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104 2011 年 11 月 第 11 期 电子测试 ELECTRONIC TEST Nov.2011 No.11 2013.19微处理器与可编程控制器 0 引言 在火箭发动机的点火电路中， 电磁干扰信号容易使发火元件 误发火， 为了保证火箭发动机的安全可靠， 有时需要在发动机点 火电路中串联低通滤波器将这些干扰信号滤掉。 在低通滤波器中通常是利用电感和电容的高频特性， 即电容 和电感在信号频率越大时， 感抗越大， 而容抗越小 ； 其中电感是 串联在点火线路中， 电容是并联在点火线路与地线之间， 当有高 频干扰信号加载在点火电路上时， 由于串联了较高的电感感抗， 使其产生的高频干扰电流减小， 又由于在点火线路与地线之间并 联了较小的电容容抗， 使主要高频干扰电流流经并联电容的分 路， 而只有少量干扰电流流经点火电路的发火元件上， 该电流不 足以使发火元件引爆出现误发火。 1 插入损耗的概念 插入损耗是衡量低通滤波器对高频干扰信号衰减能力的重 要指标， 它是指没有低通滤波器接入时， 从干扰源传输到负载的 功率 P1和接入低通滤波器后， 从干扰源传输到负载的功率 P2之 比， 用 dB （分贝） 表示。 插入损耗表示为（dB） 1 其中 F 低通滤波器插入损耗 P1 干扰源的输出功率 P2 干扰信号经滤波衰减后传输给发火元件的功率 U1 干扰源的输出电压 U2 干扰信号经滤波衰减后加载在发火元件上的电压 2 现有低通滤波器的结构及安装连接方式 目前在点火电路中常采用 Π 型低通滤波器， 电感 L 串联在 一根点火线中， 两个电容 C1和 C2并联后与地线相连， 电路结构如 图 1 所示， 其中 RL是等效的负载阻抗。 图 1 当电感 L 为 4mH， 电容 C1和 C2为 50nF， 等效负载阻抗为 50Ω， 其理想插入损耗随信号频率变化的曲线图见图 2。 从图 2 中可以看出， 理想插入损耗是随信号频率的增大而不断增大， 并 且当频率大于 1MHz 后， 插入损耗在波特图上是线性递增的。 点火电路中低通滤波器的接地对其性能的影响 李建飞,李 凯,王华斌,郑海龙 （中国航天科工集团六院 41 所， 呼和浩特 ,010010） 摘要 火箭发动机的点火电路中常串联低通滤波器来消除高频干扰信号。 在理想情况下， 低通滤波器的插入损耗会随干扰信 号频率的增大而增大， 但在实际使用中， 低通滤波器的接地回路中会有接地阻抗， 导致干扰信号频率无限增大时， 低通滤波器 的插入损耗会减小 ； 并且通过实际测试， 接地阻抗越大， 插入损耗会越小。 为此在点火电路中应减小低通滤波器的接地阻抗， 来有效防止高频干扰信号使发动机误点火。 关键词 低通滤波器 ； 插入损耗 ； 接地阻抗 Earthing effect on perance of the lowpass filter in ignition circuit Li Jianfei，Li Kai，Wang Huabin，Zheng Hailong （The 41st Institute of the Sixth Academy of China Aerospace Science Industry Corporation,Inner Mongolia Hohhot 010010,China） Abstract In order to eliminate high frequency interference in the ignition circuit of Rocket Motors,the lowpass filter is usually cascaded. Ideally,the insert loss of lowpass filter increases along with frequen- cy of interference increase,but in practical application process,there is earthing resistance in the earth return of lowpass filter,it lead to decrease of insert loss with the increase of frequency infinitely,the more of earthing resistance the less of insert loss.So the earthing resistance of lowpass filter should be decrease in the ignition circuit, in order that it can effectively prevent igniter from being ignited wrongly by the high frequency interference. Keywords lowpass filter ； insert loss ； earthing resistance 2011 年 11 月 第 11 期 电子测试 ELECTRONIC TEST Nov.2011 No.11 105 2013.19微处理器与可编程控制器 图 2 3 现有低通滤波器接地效果及数据 使用两个 Π 型低通滤波器进行了不同频率下的插入损耗实 际测试， 测试连接框图如图 3 所示， 由函数发生器产生不同频率 的信号输入给低通滤波器， 再由频谱分析仪采集经低通滤波器滤 波以后的频率信号， 对信号的功率谱进行分析， 从而得到低通滤 波器的插入损耗。 图 3 上述测试是将低通滤波器的接地端与函数发生器和频谱分 析仪的负极相连， 即通过一根信号线将低通滤波器中的电容并联 端与测试仪的负极单点连接， 该信号线是用于对干扰信号电流提 供旁路， 来减小干扰信号电流从低通滤波器的输出。 2 个低通滤波器的测试结果见表 1。 从表中可以看出， 低通滤 波器的实际插入损耗与理想情况不一致， 插入损耗随干扰信号频 率的增大不是持续增大， 当频率大于 1MHz 后， 插入损耗是在不断 减小。 表 1 4 低通滤波器的接地对其性能的影响 在上述图 1 的低通滤波器中， 当点火线中有高频干扰信号 时， 就会在电容 C1 和 C2 上产生旁路电流， 产生的旁路电流都要 由低通滤波器的接地线返回干扰信号源的负极， 而在接地回路中 存在接地阻抗， 将该阻抗等效为电阻 R， 形成如图 4 所示电路。 按照图 4 电路图， 列出如下等式 2 3 其中 U1 干扰源的输出电压 U2 干扰信号经滤波衰减后加载在发火元件上的电压 C1、C2 低通滤波器中旁路电容的电容值 L 低通滤波器中电感的电感值 R 低通滤波器接地线的接地阻抗 RL 发火元件的等效负载阻抗 UX 干扰信号在接地阻抗 R 上产生的电压 ω 干扰信号的角频率 则由公式 （2） 、（3） 联立方程组， 解出干扰信号经滤波衰减后 加载在发火元件上的电压为 U2 4 通过公式 （4） 可以推出如下结论 ① 当 R0 时， 即 低 通 滤 波 器 没 有 接 地 阻 抗， 得 出 U2 ， 于是有 当 ω 0 时， 得出 U2U1， 即插入损耗 F → 0， 也就是说， 当信 号为直流信号时， 低通滤波器不对该信号进行衰减， 保证点火直 流电压不在低通滤波器上产生压降损耗。 当 ω →∞时， 得出 U2→ 0， 即插入损耗 F →∞， 也就是说， 当 信号频率无限增大时， 该信号电压将会被低通滤波器全部衰减。 在 R0 时得出的上述结论与图 2 的理想插入损耗随信号频 率变化的曲线图是一致的。 ② 当 R ≠ 0 时， 即低通滤波器的接地线上有接地阻抗， 利用 公式 （4） 可以得出 当 ω 0 时， 得出 U2U1， 即插入损耗 F → 0， 也就是说， 当信 号为直流信号时， 低通滤波器不对该信号进行衰减， 保证点火直 流电压不在低通滤波器上产生压降损耗。 当 ω →∞时， 得出 U2→ U1， 即插入损耗 F → 0， 也就是说， 当信号频率无限增大时， 低通滤波器对高频信号的衰减能力会减 小， 直至失去其衰减能力。 低通滤波器在实际使用时， 其接地线的接地阻抗不可能等于 0， 所以其插入损耗不会随信号频率的增大而不断增大， 而是当信 号频率达到某个点后， 其插入损耗会随频率的增大而不断减小， 这与表 1 测试的 2 个低通滤波器插入损耗的变化趋势是一致的。 图 4 （下转第 225 页） 2013.19教育探索 2011 年 11 月 第 11 期 电子测试 ELECTRONIC TEST Nov.2011 No.11 225 促进其人格成熟。 再次， 要注重高级情感的引导。 通过明辨是 非、 善恶与美丑， 将丰富的情绪情感引向更高的阶段， 激发其 的爱国感、 正义感、 责任感、 理论感和美感， 进而建构正确的世 界观、 人生观和价值观。 可以引导大学生思想， 但代替不了大学生思想。 正如恩格 斯所说 “我们不知道有任何一种力量能够强制处在健康 精神状态的每一个人接受某种思想” 。 思想的财富只能通过思 想的方式去继承。 在思想政治理论课中， 教师应该深入研究大 学生接受心理机制的内涵与具体特征， 并将这种机制运用于思 想政治理论课中， 以增强信息化时代下思想政治理论课的针对 性和实效性。 参考文献 [1] 周晓虹 . 现代社会心理学 ---- 多维视野中的社会行为 研究 [M]. 上海 上海人民出版社，1999 206. 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