CN220628884U - 一种基于微带结构的宽频带高耐压电磁脉冲抑制器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种基于微带结构的宽频带高耐压电磁脉冲抑制器，包括：金属外壳；设置在金属外壳上的输入连接器和输出连接器；以及设置在金属外壳内的防护电路板；所述防护电路板包括介质基板以及设置在介质基板上的输入端、第一级时域抑制器、微带滤波器、第二级时域抑制器和输出端；所述输入连接器、输入端、微带滤波器、输出端和输出连接器依次连接；所述第一级时域抑制器的一端与输入端连接；所述第二级时域抑制器的一端与输出端连接。本实用新型采用时域抑制器和微带滤波器多级级联的方式从时域、频域两个维度对电磁脉冲能量进行多通路泄放，提升了防护器件整体的耐受功率；同时，对于被保护设备而言实现了带内干扰和带外干扰同时抑制。
Description
技术领域
本实用新型涉及电子设备电磁脉冲防护技术领域，具体而言，涉及一种基于微带结构的宽频带高耐压电磁脉冲抑制器。
背景技术
核电磁脉冲、高功率微波等强电磁脉冲覆盖频段宽、上升沿快、脉冲功率大，可通过“前门”耦合途径进入电子系统内部，在电子设备端口形成瞬态高电压或大电流，造成电子设备受扰甚至损伤。以高功率微波为例，频率范围覆盖300MHz～300GHz，脉冲上升沿可达纳秒量级；国外公开的典型高功率微波源辐射功率可达几十吉瓦(GW)量级，在1km处的场强达到几十千伏每米(kV/m)，极易对射频前端设备造成干扰甚至损坏。
在射频前端加装防护器件，抑制进入射频通路内的电磁脉冲能量，是提升“前门”设备在电磁脉冲环境中生存能力的有效的手段。目前，前门设备脉冲防护器件多是基于PIN二级管设计的限幅器和基于瞬态防护器件与LC滤波电路组合设计的抑制器件。基于PIN二极管设计的限幅器，具有较大工作带宽和较低泄露电压，但PIN二极管的PN节易发生烧毁和二次击穿，耐受功率有限。基于瞬态防护器件与LC滤波电路组合设计的防护器件，受限于滤波电路分立元件的寄生电容和寄生电感，工作频率有限、带宽较低。因此，以上两种防护器件使用场景受限，无法满足前门设备宽频带、高耐压的电磁脉冲防护需求。
实用新型内容
本实用新型旨在提供一种基于微带结构的宽频带高耐压电磁脉冲抑制器，采用微带结构解决分立元件引入的寄生电容和寄生电感导致防护器件工作频率低的问题；并联多级瞬态抑制器件对电磁脉冲能量进行多通路泄放，提升防护器件耐受功率，满足射频前端宽频带、高耐压电磁脉冲防护需求。
本实用新型提供的一种基于微带结构的宽频带高耐压电磁脉冲抑制器，包括：
金属外壳；
设置在金属外壳上的输入连接器和输出连接器；
以及设置在金属外壳内的防护电路板；所述防护电路板包括介质基板以及设置在介质基板上的输入端、第一级时域抑制器、微带滤波器、第二级时域抑制器和输出端；所述输入连接器、输入端、微带滤波器、输出端和输出连接器依次连接；所述介质基板背面覆铜，并且介质基板背面覆铜与金属外壳电连接；所述第一级时域抑制器的一端与输入端连接，另一端通过第一过孔与介质基板背面覆铜连接；所述第二级时域抑制器的一端与输出端连接，另一端通过第二过孔与介质基板背面覆铜连接。
进一步的，所述金属外壳设置有输入穿墙过孔和输出穿墙过孔；所述输入连接器通过输入穿墙过孔与防护电路板的输入端连接，所述输出连接器通过输出穿墙过孔与防护电路板的输出端连接。
进一步的，所述输入连接器和输出连接器为射频同轴连接器。
进一步的，所述输入连接器和输出连接器通过螺钉固定在所述金属外壳上。
进一步的，所述金属外壳为矩形金属外壳。
进一步的，所述金属外壳有一面为可开启盖板，所述可开启盖板通过螺钉固定在金属外壳上。
进一步的，所述防护电路板的输入端和输出端均为微带线结构。
进一步的，所述防护电路板的微带线结构的特征阻抗为50Ω或75Ω。
进一步的，所述介质基板四周设置有第三过孔，通过螺钉穿过第三过孔将介质基板固定在金属外壳内。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：
本实用新型采用时域抑制器和微带滤波器多级级联的方式从时域、频域两个维度对电磁脉冲能量进行多通路泄放，提升了防护器件整体的耐受功率；同时，对于被保护设备而言实现了带内干扰和带外干扰同时抑制。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1是本实用新型实施例中基于微带结构的宽频带高耐压电磁脉冲抑制器的外部结构图。
图2是本实用新型实施例中防护电路板的结构示意图。
图3是本实用新型实施例中防护电路板上微带线结构的示意图。
图4是本实用新型实施例实现的基于微带结构的宽频带高耐压电磁脉冲抑制器的S21参数展示图。
图5是本实用新型实施例实现的基于微带结构的宽频带高耐压电磁脉冲抑制器的驻波比展示图。
图6是本实用新型实施例实现的基于微带结构的宽频带高耐压电磁脉冲抑制器对宽带脉冲的抑制效果展示图。
图7是上述实现的基于微带结构的宽频带高耐压电磁脉冲抑制器对C波段窄带高功率微波的抑制效果展示图。(波形为检波后波形)。
图标：1-金属外壳、2-输入连接器、3-输出连接器、4-介质基板、5-第三过孔、6-输入端、7-输出端、8-第五微带线、9-第一微带线、10-第二微带线、11-第三微带线、12-第四微带线、13-第六微带线、14-第一级时域抑制器、15-第二级时域抑制器。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
实施例
如图1所示，本实施例提出一种基于微带结构的宽频带高耐压电磁脉冲抑制器，包括金属外壳1、输入连接器2、输出连接器3和防护电路板；
本实施例中，所述金属外壳1为矩形金属外壳，所述金属外壳1有一面为可开启盖板，所述可开启盖板通过螺钉固定在金属外壳1上。
本实施例中，所述输入连接器2和输出连接器3设置在金属外壳1上。进一步的，所述输入连接器2和输出连接器3通过螺钉固定在所述金属外壳1上。优选所述输入连接器2和输出连接器3为N型射频同轴连接器。进一步的，所述金属外壳1两侧(非可开启盖板)设置有输入穿墙过孔和输出穿墙过孔；所述输入连接器2通过输入穿墙过孔与防护电路板的输入端6连接，所述输出连接器3通过输出穿墙过孔与防护电路板的输出端7连接。
所述防护电路板设置在金属外壳1内；如图2所示，所述防护电路板包括介质基板4以及设置在介质基板4上的输入端6、第一级时域抑制器14、微带滤波器、第二级时域抑制器15和输出端7；所述输入连接器2、输入端6、微带滤波器、输出端7和输出连接器3依次连接；所述介质基板4背面覆铜，并且介质基板4背面覆铜与金属外壳1良好电连接；所述第一级时域抑制器14的一端与输入端6连接，另一端通过第一过孔与介质基板4背面覆铜连接；所述第二级时域抑制器15的一端与输出端7连接，另一端通过第二过孔与介质基板4背面覆铜连接。进一步的，所述介质基板4四周设置有第三过孔5，通过螺钉穿过第三过孔5将介质基板4固定在金属外壳1内。
进一步的，所述第一级时域抑制器14根据注入高功率微波能量选择高耐压/大通流能力抑制器件；本实施例中，所述第一级时域抑制器14由两个CDSOD323型TVS串联组成，对高功率微波能量进行第一级泄放；同时，串联结构可减小TVS寄生电容，降低对后级微带滤波器设计的影响。
进一步的，所述第二级时域抑制器15根据被保护设备工作信号特性选择快响应、低钳位电压抑制器件。本实施例中，所述第二级时域抑制器15采用DF2B5M4CT型TVS。
进一步的，所述微带滤波器通带范围/截止频率根据被保护设备工作频率设计，如图3所示，本实施例中所述微带滤波器实现为第一微带线9、第二微带线10、第三微带线11、第四微带线12。同时，所述防护电路板的输入端6和输出端7均为微带线结构，输入端6实现为第五微带线8，输出端7实现为第六微带线13。所述防护电路板的微带线结构的特征阻抗为50Ω或75Ω。所述第一级时域抑制器14、微带滤波器、第二级时域抑制器15级联后电路特征阻抗为50Ω或75Ω，插入损耗小于1dB。本实施例中，各微带线的参数如下：
第一微带线9的长度为13.09mm，宽度为0.40mm；
第二微带线10的长度为9.60mm，宽度为0.85mm；
第三微带线11的长度为14.26mm，宽度为0.20mm；
第四微带线12的长度为9.60mm，宽度为0.85mm；
第五微带线8的长度为5mm，宽度为2.08mm；
第六微带线13的长度为5mm，宽度为2.08mm。
图4是上述实现的基于微带结构的宽频带高耐压电磁脉冲抑制器的S21参数展示图。
图5是上述实现的基于微带结构的宽频带高耐压电磁脉冲抑制器的驻波比展示图。
图6是上述实现的基于微带结构的宽频带高耐压电磁脉冲抑制器对宽带脉冲的抑制效果展示图。
图7是上述实现的基于微带结构的宽频带高耐压电磁脉冲抑制器对C波段窄带高功率微波的抑制效果展示图。(波形为检波后波形)。
从图4、图5、图6和图7，验证了本实用新型基于微带结构的宽频带高耐压电磁脉冲抑制器能够提升防护器件整体的耐受功率；同时，对于被保护设备而言实现了带内干扰和带外干扰同时抑制。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种基于微带结构的宽频带高耐压电磁脉冲抑制器，其特征在于，包括：
金属外壳(1)；
设置在金属外壳(1)上的输入连接器(2)和输出连接器(3)；
以及设置在金属外壳(1)内的防护电路板；所述防护电路板包括介质基板(4)以及设置在介质基板(4)上的输入端(6)、第一级时域抑制器(14)、微带滤波器、第二级时域抑制器(15)和输出端(7)；所述输入连接器(2)、输入端(6)、微带滤波器、输出端(7)和输出连接器(3)依次连接；所述介质基板(4)背面覆铜，并且介质基板(4)背面覆铜与金属外壳(1)电连接；所述第一级时域抑制器(14)的一端与输入端(6)连接，另一端通过第一过孔与介质基板(4)背面覆铜连接；所述第二级时域抑制器(15)的一端与输出端(7)连接，另一端通过第二过孔与介质基板(4)背面覆铜连接。
2.根据权利要求1所述的基于微带结构的宽频带高耐压电磁脉冲抑制器，其特征在于，所述金属外壳(1)设置有输入穿墙过孔和输出穿墙过孔；所述输入连接器(2)通过输入穿墙过孔与防护电路板的输入端(6)连接，所述输出连接器(3)通过输出穿墙过孔与防护电路板的输出端(7)连接。
3.根据权利要求1所述的基于微带结构的宽频带高耐压电磁脉冲抑制器，其特征在于，所述输入连接器(2)和输出连接器(3)为射频同轴连接器。
4.根据权利要求1所述的基于微带结构的宽频带高耐压电磁脉冲抑制器，其特征在于，所述输入连接器(2)和输出连接器(3)通过螺钉固定在所述金属外壳(1)上。
5.根据权利要求1所述的基于微带结构的宽频带高耐压电磁脉冲抑制器，其特征在于，所述金属外壳(1)为矩形金属外壳(1)。
6.根据权利要求5所述的基于微带结构的宽频带高耐压电磁脉冲抑制器，其特征在于，所述金属外壳(1)有一面为可开启盖板，所述可开启盖板通过螺钉固定在金属外壳(1)上。
7.根据权利要求1所述的基于微带结构的宽频带高耐压电磁脉冲抑制器，其特征在于，所述防护电路板的输入端(6)和输出端(7)均为微带线结构。
8.根据权利要求1所述的基于微带结构的宽频带高耐压电磁脉冲抑制器，其特征在于，所述防护电路板的微带线结构的特征阻抗为50Ω或75Ω。
9.根据权利要求8所述的基于微带结构的宽频带高耐压电磁脉冲抑制器，其特征在于，所述介质基板(4)四周设置有第三过孔(5)，通过螺钉穿过第三过孔(5)将介质基板(4)固定在金属外壳(1)内。
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