專利名稱：超短波通信頻段的強(qiáng)電磁脈沖防護(hù)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于強(qiáng)電磁脈沖防護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種適用于超短波通信設(shè)備的復(fù) 合式強(qiáng)電磁脈沖防護(hù)裝置，可用于各種超短波頻段通信電子設(shè)備的強(qiáng)電子脈沖防護(hù)。
背景技術(shù)：
隨著電磁脈沖技術(shù)的發(fā)展，電磁脈沖輻射場(chǎng)強(qiáng)達(dá)到數(shù)百kV/m，脈沖上升時(shí)間達(dá) Ins以下，對(duì)通信電子設(shè)備的危害越來(lái)越大，強(qiáng)電磁脈沖在通信等設(shè)備上感應(yīng)的電磁脈沖電 壓、電流可以使通信等設(shè)備瞬間擊穿或燒毀，因此迫切需要對(duì)通信電子設(shè)備進(jìn)行強(qiáng)電磁脈 沖防護(hù)。強(qiáng)電磁脈沖能夠通過(guò)天線耦合、信號(hào)電纜耦合、電源線纜耦合等方式進(jìn)入電子設(shè) 備內(nèi)部，尤其是通過(guò)天線耦合進(jìn)入接收機(jī)前端的危害最大，其引起的高電壓、大電流將使超 短波通信等設(shè)備遭受嚴(yán)重的損壞。為使超短波通信電子設(shè)備具有抗強(qiáng)電磁脈沖的能力，需 要在接收機(jī)前端的射頻信號(hào)電纜加裝電磁脈沖防護(hù)模塊，且在對(duì)接收機(jī)進(jìn)行防護(hù)過(guò)程中需 要考慮電纜傳輸阻抗的匹配，使其對(duì)正常傳輸信號(hào)的影響很小。而傳統(tǒng)的接收通道防雷擊 模塊響應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)，對(duì)于ns級(jí)上升前沿的強(qiáng)電磁脈沖防護(hù)效果不明顯，目前還沒(méi)有專門用 于超短波頻段通信接收機(jī)的強(qiáng)電磁脈沖防護(hù)裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種超短波通信頻段的強(qiáng)電磁脈沖防護(hù)裝置。本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題所采取的技術(shù)方案為超短波通信頻段的強(qiáng)電磁脈沖 防護(hù)裝置，其特征在于它包括氣體放電管、微帶低通濾波器和集總參數(shù)帶通濾波器，三部 分封裝在一個(gè)金屬盒內(nèi)，金屬盒兩端設(shè)有輸入端和輸出端，其中輸入端分別與所述的氣體 放電管一端和微帶低通濾波器的輸入端連接，氣體放電管的另一端接地，微帶低通濾波器 的輸出端與所述的集總參數(shù)帶通濾波器的輸入端連接，集總參數(shù)帶通濾波器的輸出端與金 屬盒的輸出端連接；所述的金屬盒兩端的輸入端和輸出端均為同軸端口。按上述方案，所述的金屬盒內(nèi)設(shè)置有第一層印制電路板和第二層印制電路板，兩 層印制電路板均設(shè)有導(dǎo)電面和接地面；所述的微帶低通濾波器設(shè)置在第一層印制電路板的 導(dǎo)電面上，所述的集總參數(shù)帶通濾波器設(shè)置在第二層印制電路板的導(dǎo)電面上，兩層印制電 路板之間通過(guò)傳輸線連接；第一層印制電路板與輸入端連接，第二層印制電路板與輸出端 連接。按上述方案，所述的微帶低通濾波器包括微帶線以及微帶線上的微帶電容和微帶 電感，微帶電容和微帶電感交錯(cuò)排列；微帶低通濾波器的輸入端設(shè)置金屬圓盤；所述的金 屬盒的輸入端通過(guò)芯線延長(zhǎng)線與帶低通濾波器的輸入端相連，金屬圓盤透過(guò)微帶濾波器電 路板上圓孔與氣體放電管一端連接；微帶低通濾波器的階數(shù)為3-5階。按上述方案，所述的集總參數(shù)帶通濾波器由3-7階帶通濾波器連接而成，每一階 帶通濾波器由1個(gè)電容和1個(gè)電感組成；集總參數(shù)帶通濾波器的輸入端設(shè)有Smb座與微帶濾波器通過(guò)傳輸線相連，集總參數(shù)帶通濾波器的輸出端與金屬盒的輸出端通過(guò)芯線延長(zhǎng)線 連接。

按上述方案，所述的金屬盒包括外殼和外殼內(nèi)的后蓋，后蓋和外殼之間開(kāi)有半徑 為1.5mm左右的半圓形凹槽，凹槽內(nèi)充滿導(dǎo)電橡膠，后蓋和外殼由螺釘固定；所述的金屬盒 兩端的輸入端和輸出端纏有防水膠布。按上述方案，所述的后蓋與所述的第一層印制電路板的接地面接觸；所述的氣體 放電管與所述的后蓋接觸。按上述方案，所述的氣體放電管與所述的后蓋之間的接觸面涂有一層銀粉導(dǎo)電膏。按上述方案，所述的外殼上設(shè)有固定構(gòu)件。本發(fā)明的工作原理為當(dāng)信號(hào)經(jīng)過(guò)金屬盒的輸入端進(jìn)入本防護(hù)裝置后，利用芯線 延長(zhǎng)線連接于第一層印制電路板中心的圓盤上并穿過(guò)金屬圓盤焊接在微帶低通濾波器上， 金屬圓盤連接氣體放電管構(gòu)成旁路并接地。當(dāng)強(qiáng)電磁脈沖產(chǎn)生的高電壓導(dǎo)致氣體放電管擊 穿時(shí)，其低頻能量被大大減弱，強(qiáng)電磁脈沖變?yōu)槎堂}沖，其能量主要為高頻分量，此時(shí)經(jīng)過(guò) 微帶低通濾波器濾波除高頻后，電磁脈沖的高頻能量被反射，最后利用傳輸線將微帶低通 濾波器的輸出端向上連接到第二層印制電路板的輸入端，經(jīng)過(guò)超短波頻段的集總參數(shù)帶通 濾波器濾波，將前兩級(jí)保護(hù)電路殘余的工作頻段的帶外信號(hào)濾除，進(jìn)一步減小電磁脈沖對(duì) 電子設(shè)備的干擾，而后將集總參數(shù)帶通濾波器的輸出端連接金屬盒的輸出端。本發(fā)明的有益效果為
1、采用氣體放電管和微帶低通濾波電路兩級(jí)防護(hù)電路，能夠更加可靠的濾除具有更短 上升前沿的強(qiáng)電磁脈沖。2、選取合適的濾波器階數(shù)，能夠?qū)?nèi)差損控制在較小值時(shí)，使得帶外差損達(dá)到 最大，盡可能反射強(qiáng)電磁脈沖能量。3、在氣體管與金屬后蓋之間接觸面涂一層銀粉導(dǎo)電膏，可以進(jìn)一步減小接地電 阻。4、采用在后蓋和外殼之間填充導(dǎo)電橡膠，以及輸入端和輸出端纏繞防水膠布的防 水設(shè)計(jì)，避免水汽對(duì)氣體放電管、微帶濾波電路、集總參數(shù)帶通濾波器等器件的影響。5、采用標(biāo)準(zhǔn)的N型同軸端口，提高了兼容性，安裝使用更加方便。6、在金屬盒外殼上增加固定構(gòu)件，可以方便的將金屬盒安裝固定于金屬板上，并 形成良好接地。


圖1為本發(fā)明一實(shí)施例的等效電路圖。圖2為本發(fā)明一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為金屬盒外殼結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為后蓋結(jié)構(gòu)示意圖。圖5為微帶低通濾波器結(jié)構(gòu)示意圖。圖6為集總參數(shù)帶通濾波器示意圖。圖中輸入端1，輸出端2，外殼3，后蓋4，氣體放電管5，螺釘6，金屬圓盤7，第二層印制電路板8，第一層印制電路板9，微帶線9. 1，微帶電容9. 2,9. 3,9. 4，微帶電感9. 5、 9. 6，芯線延長(zhǎng)線10，傳輸線11，固定構(gòu)件12，導(dǎo)電橡膠13。
具體實(shí)施例方式圖1為本發(fā)明一實(shí)施例的等效電路圖，輸入端分別與氣體放電管一端和微帶低通 濾波器的輸入端連接，氣體放電管的另一端接地，微帶低通濾波器的輸出端與所述的集總 參數(shù)帶通濾波器的輸入端連接，集總參數(shù)帶通濾波器的輸出端與輸出端連接。圖2為本發(fā)明一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，金屬盒內(nèi)設(shè)置有第一層印制電路板9和第 二層印制電路板8，兩層印制電路板均設(shè)有導(dǎo)電面和接地面；所述的微帶低通濾波器設(shè)置 在第一層印制電路板9的導(dǎo)電面上，所述的集總參數(shù)帶通濾波器設(shè)置在第二層印制電路板 8的導(dǎo)電面上，兩層印制電路板之間通過(guò)傳輸線11連接；第一層印制電路板9與輸入端1通 過(guò)芯線延長(zhǎng)線10連接，第二層印制電路板8與輸出端2連接。氣體放電管5與第一層印制 電路板9上的微帶低通濾波器連接，氣體放電管5的另一端與后蓋4連接并且二者互相接 觸，接觸面涂有一層銀粉導(dǎo)電膏。后蓋4與第一層印制電路板9的接地面接觸，如此使得氣 體放電管5接地。圖3為金屬盒外殼結(jié)構(gòu)示意圖，圖4為后蓋結(jié)構(gòu)示意圖，所述的金屬盒包括外殼3 和外殼內(nèi)的后蓋4，后蓋和外殼之間開(kāi)有半徑為1.5mm左右的半圓形凹槽，凹槽內(nèi)充滿導(dǎo)電 橡膠13，后蓋4和外殼3由螺釘6固定，將后蓋4和外殼3固定在一起并緊密接觸；所述的 金屬盒兩端的輸入端和輸出端纏有防水膠布，使得整個(gè)防護(hù)模塊不僅能夠良好接地，還可 以防止水汽的進(jìn)入進(jìn)而影響模塊的正常工作。外殼3上設(shè)有固定構(gòu)件12，可以方便的將上 述防護(hù)模塊安裝固定于金屬板上，并形成良好接地。圖5為微帶低通濾波器結(jié)構(gòu)示意圖，微帶低通濾波器包括微帶線9. 1以及微帶線 上交錯(cuò)布置的微帶電容9. 2,9. 3,9. 4和微帶電感9. 5,9. 6 ；微帶低通濾波器的輸入端和輸 出端均設(shè)置金屬圓盤7 ；所述的金屬盒的輸入端通過(guò)芯線延長(zhǎng)線10與帶低通濾波器的輸入 端、以及氣體放電管一端連接。該濾波器一般選取3-5階，能夠?qū)?nèi)差損控制在較小值 時(shí)，使得帶外差損達(dá)到最大，盡可能反射強(qiáng)電磁脈沖能量。本實(shí)施例選取3階，帶內(nèi)差損可 小于0. 5dB ；若允許帶內(nèi)差損為ldB，則可選取5階。微帶線最窄處應(yīng)大于0. 2mm以上，避免 因微帶線過(guò)細(xì)導(dǎo)致強(qiáng)電磁脈沖電流熔斷微帶線。經(jīng)過(guò)微帶低通濾波器后，強(qiáng)電磁脈沖能量基本上被泄放和反射。通過(guò)傳輸線11，信 號(hào)到達(dá)第二層印制電路板8，通過(guò)超短波頻段的集總參數(shù)帶通濾波器，進(jìn)一步濾除經(jīng)氣體放 電管5和微帶低通濾波器后殘留的干擾信號(hào)。圖6為集總參數(shù)帶通濾波器示意圖，8. 1為集中器件電容，8. 2為電感(一般選為繞 線電感，承受高電壓、大電流的能力較強(qiáng))，η表示集總參數(shù)帶通濾波器的階數(shù)。集總參數(shù)帶 通濾波器由多階帶通濾波器組成，每一階包括1個(gè)電容和1個(gè)電感，各階之間的連接可有許 多種組合方式，而這些組合均為本領(lǐng)域技術(shù)人員所知道的，這里對(duì)具體電路連接關(guān)系不做 進(jìn)一步描述。集總參數(shù)帶通濾波器的階數(shù)一般為3-7階，優(yōu)選為5階，可以保持較小的帶內(nèi) 差損情況下，達(dá)到最大的帶外抑制度。集總參數(shù)帶通濾波器的輸入端設(shè)置smb座與微帶濾 波器通過(guò)傳輸線連接，金屬盒的輸出端通過(guò)芯線延長(zhǎng)線焊接在帶通濾波器的輸出端上。
權(quán)利要求
1.超短波通信頻段的強(qiáng)電磁脈沖防護(hù)裝置，其特征在于它包括氣體放電管、微帶低 通濾波器和集總參數(shù)帶通濾波器，三部分封裝在一個(gè)金屬盒內(nèi)，金屬盒兩端設(shè)有輸入端和 輸出端，其中輸入端分別與所述的氣體放電管一端和微帶低通濾波器的輸入端連接，氣體 放電管的另一端接地，微帶低通濾波器的輸出端與所述的集總參數(shù)帶通濾波器的輸入端連 接，集總參數(shù)帶通濾波器的輸出端與金屬盒的輸出端連接；所述的金屬盒兩端的輸入端和 輸出端均為同軸端口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超短波通信頻段的強(qiáng)電磁脈沖防護(hù)裝置，其特征在于所述 的金屬盒內(nèi)設(shè)置有第一層印制電路板和第二層印制電路板，兩層印制電路板均設(shè)有導(dǎo)電面 和接 地面；所述的微帶低通濾波器設(shè)置在第一層印制電路板的導(dǎo)電面上，所述的集總參數(shù) 帶通濾波器設(shè)置在第二層印制電路板的導(dǎo)電面上，兩層印制電路板之間通過(guò)傳輸線連接； 第一層印制電路板與輸入端連接，第二層印制電路板與輸出端連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超短波通信頻段的強(qiáng)電磁脈沖防護(hù)裝置，其特征在于所述 的微帶低通濾波器包括微帶線以及微帶線上的微帶電容和微帶電感，微帶電容和微帶電感 交錯(cuò)排列；微帶低通濾波器的輸入端設(shè)置金屬圓盤；所述的金屬盒的輸入端通過(guò)芯線延長(zhǎng) 線與帶低通濾波器的輸入端相連，金屬圓盤透過(guò)微帶濾波器電路板上圓孔與氣體放電管一 端連接；微帶低通濾波器的階數(shù)為3-5階。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超短波通信頻段的強(qiáng)電磁脈沖防護(hù)裝置，其特征在于所述 的集總參數(shù)帶通濾波器由3-7階帶通濾波器連接而成，每一階帶通濾波器由1個(gè)電容和1 個(gè)電感組成；集總參數(shù)帶通濾波器的輸入端設(shè)有smb座與微帶濾波器通過(guò)傳輸線相連，集 總參數(shù)帶通濾波器的輸出端與金屬盒的輸出端通過(guò)芯線延長(zhǎng)線連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求2至4中任意一項(xiàng)所述的超短波通信頻段的強(qiáng)電磁脈沖防護(hù)裝置，其 特征在于所述的金屬盒包括外殼和外殼內(nèi)的后蓋，后蓋和外殼之間開(kāi)有半徑為1.5mm左 右的半圓形凹槽，凹槽內(nèi)充滿導(dǎo)電橡膠，后蓋和外殼由螺釘固定；所述的金屬盒兩端的輸入 端和輸出端纏有防水膠布。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的超短波通信頻段的強(qiáng)電磁脈沖防護(hù)裝置，其特征在于所述 的后蓋與所述的第一層印制電路板的接地面接觸；所述的氣體放電管與所述的后蓋接觸。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的超短波通信頻段的強(qiáng)電磁脈沖防護(hù)裝置，其特征在于所述 的氣體放電管與所述的后蓋之間的接觸面涂有一層銀粉導(dǎo)電膏。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的超短波通信頻段的強(qiáng)電磁脈沖防護(hù)裝置，其特征在于所述 的外殼上設(shè)有固定構(gòu)件。
全文摘要
本發(fā)明提供一種超短波通信頻段的強(qiáng)電磁脈沖防護(hù)裝置，其特征在于它包括氣體放電管、微帶低通濾波器和集總參數(shù)帶通濾波器，三部分封裝在一個(gè)金屬盒內(nèi)，金屬盒兩端設(shè)有輸入端和輸出端，其中輸入端分別與所述的氣體放電管一端和微帶低通濾波器的輸入端連接，氣體放電管的另一端接地，微帶低通濾波器的輸出端與所述的集總參數(shù)帶通濾波器的輸入端連接，集總參數(shù)帶通濾波器的輸出端與金屬盒的輸出端連接；所述的金屬盒兩端的輸入端和輸出端均為同軸端口。本發(fā)明采用氣體放電管和微帶低通濾波電路兩級(jí)防護(hù)電路，能夠更加可靠的濾除具有更短上升前沿的強(qiáng)電磁脈沖。
文檔編號(hào)H02H9/06GK102142679SQ20111002586
公開(kāi)日2011年8月3日 申請(qǐng)日期2011年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月25日
發(fā)明者丁錦超, 劉其鳳, 奚秀娟, 鄧峰, 鄭生全 申請(qǐng)人:中國(guó)艦船研究設(shè)計(jì)中心