RU63604U1 - HIGH VOLTAGE BROADBAND ATTENUATOR WITH OVERLOAD PROTECTION - Google Patents

HIGH VOLTAGE BROADBAND ATTENUATOR WITH OVERLOAD PROTECTION Download PDF

Info

Publication number
RU63604U1
RU63604U1 RU2007100374/22U RU2007100374U RU63604U1 RU 63604 U1 RU63604 U1 RU 63604U1 RU 2007100374/22 U RU2007100374/22 U RU 2007100374/22U RU 2007100374 U RU2007100374 U RU 2007100374U RU 63604 U1 RU63604 U1 RU 63604U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
mpl
attenuator
gap
signal
section
Prior art date
Application number
RU2007100374/22U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Юрьевич Генералов
Юрий Владимирович Дмитриев
Лев Николаевич Зюзин
Виктор Михайлович Шувалов
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт импульсной техники" (ФГУП НИИИТ)
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 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт импульсной техники" (ФГУП НИИИТ) filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт импульсной техники" (ФГУП НИИИТ)
Priority to RU2007100374/22U priority Critical patent/RU63604U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU63604U1 publication Critical patent/RU63604U1/en

Links

Landscapes

  • Non-Reversible Transmitting Devices (AREA)

Abstract

Предлагаемая полезная модель относится к импульсной технике и может быть использована в сигнальных трактах измерительных каналов, на входе осциллографических регистраторов (ОР). Функции: снижение амплитуды исследуемого импульсного сигнала, таким образом, чтобы амплитуда сигнала на выходе аттенюатора находилась в динамическом диапазоне регистрации ОР; защита самого аттенюатора и последующих устройств от импульсных перегрузок с амплитудой импульсов выше некоторого порогового значения.The proposed utility model relates to pulsed technology and can be used in the signal paths of the measuring channels, at the input of oscillographic recorders (OR). Functions: reduction of the amplitude of the studied pulse signal, so that the amplitude of the signal at the output of the attenuator is in the dynamic range of the OR recording; protection of the attenuator itself and subsequent devices from pulse overloads with a pulse amplitude above a certain threshold value.

Техническим результатом данного предложения является расширение функциональных возможностей при обеспечении высоких параметров сигнального тракта: равномерности АЧХ и минимального КСВ. за счет снижения отражений и улучшения АЧХ устройства.The technical result of this proposal is to expand the functionality while ensuring high parameters of the signal path: frequency response uniformity and minimum SWR. by reducing reflections and improving the frequency response of the device.

Существо предлагаемого технического решения заключается в использовании одних и тех же элементов для реализации функций аттенюатора и для реализации защитной функции. Выполнение аттенюатора с защитой от перегрузок в одном корпусе позволило уменьшить число разъемных соединений с 4-х (характерных для использования автономных блоков) до 2-х.The essence of the proposed technical solution is to use the same elements to implement the functions of the attenuator and to implement the protective function. The implementation of the attenuator with overload protection in one housing has reduced the number of plug-in connections from 4 (typical for the use of autonomous units) to 2.

Технический результат достигнут новым конструктивным решением, а именно в корпус аттенюатора введен защитный элемент, причем диэлектрическая плата выполнена с разрывом, над которым установлены согласованная с волновым сопротивлением МПЛ металлическая перемычка, соединяющая разрыв сигнального проводника МПЛ, и смыкающийся с верхней крышкой корпуса экран, огибающий перемычку с зазором, исключающим их электрический контакт и разделяющий корпус на секцию аттенюатора и секцию защитного элемента, включенного в разрыв МПЛ секции защитного элемента, экранный проводник МПЛ образован металлизацией другой стороны диэлектрической платы и основанием корпуса, ширина сигнальных проводников МПЛ секции аттенюатора и секции защитного элемента определяются из условия согласованности по волновому сопротивлению на каждом участке сигнального проводника МПЛ. Илл. 3 л.The technical result was achieved by a new constructive solution, namely, a protective element was introduced into the attenuator housing, the dielectric board being made with a gap, over which a metal jumper is installed, which is connected with the wave resistance of the MPL, connecting the gap of the MPL signal conductor, and a screen enveloping the jumper connected to the upper case cover with a gap excluding their electrical contact and dividing the housing into an attenuator section and a protective element section included in the MPL gap of the protective section element screen conductor formed MPL metallization other side of the dielectric board and a base body, the width of signal conductors MPL attenuator section and a section of the security element are determined from the consistency of the conditions of the characteristic impedance of each portion of the signal conductor MPL. Fig. 3 l

Description

Предлагаемая полезная модель относится к импульсной технике и может быть использована в сигнальных трактах измерительных каналов, на входе осциллографических регистраторов (ОР). Функции: снижение амплитуды исследуемого импульсного сигнала, таким образом, чтобы амплитуда сигнала на выходе аттенюатора находилась в динамическом диапазоне регистрации ОР; защита самого аттенюатора и последующих устройств от импульсных перегрузок с амплитудой импульсов выше некоторого порогового значения.The proposed utility model relates to pulsed technology and can be used in the signal paths of the measuring channels, at the input of oscillographic recorders (OR). Functions: reduction of the amplitude of the studied pulse signal, so that the amplitude of the signal at the output of the attenuator is in the dynamic range of the OR recording; protection of the attenuator itself and subsequent devices from pulse overloads with a pulse amplitude above a certain threshold value.

При регистрации импульсных процессов по многим методикам, исследуются однократные и редко повторяющиеся импульсные сигналы с крутыми фронтами субнано-пикосекундного диапазона длительности до микросекундного диапазона и амплитуды до сотен вольт. Кроме того, в сигнальном тракте возможны импульсные перегрузки длительностью до нескольких микросекунд и амплитудой до единиц киловольт, в этом случае, импульсные токи во время перегрузки достигают нескольких килоампер. Следовательно, в сигнальном тракте должно быть установлено два блока - защитный - разрядник-предохранитель, который предохранит последующие блоки и элементы сигнального тракта от проникновения импульсов амплитудой выше заданной, и аттенюатор, который ослабит исследуемый сигнал до амплитуды соответствующей динамическому диапазону входа ОР. Соответственно, полоса пропускания этих блоков должна простираться до нескольких ГГц, поскольку каждый блок в сигнальном тракте ухудшает полосу пропускания и равномерность АЧХ.When registering pulsed processes using many methods, one-time and rarely repetitive pulsed signals with steep edges of the subnano-picosecond range of duration up to the microsecond range and amplitude up to hundreds of volts are studied. In addition, pulse paths with a duration of up to several microseconds and an amplitude of up to several kilovolts are possible in the signal path, in this case, the pulse currents during the overload reach several kiloamperes. Consequently, two blocks must be installed in the signal path - protective - arrester-fuse, which will protect the subsequent blocks and elements of the signal path from the penetration of pulses with an amplitude higher than the specified one, and an attenuator, which will attenuate the signal under investigation to an amplitude corresponding to the dynamic range of the input OR. Accordingly, the bandwidth of these blocks should extend to several GHz, since each block in the signal path degrades the bandwidth and frequency response uniformity.

Известны диодные ограничители мощности СВЧ сигнала (1, пат. РФ №2258278, 1840159, 2097878). Они предназначены, в основном, для работы с периодическими сигналами. Как было отмечено выше, необходимы защитные элементы и делители напряжения, работающие в импульсном режиме.Known diode power limiters of the microwave signal (1, US Pat. RF No. 2258278, 1840159, 2097878). They are intended mainly for working with periodic signals. As noted above, protective elements and voltage dividers operating in a pulsed mode are necessary.

Удовлетворить требованиям к защитной части может элемент, который объединит высокие параметры к амплитуде, к разрядному току, с миниатюрностью, удобством монтажа в МПЛ и малой емкостью в рабочем режиме. Конкретно этим требованиям удовлетворяют миниатюрные газоразрядники, выпускаемые фирмой Epcos, Германия. (2) Так для указанных параметров может быть использован разрядник ЕС90Х этой фирмы, имеющий следующие основные параметры: импульсное напряжение ограничения 450 В, An element that combines high parameters with respect to amplitude, to discharge current, with miniature, ease of installation in MPL and low capacity in operating mode can satisfy the requirements for the protective part. Specifically, these requirements are met by miniature gas dischargers manufactured by Epcos, Germany. (2) So for the indicated parameters an ES90X spark gap of this company can be used, having the following main parameters: impulse voltage of limitation 450 V,

единичный импульсный разрядный ток - 10 кА при длительности импульса до 8 мкс, емкость не более 1 пФ, габариты Ф8×6 мм позволяют встраивать разрядник ЕС90Х параллельно в сигнальный проводник МПЛ.a single pulsed discharge current of 10 kA with a pulse duration of up to 8 μs, a capacitance of not more than 1 pF, dimensions of F8 × 6 mm allow the ES90X arrester to be built in parallel into the MPL signal conductor.

Известны аттенюаторы (3, пат. РФ №2003112405, 2234169, 2224338), в которых поглощающий элемент включен на расстоянии, кратном длине волны от входа, это определяет узкий частотный диапазон аттенюатора.Attenuators are known (3, Pat. RF №2003112405, 2234169, 2224338), in which the absorbing element is included at a distance multiple of the wavelength from the input, this determines the narrow frequency range of the attenuator.

Известен многосекционный высоковольтный делитель напряжения СДНР 7 -(каталог ФГУП НИИИТ www.niiit.ru, 4, по изобретению №1660561 - разработка заявителя: ФГУП НИИИТ), изготовленный в микроэлектронном исполнении. Сложность конструкции и изготовления не позволяют выбрать его в качестве прототипа.Known multi-section high voltage voltage divider SDNR 7 - (catalog FSUE NIIIT www.niiit.ru, 4, according to the invention No. 1660561 - development of the applicant: FSUE NIIIT), made in microelectronic design. The complexity of the design and manufacture do not allow him to choose as a prototype.

В каталоге (4, www.niiit.ru.) представлены также быстродействующие импульсные предохранители, предназначенные для защиты СВЧ-узлов от воздействия микросекундных импульсов в 75 и 50-омных трактах.The catalog (4, www.niiit.ru.) Also presents high-speed pulse fuses designed to protect microwave nodes from microsecond pulses in 75 and 50 ohm paths.

Предлагаемая полезная модель предназначена для объединения в одной конструкции, (корпусе с входным и выходным ВЧ разъемами), двух функций - защитной и функции аттенюатора при обеспечении равномерности АЧХ в заданной полосе частот, минимальных отражений - то есть минимального коэффициента стоячей волны (КСВ). Сохраняются также требования по амплитуде, мощности и разрядному току проходящих импульсов, изложенные выше Простота конструкции и технологичность полезной модели оправдывает ее использование в многоканальных системахThe proposed utility model is intended for combining in one design, (a housing with input and output RF connectors), two functions - protective and attenuator functions while ensuring frequency response uniformity in a given frequency band, minimum reflections - that is, a minimum standing wave coefficient (SWR). The requirements on the amplitude, power, and discharge current of transmitted pulses, as described above, are also preserved. The simplicity of the design and the manufacturability of the utility model justifies its use in multichannel systems

Наиболее близким техническим решением к данному предложению, является аттенюатор (5 «Электроника», наука, технология, бизнес №2, 2006 г., стр.33-34.), содержащий входной и выходной высокочастотные (ВЧ) коаксиальные разъемы, подключенные к началу и концу сигнального проводника микрополосковой линии (МПЛ), расположенной на диэлектрической плате, расположенной на основании корпуса, па одной стороне диэлектрической платы расположен аттнюатор, включенный в разрыв МПЛ, другая сторона диэлектрической платы металлизирована. В (5) представлено описание аттенюатора, в (6) - П-образная схема и расчеты аттенюатора. Недостатком прототипа является ограниченные функциональные возможности. Введение в сигнальный тракт автономного защитного блока увеличивает число соединений и, следовательно, ухудшает равномерность АЧХ и в местах неоднородностей вызывает отражения, т.е. увеличивает КСВ.The closest technical solution to this proposal is an attenuator (5 Electronics, Science, Technology, Business No. 2, 2006, pp. 33-34.) Containing the input and output high-frequency (HF) coaxial connectors connected to the top and the end of the signal conductor of the microstrip line (MPL) located on the dielectric board located on the base of the housing, on one side of the dielectric board there is an attenuator included in the MPL gap, the other side of the dielectric board is metallized. A description of the attenuator is presented in (5), a U-shaped diagram and attenuator calculations are presented in (6). The disadvantage of the prototype is limited functionality. The introduction of an autonomous protective unit into the signal path increases the number of connections and, therefore, worsens the frequency response uniformity and causes reflections in places of heterogeneity, i.e. increases SWR.

Техническим результатом данного предложения является расширение функциональных возможностей при обеспечении высоких параметров сигнального тракта: равномерности АЧХ и минимального КСВ за счет снижения ВЧ-разъемных соединений и тем самым уменьшения неоднородностей сигнального тракта.The technical result of this proposal is to expand the functionality while ensuring high parameters of the signal path: uniformity of frequency response and minimum SWR due to the reduction of RF-detachable connections and thereby reduce the heterogeneity of the signal path.

Технический результат в высоковольтном широкополосном аттенюаторе, содержащем входной и выходной коаксиальные разъемы, подсоединенные соответственно к началу и концу сигнального проводника микрополосковой линии (МПЛ), расположенного на диэлектрической плате, расположенной на основании корпуса, на одной стороне диэлектрической платы расположен аттенюатор, включенный в разрыв МПЛ, другая сторона диэлектрической платы металлизирована, достигается тем, что введен защитный элемент, причем диэлектрическая плата выполнена с разрывом, над которым установлены согласованная с волновым сопротивлением МПЛ металлическая перемычка, соединяющая разрыв сигнального проводника МПЛ, и смыкающийся с верхней крышкой корпуса экран, огибающий перемычку с зазором, исключающим их электрический контакт и разделяющий корпус на секцию аттенюатора и секцию защитного элемента, включенного в разрыв МПЛ секции защитного элемента, экранный проводник МПЛ образован металлизацией другой стороны диэлектрической платы и основанием корпуса, ширина сигнальных проводников МПЛ секции аттенюатора и секции защитного элемента определяются из условия согласованности по волновому сопротивлению на каждом участке сигнального проводника МПЛ.The technical result in a high-voltage broadband attenuator containing input and output coaxial connectors connected respectively to the beginning and end of the signal strip of the microstrip line (MPL) located on the dielectric board located on the base of the housing, on one side of the dielectric board there is an attenuator included in the MPL gap , the other side of the dielectric board is metallized, achieved by the fact that the protective element is introduced, and the dielectric board is made with a gap, above which installed a metal jumper compatible with the wave resistance of the MPL, connecting the gap of the MPL signal conductor, and a screen that closes the upper cover of the case, envelopes the jumper with a gap that excludes their electrical contact and separates the case into the attenuator section and the protective element section included in the MPL gap of the protective section element, the shield conductor of the MPL is formed by metallization of the other side of the dielectric board and the base of the housing, the width of the signal conductors of the MPL of the attenuator section and sections of the protective element are determined from the condition of consistency in wave resistance in each section of the signal conductor MPL.

Существо предлагаемого технического решения заключается в использовании определенных элементов аттенюатора для реализации защитной функции, за счет уменьшения числа ВЧ-разъемных соединений с 4-х (характерных для использования автономных блоков) до 2-х. В предложении заявителя представлен вариант использования в качестве защитного элемента газоразрядника, отвечающего требованиям, изложенным выше. В качестве аттенюатора использован резистивный делитель, включенный по П-образной схеме.The essence of the proposed technical solution is to use certain elements of the attenuator to implement the protective function, by reducing the number of RF-detachable connections from 4 (typical for the use of autonomous units) to 2. The applicant’s proposal presented an option for using a gas discharge device as a protective element that meets the requirements set out above. As an attenuator, a resistive divider is used, included in a U-shaped circuit.

Конструкция предлагаемого устройства представлена на фиг.1а, 1б, на фиг.2 представлена упрощенная характеристика предлагаемого блока, отражающая алгоритм его работы, на фиг.3 - эквивалентная схема предлагаемого блока с учетом основных паразитных элементов, на фиг.4 - АЧХ и КСВ оптимизированного устройства.The design of the proposed device is presented in FIGS. 1a, 1b, in FIG. 2 a simplified characteristic of the proposed unit is presented, which reflects the algorithm of its operation, in FIG. 3 is an equivalent circuit of the proposed unit taking into account the main spurious elements, in FIG. 4 is the frequency response and SWR optimized devices.

Принятые обозначения на фиг.1а, б:Accepted designations on figa, b:

Входной и выходной ВЧ разъемы 1, 2, корпус 3, верхняя крышка 4 аттенюатора (в формуле ПМ не участвует), диэлектрическая плата из ВЧ-диэлектрика 5, секция аттенюатора 6, основание корпуса 7, сигнальный проводник 8 МПЛ, секция газоразрядника, 9, проходной пленочный резистор 10 (в формуле не участвует) П-образной схемы, центральные проводники 12, 11 ВЧ разъемов 1, 2, заземляющие дискретные пленочные резисторы (в формуле не участвуют) 13, 14 П-образной схемы, каждый из которых разбит на 2 параллельно включенных резистора, газоразрядник 15, RF input and output connectors 1, 2, case 3, attenuator top cover 4 (is not involved in the PM formula), RF dielectric board 5, attenuator section 6, housing base 7, signal conductor 8 MPL, gas discharge section, 9, a film pass-through resistor 10 (does not participate in the formula) of a U-shaped circuit, central conductors 12, 11 of the RF connectors 1, 2, grounding discrete film resistors (do not participate in the formula) 13, 14 of a U-shaped circuit, each of which is divided into 2 parallel resistors, gas discharge 15,

экран 16, разделяющий устройство на секции газоразрядника и аттенюатора, металлическая перемычка 17, соединяющая сигнальный проводник 8 секций газоразрядника и аттенюатора, выводы газоразрядника 18, металлизация другой стороны диэлектрической платы обозначена позицией 19. Необходимость экрана 16 обусловлено тем, что во время срабатывания газоразрядника 9 возникают мощные импульсные токи до нескольких кА, которые способствуют возникновению электромагнитных наводок, которые, в свою очередь, могут проникнуть непосредственно на вход ОР. Этими же причинами вызвана необходимость выполнения диэлектрической платы с разрывом.a screen 16 separating the device into sections of the gas discharge and attenuator, a metal jumper 17 connecting the signal conductor 8 of the sections of the gas discharge and attenuator, the terminals of the gas discharge 18, the metallization of the other side of the dielectric board is indicated by 19. The need for the screen 16 is due to the fact that during the operation of the gas discharge 9 powerful pulsed currents up to several kA, which contribute to the occurrence of electromagnetic interference, which, in turn, can penetrate directly to the input of OR. These reasons also necessitate the implementation of a dielectric circuit with a gap.

В устройстве могут быть применены следующие материалы и радиоэлементы:The following materials and radioelements can be used in the device:

- в П-образной схеме дискретные пленочные резисторы 10, 13, 14 - серии Р1-12, номиналы определяются по формулам из (6) в зависимости от заданного коэффициента деления и входного и выходного напряжений;- in the U-shaped circuit, discrete film resistors 10, 13, 14 - series P1-12, the ratings are determined by the formulas from (6) depending on the specified division coefficient and input and output voltages;

- ВЧ-разъемы 1,2 в полосе частот до 3-5 ГГц - разъемы импортного производства серии BNC на 50 или 75 Ом или их отечественные аналоги;- 1.2 RF connectors in the frequency band up to 3-5 GHz - imported connectors of the BNC series at 50 or 75 Ohms or their domestic counterparts;

- двухэлектродный газоразрядник фирмы Epcos - серии ЕС 90 XN (импульсное разрядное напряжение 450 В).- Epcos two-electrode gas discharge device - EC 90 XN series (pulse discharge voltage 450 V).

- материал корпуса 3 и крышки 4 - латунь, покрытие - олово-висмут;- case material 3 and cover 4 - brass, coating - tin-bismuth;

- диэлектрическая плата 5, может быть выполнена из ВЧ фольгированного материала ФАФ-4.- dielectric board 5, can be made of RF foil material FAF-4.

Со стороны монтажа газоразрядника 15 и резисторов 10, 13, 14, на диэлектрической плате расположен сигнальный проводник МПЛ 8, с другой стороны диэлектрическая плата 5 полностью металлизирована и прилегает к основанию корпуса 7. Основание корпуса 7 должно иметь высокую степень плоскостности и высокую чистоту поверхности. Экранный проводник МПЛ образован металлизацией другой стороны диэлектрической платы 5 и основанием 7. Металлическая перемычка 16 выполнена из медной фольги, покрытой сплавом: олово-висмут. Экран 16 вблизи разрыва диэлектрической платы имеет выемку и огибает перемычку 17 с зазором, исключающим электростатическую взаимосвязь. Экран 16 может быть выполнен из того же материала, что и корпус.On the installation side of the gas discharge 15 and the resistors 10, 13, 14, the signal conductor MPL 8 is located on the dielectric board, on the other hand, the dielectric board 5 is completely metallized and is adjacent to the base of the housing 7. The base of the housing 7 must have a high degree of flatness and high surface cleanliness. The shield conductor MPL is formed by metallization of the other side of the dielectric board 5 and the base 7. The metal bridge 16 is made of copper foil coated with an alloy: tin-bismuth. The screen 16 near the rupture of the dielectric board has a recess and bends around the jumper 17 with a gap eliminating the electrostatic relationship. The screen 16 may be made of the same material as the housing.

Корпус газоразрядника 15 «утоплен» в основание корпуса 7, т.е. связан с ним электрически и механически, и включен в разрыв сигнального проводника 8 МПЛ в секции газоразрядника 9. Проходной пленочный резистор 10 П-образной схемы аттенюатора включен в разрыв сигнального проводника 8 МПЛ секции аттенюатора 6, заземляющие резисторы 13, 14 П-образной схемы аттенюатора подключены соответственно к одному из выводов проходного резистора 10 и основанию корпуса 7.The gas discharge housing 15 is “recessed” into the base of the housing 7, i.e. is connected electrically and mechanically with it, and is included in the gap of the signal conductor 8 MPL in the gas discharge section 9. A feed-through film resistor 10 of the U-shaped attenuator circuit is included in the gap of the signal conductor 8 MPL of the attenuator section 6, grounding resistors 13, 14 of the U-shaped attenuator circuit connected respectively to one of the terminals of the passage resistor 10 and the base of the housing 7.

В предложении заявителя с целью снижения рассеиваемой мощности, заземляющие резисторы 13, 14 выполнены в виде двух параллельно включенных резисторов каждый.In the applicant's proposal, in order to reduce power dissipation, grounding resistors 13, 14 are made in the form of two resistors in parallel each.

Принятые обозначения на фиг.2.:The accepted notation in figure 2 .:

Uвх - значение входного напряжения до срабатывания газоразрядникаUin - value of the input voltage before the operation of the gas discharge

Uвх0 - напряжение срабатывания устройства U остостаточное напряжение после срабатывания газоразрядникаUin 0 - device operating voltage U residual voltage after the operation of the gas discharge

Uвхmax - максимально-допустимое напряжение устройстваUin max - the maximum allowable voltage of the device

N - коэффициент деления аттенюатора.N is the division coefficient of the attenuator.

Принятые обозначения на фиг.3Accepted notation in figure 3

1, 2 - входной и выходной коаксиальные разъемы;1, 2 - input and output coaxial connectors;

10, 13, 14 - дискретные пленочные резисторы П-образной схемы аттенюатора;10, 13, 14 - discrete film resistors of the U-shaped attenuator circuit;

Сn1-Сn3 - паразитные емкости резисторов 10, 13, 14;Сn1-Сn3 - parasitic capacitance of resistors 10, 13, 14;

L1 - паразитная индуктивность выводов газоразрядника;L1 is the parasitic inductance of the terminals of the gas discharge;

15 - газовый разрядник;15 - gas spark gap;

Сп4 - паразитная емкость газоразрядника;Sp4 - parasitic capacity of the gas discharge;

XW1 - отрезок МПЛ в которую включен газоразрядник;XW1 - MPL segment in which the gas discharge is included;

XW2 - отрезок МПЛ в который включается секция аттенюатора;XW2 - segment of the MPL in which the attenuator section is included;

XW3 - отрезок полосковой линии эквивалентный перемычке 17.XW3 - strip line segment equivalent to jumper 17.

Расчет размеров элементов аттенюатора МПЛ проводится по формулам из (6, 7).The calculation of the sizes of the elements of the MPL attenuator is carried out according to the formulas from (6, 7).

Предлагаемый аттенюатор работает следующим образом. Входной импульсный сигнал амплитудой А вх и временем нарастания фронта Т вх через входной ВЧ разъем 1, входные отрезки МПЛ XW1, проходит через цепь с газоразрядником 15, включенным в отрезок МПЛ XW 1 и срабатывающим согласно динамической характеристике устройства, приведенной на фиг.2. Далее сигнал, пройдя через перемычку 17 попадает на резистивный делитель из элементов 10, 13, 14, включенный по П-образной схеме в отрезок МПЛ XW2, обеспечивающий на постоянном токе деление напряжения в N раз. Из-за наличия паразитных элементов, показанных на фиг.3, и прежде всего емкости газоразрядника Сп4 и индуктивности его выводов L1, коэффициент деления на высоких частотах изменяется, что приводит соответственно не только к делению импульсного сигнала в N раз до амплитуды Авых=Авх/N, но и к искажению его формы, то есть к затягиванию времени нарастания фронта Т вых и появлению выброса на вершине. Измененный таким образом сигнал может попасть через выходной ВЧ разъем 2 на последующие блоки измерительного канала.The proposed attenuator works as follows. An input pulse signal of amplitude A in and rise time of the front T in through the RF input connector 1, the input segments of the MPL XW1, passes through a circuit with a gas discharge 15 included in the MPL segment XW 1 and triggered according to the dynamic characteristic of the device shown in figure 2. Further, the signal, passing through jumper 17, enters the resistive divider from elements 10, 13, 14, which is included in the U-shaped circuit in the MPL section XW2, which provides direct voltage division by a factor of N times. Due to the presence of spurious elements shown in Fig. 3, and especially the capacitance of the gas-discharge device Sp4 and the inductance of its terminals L1, the division coefficient at high frequencies changes, which leads, accordingly, not only to the division of the pulse signal by a factor of N up to the amplitude Avykh = Avkh / N, but also to distortion of its shape, that is, to delaying the rise time of the front T o and the appearance of an outlier at the top. The signal changed in this way can pass through the output RF connector 2 to the subsequent blocks of the measuring channel.

Для компенсации влияния этих элементов на динамические характеристики устройства, параметры отрезка МПЛ XW1 (место установки газоразрядника и ширина), To compensate for the influence of these elements on the dynamic characteristics of the device, the parameters of the MPL XW1 segment (gas discharge location and width),

оптимизируются по минимуму отражений, что приведет к наиболее гладкой АЧХ. Компенсация паразитных элементов газоразрядника в заданной полосе частот, в соответствии с условиями широкополосной компенсации (7), осуществляется выбором ширины отрезков полоска МПЛ XW1 и XW2 и места включения газоразрядника Р1 в отрезок XW1. Таким образом, по ф-ле 4-24, стр.89 (7) рассчитывается отрезок XW1 далее тракт оптимизируется по минимальным отражениям (КСВН). Оптимизация осуществляется на компьютере путем изменения длины и ширины XW1, XW2 и вычислением для каждого варианта результирующих АЧХ и КСВН. При этом необходимым условием является согласование всех элементов тракта: разъемов, перемычки 17, согласование которой осуществляется выбором ее ширины, и длины МПЛ, ширина которой, зависящая от толщины платы и диэлектрической проницаемости диэлектрика, должна быть согласована с размерами устанавливаемых в нее элементов. Контроль и подстройка формы АЧХ и (или) ПХ, осуществляется путем подачи на аттенюатор импульса с фронтом 70-120 пс, например, от генератора импульсов Г5-84, и контроля прошедшего через устройство импульса на стробоскопическом осциллографе с полосой пропускания не менее 10 ГГц, например С1-94/1, С1-122/1.optimized to a minimum of reflections, which will lead to the smoothest frequency response. Compensation of spurious elements of the gas discharge in a given frequency band, in accordance with the conditions of broadband compensation (7), is carried out by choosing the width of the segments of the MPL strip XW1 and XW2 and the place where the gas discharge P1 is included in the segment XW1. Thus, according to file 4-24, p. 89 (7), the XW1 segment is calculated, then the path is optimized for minimal reflections (VSWR). Optimization is carried out on a computer by changing the length and width of XW1, XW2 and calculating for each option the resulting frequency response and VSWR. In this case, the necessary condition is the coordination of all elements of the path: connectors, jumpers 17, the coordination of which is carried out by choosing its width, and the length of the MPL, the width of which, depending on the thickness of the board and the dielectric constant of the dielectric, must be consistent with the dimensions of the elements installed in it. Control and adjustment of the shape of the frequency response and (or) the frequency response is carried out by applying to the attenuator a pulse with a front of 70-120 ps, for example, from a pulse generator G5-84, and monitoring the pulse passed through the device on a stroboscopic oscilloscope with a passband of at least 10 GHz, e.g. C1-94 / 1, C1-122 / 1.

Результат оптимизации (АЧХ - фиг.4а, и КСВН - фиг.4б) для значений паразитной емкости газоразрядника С=1,5 пФ и индуктивностей двух вводов газоразрядника по 0,5 нГн показан на Фиг.4. Из Фиг.4 видно, что АЧХ гладкая без выбросов (полоса пропускания 1,3 ГГц), определяется размерами и способом включения резисторов П-образной схемы аттенюатора и КСВН в диапазоне частот до 2 ГГЦ не превышает 2,5.The optimization result (AFC - Fig. 4a, and VSWR - Fig. 4b) for the values of the parasitic capacitance of the gas discharge C = 1.5 pF and the inductances of the two gas discharge inlets of 0.5 nH each are shown in Figure 4. Figure 4 shows that the frequency response is smooth without emissions (bandwidth 1.3 GHz), determined by the size and method of switching on the resistors of the U-shaped attenuator circuit and the VSWR in the frequency range up to 2 GHz does not exceed 2.5.

Таким образом, предлагаемое устройство обладает защитной функцией сигнального тракта и функцией аттенюатора при обеспечении равномерности АЧХ и удовлетворительного значения КСВ. Следующим достоинством предлагаемого устройства является относительная простота конструкции ее технологичность и, следовательно, относительно невысокая стоимость, что является важным фактором при использовании его в многоканальных системах.Thus, the proposed device has a protective function of the signal path and the function of the attenuator while ensuring uniformity of frequency response and a satisfactory value of SWR. The next advantage of the proposed device is the relative simplicity of the design, its manufacturability and, therefore, relatively low cost, which is an important factor when used in multichannel systems.

ЛитератураLiterature

1. Патент РФ №2258278, 1840159, 2097878.1. RF patent No. 2258278, 1840159, 2097878.

2. «Электроника», наука, технология, бизнес №2, 2006 г., стр.40-41.2. "Electronics", science, technology, business No. 2, 2006, pp. 40-41.

3. Патенты РФ №2003112405, 2234169, 22243383. RF patents №2003112405, 2234169, 2224338

4. Изобретение №1660561 - разработка заявителя: ФГУП НИИИТ4. Invention No. 1660561 - development of the applicant: FSUE NIIIT

компенсированный аттенюатор СДНР7 (каталог ФГУП НИИИТ www.niiit.ru).compensated attenuator SDNR7 (catalog FSUE NIIIT www.niiit.ru).

5. «Электроника», наука, технология, бизнес №2, 2006 г., стр.33-34. - прототип5. "Electronics", science, technology, business No. 2, 2006, pp. 33-34. - prototype

6. Под редакцией В.И.Вольмана Справочник по расчету и конструированию полосковых устройств. Сов. Радио 1982 г., стр.192-1936. Edited by V.I. Volman Handbook for the calculation and design of strip devices. Owls Radio 1982, pp. 192-193

7. Г.В.Глебович, И.П.Ковалев «Широкополосные линии передачи импульсных сигналов», М., Сов. Радио, 1972 г., стр.89-96.7. GV Glebovich, IP Kovalev “Broadband transmission lines of impulse signals”, M., Sov. Radio, 1972, pp. 89-96.

Claims (1)

Высоковольтный широкополосный аттенюатор с защитой от перегрузок, содержащий входной и выходной коаксиальные разъемы, подсоединенные соответственно к началу и концу сигнального проводника микрополосковой линии (МПЛ), расположенного на диэлектрической плате, расположенной на основании корпуса, на одной стороне диэлектрической платы расположен аттенюатор, включенный в разрыв МПЛ, другая сторона диэлектрической платы металлизирована, отличающийся тем, что введен защитный элемент, причем диэлектрическая плата выполнена с разрывом, над которым установлены согласованная с волновым сопротивлением МПЛ металлическая перемычка, соединяющая разрыв сигнального проводника МПЛ, и смыкающийся с верхней крышкой корпуса экран, огибающий перемычку с зазором, исключающим их электрический контакт и разделяющий корпус на секцию аттенюатора и секцию защитного элемента, включенного в разрыв МПЛ секции защитного элемента, экранный проводник МПЛ образован металлизацией другой стороны диэлектрической платы и основанием корпуса, ширина сигнальных проводников МПЛ секции аттенюатора и секции защитного элемента определяются из условия согласованности по волновому сопротивлению на каждом участке сигнального проводника МПЛ.
Figure 00000001
High-voltage broadband attenuator with overload protection, containing input and output coaxial connectors connected respectively to the beginning and end of the signal strip of the microstrip line (MPL) located on the dielectric board located on the base of the housing, on one side of the dielectric board there is an attenuator included in the gap MPL, the other side of the dielectric board is metallized, characterized in that a protective element is introduced, and the dielectric board is made with a gap, above which installed a metal jumper compatible with the wave resistance of the MPL, connecting the gap of the MPL signal conductor, and a screen that closes the upper cover of the case, envelopes the jumper with a gap that excludes their electrical contact and separates the case into the attenuator section and the protective element section included in the MPL gap of the protective section element, the shield conductor of the MPL is formed by metallization of the other side of the dielectric board and the base of the housing, the width of the signal conductors of the MPL of the attenuator section and sections of the protective element are determined from the condition of consistency in wave resistance in each section of the signal conductor MPL.
Figure 00000001
RU2007100374/22U 2007-01-09 2007-01-09 HIGH VOLTAGE BROADBAND ATTENUATOR WITH OVERLOAD PROTECTION RU63604U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007100374/22U RU63604U1 (en) 2007-01-09 2007-01-09 HIGH VOLTAGE BROADBAND ATTENUATOR WITH OVERLOAD PROTECTION

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007100374/22U RU63604U1 (en) 2007-01-09 2007-01-09 HIGH VOLTAGE BROADBAND ATTENUATOR WITH OVERLOAD PROTECTION

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU63604U1 true RU63604U1 (en) 2007-05-27

Family

ID=38311795

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007100374/22U RU63604U1 (en) 2007-01-09 2007-01-09 HIGH VOLTAGE BROADBAND ATTENUATOR WITH OVERLOAD PROTECTION

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU63604U1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2743940C1 (en) * 2020-05-26 2021-03-01 Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования «Новосибирский Государственный Технический Университет» Fixed attenuator

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2743940C1 (en) * 2020-05-26 2021-03-01 Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования «Новосибирский Государственный Технический Университет» Fixed attenuator

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6785110B2 (en) Rf surge protection device
CA2798891C (en) Dc pass rf protector having a surge suppression module
US8456791B2 (en) RF coaxial surge protectors with non-linear protection devices
US7944670B2 (en) Surge protection circuit for passing DC and RF signals
US8553386B2 (en) Surge suppression device having one or more rings
US8599528B2 (en) DC and RF pass broadband surge suppressor
US9590287B2 (en) Surge protected coaxial termination
US6950294B2 (en) Surge protection filter and lightning conductor system
RU63604U1 (en) HIGH VOLTAGE BROADBAND ATTENUATOR WITH OVERLOAD PROTECTION
RU2528148C1 (en) Bandpass microwave filter
US7893696B2 (en) Pulse circuit using a transmission line
US8786996B1 (en) Methods and devices for protecting CATV circuits from combination and ring waves
US8134818B2 (en) Quarter wave stub surge suppressor with coupled pins
Burow et al. Can ferrite materials or resonant arrangements reduce the amplitudes of VFTO in GIS
WO2009043364A1 (en) Protective circuit for the input-side protection of an electronic device operating in the maximum frequency range
KR101138413B1 (en) High voltage broadband pulse attenuator
US20140355163A1 (en) High voltage discharge protection device and radio frequency transmission apparatus using the same
US20240030687A1 (en) Protection device against pulsed currents
US20210242664A1 (en) Lightning protection spark gaps for cable devices
US4060780A (en) Signal attenuator
KR200276121Y1 (en) A lightning arrester
RU63603U1 (en) COMPENSATED ATTENUATOR
KR101439893B1 (en) Pci protector with surge protection using spiral antenna
Gao Optimization of solid-state sub-nanosecond pulse generator for repetitive ultra-wideband electromagnetic radiation
JP2002025745A (en) Gaseous discharge type coaxial lightning arrester

Legal Events

Date Code Title Description
PC12 Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for utility models

Effective date: 20100915

MM1K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20120110