Как ферритовые кольца антенный кабель

НА ГЛАВНУЮ — — адрес этой страницы — http://ra6foo.qrz.ru/ferrit.html — версия 17 05 2009 — НА ГЛАВНУЮ

Ферритовые кольца на кабеле антенны УКВ

Отсечка тока по кабелю, искажающая диаграмму направленности и рассогласовывающая антенну, возможна с помощью ферритовых колец, надетых на кабель непосредственно у точки питания. Здесь речь идет только об одновитковых дросселях, т.е. просто надетых на кабель кольцах, многовитковые на УКВ неприменимы.
Свойства различных ферритов настолько разнообразны, что даже общие рекомендации могут противоречить отдельным результатам их применения. Достаточно ли эффективно выполняют кольца свою роль, определить на готовой УКВ антенне довольно сложно, формул или калькуляторов, с достаточной точностью учитывающих частотные свойства мер отсечки нет, а повышать эффективность отсечки за счет увеличения потерь ВЧ в феррите с большой начальной проницаемостью, при приеме на УКВ нежелательно.
Кольцо создает на кабеле участок с комплексным сопротивлением Z = XL + R — эквивалентный цепи из последовательно соединенных индуктивности L и активного сопротивления R. Величину XL определяет индуктивность L, которая зависит от магнитной проницаемости кольца на рабочей частоте, а величину R — потери в кольце на рабочей частоте. С ростом частоты падает магнитная проницаемость ферритов, поэтому индуктивность L уменьшается и индуктивное сопротивление ВЧ току XL может не увеличиваться и даже падать. В то же время с ростом частоты растет tg δ и вместе с ним потери ВЧ в феррите, что эквивалентно увеличению R. Пожалуй только ферритовые кольца типа ВЧ и кольца из карбонильного железа ВЧ 100 имеют на частотах до 200 мгц в основном реактивную составляющую XL сопротивления току ВЧ, не создающую потерь и растущую с частотой. Кольца более высокой начальной магнитной проницаемостью на УКВ обеспечивают более эффективную отсечку, но в основном за счет потерь в кольце. Поэтому присутствие в ближней зоне антенны (менее 0,75 λ) проводников, на которых установлены такие кольца, всегда компромисс между необходимостью его подавления и потерями усиления антенны. Рекомендации некоторых авторов использовать»графитовые покрытия», «нихромовые растяжки» и т.п. для подавления нежелательных токов на проводниках в зоне антенны не могут служить основанием для отрицания вышесказанного, т.к. сами основаны на «понятиях», а не расчетах. При передаче это потери вашей мощности, при приеме потери мощности сигнала корреспондента, что на УКВ нежелательно. Для отсечки тока лучше применять кольца типа НН, имеющие несколько меньшие потери, растущие с частотой. Отличаются от колец типа НМ тем, что не прозваниваются высокоомным омметром. Степень отсечки ими тока на УКВ мало зависит от частоты. С одной стороны магнитная проницаемость падает с ростом частоты и чем больше начальная проницаемость, тем раньше начинается спад, в результате индуктивная составляющая XL не растет или падает. С другой — увеличиваются потери в феррите и вместе с ними растет резистивная составляющая R. В результате сопротивление ВЧ току одного кольца остается на уровне 50. 100 ом. Поэтому величина начальной магнитной проницаемости мало влияет на степень отсечки тока, но чем меньше проницаемость, тем лучше соотношение в пользу индуктивной составляющей и меньше ВЧ потери. Кольца типа ВЧ на УКВ имеют несколько меньшие потери, создаваемое ими индуктивное сопротивление растет с частотой и на частотах выше 50. 100 мгц становится больше, чем комплексное сопротивление XL+ R, создаваемое кольцами типа НН.

Читайте также: Проводка газ 3102 406

апрель 2015 г.
Надо добавить, что реактивная (индуктивная) составляющая сопротивления ферритового дросселя может сыграть злую шутку при отсечке тока ферритом. Сопротивление следующего за ферритом кабеля равновероятно модет иметь и индуктивнй и емкостной характер и во втором случае будет образовывать с индутивностью дросселя последовательный контур, уменьшающий действие индуктивности дросселя, а на частоте, где емкостное сопротивление комплиментарно индуктивности дросселя, полностью аннулирующее его (частота резонанса последовательного контура). Подробнее об этом на странице Отсечка тока по кабелю дросселями Оставшееся в таком случае наедине с током по кабелю резистивное сопротивление в несколько десятков Ом мало что улучшит.

На графике,взятом из (1) приведены частотные характеристики двух типичных ферритовых колец.
Для колец различного диаметра,высоты и проницаемости данные могут отличаться в два. три раза.
«Если одно кольцо не обеспечивает достаточной отсечки ВЧ тока,можно использовать несколько колец.
Однако, если два или три кольца не приводят к улучшению,дополнительные кольца обычно неэффективны»- пишет Г.Отт.(1)

А.Гречихин (UA3TZ), Д.Проскуряков в статье «АНТЕННЫЙ ЭФФЕКТ ФИДЕРА» ж.РАДИО 2000 г.пишут: «Поглотители синфазного тока на коаксиальном фидере делают с использованием покрытий из ферромагнитных или диэлектрических материалов с потерями. Пример — установка на коаксиальном фидере ферритовых колец или трубок. Для хорошего ослабления на KB диапазонах потребуется 50-70 колец из феррита с начальной магнитной проницаемостью m=400. 1000. Зазор между оплеткой кабеля и кольцом должен быть минимальным. Поглотитель этого вида можно рассматривать как распределенный линейный изолятор с потерями.» (На УКВ тем более,с потерями — прим.ra6foo)
Когда идет разговор или спор по вопросу о кольцах на кабеле,то можно услышать примерно такое: Часто встречающееся утверждение, что при наличии зазора что-то ухудшается — всего лишь одно из распространённых радиолюбительских заблуждений. А некоторые «знатоки» даже внешнюю защитную оболочку рекомендуют с кабеля сдирать, а потом насадить кольца поплотнее, чтобы получить индуктивность побольше. Действительно, на частотах КВ мало что меняется,что и следует оговаривать.На УКВ эффективность отсечки тока падает при зазоре между оплеткой кабеля и кольцом более 1/200 λ или более 1 см на 145 мгц
апрель 2008г.

На КВ ферриты могут совмещать работу по отсечке тока по оплетке и трансформации сопротивления, но даже просто отсечка тока случайным или предполагаемым набором типа и количества колец на кабеле или количества витков кабеля на кольце приводит к таким же случайным результатам, а при трансформации и к ошибкам. Ферритовые кольца на кабеле образуют на участке оплетки низкодобротный параллельный контур с потерями, частота которого зависит от проницаемости колец на этой частоте и конструктивной емкости. Для получения необходимого сопротивления току по оплетке на КВ необходимо больше колец с большей проницаемостью или больше витков кабеля на кольце, чем на УКВ. В результате и на КВ и на УКВ частота этого контура может находиться вблизи рабочей частоты, где он работает более эффективно, но при отсечке тока кольцами случайного количества и проницаемости принцип «кашу маслом не испортишь» не работает, т.к. выше этой частоты отсечка тока резко падает. Если вы заметили, те, кто имеет опыт изготовления КВ антенн с ферритами в них, по этим причинам очень осторожно подходят к выбору и материалов и конструкции устройств трансформации или отсечки тока на ферритах.

От выбора материала феррита и количества колец или витков на кольце зависит, будет ли он отсекать ток оплетки в основном за счет реактивного сопротивления с малым нагревом и потерями или работать как поглотитель ВЧ энергии. На КВ во втором случае это создает только проблему возможного разрыва кольца от быстрого нагрева при передаче, а на УКВ на первый план может выйти присутствие при приеме поглотителя ВЧ энергии, ухудшающего отношение сигнал/шум. На УКВ при выборе типа и количества колец многое зависит от входного сопротивления антенны, степени ее симметрии, пути прокладки кабеля от входа антенны- соответственно величины тока по оплетке и его влияния на параметры антенны. Вывод,сделанный мной в этом вопросе- надо применять минимально необходимую для нормальной работы антенны степень отсечки тока одним-двумя кольцами на кабеле и только в простых антеннах, а в других случаях использовать для отсечки гибкий ¼ λ стакан. На кабеле с ПЭ оболочкой даже неточно изготовленый стакан обеспечит большую отсечку тока, чем подобранные по типу и количеству ферритовые кольца, а на кабеле с ПВХ оболочкой будет равноценен им.

Читайте также: Кабель для самсунга s20

Набора устоявшихся правил применения ферритов в определенных случаях пока нет. А чьи то рекомендации и отзывы о работе ферритов, типа «работают обалденно», не имеют никакой цены до тех пор, пока не содержат определенных марок феррита, конструкции устройства и не подтверждены результатами измерений, сделать которые можно лишь при наличии довольно дорогих приборов и представления о том, что и как измерять и как сделать из этого правильные выводы. Справедливости ради надо сказать, что стаканы из оплетки (см.стр.Гибкие стаканы) на кабеле с оболочкой из ПЭ при волновом сопротивлении самого стакана 10. 20 ом также имеют невысокую добротность, но она на порядок выше, чем на ферритах, и её несложно увеличить еще в несколько раз до оптимального соотношения между степенью отсечки тока с одной стороны и широкополосностью и возможной точностью » попадания» в необходимую рабочую полосу частот при изготовлении стакана. Его реактанс на порядок выше, чем у ферритовых дросселей, не зависит от мощности или тока по оплетке, вполне может быть определен расчетами или измерением и введен в модель.

Позвольте сделать предположение, что ферритовые кольца в УКВ антеннах могут быть источником шума в начальный, наиболее информативно ценный период перехода на прием после их разогрева при работе на передачу из за того, что магнитная проницаемость феррита по мере нагрева до 80. 100° уменьшается в 2. 2.5 раза, а при переходе на прием и остывании кольца возвращается к исходной. При этом перегруппирование доменов феррита происходит неравномерно во времени и для антенны это означает неплавное изменение степени отсечки тока и в результате- скачкообразное изменение влияния на антенну проводника, подключенного к одной из клемм питания. Это предположение. Возможно шум феррита по спектру и амплитуде на УКВ пренебрежимо мал. Если кто нибудь имеет информацию по этому вопросу, пожалуйста сообщите. &nbsp &nbsp май 2008

Нужно вспомнить и о том,что антенна с ферритом на проводнике при любых условиях становится нелинейным элементом с нелинейными искажениями сигнала. Чем больше подводимая к антенне мощность, тем большая часть энергии уйдет на излучение гармоник. Многие антенны их не только не отфильтровывают, но и весьма эффективно излучают. &nbsp &nbsp октябрь 2008
Литература:
1 — Г.Отт «Методы подавления шумов и помех в электронных системах» «Мир» 1979 г.
2 — А.Гречихин (UA3TZ), Д.Проскуряков «АНТЕННЫЙ ЭФФЕКТ ФИДЕРА» ж.РАДИО 2000 г.

Источник

Ci-Bi.com Форум любительской радиосвязи

27.245МГц / 144.975МГц / 435.245МГц

Список форумов‹Полезные радиодевайсы.‹Покупные устройства и приспособления
Изменить размер шрифта
Для печати

FAQ
Регистрация
Вход

Ферритовый фильтр

Fox » 27 окт 2012, 10:41

Ферритовый фильтр — пассивный электрический компонент, использующийся для подавления высокочастотных помех в электрических цепях. Чаще всего имеют форму цилиндров, параллелепипедов. Могут быть съемными с защелками или несъемными литыми. Ферритовые фильтры используются как дополнительные внешние фильтры, как правило, для устройств, имеющих длинные соединительные кабели. Ферритовое кольцо увеличивает индуктивность проходящего через него участка провода в несколько сотен (вплоть до тысяч) раз, что и обеспечивает подавление помех высокой частоты. Ферритовые фильтры используются как на сигнальных проводах для ослабления внешних помех, так и на проводах питания для уменьшения создаваемых ими помех

Это известно как и бывалому, так и начинающему радиолюбителю.
Убедился в его неотъемлемой необходимости на собственном опыте.
Ферритовые фильтры — бывают разных форм и размеров, от того меняется стоимость фильтра.
Еще ферритовый сердечник (фильтр) имеет технические параметры:
1) Материал магнитопровода
2) Начальная магнитная проницаемость
и много еще других параметров.
У меня вопрос к бывалым и начинающим CB-шникам: Какой лучше всего использовать ферритовый фильтр в нашем с Вами общем деле? Кто, какие ферритовые фильтры использует и есть ли существенная разница?
Вчера в магазине вот что увидел и растерялся http://www.chipdip.ru/catalog/show/ferrites.aspx?gq=%d1%84%d0%b5%d1%80%d0%b8%d1%82&page=3

Re: Ферритовый фильтр

mouse » 27 окт 2012, 20:41

http://www.brownbear.ru/components/FRS-10C.html

http://www.brownbear.ru/components/FRS-6.5C.html

Рекомендую использовать, вот такие кольца.
Выдержка из книги Григорова И.Н. «Антенны. Городские Конструкции»

Re: Ферритовый фильтр

доцент » 27 окт 2012, 22:46

Re: Ферритовый фильтр

maxnelsing » 27 окт 2012, 22:55

Re: Ферритовый фильтр

доцент » 27 окт 2012, 22:58

Re: Ферритовый фильтр

maxnelsing » 27 окт 2012, 23:01

Re: Ферритовый фильтр

Fox » 28 окт 2012, 11:57

Re: Ферритовый фильтр

SanSanich » 29 окт 2012, 13:38

Re: Ферритовый фильтр

Леший » 29 окт 2012, 15:03

Re: Ферритовый фильтр

SanSanich » 29 окт 2012, 18:51

Источник

Ферритовые фильтры с защелкой на кабель, предназначенные для подавления шумов в кабеле, обеспечивают защиту от импульсных помех

Каждый из нас видел на шнурах питания или на кабелях согласования электронных устройств небольшие цилиндры. Их можно встретить на самых обычных компьютерных системах, как в офисе, так и дома, на концах проводов, которые соединяют системный блок с клавиатурой, мышью, монитором, принтером, сканером и т. д. Данный элемент носит название «ферритовое кольцо» (или ферритовый фильтр). В этой статье мы разберемся, с какой целью производители компьютерной и высокочастотной техники оснащают свою кабельною продукцию упомянутыми элементами.

Основное назначение

Ферритовое кольцо способно снижать влияние радиочастотных и электромагнитных помех на сигнал, который передается по проводу. Длинные сигнальные и силовые кабели как компьютерного, так и другого силового оборудования обладают паразитными свойствами, то есть работают как антенны. Они весьма эффективно излучают во внешнюю среду различные шумы, которые создаются внутри прибора, тем самым создавая помехи на радиостанциях при приеме радиосигнала и на другом электронном оборудовании. И наоборот, принимая помехи из эфира от радиопередающих устройств, компьютер или иной электронный прибор может давать сбои в работе. Вот для устранения этого явления и используют ферритовое кольцо, надетое на питающий или согласующий кабель.

Причины шумов и способы их устранения

Так как цена вопроса с заменой автомагнитолы на новую нас не устраивает, то я предлагаю найти причину посторонних шумов своими руками, старым проверенным способом – методом исключения. И что бы увеличить шансы на скорейшее выявление и устранение виновника помех советую начинать от большего к меньшему, а именно от головного устройства к периферии.

Магнитола

Достаём автомагнитолу из посадочного места (кстати, фон может пропасть уже при демонтаже головного устройства) и затем:

Попробуем отключить антенный штекер. Фонит? Идём дальше…;
Любым подходящим проводом(см.Провода для автомагнитолы: какие они бывают), минуя все соединения и разъёмы, прокладываем плюс и минус на головное устройство напрямую от аккумуляторной батареи;

Если шумы пропали, то это значит, что главным действующим лицом этого спектакля является плохой контакт питания (кстати, так же одним из симптомов плохого контакта являются шумы, возникающие при увеличении/уменьшении громкости). Оба питающих провода устройства в целях защиты акустической схемы автомобиля должны быть в обязательном порядке оборудованы плавкими вставками. При периодически возникающих посторонних шумах рекомендуется в схему питания автомагнитолы между положительной и отрицательной клеммой добавить конденсатор, который будет по существу работать как фильтр питания автомагнитолы, то есть сглаживать в цепи электропитания магнитолы колебания тока, стабилизировать её работу и исключать возможные звуковые помехи.

Совет! Как правило, положительная клемма обозначается как «А7» (жёлтый/красный провод), а отрицательная как «А8» (чёрный провод).

Кстати, данной доработкой мы убиваем двух зайцев – устраняем помехи и избавляемся ещё от одной проблемы, а именно от паузы, происходящей во время срабатывания стартера автомобиля, когда отключаются все потребители тока, и магнитола в том числе. Итак, ставим больше ёмкостный конденсатор в цепь питания «головы», например 2200мкф – 16 вольт, в паре с диодом рассчитанным на тот же ток что и предохранитель автомагнитолы (например, к пяти амперному предохранителю подойдут как пятиамперные диоды КД 210 и КД 206, так и десятиамперные Д 214 и Д 215).

Внимание! Диод необходимо впаять именно на положительный провод, иначе при постановке автомобиля на сигнализацию необходимо будет выжидать некоторое время, пока не произойдёт разрядка конденсатора.

Всё это «дело» вываливаем на стол и спаиваем, как показано в схеме на фото:

Фильтр питания для автомагнитолы

Совет! Каждая автомагнитола имеет свою выдержку времени на загрузку носителя информации, а так же свои индивидуальные характеристики потребления тока. Поэтому возможно вам придётся самостоятельно подбирать для вашей автомагнитолы ёмкость конденсатора (чем больше ёмкость, тем дольше работа автомагнитолы в автономном режиме).

Если название фирмы производителя вашей автомагнитолы хоть немного похоже на бренд Pioneer, то можно попробовать проделать следующий фокус:

Попробовать пробросить «массу» на линейные выходы устройства, то есть на внешнюю «юбку» RCA – разъёма.

Физические свойства

Феррит является ферримагнетиком, не проводящим электрический ток, то есть по сути это магнитный изолятор. В этом материале не создаются вихревые токи, и поэтому он весьма быстро перемагничивается – в такт частоте внешних электромагнитных полей. Это свойство материала является основой для эффективной защиты электронных приборов. Ферритовое кольцо, надетое на кабель, способно создать для синфазных токов большой активный импеданс.

Данный материал образуется из химического соединения оксидов железа с оксидами других металлов. Он обладает уникальными магнитными характеристиками и низкой электропроводностью. Благодаря этому ферриты практически не имеют конкурентов среди иных магнитных материалов в высокочастотной технике. Ферритовые кольца 2000нм значительно увеличивают индуктивность кабеля (в несколько сотен или тысяч раз), что обеспечивает подавление высокочастотных помех. Данный элемент устанавливается на шнур при его производстве либо, разрезанный на две полуокружности, надевается на провод сразу после его изготовления. Ферритовый фильтр упаковывается в пластиковый корпус. Если его разрезать, то можно увидеть внутри кусок металла.

Совместимость и взаимозаменяемость

Технология производства многослойных ферритовых чип-фильтров, используемая компанией Chilisin, полностью соответствует технологии многослойных ферритовых чип-фильтров, используемых ведущими производителями, такими как TDK, Murata, T-Yuden, Vishay, Sumida, Kemet. Ферритовые чип-фильтры Chilisin по своим параметрам полностью идентичны чип-фильтрам других производителей, и могут быть рекомендованы в качестве альтернативной замены. Представленные в таблице 5 серии ферритовых чип-фильтров являются полными или близкими аналогами соответствующих компонентов Chilisin.

Таблица 5. Соответствие аналогов ферритовых чип-фильтров Chilisin различных производителей

Код типоразмера, мм/дюйм	Компания
Код типоразмера, мм/дюйм	Chilisin	Murata	TDK	Taiyo Yuden
Серия SB
0603/0201	MMZ0603SхххC
1005/0402	MMZ1005SхххC
1608/0603	MMZ1608SхххC
2012/0805	/	MMZ2012SхххC
0603/0201	MMZ0603YхххC
1005/0402	MMZ1005YхххC	/
1608/0603	MMZ1608YхххC	/
2012/0805	MMZ2012YхххC	–
Серия GB
1608/0603	MMZ1608SхххC	–
2012/0805	/	MMZ2012SхххC
Серия NB
1005/0402
1608/0603
2012/0805	–
1005/0402
1608/0603	–
0603/0201	BLM03AX(PG)	MPZ0603SхххC
1005/0402

Для чего нужны ферритовые кольца на кабелях компьютера и какой от них эффект?

Внутренние и внешние компьютерные кабели могут работать как миниатюрные антенны, поскольку они преобразуют шумы напряжения и тока в электромагнитное излучение.

Ферритовые кольца для плоских и круглых кабелей обеспечивают эффективное подавление шумовых токов до их излучения в виде электромагнитных помех.

Неэкранированные кабели излучают помехи вследствие протекания по их медным проводникам синфазного шума, то есть высокочастотного тока, текущего в одном направлении по всем проводникам кабеля. Эти токи создают магнитное поле определенной величины и направления.

Кабельные ферриты ослабляют шумовые токи, «захватывая» магнитное поле и рассеивая часть его энергии в виде тепла т.е ферритовый элемент, надетый на проводники кабеля, создает большой активный импеданс для синфазных токов. Ферриты можно использовать на внутренних силовых кабелях с постоянным или переменным током, и на проводниках, по которым передаются аналоговые и цифровые сигналы.

Производители электронного оборудования используют ферриты для подавления электромагнитных излучений от внешних силовых и сигнальных кабелей системных блоков компьютеров, мониторов, клавиатур, принтеров и других периферийных устройств.

Длинные внешние силовые и сигнальные кабели работают как антенны, эффективно излучая помехи, создаваемые внутри корпуса прибора, во внешнюю среду. Использование ферритовых изделий позволяет снизить требования к экранированию внешних кабелей и во многих случаях дает возможность снизить их стоимость.

Кабельные ферриты для подавления электромагнитных помех следует выбирать, исходя из конкретной задачи, кабельный феррит должен создавать максимальный последовательный импеданс для частот шумового сигнала.

После выбора материала и приблизительных размеров сердечника создаваемый им последовательный импеданс и эффективность шумоподавления можно оптимизировать путем:

1. Увеличения длины охватываемой ферритом части проводника; 2. Увеличения поперечного сечения ферритового сердечника (особенно для силовых цепей); 3. Выбора сердечника с внутренним диаметром, наиболее близким к внешнему диаметру проводника или кабеля;

В общем, наилучший ферритовый сердечник — самый длинный и толстый из тех, что могут быть размещены на кабеле, с внутренним диаметром, совпадающим с внешним диаметром кабеля. При установке на гибкие кабели массивные ферритовые сердечники должны быть заключены в термоусадочную трубку или защищены и закреплены на месте другим способом.

Последовательный импеданс, вносимый высокочастотным ферритовым сердечником, можно увеличить, сделав на нем несколько витков проводника. По теория импеданс увеличивается пропорционально квадрату числа витков. Однако вследствие нелинейности ферритов и потерь в них два витка на сердечнике увеличат импеданс не в четыре раза, а несколько меньше.

В большинстве случаев феррит должен располагаться максимально близко к источнику помехи, что предотвратит передачу помех через другие элементы конструкции прибора, где их гораздо труднее отфильтровать.

Но для кабелей передачи данных, где проводники входят в экранированный корпус или выходят из него, ферритовые сердечники должны располагаться максимально близко к месту прохода через экран. Это предотвратит излучение помех проводниками внутри корпуса после фильтра.

Труборез и трубогиб для самостоятельной сборки СЖО

Два инструмента компании EK Water Blocks адресованы тем, кто собирает СЖО самостоятельно: резак EK-Loop Soft Tube Cutter и приспособление для гибки труб EK-Loop Modulus Hard Tube Bending Tool.

Накопительное обновление Windows 10 1909 KB4528760

14 января 2020 г. Microsoft выпустила накопительное обновление KB4528760 (Build 18363.592) для Windows 10 November 2020 Update (версия 1909) на базе процессоров x86, x64 (amd64), ARM64 и Windows Server 2020 (1909) для систем на базе процессоров x64.

Cherry улучшила механические переключатели клавиатуры

Компания Cherry, известная как поставщик механических переключателей для клавиатур, улучшила популярные модели серии MX: Red, Brown, Black и Speed.

В нашем быту появилось огромное множество средств вычислительной техники, которая работает на токах высокой частоты. Ведь чем выше частота, тем выше скорость обработки информации.

Однако, высокочастотные токи накладывают ряд технических ограничений на соединительные кабели для передачи таких сигналов. В первую очередь это связано с побочными электромагнитными излучениями и наводками (ПЭМИН).

Простейший способ борьбы с ПЭМИН – увеличить индуктивность.

Индуктивность – это показатель соотношения величины силы тока, проходящего через контур, и создаваемого им магнитного потока. Если речь идет о прямолинейных проводах, то под индуктивностью подразумевается величина, характеризующая энергию магнитного поля (здесь ток считается постоянной величиной).

Индуктивность можно увеличить применением специального ферритового кольца. Как выглядят на кабелях ферритовые фильтры, можно посмотреть на фото ниже.

– это компоненты электрической цепи, которые используются как пассивные элементы для фильтрации высокочастотных помех за счет повышения индуктивности проводника и поглощения помех, превышающих заданный порог.

Такие свойства ферритовому фильтру придает материал, из которого он изготовлен – феррит.

Феррит – это общее название соединений на основе оксида железа и оксидов других металлов. Ферриты совмещают в себе свойства ферромагнетиков и полупроводников (иногда диэлектриков) и потому используются в качестве сердечников катушек, постоянных магнитов, выступают в качестве поглотителей электромагнитных волн высоких частот и т.д.

А нужен ли ферритовый фильтр? Или это очередной обман?

Компьютеры являются весьма «шумными» (в электромагнитном плане) приборами. Так, материнская плата внутри системного блока способна осциллировать на частоте одного килогерца. Клавиатура обладает микрочипом, который также работает на высокой частоте. Все это приводит к так называемой генерации радиошумов вблизи системы. В большинстве случаев они устраняются при помощи экранирования платы от электромагнитных полей металлическим корпусом. Однако другой источник шумов – это медные провода, которые соединяют различные устройства. По сути, они действуют как длинные антенны, которые улавливают сигналы от кабелей другой радио- и телевизионной техники, и влияют на работу «своего» прибора. Ферритовый фильтр устраняет электромагнитные шумы и сигналы эфирного вещания. Эти элементы преобразуют электромагнитные высокочастотные колебания в тепловую энергию. Вот поэтому их и устанавливают на концах большинства кабелей.

Подавление помех от импульсных источников питания

Главная Радиолюбителю Разное

Импульсные блоки питания в большинстве случаев создают основную электромагнитную «пелену» помех в полосе частот 1…100 МГц, т. е. во всех КВ-диапазонах и в начале УКВ. Дело осложняется и тем, что число таких блоков исчисляется сегодня десятками в одном жилище (компьютеры, мониторы, освещение, различные зарядные устройства и т. п.) и сотнями в одном доме — в ближней зоне КВ-антенны любительской радиостанции.

Даже если предположить идеальный случай — соответствие нормам на паразитное излучение всех близлежащих блоков питания, то сумма нескольких десятков паразитных полей явно будет выше нормы. И в своём КВ-приёмнике вы услышите массу паразитных сигналов, которые, по нерушимому закону «падающего бутерброда», окажутся на частоте DX. В реальности же среди десятков окружающих вас импульсных блоков питания найдутся и те, в которых фильтрация помех сделана плохо, а то и вовсе отсутствует. Один такой блок может закрыть возможность приёма во всей полосе КВ в радиусе десятков метров. Поэтому важно знать, как подавлять паразитное излучение кабелей импульсного блока питания, чтобы правильно дорабатывать существующие устройства и выбирать новые.

На рис. 1 приведена упрощённая схема импульсного блока питания. Точнее, узел преобразования напряжения показан предельно упрощённо, а вот цепи подавления помех, наоборот, полностью. И общий случай питания — от трёхпроводной (с отдельным проводом электротехнического заземления) розетки.

Рис. 1. Схема импульсного блока питания

Дроссели L1 и L2 подавляют синфазные помехи, идущие от блока питания и подключённого к нему устройства (например, трансивера с антенной) в сетевой провод и далее в линии электропитания. Обмотки дросселя L1 обычно имеют индуктивность около 30 мГн. Это основные элементы подавления помех в питающей сети. Поэтому они должны быть качественными и обладать высоким импедансом во всей подавляемой полосе, начиная от частоты переключения транзистора блока питания (десятки-сотни килогерц) до нескольких мегагерц.

А в ответственных случаях (чувствительные приёмники и их антенны рядом) — до десятков-сотен мегагерц. Один дроссель это сделать не может. Поэтому в таких случаях последовательно с L1 и L2 включают такие же дроссели, но с индуктивностью в 50…500 раз меньшей, чем указано на рис. 1. Эти дополнительные дроссели должны иметь высокую собственную резонансную частоту, чтобы эффективно подавлять верхние частоты требуемой полосы.

Конденсатор С1 подавляет низкочастотные дифференциальные помехи, идущие от блока питания в сеть. Высокочастотные синфазные помехи подавляют керамические конденсаторы малой ёмкости С2 и С3, включённые параллельно С1.

Но это не единственная функция С2 и С3. Они также замыкают синфазную составляющую импульсов переключения на корпус устройства.

Разберёмся с этим подробнее. На стоке силового транзистора присутствуют прямоугольные импульсы с размахом около 300 В (выпрямленное и отфильтрованное напряжение сети) с частотой несколько десятков-сотен килогерц. Фронты этих импульсов короткие (меньше микросекунды). Во время этих фронтов ключевой транзистор находится в активном режиме и греется, поэтому фронты стараются сделать короче. Но это расширяет полосу создаваемых помех. И всё равно в мощных блоках питания транзистор нагревается. Для охлаждения его закрепляют на теплоотводе, в качестве которого в некоторых случаях используют металлический корпус блока питания (про экранирование не забываем). Транзистор изолируют от корпуса прокладкой. Ёмкость стока на корпус может достигать нескольких десятков пикофарад.

А теперь посмотрим, что у нас получилось: транзисторный генератор прямоугольных импульсов с размахом 300 В через конденсатор в несколько десятков пикофарад (конструктивный между стоком охлаждаемого транзистора и корпусом устройства на рис. 1 показан штриховыми линиями) подключён к корпусам и блока питания, и питаемого им устройства. Мы считаем, что это корпус с нулевым потенциалом, а на самом деле там протекает большой ВЧ-ток через конструктивную ёмкость теплоотвода. Это приведёт к появлению большого синфазного тока (а значит, и помех) на корпусах всех устройств, подключённых к нашему источнику питания.

Чтобы такого не было, установлены конденсаторы C2 и С3. Фронты импульсов со стока транзистора, просочившиеся через конструктивную ёмкость теплоотвода, через эти конденсаторы и диоды моста (точнее, через диод, открытый в данный момент) замыкаются на исток транзистора. Этот путь для них оказывается проще, чем синфазно растекаться по корпусам.

Но проблемы с высоковольтными короткими фронтами импульсов на стоке силового транзистора не заканчиваются с установкой конденсаторов С2 и С3. Есть ещё одна паразитная ёмкость — между обмотками трансформатора (тоже показана на рис. 1 штриховыми линиями). Через неё импульсы тока поступают в выходную цепь блока питания. Сразу в оба провода, т. е. как синфазная помеха. Конденсатор С4 замыкает эти токи на исток транзистора, создавая им более лёгкий путь для протекания.

Конденсаторы С2-С4 оказываются включёнными между безопасными для человека цепями (выходами и корпусом источника) и силовой сетью 230 В. Для обеспечения безопасности людей номинальное напряжение этих конденсаторов делают очень высоким (несколько киловольт), а их конструкцию такой, чтобы в случае аварии они обрывались, а не замыкались. Конденсаторы, устанавливаемые на месте С2-С4, выпускаются как отдельный тип и называются Y-конденсаторами. Конденсаторы с маркировкой Y1 рассчитаны на импульсы напряжения до 8 кВ, Y2 — до 5 кВ.

С точки зрения подавления помех, ёмкость конденсаторов С2-С4 желательно иметь побольше. Но надо иметь в виду, что при двухпроводной сети (или обрыве провода заземления в трёхпроводной) выходы и корпус источника через конденсаторы С2-С4 оказываются соединёнными с сетевым фазным проводом. Поэтому их суммарная ёмкость должна выбираться так, чтобы ток частотой 50 Гц на корпус не превышал 0,5 мА (неприятно, но не смертельно). С учётом возможного максимального напряжения в сети, разброса, температурных уходов и старения получается не более 5000 пФ.

Рассмотрим теперь ошибки, допускаемые в фильтрации помех импульсных источников.

Иногда, для экономии, ставят только один из двух конденсаторов С2 или С3. Идея, на первый взгляд, кажется разумной: всё равно ведь они соединены параллельно через большую ёмкость конденсатора С1. Но на высоких частотах конденсаторы большой ёмкости совсем не являются коротким замыканием, а имеют заметный индуктивный импеданс. Поэтому такая экономия может привести к тому, что на десятках мегагерц (выше резонансной частоты С1, которая окажется невелика, поскольку это конденсатор большой ёмкости) заметно снизится подавление синфазного тока, протекающего на корпус.

Встречается отсутствие конденсатора С4 — или производитель решает, что можно С4 не устанавливать, так как в его трансформаторе ёмкость мала, или пытливый потребитель выкусывает, чтобы от источника не пощипывало током утечки 50 Гц через этот конденсатор. Внешними цепями эта проблема не лечится (хотя хороший внешний развязывающий дроссель по выходным цепям снижает остроту проблемы), надо ставить С4 на его законное место.

Отсутствие С2, С3 может быть допустимо, но только если выполняются все три следующих условия сразу: сеть двухпроводная, корпус блока питания не имеет контакта с корпусами питаемых устройств (пластмассовый, например), силовой транзистор установлен не на теплоотводе-корпусе. Если хотя бы одно из условий нарушено, С2 и С3 должны быть.

Установка перемычек вместо основного развязывающего дросселя L1 редко, но всё же встречается в дешёвых источниках плохих производителей. Экономят, видимо. Лечится это установкой нормального дросселя. В крайнем случае такой дроссель можно сделать, намотав сетевой шнур на большом ферритовом магнитопроводе.

Перемычка вместо L2 встречается, увы, часто, даже у приличных производителей. Видимо, полагают, что раз в двухпроводной сети этот дроссель не нужен (а там он действительно не требуется, току некуда течь), то без него можно обойтись и в трёхпроводной. Увы, нет, поскольку это открывает прямую дорогу в сеть для синфазных помех (и помех из сети на корпус). Исправляется установкой L2 в разрыв провода между разъёмом сети и платой. На худой конец допустим внешний дроссель на сетевом шнуре.

В завершение рассмотрим частую ошибку, которая относится не только к импульсным, но и ко всем блокам питания. Нередко слева (по рис. 1) от L1 устанавливают дополнительные конденсаторы, как показано на рис. 2. Они должны блокировать чужие помехи, идущие из сети в источник питания. Конденсатор С1 блокирует дифференциальные помехи и нам не мешает. А вот конденсаторы С2 и С3, замыкающие синфазные помехи в сетевых проводах на земляной провод, могут стать причиной соединения по ВЧ корпуса устройства и силовых (фазы и нуля) проводов сети. Это произойдёт, если среднюю точку С2 и С3 соединить с корпусом устройства, как показано штриховой линией красного цвета на рис. 2. Делать так нельзя (хотя печально, часто именно так и подключают). ВЧ синфазные помехи из сети пойдут через С2 и С3 на корпус устройства. И назад: синфазные токи устройства (например, трансивера с антенной) потекут в сеть. Правильное подключение средней точки С2 и С3 должно быть только к выводу заземления трёхпроводной розетки, но не к корпусу устройства, т. е. к левому выводу дросселя L2, как показано линией зелёного цвета на рис. 2.

Рис. 2. Схема блока питания

Если используется двухпроводная питающая сеть, то проверьте, нет ли в вашем блоке питания конденсаторов с проводов сети на корпус устройства. И если есть, удалите их, так как это прямая дорога для ВЧ синфазных токов из сети в ваше устройство и назад.

А если сеть трёхпроводная, то установите дроссель L2 между корпусом своего устройства и землёй сети (он разорвёт путь для синфазных токов между ними), а среднюю точку входных конденсаторов (С2, С3 по рис. 2) переместите на землю сети.

Сетевой фильтр, показанный на рис. 2 с конденсаторами С1-С3, является общим случаем для питания любых устройств, генерирующих радиочастотные помехи, например КВ-передатчиков.

Автор: Игорь Гончаренко (DL2KQ), г. Бонн, Германия

Дата публикации: 16.07.2017

Мнения читателей

admin / 27.02.2020 — 18:26 Поправили.
Николай / 27.02.2020 — 02:19 Исправьте в конце-концов фамилию автора на Гончаренко.
Перець / 16.03.2019 — 10:57 Нічого не запутано.На мал.1 С2 і С3 знаходяться після дросселя L1. А на мал.2 C2 і C3 знаходяться до дросселя L1. Тому і точка заземлення різна. P.S. Прізвище автора статті — Гончаренко, а не Гочарко.
Андрей / 15.05.2018 — 02:55 Запутанно как-то, на рис.1 С2,С3 идут на корпус прибора, а на рис.2 они идут землю. Как правильно?

Вы можете оставить свой комментарий, мнение или вопрос по приведенному выше материалу:

Как правильно выбрать ферритовый фильтр

Чтобы установить на кабель ферритовое кольцо своими руками, необходимо разбираться в типах этих изделий. Ведь от вида провода и его толщины зависит, какой именно фильтр (из какого материала) потребуется использовать. К примеру, кольцо, установленное на многожильный кабель (шнур питания, передачи данных, видео или USB-интерфейс), создает на этом участке так называемый синфазный трансформатор, пропускающий противофазные сигналы, несущие полезную информацию, а также отражает синфазные помехи. В данном случае следует использовать не поглощающий феррит во избежание нарушения передачи информации, а более высокочастотный ферроматериал. А вот ферритовые кольца на антенный кабель предпочтительнее выбирать из материала, который будет рассеивать высокочастотные помехи, нежели отражать их снова в провод. Как видите, неправильно подобранное изделие способно ухудшить работу вашего прибора.

Пошаговое применение

Съемный цилиндр необходимо раскрыть и установить в него шнур, который нужно защитить от помех электромагнитного излучения. Приспособление из феррита устанавливается на 3 см выше наконечника провода.

Устройство закрыть и пластиковые замки на корпусе защелкнутся. Для большей надежности можно установить второй фильтр на другом конце соединительного шнура.

Если шнур вставляется в центр кольца – это одновитковая катушка, а если несколько витков вокруг кольца – это тороидальная обмотка. Данная методика эффективнее одновитковой катушки.

Чтобы подобрать ферритовое устройство, необходимо знать состав ферроматериала и его показатели, габариты данного устройства и параметры высокочастотного излучения прибора.

Ферритовые цилиндры

Наиболее эффективно справляются с помехами толстые ферритовые цилиндры. Однако следует учитывать, что слишком громоздкие фильтры весьма неудобны в использовании, а результаты их работы едва ли на практике будет сильно отличаться от немного меньших по размерам. Всегда следует использовать фильтры оптимальных габаритов: внутренний диаметр в идеале должен совпадать с проводом, а его ширина должна соответствовать ширине разъема кабеля.

Не стоит также забывать, что с шумами помогают бороться не только ферритовые фильтры. Например, для лучшей проводимости рекомендуется использовать кабеля с большим сечением. Выбирая длину шнура, не стоит делать большой запас длины между подключаемыми устройствами. Кроме того, источником помех может служить и плохое качество соединения провода и разъема.

Литература

Ферритовый фильтр на Викискладе

Example 25: A ferrite bead // Benjamin Crowell. Simple Nature, Chapter 11. Electromagnetism, 11.7 Electromagnetic Properties of Materials (англ.)
Ian Poole, Ferrite Bead Inductors // Radio-Electronics.com (англ.)
Mark Vanhoenacker. What’s That Thing? Lump on a Wire Edition // Slate.com (англ.)

В этой статье не хватает ссылок на источники информации.

Информация должна быть проверяема, иначе она может быть поставлена под сомнение и удалена. Вы можете отредактировать эту статью, добавив ссылки на авторитетные источники. Эта отметка установлена 12 мая 2011 года

Маркировка ферритовых колец

Наиболее широко распространенный тип записи маркирования ферритовых колец имеет следующий вид: К Д×д×Н, где:

— К – это сокращение от слова «кольцо»;

— Д – внешний диаметр изделия;

— д – внутренний диаметр ферритового кольца;

— Н – высота фильтра.

Кроме габаритных размеров изделия, в маркировке зашифрован тип ферромагнитного материала. Пример записи может иметь следующий вид: М20ВН-1 К 4х2,5х1,6. Вторая половина соответствует габаритным размерам кольца, а в первой зашифрована начальная магнитная проницаемость (20 μi). Кроме указанных параметров, в справочном описании каждый производитель указывает критическую частоту, параметры петли гистерезиса, удельное сопротивление и температуру Кюри для конкретного изделия.

Как еще используют ферритовые кольца

Кроме общеизвестного применения в качестве высокочастотной защиты, ферромагнитные материалы используются для изготовления трансформаторов. Их часто можно увидеть в блоках питания компьютерной техники. Общеизвестно, что трансформатор на ферритовом кольце весьма эффективен в балансных смесителях. Однако не всем известно, что существует возможность «растягивания» балансировки. Данная модификация трансформатора способна выполнять операцию балансирования более точно. Кроме того, широко применяются трансформаторы на ферритовых кольцах для согласования выходных и входных сопротивлений каскадов транзисторных устройств. При этом трансформируются активное и реактивное сопротивления. Благодаря последнему это устройство можно применить для изменения диапазонов перестройки емкости. «Растягивающие» трансформаторы хорошо работают при частотах ниже 10 МГц.

Источник