CN1471752A - 防干扰滤波和雷电流旁泄装置 - Google Patents

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Abstract

装置(1)被装到一个高频信号传输同轴缆线中。该装置的作用是，使装置或设备不受电磁脉冲、过电压和/或雷电的影响。该装置(1)具有短路导线(5，6)，它们被布置成大致平行于同轴缆线的内导体(3)。这种结构允许与纵轴线(9)同心地构成装置(1)壳体(2)，并且该壳体(2)没有突出的部件。

Description

防干扰滤波和雷电流旁泄装置
技术领域
本发明涉及在一条用于传输高频信号的同轴缆线中的防干扰滤波和雷电流旁泄装置，它包括一个具有两个接头的壳体、一个穿过该壳体的内导体和一个在内导体和壳体之间的短路连接器，其中该壳体构成一个接地的外导体。
背景技术
这种防干扰滤波和雷电流旁泄装置是已知的。它们用于保护与线路连接的组件、装置或设备如电讯设备的同轴缆线不受电磁脉冲、过电压和/或雷电流的影响。人造电磁脉冲例如可能是由电动机、开关、定时线路段产生的或是与核反应情况有关地产生的。自然脉冲例如是由直接或间接的闪电雷击造成的。在这里，已知的保护电路被安置在组件、装置或设备的输入端，在这里，所述的组件、装置或设备可能是旁泄放电的或反射的装置。
EP938166公开了EMP(电磁脉冲)旁泄放电器。EMP旁泄放电器具有一个壳体，它起到外导体作用并且接地。在壳体的沿同轴缆线插入方向延伸的第一部分中，插入一个内导体。在壳体的从第一壳部上成直角地突出的第二部分中，设有一个λ/4短路导线，它使内导体与壳体相互连接。通过这种公开的T型布局，已经可以利用适当的已知几何形状布局和设计获得很好的对所连装置、组件或设备的保护。这种EMP旁泄放电器必须符合国际标准并且例如满足按照IEC标准的检验条件。尽管已经很有效了，但这种旁泄放电器具有以下缺点，即仍然有剩余脉冲并进而有剩余能量通过内导体被传输给所连的组件、装置或设备。另一个缺点是，垂直于内导体地设置的并装有λ/4短路导线的壳体部比较大并且导致该旁泄放电器的很占地的结构尺寸。这样的旁泄放电器的装入因λ/4部件成直角突出而经常很难进行，并且还必须保持相邻部件之间的适当间距。这种结构形式也无法借助收缩软管来排除外界影响，而是实际上要卷绕上防腐带。这造成较高的成本。
发明内容
因此，本发明的任务是提供一种防干扰滤波和雷电流旁泄装置1，其中剩余脉冲和剩余能量被进一步减少，壳体没有垂直突出的附加部件并且整个装置可以紧凑并尽可能轴对称地构成。
通过权利要求1特征部分所限定的特征来完成该任务。根据从属权利要求的特征得到本发明的有利改进方案。
在本发明的解决方案或本发明的装置中，内导体纵轴线和短路连接器的纵轴线大致平行地安置在内导体和壳体之间。同时，内导体和短路连接器的纵轴线的走向大致平行于装置或壳体的纵轴线。在这里，本发明的所有必要部件布置在壳体纵轴线的周围，从而壳体可以被设计成与纵轴线同心。这种结构导致装置的紧凑的圆柱形结构，其中缆线的输入端和输出端或相应的接头在同一轴线上并且与装置纵轴线重合。通过设置两个相互对着的并构成内导体和外导体之间的断路连接器的短路导线，得到了其它优点。如果因雷击或其它电磁事件而出现的干扰脉冲通过这两个相互对着的短路导线被旁泄给大地，则部分消除了应电感效应而导致的在此出现的电压。结果，在装置输出端上出现的剩余脉冲和剩余能量明显减少。与用于同一功率范围的并具有垂直突出的λ/4放电器的传统装置相比，在本发明的解决方案中，电压声誉脉冲例如可以减少4倍，剩余能量例如可以减少30倍。这些倍数可以根据各元件的结构和材料选择而大范围地变化，但在任何情况下，都明显减少了剩余脉冲和剩余能量。
由此得到本发明解决方案的其它优点，即这两个短路导线不是具有标准的λ/4放电器，而是通过按照本发明布局和在内导体与两个短路导线之间的外端连接区的设计结构，可以缩短短路导线的几何长度。由此形成所谓的电气延长的λ/4短路导线。在一个等效电路图中，每个短路导线具有一个电容和一个电感，它们并联工作。通过这种实施形式，得到了装置的宽带工作区，例如用于1.7-2.5GHz的高频信号。通过改变在内导体和短路导线上的电容和电感，可以通过已知方式大范围地泼醅于其它频段。通过在内导体中装入一个附加的高通滤波器，确切地说是在与装置部分连接的连接端上，可以进一步减小已明显减少的剩余能量。通过本发明的解决方案明显减少剩余脉冲使得省略精密保护电路成为可能，而在其它已知的解决方案中，精密保护电路是必需的。
除了紧凑的同心结构外，本发明的解决方案还使得在相互对准的短路导线端和壳体之间装入附加的脉冲旁泄元件成为可能。作为附加的脉冲旁泄元件，例如可以使用气体放电式放电器或变阻二极管或二极管，其中这些元件在装置的工作频段内被去耦。这种结构实现了馈入电压的传输。因此，该装置也能被用于相应的附加脉冲旁泄元件的RF去耦，而不会减弱互调性能。
附图说明
以下，结合实施例并参见附图来详细说明本发明，附图所示为：
图1是一个本发明装置的纵截面图；
图2是沿图1的线I-I的横截面图；
图3是沿图1的线II-II的横截面图；
图4是图1所示装置的等效电路图；
图5是具有一个附加的高通滤波器的图1所示装置的等效电路图；
图6是具有一个附加的高通滤波器和一个附加的旁泄元件和一个直流馈入机构的图1所示装置的等效电路图。
具体实施形式
图1示出了本发明的防干扰滤波和雷电流旁泄装置1，它具有用于同轴缆线的两端接头7、8。同轴缆线没有被示出并且它例如用作在一根天线和一个带有相应装置的收发机之间的连接线。接头7、8是本身公知的且部分标准化的部件，它们在输入端19和输出端18上都具有连接件，以便一方面使缆线的内导体通过部件21与装置1的内导体3连接并且另一方面使缆线的外导体通过一个机械连接器22与壳体2连接。在这里，壳体2构成装置1的外导体4。连接件21都被安置在装置1的或壳体2的纵轴线9上并且通过绝缘板23支承在壳体2内。连接件21的一个内部分24例如通过螺纹件、焊接或夹子与各自一个板25、26导电连接。板25、26由弹性导电材料且尤其是金属如黄铜制成。这两个板25、26在壳体2纵轴线9方向上彼此间隔开并且构成在内导体3和两个短路导线5、6之间的连接点12、13。内导体3被布置成平行于壳体2纵轴线9并且与该轴线间隔开。在所示例子中，装置1的整个内导体由连接件21、板25、26的一部分以及内导体3组成。内导体在其长度范围内具有不同的几何形状差异，这样一来，形成各种不同的电抗值或感应系数和电容。这两个短路导线5、6也被布置成大致平行于壳体2纵轴线9并且与该轴线间隔开。这两个短路导线5、6的外端10、11通过板25、26与内导体3和连接件21连接。这两个短路导线5、6的内端14、15相互对准并且通过一个触点部16与壳体2导电连接。在所示例子中，这两个短路导线5、6和触点部16被设计成一体。这两个短路导线5、6和板的25、26对应部分构成内导体3和壳体2之间的短路连接。按照本身已知的方式，通过调整该部件的的几何形状尺寸并选择电介质20，按照装置的理想应用场合地确定频段和带宽。为了改善电气性能，内导体3和短路导线5、6至少部分被一个绝缘体27包围住。在局部区域内，在壳体2和内导体3之间或在短路导线5、6与板25、26之间，作为电介质地存在空气。壳体2配备有一个凸缘28和一段螺纹29，以便例如通过一个绝缘套管插在并固定在一个导电装置壁中。脉冲的旁泄则通过该导电装置壁进行，以便平衡电势。
图2是沿图1的I-I线的装置1的横截面图。在这里，可以看到板26，在该板的中心插入连接件21的内部分24并且该内部分与板连接。在外移后，短路导线6的外端11和内导体3的区域13也与板26连接。板26被壳体同心包围着并且在板26和壳体2之间有电介质20，在这里就是空气。
图3示出了装置1的另一个横截面，确切地说是沿图1的II-II线。在这里，可以看到内导体3和短路导线6，它们的走向大致相互平行并且与纵轴线9平行。内导体3和短路导线5、6都被埋入电介质20中，所述电介质在这里由绝缘体27构成并例如由特氟龙材料制成。本发明的防干扰滤波和雷电流旁泄装置例如象图1-3所示和所述的那样具有紧凑且最小的结构尺寸。它能够大密度地封装导体并且不需要现有部件。壳体2和进而整个装置1可以被设计成圆柱形并因此可以被安装在圆孔里，不需要注意取向定位问题。并列的导体插入槽可以紧密排列，而不会使干扰各装置1的部件相互干扰或出现损伤。这种结构形式可以简单地通过收缩软管而不受外界影响。同时，本发明的装置1具有明显减少的剩余脉冲和剩余能量。如果举例示出的防干扰滤波和雷电流旁泄装置1遇到其波形为8/20μs的标准化脉冲电流，则例如留下约为16伏的电压剩余脉冲和25kA下的约13μJ剩余能量。如果一个常见的用于同样频带的并具有一个垂直突起的λ/4短路导线的装置接受相同的试验，则该常见装置具有70伏的电压剩余脉冲和25kA下的约430μJ剩余能量。同时，本发明所例举出的装置1按照宽带地被设计用于1.7-2.5GHz的频段。宽带设计方式可以被用在从约400MHz到插接连接器的上极限频率的整个应用范围内。所示例子的壳体2的外直径包括该插接连接器等于29毫米，与连接件21有关的装置1总长约为72毫米。与应用领域和插接连接器或要传输的高频段有关，尺寸相应变化。
图4示出了图1的高频技术装置1的等效电路图。内导体3和外导体4在输入端19和输出端18之间延伸。在这里，输入端或输出端19或18按照脉冲方向来定，即输入端19例如指向天线，输出端18指向要保护的装置。由内导体3构成的总线包括一个电容30、一个电感32、一个电容34、一个电感33和另一个电容31。这些部分具有不同的电抗值。短路导线5、6在等效电路图中分别由一个电感35和一个并联电容36表示。外导体4或壳体2接地。
在图5中，示出了与图4中相同的等效电路图，不过，在这里还在总线或内导体3的输出端18前形成一个电容37。电容37通过本身已知的方式构成一个高通滤波器并且用于进一步减少剩余能量。
图6示出了本发明装置的一个等效电路图，其中设有一个直流馈入机构38。除了参见图4、5所述的等效元件外，该结构还具有一个附加的脉冲旁泄元件39和另一个电容40。作为附加的脉冲旁泄元件39，可以使用一个气体放电式放电器、一个变阻二极管或一个二极管。旁泄元件39被接入到断路导体5、6的输出端14、15和壳体2或外导体4之间。在这里，该附加旁泄装置39在可传输频段内被去耦。
在图4-图6的等效电路图中示出的分立等效部件可以是实际存在的或者可以通过各种不同的导线长度和阻抗来实现，如根据图1举例所述的那样。

Claims (11)

1、在一条用于传输高频信号的同轴缆线中的防干扰滤波和雷电流旁泄装置(1)，它包括一个具有两个接头(7，8)的壳体(2)、一个穿过该壳体(2)的内导体(3)和一个在内导体(3)和壳体(2)之间的短路连接器(5，6)，其中该壳体(2)构成一个接地的外导体(4)，其特征在于，该短路连接器由两个短路导线(5，6)构成，它们被布置成大致平行于内导体(3)，这两个短路导线(5，6)的各自一端(10，11)在两个间隔而设的区域(12，13)上与该内导体(3)连接并且这两个短路导线(5，6)的另外两端(14，15)相互对着并且通过连接件(16，17)与壳体(2)相连。
2、如权利要求1所述的防干扰滤波和雷电流旁泄装置，其特征在于，每个短路导线(5，6)包括一个电容(36)和一个电感(35)，它们构成一条并联谐振回路。
3、如权利要求1或2所述的防干扰滤波和雷电流旁泄装置，其特征在于，在两个连接点(12，13)区域内并在内导体(3)和短路导线(5，6)之间，在内导体(3)上分别形成一个电容(30，31)并且内导体(3)在这两个连接点(12，13)之间具有另一个电容(34)和至少一个电感(32，33)。
4、如权利要求1-3之一所述的防干扰滤波和雷电流旁泄装置，其特征在于，在输出端(18)上，在内导体(3)上设有一个高通滤波器(37)。
5、如权利要求1-4之一所述的防干扰滤波和雷电流旁泄装置，其特征在于，在短路导线(5，6)的相互对着的端部(14，15)与壳体(2)之间，接入一个电容(40)并与该电容并联地接入一个附加的脉冲旁泄元件(39)。
6、如权利要求1-5之一所述的防干扰滤波和雷电流旁泄装置，其特征在于，在一方面是内导体(3)和另一方面是短路导线(5，6)以及壳体(2)之间设有一个电介质(20)。
7、如权利要求1-6之一所述的防干扰滤波和雷电流旁泄装置，其特征在于，刨除在短路导线(5，6)和壳体(2)之间的连接件(16，17)不算，所有工作元件都被布置成与装置(1)纵轴线(9)同心或与装置(1)纵轴线(9)平行。
8、如权利要求1-7之一所述的防干扰滤波和雷电流旁泄装置，其特征在于，短路导线(5，6)是电气延长的λ/4短路线。
9、如权利要求1-8之一所述的防干扰滤波和雷电流旁泄装置，其特征在于，短路导线(5，6)和连接件(25，26)的不同导线段确定了HF传输的带宽和频段。
10、如权利要求1-9之一所述的防干扰滤波和雷电流旁泄装置，其特征在于，内导体(3)的不同导线段和电介质(20)确定了HF传输带宽的特性。
11、如权利要求5所述的防干扰滤波和雷电流旁泄装置，其特征在于，脉冲旁泄元件(39)是一个气体放电型放电器或一个变阻二极管或一个二极管，在该脉冲旁泄元件(39)和电容(40)上面设有一个直流馈入机构。
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