CN103795053B - 一种新型天线端口防雷装置 - Google Patents
一种新型天线端口防雷装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103795053B CN103795053B CN201410064134.XA CN201410064134A CN103795053B CN 103795053 B CN103795053 B CN 103795053B CN 201410064134 A CN201410064134 A CN 201410064134A CN 103795053 B CN103795053 B CN 103795053B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- inductance
- antenna
- frequency
- lightning protection
- output stage
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims abstract description 31
- 238000002955 isolation Methods 0.000 claims abstract description 19
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 claims abstract description 11
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims abstract description 9
- 229960001296 zinc oxide Drugs 0.000 claims abstract description 6
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 claims abstract description 6
- 230000004044 response Effects 0.000 claims abstract description 3
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 10
- 230000008878 coupling Effects 0.000 abstract description 4
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 abstract description 4
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 abstract description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 4
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 4
- 230000009471 action Effects 0.000 description 3
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 3
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 3
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 3
- 230000009931 harmful effect Effects 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000001012 protector Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Details Of Aerials (AREA)
- Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
Abstract
本发明公开了一种用于天线端口的防雷装置，包括输入级、隔离级和输出级，三级连接在一起构成π型结构，其特征在于，输入级和输出级由浪涌防护器件和电感并联组成，隔离级由电感和电容串联组成。所述的输入级，包括通流能力很强的氧化锌压敏电阻、电感和微调电容，构成并联谐振电路，谐振频率等于天线的通信频率。所述的输出级，包括响应速度快的瞬变电压抑制二极管、电感和微调电容，构成并联谐振电路，谐振频率等于天线的通信频率。所述的隔离级，包括电感和电容，串联构成串联谐振电路，谐振频率等于天线的通信频率。利用匹配和滤波设计技术，将浪涌防护器件的等效电容合理配置到网络中，既能得到很好的防雷效果，又不影响天线工作。
Description
技术领域
本发明涉及一种新型天线端口防雷装置，特别是一种用于无线发射和接收的天线端口防雷装置。
背景技术
闪电是雷暴云中的电荷放电，是非常强的自然界电流。强大的雷电流如果击中无线电通信天线，会直接烧毁通信设备。甚至在天线附近的闪电引起的雷电电磁脉冲也能破坏天线设备。因此非常有必要在通信天线的端口安装一种雷电防护装置，再与大地连接，将雷电流或雷电电磁脉冲泄放到大地，从而保护通信设备。目前的雷电防护装置防护方法是在天线端口加装浪涌保护器（SPD），如气体放电管、氧化锌压敏电阻（MOV）、瞬变电压抑制二极管(TVS)等，对雷电产生的过电压/过电流进行泄放。但是这些SPD器件本身有电容效应，有的等效电容还比较大，比如MOV、TVS的等效电容达几百皮法以上。对于高频通信的天线来说，这些SPD器件虽然能对雷电起到防护作用，但其等效电容会产生很大的插入损耗，严重影响无线电通信。
发明内容
本发明的目的是针对目前无线发射和接收的天线端口防雷装置中所存在的问题和不足，设计一种既能有效泄放雷电引起的过电压/过电流，又不影响正常通信的天线端口防雷装置。
利用匹配和滤波设计技术，将SPD的等效电容合理配置到天线网络中，可以很好地减小SPD等效电容的影响，同时对雷电低频信号起到滤波作用，提高防雷效果。整个天线端口SPD防雷电网络为π型结构，π型防雷网络的三级分别为：输入级的MOV压敏电阻、隔离级电感和输出级TVS瞬变电压抑制二极管。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
输入级包括MOV压敏电阻、电感和微调电容。MOV压敏电阻起到大电流泄放和过电压箝位作用。MOV压敏电阻的等效电容与电感组成并联谐振电路，谐振频率为天线的工作频率，使其不影响天线正常工作。所述的电感由粗导线制作。调整微调电容起到谐振频率微调的作用，便于精确调整输入级的谐振频率。
隔离级由电感起隔离作用，并与可调电容串联构成串联谐振电路，使其不影响天线正常工作。所述的电感由粗导线制作。调整可调电容使串联谐振频率等于天线的工作频率。
输出级包括对浪涌响应速度快的TVS瞬变电压抑制二极管、电感和微调电容。TVS瞬变电压抑制二极管进一步泄放残余的过电流/电压。TVS瞬变电压抑制二极管的等效电容与电感组成并联谐振电路，谐振频率为天线工作频率，使其不影响天线正常工作。所述的电感由粗导线制作。调整微调电容起到谐振频率微调作用，便于精确调整输出级谐振频率。
本发明与现有技术相比，其显著优点是：
1、整个雷电防护装置由π型结构三级构成，分级防护，防护效果好。
2、利用天线的匹配和滤波设计技术，将SPD的等效电容合理配置到天线网络中，可以很好地减小SPD等效电容的影响，不影响天线的正常工作。
3、输入级和输出级的电感由导线实现，也具有很好的雷电流旁路功能，提高防雷效果。
4、每一级都有调整LC网络谐振频率的可调电容，使其谐振频率精确等于天线的工作频率，不影响天线正常工作。
附图说明
图1是本发明的新型天线端口防雷装置原理示意图。
具体实施方式
以下结合附图，详细说明本发明的实施方式。
结合图1，1为露天天线，有可能遭受雷击，引入雷电电流。2为氧化锌压敏电阻，当天线引入雷电电流时，表现为很低的电阻值，泄放雷电电流，通流能力很强。正常通信时氧化锌压敏电阻2有等效电容C MOV约几百皮法，对高频的通信信号起旁路作用，引起很大的插入损耗。为了抵消2这种不良影响，引入由粗导线制作的电感3，电感值为L P1。调整导线的长短，使L P1与C MOV构成天线匹配滤波电路，形成并联谐振，谐振频率等于天线的通信频率。4是微调电容，电容值为C P1，为中心频率微调电容，使并联谐振频率精确等于天线的通信频率。2、3、4构成整个防护装置的输入级，有很强的通流能力，对雷电流进行泄放，而且不影响天线的正常通信。
结合图1，5是由粗导线制作的隔离电感，电感值为L S，起到隔离输入级与输出级的作用。为了克服电感5对通信信号的衰减，串联一个可调电容6，电容值为C S。电感5与电容6发生串联谐振，谐振频率等于天线通信频率。电感5与电容6构成输入级与输出级之间的隔离级。
结合图1，7为瞬变电压抑制二极管，对经过输入级和隔离级后的残余过电压/电流进一步泄放，对通信设备做最后的保护。瞬变电压抑制二极管7的等效电容为C TVS，对高频的通信信号也起旁路作用，同样引起很大的插入损耗。为了抵消7这种不良影响，引入由粗导线制作的电感8，电感值为L P2。调整导线的长短，使L P2与C TVS形成并联谐振，谐振频率等于天线的通信频率。9是微调电容，电容值为C P2，为中心频率微调电容，通过调整可使并联谐振频率精确等于天线的通信频率。10是通信设备的等效输入电阻，电阻值为R 0，与天线的等效电阻值相等。7、8、9构成整个防护装置的输出级，对雷电电磁脉冲做最后一级防护，而且不影响天线的正常通信。
设计时，主要是设计L P1、L P2、L S和C S等参数。设计公式如式（1）至式（4）。
（1）
（2）
（3）
（4）
式（1）至式（4）中R 0为天线的匹配电阻，一般为50Ω，f H和f L分别为信号上限、下限截止频率，L S和C S为串联谐振电感和电容的设计值，L P和C P为并联谐振电感和电容的设计值。按式（1）至式（4）的参数设计有时不好实现，可根据实际情况，以及压敏电阻的等效电容C MOV和瞬变电压抑制二极管的等效电容C TVS适当调整，只要能保证传输的信号能顺利通过即可。调整过程是，先测量C MOV和C TVS，根据信号中心频率公式（5）来调整电感。
(5)
如果按式（2）计算的C S太小，可适当增大，再根据信号中心频率公式（6）调整串联在隔离级的隔离电感L S。
(6)
可用粗铜线制作电感，参考公式（7）来设计。
(7)
式（7）中的L为铜线电感，l为铜线长度，r为铜线半径，μ周围介质磁导率。
根据设计的滤波匹配网络实际制作时可能有偏差，因此要调整网络中的可调电容。调整方法是，利用网络分析仪逐级分别调整，然后再级联成完整的滤波匹配防护网络。
Claims (7)
1.一种天线端口防雷装置，包括输入级、隔离级和输出级，三级连接在一起形成π型结构，其特征在于，输入级和输出级由浪涌防护器件、微调电容和电感并联组成，隔离级由电感和电容串联组成，所述的浪涌防护器件的等效电容分别算入输入级和输出级的谐振电路参数中，由公式（1）计算谐振频率f 0，排除其等效电容对通信的影响，
（1）
公式（1）中，f 0为通信频率，等于谐振频率；L p为所并联电感的电感值；C p为所并联的微调电容与浪涌防护器件的综合等效电容值。
2.根据权利要求1所述的天线端口防雷装置，其特征在于，所述的输入级包括通流能力很强的氧化锌压敏电阻、电感和微调电容，构成并联谐振电路，氧化锌压敏电阻的等效电容算入谐振参数中，谐振频率等于天线的通信频率；所述的输入级电感由粗导线构成。
3.根据权利要求1所述的天线端口防雷装置，其特征在于，输入级单独用网络分析仪测试，通过调整输入级的微调电容，使输入级的并联谐振频率精确等于天线的通信频率。
4.根据权利要求1所述的天线端口防雷装置，其特征在于，所述的输出级，包括响应速度快的瞬变电压抑制二极管、电感和微调电容，构成并联谐振电路，瞬变电压抑制二极管的等效电容算入谐振参数中，谐振频率等于天线的通信频率；所述的输出级电感由粗导线构成。
5.根据权利要求1所述的天线端口防雷装置，其特征在于，输出级单独用网络分析仪测试，通过调整输出级的微调电容，使输出级的并联谐振频率精确等于天线的通信频率。
6.根据权利要求1所述的天线端口防雷装置，其特征在于，所述的隔离级由电感和电容串联构成串联谐振电路，谐振频率等于天线的通信频率；所述的隔离级电感由粗导线构成，所述的隔离级电容为可调电容。
7.根据权利要求1所述的天线端口防雷装置，其特征在于，隔离级单独用网络分析仪测试，通过调整隔离级的可调电容，使隔离级的串联谐振频率精确等于天线的通信频率。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410064134.XA CN103795053B (zh) | 2014-02-25 | 2014-02-25 | 一种新型天线端口防雷装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410064134.XA CN103795053B (zh) | 2014-02-25 | 2014-02-25 | 一种新型天线端口防雷装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN103795053A CN103795053A (zh) | 2014-05-14 |
| CN103795053B true CN103795053B (zh) | 2016-06-08 |
Family
ID=50670492
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201410064134.XA Expired - Fee Related CN103795053B (zh) | 2014-02-25 | 2014-02-25 | 一种新型天线端口防雷装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN103795053B (zh) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105680886A (zh) * | 2015-06-24 | 2016-06-15 | 北京恒泰万博石油科技有限公司 | 适于随钻电磁波电阻率测量的双频发射调谐系统及方法 |
| CN106253257A (zh) * | 2016-08-31 | 2016-12-21 | 庹先宏 | 短波天线防雷击加感器 |
| CN106208025A (zh) * | 2016-08-31 | 2016-12-07 | 庹先宏 | 短波天线防雷保护电路 |
| CN108683169A (zh) * | 2018-05-29 | 2018-10-19 | 北京北广科技股份有限公司 | 射频电源中半导体场效应晶体管保护方法及装置 |
| CN110556805A (zh) * | 2019-09-26 | 2019-12-10 | 深圳市速联技术有限公司 | 超宽带射频同轴雷电电磁脉冲防护方法及装置 |
| CN110601159A (zh) * | 2019-09-26 | 2019-12-20 | 深圳市速联技术有限公司 | 射频链路强瞬态电磁脉冲综合防护电路 |
| CN115954844B (zh) * | 2023-03-13 | 2023-06-13 | 成都凯天电子股份有限公司 | 一种适用于飞机电子设备的雷电保护电路 |
| CN117335154B (zh) * | 2023-09-28 | 2024-05-03 | 中国科学院地质与地球物理研究所 | 电磁波天线多频谐振装置和方法 |
| CN117713024A (zh) * | 2024-02-06 | 2024-03-15 | 深圳飞骧科技股份有限公司 | 防护电路 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10126281A (ja) * | 1996-10-15 | 1998-05-15 | Kokusai Electric Co Ltd | 固体化短波送信機のアンテナ同調整合回路 |
| CN2544469Y (zh) * | 2002-05-21 | 2003-04-09 | 邵惠群 | 全固态发射机防雷装置 |
| CN101610625B (zh) * | 2009-07-20 | 2012-09-26 | 江苏宏微科技有限公司 | 动态节能照明电源装置 |
| CN201918989U (zh) * | 2011-01-18 | 2011-08-03 | 西安新视科技有限公司 | 电力线通信信号隔离及耦合装置 |
-
2014
- 2014-02-25 CN CN201410064134.XA patent/CN103795053B/zh not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN103795053A (zh) | 2014-05-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103795053B (zh) | 一种新型天线端口防雷装置 | |
| CN102403702B (zh) | Hf/vhf频段的超宽带电磁脉冲防护模块 | |
| CN203180510U (zh) | 阻容避雷器复合式过电压保护器 | |
| CN203574361U (zh) | 一种led控制用rf射频设备天馈防雷器 | |
| CN100479290C (zh) | 信号防雷器 | |
| CN101159378A (zh) | 一种变压器及供电线路的防雷方法及装置 | |
| WO2017032168A1 (zh) | 一种具有振荡特性的接口保护电路及方法 | |
| CN210246313U (zh) | 射频链路强瞬态电磁脉冲综合防护电路 | |
| KR101438122B1 (ko) | 근거리 통신망(lan) 선로용 hemp 방호장치 | |
| CN201466714U (zh) | 用于通信设备的防雷器 | |
| CN104377673A (zh) | 浪涌防护装置和方法 | |
| CN217642717U (zh) | 一种应用于射频接口的感应雷电防护装置 | |
| CN103427420B (zh) | 谐波吸收装置 | |
| KR102462454B1 (ko) | Hemp 방호 기능을 가진 대역별 안테나 emp 필터 장치 | |
| CN202068180U (zh) | 一种二线制信道防雷装置电路结构 | |
| CN104064333A (zh) | 一种户外防雷变压器 | |
| CN201956679U (zh) | 一种改进片外esd保护电路射频性能的连接结构 | |
| CN104333340A (zh) | 电磁干扰滤波器 | |
| CN209169948U (zh) | 线路电磁脉冲保护装置 | |
| KR20150035279A (ko) | 다이플렉서 및 그 제조 방법 | |
| CN208955654U (zh) | 一种信号线核电磁脉冲防护器 | |
| KR100783056B1 (ko) | 서지 보호장치 | |
| CN104332468B (zh) | 一种用于射频电路的静电保护电路 | |
| CN110601159A (zh) | 射频链路强瞬态电磁脉冲综合防护电路 | |
| Qinghua et al. | Ungrounded lightning surge protection device for wireless sensor networks node in the wilderness |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20160608 |