CN108023559A - 一种滤波器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种滤波器，包括：航空接插件和圆柱形壳体，航空接插件以及圆柱形壳体形成滤波器的容置空间；设置于容置空间内且与航空接插件连接的多芯线缆，多芯线缆包括多组成对设置的芯线，多芯线缆至少包括成对设置的两芯电源线缆和两芯信号线缆；设置于容置空间内的至少一个磁环，多芯线缆穿过磁环中间的环形空腔并在磁环上绕制预设匝数，成对设置的芯线线径和绕线匝数相同，且对称绕制在磁环上，靠近圆柱形壳体一侧的芯线部分到圆柱形壳体的径向距离相同。多芯线缆至少包括成对设置的两芯电源线缆和两芯信号线缆，两芯电源线缆和两芯信号线缆在磁环上绕制预设匝数形成多组共环的共模电感线圈，实现电源滤波和信号滤波同时进行，滤波效果好。

Description

一种滤波器

技术领域

本发明实施例涉及电磁干扰和电磁兼容技术领域，尤其涉及一种滤波器。

背景技术

煤矿监控装备终端设备中常见的本安型传感器和分站均为金属外壳，之间设置有线缆。由于线缆长度达数公里，且不是屏蔽电缆，所以易受到电磁辐射干扰，影响设备正常工作，因此，为设备设计加装滤波器很有必要。

现有技术中，加装滤波器的常规设计方法是在设备内部电路板上加装滤波器电路，但实际干扰到达板上滤波器之前就已经进入了设备内部，当干扰等级或频率较高时，就会通过航空接插件与线路板接线端子间的短线形成空间辐射干扰，这样就很难再有效控制干扰对线路板的影响了。这也在提高设备抗干扰能力的实际应用中成为一个难题。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种滤波器，以解决现有技术中通过在设备内部电路板上加装滤波器无法解决电磁辐射干扰的技术问题。

本发明实施例提供了一种滤波器，包括：

航空接插件以及与所述航空接插件连接的圆柱形壳体，所述航空接插件以及所述圆柱形壳体形成所述滤波器的容置空间；

多芯线缆，所述多芯线缆设置于所述容置空间内且与所述航空接插件连接；其中，所述多芯线缆包括多组成对设置的芯线，所述多芯线缆至少包括成对设置的两芯电源线缆和两芯信号线缆；

至少一个磁环，至少一个所述磁环设置于所述容置空间内，所述多芯线缆穿过所述磁环中间的环形空腔并在所述磁环上绕制预设匝数，形成多组共环的共模电感线圈；其中，所述成对设置的芯线线径和绕线匝数相同，且对称绕制在所述磁环上，所述共模电感线圈中靠近所述圆柱形壳体一侧的芯线部分到所述圆柱形壳体的径向距离相同。

可选的，所述滤波器包括多个磁环，多个所述磁环沿所述多芯线缆的延伸方向平行设置；

所述多芯线缆分别穿过每个所述磁环中间的环形空腔，并在每个所述磁环上分别绕制预设匝数。

可选的，所述磁环设置于所述容置空间内靠近所述航空接插件的一侧。

可选的，所述滤波器还包括：多个Y电容，多个所述Y电容设置于所述航空接插件上，每个所述Y电容的一端与所述航空接插件边缘位置处的金属外壳焊接，另一端与所述航空接插件的接线柱焊接。

可选的，所述Y电容的数量与所述多芯线缆的芯线数量相同。

可选的，所述Y电容包括多组成对设置的Y电容，每组所述成对设置的两个Y电容容值相同，且每组所述成对设置的两个Y电容与所述多芯线缆中成对设置的芯线对应。

可选的，所述滤波器还包括：多个磁珠，多个所述磁珠设置于所述航空接插件的接线柱与所述多芯线缆之间，每个所述磁珠的一端与所述航空接插件的接线柱连接，另一端与所述多芯线缆连接；其中，所述磁珠的数量与所述多芯线缆的芯线数量相同。

可选的，所述航空接插件的形成为圆柱形；

所述圆柱形航空接插件的外表面设置有第一螺纹，所述圆柱形壳体的内表面设置有第二螺纹，所述航空接插件与所述圆柱形壳体通过所述第一螺纹和所述第二螺纹连接。

可选的，所述滤波器还包括：非导电胶，所述非导电胶填充于所述容置空间内。

可选的，所述非导电胶包括环氧灌封胶。

本发明实施例提供的滤波器，通过设置多芯线缆包括多组成对设置的芯线和至少一个磁环，并且多芯线缆穿过磁环中间的环形空腔并在磁环上绕制预设匝数，保证多芯线缆中成对设置的芯线形成多组共环的共模电感线圈，当有共模电流流过时，由于磁环中的磁通相互叠加，从而具有相当大的电感量，对共模电流起到抑制作用，以此衰减共模电流，滤除对应频段的共模干扰，提升滤波器的滤波性能；同时，多芯线缆至少包括成对设置的两芯电源线缆和两芯信号线缆，保证滤波器可以同时进行电源滤波和信号滤波，滤波效果好；并且，由于多芯线缆绕制磁环形成多组电感线圈，且靠近圆柱形壳体一侧的芯线部分到圆柱形壳体的径向距离相同，保证每匝绕线与圆柱形壳体之间形成分布电容相同，通过分布电容进行滤波，进一步提升滤波器的滤波效果。

附图说明

为了更加清楚地说明本发明示例性实施例的技术方案，下面对描述实施例中所需要用到的附图做一简单介绍。显然，所介绍的附图只是本发明所要描述的一部分实施例的附图，而不是全部的附图，对于本领域普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图得到其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种滤波器的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的另一种滤波器的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下将结合本发明实施例中的附图，通过具体实施方式，完整地描述本发明的技术方案。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下获得的所有其他实施例，均落入本发明的保护范围之内。

本发明实施例提供一种滤波器，具体可以为航插滤波器，包括航空接插件以及与航空接插件连接的圆柱形壳体，航空接插件以及圆柱形壳体形成滤波器的容置空间；多芯线缆，多芯线缆设置于容置空间内且与航空接插件连接；其中，多芯线缆包括多组成对设置的芯线，多芯线缆至少包括成对设置的两芯电源线缆和两芯信号线缆；至少一个磁环，至少一个磁环设置于容置空间内，多芯线缆穿过磁环中间的环形空腔并在磁环上绕制预设匝数，形成多组共环的共模电感线圈，其中，成对设置的芯线线径和绕线匝数相同，且对称绕制在磁环上，共模电感线圈中靠近圆柱形壳体一侧的芯线部分到圆柱形壳体的径向距离相同。本发明实施例的技术方案，多芯线缆包括多组成对设置的芯线，通过设置多芯线缆穿过磁环中间的环形空腔并在磁环上绕制预设匝数，保证多芯线缆中成对设置的芯线在磁环上形成共模电感线圈，当有共模电流流过时，由于磁环中的磁通相互叠加，从而具有相当大的电感量，对共模电流起到抑制作用，即达到滤除相应频段的共模干扰，提升滤波器的滤波性能；同时，多芯线缆至少包括成对设置的两芯电源线缆和两芯信号线缆，保证滤波器可以同时进行电源滤波和信号滤波，滤波效果好；并且，由于多芯线缆绕制磁环形成的多组共模电感线圈，靠近圆柱形壳体一侧的芯线部分到圆柱形壳体的径向距离相同，保证每匝绕线与圆柱形壳体之间形成的分布电容相同，通过分布电容进行滤波，进一步提升滤波器的滤波效果。

以上是本发明的核心思想，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明实施例提供的一种滤波器的结构示意图，如图1所示，本发明实施例提供的滤波器1可以包括：

航空接插件10以及与航空接插件10连接的圆柱形壳体20，航空接插件10以及圆柱形壳体20形成滤波器1的容置空间；

多芯线缆30，多芯线缆30设置于容置空间内且与航空接插件10连接；其中，多芯线缆30包括多组成对设置的芯线，多芯线缆30至少包括成对设置的两芯电源线缆和两芯信号线缆；

至少一个磁环40，至少一个磁环40设置于容置空间内，多芯线缆30穿过磁环40的环形空腔并在磁环上绕制预设匝数，形成多组共环的共模电感线圈；其中，成对设置的芯线线径和绕线匝数相同，且对称绕制在磁环40上，共模电感线圈中靠近圆柱形壳体20一侧的芯线部分到圆柱形壳体20的径向距离相同。

可选的，本发明实施例所述的滤波器可以为航插滤波器，航空接插件10可以为标准圆柱形航空接插件，圆柱形壳体20突破了惯用滤波器壳体的方形结构，保证圆柱形壳体20与航空接插件10匹配性好。并且，圆柱形航空接插件10的外径尺寸可以与圆柱形壳体20的内径尺寸匹配，在不改变原有标准航空接插件10结构尺寸的情况下，保证圆柱形壳体20与航空接插件10完美结合，保证圆柱形壳体20与航空接插件10装配方式简单，同时还可以保证形成的滤波器1体积小。并且，由于航空接插件10可以为标准航空接插件，因此本发明实施例提供的滤波器1可以直接与现有工艺中的其他设备连接使用，无需再次调整滤波器1或者其他设置的尺寸，滤波器1具有良好的普适性。可选的，航空接插件10与圆柱形壳体20均可以为金属材质，本发明实施例对航空接插件10与圆柱形壳体20具体使用的金属材质不进行限定。需要说明的是，为了说明滤波器1的内部结构，图1所示的滤波器以***示意图的方式进行说明。

可选的，圆柱形壳体20的尺寸可以与多芯线缆30中包含的芯线数目对应，当多芯线缆30中包含的芯线数目较少时，例如多芯线缆30为四芯线缆，仅包括两芯电源线缆和两芯信号线缆时，圆柱形壳体20的壳体内径尺寸可以较小，保证形成的滤波器1体积小，使用方便；当多芯线缆30中包含的芯线数目较多时，圆柱形壳体20的壳体内径尺寸可以较大，保证形成的滤波器1可以对多种信号进行滤波，滤波器功能强大。

示例性的，图1以滤波器1包括一个磁环40，且多芯线缆30为四芯线缆为例进行说明，如图1所示，多芯线缆30设置于航空接插件10和圆柱形壳体20形成的容置空间内，多芯线缆30可以包括多组成对设置的芯线，图1以多芯线缆30包括成对设置的两芯电源线缆和两芯信号线缆为例进行说明。该多芯线缆30穿过同样设置于容置空间内的磁环40中间的环形空腔，并在磁环40上绕制预设匝数，如此可以保证多芯线缆30中成对设置的芯线形成共模电感线圈，这两个线圈均绕制在磁环40上，且绕线匝数和线径相同，绕制方式对称，这样，当电路中的正常电流流经共模电感线圈时，共模电感线圈中产生的磁通相互抵消，此时正常信号几乎不受影响；当有共模电流流经共模电感线圈时，由于共模电流的同向性，会在共模电感线圈内产生同向的磁场而增大线圈的感抗，使线圈表现为高阻抗，产生较强的阻尼效果，以此衰减共模电流，达到滤波的目的。可选的，同一个多芯线缆30中的多组成对设置的芯线在磁环40上的绕制匝数可以相同也可以不同，绕制匝数与需要滤除的干扰频段相关，这里对具体绕制匝数不进行限定。

可选的，由于多芯线缆30至少包括成对设置的两芯电源线缆和两芯信号线缆，通过两芯电源线缆和两芯信号线缆分别穿过磁环40中间的环形空腔并在磁环40上分别绕制预设匝数，可以同时形成电源共模电感线圈和信号共模电感线圈，实现电源滤波和信号滤波同时进行，实现了对电源和信号同时滤波的一体式滤波器设计，滤波效果好。

可选的，继续参考图1，多芯线缆30中的线缆穿过磁环40中间的环形空腔并在磁环40上绕制预设匝数，形成多组电感线圈，每个电感线圈靠近圆柱形壳体20一侧的芯线部分到圆柱形壳体20的径向距离相同，如此可以保证每个电感线圈与圆柱形壳体20之间形成分布电容，且分布电容相等，通过分布电容可以进一步进行滤波，提升滤波器1的滤波效果。具体的，沿多芯线缆30的延伸方向，每个绕制于磁环40上的电感线圈在磁环40外表面的延伸长度可以为L，每个电感线圈的直径长度可以为D，每个电感线圈靠近圆柱形壳体20一侧的芯线部分到圆柱形壳体20的径向距离可以为d，根据电容计算公式可以知道，每个电感线圈与圆柱形壳体20之间的分布电容C的大小为：C＝ε*L*D/d，其中，ε为容置空间填充介质的介电常数。通过调节电感线圈在磁环40外表面的延伸长度L、电感线圈的直径D、每个电感线圈靠近圆柱形壳体20一侧的芯线部分到圆柱形壳体20的径向距离d以及容置空间填充的介质材料，可以调节分布电容C的大小，进一步调节滤波器1的滤波效果。需要说明的是，电感线圈在磁环40外表面的延伸长度L可以通过磁环40沿多芯线缆30延伸方向进行调节，且亦可通过绕线匝数调节。

综上，本发明实施例提供的滤波器，通过设置多芯线缆包括多组成对设置的芯线和至少一个磁环，并且多芯线缆穿过磁环中间的环形空腔并在磁环上绕制设预设匝数，保证多芯线缆中成对设置的芯线在磁环形成共模电感线圈，当有共模电流流经共模电感线圈时，会在共模电感线圈内产生同向的磁场而增大感抗，使其表现为高阻抗，产生较强的阻尼效果，以此衰减共模电流，达到滤滤除与共模电流对应频段的干扰，提升滤波器的滤波性能。同时，多芯线缆至少包括成对设置的两芯电源线缆和两芯信号线缆，保证滤波器可以同时进行电源滤波和信号滤波，滤波效果好；并且，由于多芯线缆绕制磁环形成的多组电感线圈中靠近圆柱形壳体一侧的芯线部分到圆柱形壳体的径向距离相同，保证每匝绕线与圆柱形壳体之间形成分布电容相同，通过分布电容进行滤波，进一步提升滤波器的滤波效果。

可选的，继续参考图1，本发明实施例提供的滤波器中，磁环40设置于靠近航空接插件10的一侧，如此可以保证多芯线缆30中成对设置的芯线可以在整个滤波器1的入口处形成共模电感线圈，在滤波器1的入口处即可衰减共模电流，消除共模电流产生的干扰，防止共模电流产生的干扰进行滤波器1的内部，避免了干扰进入滤波器1内部进一步形成辐射干扰，提高了设备的抗干扰性能。

可选的，继续参考图1，本发明实施例提供的滤波器1还可以包括多个Y电容50，多个Y电容50设置于航空接插件10上，每个Y电容50的一端与航空接插件10边缘位置处的金属外壳焊接，另一端与航空接插件10的接线柱焊接，并且，Y电容50的数量与多芯线缆30的芯线数量可以相同，

示例性的，图1以Y电容50的数量和多芯线缆30的芯线数量均为4个进行说明。可选的，Y电容50本身可以抑制共模电流产生的干扰，还可以与磁环40可以一起形成LC滤波，进一步抑制共模电流产生的干扰，提升滤波器1的滤波效果。并且，Y电容50可以根据电源线缆和信号线缆的不同进行参数调整，保证滤波器1的滤波效果。同时，Y电容50作为安规电容的一种，即使失效后也不会短路，不会危及人身安全。

可选的，Y电容50可以具备较高的耐压值，例如，滤波器所在设备需满足工频耐压，则Y电容50的耐压值需要大于工频耐压数值，例如500V；或者，Y电容50的耐压值还需要大于其所在设备的浪涌电压峰值，例如，滤波器1所在设备需满足浪涌抗扰度3级的条件下，Y电容50的耐压值还需要大于2000V。通过设置Y电容50保证滤波器1具备较高的耐压值。

可以理解的是，当使用如图1所示的滤波器1与其他外接设备连接使用时，当滤波器1在外接设备上安装完整后，航空接插件1的金属外壳直接与外接设备的外壳连接，若外接设备同样是金属外壳，则可通过Y电容50将多芯线缆30上的干扰引至外接设备外壳上，从而确保内部电路板不受干扰。

可选的，本发明实施例提供的滤波器1还可以包括多个磁珠(图中未示出)，多个磁珠设置于航空接插件10的接线柱与多芯线缆30之间，每个磁珠的一端与航空接插件10的接线柱连接，另一端与多芯线缆30连接，通过磁珠滤除高频干扰，进一步提升滤波器1的滤波性能。可选的，磁珠的数量可以与多芯线缆30的芯线数量相同。

可选的，圆柱形的航空接插件10的表面可以设置有第一螺纹(图中未示出)，圆柱形壳体20的内表面可以设置有第二螺纹(图中未示出)，如此，航空接插件10与圆柱形壳体20可以通过第一螺纹和第二螺纹连接，保证航空接插件10和壳体20连接关系简单牢靠。可以理解的是，本发明实施例仅以航空接插件10与圆柱形壳体20可以通过第一螺纹和第二螺纹连接为例进行说明，可选的，航空接插件10与圆柱形壳体20还可以通过其他方式进行连接，例如航空接插件10和圆柱形壳体20通过卡扣的方式进行连接，或者通过胶水连接，本发明实施例对此不进行限定，只需保证航空接插件10与圆柱形壳体20的尺寸关系匹配，可以连接形成滤波器即可。

可选的，本发明实施例提供的滤波器1还可以包括非导电胶(图中未示出)，该非导电胶填充于容置空间内，、非导电胶可以对置于容置空间内的器件具有固定、绝缘、防水、防油、防尘、防盗密、耐腐蚀、耐老化、耐冷热冲击的保护作用，同时还可以增大滤波器1的绝缘耐压系数。具体的，该非导电胶可以包括环氧灌封胶。可以理解的是，具备非导电功能的胶体都可以包含在本发明实施例的保护范围内，这里不再一一列举。

图2是本发明实施例提供的另一种滤波器的结构示意图，如图2所示，本发明实施例提供的滤波器2可以包括航空接插件10以及与航空接插件10连接的圆柱形壳体20，航空接插件10以及圆柱形壳体20形成滤波器2的容置空间；

多芯线缆30，多芯线缆30设置于容置空间内且与航空接插件10连接；其中，多芯线缆30包括多组成对设置的芯线，多芯线缆30至少包括成对设置的两芯电源线缆和两芯信号线缆；

多个磁环，多个磁环沿多芯线缆30的延伸方向平行设置；

多芯线缆30分别穿过每个磁环中间的环形空腔，并在每个磁环上分别绕制预设匝数。

示例性的，图2以滤波器2包括两个磁环为例进行说明，如图2所示，磁环41和磁环42沿多芯线缆30的延伸方向平行设置，多芯线缆30分别穿过磁环41和磁环42的环形空腔，并在磁环41和磁环42上分别绕制预设匝数。设置多芯线缆30分别穿过磁环41和磁环42的环形空腔，并在磁环41和磁环42上分别绕制预设匝数，多芯线缆30中成对设置的芯线分别在磁环41和磁环42上形成共模电感线圈，不仅可以如图1所示的滤波器1一样，当电路中的正常电流流经共模电感时，共模电感线圈中产生反向的磁场而相互抵消，此时正常信号电流几乎不受影响；当有共模电流流经线圈时，由于共模电流的同向性，会在共模电感线圈内产生同向的磁场而增大线圈的感抗，使线圈表现为高阻抗，产生较强的阻尼效果，以此衰减共模电流，达到滤波的目的；并且，当多芯线缆30分别穿过磁环41和磁环42的环形空腔，并在磁环41和磁环42上分别绕制预设匝数，设置多芯线缆30在磁环41和磁环42上绕制的匝数不同，还可以保证多芯线缆30在磁环41和磁环42上形成不同参数的共模电感线圈，对应滤除不同频段的干扰，保证滤波器2的可以抵抗多种不同频段的干扰，提升滤波器2的抗干扰性能。可以理解的是，当滤波器包括多个磁环时，例如4个，多芯线缆30可以在多个磁环上形成不同参数的共模电感线圈，对应滤除多个不同频段的干扰，保证滤波器的可以抵抗多种不同频段的干扰，进一步提升滤波器的抗干扰性能。

经过测试，当滤波器内部采用双磁环或多磁环，该滤波器指标优良，有用信号***损耗2dB以内，20M-800M衰减达40dB以上。可以较好地解决监控设备的滤波问题，不衰减有用信号，不会引起底部噪声的抬高，经实际第三方测试，可通过GB/T17626.3-2006/IEC61000-4-3电磁兼容试验和测量技术，射频电磁场辐射抗扰度试验3级，GB/T17626.4-2006/IEC61000-4-4电磁兼容试验和测量技术电快速瞬变脉冲群抗扰度试验4级，并且性能判据均为A。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、相互结合和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种滤波器，其特征在于，包括：

航空接插件以及与所述航空接插件连接的圆柱形壳体，所述航空接插件以及所述圆柱形壳体形成所述滤波器的容置空间；

多芯线缆，所述多芯线缆设置于所述容置空间内且与所述航空接插件连接；其中，所述多芯线缆包括多组成对设置的芯线，所述多芯线缆至少包括成对设置的两芯电源线缆和两芯信号线缆；

至少一个磁环，至少一个所述磁环设置于所述容置空间内，所述多芯线缆穿过所述磁环中间的环形空腔并在所述磁环上绕制预设匝数，形成多组共环的共模电感线圈；其中，所述成对设置的芯线线径和绕线匝数相同，且对称绕制在所述磁环上，所述共模电感线圈中靠近所述圆柱形壳体一侧的芯线部分到所述圆柱形壳体的径向距离相同。

2.根据权利要求1所述的滤波器，其特征在于，所述滤波器包括多个磁环，多个所述磁环沿所述多芯线缆的延伸方向平行设置；

所述多芯线缆分别穿过每个所述磁环中间的环形空腔，并在每个所述磁环上分别绕制预设匝数。

3.根据权利要求1所述的滤波器，其特征在于，所述磁环设置于所述容置空间内靠近所述航空接插件的一侧。

4.根据权利要求1所述的滤波器，其特征在于，还包括：

多个Y电容，多个所述Y电容设置于所述航空接插件上，每个所述Y电容的一端与所述航空接插件边缘位置处的金属外壳焊接，另一端与所述航空接插件的接线柱焊接。

5.根据权利要求4所述的滤波器，其特征在于，所述Y电容的数量与所述多芯线缆的芯线数量相同。

6.根据权利要求5所述的滤波器，其特征在于，所述Y电容包括多组成对设置的Y电容，每组所述成对设置的两个Y电容容值相同，且每组所述成对设置的两个Y电容与所述多芯线缆中成对设置的芯线对应。

7.根据权利要求6所述的滤波器，其特征在于，还包括：

多个磁珠，多个所述磁珠设置于所述航空接插件的接线柱与所述多芯线缆之间，每个所述磁珠的一端与所述航空接插件的接线柱连接，另一端与所述多芯线缆连接；其中，所述磁珠的数量与所述多芯线缆的芯线数量相同。

8.根据权利要求1所述的滤波器，其特征在于，所述航空接插件的形状为圆柱形；

所述圆柱形航空接插件的外表面设置有第一螺纹，所述圆柱形壳体的内表面设置有第二螺纹，所述航空接插件与所述圆柱形壳体通过所述第一螺纹和所述第二螺纹连接。

9.根据权利要求1所述的滤波器，其特征在于，还包括：

非导电胶，所述非导电胶填充于所述容置空间内。

10.根据权利要求9所述的滤波器，其特征在于，所述非导电胶包括环氧灌封胶。