CH654149A5

CH654149A5 - METHOD AND DEVICE FOR PROTECTING AN ELECTRONIC DEVICE AGAINST DESTRUCTION BY STRONG ELECTROMAGNETIC IMPULSES.

Info

Publication number: CH654149A5
Application number: CH844980A
Authority: CH
Inventors: Roland Kueng
Original assignee: Zellweger Uster Ag
Priority date: 1980-11-14
Filing date: 1980-11-14
Publication date: 1986-01-31
Also published as: FR2494515B1; DE3135515A1; GB2089173B; GB2089173A; NL8104420A; DE3135515C2; BE891001A; FR2494515A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Schutz eines elektronischen Gerätes gegen Zerstörung durch starke elektromagnetische Impulse, insbesondere solcher nuklearen Ursprungs. Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens. Die Merkmale des Verfahrens Und der Vorrichtung sind in den Patentansprüchen 1 und 2 niedergelegt. The present invention relates to a method for protecting an electronic device against destruction by strong electromagnetic impulses, in particular those of nuclear origin. The invention also relates to an apparatus for carrying out the method. The features of the method and the device are set out in claims 1 and 2.

Zum Stand der Technik werden genannt: The state of the art includes:

1. EMP Radiation and Protective Techniques, 1. EMP Radiation and Protective Techniques,

L.W. Ricketts, J.E. Bridges, J. Miletta John Wiley and Sons, New York 1976 L.W. Ricketts, J.E. Bridges, J. Miletta John Wiley and Sons, New York 1976

ISBN 0-471-01 403-6, insbesondere Fig. 4.51, S. 205 ISBN 0-471-01 403-6, in particular Fig. 4.51, p. 205

2. US-Patent 4,021, 759 2. U.S. Patent 4,021,759

3. DAS 2550915 3. THE 2550915

4. DOS 2753171 4. DOS 2753171

5. EMP Electronic Design Handbook, Boeing, Seattle Wa shington 5. EMP Electronic Design Handbook, Boeing, Seattle Wa shington

Schutzeinrichtungen mit einem Grobschutzmittel, wie Funkenstrecke oder Entladungsröhre, und über eine Sicherung und/oder eine Impedanz nachgeschaltetem Feinschutzmittel, wie Halbleiterelement und/oder Varistor sind bekannt. Es ist auch bekannt, zwischen Grob- und Feinschutzmittel ein Verzögerungsglied anzuordnen. Protective devices with a coarse protective means, such as a spark gap or discharge tube, and fine protective means, such as a semiconductor element and / or varistor, connected downstream via a fuse and / or an impedance are known. It is also known to arrange a delay element between coarse and fine protective agents.

Starke elektromagnetische Impulse, insbesondere solche, welche anlässlich von Nuklearexplosionen im Raum entstehen, können noch in einem beträchtlichen Abstand vom Explosionszentrum, beispielsweise noch in Hunderten von Kilometern, für elektronische Geräte zerstörend wirken. Seit diese Effekte bekannt sind, wurde auch eine Reihe von Massnahmen vorgeschlagen, um solche schädliche Einflüsse abzuwehren. Sehr ausgiebig sind diese Probleme in dem zitierten Buch: EMP Radiation and Protective Techniques, a Wiley-Interscience Publication, John Wiley ând Sons, New York, 1976 behandelt. Strong electromagnetic impulses, in particular those that arise as a result of nuclear explosions in space, can still have a destructive effect on electronic devices at a considerable distance from the explosion center, for example hundreds of kilometers away. Since these effects are known, a number of measures have been proposed to ward off such harmful influences. These problems are dealt with extensively in the book cited: EMP Radiation and Protective Techniques, a Wiley-Interscience Publication, John Wiley - and Sons, New York, 1976.

Wenn auch beispielsweise durch fachgerechte, metallische Abschirmung für viele Geräte bereits ein weitgehender Schutz möglich ist, so besteht für den Schutz bestimmter Gattungen von elektronischen Geräten, insbesondere Nachrichtengeräte wie Sender und Empfänger, ein bisher nur unzureichend gelöstes Problem. Sowohl ein Sender als auch ein Empfänger, beispielsweise für den Kurzwellenbereich, ist betriebsmässig an eine Antenne oder Antennenanlage, beziehungsweise an eine Antennenzuleitung angeschlossen. Es ist offensichtlich, dass über diese im Aussenräum angeordnete Antenne, beziehungsweise Antennenanlage oder Antennenzuleitung von der Antenne oder der Zuleitung aufgenommene Impulsenergie aus dem Aussenräum unmittelbar in das betreffende Gerät hineingeführt wird, so gut es im übrigen auch selbst abgeschirmt sein mag. Mindestens ein Teil der Impulsenergie liegt frequenzmässig im Arbeitsbereich des betreffenden Senders oder Empfängers und erreicht dessen Schaltelemente über die üblichen, im Arbeitsbereich ja durchlässigen Eingangsfilter des Empfängers, beziehungsweise Ausgangsfilter des Senders. Although extensive protection is already possible for many devices, for example, through professional, metallic shielding, there is a problem that has hitherto been insufficiently solved for the protection of certain types of electronic devices, in particular news devices such as transmitters and receivers. Both a transmitter and a receiver, for example for the shortwave range, are operationally connected to an antenna or antenna system or to an antenna feed line. It is obvious that via this antenna arranged in the outside space, or antenna system or antenna feed line, impulse energy taken up by the antenna or the feed line from the outside space is fed directly into the device in question, as well as it may be shielded itself. At least part of the pulse energy is in frequency in the working range of the transmitter or receiver in question and reaches its switching elements via the usual input filter of the receiver, which is permeable in the working range, or output filter of the transmitter.

Da der Zeitpunkt einer allfälligen Nuklearexplosion nicht voraussehbar ist, können solche Geräte auch nicht durch versorgliches Abschalten von der Antenne geschützt werden. Sie müssen vielmehr in der Regel andauernd einsatzbereit sein. Während des Ablaufs einer Nuklearexplosion wird zwar keine Betriebsbereitschaft verlangt, da während dieser Zeitspanne die Signalübertragungsverhältnisse ohnehin gestört sind. Unmittelbar nach Abklingen der Nuklearexplosion sollten aber die betreffenden Geräte ihre normale Funktionstüchtigkeit und -be-reitschaft aufweisen. Since the time of a possible nuclear explosion cannot be foreseen, such devices cannot be protected by a careful shutdown of the antenna. Rather, they usually have to be ready for use all the time. No operational readiness is required during the course of a nuclear explosion, since the signal transmission conditions are disrupted anyway during this period. Immediately after the nuclear explosion has subsided, the devices in question should have their normal functionality and readiness.

Sowohl bei Empfängern, als auch bei Sendern, sind die Nutzsignalpegel um viele Grössenordnungen kleiner als die möglicherweise auftretenden Pegel der sogenannten nuklearen Störimpulse. Beispielsweise werden Empfänger dimensioniert für Empfangssignale in der Grössenordnung von etwa einem Volt abwärts und militärische Kurzwellensender sind beispielsweise ausgelegt für eine Leistung bis zu einigen Kilowatt, so dass sich an üblichen Antennenimpedanzen Spannungspegel bis etwa 100 Volt ergeben. Both in the case of receivers and transmitters, the useful signal levels are many orders of magnitude smaller than the possibly occurring levels of the so-called nuclear interference pulses. For example, receivers are dimensioned for receive signals in the order of magnitude of approximately one volt downward, and military short-wave transmitters are designed, for example, for a power of up to a few kilowatts, so that voltage levels of up to approximately 100 volts result at conventional antenna impedances.

Demgegenüber tretenn bei nuklearen elektromagnetischen Impulsen Feldstärken in der Grössenordnung von 100 Kilowatt pro Meter und induzierte Ströme von 150 Ampere pro Meter auf. Die hierdurch zu erwartenden Störpegel liegen daher um viele Grössenordnungen höher als die genannten Nutz- oder Signalpegel, für welche diese Geräte normalerweise dimensioniert sind. In contrast, field strengths of the order of 100 kilowatts per meter and induced currents of 150 amperes per meter occur in the case of nuclear electromagnetic pulses. The interference levels to be expected in this way are therefore many orders of magnitude higher than the useful or signal levels for which these devices are normally dimensioned.

Eine Eigenart der nuklearen, elektromagnetischen Impulse liegt ferner in ihrer ausserordentlichen hohen Flankensteilheit. So wird beispièlsweise in einer Anstiegszeit von etwa 10 bis 50 Nanosekunden der Maximalwert eines solchen Impulses erreicht. Die Abklingzeit des Impulses liegt dabei in einer Grössenordnung von etwa 1 Mikrosekunde. Another peculiarity of the nuclear, electromagnetic impulses is their extraordinarily high slope. For example, the maximum value of such a pulse is reached in a rise time of approximately 10 to 50 nanoseconds. The decay time of the pulse is of the order of about 1 microsecond.

Das Frequenzspektrum eines nuklearen elektromagnetischen Impulses erstreckt sich über einen Bereich von unter einem Megahertz bis über 100 Megahertz hinaus, wobei in einem Bereich von etwa 100 Megahertz der grösste Teil der Energie auftritt. The frequency spectrum of a nuclear electromagnetic pulse extends over a range from below one megahertz to over 100 megahertz, with the majority of the energy occurring in a range of approximately 100 megahertz.

Betrachtet man nun beispielsweise als zu schützendes elektromagnetisches Gerät einen militärischen Kurzwellensender oder Kurzwellenempfänger, so muss dieser beispielsweise für einen Frequenzbereich von 10 Megahertz bis 15 Megahertz ausgelegt sein. If, for example, a military short-wave transmitter or short-wave receiver is considered as an electromagnetic device to be protected, it must be designed, for example, for a frequency range from 10 megahertz to 15 megahertz.

Man erkennt also, dass der Arbeitsbereich dieses Gerätes inmitten des Spektrums des nuklearen elektromagnetischen Impulses liegt, so dass trotz allfälliger ausreichender Abschirm-Massnahmen beim Gerätegehäuse über die Anschlussklemmen von der Sendeantenne, beziehungsweise Empfangsantenne die It can thus be seen that the working range of this device is in the middle of the spectrum of the nuclear electromagnetic pulse, so that despite any adequate shielding measures in the device housing, the connection terminals of the transmitting antenna or receiving antenna are used

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elektromagnetische Impulsenergie praktisch ungehindert in das Gerät eindringen kann, da ja der Durchlassbereich der ein-gangsseitigen Empfangsfilter, beziehungsweise der ausgangssei-tigen Sendefilter im Spektralbereich des elektromagnetischen Impulses liegen. Mindestens innerhalb des Arbeitsbereiches des zu schützenden Gerätes, im angenommenen Fall 10 bis 15 Megahertz, muss daher mit dem Eintritt zerstörend wirkender Störenergie gerechnet werden. electromagnetic pulse energy can penetrate the device practically unhindered, since the passband of the input-side reception filter or the output-side transmission filter are in the spectral range of the electromagnetic pulse. At least within the working range of the device to be protected, in the assumed case 10 to 15 megahertz, the occurrence of destructive interference must therefore be expected.

Die vorliegende Erfindung trägt diesen Anforderungen Rechnung und betrifft ein Verfahren zum Schutz eines elektronischen Gerätes durch starke elektromagnetische Impulse unter Verwendung von Überspannungsschutzelementen, das sich dadurch auszeichnet, dass die eintreffende, über einen weiten Frequenzbereich verteilte Impulsenergie einerseits frequenzmässig aufgeteilt wird und Energieanteile, welche frequenzmässig im Arbeitsbereichdes zu schützenden Gerätes oder in einem bestimmten Teilbereich desselben liegen, zeitlich verzögert und andererseits Energieanteile ausserhalb dieser Frequenzbereiche reflektiert werden. The present invention takes these requirements into account and relates to a method for protecting an electronic device from strong electromagnetic pulses using overvoltage protection elements, which is characterized in that the incoming pulse energy distributed over a wide frequency range is divided frequency-wise on the one hand and energy components which frequency-wise in the Working range of the device to be protected or in a certain sub-area of the same, is delayed and on the other hand energy components outside of these frequency ranges are reflected.

Die Erfindung umfasst auch eine Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens und ist dadurch gekennzeichnet, dass eine aus dem Aussenraum zum zu schützenden Gerät führende Leitung an mindestens ein Grobschutzmittel angeschlossen ist und über mindestens ein frequenzselektives Verzögerungsglied an mindestens ein Feinschutzmittel geführt ist, welches mit Anschlussklemmen des zu schützenden elektronischen Gerätes verbunden ist. The invention also includes a device for carrying out the method and is characterized in that a line leading from the outside to the device to be protected is connected to at least one coarse protection agent and is led via at least one frequency-selective delay element to at least one fine protection agent which is connected to the connection terminals of the protective electronic device is connected.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung, beispielsweise erläutert: Dabei zeigt: In the following, the invention is explained, for example, with reference to the drawing:

Fig. 1 einen typischen zeitlichen Verlauf der Feldstärke eines nuklearen elektromagnetischen Impulses; 1 shows a typical time course of the field strength of a nuclear electromagnetic pulse;

Fig. 2 den Verlauf der Feldstärke in Funktion der Frequenz; . Fig. 3 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels; 2 shows the course of the field strength as a function of frequency; . 3 shows a block diagram of an exemplary embodiment;

Fig. 4 einen beispielsweisen zeitlichen Spannungsverlauf am Ausgang eines Grobschutzmittels; 4 shows an example of a temporal voltage curve at the output of a coarse protective agent;

Fig. 5 einen beispielsweise zeitlichen Verlauf eines Störimpulses am Ausgang eines frequenzselektiven Verzögerungsgliedes; 5 shows, for example, a time profile of an interference pulse at the output of a frequency-selective delay element;

Fig. 6 einen Störimpuls gemäss Fig. 5, welcher durch ein Feinschutzmittel begrenzt ist; FIG. 6 shows an interference pulse according to FIG. 5, which is limited by a fine protection agent;

Fig. 7 eine Struktur eines Tiefpassfilters; 7 shows a structure of a low-pass filter;

Fig. 8 eine Struktur eines Bandpassfilters; Fig. 8 shows a structure of a band pass filter;

Fig. 9 eine Struktur eines Hochpassfilters; 9 shows a structure of a high pass filter;

Fig. 10 eine Struktur eines Filters für ein erstes Ausführungsbeispiel; 10 shows a structure of a filter for a first embodiment;

Fig. 11 eine praktische Verwirklichung eines ersten Ausführungsbeispiels; 11 shows a practical implementation of a first exemplary embodiment;

Fig. 12 eine Struktur eines Filters für ein zweites Ausführungsbeispiel; 12 shows a structure of a filter for a second embodiment;

Fig. 13 eine praktische Verwirklichung eines zweiten Ausführungsbeispiels. 13 shows a practical implementation of a second exemplary embodiment.

Die Fig. 1 zeigt einen typischen zeitlichen Verlauf der Feldstärke eines nuklearen elektromagnetischen Impulses. In einer sehr kurzen Anstiegszeit von 10 bis 50 Nanosekunden erreicht die Feldstärke ihr Maximum. Etwa innerhalb 1 Mikrosekunde klingt der nukleare elektromagnetische Impuls wieder ab. 1 shows a typical time course of the field strength of a nuclear electromagnetic pulse. The field strength reaches its maximum in a very short rise time of 10 to 50 nanoseconds. The nuclear electromagnetic pulse subsides again within about 1 microsecond.

Die Fig. 2 zeigt den Verlauf der Feldstärke F eines nuklearen elektromagnetischen Impulses in Funktion der Frequenz. Der Hauptenergieinhalt liegt etwa im Bereich von 0,1 bis 100 MHz. In Fig. 2 ist die Durchlasscharakteristik D eines frequenzselektiven Verzögerungsgliedes V (in Fig. 2 nicht gezeichnet) mit einer strichpunktierten Linie eingezeichnet. Das Verzögerungsglied V hat dabei vorteilhaft eine Durchlasscharakteristik D, welche dem Arbeitsbereich B des zu schützenden Gerätes, oder einem Teilbereich dessellben, angepasst ist. Durch die Durchlasscharakteristik D dieses Verzögerungsgliedes V wird der Gesamtbereich in einen unteren Bereich A und in einen oberen Bereich C aufgeteilt, zwischen welchem der Arbeitsbereich B des zu schützenden Gerätes liegt. 2 shows the course of the field strength F of a nuclear electromagnetic pulse as a function of frequency. The main energy content is in the range of 0.1 to 100 MHz. In Fig. 2, the pass characteristic D of a frequency-selective delay element V (not shown in Fig. 2) is shown with a dash-dotted line. The delay element V advantageously has a pass characteristic D, which is adapted to the working area B of the device to be protected, or a sub-area thereof. Due to the transmission characteristic D of this delay element V, the entire area is divided into a lower area A and an upper area C, between which the working area B of the device to be protected lies.

Durch die Anordnung des frequenzselektiven Verzögerungsgliedes V werden nun die im unteren Frequenzbereich A und die im oberen Frequenzbereich C liegenden Störimpulsenergieanteile reflektiert, so dass sie vom schützenden Gerät abgehal-5 ten werden und nur ein kleiner Anteil, nämlich derjenige, welcher im Frequenzbereich B liegt, wird durchgelassen. Due to the arrangement of the frequency-selective delay element V, the interference pulse energy components in the lower frequency range A and in the upper frequency range C are reflected, so that they are kept away from the protective device and only a small component, namely that which is in the frequency range B, is let through.

Liegt der Arbeitsbereich B eines zu schützenden Gerätes am unteren Ende des Störspektrums, so kann das Verzögerungsglied ein Tiefpassfilter sein. Liegt der Arbeitsbereich hingegen io am oberen Ende des Frequenzbereiches des Störspektrums, so kann ein Hochpassfilter als Verzögerungsglied verwendet werden. If the working area B of a device to be protected lies at the lower end of the interference spectrum, the delay element can be a low-pass filter. If, on the other hand, the working range is at the upper end of the frequency range of the interference spectrum, a high-pass filter can be used as a delay element.

Im allgemeinen wird es sich jedoch beim frequenzselektiven Verzögerungsglied um ein Bandpassfilter handeln. Die untere 15 Frequenzgrenze eines solchen Bandpassfilters wird dabei vorzugsweise mit einem Toleranzfaktor von 1,5 gewählt, so dass fmin die untere Frequenzgrenze fu = wird. Die obere Frequenz- In general, however, the frequency-selective delay element will be a bandpass filter. The lower 15 frequency limit of such a bandpass filter is preferably selected with a tolerance factor of 1.5, so that fmin the lower frequency limit fu =. The upper frequency

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20 grenze fo wird dabei gleich 1,5 x fmax gewählt, wobei fmin und fmax die Grenzfrequenzen des Arbeitsbereiches B des zu schützenden Gerätes, beziehungsweise eines Teilbereiches dieses Arbeitsbereiches, sind. 20 limit fo is chosen equal to 1.5 x fmax, where fmin and fmax are the cut-off frequencies of the working area B of the device to be protected, or a sub-area of this working area.

Es ist auch vorteilhaft, ein beispielsweise bei einem Sender 25 ohnehin notwendiges Oberwellenfilter als frequenzselektives Verzögerungsglied V, kombiniert mit einem Grobüberspan-nungsschutz und einem Feinüberspannungsschutz auszubilden. Eine weitergehende Begrenzung der dem zu schützenden Gerät zugeführten Störimpulsenergie kann dadurch erreicht werden, 30 dass der Arbeitsbereich B des zu schützenden Gerätes in Teilbereiche Bi, B2 usw. unterteilt wird und ebenso das Verzögerungsglied V für diese einzelnen Teilbereiche, beispielsweise umschaltbar, ausgebildet wird. It is also advantageous to design a harmonic filter, which is necessary anyway for a transmitter 25, as a frequency-selective delay element V, combined with a coarse overvoltage protection and a fine overvoltage protection. A further limitation of the interference pulse energy supplied to the device to be protected can be achieved by dividing the working area B of the device to be protected into sub-areas Bi, B2, etc. and likewise forming the delay element V for these individual sub-areas, for example switchable.

Die Fig. 3 zeigt ein Blockschaltbild eines Ausführungsbei-35 spiels. Eine Antenne 1 ist an ein Grobschutzmittel 2, beispielsweise eine Funkenstrecke oder eine Gasentladungsröhre, angeschlossen. Auf dieses Grobschutzmittel 2 folgt ein frequenzselektives Verzögerungsglied V, beispielsweise ein Bandpassfilter, welches für den Arbeitsbereich des zu schützenden Gerätes 4 40 ausgebildet ist. Auf dieses frequenzselektive Verzögerungsglied V folgt ein Feinschutzmittel 3, beispielsweise ein Halbleiterelement oder ein Varistor. Die ganze Schutzvorrichtung ist mit 5_ bezeichnet. Auf das Feinschutzmittel 3 folgt dann das zu schützende elektronische Gerät 4, beispielsweise der Eingang eines 45 Kurzwellenempfängers oder der Ausgang eines Kurzwellensenders. Fig. 3 shows a block diagram of an exemplary embodiment. An antenna 1 is connected to a coarse protection means 2, for example a spark gap or a gas discharge tube. This coarse protection means 2 is followed by a frequency-selective delay element V, for example a bandpass filter, which is designed for the working area of the device 4 40 to be protected. This frequency-selective delay element V is followed by a fine protection means 3, for example a semiconductor element or a varistor. The entire protective device is designated 5_. The fine protection agent 3 is then followed by the electronic device 4 to be protected, for example the input of a 45 short-wave receiver or the output of a short-wave transmitter.

Grobschutzmittel der genannten Art sind zwar in der Lage relativ grosse Energien zu verarbeiten, sie sprechen in der Regel aber erst mit einer Verzögerung von etwa 10 Nanosekunden an. 50 Zufolge der sehr hohen Flankensteilheit der nuklearen elektromagnetischen Impulse, siehe Fig. 1, hat der Störimpuls während der Ansprechzeit bereits einen sehr hohen Wert Ui erreicht, so dass sich ein relativ hoher, spitzer Impuls Ii im wesentlichen nach der Ansprechzeit Ta ergibt. Nach Ansprechen 55 des Grobschutzmittels 2 bricht die Spannung an diesem auf eine Rest- oder Brennspannung U2 zusammen, welche vom Ansprechzeitpunkt ti bis zur Abklingzeit t2 andauert. Die Fig. 4 zeigt einen beispielsweisen Spannungsverlauf am Ausgang eines Grobschutzmittels 2. Coarse protection agents of the type mentioned are able to process relatively large energies, but they usually only respond after a delay of about 10 nanoseconds. As a result of the very high edge steepness of the nuclear electromagnetic pulses, see FIG. 1, the interference pulse has already reached a very high value Ui during the response time, so that a relatively high, sharp pulse Ii essentially results after the response time Ta. After response 55 of the coarse protection means 2, the voltage across it collapses to a residual or operating voltage U2, which lasts from the response time ti to the decay time t2. 4 shows an example of a voltage curve at the output of a coarse protective agent 2.

60 Feinschutzmittel, wie beispielsweise Halbleiterelemente und Varistoren und ähnliche Schutzelemente haben gegenüber den genannten Grobschutzmitteln den Vorteil, dass sie sofort, das heisst ohne Verzögerungszeit wirksam sind. Sie sind jedoch in der Regel nicht geeignet sehr hohe Energien zu verarbeiten. Sie 65 sind aber befähigt, die Begrenzung von Störimpulsen auf einem wesentlich tieferen Niveau zu erreichen, als dies mit Grobschutzmitteln in der Regel der Fall ist. Sie können daher empfindliche elektronische Geräte wirksamer schützen als Grob- 60 fine protection agents, such as semiconductor elements and varistors and similar protective elements, have the advantage over the coarse protection agents mentioned that they are effective immediately, that is to say without a delay time. However, they are generally not suitable for processing very high energies. However, they are capable of limiting the interference impulses at a much lower level than is usually the case with coarse protective agents. You can therefore protect sensitive electronic devices more effectively than rough

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Schutzmittel allein. Es ist daher angebracht und üblich, eine Kaskadenschaltung mindestens eines Grobschutzmittels und mindestens eines Feinschutzmittels anzuwenden. Zwischen beiden Schutzmitteln kann ein Widerstand oder beispielsweise eine Induktivität vorgesehen sein. Protection alone. It is therefore appropriate and customary to use a cascade connection of at least one coarse protective agent and at least one fine protective agent. A resistor or, for example, an inductor can be provided between the two protective means.

Würde man nun ein Feinschutzmittel unmittelbar parallel oder über einen Widerstand zum Grobschutzmittel schalten, so würde durch die schnellere, beziehungsweise verzögerungsfreie Arbeitsweise des Feinschützmittels das rechtzeitige Ansprechen des Grobschutzmittels verhindert, so dass die gesamte Störenergie dem dafür nicht geeigneten Feinschutzmittel zugeführt würde. Aus diesem Grunde ist es vorteilhaft, zwischen Grobschutzmittel 2 und Feinschutzmittel 3 ein Verzögerungsglied V einzuschalten, um einen optimalen zeitlichen Ablauf der Zündung, beziehungsweise des Ansprechens der beiden Schutzmittel zu gewährleisten. If you were to connect a fine protection agent directly in parallel or via a resistor to the coarse protection agent, the faster or delay-free operation of the fine protection agent would prevent the coarse protection agent from responding in time, so that all of the interference energy would be supplied to the unsuitable fine protection agent. For this reason, it is advantageous to switch on a delay element V between the coarse protective agent 2 and the fine protective agent 3 in order to ensure an optimal timing of the ignition or the response of the two protective agents.

Diese Massnahme ist beispielsweise aus dem zitierten Buch «EMP Radiation and Protective Techniques, Kapitel 4.5 und Fig. 4.51 bekannt. Als Verzögerungsglied V wird dort ein Stück Kabel vorgeschlagen. This measure is known, for example, from the cited book “EMP Radiation and Protective Techniques, chapters 4.5 and 4.51. A piece of cable is proposed there as a delay element V.

Obwohl diese Lösung bereits eine Verbesserung gegenüber früheren Lösungen bringt, weist sie den erheblichen Nachteil auf, dass bis zum Ansprechen des Grobschutzmittels 2 dem Feinschutzmittel die gesamte bis dahin von der Antenne aufgenommene Störenergie zugeführt wird, was sowohl für das Feinschutzmittel 3 selbst als auch für das daran angeschlossene Gerät 4 sehr nachteilig ist. Auch ist die Verzögerungslösung mit einem Kabel sehr voluminös, da einige Meter hochspannungsfestes Kabel erforderlich sind. Although this solution already brings an improvement over previous solutions, it has the considerable disadvantage that until the coarse protective agent 2 responds, all of the interference energy absorbed by the antenna is supplied to the fine protective agent, which applies to both the fine protective agent 3 itself and that connected device 4 is very disadvantageous. The delay solution with a cable is also very voluminous, since a few meters of high-voltage-resistant cable are required.

Es wird daher vorgeschlagen das Verzögerungsglied V frequenzselektiv zu gestalten, beispielsweise als Bandpassfilter auszuführen. Dadurch wird erreicht, dass gemäss Fig. 2 nur noch der im Arbeitsbereich B liegende Anteil der Störenergie zum Feinschutzmittel 3 gelangt, während die in den Bereichen A und C hegenden Anteile reflektiert, also fortgeschickt, das heisst über die Antenne zurückgestrahlt werden. It is therefore proposed to design the delay element V to be frequency-selective, for example as a bandpass filter. It is thereby achieved that, according to FIG. 2, only the portion of the interference energy located in the working area B reaches the fine protection agent 3, while the portions present in the areas A and C reflect, ie are sent away, that is to say are radiated back via the antenna.

Das Grobschutzmittel 2 und das Verzögerungsglied V bilden zusammen somit einen abgeschwächten verzögerten Störimpuls Ii. Hierdurch wird nicht nur das Feinschutzmittel beträchtlich entlastet, sondern es wird auch eine weit höhere Sicherheit erreicht, dass nur eine vom Feinschutzmittel 3 auch tatsächlich bewältigbare Störenergiemenge diesem zugeführt wird. The coarse protection means 2 and the delay element V thus together form a weakened delayed interference pulse Ii. As a result, not only is the fine protective agent considerably relieved, but it is also achieved a far higher degree of certainty that only a quantity of interfering energy that can actually be managed by the fine protective agent 3 is supplied to it.

Weitere Vorteile können dadurch erreicht werden, dass die Eigenkapazität von Grobschutzmitteln 2 und Feinschutzmitteln 3 mindestens teilweise in die für die Realisierung des frequenzselektiven Verzögerungsgliedes V, das heisst des Bandpassfilters, erforderlichen Kapazitäten miteinbezogen werden. Dabei erweist es sich weiterhin als vorteilhaft, solchen Schutzelementen Dioden vorzuschalten. Insbesondere Feinschutzmittel weisen im allgemeinen nämlich meist relativ hohe Eigenkapazitäten auf, welche sie für sich allein genommen im wesentlichen nur für niederfrequente, beispielsweise tonfrequente Bereiche geeignet machen. Durch die Vorschaltung geeigneter kapazitätarmer Dioden kann dieser Nachteil für den vorliegenden Anwendungszweck behoben werden. Further advantages can be achieved in that the intrinsic capacity of coarse protective agents 2 and fine protective agents 3 are at least partially included in the capacities required for the implementation of the frequency-selective delay element V, that is to say the bandpass filter. It also proves to be advantageous to precede such protective elements with diodes. Fine preservatives in particular generally have relatively high inherent capacities, which on their own make them essentially only suitable for low-frequency, for example tone-frequency, areas. This disadvantage can be eliminated for the present application by connecting suitable low-capacitance diodes.

Die Dig. 5 zeigt den zeitlichen Verlauf eines Störimpulses am Ausgang des frequenzselektiven Verzögerungsgliedes V. Man erkennt, dass der am Ausgang des Verzögerungsgliedes V erscheinende Impuls I2 um die Verzögerungszeit At = $3 - ti des Verzögerungsgliedes V gegenüber dem Impuls Ii gemäss Fig. 4 verzögert erscheint und zudem ist er aufgrund der Frequenzselektivität des Verzögerungsgliedes V wesentlich weniger spitz. The dig. 5 shows the temporal course of an interference pulse at the output of the frequency-selective delay element V. It can be seen that the pulse I2 appearing at the output of the delay element V appears delayed by the delay time At = $ 3 - ti of the delay element V compared to the pulse Ii according to FIG. 4, and also it is much less acute due to the frequency selectivity of the delay element V.

Dieser wesentlich mildere und zeitlich verzögerte Impuls I2 gemäss Fig. 5 wird durch das dem frequenzselektiven Verzögerungsglied V nachgeschaltete Feinschutzmittel 3 weiter in seiner Amplitude begrenzt, so dass am Ausgang des Feinschutzmittels 3, beziehungsweise am Ausgang der ganzen Schutzvorrichtung 5 5 is further limited in its amplitude by the fine protection means 3 connected downstream of the frequency-selective delay element V, so that at the output of the fine protection means 3 or at the output of the entire protection device 5

gemäss Fig. 3, ein wesentlich energieärmerer und für das zu schützende Gerät 4 harmloser Störimpuls I3 gemäss Fig. 6 erscheint. Die ganze Störschutzvorrichtung 5 bildet somit einen zeitlich verzögerten und stark begrenzten Störimpuls I3, welcher unschädlich ist auch für sehr empfindliche zu schützende Geräte 4, wie beispielsweise für einen Kurzwellenempfänger oder einen Kurzwellensender und insbesondere deren Halbleiterelemente. 3, a much lower energy and harmless for the device 4 to be protected interference pulse I3 according to FIG. 6 appears. The entire interference protection device 5 thus forms a time-delayed and very limited interference pulse I3, which is harmless even for very sensitive devices 4 to be protected, such as, for example, a short-wave receiver or a short-wave transmitter and in particular their semiconductor elements.

Ausser der sehr wirksamen Verringerung der den zu schützenden Geräten in ihrem Arbeitsbereich zugeführten Energie ergeben sich zusätzliche Vorteile einer solchen Vorrichtung 5. Bei einem Sender ist es nämlich üblich, zur Vermeidung der Ausstrahlung schädlicher Oberwellen des Senders ein an sich bekanntes Oberwellenfilter zwischen Sender und Antenne anzuordnen. Durch geeignete Dimensionierung kann nun ein Verzögerungsglied V gemäss vorliegender Erfindung zusätzlich die Funktion des Oberwellenfilters übernehmen, so dass sich insgesamt kaum ein Mehraufwand ergibt. Aber auch bei einem Empfänger als zu schützendem Gerät wirkt sich die Anwendung des frequenzselektiven Verzögerungsgliedes zusätzlich vorteilhaft aus, weil durch die zusätzlich vorgeschalteten Selektionsmittel beispielsweise die Spiegelfrequenzunterdrückung und/ oder die Unterdrückung von auf der Zwischenfrequenz arbeitenden Sendern zusätzlich verbessert wird. Auch das Signal/ Rauschverhältnis wird verbessert. In addition to the very effective reduction in the energy supplied to the devices to be protected in their working area, there are additional advantages of such a device 5. In the case of a transmitter, it is customary to arrange a harmonic filter, known per se, between the transmitter and the antenna in order to avoid the emission of harmful harmonics from the transmitter . By suitable dimensioning, a delay element V according to the present invention can now additionally take over the function of the harmonic filter, so that overall there is hardly any additional effort. However, the use of the frequency-selective delay element also has an advantageous effect in the case of a receiver as the device to be protected, because the additional upstream selection means, for example, additionally improve the image frequency suppression and / or the suppression of transmitters operating at the intermediate frequency. The signal / noise ratio is also improved.

Es ist ferner zu beachten, dass beispielsweise bei einem Sender durch sein Ausgangssignal an den eine nichtlineare Charakteristik aufweisenden Feinschutzmitteln, wie beispielsweise Varistoren oder Dioden Signalverzerrungen, also Oberwellen entstehen können. Würde man nun, wie aus dem Stand der Technik bekannt, lediglich ein Stück Kabel als Verzögerungsglied V vorsehen, so würden diese Oberwellen via Verzögerungskabel schliesslich auch zur Antenne gelangen und von dieser abgestrahlt. Dies ist aber im Hinbück auf die sehr strengen behördlichen Anforderungen auf Oberwellenfreiheit von Sendersignalen unerwünscht. It should also be noted that, for example, in the case of a transmitter, its output signal to the fine protection means, such as varistors or diodes, which have a nonlinear characteristic, can cause signal distortions, that is to say harmonics. If, as is known from the prior art, one would only provide a piece of cable as a delay element V, these harmonics would finally reach the antenna via the delay cable and be radiated by it. However, this is undesirable in view of the very strict official requirements for the absence of harmonics from transmitter signals.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung hegt also auch darin, Another advantage of the invention is that

dass nicht nur originär im Senderausgangssignal eventuell vorhandene Oberwellen, sondern gerade auch solche Oberwellen, welche erst durch das oder die Feinschutzmittel unerwünschterweise entstehen, durch das frequenzselektive Verzögerungsglied V wirksam daran gehindert werden, zur Antenne zu gelangen. that not only harmonics that may be originally present in the transmitter output signal, but also those harmonics which are only undesirably produced by the fine protection agent or agents are effectively prevented by the frequency-selective delay element V from reaching the antenna.

Wird die genannte Schutzvorrichtung 5 (Fig. 3) bei einem Sender angeordnet, so könnte bei hiefür ausreichenden Sendepegel nach einem, durch einen äusseren Störimpuls ausgelösten Ansprechen des oder der Grobschutzmittel, beispielsweise einer Gaszelle, der Fall eintreten, dass diese nach Abklingen des Störimpulses «weiterbrennt», das heisst nicht löscht, weil die für die Aufrechterhaltung der Brennspannung (siehe Fig. 4, U2) erforderliche Energie nun vom Sender geliefert wird. Ein solcher Zustand ist unerwünscht. Er kann aber in einfacher Weise dadurch behoben werden, dass in den Längszweig des Verzögerungsgliedes eine Sicherung, beispielsweise eine Schmelzsicherung eingefügt wird. Es ist auch möglich eine auf den im Störfall automatisch ansprechende Überlastschaltung anzuwenden. If the aforementioned protective device 5 (FIG. 3) is arranged at a transmitter, then if the transmission level is sufficient after a response from the coarse protection means or the triggering means, for example a gas cell, triggered by an external interference pulse, the situation could arise that after the interference pulse has subsided « continues to burn », that is, does not extinguish, because the energy required to maintain the burning voltage (see FIG. 4, U2) is now supplied by the transmitter. Such a condition is undesirable. However, it can be eliminated in a simple manner by inserting a fuse, for example a fuse, in the longitudinal branch of the delay element. It is also possible to use an overload circuit that automatically responds in the event of a fault.

Das benötigte frequenzselektive Verzögerungsglied V wird als Filter verwirklicht. Die Struktur und Dimensionierung eines solchen Filters wird durch die Lage des Arbeitsbereiches B des zu schützenden Gerätes 4 (siehe Fig. 3) bezüglich des Verlaufs der Feldstärke F des Störimpulses in Funktion der Frequenz (siehe Fig. 2) mitbestimmt. The required frequency-selective delay element V is implemented as a filter. The structure and dimensioning of such a filter is determined by the position of the working area B of the device 4 to be protected (see FIG. 3) with respect to the course of the field strength F of the interference pulse as a function of the frequency (see FIG. 2).

Liegt der Arbeitsbereich B des zu schützenden Gerätes 4 frequenzmässig am unteren Ende des Spektrums, beziehungsweise des Bereiches A, so kann als Filter vorzugsweise ein Tiefpassfilter etwa von der Struktur gemäss Fig. 7 vorgesehen werden. Liegt dagegen der Arbeitsbereich B im mittleren Frequenzbereich, etwa gemäss Fig. 3, so wählt man vorzugsweise ein Band5 If the working area B of the device 4 to be protected lies in frequency at the lower end of the spectrum, or of the area A, a low-pass filter, for example of the structure shown in FIG. 7, can preferably be provided as the filter. In contrast, if the working range B is in the middle frequency range, as shown in FIG. 3, a band 5 is preferably selected

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

5 5

654 149 654 149

passfilter mit einer Struktur etwa gemäss Fig. 8. Liegt schliesslich der Arbeitsbereich B frequenzmässig am oberen Ende des Bereiches C, siehe Fig. 2, das heisst gegen etwa 100 MHz, so wählt man vorzugsweise ein Hochpassfilter mit einer Struktur etwa gemäss Fig. 9. n bezeichnet die Anzahl der Glieder eines Filters. 1.0 bezeichnet die normierte Last. Pass filter with a structure approximately according to FIG. 8. Finally, if the frequency of the working area B is at the upper end of the range C, see FIG. 2, that is to say approximately 100 MHz, a high-pass filter with a structure approximately according to FIG. 9 is preferably selected. n denotes the number of elements in a filter. 1.0 denotes the normalized load.

Filter der genannten Art sind aus dem Stand der Technik bekannt. Sie können je nach gewünschter Struktur und Bandbreite und Dämpfung aufgrund bekannter Tabellen und Trans-formationsformeln dimensioniert werden. Hierzu wird verwie-. sen auf folgende weitere Publikationen: Filters of the type mentioned are known from the prior art. Depending on the desired structure and bandwidth and attenuation, they can be dimensioned on the basis of known tables and transformation formulas. This is referred to. further publications:

6. «Handbook of Filter Synthesis, 6. «Handbook of Filter Synthesis,

Anatol I. Zverev Anatol I. Zverev

John Wiley and Sons, Inc. New York, 1967 Library of Congress Catalog Card Number 67-17 352» John Wiley and Sons, Inc. New York, 1967 Library of Congress Catalog Card Number 67-17 352 »

und and

7. «Tabellenbuch Tiefpässe, 7. «Table book low passports,

Gerhard Pfitzmaier Gerhard Pfitzmaier

Siemens AG Berlin-München, 1971» Siemens AG Berlin-Munich, 1971 »

Nachfolgend werden zwei konkrete Ausführungsbeispiele beschrieben. Two specific exemplary embodiments are described below.

Erstes Ausführungsbeispiel First embodiment

Filterstruktur gemäss Fig. 10, Bandpassfilter. 10, bandpass filter.

Werte gemäss Literatur «6», insbesondere dort Seite 312. Das zu schützende Gerät 4 ist ein Kurzwellenempfänger mit einem Eingangswiderstand Re von 50 Ohm und einem Frequenzbereich (Arbeitsbereich) von 1,2 MHz bis 12 MHz. Das Filter weist 4 Glieder auf, nämlich: Values according to literature “6”, especially there on page 312. The device 4 to be protected is a short-wave receiver with an input resistance Re of 50 ohms and a frequency range (working range) from 1.2 MHz to 12 MHz. The filter has 4 sections, namely:

erstes Glied 5: erster Parallelschwingkreis mit Kapazität 6 und Induktivität 7; first link 5: first parallel resonant circuit with capacitance 6 and inductance 7;

zweites Glied 8: erster Serieschwingkreis mit Induktivität 9 und Kapazität 10; second link 8: first series resonant circuit with inductance 9 and capacitance 10;

drittes Glied 11: zweiter Parallelschwingkreis mit Kapazität 12 third link 11: second parallel resonant circuit with capacitance 12

und Induktivität 13; and inductance 13;

viertes Glied 14; zweiter Serieschwingkreis mit Induktivität 15 und Kapazität 16. fourth link 14; second series resonant circuit with inductance 15 and capacitance 16.

An die Eingangsklemmen 17 und 18 des Filters ist das zu schützende Gerät 4 mit seinen Eingangsklemmen angeschlossen. An die Ausgangsklemmen 19 und 20 ist die Antenne, Antennenanordnung oder Antennenleitung 1 angeschlossen, wodurch das als frequenzselektives Verzögerungsglied V wirkende Filter mit dem vorgesehenen Abschlusswiderstand Ra ausgangsseitig belastet ist. The device 4 to be protected with its input terminals is connected to the input terminals 17 and 18 of the filter. The antenna, antenna arrangement or antenna line 1 is connected to the output terminals 19 and 20, as a result of which the filter acting as a frequency-selective delay element V is loaded on the output side with the intended terminating resistor Ra.

Das als Bandpassfilter aufgebaute Verzögerungsglied V dient somit nicht nur als frequenzselektives Verzögerungsglied, sondern es sorgt auch für eine korrekte elektrische Anpassung sowohl auf der Seite des zu schützenden Gerätes 4 als auch an-tennenseitig. Zu beachten ist nun, dass eine Filterstruktur gemäss Fig. 10 die Möglichkeit schafft, die kapazitätbehafteten Grob- und Feinschutzmittel 2 und 3 (siehe Fig. 3) anzuwenden, ohne dass deren Eigenkapazitäten einen schädlichen Einfluss auf die hochfrequenten Eigenschaften der Schutzvorrichtung 5 (siehe Fig. 3) haben. The delay element V constructed as a bandpass filter thus not only serves as a frequency-selective delay element, but it also ensures correct electrical adaptation both on the side of the device 4 to be protected and on the antenna side. It should now be noted that a filter structure according to FIG. 10 creates the possibility of using the coarse and fine protective agents 2 and 3 (see FIG. 3) with capacities, without their inherent capacities having a detrimental effect on the high-frequency properties of the protective device 5 (see FIG . 3) have.

Für den angenommenen Arbeitsbereich 1,2 MHz bis 12 MHz ergeben sich für das anhand Fig. 10 beschriebene erste Ausführungsbeispiel folgende Werte: For the assumed working range 1.2 MHz to 12 MHz, the following values result for the first exemplary embodiment described with reference to FIG. 10:

Kapazität 6 173 pF ) . ; Capacity 6 173 pF). ;

Induktivität 7 9,77 nH ) Inductance 7 9.77 nH)

Induktivität 9 1,05 nH Ì . . Inductance 9 1.05 nH Ì. .

Kapazität 10 1,61 nF f Capacitance 10 1.61 nF f

Kapazität 12 414 pF | , Capacity 12 414 pF | ,

• Induktivität 13 4,05 (ih j * 16 Inductance 13 4.05 (ih j * 16

Induktivität 15 435 nH \ , Inductance 15 435 nH \,

Kapazität 16 3,89nF /4" Ghed Capacity 16 3.89nF / 4 "Ghed

Die Fig. 11 zeigt eine praktische Verwirklichung der Filterstruktur gemäss Fig. 10. Man erkennt, dass die Kapazität des Grobschutzmittels 2 und des Feinschutzmittels 3 in die Filterstruktur integriert ist. Diese Integration der Kapazität der Schutzmittel ist bei der praktischen Wahl der Kondensatoren 6* und 16* zu berücksichtigen. FIG. 11 shows a practical implementation of the filter structure according to FIG. 10. It can be seen that the capacity of the coarse protective agent 2 and the fine protective agent 3 is integrated into the filter structure. This integration of the capacitance of the protective means must be taken into account when choosing the capacitors 6 * and 16 *.

Als Grobschutzmittel 2 ist in diesem Ausführüngsbeispiel gemäss Fig. 11 eine Gaszelle des Typs «UC 90» der Firma Cer-berus AG, Männedorf, Schweiz, vorgesehen. In this exemplary embodiment according to FIG. 11, a gas cell of the “UC 90” type from Cer-berus AG, Mannedorf, Switzerland, is provided as the coarse protective agent 2.

Als Feinschutzmittel 3 ist im Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 11 ein «Surge Suppréssor Typ GHV 16» der Firma General Semiconductor Ind. Inc. Arizona USA, vorgesehen. In the exemplary embodiment according to FIG. 11, a “surge suppressor type GHV 16” from General Semiconductor Ind. Inc. Arizona USA is provided as the fine protection agent 3.

Durch das frequenzselektive Verzögerungsglied V wird nicht nur die dem Feinschutzmittel 3 zugeführte Störenergie vermindert, sondern ein Teil dieser in Pfeilrichtung 21 eindringenden Störenergie wird in Pfeilrichtung 22 reflektiert und erhöht dadurch die am Grobschutzmittel 2 anstehende Störspannung. Dadurch spricht dieses Grobschutzmittel 2, beispielsweise eine Gaszelle, rascher als erst zum Zeitpunkt tj, (siehe Fig. 4) an. Diese Effekte lassen sich nicht erzielen mit dem aus dem Stand der Technik bekannten Kabelstück als Verzögerungsglied. Ausserdem gestattet ein Kabelstück als Verzögerungsglied keine ausreichend optimale Anpassung über einen breiten Frequenzbereich. The frequency-selective delay element V not only reduces the interference energy supplied to the fine protection agent 3, but part of this interference energy entering in the direction of the arrow 21 is reflected in the direction of the arrow 22 and thereby increases the interference voltage present at the coarse protection agent 2. As a result, this coarse protective agent 2, for example a gas cell, responds more quickly than at time tj (see FIG. 4). These effects cannot be achieved with the cable piece known from the prior art as a delay element. In addition, a cable piece as a delay element does not allow a sufficiently optimal adaptation over a wide frequency range.

Zweites Ausführungsbeispiel Second embodiment

Filterstruktur gemäss Fig. 12, Tiefpassfilter. 12, low-pass filter.

Werte gemäss Literatur «7», Seite 427. Values according to literature «7», page 427.

Das zu schützende Gerät 4 ist ein Kurzwellensender mit einem Innenwiderstand Ri von 50 Ohm und einem Frequenzbereich von 1 bis 27 MHz. The device 4 to be protected is a short-wave transmitter with an internal resistance Ri of 50 ohms and a frequency range from 1 to 27 MHz.

Das Filter weist 5 Elemente auf, nämlich: The filter has 5 elements, namely:

erstes Element: Kapazität 21 first element: capacity 21

zweites Element: Induktivität 22 second element: inductance 22

drittes Element: Kapazität 23 third element: capacity 23

viertes Element: Induktivität 24 fourth element: inductance 24

fünftes Element: Kapazität 25 fifth element: capacity 25

An die Eingangsklemmen 26 und 27 ist das zu schützende Gerät 4, das heisst der Kurzwellensender mit seinen Ausgangsklemmen angeschlossen. An die Ausgangsklemmen 28 und 29 des Filters ist die Antenne, Antennenanordnung oder Antennenleitung 1 angeschlossen. Hierdurch wird das als frequenzselektives Verzögerungsglied V wirkende Filter mit dem vorgesehenen Abschlusswiderstand Ra ausgangsseitig belastet. Das als Tiefpassfilter aufgebaute Verzögerungsglied V dient somit nicht nur als frequenzselektives Verzögerungsglied, sondern es sorgt auch für eine korrekte elektrische Anpassung sowohl auf der Seite des zu schützenden Gerätes 4 als auch antennenseitig, und dies über einen grossen Frequenzbereich. Zu beachten ist, dass auch eine Filterstruktur gemäss Fig. 12 die Möglichkeit schafft, die kapazitätbehafteten Grob- und Feinschutzmittel 2 und 3 (siehe Fig. 3) anzuwenden, ohne dass deren Eigenkapazitäten einen schädlichen Einfluss auf die hochfrequenten Eigenschaften der Schutzvorrichtung 5 (siehe Fig. 3) haben. The device 4 to be protected, that is to say the short-wave transmitter with its output terminals, is connected to the input terminals 26 and 27. The antenna, antenna arrangement or antenna line 1 is connected to the output terminals 28 and 29 of the filter. As a result, the filter acting as a frequency-selective delay element V is loaded on the output side with the terminating resistor Ra provided. The delay element V constructed as a low-pass filter thus not only serves as a frequency-selective delay element, but it also ensures correct electrical adaptation both on the side of the device 4 to be protected and on the antenna side, and this over a large frequency range. It should be noted that a filter structure according to FIG. 12 also makes it possible to use the coarse and fine protective agents 2 and 3 (see FIG. 3) with capacities, without their inherent capacities having a detrimental effect on the high-frequency properties of the protective device 5 (see FIG . 3) have.

Für den angenommenen Arbeitsbereich 1 bis 27 MHz ergeben sich für das anhand der Fig. 10 beschriebene zweite Ausführungsbeispiel folgende Werte: For the assumed working range 1 to 27 MHz, the following values result for the second exemplary embodiment described with reference to FIG. 10:

Kapazität 21 52 pF Induktivität 22 278 nH Capacitance 21 52 pF inductance 22 278 nH

Kapazität 23 130 pF Capacity 23 130 pF

Induktivität 24 278 nH Inductance 24 278 nH

Kapazität 25 52 pF Capacity 25 52 pF

»• »•

Ein solches Filter weist einen vernachlässigbaren Leistungsverlust auf, beispielsweise beträgt die Dämpfung weniger als 0,0004 db und das Stehwellenverhältnis ist völlig ausreichend -für den vorgesehenen Zweck. Such a filter has a negligible loss of power, for example the damping is less than 0.0004 db and the standing wave ratio is completely sufficient for the intended purpose.

5 5

10 10th

IS IS

-20 -20

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

654 149 654 149

6 6

Die Fig. 13 zeigt eine praktische Verwirklichung der Filterstruktur gemäss Fig. 12. Man erkennt, dass die Kapazität des Grobschutzmittels 2 und des Feinschutzmittels 3 in die Filterstruktur integriert ist. Diese Integration der Kapazität der Schutzmittel ist bei der praktischen Wahl der Kondensatoren 21* und 25* zu berücksichtigen. FIG. 13 shows a practical implementation of the filter structure according to FIG. 12. It can be seen that the capacity of the coarse protective agent 2 and the fine protective agent 3 is integrated into the filter structure. This integration of the capacitance of the protective means must be taken into account when choosing the capacitors 21 * and 25 *.

Als Grobschutzmittel 2 ist in diesem Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 13 eine Gaszelle Typ UC 470 der Firma Cerberus AG, Schweiz vorgesehen. Als Feinschutzmittel 3 ist in diesem Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 13 eine Schaltungsanordnung von 2 Metalloxid-Varistoren Typ ERZ-C14 DK 391 der Firma Matsuhita Electric, Japan mit je zwei in Serie dazugeschalteten Dioden Typ UES 1306 der Firma Unitrode Corp. Lexington Ma, USA vorgesehen. Dabei sind beim einen Metalloxid-Varistor 30 die ihm zugeordneten beiden Dioden 31 und 32 in der einen Durchlassrichtung 33, dagegen beim anderen Metalloxid-Varistor 34 die diesem zugeordneten beiden Dioden 35 und 36 in der anderen, das heisst in der gegengesetzten Richtung 37 durchlässig geschaltet. 13, a UC 470 gas cell from Cerberus AG, Switzerland is provided as the coarse protection agent 2 in this exemplary embodiment. 13, a circuit arrangement of 2 metal oxide varistors type ERZ-C14 DK 391 from Matsuhita Electric, Japan, each with two diodes type UES 1306 from Unitrode Corp. connected in series. Lexington Ma, USA. In the case of one metal oxide varistor 30, the two diodes 31 and 32 assigned to it are switched in the one forward direction 33, while, in the other metal oxide varistor 34, the two diodes 35 and 36 assigned to it in the other, that is to say in the opposite direction 37, are turned on .

Zum Schutz der Dioden 31, 32 und 35,36 vor Spannungsdurchbruch bei allfälligem inversem Störimpuls ist zwischen den Verbindungspunkten 38 und 39 der genannten Metalloxid-Varistoren 30 und 34 je mit der Diode 31 beziehungsweise 35 ein weiterer Metalloxid-Varistor 40, beispielsweise Typ ERZ-C14 DK 751 der genannten Firma Matsuhita geschaltet. Als Kapazität 23 ist beispielsweise ein Kondensator 130 pF Typ MHG der Firma Microelectronics Ltd. Israel vorgesehen. Die Induktivitäten 22 und 24 haben je einen Wert von 278 nH.. To protect the diodes 31, 32 and 35, 36 against voltage breakdown in the event of an inverse interference pulse, a further metal oxide varistor 40, for example type ERZ-, is connected between the connection points 38 and 39 of the metal oxide varistors 30 and 34 mentioned with the diodes 31 and 35, respectively. C14 DK 751 of the named company Matsuhita switched. A capacitor 130 pF type MHG from Microelectronics Ltd. is, for example, capacitance 23. Israel provided. Inductors 22 and 24 each have a value of 278 nH.

Im Beispiel gemäss Fig. 13 hat das zu schützende Gerät 4, das heisst der genannte Kurzwellensender, einen Innenwiderstand Ri von 50 Ohm und die Antenne, beziehungsweise Antennenanordnung oder Antennenleitung I stellt einen Lastwiderstand Ra von ebenfalls 50 Ohm dar. In the example according to FIG. 13, the device 4 to be protected, that is to say the short-wave transmitter mentioned, has an internal resistance Ri of 50 ohms and the antenna or antenna arrangement or antenna line I also represents a load resistance Ra of 50 ohms.

Um den Kurzwellensender 4 vor allfälliger Überlast zu schützen, falls das Grobschutzmittel 2, das heisst die Gaszelle 5 durch einen Störimpuls gezündet und danach die Brennspannung U2, siehe Fig. 4, durch das Sendesignal des Senders nach Abklingen des Störungsimpulses über den Zeitpunkt t2 (siehe Fig. 4) aufrechterhalten würde, ist in einem Längszweig des Filters, beispielsweise in Serie zu Induktivität 24, eine Schmelzsi-10 cherung 41 geschaltet. Falls die Gaszelle 2 in der genannten Weise weiterbrennen sollte, so entstünde dadurch zwischen den Anschlusspunkten 42 und 43 praktisch ein Kurzschluss. Vom Gerät 4, das heisst vom Kurzwellensender würde dann ein starker Strom über die Induktivitäten 22 und 24 fliessen, welche 15 diese Schmelzsicherung, beispielsweise 6,3 A Typ FF 220 V der Firma Wickmann, BRD zum Durchschmelzen brächte. In order to protect the short-wave transmitter 4 against any overload, if the coarse protection means 2, i.e. the gas cell 5 is ignited by an interference pulse and then the internal voltage U2, see FIG. 4, by the transmission signal of the transmitter after the interference pulse has subsided over the time t2 (see Fig. 4) would be maintained, a fuse 41 is connected in a longitudinal branch of the filter, for example in series with inductor 24. If the gas cell 2 continues to burn in the manner mentioned, a short circuit would practically result between the connection points 42 and 43. A strong current would then flow from device 4, that is to say from the short-wave transmitter, via inductors 22 and 24, which would cause this fuse, for example 6.3 A type FF 220 V from Wickmann, Germany, to melt.

Anstelle einer Schmelzsicherung 41 könnte auch eine an sich bekannte automatische Überlastsicherung mit verzögerter Widereinschaltvorrichtung vorgesehen werden. Instead of a fuse 41, an automatic overload protection with a delayed reclosing device, which is known per se, could also be provided.

20 In gewissen Anwendungsfällen der Erfindung wird beispielsweise eine Einrichtung benützt, bei welcher ein Kurzwellensender 4 über ein längeres, beispielsweise 50 m langes Koaxialkabel als Antennenleitung mit einem bei der entfernt aufgestellten Sendeantenne angeordneten automatischen Antennenanpas-25 sungsgerät verbunden ist. Über dieses Koaxialkabel wird dabei ' nicht nur die hochfrequente Sendeenergie übertragen, sondern beispielsweise auch Gleichstromenergie zum Betrieb des Änten-nenabstimmgerätes. Durch die genannte Schmelzsicherung 41 wird in diesem Fall bei Auftreten eines Störimpulses auch die 30 zugehörige Gleichstromqüelle des Antennenabstimmgerätes vor Überlastung geschützt. In certain applications of the invention, for example, a device is used in which a short-wave transmitter 4 is connected via a longer, for example 50 m long coaxial cable as an antenna line to an automatic antenna adapter arranged at the remote antenna. Not only the high-frequency transmission energy is transmitted via this coaxial cable, but also, for example, direct current energy for operating the antenna tuner. In this case, the aforementioned fuse 41 also protects the associated DC source of the antenna tuning device against overload when an interference pulse occurs.

v v

6 Blätter Zeichnungen 6 sheets of drawings

Claims

654 149

1.Procedure for protecting an electronic device against destruction by strong electromagnetic pulses using overvoltage protection elements, characterized in that the incoming pulse energy distributed over a wide frequency range is divided frequency-wise on the one hand and energy components which are frequency-wise in the working range of the device to be protected or in one certain sub-range of the same, are delayed and, on the other hand, energy components outside of these frequency ranges are reflected. "

2. Device for carrying out the method according to claim I, characterized in that a line leading from the outside to the device to be protected is connected to at least one coarse protection means (2) and via at least one frequency-selective delay element (V) to at least one fine protection means ( 3) which is connected to terminals of the electronic device (4) to be protected.

2nd

PATENT CLAIMS

3. Device according to claim 2 for the protection of a transmitting device, characterized in that the delay element (V) is designed as a harmonic filter of the transmitting device.

4. The device according to claim 2 or 3, characterized in that the delay element (V) is designed as a bandpass filter (Fig. 8) or as a low-pass filter (Fig. 7) or as a high-pass filter (Fig. 9), the capacities of coarse and / or remote protection means are included in the filter structure (FIG. 11; FIG. 13).

5. The device according to claim 4, characterized in that at least one diode is connected in series with at least one coarse and / or fine protective agent (Fig. 13).

6. Device according to one of the preceding claims 2-5, characterized in that the frequency-selective delay element (V) can be switched over to partial areas (Bi, B2) of the working area (B) of the device (4) to be protected.