超短波通信频段的强电磁脉冲防护装置

摘要

本发明提供一种超短波通信频段的强电磁脉冲防护装置，其特征在于：它包括气体放电管、微带低通滤波器和集总参数带通滤波器，三部分封装在一个金属盒内，金属盒两端设有输入端和输出端，其中输入端分别与所述的气体放电管一端和微带低通滤波器的输入端连接，气体放电管的另一端接地，微带低通滤波器的输出端与所述的集总参数带通滤波器的输入端连接，集总参数带通滤波器的输出端与金属盒的输出端连接；所述的金属盒两端的输入端和输出端均为同轴端口。本发明采用气体放电管和微带低通滤波电路两级防护电路，能够更加可靠的滤除具有更短上升前沿的强电磁脉冲。

说明书

技术领域

本发明属于强电磁脉冲防护技术领域，尤其涉及一种适用于超短波通信设备的复合式强电磁脉冲防护装置，可用于各种超短波频段通信电子设备的强电子脉冲防护。

背景技术

随着电磁脉冲技术的发展，电磁脉冲辐射场强达到数百kV/m，脉冲上升时间达1ns以下，对通信电子设备的危害越来越大，强电磁脉冲在通信等设备上感应的电磁脉冲电压、电流可以使通信等设备瞬间击穿或烧毁，因此迫切需要对通信电子设备进行强电磁脉冲防护。

强电磁脉冲能够通过天线耦合、信号电缆耦合、电源线缆耦合等方式进入电子设备内部，尤其是通过天线耦合进入接收机前端的危害最大，其引起的高电压、大电流将使超短波通信等设备遭受严重的损坏。为使超短波通信电子设备具有抗强电磁脉冲的能力，需要在接收机前端的射频信号电缆加装电磁脉冲防护模块，且在对接收机进行防护过程中需要考虑电缆传输阻抗的匹配，使其对正常传输信号的影响很小。而传统的接收通道防雷击模块响应时间较长，对于ns级上升前沿的强电磁脉冲防护效果不明显，目前还没有专门用于超短波频段通信接收机的强电磁脉冲防护装置。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种超短波通信频段的强电磁脉冲防护装置。

本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为：超短波通信频段的强电磁脉冲防护装置，其特征在于：它包括气体放电管、微带低通滤波器和集总参数带通滤波器，三部分封装在一个金属盒内，金属盒两端设有输入端和输出端，其中输入端分别与所述的气体放电管一端和微带低通滤波器的输入端连接，气体放电管的另一端接地，微带低通滤波器的输出端与所述的集总参数带通滤波器的输入端连接，集总参数带通滤波器的输出端与金属盒的输出端连接；所述的金属盒两端的输入端和输出端均为同轴端口。

按上述方案，所述的金属盒内设置有第一层印制电路板和第二层印制电路板，两层印制电路板均设有导电面和接地面；所述的微带低通滤波器设置在第一层印制电路板的导电面上，所述的集总参数带通滤波器设置在第二层印制电路板的导电面上，两层印制电路板之间通过传输线连接；第一层印制电路板与输入端连接，第二层印制电路板与输出端连接。

按上述方案，所述的微带低通滤波器包括微带线以及微带线上的微带电容和微带电感，微带电容和微带电感交错排列；微带低通滤波器的输入端设置金属圆盘；所述的金属盒的输入端通过芯线延长线与带低通滤波器的输入端相连，金属圆盘透过微带滤波器电路板上圆孔与气体放电管一端连接；微带低通滤波器的阶数为3-5阶。

按上述方案，所述的集总参数带通滤波器由3-7阶带通滤波器连接而成，每一阶带通滤波器由1个电容和1个电感组成；集总参数带通滤波器的输入端设有smb座与微带滤波器通过传输线相连，集总参数带通滤波器的输出端与金属盒的输出端通过芯线延长线连接。

按上述方案，所述的金属盒包括外壳和外壳内的后盖，后盖和外壳之间开有半径为1.5mm左右的半圆形凹槽，凹槽内充满导电橡胶，后盖和外壳由螺钉固定；所述的金属盒两端的输入端和输出端缠有防水胶布。

按上述方案，所述的后盖与所述的第一层印制电路板的接地面接触；所述的气体放电管与所述的后盖接触。

按上述方案，所述的气体放电管与所述的后盖之间的接触面涂有一层银粉导电膏。

按上述方案，所述的外壳上设有固定构件。

本发明的工作原理为：当信号经过金属盒的输入端进入本防护装置后，利用芯线延长线连接于第一层印制电路板中心的圆盘上并穿过金属圆盘焊接在微带低通滤波器上，金属圆盘连接气体放电管构成旁路并接地。当强电磁脉冲产生的高电压导致气体放电管击穿时，其低频能量被大大减弱，强电磁脉冲变为短脉冲，其能量主要为高频分量，此时经过微带低通滤波器滤波除高频后，电磁脉冲的高频能量被反射，最后利用传输线将微带低通滤波器的输出端向上连接到第二层印制电路板的输入端，经过超短波频段的集总参数带通滤波器滤波，将前两级保护电路残余的工作频段的带外信号滤除，进一步减小电磁脉冲对电子设备的干扰，而后将集总参数带通滤波器的输出端连接金属盒的输出端。

本发明的有益效果为：

1、采用气体放电管和微带低通滤波电路两级防护电路，能够更加可靠的滤除具有更短上升前沿的强电磁脉冲。

2、选取合适的滤波器阶数，能够将带内差损控制在较小值时，使得带外差损达到最大，尽可能反射强电磁脉冲能量。

3、在气体管与金属后盖之间接触面涂一层银粉导电膏，可以进一步减小接地电阻。

4、采用在后盖和外壳之间填充导电橡胶，以及输入端和输出端缠绕防水胶布的防水设计，避免水汽对气体放电管、微带滤波电路、集总参数带通滤波器等器件的影响。

5、采用标准的N型同轴端口，提高了兼容性，安装使用更加方便。

6、在金属盒外壳上增加固定构件，可以方便的将金属盒安装固定于金属板上，并形成良好接地。

附图说明

图1为本发明一实施例的等效电路图。

图2为本发明一实施例的结构示意图。

图3为金属盒外壳结构示意图。

图4为后盖结构示意图。

图5为微带低通滤波器结构示意图。

图6为集总参数带通滤波器示意图。

图中：输入端1，输出端2，外壳3，后盖4，气体放电管5，螺钉6，金属圆盘7，第二层印制电路板8，第一层印制电路板9，微带线9.1，微带电容9.2、9.3、9.4，微带电感9.5、9.6，芯线延长线10，传输线11，固定构件12，导电橡胶13。

具体实施方式

图1为本发明一实施例的等效电路图，输入端分别与气体放电管一端和微带低通滤波器的输入端连接，气体放电管的另一端接地，微带低通滤波器的输出端与所述的集总参数带通滤波器的输入端连接，集总参数带通滤波器的输出端与输出端连接。

图2为本发明一实施例的结构示意图，金属盒内设置有第一层印制电路板9和第二层印制电路板8，两层印制电路板均设有导电面和接地面；所述的微带低通滤波器设置在第一层印制电路板9的导电面上，所述的集总参数带通滤波器设置在第二层印制电路板8的导电面上，两层印制电路板之间通过传输线11连接；第一层印制电路板9与输入端1通过芯线延长线10连接，第二层印制电路板8与输出端2连接。气体放电管5与第一层印制电路板9上的微带低通滤波器连接，气体放电管5的另一端与后盖4连接并且二者互相接触，接触面涂有一层银粉导电膏。后盖4与第一层印制电路板9的接地面接触，如此使得气体放电管5接地。

图3为金属盒外壳结构示意图，图4为后盖结构示意图，所述的金属盒包括外壳3和外壳内的后盖4，后盖和外壳之间开有半径为1.5mm左右的半圆形凹槽，凹槽内充满导电橡胶13，后盖4和外壳3由螺钉6固定，将后盖4和外壳3固定在一起并紧密接触；所述的金属盒两端的输入端和输出端缠有防水胶布，使得整个防护模块不仅能够良好接地，还可以防止水汽的进入进而影响模块的正常工作。外壳3上设有固定构件12，可以方便的将上述防护模块安装固定于金属板上，并形成良好接地。

图5为微带低通滤波器结构示意图，微带低通滤波器包括微带线9.1以及微带线上交错布置的微带电容9.2、9.3、9.4和微带电感9.5、9.6；微带低通滤波器的输入端和输出端均设置金属圆盘7；所述的金属盒的输入端通过芯线延长线10与带低通滤波器的输入端、以及气体放电管一端连接。该滤波器一般选取3-5阶，能够将带内差损控制在较小值时，使得带外差损达到最大，尽可能反射强电磁脉冲能量。本实施例选取3阶，带内差损可小于0.5dB；若允许带内差损为1dB，则可选取5阶。微带线最窄处应大于0.2mm以上，避免因微带线过细导致强电磁脉冲电流熔断微带线。

经过微带低通滤波器后，强电磁脉冲能量基本上被泄放和反射。通过传输线11，信号到达第二层印制电路板8，通过超短波频段的集总参数带通滤波器，进一步滤除经气体放电管5和微带低通滤波器后残留的干扰信号。

图6为集总参数带通滤波器示意图，8.1为集中器件电容，8.2为电感（一般选为绕线电感，承受高电压、大电流的能力较强），n表示集总参数带通滤波器的阶数。集总参数带通滤波器由多阶带通滤波器组成，每一阶包括1个电容和1个电感，各阶之间的连接可有许多种组合方式，而这些组合均为本领域技术人员所知道的，这里对具体电路连接关系不做进一步描述。集总参数带通滤波器的阶数一般为3-7阶，优选为5阶，可以保持较小的带内差损情况下，达到最大的带外抑制度。集总参数带通滤波器的输入端设置smb座与微带滤波器通过传输线连接，金属盒的输出端通过芯线延长线焊接在带通滤波器的输出端上。