EP1333454B1 - Überspannungsschutzvorrichtung - Google Patents

Überspannungsschutzvorrichtung Download PDF

Info

Publication number
EP1333454B1
EP1333454B1 EP20030001457 EP03001457A EP1333454B1 EP 1333454 B1 EP1333454 B1 EP 1333454B1 EP 20030001457 EP20030001457 EP 20030001457 EP 03001457 A EP03001457 A EP 03001457A EP 1333454 B1 EP1333454 B1 EP 1333454B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
coil
protection device
overvoltage protection
frequency
overvoltage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP20030001457
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1333454A1 (de
Inventor
Herbert Reiser
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Rohde and Schwarz GmbH and Co KG
Original Assignee
Rohde and Schwarz GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Rohde and Schwarz GmbH and Co KG filed Critical Rohde and Schwarz GmbH and Co KG
Publication of EP1333454A1 publication Critical patent/EP1333454A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1333454B1 publication Critical patent/EP1333454B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/50—Structural association of antennas with earthing switches, lead-in devices or lightning protectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F17/00—Fixed inductances of the signal type 
    • H01F17/04—Fixed inductances of the signal type  with magnetic core
    • H01F17/045—Fixed inductances of the signal type  with magnetic core with core of cylindric geometry and coil wound along its longitudinal axis, i.e. rod or drum core
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F5/00—Coils
    • H01F2005/006—Coils with conical spiral form
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/34—Special means for preventing or reducing unwanted electric or magnetic effects, e.g. no-load losses, reactive currents, harmonics, oscillations, leakage fields

Definitions

  • the invention relates to an overvoltage protection device for protecting a high-frequency connection z. B. an amplifier against overvoltage.
  • tuning to a large frequency range in which such an amplifier can operate compromises in the influence of the overvoltage protection on the amplifier.
  • the number of possible sources of error is increased by the many individual components that are required to ensure adequate protection of the amplifier.
  • the soldering points for the zener or switching diodes are to be mentioned here, which influence the high-frequency behavior of the amplifier by parasitic effects.
  • the arrangement of several cooperating components also results in that the overall space occupied is increased. This is especially true if an adaptation, for example, of the printed circuit board layout is required.
  • the publication EP 0 443 173 A1 describes a coil which is wound from a wire and has a cylindrical and a conical region.
  • the coil is mounted on a circuit board by means of a holder.
  • the two ends of the coil wire are formed as contact points and connected to a respective conductor track of the board.
  • the use of a correspondingly shaped coil as overvoltage protection device and a circuit according to the present invention is not described.
  • a two-wire conductor pair wound around a cylindrical or annular ferrite core To protect an HF device from overvoltage is in the GB 2 293 058 A a two-wire conductor pair wound around a cylindrical or annular ferrite core.
  • the coil is inserted between a high-frequency conductor input and output such that the first end of the first two-wire conductor is connected via a capacitor to the high-frequency conductor input, the second end of the first two-wire conductor to a ground contact.
  • the first end of the second two-wire conductor is connected to a ground contact, the second end of the second two-wire conductor to the high-frequency conductor output. Due to the magnetic and capacitive coupling, the energy of the high-frequency signal is transmitted from the windings of the first pair of conductors to the windings of the second pair of conductors.
  • the energy transfer takes place via the magnetic coupling between ferrite core and coil turns.
  • the surge makes the ferrite core fast in saturation, causing the Power transfer between the first and second two-wire conductor windings is strongly prevented.
  • the ferrite core appears electrically isolated and the energy transfer occurs directly between the first and second two-wire conductor. Due to the turn ratio of 1: 1 between the first and second two-wire conductor, the strength of the high-frequency signal remains unchanged and is output at the high-frequency conductor output to the HF apparatus.
  • This overvoltage protection device works well in a frequency range of about 4-250 MHz. For HF devices that work with a higher-frequency or broadband signal, this embodiment is not suitable. In addition, the described arrangement requires several components and is thus space consuming.
  • the invention has for its object to provide an overvoltage protection device which is effective in a wide frequency range and requires a low component and space requirements.
  • a coil is used according to the invention, which tapers in the direction of one end.
  • the tapered part of the coil is connected via a first contact point with a high-frequency conductor of a circuit, the opposite end of the coil via a second contact point with a ground potential.
  • the tapered end of the coil is achieved that due to the associated reduction of the parasitic capacitance of the coil, the resonant frequency is increased.
  • the working range of the overvoltage protection device thus produced is thus increased towards higher frequencies.
  • the portion of the coil which opens in the other direction or remains constant at least in the radial extent ensures that a sufficiently high inductance is ensured even for low frequencies, and as a result the reactance of the coil is significantly above the nominal impedance of the high-frequency connection (as a rule 50 ⁇ ).
  • the z. B. operates in a frequency range of 30 MHz to 400 MHz, it is advantageous to use a coil which uses a cylindrical part and an adjoining conical part, wherein the lengths of the cylindrical and the conical part are approximately equal.
  • the area ratio between the areas surrounded by the narrowest or the widest winding, which is predetermined by the conical part, is between 2 and 10, preferably between 3 and 6, particularly preferably about 4.5.
  • the overvoltage protection device in the housing surrounding the circuit so that the coil axis is as symmetrical as possible between the surfaces used for shielding, connected to a ground potential.
  • the reduction in the parasitic capacitances thus effected also causes an increase in the resonance frequency of the overvoltage protection device.
  • Fig. 1 is a perspective view of a coil 1 of the overvoltage protection device according to the invention.
  • the coil 1 is wound symmetrically with respect to a coil axis 2, wherein the coil 1 tapers in a front portion in the direction of a first end 3.
  • the coil 1 has a first connecting piece 4, at its end facing away from it a second connecting piece fifth
  • enameled copper wire As a starting material for winding the coil 1, for example, enameled copper wire is used, which has a sufficient wire conductance of about 0.8 mm conductivity sufficient to ensure sufficient power supply even with a lightning strike.
  • the coil 1 has a cylindrical part 7 and an adjoining tapered part 6.
  • the tapered part 6 is wound so that its envelope forms a lateral surface of a truncated cone.
  • the coil 1 has at its first end 3 a first diameter D 1 , at the opposite end a second diameter D 2 .
  • the ratio of the first area A 1 1 ⁇ 4 D 1 2 ⁇ , which is defined by the first diameter D 1
  • the second area A2 1 ⁇ 4D 2 2 ⁇ , which is defined by the diameter D 2 , at about 4 ; 5.
  • the length l 1 of the tapered portion 6 is in the embodiment approximately the same size as the length l 2 of the cylindrical portion 7, wherein the lengths l 1 and l 2 can differ by a maximum of 1/3 of the total length 1.
  • the first and second connector 4 and 5 of the coil 1 is led out at the respective coil end, that the first connector 4 is oriented parallel to the second connector 5, but is led out in the opposite direction with respect to the coil axis 2 of the coil 1. This is in Fig. 3 clearly shown again. It can also be seen that the central axes of the first connector 4 and the second connector 5 a may have different distance from a mounting plane 10, in which the coil axis 2 of the coil 1 is located.
  • An offset ⁇ h is thus formed between the center axes of the first connection piece 4 and the second connection piece 5.
  • the offset .DELTA.h can be adjusted by varying the length of a first leg 8 or a second leg 9, so that an adaptation to different installation situations, for example in an amplifier is possible. In a common change in the leg lengths, however, the relative position of the mounting plane 10 of the coil 1 is varied in a circuit, as with reference to Fig. 4 is explained.
  • the tapered portion 6 can also be formed by a sequence of sections with sections of constant diameter decreasing from stage to stage.
  • One way to change the resonant frequency of the coil 1 is to vary the pitch H n over the length of the coil 1 and thus change the inductance and the parasitic capacitance for individual sections with unchanged aspect ratio. By thus causing reduction of the parasitic capacitances can also cause an increase in the resonant frequency.
  • FIG. 4 is shown as a circuit to be protected, an amplifier 20 as a perspective section, in which the overvoltage protection device according to the invention is arranged.
  • the amplifier 20 has a housing, with Side walls 21.1 and 21.3, and a housing cover 21.2, wherein all housing components are connected to a ground potential. Inside the housing, a partition wall 21.4 is further shown, with which the interior of the housing is divided into individual chambers. The partition 21.4 is also connected to the ground potential.
  • the amplifier 20 has a arranged in the side wall 21.3 high-frequency connection 22 to which, for example, an antenna is connected.
  • the coaxial high-frequency connection 22 consists of a shield 24, which is likewise connected to the ground potential, preferably via the side wall 21.3.
  • the coil 1 is oriented with the tapered part 6, that is, the first end 3 of the coil 1, in the direction of the contact 23 'performed.
  • the first connector 4 is conductively connected by means of a solder connection 30 with the contact 23 'carried out.
  • the solder joint 30 is to be arranged so that the length of the contact carried out 23 'is as small as possible.
  • Via a further solder joint 29, the second connecting piece 5 is connected to a ground potential 28.
  • the ground potential 28 may, for example, be the metallic rear side of a printed circuit board 25 on which the components of the amplifier circuit are arranged. By way of example, components 26.1 and 26.2 are shown in partial elevation.
  • high-frequency conductor 27 are formed in a conventional manner.
  • the ground potential 28 forms with the partition 21.4 and the other also connected to the ground potential 28 components a conductive unit.
  • the ground potential 28 and the housing cover 21.2 thus form parallel surfaces, which are both at ground potential.
  • the mounting plane 10 is arranged symmetrically between the surface of the housing cover 21.2 and the surface of the ground potential 28.
  • the distance between the coil axis 2 of the side wall 21.3 is about as large as the distance of the mounting plane 10 from the ground potential 28 and the housing cover 21.2.
  • the coil 1 should already be at the lowest operating frequency of z.
  • 30 MHz of the amplifier 20 has a reactance of e.g. 500 ⁇ .
  • a sufficiently high inductance is already achieved by the first windings at the first end 3 of the coil 1 to ensure a reactance of 500 ⁇ for high frequencies. Since only the so-called "hot end" of the coil is relevant for the high frequencies, a sufficiently high resonance frequency of more than 400 MHz is ensured, due to the small winding diameter in this range, which lies outside the useful bandwidth.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Überspannungsschutzvorrichtung zum Schutz eines Hochfrequenzanschlusses z. B. eines Verstärkers gegen Überspannung.
  • Es ist bekannt, Hochfrequenzanschlüsse vor Überspannungen, wie sie beispielsweise durch Blitzbeeinflussung auftreten können, zu schützen, indem alle Ein- und Ausgänge eines Verstärkers mit Schutzelementen versehen werden. Hierzu wird in Meinke, Grundlach, "Taschenbuch der Hochfrequenztechnik", Springer-Verlag, 5. Auflage, ISBN 3-540-54717-7, 1992, Seiten R6 - R7, die Verwendung eines Grobschutzes in Kombination mit einem Feinschutz vorgeschlagen. Als Grobschutz dient dabei ein gasgefüllter Überspannungsableiter, bei dem mittels einer gasgefüllten Funkenstrecke die Überspannung abgebaut wird. Solche Funkenstrecken werden beispielsweise bei einer größeren Überspannung, wie sie durch einen Blitzeinschlag entsteht, wirksam. Zum Schutz vor kleineren Überspannungen ist ferner eine Anordnung von Zener- und Schaltdioden vorgeschlagen.
  • Bei einer solchen Anordnung ist besonders nachteilig, daß eine Abstimmung auf einen großen Frequenzbereich, in dem ein solcher Verstärker arbeiten kann, zu Kompromissen in der Beeinflussung des Verstärkers durch den Überspannungsschutz zwingt. Ferner wird durch die vielen Einzelbauteile, die erforderlich sind, um einen entsprechenden Schutz des Verstärkers zu gewährleisten, die Anzahl möglicher Fehlerquellen erhöht. Insbesondere sind hier die Lötpunkte für die Zener- oder Schaltdioden zu nennen, die durch parasitäre Effekte das Hochfrequenzverhalten des Verstärkers beeinflussen. Die Anordnung von mehreren zusammenwirkenden Bauelementen führt ferner dazu, daß der insgesamt beanspruchte Bauraum erhöht wird. Dies gilt insbesondere, sofern eine Anpassung zum Beispiel des Leiterplatten-Layouts erforderlich wird.
  • Die Druckschrift EP 0 443 173 A1 beschreibt eine Spule, die aus einem Draht gewickelt ist und eine zylindrischen und einen konischen Bereich aufweist. Die Spule ist auf einer Platine mittels einer Halterung eingebaut. Die beiden Enden des Spulendrahtes sind als Kontaktstellen ausgebildet und mit jeweils einer Leiterbahn der Platine verbunden. Die Verwendung einer entsprechend ausgeformten Spule als Überspannungsschutzvorrichtung und eine Verschaltung entsprechend der vorliegenden Erfindung ist nicht beschrieben.
  • Zum Schutz eines HF-Apparates vor Überspannung wird in der GB 2 293 058 A ein zweiadriges Leiterpaar um einen zylindrischen oder ringförmigen Ferritkern gewickelt. Die Spule wird so zwischen einen Hochfrequenzleitereingang und -ausgang eingefügt, dass das erste Ende des ersten zweiadrigen Leiters über einen Kondensator mit dem Hochfrequenzleitereingang, das zweite Ende des ersten zweiadrigen Leiters mit einem Massekontakt verbunden ist. Das erste Ende des zweiten zweiadrigen Leiters ist dagegen mit einem Massekontakt, das zweite Ende des zweiten zweiadrigen Leiters mit dem Hochfrequenzleiterausgang verbunden. Durch die magnetische und kapazitive Kopplung wird die Energie des Hochfrequenzsignals von den Wicklungen des ersten Leiterpaars auf die Wicklungen des zweiten Leiterpaars übertragen.
  • Bei niederfrequenten Signalen, wie im Fall der meisten Überspannungsstöße, erfolgt der Energieübertrag über die magnetische Kopplung zwischen Ferritkern und Spulenwindungen. Der Überspannungsstoß bringt den Ferritkern schnell in Sättigung, wodurch die Energieübertragung zwischen den ersten und zweiten zweiadrigen Leiterwicklungen stark gehindert wird. Dadurch wird der zweite zweiadrige Leiter von der Überspannung isoliert und ein Schaden am HF-Apparat verhindert. Für hochfreqenten Signale erscheint der Ferritkern elektrisch isoliert und der Energietransfer erfolgt direkt zwischen erstem und zweitem zweiadrigem Leiter. Durch das Windungsverhältnis von 1:1 zwischen erstem und zweitem zweiadrigem Leiter bleibt die Stärke des Hochfrequenzsignals unverändert und wird am Hochfrequenzleiterausgang an den HF-Apparat ausgegeben. Diese Überspannungsschutzvorrichtung funktioniert gut in einem Frequenzbereich von ca. 4-250 MHz. Für HF-Apparate die mit einem höherfrequenten oder mit einem breitbandigeren Signal arbeiten eignet sich diese Ausgestaltung nicht. Außerdem benötigt die beschriebene Anordnung mehrere Bauteile und ist somit platzaufwändig.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Überspannungsschutzvorrichtung zu schaffen, die in einem weiten Frequenzbereich wirksam ist und einen geringen Bauteile- und Bauraumaufwand erfordert.
  • Die Aufgabe wird durch die erfindungsgemäße Überspannungsschutzvorrichtung nach Anspruch 1 gelöst.
  • Zum Schutz einer Schaltung, beispielsweise eines Verstärkers, gegen Überspannungen beispielsweise durch Blitzschlag, die Bauelemente des Verstärkers beschädigen können, wird erfindungsgemäß eine Spule verwendet, welche sich in Richtung eines Endes verjüngt. Der sich verjüngende Teil der Spule ist über eine erste Kontaktstelle mit einem Hochfrequenzleiter einer Schaltung, das entgegen gesetzte Ende der Spule über eine zweite Kontaktstelle mit einem Massepotential verbunden.
  • Durch das verjüngte Ende der Spule wird erreicht, daß aufgrund der damit verbundenen Reduzierung der parasitären Kapazität der Spule die Resonanzfrequenz erhöht wird. Der Arbeitsbereich der so erzeugten Überspannungsschutzvorrichtung wird damit zu höheren Frequenzen hin vergrößert. Gleichzeitig wird durch den sich in der anderen Richtung öffnenden oder zumindest in der radialen Ausdehnung konstant bleibenden Teil der Spule erreicht, daß auch für niedrige Frequenzen eine ausreichend hohe Induktivität sichergestellt ist und dadurch der Blindwiderstand der Spule deutlich oberhalb der Nennimpedanz des Hochfrequenzanschlusses (in der Regel 50Ω) liegt. Durch die so erreichte hohe Induktivität der Spule kann die Gesamtbaulänge der Spule gering gehalten werden, so daß ein Einbau auch unter schwierigen räumlichen Umständen möglich ist.
  • Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Überspannungsschutzvorrichtung möglich.
  • Durch das zusätzliche Ausbilden eines zylindrischen Spulenteils kann dabei die Gesamtbauhöhe der Spule gering gehalten werden, so daß bei Anordnung auf einer Leiterplatte die gesamte Schaltung in einem flachen Gehäuse unterzubringen ist, was insbesondere bei Flugfunkanwendungen von Bedeutung ist.
  • Für einen Verstärker, der z. B. in einem Frequenzbereich von 30 MHz bis 400 MHz arbeitet, ist es vorteilhaft eine Spule zu verwenden, die einen zylindrischen Teil sowie einen sich daran anschließenden konischen Teil verwendet, wobei die Längen des zylindrischen sowie des konischen Teils in etwa gleich sind. Das durch den konischen Teil vorgegebene Flächenverhältnis zwischen den Flächen, welche durch die engste bzw. die weiteste Wicklung umgeben sind, liegt zwischen 2 und 10, vorzugsweise zwischen 3 und 6, besonders bevorzugt bei etwa 4,5.
  • Weiterhin ist es vorteilhaft, die Überspannungsschutzvorrichtung so in dem die Schaltung umgebenden Gehäuse anzuordnen, daß die Spulenachse möglichst symmetrisch zwischen den zur Schirmung verwendeten, mit einem Massepotential verbundenen Flächen liegt. Die so bewirkte Reduzierung der parasitären Kapazitäten bewirkt ebenfalls eine Erhöhung der Resonanzfrequenz der Überspannungsschutzvorrichtung.
  • Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Überspannungsschutzvorrichtung ist in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1
    eine perspektivische Darstellung einer Spule mit einem sich verjüngenden Teil;
    Fig. 2
    eine Seitenansicht der Spule der erfindungsgemäßen Überspannungsschutzvorrichtung;
    Fig. 3
    eine stirnseitige Ansicht der Spule; und
    Fig. 4
    einen Ausschnitt eines Verstärkers mit einer darin angeordneten erfindungsgemäßen Überspannungsschutzvorrichtung in perspektivischer Darstellung.
  • In Fig. 1 ist eine perspektivische Darstellung einer Spule 1 der erfindungsgemäßen Überspannungsschutzvorrichtung dargestellt. Die Spule 1 ist bezüglich einer Spulenachse 2 symmetrisch gewickelt, wobei sich die Spule 1 in einem vorderen Teilabschnitt in Richtung auf ein erstes Ende 3 verjüngt. An ihrem ersten Ende 3 weist die Spule 1 ein erstes Anschlußstück 4 auf, an ihrem davon abgewandten Ende ein zweites Anschlußstück 5.
  • Als Ausgangsmaterial zum Wickeln der Spule 1 wird beispielsweise Kupferlackdraht verwendet, der bei einem Drahtdurchmesser von ca. 0,8 mm eine ausreichende Leitfähigkeit aufweist, um auch bei einem Blitzeinschlag eine ausreichende Stromführung zu gewährleisten.
  • Im Ausführungsbeispiel sind die einzelnen Wicklungen der Spule 1, wie in Fig. 2 dargestellt, eng anliegend gewickelt. Die Spule 1 weist einen zylindrischen Teil 7 sowie einen sich daran anschließenden sich verjüngenden Teil 6 auf. Der sich verjüngende Teil 6 ist dabei so gewickelt, daß seine Einhüllende eine Mantelfläche eines Kegelstumpfes bildet. Die Spule 1 weist an ihrem ersten Ende 3 einen ersten Durchmesser D1 auf, an dem entgegengesetzten Ende einen zweiten Durchmesser D2. Im dargestellten Ausführungsbeispiel liegt das Verhältnis der ersten Fläche A1 = ¼D1 2π, die durch den ersten Durchmesser D1 definiert wird, und der zweiten Fläche A2 = ¼D2 2π, die durch den Durchmesser D2 definiert wird, bei etwa 4,5.
  • Die Länge l1 des sich verjüngenden Teils 6 ist im Ausführungsbeispiel in etwa gleich groß wie die Länge l2 des zylindrischen Teils 7, wobei sich die Längen l1 und l2 maximal um 1/3 der Gesamtlänge 1 unterscheiden können. Das erste bzw. zweite Anschlußstück 4 bzw. 5 der Spule 1 ist so an dem jeweiligen Spulenende herausgeführt, daß das erste Anschlußstück 4 zu dem zweiten Anschlußstück 5 parallel orientiert ist, jedoch in entgegengesetzter Richtung bezüglich der Spulenachse 2 von der Spule 1 herausgeführt ist. Dies ist in Fig. 3 noch einmal deutlich dargestellt. Ferner ist zu erkennen, daß die Mittelachsen des ersten Anschlußstücks 4 und des zweiten Anschlußstücks 5 einen unterschiedlichen Abstand von einer Montageebene 10 aufweisen können, in der die Spulenachse 2 der Spule 1 liegt. Zwischen den Mittelachsen des ersten Anschlußstücks 4 und des zweiten Anschlußstücks 5 wird somit ein Versatz Δh ausgebildet. Der Versatz Δh kann durch Variation der Länge eines ersten Schenkels 8 oder eines zweiten Schenkels 9 angepaßt werden, so daß eine Anpassung an verschiedene Einbausituationen beispielsweise in einem Verstärker möglich ist. Bei einer gemeinsamen Änderung der Schenkellängen wird dagegen die relative Lage der Montageebene 10 der Spule 1 in einer Schaltung variiert, wie es unter Bezugnahme auf Fig. 4 erläutert wird.
  • Anstelle der in dem Ausführungsbeispiel dargestellten Geometrie der Spule 1 mit einem sich verjüngenden Teil 6 und einem zylindrischen Teil 7, wobei der sich verjüngende Teil 6 kegelförmig ausgebildet ist, ist es ebenso möglich, daß sich an den sich verjüngenden Teil 6 ein weiterer zylinderförmiger Teil anschließt oder mehrere sich verjüngende Abschnitte mit unterschiedlichen Öffnungswinkeln aufeinanderfolgen. Ebenso ist es z.B. denkbar, den sich verjüngenden Teil 6 so zu wickeln, daß die Einhüllende eine gekrümmte Kontur aufweist. Der sich verjüngende Teil 6 kann auch durch eine Abfolge von Teilabschnitten mit abschnittsweise konstantem und sich von Stufe zu Stufe verringerndem Durchmesser gebildet werden.
  • Eine Möglichkeit die Resonanzfrequenz der Spule 1 zu verändern, besteht darin, die Ganghöhe Hn über die Länge der Spule 1 zu variieren und damit bei unverändertem Längenverhältnis die Induktivität und die parasitäre Kapazität für einzelne Abschnitte zu ändern. Durch die damit bewirkte Reduzierung der parasitären Kapazitäten läßt sich ebenfalls eine Erhöhung der Resonanzfrequenz bewirken.
  • In Fig. 4 ist als zu schützende Schaltung ein Verstärker 20 als perspektivischer Ausschnitt dargestellt, in dem die erfindungsgemäße Überspannungsschutzvorrichtung angeordnet ist. Der Verstärker 20 weist ein Gehäuse auf, mit Seitenwänden 21.1 und 21.3, sowie einem Gehäusedeckel 21.2, wobei sämtliche Gehäusebauteile mit einem Massepotential verbunden sind. Im Inneren des Gehäuses ist weiterhin eine Trennwand 21.4 dargestellt, mit der das Innere des Gehäuses in einzelne Kammern unterteilt wird. Die Trennwand 21.4 ist ebenfalls mit dem Massepotential verbunden. Der Verstärker 20 weist einen in der Seitenwand 21.3 angeordneten Hochfrequenzanschluß 22 auf, an dem beispielsweise eine Antenne angeschlossen ist. Der koaxiale Hochfrequenzanschluß 22 besteht aus einer Schirmung 24, die ebenfalls, vorzugsweise über die Seitenwand 21.3, mit dem Massepotential verbunden ist. Die eigentliche Signalleitung erfolgt über einen Kontakt 23, der in das Innere des Gehäuses durchgeführt ist und dort als durchgeführter Kontakt 23' bezeichnet ist.
  • Die Spule 1 ist mit dem sich verjüngenden Teil 6, also dem ersten Ende 3 der Spule 1, in Richtung des durchgeführten Kontakts 23' orientiert. Das erste Anschlußstück 4 ist mittels einer Lötverbindung 30 mit dem durchgeführten Kontakt 23' leitend verbunden. Die Lötverbindung 30 ist dabei so anzuordnen, daß die Länge des durchgeführten Kontakts 23' möglichst klein ist. Über eine weitere Lötverbindung 29 ist das zweite Anschlußstück 5 mit einem Massepotential 28 verbunden. Anstelle der Lötverbindungen 29 und 30 können auch andere geeignete Kontaktierungen verwendet werden. Das Massepotential 28 kann beispielsweise die metallische Rückseite einer Leiterplatte 25 sein, auf der die Bauelemente der Verstärkerschaltung angeordnet sind. Beispielhaft sind Bauelemente 26.1 und 26.2 im Teilaufriß dargestellt. Auf der Leiterplatte 25 sind in an sich bekannter Weise Hochfrequenzleiter 27 ausgebildet.
  • Das Massepotential 28 bildet mit der Trennwand 21.4 sowie den übrigen ebenfalls mit dem Massepotential 28 verbundenen Bauteilen eine leitende Einheit. Bei dem dargestellten quaderförmigen Aufbau des Gehäuses des Verstärkers 20 bilden das Massepotential 28 sowie der Gehäusedeckel 21.2 damit parallele Flächen aus, die beide auf Massepotential liegen.
  • Mittels des zu Fig. 3 beschriebenen Versatzes Δh sowie der Gesamtlänge des ersten Schenkels 8 und des zweiten Schenkels 9 wird die Montageebene 10 symmetrisch zwischen der Fläche des Gehäusedeckels 21.2 und der Fläche des Massepotentials 28 angeordnet. Idealerweise ist dabei der Abstand der Spulenachse 2 von der Seitenwand 21.3 etwa ebenso groß, wie der Abstand der Montageebene 10 von dem Massepotential 28 bzw. dem Gehäusedeckel 21.2. Eine solchermaßen symmetrische Anordnung führt wiederum zu einer Minimierung der parasitären Kapazitäten, und damit letztlich zu einer Maximierung der Resonanzfrequenz und damit des Frequenzbands in dem die Schutzvorrichtung einsetzbar ist.
  • Hat der dargestellte Hochfrequenzanschluß 22 eine Nennimpedanz von 50Ω, so sollte die Spule 1 bereits bei der niedrigsten Betriebsfrequenz von z. B. 30 MHz des Verstärkers 20 einen Blindwiderstand von z.B. 500Ω aufweisen. Bei einer gedanklichen Zerlegung der Spule 1 in mehrere in axialer Richtung aufeinanderfolgender Abschnitte wird dagegen bereits durch die ersten Wicklungen am ersten Ende 3 der Spule 1 eine ausreichend hohe Induktivität erreicht um für hohe Frequenzen einen Blindwiderstand von 500 Ω sicherzustellen. Da für die hohen Frequenzen nur das sogenannte "heiße Ende" der Spule relevant ist, wird, bedingt durch den kleinen Wicklungsdurchmesser in diesem Bereich, eine ausreichend hohe Resonanzfrequenz von mehr als 400 MHz gewährleistet, die außerhalb der Nutzbandbreite liegt.

Claims (10)

  1. Überspannungsschutzvorrichtung zum Schutz eines Hochfrequenzanschlusses (22) gegen Überspannung, die eine aus einem elektrisch leitfähigen Draht gewickelte Spule (1) umfaßt,
    wobei die Spule (1) in Richtung einer Spulenachse (2) zumindest einen sich in Richtung auf ein mit dem Hochfrequenzanschluß (22) verbundenes Endes (3) der Spule (1) verjüngenden Teil (6) aufweist,
    wobei der sich verjüngende Teil (6) über eine erste Kontaktstelle (30) mit einem Hochfrequenzleiter (23', 27) einer Schaltung (20) verbunden ist und das entgegengesetzte Ende der Spule (1) über eine zweite Kontaktstelle (29) mit einem Massepotential (28) verbunden ist.
  2. Überspannungsschutzvorrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Spule einen zylindrischen Teil (7) aufweist.
  3. Überspannungsschutzvorrichtung nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Einhüllende des sich verjüngenden Teils (6) der Spule (1) eine Mantelfläche eines Kegelstumpfs bildet.
  4. Überspannungsschutzvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Länge (l1) des sich verjüngenden Teils (6) der Spule (1) und die Länge (l2) des zylindrischen Teils (7) der Spule (1) jeweils in Richtung der Spulenachse (2) betrachtet sich um höchstens 1/3 der Gesamtlänge (1) unterscheiden.
  5. Überspannungsschutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das Verhältnis der kleinsten zu der größten von jeweils einer Wicklung umgebenen Fläche (¼D1 2 π; ¼D2 2π) zwischen 2 und 10, bevorzugt zwischen 3 und 6, besonders bevorzugt zwischen 4 und 5, liegt.
  6. Überspannungsschutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Spule (1) als Luftspule ausgebildet ist.
  7. Überspannungsschutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Spule (1) aus einem Kupferlackdraht gewickelt ist.
  8. Überspannungsschutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die einzelnen Wicklungen der Spule (1) eng aneinander anliegend gewickelt sind.
  9. Überspannungsschutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der sich verjüngende Teil (6) der Spule (1) direkt mit einem Kontakt (23) eines Hochfrequenzanschlusses (22) verbunden ist.
  10. Überspannungsschutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Spulenachse (2) symmetrisch zwischen zumindest zwei mit einem Massepotential (28) verbundenen Flächen (21.1, 21.3, 28) angeordnet ist.
EP20030001457 2002-01-31 2003-01-22 Überspannungsschutzvorrichtung Expired - Lifetime EP1333454B1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10203850 2002-01-31
DE2002103850 DE10203850A1 (de) 2002-01-31 2002-01-31 Überspannungsschutzvorrichtung

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EP1333454A1 EP1333454A1 (de) 2003-08-06
EP1333454B1 true EP1333454B1 (de) 2010-01-13

Family

ID=7713477

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP20030001457 Expired - Lifetime EP1333454B1 (de) 2002-01-31 2003-01-22 Überspannungsschutzvorrichtung

Country Status (2)

Country Link
EP (1) EP1333454B1 (de)
DE (2) DE10203850A1 (de)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011080411A1 (de) 2011-08-04 2013-02-07 Rohde & Schwarz Gmbh & Co. Kg Überspannungsschutzvorrichtung mit Spulenanordnung

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2409901C3 (de) * 1974-03-01 1978-05-03 Siemens Ag, 1000 Berlin Und 8000 Muenchen Schaltungsanordnung zum Überlastungsschutz von spannungsempfindlichen Einrichtungen
DE3431537A1 (de) * 1984-08-28 1986-03-13 Gebhard 5880 Lüdenscheid Auth Ueberspannungsfilter fuer antennensteckdosen
US5053910A (en) * 1989-10-16 1991-10-01 Perma Power Electronics, Inc. Surge suppressor for coaxial transmission line
EP0443173B1 (de) 1989-12-26 1994-05-18 Tektronix, Inc. Durchstimmbarer monolithischer Breitbandinduktor
CA2157262C (en) 1994-09-08 1999-10-26 Robert Stanton Surge arrestor for rf devices
CH690150A5 (de) * 1994-12-23 2000-05-15 Huber+Suhner Ag EMP-Filter.

Also Published As

Publication number Publication date
DE50312332D1 (de) 2010-03-04
DE10203850A1 (de) 2003-08-14
EP1333454A1 (de) 2003-08-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0978157B1 (de) Breitband emp-ableiter
DE69818768T2 (de) Mehrbandantenne zur Verwendung in einem mobilen Funkgerät
EP1516390B1 (de) Störschutzfilter- und blitzstromableiter-einrichtung
EP1329005B1 (de) Störschutzfilter- und blitzstromableiter-einrichtung
DE10234964A1 (de) Breitband-Überspannungsschutz mit DC-Einspeisung über eine Stichleitung
DE60107313T2 (de) Überspannungsschutz für Breitband-Anpassungszweig
DE102014103344A1 (de) Halbleiterchipkonfiguration mit Koppler
EP0855756A1 (de) EMP-Ableiter
DE3339278C2 (de)
DE10241431B4 (de) Überspannungsschutzsystem für eine koaxiale Übertragungsleitung
DE3731394C2 (de) Hochfrequenz-Entstörfilter für eine an eine Leitung anzuschließende Schaltung, insbesondere für Zweidraht-Sensoren
EP1333454B1 (de) Überspannungsschutzvorrichtung
DE102013201685B4 (de) Leiteranordnung mit dielektrischer Mantelwellensperre
CH690146A5 (de) EMP-Filter in einer Koaxialleitung.
DE3431537C2 (de)
DE102004015856B4 (de) Mantelwellensperreneinheit
CH660261A5 (en) EMP suppressor in a coaxial conductor
DE60211003T2 (de) Wendelantenne
DE3212684A1 (de) Kupplungsglied fuer elektrische koaxial-kabel oder -leitungen mit ueberspannungsschutz
EP1665451B1 (de) Richtkoppler in koaxialleitungstechnik
EP2740180B1 (de) Überspannungsschutzvorrichtung mit spulenanordnung
DE10163862B4 (de) Überspannungsableiter
DE4238328A1 (de) Kapazitives Trennstück
DE102004056991B4 (de) Bauelement zur Störwellenunterdrückung in Zündanlagen und Verfahren zu dessen Herstellung
DE4222378C2 (de) Überspannungsschutz-Zwischenstecker für Antennenanlagen

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

AK Designated contracting states

Designated state(s): AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IT LI LU MC NL PT SE SI SK TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: AL LT LV MK RO

17P Request for examination filed

Effective date: 20030709

AKX Designation fees paid

Designated state(s): DE FR GB IT

17Q First examination report despatched

Effective date: 20080819

GRAP Despatch of communication of intention to grant a patent

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR1

GRAS Grant fee paid

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR3

GRAA (expected) grant

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009210

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: B1

Designated state(s): DE FR GB IT

REG Reference to a national code

Ref country code: GB

Ref legal event code: FG4D

Free format text: NOT ENGLISH

REF Corresponds to:

Ref document number: 50312332

Country of ref document: DE

Date of ref document: 20100304

Kind code of ref document: P

PLBE No opposition filed within time limit

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009261

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: NO OPPOSITION FILED WITHIN TIME LIMIT

26N No opposition filed

Effective date: 20101014

REG Reference to a national code

Ref country code: FR

Ref legal event code: PLFP

Year of fee payment: 14

REG Reference to a national code

Ref country code: FR

Ref legal event code: PLFP

Year of fee payment: 15

REG Reference to a national code

Ref country code: FR

Ref legal event code: PLFP

Year of fee payment: 16

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: GB

Payment date: 20220125

Year of fee payment: 20

Ref country code: DE

Payment date: 20220120

Year of fee payment: 20

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: IT

Payment date: 20220124

Year of fee payment: 20

Ref country code: FR

Payment date: 20220120

Year of fee payment: 20

REG Reference to a national code

Ref country code: DE

Ref legal event code: R071

Ref document number: 50312332

Country of ref document: DE

REG Reference to a national code

Ref country code: GB

Ref legal event code: PE20

Expiry date: 20230121

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: GB

Free format text: LAPSE BECAUSE OF EXPIRATION OF PROTECTION

Effective date: 20230121