1 滤波电路的防护原理
要探讨防护滤波电路对电磁脉冲的抑制与防护原理，可借用“大禹治水”的基本理念来理解问题，从 本质上来说就是“疏”与“堵”的理念。在电磁脉冲防 护滤波电路中，电容、TVS 器件起到的是对干扰的疏 导作用;磁珠、共模电感起到的是阻塞与抑制作用。
1.1 互容耦合方式滤波机理分析
互容与互感是 2 个电路相互之间的 2 种常见耦合方式。由于电容实际是由 2 个导体构成，因此 2 根导 线就构成了一个电容，称这个电容是导线之间的寄生 电容。 由于这个电容的存在，一个导线中的能量能够 耦合到另一个导线上，这种相互之间的耦合称为电容 耦合或电场耦合。现在假设如下场景的电容性耦合，如图 1(a)所示: 电路 1 为骚扰源电路，电路 2 为敏感电路，C 为导线 1 与导线 2 间的分布电容。对于容性耦合特性，其电路可等效为如图 1(b)所 示的并联电流源注入模型，电流源模型属于源阻抗为 高阻的耦合模型，防护滤波设计的目的是降低 U2 的耦 合电压值。假设电流源的注入电流值是一定的，应用基础的 电路理论知识，此时可以采用相应的滤波电路形式来 达成降低 U2 耦合电压值的目的，如图 2 所示。
在源电流一定、RG2 负载阻抗值一定的条件下，U2 的大小取决于流过其上面的电流值。在没有滤波电 路时，该电流值取决于 RG2 与 RL2 的比值大小，当在2 个阻抗之间插入滤波电路之后，如果 Zf 远远大于 RL2， 且在特定干扰频率的阻抗条件下，Cf 的阻抗值远远小 于 RG2，那么就可以获得非常低的 U2 值，滤波电路达到 预期目的。
1.2 互感耦合方式滤波机理分析
当一根导线上的电流发生变化，而引起周围的磁 场发生变化时，恰好另一根导线在这个变化的磁场 中，则这根导线上就会感应出电动势。 于是一根导线 上的信号就耦合进了另一根导线，这种耦合称为电感 性耦合或磁耦合。互感性耦合也称为磁耦合，它是由 磁场的作用所引起的，互感耦合的原理图如图3(a)所 示 ，等 效 电 路 图 如 图 3(b)所 示 ，根 据 电 路 的 感 应 电 动 势 规 则 ，可 获 得 被 耦 合 电 路 的 感 应 电 压 值 UN = jωMI1。
此时可以采用相应的滤波电路形式来降低 R 上的U值，如图4所示。 对于电压源耦合模型，噪声在耦合回路上同样需要满足基本的电路定律——基尔霍夫定律。此时的目的是降低 R 上的 U 值，只需要在回路上串联等效阻 抗Zf，当Zf 远远大于R时，耦合电压源UN 在R上的影 响就可以最小化。在无法满足 Zf 远远大于 R 的条件下，可以尝试在 特定的频率下，使得 ZC 远远小于 R2 的值，此时也可以 同样达到电路滤波的设计目的。
2 常用信号接口的滤波解决方案
根据上文机理分析，给出航天常用 RS422、 LVDS、CAN、OC 门开关模拟量几种信号接口的滤波 电路，电路可以满足国军标 GJB 152 的相关测试验证 要求，参数选择都考虑到各种接口的传输特点，对信 号传输质量无影响。
2.1 RS422 防护滤波电路设计
1) 滤波电路实现形式，如图5所示。
2)参数说明:共模电感型号为 510YT，对地电容 值为 33 pF，TVS 管 BV05C。 3)电路差损仿真，如图6所示。
2.2LVDS 防护滤波电路设计
1) 滤波电路实现形式,如图7所示。
2 ) 参 数 说 明 :属 于 高 速 信 号 ，单 用 1 2 0 Ω 的 共 模 电 感 。
3)电路插损仿真,如图 8 所示。
2.3CAN 接口防护滤波电路设计
1) 滤波电路实现形式,如图 9 所示。
2)参数说明:共模电感型号为 510YT，对地电容 值为 33 pF。 3)电路插损仿真,如图 10 所示。
2.4OC 门开关模拟量电路防护滤波设计
1)滤波电路实现形式，如图11所示。 2)参数说明:对地电容 10 nF，磁珠 900 Ω。
3)电路插损仿真,如图 12 所示。
3 滤波电路解决方案验证测试3.1 ESD 测试试验
针对 ESD 测试参数进行设置，如表1所示。
ESD 测试试验布置如图 13—14 所示。
3.2 辐射敏感度测试试验
针对辐射敏感度测试参数进行设置,如表 2 所示。
3.3 滤波电路试验测试数据
3.3.1 ESD 耦合方式测试数据记录
1) RS422 通讯测试记录,如表 3 所示。
2) LVDS 通讯测试记录,如表4所示。
3) CAN 通讯测试记录,如表5所示。
4) OC 门测试记录,如表 6 所示。
5) 模拟量测试记录，如表7所示。
3.3.2 辐射敏感度耦合方式测试数据记录
分别针对 CAN 总线、LVDS、RS 422、OC 门、AD 数据采集进行辐射敏感度耦合测试，测试场强分为 30 V/m、50 V/m 和 100 V/m，测试频率覆盖 80~ 1 000 MHz。1) 测 试 场 强 3 0 V / m , 如 表 8 所 示 。
2) 测 试 场 强 5 0 V / m , 如 表 9 所 示 。
3) 测试场强 100 V/m，如表 10 所示。
3.4 滤波电路+屏蔽试验测试数据
根据上述测试结果，使用滤波电路能够对电磁脉冲起到较好的抑制作用，但仍有少许误码现象存在，因此在滤波电路基础上增加屏蔽线缆双重防护措施后进一步测试。
3.4.1 滤波板+屏蔽线 ESD 测试数据
采用滤波板+屏蔽线措施，分别针对 RS422、 LVDS、CAN、OC 门、模拟量进行 ESD 测试。 1)RS422 通讯测试记录,如表 11 所示。
2)LVDS 通讯测试记录,如表 12 所示。
3)CAN 通讯测试记录,如表 13 所示。
4)OC门测试记录,如表14所示。
5)模拟量测试记录，如表15所示。
3.4.2 滤波板+屏蔽线辐射敏感度测试据
采用滤波板+屏蔽线措施，在 30 V/m、50 V/m、 100 V/m 条 件 下 ，分 别 针 对 RS422、LVDS、CAN、OC 门、AD 数据采集进行辐射敏感度测试,如表 16 所示。
3.5 测试结果分析
1)对比无滤波电路测试数据，增加防护滤波电路 后，对电磁脉冲干扰有较好的防护作用;
2)对比滤波单独防护方式的测试数据，采用滤波 和屏蔽线双重措施后，测试结果进一步改善，而且 和屏蔽线双重措施后，测试结果进一步改善，而且 LVDS 和 CAN 总线使用屏蔽线+滤波的效果要明显 优于单独使用滤波一种措施;
3)LVDS 属于系统中的高敏感信号，设计中需要 重点考虑滤波防护措施;
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