CN106338628A - 一种宽带微波通路工频干扰的防护装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种宽带微波通路工频干扰的防护装置，包括金属外壳，金属外壳上装有多级电感电阻接地结构，多级电感电阻接地结构包括锥形电感器、电路板和连接端子，锥形电感器包括磁芯，磁芯的前部为锥形部，在锥形部上绕接有线圈，线圈的一端连接磁芯前端的金属接触端，线圈的另一端与连接端子相连，连接端子安装在金属外壳上，连接端子与电路板相连接，电路板上设置有电感电阻部件，电感电阻部件由多个依次串联的电感电阻元件组成，每一个电感电阻元件均由相互并联的一个电感器和一个电阻组成。该防护装置可以应用在微波测试仪器或其他宽带设备的射频端口，能在1KHz到50GHz的频段内实现超宽带微波通路的工频干扰防护，降低仪器故障率。

Description

一种宽带微波通路工频干扰的防护装置
技术领域
本发明涉及微波通路工频干扰防护领域，具体涉及一种宽带微波通路工频干扰的防护装置。
背景技术
工频是指工业用交流电源频率，也指市电频率，中国的交流电源频率为50Hz，国外其他国家也有为60Hz。工频干扰是指设备仪器中50Hz或60Hz交流电电源产生的干扰。
现代微波毫米波测试仪器的最低工作频率越来越低，达到几千赫兹或更低频率，这样连接测试端口微波通路的隔直电容很大或没有隔直电容。微波测试仪器在测试使用过程中，如果出现被测件(交流供电)与测试仪器不共地或接地不良、测试过程使用接地不良的工具(如接地不良的电烙铁焊等)等情况，可能会在测试件上出现交流电源产生的工频交流电干扰，在中国，产生的工频干扰电压最高能达到110V。因为测试仪器微波通路中的隔直电容很大或没有，这样工频信号能通过电容耦合或直接加到连接端口的微波元件，经测试，50Hz的工频干扰信号通过大容值的隔直电容能耦合产生达到几十伏电压，如果直接接入干扰电压更高。测试仪器中微波通路常使用的微波开关、微波放大器等元件，一般为FET管元件，对于外界干扰很敏感，工频交流电干扰会造成微波通路的元件不可恢复的损坏，工频干扰也是宽带微波测试仪器的故障产生的重要原因之一。
现有技术中进行工频干扰防护的方式主要有两种：
1、交流电源产生的50Hz或60Hz工频干扰频率非常低，经过实验测试，隔直电容较大时，通过电容能耦合较大的干扰信号，当隔直电容小于几千皮法(pF)时，工频干扰通过电容产生的耦合非常小。在靠近端口的微波通路上增加小于几千皮法的隔直电容，能够进行工频干扰防护。此种方式低频信号不能通过隔直电容，限制了微波通路的最低工作频率，仪器设备的工作频率需要高于几兆赫兹的频率。当微波仪器设备的工作频率低于几兆赫兹的频率时，不能采用这种方法进行防护。
2、在微波通路上增加正反接地的限幅二极管或由多个限幅二极管构成的微波限幅器元件，因为具有限幅功能，能够将工频干扰限定在一个二极管管节的电压范围内，能够进行工频干扰的防护。此种方式因为使用微波限幅二极管或微波限幅器元件技术特性的限制，工作频段有限，非常难实现包括低频和微波频段的宽带工频干扰防护。当微波信号通过微波限幅二极管或微波限幅器元件会产生一定的非线性失真，同时，通过限幅二极管或限幅器的最大微波信号功率有限，限制在发射通路上的使用，同时微波限幅二极管或微波限幅器元件会产生一定的插入损耗。
发明内容
针对现有的微波通路工频干扰防护存在的应用范围窄，产生插入损耗高的问题，本发明提供了一种宽带微波通路工频干扰的防护装置，能在1KHz到50GHz的频段内为微波通路提供低插损的工频干扰的防护。
本发明采用以下的技术方案：
一种宽带微波通路工频干扰的防护装置，包括金属外壳，金属外壳上装有多级电感电阻接地结构，多级电感电阻接地结构包括锥形电感器、电路板和连接端子，锥形电感器安装在金属外壳的侧部，锥形电感器包括磁芯，磁芯后部开设有孔，孔内装有弹簧，弹簧的后端固定连接在金属外壳上，磁芯的前部为锥形部，在锥形部上绕接有线圈，线圈的一端连接在磁芯前端的金属接触端，线圈的另一端与连接端子相连，连接端子安装在金属外壳上，连接端子与电路板相连接，电路板安装在金属外壳的后部，电路板上设置有电感电阻部件，电感电阻部件由多个依次串联的电感电阻元件组成，每一个电感电阻元件均由相互并联的一个电感器和一个电阻组成，电感电阻部件的一端与连接端子相连，电感电阻部件的另一端接地。
优选地，所述金属外壳的侧部开设有凹槽，所述锥形电感器安装在凹槽内，弹簧的后端连接在凹槽的后部，弹簧的前端连接在磁芯后部的孔内，锥形电感器能在凹槽内前后滑动。
优选地，所述锥形电感器为高频电感，所述线圈为漆包线。
优选地，所述锥形电感器为第一级电感，电感电阻部件中与连接端子相接的第一个电感器为第二级电感，之后的电感器逐级递增，其中，后一级的电感器的电感值是前一级的电感器的电感值的20至100倍。
本发明具有的有益效果是：
本发明提供的宽带微波通路工频干扰的防护装置采用多级电感电阻接地结构实现对微波通路进行工频干扰防护，其中，锥形电感器为高频电感，锥形电感器前端的金属接触端垂直压接到微波带线上，降低锥形电感器在微波通路产生的插入损耗，提高防护装置的工作频率。电感电阻部件由多个依次串联的电感电阻元件组成，每一个电感电阻元件均由相互并联的一个电感器和一个电阻组成，扩展了防护装置的最低工作频率，消除多级电感串联产生的谐振，降低放电时的感应电流。
本发明提供的宽带微波通路工频干扰的防护装置可以应用在微波测试仪器或其他宽带设备的射频端口，对仪器设备的微波通路进行工频干扰的防护，能在1KHz到50GHz的频段内实现超宽带微波通路的工频干扰防护，降低仪器故障率。同时，该防护装置全部采用无源元件，装置通过信号时，产生非线性失真小，能通过的微波信号的功率高。
附图说明
图1为宽带微波通路工频干扰的防护装置的正视图。
图2为宽带微波通路工频干扰的防护装置的右视图。
图3为宽带微波通路工频干扰的防护装置的电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行具体的说明：
结合图1至图3，一种宽带微波通路工频干扰的防护装置，包括金属外壳1，金属外壳1上装有多级电感电阻接地结构。
其中，多级电感电阻接地结构包括锥形电感器2、电路板3和连接端子4，金属外壳1的侧部开设有凹槽5，锥形电感器2安装在凹槽5内。锥形电感器2为高频电感，锥形电感器2包括磁芯21，磁芯21后部开设有孔，孔内装有弹簧6，弹簧6的后端固定连接在金属外壳1上。磁芯21的前部为锥形部，在锥形部上绕接有线圈22，线圈22为漆包线等，线圈22的一端连接在磁芯21前端的金属接触端7，线圈22的另一端与连接端子4相连。
弹簧6的后端连接在凹槽5的后部，弹簧6的前端连接在磁芯21后部的孔内，锥形电感器2能在凹槽5内前后滑动，凹槽5上还设置有限位部件，限制锥形电感器的活动范围，锥形电感器2前端的金属接触端7垂直压接到微波带线上，这样可以降低锥形电感器在微波通路产生的插入损耗，提高防护装置的工作频率。
连接端子4也安装在金属外壳1上，连接端子4与电路板3相连接，电路板3安装在金属外壳1的后部，电路板3上设置有电感电阻部件，电感电阻部件为表贴封装元件，电感电阻部件焊接在电路板上。电感电阻部件由多个依次串联的电感电阻元件组成，每一个电感电阻元件均由相互并联的一个电感器和一个电阻组成，电感电阻部件的一端与连接端子相连，电感电阻部件的另一端接地。电感电阻部件扩展了防护装置的最低工作频率，消除多级电感串联产生的谐振，降低放电时的感应电流。
锥形电感器2为第一级电感，电感电阻部件中与连接端子相接的第一个电感器为第二级电感，之后的电感器逐级递增，其中，后一级的电感器的电感值是前一级的电感器的电感值的20至100倍。
例如图3，图3的电路图给出的是三级电感电阻结构，其中锥形电感器L1，与锥形电感器串联的第一个电感器L2为第一级电感器，与L2串联的电感器L3为第二级电感器。锥形电感器L1垂直压接在微波通路中的微波带线上，第一级电感器的电感值要远大于锥形电感器的电感值，第一级电感器的电感值约为锥形电感器的电感值的20至100倍，第二级电感器的电感值远大于第一级电感器的电感值，第二级电感器的电感值约为第一级电感器的电感值的20至100倍。同时，还要保证后一级电感器的自谐振频率要低于前一级电感器的扼流频率，最后一级电感器的扼流频率要低于防护装置的最低工作频率。
其中，第一级电感器和第二级电感器均并联一个电阻，这样能够消除多个电感器串联产生的自谐振，避免防护装置电感自谐振对微波通路传输射频信号的影响，降低微波传输通路的插入损耗，同时降低放电时大电感产生的感应电流，提高放电速度。
在实际使用该防护装置时，可以根据微波通路的频率范围和电感元件的选择增加或减少电感电阻结构的级数。
本发明提供的宽带微波通路工频干扰的防护装置可以应用在微波测试仪器或其他宽带设备的射频端口，对仪器设备的微波通路进行工频干扰的防护，能在1KHz到50GHz的频段内实现超宽带微波通路的工频干扰防护，降低仪器故障率。同时，该防护装置全部采用无源元件，装置通过信号时，产生非线性失真小，能通过的微波信号的功率高。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种宽带微波通路工频干扰的防护装置，其特征在于，包括金属外壳，金属外壳上装有多级电感电阻接地结构，多级电感电阻接地结构包括锥形电感器、电路板和连接端子，锥形电感器安装在金属外壳的侧部，锥形电感器包括磁芯，磁芯后部开设有孔，孔内装有弹簧，弹簧的后端固定连接在金属外壳上，磁芯的前部为锥形部，在锥形部上绕接有线圈，线圈的一端连接在磁芯前端的金属接触端，线圈的另一端与连接端子相连，连接端子安装在金属外壳上，连接端子与电路板相连接，电路板安装在金属外壳的后部，电路板上设置有电感电阻部件，电感电阻部件由多个依次串联的电感电阻元件组成，每一个电感电阻元件均由相互并联的一个电感器和一个电阻组成，电感电阻部件的一端与连接端子相连，电感电阻部件的另一端接地。
2.根据权利要求1所述的一种宽带微波通路工频干扰的防护装置，其特征在于，所述金属外壳的侧部开设有凹槽，所述锥形电感器安装在凹槽内，弹簧的后端连接在凹槽的后部，弹簧的前端连接在磁芯后部的孔内，锥形电感器能在凹槽内前后滑动。
3.根据权利要求1所述的一种宽带微波通路工频干扰的防护装置，其特征在于，所述锥形电感器为高频电感，所述线圈为漆包线。
4.根据权利要求1所述的一种宽带微波通路工频干扰的防护装置，其特征在于，所述锥形电感器为第一级电感，电感电阻部件中与连接端子相接的第一个电感器为第二级电感，之后的电感器逐级递增，其中，后一级的电感器的电感值是前一级的电感器的电感值的20至100倍。
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