CN102510711B - 一种转接信号防护处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种转接信号防护处理装置，包括屏蔽盒、转接信号防护处理电路、对外转接板、对内转接板；屏蔽盒为密封的金属盒体，转接信号防护处理电路安装其中；对外转接板和对内转接板单独设置并以电连通的方式固定在所述屏蔽盒的盒板上，或者直接采用屏蔽盒的盒板之一；对外转接板上设置有输入端在屏蔽盒外侧，输出端在屏蔽盒内侧的接线柱和/或连接器；转接信号防护处理电路包括防雷电路和滤波电路；其输入端连接从所述对外转接板接入的外部信号线；所述对内转接板上设置有穿过该板安装、输入端子在屏蔽盒内侧，输出端子在屏蔽盒外侧的滤波电容，其输入端子连接所述转接信号防护处理电路的输出线。该装置能够获得良好的屏蔽效果。

Description

一种转接信号防护处理装置

技术领域

本发明涉及信号处理技术，尤其是涉及一种转接信号防护处理装置。

背景技术

一些车载的通信设备，如移动的电视转播车等，其车内的信号电路需要和车外的信号电路转接。由于室外的电磁干扰较大，并且还有雷电等自然灾害发生，对通信设备的正常工作经常造成影响，在极端情况下还可能造成设备故障。为了使整个通信系统正常工作，以及保护车内的通信设备，需要在信号转接位置进行防护处理。

现有技术下，为了保护车载通信设备，车上通常带有简单的浪涌电压冲击防护装置，对从车外转接的信号进行防护、滤波处理，提高设备运行的稳定性、可靠性。

传统的车载系统多路信号防护方法为：每个通信设备外接一个单独的信号避雷器和滤波器。虽然这些措施起到了一定的作用，但是，存在的问题很多。

首先，现有技术下的防护电路，其本身有可能由于外部环境的电磁环境复杂，而引入电磁干扰。

其次，现有通用的信号避雷器没有考虑信号避雷器本身的电特性，对于一些特别重要或特别敏感的电子设备容易造成干扰，降低了设备工作可靠性，影响了信号滤波和电磁屏蔽的处理。

再次，现有技术下，多路通信信号同时防护需要的避雷器和滤波器较多，信号线连接较多，整个设备体积较大，在车辆等空间有限的应用场合安装不便。

最后，现有的避雷器和滤波器等内部结构复杂，正常维护困难。

发明内容

本发明提供一种转接信号防护处理装置，该装置的信号防护处理电路处于良好的电磁屏蔽环境下，不会引入额外的电磁干扰。

本发明提供的转接信号防护处理装置，其优选方案充分考虑了避雷电路的电特性对整个防护电路特性的影响，使其不会影响信号滤波和电磁屏蔽的处理。

本发明提供的转接信号防护处理装置，便于集成多路信号集中进行防护处理，缩小了整个防护设备的体积。

本发明提供的转接信号防护处理装置，还便于实现模块化，便于维护。

本发明提供的转接信号防护处理装置，包括屏蔽盒、转接信号防护处理电路、对外转接板、对内转接板；

所述屏蔽盒为一个密封的金属盒体，所述转接信号防护处理电路安装在该屏蔽盒中；所述对外转接板单独设置并以电连通的方式固定在所述屏蔽盒的盒板上，或者，直接采用屏蔽盒的盒板之一；所述对内转接板单独设置并以电连通的方式固定在所述屏蔽盒的盒板上，或者，直接采用屏蔽盒的盒板之一；

所述对外转接板上设置有接线柱和/或连接器，用于连接外部信号；所述接线柱和/或连接器的输入端在屏蔽盒外侧，输出端在屏蔽盒内侧；

所述转接信号防护处理电路，包括防雷电路和滤波电路；其输入端连接从所述对外转接板接入的外部信号线；

所述对内转接板上设置有一个或者若干个穿过该板安装的滤波电容；所述滤波电容的输入端子在屏蔽盒内侧，输出端子在屏蔽盒外侧，所述输入端子连接所述转接信号防护处理电路的输出线；

所述转接信号防护处理电路包括相互级联的防雷电路和滤波电路；其中，所述防雷电路包括并联在输入端和信号地之间的硅瞬变电压吸收二极管、压敏电阻、气体放电管；在气体放电管和压敏电阻两个并联支路之间，串联有热敏电阻。

优选的，所述对外转接板上设置有接地柱，该接地柱用于连接接地线。

优选的，所述转接信号防护处理电路有若干个，并设置在电路板上，电路板固定在所述屏蔽盒内；电路板有一个、两个或者多个，每个电路板上可设置一个、两个或者多个所述转接信号防护处理电路。

优选的，包括位于屏蔽盒外的连接器转接板；该连接器转接板上固定至少一个插座，所述对内转接板的滤波电容的输出端根据各个输出端信号的功能含义连接到相应插座的相应引脚。

优选的，所述滤波电容根据不同的信号情况，采用穿心电容或者射频干扰滤波电容。

优选的，所述对外转接板、对内转接板以电连通的方式固定在所述屏蔽盒的盒板上的方式是，采用导电橡胶将对外转接板、对内转接板紧密固定在屏蔽盒盒体上。

优选的，所述转接信号防护处理电路安置在电路板上，每个电路板上安置有多个所述转接信号防护处理电路，所述电路板安置在屏蔽盒内；每个转接信号防护处理电路根据所处理的信号设置有不同的元件参数；所述屏蔽盒中安置有一个或者多个所述电路板。

优选的，所述滤波电路为切比雪夫五阶低通滤波器。

本发明提供的转接信号防护处理装置，设置有屏蔽盒，进行转接信号处理的电路就设置在该屏蔽盒中，通过专门设计的对外转接板向处于该屏蔽盒中的转接信号防护处理电路引入处于外部环境的信号；专门设置的对内转接板上安装有滤波电容，滤波电容的输入端在屏蔽盒内侧，接收所述转接信号防护处理电路的输出线，滤波电容的输出端在屏蔽盒的外侧，可以通过该滤波电容输出端获得经过防护处理的信号。所述转接信号防护处理电路包括防雷电路和滤波电路。在该防护处理装置中，将转接信号防护处理电路设置在专门的屏蔽盒中，完全避免了通过转接信号防护处理电路引入外部电磁干扰的问题。另外，屏蔽盒能够集中所有的转接信号防护处理电路，便于缩小体积，实现模块化。

在本发明的优选实施方式中，所述转接信号防护处理电路包括相互级联的防雷电路和滤波电路；整体设计的避雷电路和滤波电路也可以对两者的关系进行整体考虑，可以避免避雷电路本身特性对特别敏感的电子设备的干扰。所述防雷电路包括并联在输入端和信号地之间的硅瞬变电压吸收二极管、压敏电阻、气体放电管，这些器件有不同的反应时间和吸收电流量，组合在一起，既有吸收电流能力大的优点，又有对电压实现精细保护的长处。

附图说明

图1为本发明实施例提供的转接信号防护处理装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的转接信号防护处理电路的电路原理图。

具体实施方式

本发明第一实施例提供的一种用于车辆的转接信号防护处理装置，该装置适用于安装在装有通讯设备、并且需要与处于外部设备连接使用的车辆上。

请参看图1，该图为本发明实施例提供的转接信号防护处理装置的结构示意图。

如图所示，该图中，所述转接信号防护处理装置包括屏蔽盒4、第一层电路板2、第二层电路板3、对内转接板5、对外转接板1。

所述屏蔽盒4为一个完全密闭的金属盒体，其内部构成了良好的屏蔽空间，外部的电磁干扰被完全屏蔽。

所述第一层电路板2、第二层电路板3均为安装在所述屏蔽盒4中，并通过盒体固定的电路板，在其上均布置有8个信号防护处理电路板，每个信号防护处理电路板又布置有8路转接信号防护处理电路，这样，在上述第一层电路板2和第二层电路板3上可以设置一共128路转接信号防护处理电路，满足对多路信号防护处理的需要。所述转接信号防护处理电路的电路原理图见图2，在后面另外叙述。

所述对外转接板1固定在所述屏蔽盒4的一侧上，也可以直接采用屏蔽盒4的一个盒板。若单独设置对外转接板1，则其与屏蔽盒4应当良好电连通，具体可以采用导电橡胶将对外转接板1紧密固定在屏蔽盒4的盒体上，使所述对外转接板1与屏蔽盒4成为紧密电连通的一体。在该对外转接板1上，固定有弹簧接线柱7、连接器9，两者的输入端均在屏蔽盒4外侧，输出端则均在屏蔽盒4内侧，以将外部的信号接入屏蔽盒4内部。其中弹簧接线柱7用于接入来自车辆外部的信号线，而连接器9则用于接入来自车辆外部的连接器插头。

所述对外转接板1还设置有接地柱8，该接地柱8用于固定地线，保证整个装置的可靠接地，以获得最佳的屏蔽效果。

所述对内转接板5固定在所述屏蔽盒4的位于车辆内部的一侧上，所述对内转接板5上设置有一个或者若干个穿过该板安装的滤波电容10；所述滤波电容10的输入端子在屏蔽盒4内侧，输出端子在屏蔽盒4外侧，其中，所述输入端子连接所述转接信号防护处理电路的输出线，所述输出端子用于连接车载设备的信号输入线或者后述的连接器转接板6上的连接器插座输入端。该对内转接板5本身可以是屏蔽盒4的盒板之一，也可以是单独设置，此时，需要保证对内转接板5与屏蔽盒4可靠的电连通，具体的方法可以采用上述对外转接板1与屏蔽盒4连接的同样的方法，即采用导电橡胶将对内转接板5紧密固定在屏蔽盒4的盒体上，使所述对内转接板5与屏蔽盒4成为紧密电连通的一体。所述滤波电容10根据所连接信号的不同性质采用不同的电容，例如可以采用穿心电容或者射频干扰滤波电容。

图1示出，该装置还具有位于屏蔽盒4外的连接器转接板6，该连接器转接板6用于固定各种连接器插座，其输入端即连接上述对内转接板5的滤波电容10的输出端子。对内转接板5的输出在此根据信号的含义组合连接在各个连接器插座引脚上，以便位于车载设备的信号线通过其插头与其方便的插接。

请参看图2，该图示出所述转接信号防护处理电路的电路原理图，以下对该电路的原理进行说明。

如图所示，该转接信号防护处理电路包括相互级联的防雷电路I和滤波电路II。在图2中以虚线分割所述防雷电路I和滤波电路II两个部分。

如图2所示，所述防雷电路I包括对浪涌电流的响应速度和吸收能力各不相同、并从信号输入端开始顺次级联的三级保护，包括气体放电管01构成的一级保护、压敏电阻03构成的二级保护、硅瞬变电压吸收二极管04。三者在信号线和地之间，则相互之间为并联关系。

一级保护的气体放电管01设置在信号线路的输入端，其公共端B接地GND，两信号输入端A、C分别连接二端口网络的两个输入端IN。该气体放电管01可用于线路的差模保护盒共模保护。

二级保护电路为设置在两个信号线和地GND之间的两个相同的压敏电阻03，一级保护和二级保护之间通过具有自恢复能力的热敏电阻02连接。该热敏电阻02可以避免过大的电流冲击。

三级保护电路为设置在两个信号线和地GND之间的硅瞬变电压吸收二极管04。

上述保护器件中，硅瞬变电压吸收二极管04对过电压最敏感，并且可在皮秒(ps)级别对过电压产生反应，压敏电阻3则可再微秒(μs)级别对过电压产生反应，气体放电管01反应速度较慢，但是具有最大的电流吸收能力，并且常态下漏电流小。

当瞬变电压产生时，动作最迅速、对过电压最敏感的硅瞬变电压吸收二极管04首先响应，会把瞬间过电压精确控制在一定的水平，使过电压不能进入被保护设备。随着电流增长，动作次迅速的压敏电阻03起动，将吸收电流的功能转移到压敏电阻(MOV)3。当压敏电阻(MOV)3的吸收能力达到极限前，气体放电管01己经响应，瞬变电压的绝大部分能量转换成大电流经气体放电管被排放到地。在一二级保护之间的热敏电阻2则用来限制大电流冲击。

防雷电路充分利用了各种瞬变电压吸收器件的各自优点，组合在一起，既有动作迅速、吸收电流能力大的优点，又有电压实现精细保护的长处。

所述滤波电路II为由电感5和电容6构成无源LC滤波电路，为采用切比雪夫(Chebyshev)五阶滤波原理的低通滤波电路，根据通过的信号的性质不同，分别计算相应的电感5和电容6的参数。所述通过信号的性质，在本实施例中可分为音频信号和射频信号，对两种信号设计具有两种不同参数但电路结构相同的滤波电路即可。

上述滤波电路II的设计参数同时考虑和其配套的防雷电路I，整体设计，这样就避免了防雷电路I的电特性对电磁屏蔽和信号滤波的影响。

上述电路可以根据具体处理的信号计算具体的参数，但是，其基本结构则相同。

通过上述转接信号防护处理装置，可以将防护处理设施集中起来，并可以通过密封的屏蔽盒4实现对转接信号防护处理电路的可靠电磁屏蔽，通过特别设计的对外转接板1，将被防护信号输入到屏蔽盒4内的转接信号防护处理电路，通过专门设计的对内转接板5，将经过防护处理的信号输出到车载设备，实现了整个防护处理的可靠屏蔽，避免了外界电磁信号干扰进入车载设备。转接信号防护处理电路通过三级防雷电路，充分发挥各个器件对浪涌信号的防护特点，获得了可靠迅速的防雷效果，并且该防雷电路和滤波电路整体考虑，避免了两者单独设计造成的各自的电特性对信号的影响。通过该转接信号防护处理装置，可以获得非常可靠的防护处理效果。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明基本原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种转接信号防护处理装置，其特征在于，包括屏蔽盒、转接信号防护处理电路、对外转接板、对内转接板；

所述屏蔽盒为一个密封的金属盒体，所述转接信号防护处理电路安装在该屏蔽盒中；所述对外转接板单独设置并以电连通的方式固定在所述屏蔽盒的盒板上，或者，直接采用屏蔽盒的盒板之一；所述对内转接板单独设置并以电连通的方式固定在所述屏蔽盒的盒板上，或者，直接采用屏蔽盒的盒板之一；

所述对外转接板上设置有接线柱和/或连接器，用于连接外部信号；所述接线柱和/或连接器的输入端在屏蔽盒外侧，输出端在屏蔽盒内侧；

所述转接信号防护处理电路，包括防雷电路和滤波电路；其输入端连接从所述对外转接板接入的外部信号线；

所述对内转接板上设置有一个或者若干个穿过该板安装的滤波电容；所述滤波电容的输入端子在屏蔽盒内侧，输出端子在屏蔽盒外侧，所述输入端子连接所述转接信号防护处理电路的输出线；

所述转接信号防护处理电路包括相互级联的防雷电路和滤波电路；其中，所述防雷电路包括并联在输入端和信号地之间的硅瞬变电压吸收二极管、压敏电阻、气体放电管；在气体放电管和压敏电阻两个并联支路之间，串联有热敏电阻。

2.根据权利要求1所述的转接信号防护处理装置，其特征在于，所述对外转接板上设置有接地柱，该接地柱用于连接接地线。

3.根据权利要求1所述的转接信号防护处理装置，其特征在于，所述转接信号防护处理电路有若干个，并设置在电路板上，电路板固定在所述屏蔽盒内；电路板有一个、两个或者多个，每个电路板上可设置一个、两个或者多个所述转接信号防护处理电路。

4.根据权利要求1所述的转接信号防护处理装置，其特征在于，包括位于屏蔽盒外的连接器转接板；该连接器转接板上固定至少一个插座，所述对内转接板的滤波电容的输出端根据各个输出端信号的功能含义连接到相应插座的相应引脚。

5.根据权利要求1所述的转接信号防护处理装置，其特征在于，所述滤波电容根据不同的信号情况，采用穿心电容或者射频干扰滤波电容。

6.根据权利要求1所述的转接信号防护处理装置，其特征在于，所述对外转接板、对内转接板以电连通的方式固定在所述屏蔽盒的盒板上的方式是，采用导电橡胶将对外转接板、对内转接板紧密固定在屏蔽盒盒体上。

7.根据权利要求1所述的转接信号防护处理装置，其特征在于，所述转接信号防护处理电路安置在电路板上，每个电路板上安置有多个所述转接信号防护处理电路，所述电路板安置在屏蔽盒内；每个转接信号防护处理电路根据所处理的信号设置有不同的元件参数；所述屏蔽盒中安置有一个或者多个所述电路板。

8.根据权利要求1所述的转接信号防护处理装置，其特征在于，所述滤波电路为切比雪夫五阶低通滤波器。