一种6-18G超高宽频EMP脉冲保护器

摘要

本发明公开了一种6‑18G超高宽频EMP脉冲保护器，包括屏蔽壳体、连接器、内导体b和低阻抗补偿或多节阻抗变换的内导体a，屏蔽壳体上轴向开设有通孔，屏蔽壳体上径向开设有阶梯安装孔，阶梯安装孔与通孔连通，且通孔和阶梯安装孔形成屏蔽腔，阶梯安装孔内安装有内导体b，内导体a位于通孔内，且内导体b与内导体a连接，内导体a的两端分别连接有连接器。本发明的有益效果是：有耐压值高、6‑18G超高频、超宽频段、插损小（6‑18GHz内小于0.5dB）、驻波低（6‑18GHz内小于1.5），抗雷电冲击电流值可达50KA以上等优点，可以用于微波仪表设备的输入、输出端保护仪表。

说明书

技术领域

本发明涉及超高宽频防护技术，属于雷电电磁脉冲和核电电磁脉冲防护领域，具体涉及一种6-18G超高宽频EMP脉冲保护器，适用于微波仪表设备的输入、输出保护。

背景技术

通讯设备的馈线系统一般都暴露在室外，很容易遭受雷电脉冲和核电脉冲攻击。从馈线系统入侵的雷击瞬时过电压和脉冲攻击，对卫星地面站、微波站、电视卫星接收站、移动通信基站等通信设备伤害极大，在脉冲攻击时产生的大面积强电磁脉冲辐射，在馈线上产生的瞬时过电压和电磁脉冲攻击，入侵到室内的收发设备上，会造成设备的损坏、数据的丢失甚至人员的伤亡。 随着现代通讯的发展，人们越来越重视通讯系统的防护。

传统的四分之一波长电涌保护器的原理图如图4所示，受四分之一波长短路线阻抗、连接器频率、带宽等的限制，其工作频带做不高、做不宽、雷电通流做不大。从微波传输来讲，在某一系统特性阻抗和一定的电压驻波比下，其相对带宽是随四分之一波长短路线的阻抗增加而增加的。由于在同一介质内传输的四分之一波长短路线阻抗越大，其内导体的直径就越小。四分之一波长短路线是四分之一波长保护器的雷电泄流通道，它的直径越小，就意味着四分之一波长保护器的泄流能力越小。同时四分之一波长短路线的直径小给加工也带来了难度。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种频率超高、频带范围宽、插损小、驻波低的6-18G超高宽频EMP脉冲保护器。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种6-18G超高宽频EMP脉冲保护器，包括屏蔽壳体、连接器、内导体b和低阻抗补偿或多节阻抗变换的内导体a，屏蔽壳体上轴向开设有通孔，屏蔽壳体上径向开设有阶梯安装孔，阶梯安装孔与通孔连通，且通孔和阶梯安装孔形成屏蔽腔，阶梯安装孔内安装有内导体b，内导体a位于通孔内，且内导体b与内导体a连接，内导体a的两端分别连接有连接器。

可选的，内导体a上设置有多级阶梯。

可选的，内导体具有四级阶梯，第四阶梯的两端连接有第三阶梯，第三阶梯的两端连接有第二阶梯，第二阶梯的两端连接有第一阶梯，第一阶梯与对应的连接器连接，第三阶梯的直径大于第一阶梯和第二阶梯的直径，第二阶梯的直径大于第一阶梯的直径。

可选的，阶梯安装孔内安装有安装座，内导体b的底部与内导体a连接，内导体b的顶部穿过安装座，且安装座与阶梯安装孔之间的缝隙通过灌封树脂灌封。

可选的，屏蔽壳体的螺纹段上安装有紧固螺母和垫片，垫片位于紧固螺母的内侧，靠近垫片的屏蔽壳体的台阶面上安装有防水密封圈。

可选的，连接器分为输入/输出端射频连接器和输出/输入端射频连接器，内导体a的一端与输入/输出端射频连接器连接，内导体a的另一端与输出/输入端射频连接器连接，内导体a为低阻抗补偿，长度为λ0/2，内导体b为高阻抗补偿，长度为λ0/4。

可选的，连接器包括连接壳体、绝缘子、插孔组件和衬套，连接壳体与对应的屏蔽壳体的一端螺纹连接，插孔组件通过衬套和绝缘子固定在连接壳体内，且衬套安装在绝缘子内，内导体的第一阶梯与对应的插孔组件连接。

可选的，连接器为N型或SMA 型或TNC型的一种。

可选的，输入端/输出端射频连接器内设置有低阻抗补偿段。

可选的，输出端/输入端射频连接器内设置有共面补偿结构。

本发明具有以下优点：

1、本发明的6-18G超高宽频EMP脉冲保护器，具有耐压值高、6-18G 超高频、超宽频段、插损小（6-18GHz内小于0.5dB）、驻波低（6-18GHz内小于1.5），抗雷电冲击电流值可达50KA以上等优点，可以用于微波仪表设备的输入、输出端保护仪表；

2、连接器可以是 N、TNC、SMA型等各种射频连接器，从而提高了该脉冲保护器的通用性。

附图说明

图1 为本发明的结构示意图；

图2 为屏蔽壳体的结构示意图；

图3 为内导体a的结构示意图；

图4 为传统常规1/4λ原理图；

图5 为多阶梯阻抗补偿结构图；

图中，1-输入/输出端射频连接器，2-输出/输入端射频连接器，3-屏蔽壳体，4-灌封树脂，5-安装座，6-内导体a，7-内导体b，8-屏蔽腔，9-防水密封圈，10-垫片，11-紧固螺母，12-阶梯安装孔，21-连接壳体，22-绝缘子，23-插孔组件，24-衬套，31-第一阶梯，32-第二阶梯，33-第三阶梯，34-第四阶梯。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施方式的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1和图2所示，一种6-18G超高宽频EMP脉冲保护器，包括屏蔽壳体3、连接器、内导体b7和低阻抗补偿或多节阻抗变换的内导体a6，屏蔽壳体3的中部径向凸起，在屏蔽壳体3的两端均开设有外螺纹，而连接器上则具有与外螺纹螺纹配合的内螺纹，屏蔽壳体3上轴向开设有通孔，屏蔽壳体3上径向开设有阶梯安装孔12，阶梯安装孔12与通孔连通，且通孔和阶梯安装孔12形成屏蔽腔8，阶梯安装孔12内安装有内导体b7，内导体a6位于通孔内，且内导体b7与内导体a6连接，内导体b7与内导体a6通过铆压连接，尽可能降低残留脉冲，内导体a6的两端分别连接有连接器，因此，两连接器、内导体a6和内导体b7则实现了电连接。

在本实施例中，阶梯安装孔12内安装有安装座5，内导体b7的底部与内导体a6连接，内导体b7的顶部穿过安装座5，且安装座5与阶梯安装孔12之间的缝隙通过灌封树脂4灌封，当内导体b7的顶部穿过安装座5后，内导体b7的顶部处于悬空状态，然后用灌封树脂4进行灌封，从而使得内导体b7固定，构成谐振状态或者高阻状态，其中λ/2是高阻，λ/4是谐振，灌封的材料选用具有纳米尺度的曲率的材料，在相对较低的电压下就能够发射大量的电子, 呈现出良好的场致发射特性，宽带微波吸收能力强等性能，具有电磁干扰屏蔽、吸波等特性，可选的，灌封树脂4采用环氧树脂，为了解决由于灌封后，热积累的引起的插入损耗会发生变化，非全密封电路在元件管脚处因绝缘介质存在会形成微电容，微电容分布不均并随机就会增大损耗，则先将内导体用高温绝缘涂抹2遍，测试没有问题后，全密封了以后再灌封。

为了防止反向输出端雷电流或者浪涌冲击，内导体b7和内导体a6之间采用并联对称结构。从而与输入端形成双向保护，更适合雷电流不分方向的显著特性，内导体a6为中空结构，其内填充有介质，介质可以是空气、聚四氟乙烯或空气和聚四氟乙烯的混合介质。

在本实施例中，为便于连接，屏蔽壳体3的螺纹段上安装有紧固螺母11和垫片10，垫片10位于紧固螺母11的内侧，靠近垫片10的屏蔽壳体3的台阶面上安装有防水密封圈9，从而增加该脉冲保护器的防水性能。

在本实施例中，连接器分为输入/输出端射频连接器1和输出/输入端射频连接器2，内导体a6的一端与输入/输出端射频连接器1连接，内导体a6的另一端与输出/输入端射频连接器2连接，连接器为现有结构，可以为N型（含KK和JK）或SMA 型（含KK和JK）或TNC型（含KK和JK）的一种，在本实施例中中的连接器包括连接壳体21、绝缘子22、插孔组件23和衬套24，连接壳体21与对应的屏蔽壳体3的一端螺纹连接，插孔组件23通过衬套24和绝缘子22固定在连接壳体21内，且衬套24安装在绝缘子22内，内导体的第一阶梯31与对应的插孔组件23连接，内导体的第一阶梯31与对应的插孔组件2可以通过插合连接，也可以在制造时直接一体成型连接，优选的，内导体的第一阶梯31与对应的插孔组件23一体成型，从而使得该超高宽频EMP脉冲保护器的驻波比更稳定。

在本实施例中，如图5所示，内导体a6为低阻抗补偿，长度为λ0/2，内导体b7为高阻抗补偿，长度为λ0/4，内导体a6和内导体b7的阻抗和长度设计合理，其电压驻波比和频率的特性曲线在带内形成三个波谷点，从而大大地拓宽了频带，使工作频率带宽大于一个倍频程以上。四分之一波长短路线对有用信号呈现高阻抗，不进行分流，不影响其正常传输。而对雷电波呈现低阻抗，能畅通地泄放雷电流，达到保护设备的目的，在本实施例中，内导体a6上设置有多级阶梯，根据n级四分之一波长阶梯阻抗变换器的原理，微波同轴传输线可以采用多级四分之一波长阶梯阻抗变换来增加工作频带，如图中的Z0、Z5、 Z6...Zn。由于阶梯增加了，相邻两个阶梯之间的特性阻抗变化减小，所以每一阶梯产生的反射就小，从而加宽了工作频带范围，进一步的，如图3所示，内导体具有四级阶梯，第四阶梯34的两端连接有第三阶梯33，第三阶梯33的两端连接有第二阶梯32，第二阶梯32的两端连接有第一阶梯31，第一阶梯31与对应的连接器连接，第三阶梯33的直径大于第一阶梯31和第二阶梯32的直径，第二阶梯32的直径大于第一阶梯31的直径，其中，第一阶梯31、第二阶梯32、第三阶梯33和第四阶梯34则构成内导体a6的阻抗补偿结构。

根据同轴线中四分之一波长短路线的原理图可知，可以将微波同轴传输线的长度设计成λ0/2的低阻抗Z1补偿，将四分之一波长短路线设计成Z2的高阻抗补偿。假定系统的阻抗为Zo＝50Ω，驻波系数≤1.2，查同轴线中四分之一波长短路线的设计曲线图，可得带宽按120％设计时，其Z1＝0.8Zo＝40Ω、Z2＝2Zo＝100Ω。根据公知的同轴线的特性阻抗公式Zi=60μrϵrlnba]]>，可以确定Z1和Z2的内外导体直径。如果驻波系数要求变换了，那么查出的特性阻抗Z1和Z2值就不同，相应的内外导体直径也就不同。

由于原材料、机械加工出现的公差和介质支撑处带来的不连续性，使实际生产出的产品不像上述那样理想驻波系数≤1.2，在没有补偿前实际产品的驻波系数是≤1.5。为此还要进行一些其他补偿，因此，输入端/输出端射频连接器内设置有低阻抗补偿段，输出端/输入端射频连接器内设置有共面补偿结构，也就是说在插孔组件23的端面上挖去一部分构成圆形凹槽来实现共面补偿，从而克服了原材料、加工误差和不连续性带来的微波传输不均匀性，使产品在设计频带内的驻波系数由≤1.5提高到≤1.3。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。