选择电源滤波器的额定电流，或者改善滤波器的散热条件（工作环境）来确保滤波器的安装使用。

3.插入损耗

（1） 插入损耗定义 插入损耗是EMI电源滤波器最重要的技术参数之一，设计人员和工程应用人员考虑的中心问题就是：在保证滤波器安全、环境、机械和可靠性能满羡袜足有关标准要求的前提下，实现尽可能高的插入损耗。 滤波器的插入损耗是频率的函数，用dB（分贝）表示。电路未接滤波器时，信号源在接受电路端电压（功率）为U（ P），接入滤波器后在接受端输入电压（功率）为U（ P） ,定义插入功耗I.L（InsertionLoss）可以用下列方程推导出来： 假设实际负载阻抗在滤波器插入前后保持不变，故1.1式的各功率可以由其相应的负载电压和阻抗的表达式来代替： 方程中所表示的插入损耗，需要在任何频率下通过取下和插入滤波器来进行测量。

（2）共模损耗与差模损耗 EMI电源滤波器的插入损耗包括共模（表示为CM）插入损耗和差模（表示为慎派配DM）插入损耗。关于它们的具体测试方法，在CISPR第17号出版物中有过说明，这里就不再说明。例如某个厂家生产的DNF05-H-6AEMI滤波器，按有关标准测得的插入损耗。

（3）影响插入损耗的因素 影响电源EMI滤波器插入损耗的因素包括阻抗搭配和安装。实际应用中， EMI滤波器输入和输出端的阻抗已不是测得图2.3曲线时的50Ω，所以它对干扰信号的衰减，不会等于产品标准或说明书中的给出的插入损耗。如果选用EMI滤波器的网络结构和参数合理，加上安装得当，则有可能实现优于标准中的规定的插入损耗。反之，如果网络搭配和参数的选择不当，安装又有问题，则有可能得不到好的应用效果，反而会得到相反的效果，如图2.5出现插入损耗增益。 另外一个影响因素，就是滤波器的工作温度和额定工作电流。EMI滤波器的插入损耗测量标准，CISPR第17号出版物，MIL-STD-220A和GB7343-87所规定的测量方法中，都一致强调了要在加载额定电流条件下进行它的插入损耗的测量。前文已介绍，这是因为滤波器中的电感L用了铁氧体或其他磁性材料，大电流工作下，磁性饱和状态引起性能变坏。如图2.6是某有问题的EMI滤波器测试情况，曲线①是正常50Ω系统下测试的插入损耗曲线，曲线②是50Ω系统和30A额定电流下测试的插入损耗曲线，两者比较差别相当大。

4 .阻抗搭配

（1）阻抗搭配的原因 选择滤波器时，首先应选择适合你所用的滤波电路和插入损耗性能。首先选择滤波电路的原因是与滤波器要在匹配条件下工作的传统概念不同，所谓匹配意味滤波器需在保持输入/输出信号幅度不变（或某一固定比例）的前提下，将其中部分频谱做预期的处理或变换，而EMI电源滤波器不同，它是个以工频为导通对象的低通滤波器，是在不匹配的条件下工作，因为在实际应用中无法实现匹配，如滤波器输入端阻抗RI--电网源阻抗是随着用电量的大小变化的，滤波器输出端的阻抗Rl（负载阻抗）--电源阻抗是随着电源负载的大小变化的，要想获得理想的抑制效果，应遵循正确的阻抗搭配。 无论怎样复杂的电源EMI滤波器，都可以把它的共模和差模滤波网络抽象出来。

（2）阻抗失配分析 可以分析出，一般在EMI电源滤波器电路网络中，电感L看作高阻元件，电容C看作低阻元件。为了达到滤波更好的效果，按照滤波器的不匹配原则：如果实际负载为感性高阻，则选择输出负载为容性低阻的滤波器；如果实际负载为容性低阻，则选择输出负载为感性高阻的滤波器。同样，对于滤波器的输入阻抗和电网源阻抗，也应该按照阻抗失配原则来选择滤波器。

由式1.4可知，Zo与Rl相差越大，ρ就越大，端口产生的反射也就越大。对被控制的干扰信号，当EMI滤波器两端阻抗都处于失配状态时，EMI信号会在它的输入和输出端口产生很强的反射。这样一来，滤波器对EMI信号的衰减，等于滤波器的固有插入损耗加上反射损耗。在EMI滤波器的实际使用中，可用阻抗失配来实现对EMI信号更加有效抑制。这就是为什么选用EMI滤波器时，一定要仔细分析其端口阻抗的正确搭配，使产生尽可能大的反射，达到对EMI信号的有效控制的原因。

EMI滤波器对EMI信号的抑制能力不仅取决于滤波器在50Ω系统内测得的插入损耗，还取决于滤波网络与EMI信号源和负载的正确端接。所以，在选用滤波器时，要特别注意EMI滤波器上标牌内容，看其是否准确标出滤波网络的参数和网络结构。显然，那种既不提供网络参数，又没有给出网络结构的EMI滤波器，给正确端接和优化应用带来了麻烦。

另外，有的EMI滤波器标牌标明电源和负载端接，这可能是为了某特定电子设备所设置，没有普遍意义，最多也只能是制造厂商的建议端接方法之一。应用EMI滤波器，要具体分析EMI滤波器的网络结构和接入电路的等效阻抗，按照以上阻抗搭配原则进行端接才能正确达到预期目的。

从上述我们了解到，在选购的同时我们须知额定电压、额定电流、插入损耗等相关方面。现今的电子产品都以符合小型化、高性能、高精度、高信赖度、及高反应度等为目标，使得电路组件的分布密度过高、电路的体积大大的缩小，然而电路便得越精巧，则会有更多的组件挤在很小的空间当中，增加了干扰的机会，其中以电磁干扰及噪声最令人感到困扰。电源滤波器的出现就解决了这个困扰。

有点多，你慢慢看，不过会对你有帮助的： 电源滤波器的目的是抑制电磁噪声，功能就是通过在电源线中接入电源滤波器，得到一个特定频率的电源信号，或消除一个特定频率后的电谈敏源信号。在使用的时候我们就需要了解电源滤波器方面的知识，这样可以防止不必要的损失，而在使用的时候我们还需要了解如何选择电源滤波器，具体如下：

1. 额定电压

额定电压是电源EMI滤波器用在指定电源频率时的工作电压，也是滤波器最高允许的电压值。如用在50Hz单相电源 的 滤波器，额定电压为250V;用在50Hz三相电源的滤波器，额定电压为440V.若输入滤波器的电压过高，会使内部电容器损坏。

2.额定电流

额定电流（Ir）是在额定电压和指定环境温度条件下所允许的最大连续工作电流。

随着环境温度的升高，或由于电感导线的铜损，磁芯损耗以及周围环境温度等原因导致工作温度高于室温，这时候就难以确保插入损耗的性能。我们应该根据实际可能的最大工作电流和工作环境温度来选择滤波器的额定电流。

除特殊说明外，EMI滤波器说明书给出的额定电流均为室温+25℃（标称温度）的值，同样给定的典型插入损耗或曲线也均指+25℃的值。最大工作电流（Imax）、额定电流与温度之间的存在改磨如下关系： 字串3 式1.0中：Imax为最大工作电流，Ir为室温下额定工作电流，Tmax为最高的工作温度+85℃，Ta为实际工作温度，Tr为室温+25℃。根据式2.0,Imax/Ir与Ta的关系举例说明：+25℃，Imax=Ir;+45℃，Imax=0.816Ir;+85℃，Imax=0. 另外，在国外一些滤波器公司规定，+40℃（标称温度）为工作电流值Ir .

IEC气候等级为25/085时，指定环境温度为+40℃（标称温度）条件下，查取其他环境温度所允许的工作电流曲线。

影响工作电流和环境关系的主要原因之一就是滤波器中的软磁材料。EMI滤波器一般采用高磁导率软磁材料锰锌铁氧体，初始磁导率μi=7000~10000,但其居里点温度不高，优质的仅为130℃左右。磁导率越高，居里点温度越低，过居里点后磁导率迅速下降，从而导致滤波器中的电感值下降，严重影响滤波效果。 因此要根据工作温度来正确选择电源滤波器的额定电流，或者改善滤波器的散热条件（工作环境）来确保滤波器的安装使核侍斗用。

3.插入损耗

（1） 插入损耗定义 插入损耗是EMI电源滤波器最重要的技术参数之一，设计人员和工程应用人员考虑的中心问题就是：在保证滤波器安全、环境、机械和可靠性能满足有关标准要求的前提下，实现尽可能高的插入损耗。 滤波器的插入损耗是频率的函数，用dB（分贝）表示。电路未接滤波器时，信号源在接受电路端电压（功率）为U（ P），接入滤波器后在接受端输入电压（功率）为U（ P） ,定义插入功耗I.L（InsertionLoss）可以用下列方程推导出来： 假设实际负载阻抗在滤波器插入前后保持不变，故1.1式的各功率可以由其相应的负载电压和阻抗的表达式来代替： 方程中所表示的插入损耗，需要在任何频率下通过取下和插入滤波器来进行测量。

（2）共模损耗与差模损耗 EMI电源滤波器的插入损耗包括共模（表示为CM）插入损耗和差模（表示为DM）插入损耗。关于它们的具体测试方法，在CISPR第17号出版物中有过说明，这里就不再说明。例如某个厂家生产的DNF05-H-6AEMI滤波器，按有关标准测得的插入损耗。

（3）影响插入损耗的因素 影响电源EMI滤波器插入损耗的因素包括阻抗搭配和安装。实际应用中， EMI滤波器输入和输出端的阻抗已不是测得图2.3曲线时的50Ω，所以它对干扰信号的衰减，不会等于产品标准或说明书中的给出的插入损耗。如果选用EMI滤波器的网络结构和参数合理，加上安装得当，则有可能实现优于标准中的规定的插入损耗。反之，如果网络搭配和参数的选择不当，安装又有问题，则有可能得不到好的应用效果，反而会得到相反的效果，如图2.5出现插入损耗增益。 另外一个影响因素，就是滤波器的工作温度和额定工作电流。EMI滤波器的插入损耗测量标准，CISPR第17号出版物，MIL-STD-220A和GB7343-87所规定的测量方法中，都一致强调了要在加载额定电流条件下进行它的插入损耗的测量。前文已介绍，这是因为滤波器中的电感L用了铁氧体或其他磁性材料，大电流工作下，磁性饱和状态引起性能变坏。如图2.6是某有问题的EMI滤波器测试情况，曲线①是正常50Ω系统下测试的插入损耗曲线，曲线②是50Ω系统和30A额定电流下测试的插入损耗曲线，两者比较差别相当大。

4 .阻抗搭配

（1）阻抗搭配的原因 选择滤波器时，首先应选择适合你所用的滤波电路和插入损耗性能。首先选择滤波电路的原因是与滤波器要在匹配条件下工作的传统概念不同，所谓匹配意味滤波器需在保持输入/输出信号幅度不变（或某一固定比例）的前提下，将其中部分频谱做预期的处理或变换，而EMI电源滤波器不同，它是个以工频为导通对象的低通滤波器，是在不匹配的条件下工作，因为在实际应用中无法实现匹配，如滤波器输入端阻抗RI--电网源阻抗是随着用电量的大小变化的，滤波器输出端的阻抗Rl（负载阻抗）--电源阻抗是随着电源负载的大小变化的，要想获得理想的抑制效果，应遵循正确的阻抗搭配。 无论怎样复杂的电源EMI滤波器，都可以把它的共模和差模滤波网络抽象出来。

（2）阻抗失配分析 可以分析出，一般在EMI电源滤波器电路网络中，电感L看作高阻元件，电容C看作低阻元件。为了达到滤波更好的效果，按照滤波器的不匹配原则：如果实际负载为感性高阻，则选择输出负载为容性低阻的滤波器；如果实际负载为容性低阻，则选择输出负载为感性高阻的滤波器。同样，对于滤波器的输入阻抗和电网源阻抗，也应该按照阻抗失配原则来选择滤波器。

由式1.4可知，Zo与Rl相差越大，ρ就越大，端口产生的反射也就越大。对被控制的干扰信号，当EMI滤波器两端阻抗都处于失配状态时，EMI信号会在它的输入和输出端口产生很强的反射。这样一来，滤波器对EMI信号的衰减，等于滤波器的固有插入损耗加上反射损耗。在EMI滤波器的实际使用中，可用阻抗失配来实现对EMI信号更加有效抑制。这就是为什么选用EMI滤波器时，一定要仔细分析其端口阻抗的正确搭配，使产生尽可能大的反射，达到对EMI信号的有效控制的原因。

EMI滤波器对EMI信号的抑制能力不仅取决于滤波器在50Ω系统内测得的插入损耗，还取决于滤波网络与EMI信号源和负载的正确端接。所以，在选用滤波器时，要特别注意EMI滤波器上标牌内容，看其是否准确标出滤波网络的参数和网络结构。显然，那种既不提供网络参数，又没有给出网络结构的EMI滤波器，给正确端接和优化应用带来了麻烦。

另外，有的EMI滤波器标牌标明电源和负载端接，这可能是为了某特定电子设备所设置，没有普遍意义，最多也只能是制造厂商的建议端接方法之一。应用EMI滤波器，要具体分析EMI滤波器的网络结构和接入电路的等效阻抗，按照以上阻抗搭配原则进行端接才能正确达到预期目的。

从上述我们了解到，在选购的同时我们须知额定电压、额定电流、插入损耗等相关方面。现今的电子产品都以符合小型化、高性能、高精度、高信赖度、及高反应度等为目标，使得电路组件的分布密度过高、电路的体积大大的缩小，然而电路便得越精巧，则会有更多的组件挤在很小的空间当中，增加了干扰的机会，其中以电磁干扰及噪声最令人感到困扰。电源滤波器的出现就解决了这个困扰。