[发明专利]HF/VHF频段的超宽带电磁脉冲防护模块

说明书

技术领域

本发明属于强电磁脉冲防护技术领域，尤其涉及一种具有广泛适用性的HF/VHF频段敏感设备的超宽带电磁脉冲防护模块，可用于HF/VHF频段电子设备对具有陡上升沿时间(小于1ns)的超宽带电磁脉冲的防护。

背景技术

超宽带电磁脉冲是指上升沿时间小于1ns的强电磁脉冲，由于其具有极快的上升沿时间，其频谱能量可能分布于10MHz直到几个GHz的范围内，甚至超过10GHz。覆盖了目前大部分敏感设备的工作频段，超宽带电磁脉冲可与敏感设备天线产生较强耦合进入射频前端并对设备产生损伤。另外由于超宽带电磁脉冲存在高频分量，其对门窗缝隙(包括金属丝网)、敏感设备机箱上的狭缝小孔以及编织屏蔽电缆的编织屏蔽层都具有更强的穿透能力，通过后门耦合进入敏感设备内部的强电磁脉冲能量比核电磁脉冲更强，对敏感设备的干扰、毁伤更强。

目前现有的强电磁脉冲防护方法较少，国际上现有的强电磁脉冲防护电路也是以具有较长上升沿时间的核电磁脉冲(贝尔实验室波形的上升沿时间为2.5ns，美军标波形上升沿时间为5ns)为防护对象。对于超宽带电磁脉冲而言，由于其上升沿时间极快(可达0.1ns，脉冲宽度仅为1ns)，而目前最快的抑制器件TVS管的响应时间仅为1ns，其对上升沿时间为0.1ns，脉冲宽度为1ns的超宽带电磁脉冲基本起不到任何防护作用(大部分电磁脉冲能量在抑制器件开始响应以前已经通过抑制器件进入后级电路)。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种HF/VHF频段的超宽带电磁脉冲防护模块，能够方便的安装于室外电缆和室内电子设备之间的同轴信号线上，泄放耦合到信号电缆上的超宽带强电磁脉冲，起到保护HF/VHF频段敏感设备免遭脉冲能量损坏的作用。

本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为：HF/VHF频段的超宽带电磁脉冲防护模块，其特征在于：它包括同轴腔体低通滤波器、气体放电管、大功率TVS管和小功率TVS管，同轴腔体低通滤波器的两端分别通过铜导线与同轴端口连接；气体放电管与大功率TVS管串联后连接于同轴腔体低通滤波器一端的铜导线和地线之间；小功率TVS管连接于同轴腔体低通滤波器另一端的铜导线和地线之间。

按上述方案，所述的同轴腔体低通滤波器包括金属外壳，金属外壳内设置多段铜导线和串联于铜导线间的铜柱，铜柱外套有与金属外壳绝缘的介质筒。

按上述方案，所述的铜柱长度为5～20mm，直径为10mm～20mm。

按上述方案，所述的同轴腔体低通滤波器的阶数为3～5阶，一个铜柱和一段铜导线构成1阶。

按上述方案，所述的同轴端口特性阻抗为50欧姆。

本发明的有益效果为：

1、采用滤波电路能够明显延长超宽带电磁脉冲的上升沿时间，为后级小功率TVS管提供足够的响应时间；由于腔体滤波器Q值高数个量级，采用该方案将实现更低的矩形系数，在不影响带内信号的前提下尽量提高对带外强电磁脉冲能量的反射。且其击穿电压非常高，受到环境(温度、湿度)的影响较小。

2、采用气体放电管与大功率TVS管串联作为第一级防护，减小强电磁脉冲的脉冲宽度能够明显增大后级小功率TVS管的瞬时功率承受能力；另外气体放电管和大功率TVS管串联，在有效抑制气体放电管的续流的同时减小整个第一防护支路的附加电容，减小防护模块对正常传输通道的影响。

附图说明

图1为本发明一实施例的结构示意图。

图2为图1的等效电路图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的用于超短波通信频带的复合式强电磁脉冲综合防护模块做进一步详细的说明。

图1为本发明一实施例的结构示意图，包括同轴腔体低通滤波器、气体放电管、大功率TVS管和小功率TVS管。

同轴腔体低通滤波器包括金属外壳，金属外壳内设置多段铜导线3和串联于铜导线间的铜柱4，其中铜导线的附加电感构成整个同轴腔体低通滤波器的电感；铜柱4外套有与金属外壳绝缘的介质筒5，防止铜柱与滤波器的金属外壳连接，铜柱侧面与滤波器壳体之间的面-面耦合构成了同轴腔体低通滤波器的并联电容。铜柱和铜导线间隔排列构成滤波器的高阻抗和低阻抗部分，一个铜柱和一段铜导线构成滤波器的1阶，一般选为3～5阶，本实施例为4阶。铜柱长度一般为5～20mm，直径为10mm～20mm。同轴端口特性阻抗为50欧姆。