滤波器差模插损的测量方法与难点解答

预习思考题用前面介绍的第一种方案测量滤波器的差模插损应该怎样把信号源和频谱分析仪与滤波器连接起来？

滤波器的差模插损虽然定义十分简单，但是在实际测量中，有一些细节需要注意，如果不注意，可能导致测量数据的错误。很多设计师，在使用信号源+ 频谱分析仪，或者网络分析仪测量滤波器的差模插损时，会将信号源输出的两根线（同轴电缆的芯线和外皮）接到滤波器的两根电源线之间，频谱分析仪输入的两根线（同轴电缆的芯线和外皮）也接到滤波器的两根电源线之间，然后进行测量。这种方法是有问题的。主要的问题是，同轴电缆的外层（也就是我们称为屏蔽层的）与设备的金属外壳连接。设备的金属壳一般通过电源线中的地线（黄绿色线）与安全地连接，因此，当信号源和频谱分析仪同时使用时，他们的外壳是连接在一起，如左图所示。如果用网络分析仪的方案，这个问题更加突出。因为在仪器的内部，信号源模块与接收机模块已经共地了。这时，我们进行差模插损的测量时，就形成了右下图的电路结构。这里的情况与差模插损的定义显然是不同，因为滤波器内部一部分电路被短路了，这样测量的结果肯定不是真正意义上的差模插损。

为了能够测量滤波器真实的差模插损，我们可以在信号源和频谱分析仪的电源线上安装两个隔离变压器，这样，就避免了信号源和频谱分析仪共地的问题。这时的等效电路图如左下图所示。这里，信号源与频谱分析仪的地线之间有两个电容，这是隔离变压器的初级与次级之间的杂散电容。由于电容可以通过高频电流，因此这个方案测量出来的差模插损在频率较高的频率范围可能会有误差。解决这个问题一个方法是，我们直接将信号源，或者频谱分析仪中的安全地线断开，这样，就大大减小了两台设备之间的地线电容，可以提高测量的准确性。当然，这时要注意操作人员的安全。必要时，操作人员应该穿上绝缘鞋，或者踩在绝缘地板上。

如果使用网络分析仪测量滤波器的差模插损，则应该按照图中所示的方法进行测试。也就是，信号源的输出信号通过一个隔离变压器连接到滤波器的两根电源线之间，接收机也通过一个隔离变压器连接到滤波器的两根电源线之间。这时，可以看到，尽管信号源与接收机的地线还是连接在一起，但是，注入到滤波器上的信号确实是差模信号。因此这种方法可以测量出滤波器的差模插损。这种方法的问题与前面的问题类似，这就是隔离变压器的初级与次级之间的杂散电容会影响高频的测量精度。也就是，当频率较高时，会产生一定的共模电流，使测量的差模插损值低于实际的差模插损值。一种解决办法是，将滤波器的金属外壳接地，使滤波器能够滤除这种假的共模骚扰。

这种方法是，用一台电池供电的梳状信号发生器作为信号源，由于这种信号源与地之间没有任何联系，类似于我们将一台信号源的安全地线断开。从图中可以看出，这个情况与差模插损的定义完全相同。因此，测量结果最接近实际的情况。实际上，如果有其他的电池供电的信号源，或者频谱分析仪，也可以达到类似的目的。大家可以灵活应用。

思考题：

在方法二中，如果不使用隔离变压器，测量的结果与使用隔离变压器的结果会有什么不同？