CH690150A5

CH690150A5 - EMP-Filter.

Info

Publication number: CH690150A5
Application number: CH03926/94A
Authority: CH
Inventors: Gregor Kuehne
Original assignee: Huber+Suhner Ag
Priority date: 1994-12-23
Filing date: 1994-12-23
Publication date: 2000-05-15

Description

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CH 690 150 A5

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Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein EMP-Filter in einer koaxialen Antennenleitung mit einem >74 Kurzschluss in koaxialer Ausbildung.

Elektromagnetische Impulse können durch direkte Blitzeinschläge oder durch Störfelder durch die Antennenleitungen in Geräte geleitet werden und dort Schaden anrichten. Aus diesem Grunde ist es schon seit längerem bekannt, die Geräte gegen die hohen Spannungen an deren Eingang durch >74 Stubs, auch EMP-Filter genannt, zu schützen. Eine dieser bekannten Ausführungen ist beispielsweise in der CH-A 676 900 beschrieben. Ein zwischen Innenleiter der Antennenleitung und Gehäuse eingeschraubter Keramikresonator oder >74 Stub ist in einer wasserdicht verschlossenen Hülse untergebracht und wirkt als frequenzselektives Filter. Der Frequenzgang und die Bandbreite der durchgeleiteten Signale können durch verändern der geometrischen Dimensionen des >74 Stubs, oder des Innenleiters der Antennenleitung beeinflusst werden, die sich schliesslich in einem Ersatzschema in der Form eines Zweilors darstellen lässt. Nachteilig an solchen Filtern ist, dass die mechanischen Abmessungen im Gebiet UKWIVHF gross sind. So beträgt die Abmessung eines konventionellen >74 - Stubs bei 100 MHz ca. 75 cm. Dies hat nicht nur einen Nachteil in bezug auf die Einbauabmessungen, sondern sie haben auch eine grössere Längsinduktivität sowie eine kleinere Isolation bezüglich des Frequenzspektrums des Blitzpulses, die sich dann negativ auf den Restpuls auswirkt, und so noch schädliche Spannungsimpulse zu den Geräten gelangen können.

Eine Verbesserung der Isolation des EMP-Filters gegenüber dem Frequenzspektrum des Blitzpulses kann durch Verwendung eines zusätzlichen Hochpassfilters, gebildet durch eine Kapazität, erfolgen. Das Buch «EMP Radiation und Protective Techniques», herausgegeben 1976 durch J. Wiley & Sons, Ine, zeigt auf Seite 206 eine Anordnung mit einem Kondensator zwischen einem Hochlastüber-spannungsableiter und einem Niedriglastüberspan-nungsableiter zur Potentialtrennung.

Eine weitere Art einer Schutzanordnung ist in der CH-A 654 149 dargestellt. Hier wird vorgeschlagen, die Störenergie frequenzmässig aufzuteilen, wobei der ausserhalb des Bereiches der Arbeitsfrequenz liegende Anteil reflektiert wird und der innerhalb des Bereichs der Arbeitsfrequenz liegende Teil wird verzögert und begrenzt. Dazu ist zwischen einer Grobschutz- und einer Feinschutzanordnung ein frequenzselektives Verzögerungsglied geschaltet.

Die Nachteile dieser bekannten Anordnungen können darin gesehen werden, dass sie für grosse Bandbreiten ausgelegt sind und eine nur begrenzte Stossspannungsfestigkeit aufweisen.

Es ist dementsprechend eine Aufgabe der Erfindung, diese Nachteile zu beheben indem die Bandbreite eingestellt werden kann und die Stossspannungsfestigkeit erhöht wird.

Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass der Innenleiter des >74 Kurzschlusses als eine schraubenförmig gewickelte Wendel elektrisch isoliert in einer als Aussenleiter dienenden Hülse angeordnet ist, in dem der Innenleiter an dem der Antennenleitung entfernten Ende mit der Hülse elektrisch leitend verbunden ist, dass ferner der Innenleiter der Antennenleitung apparateseitig des X/4 Kurzschlusses über einen galvanisch getrennten Unterbruch im Innenleiter der Antennenleitung geführt ist.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand der Zeichnung erläutert. In der einzigen Figur ist eine Schnittansicht eines erfin-dungsgemässen EMP-Filters dargestellt.

Der dargestellte EMP-Filter 1 besteht in koaxialer Ausbildung aus einem Aussenleiter 10 und einem Innenleiter 11, und er weist links in der Zeichnung einen Anschluss 3 für den Übergang zur Antenneneinspeisung (nicht dargestellt) und rechts in der Zeichnung einen Stecker 2 für den Anschluss eines ebenfalls nicht dargestellten elektronischen Gerätes, wie z.B. einer Mobilfunk Basisstation oder eines Mobiltelefones, auf Beim geräteseitigen Anschluss ist der Aussenleiter 10 mit einem Aussengewinde 4 versehen auf das eine Mutter 4a geschraubt ist und das mit einem Flansch 4b abgeschlossen ist. Im Flansch 4b befindet sich eine Dichtung 4c und eine Unterlagsscheibe 4d dient zur Anpressung mittels der Mutter 4a an ein nicht dargestelltes geerdetes Einführungsblech. Auf das Mittelteil 12, das mit einem Auge 13 mit Gewinde 14 versehen ist, ist eine Hülse 20 aufgeschraubt. Diese Hülse 20 ist mit einem Schraubdeckel 21 mit zentralem Zapfen 22 verschliessbar. Zentral zur Hülse 20 ist in den Innenleiter 11 ein Schraubzapfen 23 eingeschraubt. Der Kopf des Schraubzapfens 23 und der zentrale Zapfen 22 am Deckel 21 sind je mit einer schraubenförmigen Nut 24, 25 versehen.

Ein Leiterstück 30 ist als Wendel mit einer Länge von X/4 ausgebildet, deren Steigung etwa 15% grösser ist als die Steigung der Nuten 24, 25, dadurch ergibt sich eine Selbsthemmung und ein erhöhter Anpressdruck. Apparateseitig des Schraubzapfens 23 befindet sich eine Kapazität, gebildet aus einem beidseits offenen keramischen Röhrchen 31 mit elektrisch leitender Innen- und Aussenbe-schichtung. Diese Anordnung stellt im Ersatzschaltbild eine Reihenanordnung einer Kapazität und einer Induktivität dar und bildet einen Saugkreis in Form eines Hochpassfilters.

Das Wickeln des X74-Iangen Leiters 30 zu einer Wendel bewirkt eine mechanische Verkürzung des Leiters 30. Bedingt durch die Länge der Wicklung ergibt sich aber eine höhere Längsinduktivität und dies hat eine grössere Restspannung zur Folge. Diese Restspannung kann nun durch die galvanische Trennung mittels des keramischen Röhrchens 31 unterdrückt werden. Die beidseitig offene elektrisch leitende Beschichtung des keramischen Röhrchens 31 und des daraus resultierenden Hochpassfilters ergibt nicht nur eine galvanische Trennung mit einer hohen Spannungsfestigkeit sondern erzielt noch eine erwünschte Bandpasswirkung.

So kann festgestellt werden, dass der übliche Restpuls bei einem Normblitzpuls von 8/20 usec und 4 kV durch den >74 Filter für etwa 100 Mhz auf etwa 150 V verkleinert werden kann, der daraufhin

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durch die galvanische Trennung mit dem beidseits offenen Schwingkreis durch das Röhrchen 31 auf unter 30 V verringert werden kann.

Die elektrische Länge des Leiters 30 und damit die Mittenfrequenz kann durch die Länge des zentralen Zapfens 22 als Kurzschluss der Wendel verkürzt bzw variiert werden. Es lassen sich so mechanische Abmessungen der Hülse 20 von etwa 60 mm für eine Frequenz von 100 Mhz erreichen. Die grossflächige und induktionsarme Kontaktierung der Wendel 30 mittels der Nuten 24, 25 in den Schrauben 21, 23 führt zu einer Vergrösserung der Stromtragfähigkeit. Die keramische, aussen und innen elektrisch leitend beschichtete Hülse 31 ergibt einen L-C Serieschwingkreis mit der Wirkung als Hochpassfilter. Mit einem 20 mm langen Röhrchen 31 können elektronische Hochfrequenzgeräte im Frequenzbereich von 70 Mhz bis 700 Mhz geschützt werden.

Claims

Patentansprüche

1. EMP-Filter in einer koaxialen Antennenleitung (1, 11) mit einem X/4 Kurzschluss in koaxialer Ausbildung (19), dadurch gekennzeichnet, dass der Innenleiter des X/4 Kurzschlusses (19) als ein schraubenförmig gewickelter Wendel (30) elektrisch isoliert in einer als Aussenleiter dienenden Hülse (20) angeordnet ist, von welchem der Innenleiter an dem von der Antennenleitung (11) entfernten Ende mit der Hülse (20) elektrisch leitend verbunden ist, dass ferner der Innenleiter der Antennenleitung (11) apparateseitig (2) des XI4 Kurzschlusses (19) über einen galvanisch getrennten Unterbruch (31) im Innenleiter der Antennenleitung (11) geführt ist.

2. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Leiter der Wendel (30) beiderends grossflächig und induktivitätsarm kontaktiert ist.

3. Filter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktierung beidseits der Wendel (30) mittels je einer Schraube (24, 23) erfolgt, von denen die eine Anschlussschraube (23) in den Innenleiter des Antennenleiters (11) und die andere in einen Abschlussdeckel (21) der Hülse (20) eingeschraubt ist.

4. Filter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die grossflächige Kontaktierung am Kopf der in den Antennenleiter eingeschraubten Schraube (23) erfolgt, die dazu mit einer schraubenförmigen Nut (25) mit derselben Steigung, wie die Wendel (30) versehen ist.

5. Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittenfrequenz durch die Länge der Hülse (20), mit dem Hohlzylinders (26) und durch die Länge der Wendel (30) bestimmt ist.

6. Filter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittenfrequenz durch die Länge der freien Windungen der Wendel (30) einerseits und durch die Eindringtiefe des zentralen Zapfens (22) in die Wendel (30) bestimmt ist.

7. Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Bandbreite mittels des Durchmessers des Hohlzylinders (26) bestimmt ist.

8. Filter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die galvanische Trennung mittels einer keramischen, beidseits offenen Kapazitätshülse (31) erfolgt.

9. Filter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapazitätshülse (31) innenseitig und aussenseitig je leitend beschichtet ist.

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