超宽带射频同轴雷电电磁脉冲防护方法及装置与流程

本发明涉及电磁脉冲防护领域，尤其涉及一种超宽带射频同轴雷电电磁脉冲防护方法及装置。

背景技术：

随着移动5g通信技术和毫米波太赫兹技术的到来，各类智能化和智慧化的设备将被广泛地投入到工业生产活动和人们的日常生活质量提升及改善的工程应用领域，人类社会正处于高度信息化和智能化的变革进程中，各种大容量的数据信息通过都必须超宽带无线技术在快速交换和处理，因此超宽带无线设备是实现这些变革的的坚实基础之一。

但是，超宽带无线设备尤其是大型无线传输基础设备面临着来自自然界的强雷电电磁脉冲的侵扰和损毁；当前国内外商用射频同轴雷电电磁脉冲浪涌保护器最高工作频率上限是6ghz，其工作带宽无法满足大于6ghz且最高工作频率超过6ghz的超宽带需求。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种超宽带射频同轴雷电电磁脉冲防护方法及装置，为满足超宽带无线电装备和设施能在极端气候如恶劣雷暴环境下能不间断工作。

本发明的上述技术目的一是通过以下技术方案得以实现的：

一种超宽带射频同轴雷电电磁脉冲防护方法，提供一一体化金属本体：所述一体化金属本体内部装配有各类精密机械结构件形成串并联短截线，与一体化金属本体配合形成lc高通滤波器、分布参数谐振电路，构成超宽带射频信号选频网络和超宽带阻抗匹配网络。

通过采用上述技术方案，工作在超宽频带，各项性能指标均符合相关标准及技术要求，能满足多波段综合射频前端超宽带雷电电磁脉冲防护一体化的需求。

本发明进一步设置为：所述各类精密机械结构件包括感性机械结构件和容性机械结构件，所述一体化金属本体通过所述感性机械结构件和容性机械结构件与射频同轴传输线连接，所述一体化金属本体、感性机械结构件、容性机械结构件和射频同轴传输线同轴同心装配。

通过采用上述技术方案，感性机械结构件短截线与一体化金属本体的内腔体相联构成短路结构，形成雷电电磁脉冲吸收和泄放通路，具备显著的雷电电磁脉冲吸收抑制电路功能；两个容性机械结构件之间构成隔直电容，感性机械结构件构成电感，构成等效lc高通滤波器。

本发明的上述技术目的二是通过以下技术方案得以实现的：

一种超宽带射频同轴雷电电磁脉冲防护装置，包括一体化金属本体：所述一体化金属本体的腔体内中部设有直接接触的第一容性机械结构件和第二容性机械结构件，所述第一容性机械结构件左侧设置有第一感性机械结构件，所述第一感性机械结构件左侧直接连接第一射频同轴传输线，所述第二容性机械结构件右侧直接连接第二射频同轴传输线。

通过采用上述技术方案，感性机械结构件短截线与金属腔体相联构成短路结构，形成雷电电磁脉冲吸收和泄放通路，具备显著的雷电电磁脉冲吸收抑制电路功能；两个容性机械结构件之间构成隔直电容，感性机械结构件构成电感，构成等效lc高通滤波器。

本发明进一步设置为：还包括第二感性机械结构件，设置于所述第二容性机械结构件和第二射频同轴传输线之间。

通过采用上述技术方案，加上第二感性机械结构件，构成双向互易防护结构。

本发明进一步设置为：所述一体化金属本体具有2-18ghz的频率谐振特性。

通过采用上述技术方案，一体化金属本体具有2-18ghz的频率谐振特性，有利于与感性机械结构件及容性机械结构件之间形成分布电容。

本发明进一步设置为：还包括第一射频同轴连接转换端口和第二射频同轴连接转换端口分别设置于所述一体化金属本体两端，用于紧固所述第一射频同轴传输线和第二射频同轴传输线。

通过采用上述技术方案，射频同轴连接转换端口用于将射频同轴传输线固定在一体化金属本体中。

本发明进一步设置为：所述第一射频同轴连接转换端口和第二射频同轴连接转换端口特性阻抗为50欧姆。

通过采用上述技术方案，射频同轴连接转换端口特性阻抗为50欧姆。

本发明进一步设置为：所述第一射频同轴连接转换端口和第二射频同轴连接转换端口采用法兰盘固定、挤压紧配压接或螺纹配合工艺。

通过采用上述技术方案，射频同轴连接转换端口采用法兰盘固定、挤压紧配压接或螺纹配合工艺，有利于紧固连接。

本发明进一步设置为：所述第一射频同轴连接转换端口和第二射频同轴连接转换端口与所述一体化金属本体之间均设有o型防水导电胶圈。

通过采用上述技术方案，射频同轴连接转换端口与一体化金属本体之间设置o型防水导电胶圈，有利于保持一体化金属本体内的工作环境，避免感性机械结构件及容性机械结构件等精密机械结构件受到影响。

本发明进一步设置为：所述一体化金属本体、第一射频同轴传输线、第一感性机械结构件、第一容性机械结构件、第二容性机械结构件和第二射频同轴传输线同轴同心装配。

通过采用上述技术方案，采用同轴同心装配，有利于提高装置的可靠性，并获得更高的性能。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1、感性机械结构件（雷电电磁脉冲吸收抑制部件）短截线与金属一体化金属本体相联构成短路结构，形成雷电电磁脉冲吸收和泄放通路，具备显著的雷电电磁脉冲吸收抑制电路功能；

2、没有用任何具体集总参数特性的电感和电容，也无任何一种浪涌电流吸收器件如气体放电管或压敏电阻等器件；

3、外形呈圆柱体状，机构精巧，与射频同轴连接转换端口配合使用，方便该防护装置安装到各类超宽带射频链路中，对敏感射频同轴装置起到雷电电磁脉冲防护的作用。

附图说明

图1是实施例2的防护装置结构示意图；

图2是实施例3的防护装置结构示意图；

图3是实施例3的防护装置等效电路示意图；

图4是实施例4的防护装置结构示意图。

图中，10、一体化金属本体；111、第一射频同轴连接转换端口；112、第二射频同轴连接转换端口；121、第一射频同轴传输线；122、第二射频同轴传输线；131、第一感性机械结构件；132、第二感性机械结构件；141、第一容性机械结构件；142、第二容性机械结构件；15、等效电容；161、第一等效电感；162、第二等效电感；171、第一分布电容；172、第二分布电容；173、第三分布电容；174、第四分布电容。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

实施例1：本实施例提供一种超宽带射频同轴雷电电磁脉冲防护方法，提供一一体化金属本体（有2-18ghz的频率谐振特性）：所述一体化金属本体内部装配有各类精密机械结构件形成串并联短截线，与一体化金属本体配合形成lc高通滤波器、分布参数谐振电路，构成超宽带射频信号选频网络和超宽带阻抗匹配网络。

优选的，所述各类精密机械结构件包括感性机械结构件和容性机械结构件，所述一体化金属本体通过所述感性机械结构件和容性机械结构件与射频同轴传输线连接，所述一体化金属本体、感性机械结构件、容性机械结构件和射频同轴传输线同轴同心装配。

实施例2：一种超宽带射频同轴雷电电磁脉冲防护装置，如图1所示，包括一体化金属本体10（优选的，所述一体化金属本体10具有2-18ghz的频率谐振特性）：所述一体化金属本体10的腔体内中部设有直接接触的第一容性机械结构件141和第二容性机械结构件142，所述第一容性机械结构件141位于所述第二容性机械结构件142左侧，所述第一容性机械结构件141左侧设置有第一感性机械结构件131，所述第一感性机械结构件131左侧直接连接第一射频同轴传输线121，所述第二容性机械结构件142右侧直接连接第二射频同轴传输线122。

优选的，所述一体化金属本体10、第一射频同轴传输线121、第一感性机械结构件131、第一容性机械结构件141、第二容性机械结构件142和第二射频同轴传输线122同轴同心装配。该防护装置外形优选圆柱体状，机构精巧紧凑简单方便，与射频同轴连接转换端口配合使用，方便该防护装置安装到各类超宽带射频链路中，只需安装在无线设备的馈缆与设备连接处，就可以有效地抑制雷电电磁脉冲损毁，保证无线设备全天候工作，对敏感射频同轴装置起到雷电电磁脉冲防护的作用。一体化金属本体10形状可以是圆形的也可以是方形，外形由安装使用场合确定，可以是法兰盘状或穿墙结构等形式。

第一感性机械结构件131将第一射频同轴传输线121与一体化金属本体10直接相联形成直流短路和等电位的雷电电磁脉冲抑制吸收结构（简称短路防护结构），该短路防护结构装配在一体化金属本体10任意一端的射频同轴传输线上（第一射频同轴传输线121或第二射频同轴传输线122）形成单向防护结构。

当射频同轴传输线（第一射频同轴传输线121或第二射频同轴传输线122）上有雷电电磁脉冲出现时，因短路防护结构是直接将射频传输线与一体化金属本体10短路成一体并形成等电位结构，将强雷电电磁脉冲传输到一体化金属本体10，从而将射频同轴传输线与一体化金属本体10之间的雷电电磁脉冲感应的瞬态浪涌电压有效地限制在一定的范围之内（如低于10vdc）；从而有效地保护了后端设施免遭强雷电磁脉冲的尖峰冲击。

实施例3：如图2所示，与实施例2的不同之处在于，还包括第二感性机械结构件132，设置于所述第二容性机械结构件142和第二射频同轴传输线122之间。

优选的，所述一体化金属本体10、第一射频同轴传输线121、第一感性机械结构件131、第一容性机械结构件141、第二容性机械结构件142、第二感性机械结构件132和第二射频同轴传输线122同轴同心装配。

第一感性机械结构件131将第一射频同轴传输线121与一体化金属本体10直接相联形成直流短路和等电位的雷电电磁脉冲抑制吸收结构（简称短路防护结构），相应的，第二感性机械结构件132将第二射频同轴传输线122与一体化金属本体10直接相联形成短路防护结构，该短路防护结构装配在一体化金属本体10两端的射频同轴传输线（第一射频同轴传输线121和第二射频同轴传输线122）上形成双向互易防护结构。

当射频同轴传输线（第一射频同轴传输线121或第二射频同轴传输线122）上有雷电电磁脉冲出现时，因短路防护结构是直接将射频传输线与一体化金属本体10短路成一体并形成等电位结构，将强雷电电磁脉冲传输到一体化金属本体10，从而将射频同轴传输线与一体化金属本体10之间的雷电电磁脉冲感应的瞬态浪涌电压有效地限制在一定的范围之内（如低于10vdc）；从而有效地保护了后端设施免遭强雷电磁脉冲的尖峰冲击。

本发明的防护装置，内部精密机械结构件均可采用对称或非对称性的结构件实现，第一感性机械结构件131和第二感性机械结构件132可采用平面、圆周对称或非对称曲线及短截线等形式，第一容性机械结构件141和第二容性机械结构件142可采用圆柱状或适当面积的圆盘片状、圆柱空心管套等形式，并各自端面附有电介质。

如图3所示，第一容性机械结构件141和第二容性机械结构件142之间形成等效电容（隔直电容）15，第一感性机械结构件131自身等效为第一等效电感161，第一感性机械结构件131与一体化金属本体10之间形成第一分布电容171，第二感性机械结构件132自身等效为第二等效电感162，第二感性机械结构件132与一体化金属本体10之间形成第二分布电容172，第一容性机械结构件141与一体化金属本体10之间形成第三分布电容173，第二容性机械结构件142与一体化金属本体10之间形成第四分布电容174；所述等效电容15、第一等效电感161、第二等效电感162、第一分布电容171、第二分布电容172、第三分布电容173和第四分布电容174一起构成lc高通滤波器、射频超宽带选频网络和等效的谐振选频电路，具备典型π派型电路结构特征，是双向互易的，确保有效的超宽带工作带宽在2-18ghz范围内，同时射频信号（2-18ghz）以很小的损耗传输且阻抗匹配。

实施例4：如图4所示，与实施例2的不同之处在于，还包括第一射频同轴连接转换端口111和第二射频同轴连接转换端口112分别设置于所述一体化金属本体10两端，用于紧固所述第一射频同轴传输线121和第二射频同轴传输线122。

优选的，所述第一射频同轴连接转换端口111和第二射频同轴连接转换端口112特性阻抗为50欧姆；所述第一射频同轴连接转换端口111和第二射频同轴连接转换端口112采用法兰盘固定、挤压紧配压接或螺纹配合工艺等方式。为了起到更好的保护一体腔内的电气特性，起到防水效果，所述第一射频同轴连接转换端口111和第二射频同轴连接转换端口112与所述一体化金属本体10之间均设有o型防水导电胶圈。

常见的感性元件如电感，容性元件如电容。感性机械结构件就是用精密机械结构实现电感器件的功能，容性机械结构件就是用精密机械结构实现电容器件的功能。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的保护范围内都受到专利法的保护。