EP0978157B1 - Breitband emp-ableiter - Google Patents

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EP0978157B1 EP99902487A EP99902487A EP0978157B1 EP 0978157 B1 EP0978157 B1 EP 0978157B1 EP 99902487 A EP99902487 A EP 99902487A EP 99902487 A EP99902487 A EP 99902487A EP 0978157 B1 EP0978157 B1 EP 0978157B1
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Definitions

  • the present invention relates to a broadband EMP arrester in a coaxial line consisting of a housing placed in the outer conductor and one with the inner conductor of the coaxial line ⁇ / 4 electrically connected Short-circuit line, which contacts the housing at its end is according to the definition of the claims.
  • the broadband EMP arrester according to claim 1 is an arrester which is inserted between the housing and an electrically extended ⁇ / 4 short-circuit line, line sections with different wave impedances being arranged in the main line, which form a bandpass and bandwidths of the frequency bands via bandpass Enable transformations up to an octave.
  • the impedance of the main line is varied with the corresponding line sections. The differences are caused by the parameters diameter, length and / or the surrounding dielectric of the line section.
  • the broadband configured as a plug-in coupling in the sectional view according to FIG. 2 EMP arrester consists of an outer conductor 10, which is a cylindrical housing with connectors 11 and 12 arranged on both sides for screw connections or plug connections of coaxial conductors.
  • the connector 11 is on the left in the Drawing as a connection to the unprotected area, for example to an antenna, thought and the connector 12, right in the drawing is supposed to protect Connect to an electronic device.
  • this EMP arrester on a screw connection or to be attached to a housing bushing as an earth connection.
  • An outer hollow cylinder 20 is screwed into a middle part 10b of the outer conductor 10 or put on. This outer hollow cylinder 20 is via the short-circuit line 24 electrically connected to the inner conductor 30.
  • the length of the short circuit line 24 is based on the electrically extended ⁇ / 4 wavelength or its periods Center frequency of the frequency band to be transmitted tuned.
  • the mechanical length of the short-circuit line 24 can be determined by attaching Electrically shorten the dielectric 25 in the area of the short-circuit line 24. For this The reason why hollow cylinder 20 and conductor 24 are drawn in broken lines in FIG.
  • the length of the short-circuit line 24 can also be made by attaching one or several concentrated capacitances or reactances, which can be caused by one or more end disks 26, cup or cylinder capacities are formed, shorten mechanically.
  • the bandwidth of the frequency band to be transmitted can be found in the coaxial line arranged line sections 31, 32, 33, 34, 35 corresponding Determine wave impedances.
  • the main line impedance is varied. This is done through different Line sections.
  • These line sections 31, 32, 33, 34, 35 are different by the parameters diameter; Length and / or the dielectric surrounding them.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen breitbandigen EMP-Ableiter in einer Koaxialleitung mit einem in einem Aussenleiter (10) aufgesetzten Hohlzylinder (20), welcher über eine Kurzschlussleitung (24) elektrisch mit dem Innenleiter (30) der Koaxialleitung verbunden ist, wobei Leitungsabschnitte (31, 32, 33, 34, 35) entsprechender Wellenimpedanzen in der Koaxialleitung eine grosse Bandbreite des Frequenzbandes bestimmen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Breitband EMP-Ableiter in einer Koaxialleitung bestehend aus einem in den Aussenleiter aufgesetzten Gehäuse und einer mit dem Innenleiter der Koaxialleitung elektrisch leitend verbundenen λ/4 Kurzschluss-Leitung, welche an ihrem Ende mit dem Gehäuse kontaktiert ist gemäss der Definition der Ansprüche.
Elektromagnetische Impulse künstlicher Art, wie sie von Motoren, Schaltern, getakteten Netzteilen oder ähnlichem erzeugt werden können, sowie natürlichen Ursprungs, wie von direkten oder indirekten Blitzschlägen, werden durch induktive, kapazitive oder galvanische Kopplung über koaxiale Leitungen in die angeschlossenen Geräte geführt und können diese beschädigen oder gar zerstören. Es ist bekannt, die Geräte gegen erhebliche Überspannungen, Störspannungen oder Blitzströme an deren Eingang durch ableitende oder reflektierende Systeme zu schützen. Bekannt geworden sind beispielsweise EMP - Gasableiter auch EMP - Charge - Eliminator genannt, mit denen diese schädlichen Ströme, Spannungen und bestimmte Frequenzen abgeleitet oder reflektiert werden können. Solche Anordnungen sind aus dem Schweizer Patent CH-660261 und aus den Schweizer Patentanmeldungen 914/95, 158/97 bekannt.
Bekannte Schutzschaltungen weisen verschiedene Nachteile auf. Durch ihre Eigenkapazität war der breitbandige Einsatz von Gasentladungsableiter auf kleiner 36Hz begrenzt und bekannte λ/4 Kurzschlussschaltungen weisen Bandbreiten von max. bis zu 20% (Bandbreite / Mittelfrequenz) auf. Dies verunmöglichte breitbandige Schutzschaltungen z.B. für ganze Hohlleiterbänder oder deren Einsatz im GSM/PCN dual Band.
Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Breitband EMP-Ableiter zu schaffen, der die Übertragung eines Frequenzbandes hoher Bandbreite zulässt, beispielsweise für Dual-Band Einsätze oder ganze Hohlleiterbänder, ohne dieses negativ zu beeinflussen und schädliche Frequenzen gegen Erde ableitet oder reflektiert.
Diese Aufgabe wird durch die in den Ansprüchen definierte Erfindung gelöst.
Der Breitband EMP-Ableiter gemäss Anspruch 1 ist ein Ableiter, der zwischen Gehäuse und einer elektrisch verlängerten λ/4 Kurzschluss-Leitung eingesetzt ist, wobei in der Hauptleitung Leitungsabschnitte mit unterschiedlichen Wellenimpedenzen angeordnet sind, welche einen Bandpass bilden und Bandbreiten der Frequenzbänder über Bandpass-Transformationen auf bis zu grösser einer Oktave ermöglichen. Mit den entsprechenden Leitungsabschnitten wird die Impedenz der Hauptleitung variiert. Die Unterschiede werden durch die Parameter Durchmesser, Länge und/oder das umgebende Dielektrika des Leitungsabschnittes bewirkt.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend beispielhaft erläutert. Es zeigen:
Fig. 1
ein elektrisches Prinzipschema einer bevorzugten Ausführungsform eines Breitband EMP - Ableiters mit Leitungsabschnitten entsprechender Wellenimpedanz in der Hauptleitung,
Fig. 2
eine beispielhafte Schnittansicht durch einen Teil einer bevorzugten Ausführungsform eines Breitband EMP-Ableiters gemäss Figur 1.
Der in der Schnittansicht gemäss Fig. 2 als steckbare Kupplung ausgestaltete Breitband EMP-Ableiter besteht aus einem Aussenleiter 10, der als zylindrisches Gehäuse mit beidseits angeordneten Verbindern 11 und 12 für Schraubanschlüsse oder Steckverbindungen von koaxialen Leitem aufweist. Dabei ist der Verbinder 11 links in der Zeichnung als Verbindung in das ungeschützte Gebiet, beispielsweise zu einer Antenne, gedacht und der Verbinder 12, rechts in der Zeichnung soll den geschützten Anschluss an ein elektronisches Gerät bilden. In den dargestellten beispielhaften Ausführungen ist vorgesehen, diesen EMP-Ableiter an einer Schraubverbindung oder an einer Gehäusedurchführung als Erdverbindung zu befestigen. Dazu ist eine Schraubverbindung 18 oder ein Flansch 13 und ein Gewinde 15 am Aussenleiter 10 vorhanden, welche zusammen mit einer Unterlagsscheibe 17 oder dgl. und einer Mutter 16 eine Schraubbefestigung an einer Gehäusewand ergeben. Eine zusätzliche Dichtung 14 aus veredeltem Weichkupfer bewirkt eine widerstandsarme und induktivitätsarme Kontaktierung. Andere Befestigungsmöglichkeiten gemäss anderer Verbindungsnormen stehen dem Fachmann bei Kenntnis der vorliegenden Erfindung grundsätzlich zur Verfügung.
In ein Mittelteil 10b des Aussenleiters 10 ist ein äusserer Hohlzylinder 20 eingeschraubt bzw. aufgesetzt. Dieser äussere Hohlzylinder 20 ist über die Kurzschluss-leitung 24 mit dem Innenleiter 30 elektrisch verbunden. Die Länge der Kurzschluss-leitung 24 ist auf die elektrisch verlängerte λ/4 Wellenlänge oder deren Perioden der Mittenfrequenz des zu übertragenen Frequenzbandes abgestimmt.
Die mechanische Länge der Kurzschlussleitung 24 lässt sich durch Anbringen von Dielektrika 25 im Bereich der Kurzschlussleitung 24 elektrisch verkürzen. Aus diesem Grund sind Hohlzylinder 20 und Leiter 24 in Figur 2 unterbrochen gezeichnet. Auch lässt sich die Länge der Kurzschlussleitung 24 durch Anbringen von einer oder mehrerer konzentrierten Kapazitäten oder Blindwiderständen, welche bspw. durch eine oder mehrere Endscheiben 26, Topf- oder Zylinderkapazitäten gebildet werden, mechanisch verkürzen.
Die Bandbreite des zu übertragenden Frequenzbandes lässt sich mittels in der Koaxialleitung angeordneten Leitungsabschnitten 31, 32, 33, 34, 35 entsprechender Wellenimpedanzen bestimmen. Im Bereiche der Leitungsabschnitte 31, 32, 33, 34, 35 wird die Impedanz der Hauptleitung variiert. Dies erfolgt durch unterschiedliche Leitungsabschnitte. Unterschiedlich sind diese Leitungsabschnitte 31, 32, 33, 34, 35 durch die Parameter Durchmesser; Länge und/oder das sie umgebende Dielektrika. Mittels dieser Leitungsabschnitte 31, 32, 33, 34 und deren Wellenimpedanzen lässt sich die Bandbreite des zu übertragenden Frequenzbandes über Bandpass-Transformation auf bis zu grösser einer Oktave einstellen, so dass durch ihr Bandpassverhalten sowie durch die Kurzschlussleitung 24 Endgeräte verschiedenster Art vor schädlichen Störungen und EMP-Einwirkungen geschützt werden.

Claims (5)

  1. Breitband EMP-Ableiter in einer Koaxialleitung, mit einer in einem Aussenleiter (10) aufgesetzten Hohlzylinder (20), welcher durch eine λ/4 Kurzschlussleitung (24) elektrisch mit dem Innenleiter (30) der Koaxialleitung verbunden ist, wobei in der Hauptleitung der Koaxialleitung vom Normalleiter abweichende Leitungsabschnitte eingebaut sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitungsabschnitte (31, 32, 33, 34, 35) unterschiedliche Wellenimpedanzen aufweisen, welche einen Bandpass bilden und die Bandbreite des zu übertragenden Frequenzbandes über Bandpasstransformationen bestimmen, wobei die Bandbreiten der zu übertragenden Frequenzbänder auf bis zu grösser einer Oktave anpassbar sind.
  2. EMP - Ableiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge des Kurzschlussleiters (24) auf die Mitte der elektrisch verlängerten λ/4 Wellenlänge des zu übertragenen Frequenzbandes abgestimmt ist, wobei der Kurzschlussleiter (24) mechanisch kürzer ist als die richtige mittlere λ/4 Wellenlänge und elektrisch auf die mitlere λ/4 Wellenlänge verlängert ist.
  3. EMP - Ableiter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass Dielektrika (25) im Bereich der Kurzschlussleitung (24) die λ/4 Wellenlänge elektrisch verlängert.
  4. EMP - Ableiter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Innendurchmesser des Hohlzylinders (20) auf die Bandbreite der durchzulassenden Frequenzbänder abgestimmt ist.
  5. EMP - Ableiter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere Endscheiben (26) oder Topf- oder Zylinderkapazitäten im Bereich der Kurzschlussleitung (24) konzentrierte Kapazitäten oder Blindwiderstände bilden und die λ/4 Wellenlänge elektrisch verlängern.
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