Помехозащитные фильтры Tusonix

Опубликовано: 29 октября 2014 г. в 16:38, 286 просмотровКомментировать

В январе 2008 года компания CTS Corporation объявила о приобретении известного изготовителя помехозащитных фильтров, керамических конденсаторов и других электронных компонентов для военных, промышленных, измерительных и телекоммуникационных приложений – компании Tusonix, располагающей производством в Тусоне (Аризона, США) и Ногалесе (Мексика). Сама CTS Corporation является ведущим разработчиком и производителем электронных компонентов и датчиков, а также поставщиком услуг для OEM-производителей в автомобильной, компьютерной, телекоммуникационной, аэрокосмической, промышленной и оборонной отраслях. Хотя CTS владеет рядом технологий изготовления однослойных и многослойных керамических структур, приобретение Tusonix позволило ей расширить номенклатуру предлагаемых продуктов и услуг, а также клиентской базы, обеспечив при этом существенный синергетический эффект от этого приобретения [1].

Компания CTS Corporation (г. Элкхарт, штат Индиана, США) имеет долгую историю, начало которой положили отец и сын Бриггс (A. J. And George A. Briggs) совместно с С. А. Баффинг-тоном (S. A. Buffington), основавшими в 1896 году в Чикаго компанию по производству телефонных аппаратов и коммутаторов Chicago Telephone Supply Company. В 1902 году семья Бриггс нашла подходящее помещение для фабрики в небольшом городке Элкхарт недалеко от Чикаго, где кроме телефонов выпускали телефонные коммутаторы вплоть до 1940 года. Во время бума радиовещания 20-х годов компания изготавливала различные детали для радиоприемников (гнезда, вилки, переменные резисторы и т. п.), а в период бурного развития телевидения – детали и узлы для телевизоров.

В начале 1960-х компания изменила название на современное, разместила свои акции на Нью-Йоркской фондовой бирже и вывела свою продукцию за рамки рынка бытовой электроники. В номенклатуру выпускаемых электронных компонентов вошли кварцевые фильтры и генераторы, селекторы ВЧ-каналов, динамические головки громкоговорителей, переменные и постоянные резисторы, в том числе запатентованные металлопленочные Cermet, а также гибридные микросхемы. В 70-е годы компания представила на автомобильный рынок множество датчиков самого различного типа и продолжает это направление до настоящего времени [2].


Рис. 1. Пол Э. Снайдер (Paul E. Snyder)

Рост компании осуществлялся как за счет создания новых предприятий и представительств за рубежом, так и за счет приобретения профильных компаний и активов. Например, в конце 1990-х произошло слияние с компанией Dynamic Corporation of America (DCA), что значительно укрепило позиции CTS как ведущего производителя электронных компонентов, приобретение отделения Component Product Division компании Motorola вывело CTS на быстрорастущий рынок сотовых телефонов и телекоммуникационного оборудования. Промышленные и бизнес-направления деятельности компании были расширены с приобретением SMTEK International, Ink и Orion Manufacturing, Inc [3].

Компанию Tusonix осоновал в 1981 году Пол Э. Снайдер (Paul E. Snyder, 1929–2009 гг., рис. 1), долгие годы являвшийся ее президентом и главным исполнительным директором. Компания признана мировым лидером в разработке и производстве (теперь в составе CTS) компонентов для подавления электромагнитных излучений и радиопомех (EMI/RFI). Компания выпускает миниатюрные керамические фильтры и конденсаторы для применения в областях телекоммуникаций, кабельного телевидения, телеметрии, радиолокационном оборудовании, высокочастотных переключателях, военной аппаратуре и промышленном оборудовании. В продуктовом портфеле Tusonix имеются также керамические конденсаторы переменной емкости, клеммные колодки со встроенными помехозащитными фильтрами, керамические резонаторы для использования в генераторах и другие продукты на основе керамики [4, 5].

В каталоге CTS 2014 года представлены следующие категории продуктов Tusonix:

  • фильтры электромагнитных и радиопомех (EMI-RFI) выводные;
  • П-фильтры (EMI-RFI) в SMD-исполнении;
  • подстроечные конденсаторы;
  • EMI-RFI фильтр-сборки;
  • клеммные колодки;
  • дисковые керамические конденсаторы;
  • керамические резонаторы.

Борьба с излучаемыми радиоэлектронной аппаратурой электромагнитными помехами (ЭМП) и ее защита от внешних электромагнитных излучений являются важнейшими задачами при проектировании различной радиоэлектронной аппаратуры, в том числе СВЧ и в особенности изделий микроэлектроники СВЧ. В настоящее время проблема ЭМП стала еще более актуальной вследствие возрастания функциональных возможностей, миниатюризации, увеличения плотности компоновки а также сложности аппаратуры и роста взаимного влияния ее элементов. Наиболее опасными являются кондуктивные помехи, распространяющиеся по цепям питания, управления и коммутации, а также в цепях полезных относительно низкочастотных сигналов.

Основным средством защиты от ЭМП, распространяющихся по цепям питания, управления и коммутации, являются помехоподавляющие фильтры нижних частот, защищающие аппаратуру от внешних и внутренних помех, а сети питания – от генерируемых аппаратурой излучений. Помехозащитные фильтры, используемые в СВЧ-блоках, модулях и микросборках, отвечают следующим основным требованиям:

  • достаточно высокий уровень затухания, вносимого фильтрами в широком диапазоне частот (до 18 ГГц и выше);
  • герметичность, определяемая скоростью натекания на уровне 10-9 – 10-11 м3•Па/с;
  • возможность пайки фильтров при температуре не ниже +260 °С без нарушения конструкции и ухудшения их параметров;
  • вибростойкость и ударопрочность;
  • широкий диапазон рабочих температур и влажностей;
  • миниатюрность (для СВЧ-микросборок и модулей – диаметр не более 4 мм, длина не более 10 мм).

Tusonix выпускает керамические помехозащитные фильтры, предназначенные для применения в радиоэлектронной аппаратуре самого различного назначения, в том числе СВЧ-модулях и сборках. Фильтры представляют собой сочетание емкостных и индуктивных элементов, соединенных по С-, L- и Pi-схемам (рис. 2). Конденсаторы, включенные параллельно проходящему сигналу, обеспечивают низкое сопротивление для ВЧ-помех, закорачивая их на корпус, а индуктивности, включенные последовательно, имеют для этих помех высокое сопротивление. Тщательный выбор значений емкостей и индуктивностей фильтров позволяет эффективно фильтровать помехи и шумы в диапазоне от низких частот (единицы мегагерц) до СВЧ. С-фильтры часто называют проходными конденсаторами.


Рис. 2. Схемы фильтров: а) С-типа; б) Pi-типа; в) L-типа

Основными показателями эффективности фильтра являются частота среза, на которой вносимое затухание равно 3 дБ, и величина вносимого затухания в заданном диапазоне частот. Регламентированную величину вносимого затухания обычно определяют в 50-омной измерительной схеме, при включении фильтров в реальные устройства величина затухания, естественно будет отличаться от регламентированной.

Фильтры (и другие изделия), приводимые в общих каталогах Tusonix, охватывают только часть из нескольких тысяч различных типов и исполнений продуктов, выпускаемых компанией. Более подробные перечни и технические характеристики компонентов предоставляются покупателям по прямым запросам. Качество продуктов Tusonix соответствует жестким мировым стандартам, в том числе MIL-PRF-15733, MIL-PRF-81, MIL-C-11015, и контролируется лабораторией качества компании.

Миниатюрные цилиндрические С-фильтры серии 4300 в корпусах для пайки выпускаются в трех вариантах (Style 1, 2, 3), отличающихся материалом диэлектрика в торцах корпуса — стекло или эпоксид, размеры корпуса 2,79 3,96 мм, диапазон рабочих температур –55… +125 °С.

Фильтры этой серии отлично подходят для приложений, критичных к размерам и качественным характеристикам, в том числе для СВЧ-генераторов, аттенюаторов, малошумящих усилителей и фильтров. Золотое покрытие корпуса и выводов фильтров способствует обеспечению высокой долговременной стабильности проводящего слоя и надежности.

Фильтры серии 4300 рассчитаны на максимальный проходной ток 5 А и рабочие напряжения 50–300 В (в зависимости от типа). Номинальные емкости фильтров находятся в диапазоне 5 пФ – 0,05 мкФ, при этом с увеличением емкости допустимое рабочее напряжение уменьшается. Исполнения с окончанием LF в наименовании фильтров удовлетворяют требованиям директивы RoHS; основные параметры фильтров приведены в таблице. На рис. 3 показан внешний вид приборов варианта 1 (Style 1) с эпоксидной изоляцией верха корпуса (низ со стеклянной изоляцией). В вариантах 2 (Style 2) использована эпоксидная изоляция низа корпуса, в вариантах 3 (Style 3) – оба торца с эпоксидной изоляцией.

Рис. 3. Фильтр серии 4300 Style 1

Для производств, требовательных к скорости монтажа, Tusonix выпускает фильтры в корпусах, предназначенных для запрессовки в конструкции узлов с помощью специальных приспособлений, поставляемых компанией. Метод запрессовки исключает весьма трудоемкую пайку корпусов фильтров в конструкции СВЧ-модулей.

Миниатюрные цилиндрические фильтры С-типа в исполнениях для запрессовки изготовляются в корпусах размерами 2,79x  ∅3,96 мм (серия 4303, рис. 4а) и 2,79x∅ 3,71 мм (серия 4306, рис. 4б). Электрические и эксплуатационные параметры фильтров этой серии в основном сходны с параметрами приборов серии 4300 для соответствующих номиналов емкостей.

Рис. 4. Миниатюрные цилиндрические фильтры С-типа
в испол-нениях для запрессовки: а) серия 4303; б) серия 4306

Значительно более широкую номенклатуру продуктов в корпусах для пайки компания выпускает в категории Pi-фильтров: 20 конструктивных вариантов (Style 1–Style 20), отличающихся большими величинами вносимого затухания. В эту категорию входят приборы серий 4100, 4101, 4102, 4106, 4151. Варианты отличаются конфигурациями выводов и размерами корпусов и могут устанавливаться как в блоки и переборки конструкций, так и в СВЧ-модули. Внешний вид фильтров типа 4100-003LF (Style 1) показан на рис. 5а, 4106-000LF (Style 11) – на рис. 5б. Максимальный ток для большинства фильтров ограничивается 10 А, некоторые типы допускают ток 15 А (4100-003, 4100-002) и 25 А (4106-006, 4106-001). Многие фильтры соответствует жестким требованиям по уровню защиты от внешних воздействий стандартов семейства MIL-PRF-15733, основные параметры ряда фильтров этой категории также приведены в таблице.

Рис. 5. Pi-фильтры в корпусах для пайки: а) серия 4100-003LF
Style 1; б) серия 4106-000LF Style 11

Компания выпускает обширную номенклатуру фильтров типов С-, Pi-, L- с резьбовым креплением.

Используемая резьба:

  • #4-40 UNC-2A, #6-32 UNC-2A, #8-32 UNC-2A – крупные дюймовые;
  • #6-40 UNF-2A, #8-36 UNF-2A, #12-28 UNF-2A, #12-32 UNEF-2A, 1/2-28 UNF-2A, 5/16-24 UNF-2A, 5/16-32 UNEF-2A – мелкие дюймовые;
  • М3, М5 – метрические.

Таблица. Основные параметры фильтров Tusonix


В каталогах компании к данной категории отнесены следующие серии продуктов:

  • 4400 (типы C, L), 4403 (C), 4261, 4200 (Pi) — более 60 фильтров в двух вариантах (Style 1, 2), выполненных в корпусах с дюймовой резьбой 4-40 UNC-2A (гайки прилагаются к каждому поставляемому фильтру). Размеры корпусов: 8,64х3,96 мм (Style 1), 5,47х3,18 мм (Style 2). Фильтры С- и L-типов рассчитаны на ток до 10 А, Pi-типа — до 3 А, рабочие напряжения 50–300 В, номиналы емкостей от 5 пФ до 0,05 мкФ, параметры затухания примерно соответствуют параметрам описанных выше фильтров в корпусах для пайки при одинаковых значениях емкостей. На рис. 6а показан внешний вид фильтра 4400-038 (С-тип, Style 1), на рис. 6б — 4400-057LF (L-тип, Style 1), на рис. 6в — 4403-039LF (C-тип, Style 2).
  • 4200 (Pi-тип) — три типа фильтров, выполненных в корпусах с мелкой дюймовой резьбой #6-40 UNF-2A, рабочее напряжение 300 В (+85 °С), ток 10 А, емкости 1500 пФ и 3000 пФ.
  • 4260 (Pi-тип), 4402 (C, L) — более 10 типов фильтров в пяти конструктивных вариантах (Style 1-Style 5), выполненных в корпусах с дюймовой резьбой #6-32 UNC- 2A. Рабочие напряжения фильтров: от 50 до 400 В, ток: 3 А (Pi-тип) и 10 А (С, L типы), емкости: от 5 пФ (проходной изолятор) до 0,1 мкФ. На рис. 7 показан внешний вид фильтра 4402-018 (0,1 мкФ, С-тип, затухание более 40 дБ на частотах выше 10 МГц).
  • 4201, 4205, 4251 (Pi-тип), 2425, 4404 (С-, L-типы) — более 35 типов фильтров в 15 конструктивных вариантах (Style 1 — Style 15), выполненных в корпусах с дюймовой резьбой #8-32 UNC-2A. Рабочие напряжения: 50–250 В, ток: 10/15/20 А, емкости: от 65 пФ до 0,1 мкФ.
  • 4401, 2499 (С-тип), 4202, 4204 (Pi-тип) — более 25 типов фильтров в пяти конструктивных вариантах, выполненных в корпусах с мелкой дюймовой резьбой #8-36 UNF-2A. Рабочие напряжения: от 50 до 500 В (серия 2499), ток: 10 А и 20 А (серия 2499), емкости: от 5 пФ до 0,05 мкФ.
  • 4202, 4203, 4207, 4253 (Pi-тип), 2452 (С-тип) — более 20 типов фильтров в пяти конструктивных вариантах, выполненных в корпусах с мелкой дюймовой резьбой #12-32 UNEF-2A. Рабочие напряжения: 70–500 В, ток: 10/15/20 А, емкости: от 100 пФ до 0,05 мкФ.
  • 4400 (С-тип), 4209 (Pi-тип) — более 10 типов фильтров в трех конструктивных вариантах, выполненных в корпусах с метрической резьбой М3, М5. Рабочие напряжения: 50–500 В, ток: 10 А, емкости: от 5 пФ (проходной изолятор) до 0,05 мкФ.


Рис. 6. Внешний вид фильтра серии:
а) 4400-038 Style 1; б) 4400-057LF Style 1; в) 4403-039LF Style 2


Рис. 7. Внешний вид фильтра серии 4402-018

Отличные характеристики имеют бескорпусные помехоподавляющие фильтры Tusonix, предназначенные для установки на печатные платы. Компания выпускает фильтры этой категории с квадратным сечением (Pi-тип, серия 4700; С-тип, серия 4702) и круглым сечением (серия 4701, Pi-тип). Эффективность подавления помех SMD-фильтров существенно выше, чем обеспечивают фильтрующие конденсаторы с одинаковыми емкостями. На рис. 8 приведены зависимости затухания SMD-фильтров и фильтрующих конденсаторов от частоты. Как видно из рисунков, затухание фильтров на 10 –30 дБ больше, чем обеспечивают конденсаторы сопоставимой емкости. Размеры фильтров с квадратным сечением (рис. 9): 8х2,29х2,29 мм, с круглым сечением: 10х ∅2,2 мм (серии 4700, 4702) и 10х2,29х2,29 мм (серия 4701). Индуктивность Pi-фильтров не менее 100 нГн, допустимый ток 10 А, допустимое рабочее напряжение 100 В, (основные параметры SMD-фильтров также приведены в таблице).

Рис. 8. Зависимость вносимого затухания: а) фильтров от частоты; б) конденсаторов от частоты

Для подавления электромагнитных излучений сразу в нескольких подводящих цепях удобно осуществлять их подключение через терминальные (или барьерные) фильтрующие блоки (рис. 10), устанавливаемые на конструкционных частях и панелях аппаратуры различного назначения. Фильтрующие блоки (или клеммные колодки) Tusonix, в том числе соответствующие требованиям UL (UL Recognized), предназначены для широкого круга приложений: для промышленной автоматики, телекоммуникационной аппаратуры, компьютеров и периферии, источников питания, офисного и лабораторного оборудования, военной аппаратуры и других приложений.


Рис. 9. Внешний вид SMD-фильтра


Рис. 10. Клеммные колодки


Рис. 11. Клеммная колодка 7602-604NLF

Терминальные фильтрующие блоки компании представлены в сериях 7602-7610 тремя семействами из девяти типов каждое, отличающимися числом контактов.

  • UL Recognized с фильтрами Pi-типа серий 7602/7610-501(LF, NLF) соответствуют UL Standard 1283, 1059. Блоки содержат от 2 (7602) до 10 (7610) одинаковых фильтров, обеспечивающих затухание 50–65 дБ на частотах 100 МГц — 10 ГГц (5 дБ на частоте 10 МГц). Диапазон рабочих температур: –40…+105 °С, рабочее напряжение: до 250 В AC, ток: до 20 А, емкость фильтров: 2000 пФ.
  • Блоки с фильтрами Pi-типа серий 7602/7610-551 (LF, NLF) отличаются от предыдущей серии меньшим рабочим напряжением (100 В DC) и емкостями фильтров (2500/5000 пФ), другие параметры совпадают.
  • UL Recognized с фильтрами С-типа на ток 30 А серий 7602/7610-602 (LF, NLF), на рис. 11 показан внешний вид блока 7602-604NLF. Блоки также содержат от 2 до 10 фильтров, обеспечивающих затухание 45–70 дБ в диапазоне 100 МГц — 10 ГГц (28 дБ на частоте 10 МГц). Эксплуатационные характеристики такие же, как у описанных выше блоков, основные параметры: рабочее напряжение 150 В, емкость 15 000 пФ, проходное сопротивление менее 10 мОм.

Литература

http://www.ctscorp.com/publications/press_release...

http://www.ctscorp.com/about/beginnings.htm

http://www.ctscorp.com/publications/press_release...

http://www.legacy.com/obituaries/tucson/obituary....

http://www.ctscorp.com/publications/press_release...

http://www.ctscorp.com/default.htm http://www.ctscorp.com/publications/press_release...

Контакты:

Ф.И.О. Блохина Екатерина  нет отзывов
Компания: «PT Electronics»
Страна:  Россия
Телефон: +7 (812) 324-63-50
Сообщите, что нашли информацию на сайте «Элек.ру»
Web: http://ptelectronics.ru/
Зарегистрирована: 11 августа 2014 г.
Последний раз была на сайте 5 дней назад
  Отправить сообщение

Рекомендуем почитать

Комментировать

    Еще никто не оставил комментариев.

Для того чтобы оставлять комментарии Вам необходимо зарегистрироваться либо авторизоваться на сайте.