基于无需与接地层相连的EMI滤波器设计与研究

在抑制由信号线发出的电磁噪声辐射时，设计人员常常会使用T型或π型结构的EMI滤波器。这些滤波器通过电容器将信号线连接到接地层，由此，信号中不受欢迎的成分或噪声就会通过滤波器流入地面。也就是说，这种方式通过把噪声成分“丢”到地面来降低电磁噪声辐射。

然而，在使用此类EMI滤波器时必须格外小心，因为如果接地层阻抗过高，被丢弃的高频成分就可能在接地层产生电势差，进而形成新的噪声辐射源。从这个意义上说，这些滤波器只能用于接地层阻抗非常低的情况。问题正如Murata Manufacturing公司所指出的：“许多情况下，在手机等小型设备中不太可能有足够大面积的接地层。事实上，人们在开发这些设备的过程中发现，确实存在尽管插入了EMI滤波器但电磁噪声辐射却没有降低的情况。”

用LC谐振电路捕获噪声

为了攻克这个难题，Murata Manufacturing有限公司开发了不需要连接到接地层的NFA2ASN系列EMI滤波器。这种滤波器由电感(L)和电容(C)并联组成，通过“诱捕”来消除不需要的频率成分(图1)。每一组由两个谐振电路串连而成，每个电路的LC特征值不同，换句话说，就是有两个不同的“陷阱”(图2)。

图1： 插入损失的频率特性

两款器件对应不同谐振频率的插入损失特性。例如，NFA2ASN907AA4L的插入损失在942.5MHz达到最小值22dB，在1.8425GHz达到最小值18dB。

图2：等效电路

一个电路由两个LC谐振电路串联组合而成，每个LC谐振电路由电感L和电容C并联而成。每个滤波器内置4个电路。额定电流为75mA。

这些滤波器的目标应用是降低手机翻盖连接处柔性印制电路板(FPC)发出的EMI。Murata Manufacturing公司解释：“显示器和图像传感器的像素量正在急剧增加。因而，翻盖处FPC发出的电磁噪声正变得越来越强，而手机接收器的灵敏度也在日渐恶化。这就像出现在人体中的自体中毒(autointoxication)现象。我们所开发的EMI滤波器致力于消除这种现象。”

该公司开发了两款滤波器来应对不同运营商所使用的载波频率。第一款是NFA2ASN907AA4L，其谐振频率在940MHz和1.84GHz附近，适用于GSM和DCS系统的手机;另一款是NFA2ASN807AB4L，其谐振频率在880MHz和2.14GHz附近，适于NTT DoCoMo公司使用W-CDMA系统的FOMA手机。

两款滤波器都包含4个内置电路，每个电路中有两个串连的LC谐振器。滤波器外部尺寸为2.0×1.0×0.55mm。Murata Manufacturing公司介绍说：“因为不要求接地，所以该表面贴装元件与1608型(1.6×0.8×0.8mm)EMI滤波器阵列外形大致相同。”由于计划根据不同情况决定价格，所以公司未披露两款产品的具体售价，但透露价格预计与相同应用中的其它EMI滤波器接近。