יסודות הסינון (2)
מפרטי סינון
הפרמטרים העיקריים של המסנן: אובדן הכנסה, אובדן החזרה, רוחב פס Passband, אדווה in-band, אדווה, in-band VSWR, תדר מרכזי, תדר ניתוק, עיכוב, ליניאריות שלב in-band.
1. אובדן הכנסה:
בשל הנחתת האות המקורי במעגל הנגרמת על ידי הכנסת המסנן, ההפסד מאופיין בהפסד במרכז או בתדר החיתוך, ויש להדגיש את אובדן האינטרפולציה בפס מלא. אובדן הכנסה הוא פרמטר האינדקס הראשי למדידת המסנן, אך יצרן המסנן הכללי אינו יכול להשיג את עכבת המקור ועכבת העומס של סביבת היישום בפועל, ולכן אובדן ההכנסה של המסנן נבדק בסביבת העכבה של 50Ω (עיין CISPR17) במהלך תכנון ובדיקת מפעל. מצב משותף ומצב דיפרנציאלי נבדקים באופן הבא:
ניתן גם לדמות את אובדן החדרת המסנן כיחס בין מתח האות המומר מהמקור לעומס למתח האות המומר מהמקור לעומס בעת הוספת המסנן:
מתח U1 ----- שנוצר על העומס על ידי מקור האות ללא מסנן מחובר.
U2 ----- המתח שנוצר על ידי מסנן הקלט, מקור האות על העומס.
עקומת סימולציה של אובדן הכנסה למסנן
2. הפסד תשואה:
ידוע גם בשם אובדן השתקפות, זהו פרמטר המציין את ביצועי ההשתקפות של האות, ואובדן החזרה מציין כי החלק של כוח האירוע משתקף בחזרה למקור האות. הפסד התשואה נגרם בעיקר על ידי חוסר התאמה של העכבה בקישור, והקשר בין הפסד התשואה לבין מקדם ההשתקפות הוא כדלקמן:
תמונה
ככל שהפסד התשואה גדול יותר, כך ייטב, כדי להפחית את השפעת האות המוחזר על המערכת, והפסד ההחזרה הוא אינסופי כאשר כוח הקלט נספג במלואו.
3. מאפייני עכבה:
עכבת הקלט ועכבת הפלט של המסנן משפיעות ישירות על מאפייני אובדן ההכנסה שלו. בעת שימוש במסנני EMI, מובטח כי קיים אפקט הדיכוי הטוב ביותר הנדרש במקרה של אי התאמה מקסימלית של עכבה בין קלט לפלט. בעת שימוש במסנני אותות, יש לעקוב אחר עקרון התאמת העכבה בקצות הקלט והפלט של אותות שימושיים כדי למנוע הנחתת אותות, ויש להבטיח את אי-ההתאמה המרבית של העכבה עבור אותות חסרי תועלת או אותות הפרעה שיש לסנן החוצה כדי להשיג את אפקט הסינון הטוב ביותר.
דיאגרמה של עקומת סימולציית עכבת מסנן:
בחר את המסנן בהתבסס על עכבת המקור ועכבת העומס:
המסנן צריך לעמוד בדרישות תדירות העבודה של מעגל העומס והתדר שיש לדכא. בתדירות הנדרשת, עכבת המסנן חייבת להתאים לעכבת המפריע ולעכבת העומס שאליה הוא מחובר, ואם מקור המפריע הוא עכבה גבוהה, עכבת היציאה של המסנן צריכה להיות עכבה נמוכה; אם המפריע הוא עכבה נמוכה, עכבת הפלט של המסנן צריכה להיות עכבה גבוהה.
4. פרמטרים נוספים:
חביון (TD):
מתייחס לזמן שלוקח לאות לעבור דרך המסנן, שהוא נגזרת מספרית של התדר האלכסוני של פונקציית שלב השידור, כלומר, TD=DF/DV.
ריפל:
מתייחס לערך השיא לשיא של אובדן ההכנסה המשתנה עם התדירות על בסיס עקומת ההפסד הממוצעת בתוך רוחב הפס של 3dB (תדר ניתוק).
פס פס אדווה:
מידת השינוי באובדן הכניסה בתוך פס המעבר בתדירות. התנודות in-band בתוך רוחב הפס של 1dB הן 1dB.
יחס גל עומד In-Band (VSWR):
מדד חשוב למדידה אם האות בתוך פס המעבר של מסנן מותאם היטב לשידור. התאמה אידיאלית VSWR=1:1, חוסר התאמה <1. כאשר גל האירוע והגל המוחזר נמצאים באותה פאזה, משרעת המתח מתווספת למשרעת המתח המקסימלית VMAX, ויוצרת את בטן הגל. בשלב ההפוך של גל האירוע והגל המוחזר, משרעת המתח מצטמצמת למשרעת המתח המינימלית VMIN, ויוצרת צומת גל. ערך המשרעת של הנקודות האחרות הוא בין בטן הגל לצומת, והגל המתקבל נקרא גל עומד, ויחס VSWR הוא היחס בין משרעת המתח VMAX בבטן הגל העומד למשרעת המתח VMIN בצומת.
ליניאריות פאזות In-band:
מדד זה מאפיין את גודל עיוות הפאזה שמציג המסנן לאות המשודר בפס המעבר. המסנן המתוכנן על פי פונקציית תגובת הפאזה הליניארית הוא בעל ליניאריות פאזה טובה.
תדירות החתך:
הוא מתייחס לתדר בצד ימין של פס המעבר של מסנן המעבר הנמוך ובצד השמאלי של פס המעבר של מסנן המעבר הגבוה, המוגדר בדרך כלל כנקודת אובדן יחסית של 1dB או 3dB. ההפסד היחסי מבוסס על אובדן ההכנסה ב-DC עבור מעבר נמוך ועבור מעבר גבוה בתדרי פס גבוהים מספיקים שבהם אין פס עצירה טפילי.
תדר המרכז:
התדר של פס המעבר של המסנן הוא f0, בדרך כלל f0=(f1+f2)/2, ו-f1 ו-f2 הם תדרי הצד של מסנן הפס או הפס שהם יחסיים זה לזה ב-1dB או 3dB ביחס לימין. מסנני פס צר מחשבים לעתים קרובות את רוחב הפס של פס המעבר בתדר המרכזי של אובדן ההכנסה המינימלי.
דרישות התקנת מסנן
1. דרישות למיקום ההתקנה של המסנן:
כאשר מקור הפרעה משפיע על התקנים רגישים מרובים, המסנן ממוקם קרוב למקור ההפרעה. לעומת זאת, כאשר יש רק מכשיר רגיש אחד ויש מספר מקורות מטרד, הפילטר ממוקם קרוב למכשיר הרגיש. היתרון של הצבת המסנן קרוב למקור ההפרעה הופך את ההפרעה למוגבלת לקרבת מקור ההפרעה, חותך את נתיב ההפרעה של מקור ההפרעה ומדכא את פליטת מקור ההפרעה.
יש להתקין את המסננים ב- PCB בממשק, וכאשר יש צורך להתקין מסננים מרובים, יש להתקין אותם במקביל כדי למנוע צימוד לפני ואחרי סינון קווי אות שונים; כאשר יש רק מקור הפרעה אחד בממשק האות, יש להתקין את המסנן קרוב ככל האפשר למקור ההפרעה.
2. דרישות חיווט קלט פלט סינון:
קווי הקלט והפלט של המסנן חייבים להיות מוגנים ומבודדים, וחיווטי הקלט והפלט יוצמדו זה לזה כאשר הם קרובים זה לזה, ובכך יפחיתו את אפקט הסינון של המסנן.
חיווט אותות אחר צריך להימנע ממיקום קרוב לחיווט האות המפריע שצריך להגדיל את המסנן, כדי למנוע צימוד של מקור האות המפריע לחיווט אות אחר, ולהפחית את אפקט הסינון של המסנן.
בד האות המסונן צריך להימנע מקרבה לחיווט אות ההפרעה החזק, כדי למנוע את הזיהום המשני של קו האות לאחר הסינון ולהפחית את אפקט הסינון של המסנן.
3. דרישות הארקה של המסנן:
המסנן מוארק באמצעות חוט הארקה עדין, ואפקט הסינון בתדר גבוה גרוע מאוד, כך שמעטפת ההארקה של המסנן חופפת היטב למישור מבנה המתכת כדי לשפר את אפקט ההארקה.
נקודת ההארקה של המסנן צריכה להיות סטטית (מישור הקרקע ללא זיהום על ידי מקורות הפרעה חזקים), חוט ההארקה צריך להיות קצר ועבה ככל האפשר כדי להפחית את ההשראות הטפילית של הקרקע, ויש לבחור את נקודת ההארקה כנקודה עם השטח הקטן ביותר של הלולאה של מקור הפרעות הזרימה האחורית.