NL8600288A

NL8600288A - Inrichting voor het vormen van een van electromagnetische stralingsoverdracht bevrijde galvanische verbinding tussen geleiders.

Info

Publication number: NL8600288A
Application number: NL8600288A
Authority: NL
Original assignee: Nederlanden Staat
Priority date: 1986-02-06
Filing date: 1986-02-06
Publication date: 1987-09-01
Also published as: EP0233669B1; NO870430L; DK59987A; CA1295008C; JPH061877B2; US4748534A; ES2000080A4; ATE75086T1; ES2000080T3; DE233669T1; JPS62189808A; DE3778178D1; NO870430D0; EP0233669A1; DK59987D0

Description

« .-i* VO 8053 *

Inrichting voor het vormen van een van electromagnetische stralings-overdracht bevrijde galvanische verbinding tussen geleiders.

A. Achtergrond van de uitvinding 1. Gebied van de uitvinding

De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het Vormen van een galvanische verbinding tussen êén of meer een eerste groep vormende geleiders en iën of meer een tweede groep vormende geleiders, waarbij overdracht als gevolg van electromag-5 netische straling tussen deze beide groepen doelgericht wordt geblokkeerd.

Een dergelijke inrichting wordt bijvoorbeeld gebruikt in combinatie met een afgeschermde ruimte van de als "kooi van Faraday" aan te duiden soort en waarin communicatieapparatuur aanwezig is, 10 die via elektrische geleiders met de buitenwereld van deze ruimte in verbinding staat. Dergelijke geleiders zijn daarbij door een wand van de "kooiruimte" doorgevoerd, waarbij naar een zodanige constructie is gestreeft dat aan de gewenste afschermwerking van deze kooiruimte geen ontoelaatbare afbreuk wordt gedaan.

15 2. Stand van de techniek

Een inrichting van bovenomschreven soort en waarbij tussen elk paar van corresponderende geleiders van de eerste en tweede groep *\ , \ / > l/ ·« **'·.· *u._ - ^ i - 2 - een spanningsafhankelijke π-filtersectie met een in de langstak daarvan aangesloten spoel is verbonden en een electrisch geleidend tussenschot dwars op de transmissierichting is aangebracht, is bekend uit het Nederlandse octrooi 173226.

5 Een dergelijke bekende inrichting is in hoofdzaak bedoeld om communicatieapparatuur welke zich binnen een Faradaykooiruimte bevindt, op economische wijze te beveiligen tegen overspanning, zoals bijvoorbeeld veroorzaakt door een electromagnetische puls (EMP) of door bliksem. Een door een dergelijke puls in'een ge-10 leider van bijvoorbeeld de eerste groep geïnduceerde hoge of hoog-energetische spanning wordt door de π-filtersectie trapsgewijs en via de kooiwand naar aarde afgeleid, zodat de aan de corresponderende geleider van de tweede groep ontwikkelde rest-spanning of restenergie is teruggebracht tot beneden een voor de 15 met die geleider verbonden en zich binnen de kooiruimte bevindende apparatuur toelaatbare waarde. Voor bepaalde kwetsbare communicatieapparatuur blijkt een dergelijke beveiliging ontoereikend te zijn. Bovendien voldoet een dergelijke bekende inrichting niet aan eisen te stellen aan: 20 blokkering van overdracht via de electrische geleiders, van spanningen geïnduceerd binnen of buiten de Faradaykooiruimte als gevolg van een signaalkarakter bezittende electromagnetische straling; en transmissie (impedantieaanpassing, demping etc.) van analoge 25 en/of digitale signalen.

B. Samenvatting van de uitvinding

Het de uitvinding is in het algemeen beoogd een inrichting van bovenvermelde bekende soort (ook wel doorvoerfilter genoemd) te verbeteren en aan te vullen ten aanzien van de onder A 2. vermel-30 de aspecten. Meer in het bijzonder is beoogd een constructie beschikbaar te stellen waarmee het mogelijk is te voldoen aan de volgende vereisten: a. beveiliging van zich binnen een Faradaykooiruimte bevindende ___> - 3 - apparatuur tegen overspanning zoals veroorzaakt door EMP of bliksem; b. blokkering van spanningen in een geleider (kabelader) geïnduceerd als gevolg van een signaalkarakter bezittende electro-5 magnetische straling, zodat een desbetreffende "bultenwereld- geleider” respectievelijk "interne-geleider" geen corresponderend signaal kan uitstralen, wanneer bedoelde inducerende electromagnetische straling Intern (met andere woorden binnen) respectievelijk extern (met andere woorden buiten) de Faraday-10 kooiruimte wordt aangeboden; c- ongestoorde transmissie van gewenste analoge en digitale signalen.

Een inrichting is volgens de uitvinding daardoor gekenmerkt dat zulk een spoel deel uitmaakt van een frequentie-afhankelijke 15 filtersectie met een dwarstak waarin een condensator is opgenomen, welke condensator op electromagnetische straling blokkerende wijze is gemonteerd in het genoemde dwarstussenschot, alsook deel uitmaakt van een π-filtersectie met een HF-spoel in de langstak daarvan; en het dwarstussenschot op electromagnetische straling 20 blokkerende wijze is bevestigd in de metalen behuizing.

Teneinde op economische wijze te kunnen voldoen aan specifieke van de onder b. beschreven vereisten is een inrichting volgens de uitvinding verder daardoor gekenmerkt dat een tweede frequentie-afhankelijke filtersectie soortgelijk aan de eerstgenoemde fre-25 quentie-afhankelijke filtersectie in cascade daarmee verbonden, is aangesloten tussen een desbetreffend connectorpaar, waarbij de condensator van deze tweede frequentie-afhankelijke filtersectie op electromagnetische straling blokkerende wijze is gemonteerd in een afzonderlijk dwarstussenschot dat op electromagnetische stra-30 ling blokkerende wijze in de metalen behuizing is aangebracht·

Het blijkt mogelijk om een samengesteld doorvoerfilter volgens de uitvinding onder te brengen binnen een zelfde volume als waarin een doorvoerfilter volgens de onder A 2. beschreven bekende -τ - 4 - techniek is behuisd. Tevens wordt over gespecificeerde frequen-tiegebieden voldaan aan de aan demping en reflectiedemping gestelde vereisten.

C. Korte beschrijving van de tekening 5 Ter toelichting van de uitvinding zal in het onderstaande een daarvoor illustratief uitvoeringsvoorbeeld worden beschreven met verwijzing naar de tekening waarin:

Figuur 1 een schema geeft van het electrischê gedeelte van een uitvoeringsvorm van een doorvoerfilter volgens de 10 uitvinding;

Figuur 2 een weergave is van een in perspectief getekende modulaire eenheid, in de vorm van een alzijdig gesloten platte doos en waarin een aantal (tien) doorvoerfil-ters volgens de uitvinding is behuisd; 15 Figuur 3 een schematisch getekend bovenaanzicht toont van de modulaire eenheid volgens figuur 2 wanneer het deksel daarvan is weggenomen;

Figuur 4 een schema geeft ter illustratie van de wijze waarop een aantal (twintig) van de modulaire eenheden vol-20 gens de figuren 2 en 3, op elkaar gestapeld zijn gemonteerd in een kast; en

Figuur 5 een schematisch getekend bovenaanzicht toont ter illustratie van de wijze waarop een kast volgens figuur 4 kan worden bevestigd aan de buitenzijde van 25 een Faradaykooiwand waardoorheen een aantal (twintig maal tien) transmissiegeleiders (aders) is gevoerd.

D. Referenties

Nederlands octrooi 173226.

30 E. Beschrijving van uitvoeringsvoorbeelden

Het in figuur 1 weergegeven schema is illustratief voor een - 5 - uitvoeringsvorm van een inrichting, meer in het bijzonder door-voerfilter, volgens de uitvinding. Het weergegeven doorvoerfilter is aangesloten enerzijds op een eerste connector la, anderzijds op een tweede connector la’. De connector la respectievelijk la’ 5 is bedoeld om galvanisch te worden verbonden met een eerste respectievelijk een tweede, met de eerste corresponderende, trans-missiegeleider. De componenten 2, 3 en 4, meer in het bijzonder een eerste spanningsafhankelijke dwarsimpedantie, zoals bijvoorbeeld een gasontladingsbuisje, een spoel en een tweede spannings-10 afhankelijke dwarsimpedantie, zoals bijvoorbeeld een varistor, maken deel uit van een uit bovenvermeld Nederlands octrooi 173226 bekend doorvoerfilter. Verder omvat het weergegeven doorvoerfilter een eerste doorvoercomponent 5, een spoel 6, een tweede door-voercomponent 7 en een spoel 8. Zowel de eerste, als de tweede 15 doorvoercomponent is van een op zich bekende uitvoering en vormt een Hlaag-doorlatende" π-filtersectie met een HF-spoel 9 respectievelijk 10 in de desbetreffende langstak en condensatoren 11, 12 respectievelijk 13, 14 in de desbetreffende dwarstakken. De componenten 2, 4, 5 en 7 zijn verder op de in figuur 1 schema-20 tisch aangegeven wijze met aarde verbonden.

De in het voorafgaande beschreven configuratie kan zodanig worden gedimensioneerd dat de componenten 3, 11, 12 en 6 (gedeeltelijk) respectievelijk 6 (gedeeltelijk) 13, 14 en 8 twee in cascade verbonden laag-doorlatende T-filtersecties vormen, waar-25 bij deze combinatie een kantelfrequentie bij ca. 600 kHz en een demping van ten minste 120 dB/octaaf bezit. Door de desbetreffende twee doorvoercomponenten 5 en 7 kan worden verzekerd dat in een band van 6 MHz tot ca. 1 GHz een demping > 100 dB wordt geïntroduceerd.

30 Als regel is in elk "draadpad" van een aardsymmetrisch twee- draadstransmissiecircuit een doorvoerfilter met de in het voorafgaande beschreven configuratie van figuur 1 opgenomen. Een in figuur 2 weergegeven modulaire eenheid vormt een electromagne- ·* - 6 - tische straling blokkerende behuizing voor vijf van dergelijke "tweedraadsdoorvoerfliters" die via de desbetreffende connectors la, lb en la', lb' kunnen worden aangesloten tussen transmissie-geleiders van een eerste groep en transmissiegeleiders van een 5 tweede groep. Volledigheidshalve wordt opgemerkt dat bij toepassing van een doorvoerfilter volgens de uitvinding de zijde waar zich gasontladingsbuizen bevinden, is toegekeerd naar de omgeving waar een overspanning, zoals een EMP of bliksem kan worden verwacht .

10 Figuur 3 is illustratief voor de wijze waarop een modulaire eenheid volgens figuur 2 is ingericht. In de figuren 1 en 3 zijn dezelfde componenten door een zelfde verwijzingssymbool aangeduid. In figuur 3 zijn slechts voor twee tweedraadscircuits nl. la, la', lb, lb' en 2a, 2a’, 2b, 2b' alle doorvoerfiltercomponen-15 ten schematisch weergegeven. Daarbij zijn de filtercomponenten van het "eendraadscircuit” lb, lb' aangeduid door 2’, 3*, 4’, 5’, 6', 7' en 8'.

Zoals in figuur 3 verder is aangegeven zijn de doorvoercompo-nenten zoals 5 en 5' respectievelijk 7 en 7’ gemonteerd in een 20 dwars op de transmissierichting geplaatst tussenschot 15 respectievelijk 16 van electrisch geleidend materiaal. Meer in het bijzonder zijn deze doorvoercomponenten op een electromagnetische straling blokkerende wijze in het desbetreffende tussenschot bevestigd. Daarbij zijn de "aardzijdige" electrodes van de desbe-25 treffende condensatoren zoals II, 12 respectievelijk 13, 14 electrisch met het tussenschot 15 respectievelijk 16 verbonden. Elk van deze tussenschotten is tevens op een electromagnetische straling blokkerende wijze galvanisch verbonden met de bodemwand, de dekselwand en twee opstaande wanden van de behuizing zoals deze 30 in figuur 2 in zijn algemeenheid door 17 is aangeduid. De dekselwand (niet weergegeven in figuur 3) is losneembaar bevestigd op het in figuur 3 in bovenaanzicht weergegeven doosgedeelte van de / - 7 - modulaire eenheid. Ter verkrijging van een electromagnetische straling blokkerende verbinding tussen de tussenschotten 15 en 16 en deze dekselwand is deze ter plaatse van deze tussenschotten voorzien van een verend ondersteunde strook latoenkoper die te-5 vens galvanisch is verbonden met deze dekselwand. Al de in een modulaire eenheid aanwezige gasontladingsbuisjes zijn "aardzij-dig" galvanisch verbonden met een aardingsstrook 18 met relatief groot geleidingsvermogen. Een dergelijke aardingsstrook is ingericht om op een plaats, in figuur 3 aangeduid door 19, galvanisch 10 te worden verbonden met een aardingsrail. Een dergelijke aar- dingsrail is aangebracht langs de wand van de Faradaykooiruimte waarop de desbetreffende modulaire eenheid moet worden gemonteerd. Door de gasontladingsbuisjes op de bovenbeschreven wijze galvanisch te verbinden met een gemeenschappelijke aardings-15 strook, wordt verhinderd dat bij een overspanning zoals EMP of bliksem, extreem hoge spanningen ontstaan tussen de Faradaykooi-wand en het zich op afstand daarvan bevindende wandgedeelte 20 van de filterbehuizing.

In figuur 4 is schematisch aangegeven op welke wijze een aan-20 tal, bijvoorbeeld twintig, van de modulaire eenheden zoals 17, op elkaar gestapeld zijn gemonteerd in een metalen kast 21. Hierbij wordt aangekeken tegen de wandgedeelten zoals 20, van de desbetreffende filterbehuizingen zoals 17.

In figuur 5 is schematisch (in bovenaanzicht) aangegeven op 25 welke wijze de kast zoals 21, is bevestigd op een wandgedeelte 22 van een Faradaykooiruimte. Binnen het kader van deze kast bevindt zich een opening 23 in dit kooiwandgedeelte. De zich bij de "rechter" zijde van de kast bevindende tweehonderd geleiders (20 x 5 x 2) verlopen via deze opening naar zich binnen de Fara-30 daykooiruimte bevindende apparatuur. De zich bij de linkerzijde van de kast bevindende tweehonderd geleiders vormen een naar de buitenwereld leidende electrische verbinding.

- 8 - . * *v

Het is mogelijk om onder gebruikmaking van op zichzelf bekende en beschikbare componenten (spoelen en doorvoercomponenten) een doorvoerfliter te realiseren dat aan de gestelde eisen voldoet.

i

Claims

1. Inrichting voor het vormen van een galvanische verbinding tussen één of meer een eerste groep vormende electrische geleiders en één of meer een tweede groep vormende electrische geleiders, waarbij overdracht als gevolg van electromagnetische stra-5 ling, tussen deze beide groepen van geleiders wordt tegengegaan, omvattende een metalen behuizing met één of meer een eerste groep vormende geleideraansluitconnectors en één of meer een tweede groep vormende geleideraansluitconnectors, waarbij in deze behuizing en tussen elk connectorpaar gevormd door een connector uit 10 de eerste groep en een corresponderende connector uit de tweede groep, een spanningsafhankelijke π-filtersectie met een spoel in de langstak daarvan, is aangesloten, en een, electrisch geleidend dwarstussenschot is aangebracht, met het kenmerk dat zulk een spoel deel uitmaakt van een frequentie-afhankelijke filtersectie 15 met een dwarstak waarin een condensator is opgenomen, welke condensator op electromagnetische straling blokkerende wijze is gemonteerd in het genoemde dwarstussenschot, alsook deel uitmaakt van een π-filtersectie met een HF-spoel in de langstak daarvan; en het dwarstussenschot op electromagnetische straling blofckeren-20 de wijze is bevestigd in de metalen behuizing.

2. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk dat een tweede frequentie-afhankelijke filtersectie soortgelijk aan de eerstgenoemde frequentie-afhankelijke filtersectie in cascade daarmee verbonden, is aangesloten tussen een desbetreffend connectorpaar, 25 waarbij de condensator van deze tweede frequentie-afhankelijke filtersectie op electromagnetische straling blokkerende wijze is gemonteerd in een afzonderlijk dwarstussenschot dat op electromagnetische straling blokkerende wijze in de metalen behuizing is aangebracht.

3. Inrichting volgens conclusie 2, met het kenmerk dat een afzon derlijke spoel in serie met de langstak van de tweede frequentie-afhankelijke filtersectie en tussen het desbetreffende connectorpaar is aangesloten. 1» - 10 - *4

4. Inrichting volgens conclusie 3, met het kenmerk dat de zelfinductie van de afzonderlijke spoel ongeveer de helft is van die van de spoel van de tweede frequentie-afhankelijke filtersectie en ongeveer gelijk is aan die van de spoel van de eerstgenoemde 5 frequentie-afhankelijke filtersectie.

5. Inrichting volgens één van de voorafgaande conclusies, met het kenmerk dat elk van de genoemde in een dwarstussenschot gemonteerde condensatoren deel uitmaakt van een op zichzelf bekend doorvoerfilter.

6. Inrichting volgens één van de voorafgaande conclusies, waarbij de behuizing is voorzien van een losneembare dekselwand, met het kenmerk dat aan de naar het inwendige van de behuizing toegekeerde zijde van deze dekselwand en ter plaatse waar zich een dwarstussenschot bevindt, een strook koper is bevestigd en electrisch 15 geleidend daarmee verbonden, een en ander zodanig dat wanneer de dekselwand op de behuizing is bevestigd, genoemde strook afsluitend aanligt tegen het kopvlak van een desbetreffend dwarstussenschot.

7. Inrichting volgens één van de voorafgaande conclusies, waarbij 20 elke spanningsafhankelijke π-filtersectie aan de naar de desbetreffende connector toegekeerde zijde is voorzien van een gasont-ladingsbuisje, met het kenmerk dat de gasontladingsbuisjes eenzijdig galvanisch zijn verbonden met een daarvoor gemeenschappelijke aardingsgeleider, die is gevormd uit materiaal met een 25 relatief groot geleidingsvermogen.