DE3508401A1

DE3508401A1 - Einrichtung zur unterdrueckung von hochfrequenzstoerungen

Info

Publication number: DE3508401A1
Application number: DE19853508401
Authority: DE
Inventors: Jeffrey Ulverston Cumbria Chambers
Original assignee: Oxley Developments Co Ltd
Current assignee: Oxley Developments Co Ltd
Priority date: 1984-03-08
Filing date: 1985-03-08
Publication date: 1985-09-19
Also published as: GB2157110B; FR2561035B1; US4642589A; GB8505903D0; FR2561035A1; GB2157110A

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Unterdrückung von Hochfrequenzstörungen. Insbesondere betrifft die Erfindung Filter und Filtersysteme zum Schutz von elektronischen Systemen gegenüber äußeren Störungsquellen.

Maßnahmen zur Unterdrückung von Hochfrequenzstörungen werden üblicherweise an der Trennwand der Einheit der Einrichtung ergriffen, die geschützt werden soll, d.h. dort, wo Eingangs- und Ausgangsleitungen bzw. -drahte (Signalversorgungen und Rückleitungen sowie Versorgungs- und Rückleitungen) in ein abgeschirmtes Gehäuse, das das Gerät enthält, eintreten bzw. dieses verlassen.

Es gibt eine Anzahl von Techniken zur Umleitung oder Reduzierung von Störströmen, zu denen die Verwendung von abgeschirmten Kabeln, mit Verlust behafteten Kabeln oder Hülsen bzw. Schläuchen, das Einsetzen von Ferrit-Perlen zur Erhöhung der Selbstinduktivität von Drähten sowie die Verwendung von Durchführungskondensatoren und Filtern gehört. Die Erfindung betrifft insbesondere die zuletzt genannten Einrichtungen.

Störströme können ein breites Spektrum von Frequenzen enthalten, die zwischen einigen zehn Kilohertz und einigen Gigahertz liegen. Eine wirksame Kapazitäts-Entkopplung von Störfrequenzen im Hochfrequenzbereich des Spektrums kann nur durch die Verwendung von Kondensatoren mit extrem niedriger Induktivität erfolgen. Durchführungskondensatoren haben diese Eigenschaft und werden somit üblicherweise an den Trennwänden zur Störungsunterdrückung verwendet, und zwar sowohl in rohrförmiger als auch in scheibenförmiger Form.

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Durchführungskondensatoren reduzieren die Störungsströme durch Umleitung von derartigen Strömen durch parallele Entkopplung und gegebenenfalls auch durch Reihenimpedanz.

Die herkömmliche Anordnung dient zu einer derartigen Entkopplung, die zwischen einer Leitung, die durch eine Trennwand hindurchgeht, und der metallischen Trennwand selbst stattfindet. Zu diesem Zweck haben herkömmliche Durchführungskondensatoren einen äußeren Metallkörper, der in stabiler Weise an der Trennwand angeschraubt, angelötet, angeschweißt oder in sonstiger Weise daran angebracht ist. Eine derartige Anordnung hat jedoch den Nachteil, daß sie zu einem anwachsenden Stromfluß innerhalb des abgeschirmten Gehäuses führt, und zwar aufgrund des Stromflusses über die Streukapazität.

Aufgabe der Erfindung ist es somit, ein Hochfrequenz-Störung sunterdrückungsf ilter anzugeben, das keine zunehmenden Ströme zwischen einem Gehäuse und einer Durchgangsleitung aufgrund von Streukapazitäten hervorruft, und das in wirksamer Weise bei hohen Frequenzen arbeitet, ohne das Durchdringen der Trennwand durch extern abgestrahlte Felder zuzulassen.

Gemäß der Erfindung wird ein Filter zur Unterdrückung von Hochfrequenzstörungen angegeben, das zur Anbringung an Trennwänden ausgelegt ist, wobei das Filter ein Leitung-an-Leitung-Filter ist und zur Anbringung in einer Metall-Trennwand ausgelegt ist, so daß beide Leitungen elektrisch gegenüber der Trennwand isoliert sind.

Vorzugsweise weist das Filter einen Kondensator, der in einer rohrförmigen Metallhülse montiert ist, wobei eine Elektrode des Kondensators elektrisch an die Hülse angeschlossen ist, und eine Isolierbuchse auf, die zur Montage der Metallhülse

in einer öffnung der Metall-Trennwand ausgelegt ist, so daß die Metallhülse und beide Elektroden des Kondensators elektrisch gegenüber der Trennwand isoliert sind.

Vorzugsweise ist der Kondensator ein herkömmlicher, rohrförmiger Durchführungskondensator mit einer Innenelektrode, die koaxial zu einer äußeren,rohrförmigen Elektrode angeordnet ist, wobei die mit der Metallhülse verbundene Elektrode die äußere, rohrförmige Elektrode des Kondensators ist.

Vorteilhafterweise hat die Metallhülse einen sich nach außen erstreckenden Flansch, der dann, wenn die Metallhülse mit der Isolierbuchse in der öffnung der Trennwand montiert ist, zumindest teilweise die öffnung der Trennwand überlappt, um den Eintritt von direkten Strahlungsstörungen in das Innere der Trennwand durch die Öffnung hindurch zu begrenzen.

Vorzugsweise ist die Metallhülse in der öffnung der Trennwand unter Verwendung einer konischen Verriegelung montiert, wobei die Hülse mit einem konischen Vorsprung ausgebildet ist, der zur Verdrehung bzw. Formänderung der Isolierbuchse nach außen ausgelegt ist, um eine Halteschulter zu bilden, um die Hülse und die Buchse innerhalb der öffnung festzuhalten.

Die Erfindung wird nachstehend, auch hinsichtlich weiterer Merkmale und Vorteile, anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in

Fig. 1 die Verwendung von herkömmlichen Durchführungsfiltern

für Gegentakt- bzw. Differenz-Störströme; Fig. 2 die Verwendung von herkömmlichen Durchführungsfiltern für Gleichtakt-Störströme;

Fig. 3 eine Ausführungsform eines in einer Gehäusewand montierten Durchführungsfilters gemäß der Erfindung;

Fig. 4 eine andere Ausführungsform gemäß der Erfindung mit

Reiheninduktivitäten;
Fig. 5 die Verwendung eines Filters gemäß der Erfindung für Gegentakt- bzw. Differenz-Störströme; und Fig. 6 die Verwendung eines Filters gemäß der Erfindung für Gleichtakt-Störströme.

Bei der Anordnung gemäß Fig. 1 tritt eine Signalleitung 12 in ein metallisches abgeschirmtes Gehäuse 10 ein, und eine Signalrückleitung 14 verläßt das Gehäuse 10 über entsprechende Durchführungsfilter C1 bzw. C2, die in oder an der Gehäusewand 16 montiert sind. Eine Differenz- oder Gegentakt-Störquelle, die von Vd und Rs repräsentiert wird, legt Störströme an die Eingangsleitung 12 an. Ri bezeichnet die Eingangsimpedanz der inneren Schaltung, und Cs bezeichnet die innere Streukapazitat gegenüber Erde. Die Erde ist mit der Leitung 18 angedeutet. Die Filter C1 und C2 sind im jeweiligen Falle an Erde 18 entkoppelt, und zwar durch die Verbindung ihrer äußeren Elektroden direkt an die Gehäusewand 16, wie es mit den Bezugszeichen 17a und 17b angedeutet ist. Es darf darauf hingewiesen werden, daß durch die Entkopplung der Störströme an der Gehäusewand 16 ein Strom Is in der Gehäusewand 16 ausgebildet wird, der über die Streukapazität Cs zu der Signalleitung zufließen kann.

Wenn somit, wie in Fig. 1, eine Signalleitung 12 und eine Signalrückleitung 14 verwendet werden, wobei eine, separate Erdrückleitung 18 zum abgeschirmten Gehäuse 16 vorgesehen ist, so führt die Verwendung von Entkopplungskondensatoren C1 und C2 mit Leitung zur Erde Ströme Is in das abgeschirmte Gehäuse hinein. Es ist keine sichere Annahme zu meinen, daß die gesamte Entkopplung auf der Außenseite des abgeschirmten Gehäuses stattfinden wird, wobei der Skin-Effekt eine Abstrahlung in das Gehäuse verhindern würde, und die Verwendung von Entkopplungskondensatoren mit Leitung zur Erde kann somit der

isolierten Erde Ströme zuführen.

Außerdem wird ein Strömungsweg für den Strom über die Streukapazität Cs eingeführt, die zwischen der abgeschirmten Schaltung und den Gehäusewänden auftritt. Die Kapazität kann in der Größenordnung von 100 pF oder mehr liegen. Derartige Ströme können dann einen Strahlungsempfang bei der empfindlichen Schaltungsanordnung hervorrufen, die sich innerhalb des Ge-. häuses befindet.

Fig. 2 zeigt die Verwendung von herkömmlichen Filtern C3 und C4 für Gleichtakt-Störquellen Vi zwischen der Erde 21 und der jeweiligen Signalleitung 20 bzw. 22. Wenn die Durchführungskondensatoren C3 und C4 gleiche Werte hätten und die Streukapazität Cs Null wäre, träte kein Störstrom im Lastwiderstand Ri auf. In der Praxis ist jedoch eine Eigenschaft von herkömmlichen Durchführungskondensatoren, die üblicherweise aus Keramik bestehen, ihr breiter Toleranzbereich, üblicherweise von 150 % des Nennwertes. Dies ruft ein Ungleichgewicht in der Schaltung gemäß Fig. 2 hervor. In gleicher Weise ist die Streukapazität Cs in der Parxis nicht Null. Somit rufen das Ungleichgewicht der Werte der Entkopplungskapazitäten C3 und C4 sowie die Anwesenheit der Streukapazität Cs einen Stromfluß IR im Lastwiderstand Ri hervor.

Das Filter in Fig. 3 gemäß der Erfindung ist so ausgelegt, daß es in der Trennwand 44 montierbar, aber elektrisch gegenüber der Trennwand isoliert ist, so daß für eine Leitung-an-Leitung-Filterung gesorgt wird, anstatt eine solche von Leitung-anErde. Zu diesem Zweck ist ein Durchführungskondensator 26 in einer Hülse 28 aus elektrisch leitendem Material montiert, wobei die äußere Elektrode des Kondensators 26, beispielsweise durch Löten, an den Innenumfang der Hülse 28 elektrisch angeschlossen ist. Diese Verbindung, die eine niedrige Impedanz haben muß, ist mit dem Bezugszeichen 30 bezeichnet. Die

innere Elektrode des Kondensators 26 ist an eine Anschlußleitung 3 2 zum Anschluß einer nicht dargestellten äußeren Signalleitung und an eine Anschlußleitung 34 zum Anschluß einer nicht dargestellten inneren Signalleitung angeschlossen. Eine Anschlußleitung 3 6 zum Anschluß an eine nicht dargestellte äußere Rückleitung ist mit der Innenfläche des Rohres bzw. der Hülse 28 bei 38 verbunden, und eine Anschlußleitung 40 zum Anschluß einer nicht dargestellten inneren Rückleitung ist mit der Innenfläche des Rohres bzw. der Hülse 28 bei 4 2 verbunden.

Fig. 3 zeigt eine Möglichkeit, wie das Filter im Chassis oder einer Trennwand 44 montiert werden kann. Dabei wird eine konische Verriegelungstechnik verwendet, wobei eine Isolierbuchse 46, vorzugsweise aus PTFE, in ein Loch 48 in der . Trennwand 44 eingesetzt wird, bis ein Flansch 50 auf der Buchse mit der Außenoberfläche der Trennwand 44 in Eingriff kommt. Die Metallhülse 28, welche den Durchführungskondensator 26 enthält, wird dann bei der Darstellung gemäß Fig. 3 von links nach rechts in die Buchse 46 eingesetzt, bis ein konisch geformter Vorsprung 52 am Außenumfang der Hülse 28 die Trennwand 44 passiert hat und ein Flansch 53 auf der Hülse 28 mit dem Flansch 50 der Isolierbuchse 46 in Eingriff steht. Der konische Vorsprung 52 auf der Hülse 28 bewirkt, daß die Isolierbuchse 46 nach außen verformt wird und eine Schulter 54 bildet, deren Außendurchmesser größer ist als der Durchmesser des Loches 48 in der Trennwand 44. Die beiden Seiten der Trennwand 44 stehen somit jeweils in Eingriff mit dem Flansch 50 bzw. der Schulter 54 und halten somit die Hülse 28 und die Buchse 46 fest innerhalb des Loches 48.

Es ist jedoch nicht wesentlich, die zuletzt beschriebene Montagetechnik zu verwenden, und es kann jedes andere geeignete Montageverfahren verwendet werden, das dafür sorgt, daß an der Trennwand eine Leitung-an-Leitung-Entkopplung stattfindet,

während der Kondensator elektrisch gegenüber der Trennwand isoliert ist.

Aus Fig. 3 läßt sich entnehmen, daß der Metallflansch 53 der Hülse 28 einen größeren Durchmesser als das Loch 48 in der Trennwand 44 besitzt, und daß der Flansch 53 über dem Loch 48 liegt, um unterstützend dazu beizutragen, das Eindringen von direkter Strahlung in das Gehäuse durch das Loch 48 hindurch zu verhindern.

Die Filteranordnung gemäß Fig. 3 weist nur einen Kondensator auf. Bei der Ausführungsform in Fig. 4 ist ein rohrförmiger Ferrit-Kern 56 vorgesehen, der die Anschlußleitungen 34' und 40' umfaßt, um eine Reiheninduktivität für die Störströme in den genannten Leitungen einzuführen, was bei einigen Anwen- - dungszwecken vorteilhaft ist. Die Ausführungsform gemäß Fig. ist sonst identisch mit der Ausführungsform in Fig. 3.

Fig. 5 zeigt ein Schaltbild, das die Ausführungsform gemäß Fig. 3 in Differenz- bzw. Gegentakt-Betriebsart zeigt. Die Gehäusewand ist mit dem Bezugszeichen 58 bezeichnet, der innere Lastwiderstand trägt das Bezugszeichen Ri, die innere Streukapazität gegenüber Erde ist mit Cs bezeichnet, und das Filter selbst trägt das Bezugszeichen C6. Es darf darauf hingewiesen werden, daß keine Störströme in die Gehäusewand und das isolierte Erdsystem 60 eingeleitet werden, und in der Streukapazität Cs fließen keine Störströme.

Fig. 6 zeigt eine Gleichtaktschaltung unter Verwendung eines Filters C5 entsprechend der Ausführungsform gemäß Fig. 4. Die Gleichtakt-Ausführungsform des Leitung-an-Leitung-Filters wird erhalten durch die Hinzufügung von Reiheninduktivitäten L in den beiden Leitungen. Es ist zweckmäßig, einen einzelnen induktiven Kern wie in Fig. 4 zu verwenden, der für eine bifilare Konstruktion sorgt.

Wenn die Induktivität L bei der Gegentaktschaltung eingebaut wird, so erfolgt in den beiden Leitungen im wesentlichen eine Selbstaufhebung der Magnetflüsse, und das Filter ist in wirksamer Weise nur ein Entkopplungskondensator. Für die Gleichtaktschaltung tritt das Problem der unausgeglichenen Kondensatoren nicht auf, da nur ein Kondensator-Entkopplungselement vorgesehen ist.

Für effektiven Hochfrequenzbetrieb sollten Durchführungskondensatoren verwendet werden; die Entkopplung bei niedrigeren Frequenzen ermöglicht jedoch die Verwendung von anderen Arten von Kondensatoren in dem Rohr bzw. der Hülse 28.

Die Hülse 28 besteht normalerweise aus Messing, kann aber auch aus jedem anderen geeigneten Material hoher elektrischer Leitfähigkeit bestehen, an dem für den Kondensator Verbindungen niedriger Impedanz anbringbar sind.

In dem Augenblick, wo es erforderlich ist, Induktivitäten in den Anschlußleitungen auf der Außenseite des Kondensators zu haben, d.h. bei der Anordnung gemäß Fig. 3 auf der linken Seite des Kondensators, wird sich die Hülse 28 vorzugsweise nach außen erstrecken, um darin derartige Induktivitäten aufzunehmen.

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Claims

I1ATENfANUALTK STREHL SCHÜBEL-HOPF SCHULZ 35 08401 W1DENMAYERSTRASSE 17. D-BOO(J MÜNCHEN 22 OXLEY DEVELOPMENTS COMPANY LIMITED DEA-27077 8. März 1985 Einrichtung_zur_Unterdrückung__von_Hochfreguenz störungen

1. Einrichtung zur Unterdrückung von Hochfrequenzstörungen mit einem oder mehreren kapazitiven Entkopplungsfiltern, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung ein Leitung-an-Leitung-Filter (C5, C6) aufweist, das in einer Metall-Trennwand (44, 58) montierbar ist, so daß beide Leitungen (36, 40 und 32, 34) elektrisch gegenüber der Trennwand isoliert sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1,
gekennzeichnet durch

einen in einer rohrförmigen Metallhülse (28) montierten Kondensator (26), wobei eine Elektrode des Kondensators elektrisch an die Hülse (28) angeschlossen und die andere Elektrode von der Hülse isoliert ist, und durch eine Isolierbuchse (46), die zur Halterung der Metallhülse (28) in einer Öffnung

(48) in einer Metall-Trennwand (44) ausgelegt ist, so daß die Metallhülse (28) von der Trennwand (44) elektrisch isoliert ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator ein Durchführungskondensator (26) ist, dessen innere Elektrode koaxial innerhalb einer äußeren Elektrode angeordnet ist, wobei die an die Metallhülse (28) angeschlossene Elektrode die äußere Elektrode des Durchführungskondensators ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallhülse (28) einen sich nach außen erstreckenden Flansch <53) aufweist, der zumindest teilweise über der Trennwandöffnung (48) liegt, wenn die Metallhülse (28) mit der Isolierbuchse (46) in der Trennwandöffnung montiert ist, so daß der Spalt zwischen der öffnung (48) und der Metallhülse (28) in wirksamer Weise eng gemacht wird, um den Eintritt von direkten Strahlungsstorungen in das Innere der Trennwand durch die öffnung (48) zu begrenzen.

5. Einrichtung nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallhülse (28) mit einem konischen Vorsprung (52)

an ihrem Außenumfang versehen ist, der dann, wenn die Isolierbuchse (46) zuerst in die Trennwandöffnung (48) eingesetzt ist, bis ein Flansch (50) an der Buchse (46) mit einer Seite der Trennwand (44) in Eingriff steht und die Metallhülse (28) dann in die Buchse (46) eingeführt ist, die Buchse (46) nach außen unter Bildung einer Schulter (54) verformt, die mit der anderen Seite der Trennwand (44) in Eingriff steht, um die Hülse (28) und die Buchse (46) fest innerhalb der öffnung (48) zu haltern.

6. Einrichtung nach Anspruch 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Elektrode des Durchführungskondensators (26) am Innenumfang der Metallhülse (28) angelötet ist, wobei die Hülse (28) sich über die längsseitigen Enden des Kondensators hinaus erstreckt.

7. Einrichtung nach Anspruch 6,
gekennzeichnet durch

einen ersten Anschlußdraht (36), der sich aus dem einen Ende der Metallhülse (28) heraus erstreckt und an den innenumfang der Hülse (28) angrenzend an das eine Ende des Durchführungskondensators (26) angelötet ist, und durch einen zweiten Anschlußdraht (40), der sich aus dem anderen Ende der Metallhülse (28) heraus erstreckt und an den Innenumfang der Hülse (28) dicht an das andere Ende des Durchführungskondensators

(26) angrenzend angelötet ist.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, gekennzeichnet durch

Induktivitäten in den beiden Leitungen (36, 40 und 32, 34), wobei die Induktivitäten innerhalb der Länge der Metallhülse (28) enthalten sind.

9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, gekennzeichnet durch

einen Ferrit-Kern (36), der einen(34, 40) des Paares von Leitungsdrähten zum Kondensator (26) umfaßt, so daß Induktivitäten in diese Leitungen eingebaut werden, wobei der Ferrit-Kern (56) in der Länge der Metallhülse (28) enthalten ist.