一种集成滤波器与气体放电管的短波天馈线浪涌防护器的制作方法

1.本实用新型属于电磁兼容技术领域，具体涉及一种集成滤波器与气体放电管的短波天馈线浪涌防护器。


背景技术：

2.短波天馈系统是无线电通信系统的一种。其波长在50米～10米之间，频率范围6兆赫～30兆赫。发射电波要经电离层的反射才能到达接收设备，通信距离较远，是远程通信的主要手段。目前，它广泛应用于电报、电话、低速传真通信和广播等方面。
3.随着科技的进步，短波天馈系统也逐渐向着小型化，灵敏化方向发展。然而在其灵敏度提高的同时，会难免降低其对浪涌的耐受能力，从而使设备的电磁兼容问题愈发突出。此外，随着各国电子对抗手段的发展，各种电场强度更高，频谱范围更宽，对短波通信设备更具破环性的有意电磁干扰陆续出现，短波通信设备可能面临的电磁环境愈发的复杂与恶劣，现存的短波天馈浪涌防护器由于响应时间等方面的问题，在面对复杂电磁环境时其防护能力并不能达到要求，因此有必要设计一种新型短波天馈线浪涌防护器，加强其面对复杂电磁环境时的防护能力。
4.考虑短波通信系统可能面对的浪涌形式，除了常见的雷电浪涌外，还会出现在其天线接收频率范围内的高频浪涌，这部分浪涌的前沿较陡，传统的浪涌防护器难以及时响应，会产生幅值较高的残压，对后级设备产生威胁。而由于高频浪涌的频率在短波天线的接收频率内，亦即与短波通信系统的工作频率相近，因此单独使用滤波器进行防护也无法将这些浪涌与正常工作信号区分开，同时由于大部分短波通信系统使用的滤波器的功率容量并不高，使用滤波器进行浪涌防护反而可能导致滤波器被浪涌损坏。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种集成滤波器与气体放电管的短波天馈线浪涌防护器，以克服现有防护器难以应对复杂电磁环境的问题，本实用新型将低通滤波器集成入传统短波天馈线浪涌防护器中，低通滤波器会将浪涌前沿的高频分量反射，从而提高浪涌防护器承受的过压，加速其响应。而浪涌防护器动作产生的残压截波又会使浪涌的频带向高频方向移动，使浪涌的频率范围和短波通信系统的工作频率范围区分开，从而让滤波器可以在不影响短波通信系统正常工作的同时滤除浪涌的残压截波。
6.为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
7.一种集成滤波器与气体放电管的短波天馈线浪涌防护器，包括外壳，外壳中依次布置有前过渡段、低通滤波器以及后过渡段；
8.所述前过渡段包括前过渡段本体，以及设置在前过渡段本体两侧的第一夹具体，所述外壳的内侧设置有与第一夹具体配合的第二夹具体，所述第一夹具体和第二夹具体之间设置有气体放电管。
9.进一步地，所述低通滤波器采用三阶同轴结构的巴特沃斯型滤波器，由两个相同
的串联电感与一个并联电容组成。
10.进一步地，所述两个相同的串联电感分别采用第一螺旋电感和第二螺旋电感，所述并联电容采用聚四氟乙烯作为介质材料的同轴电容。
11.进一步地，所述同轴电容包括内芯体和设置在内芯体外侧的介质材料层，所述内芯体为实心圆柱体，所述介质材料层为空心圆柱体，且介质材料层的内径与内芯体的外径相等，所述介质材料层的厚度为1mm。
12.进一步地，所述外壳、前过渡段、第一螺旋电感、第二螺旋电感、内芯体以及后过渡段均由紫铜制成。
13.进一步地，所述第一螺旋电感的一端与前过渡段本体的一端采用螺纹与螺孔的方式连接，所述第一螺旋电感的另一端与同轴电容的一端采用螺纹与螺孔的方式连接，所述第二螺旋电感的一端与同轴电容的另一端采用螺纹与螺孔的方式连接，所述第二螺旋电感的另一端与后过渡段的一端采用螺纹与螺孔的方式连接。
14.进一步地，所述气体放电管的直径≤10mm，高度≤8mm。
15.进一步地，所述外壳由对称的第一外壳本体和第二外壳本体构成，所述第一外壳本体和第二外壳本体之间形成用于安装前过渡段、低通滤波器以及后过渡段的安装空间。
16.进一步地，所述第一外壳本体和第二外壳本体的两侧均通过方形法兰盘连接。
17.进一步地，所述第一外壳本体和第二外壳本体相互远离的一侧均设置有散热鳍片。
18.与现有技术相比，本实用新型具有以下有益的技术效果：
19.本实用新型所述的短波天馈线浪涌防护器将气体放电管与低通滤波器集成一体化，综合利用气体放电管通流量大、浪涌耐受能力强但响应速度慢、浪涌防护效果差和低通滤波器响应速度快，浪涌防护效果好但通流能力差、浪涌耐受能力差的特点，通过结构设计，令低通滤波器加快气体放电管的响应速度，同时气体放电管承受大部分浪涌能量，残余能量使用低通滤波器进一步滤除，从而实现二者间优点互补，极大的提升了对于各类浪涌的防护能力。
20.进一步地，气体放电管使用第一夹具体和第二夹具体接入本设备，与设备正常信号呈并联关系，在浪涌到来时气体放电管会导通将浪涌泄放至地面，从而保护之后的设备不受浪涌损伤。
21.进一步地，低通滤波器两个相同的串联电感与一个并联电容组成，可以使低频的短波信号通过，而阻止高频的浪涌通过，从而实现在不干扰短波系统正常工作的情况下，抑制高频浪涌的影响。
附图说明
22.图1是本实用新型的剖面图；
23.图2是本实用新型的结构示意图；
24.图3是本实用新型的外观图。
25.图中，1、前过渡段；2、第一螺旋电感；3、同轴电容；4、第二螺旋电感；5、后过渡段；6、外壳；7、第一夹具体；8、第二夹具体；9、方形法兰盘。
具体实施方式
26.下面将结合实施例对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
27.本实用新型提供一种新的短波天馈线浪涌防护器结构，在气体放电管后集成了一个低通滤波器。该低通滤波器会将浪涌前沿的高频分量反射，从而提高气体放电管承受的过压，加速其响应。而气体放电管动作产生的残压截波又会使浪涌的频带向高频方向移动，使浪涌的频率范围和短波通信系统的工作频率范围区分开，从而使滤波器可以在不影响短波通信系统正常工作的同时滤除浪涌的残压截波。
28.其中，短波通信系统指通信频率在2-30mhz的无线通信系统，其结构通常至少包括一架天线，一台信号接收机，以及连接天线与信号接收机的天馈线，高频浪涌包括核电磁脉冲，超宽带电磁脉冲等脉冲频带接近或包括短波通信系统工作频带的浪涌；防护能力定义为，经过防护器防护后浪涌电流峰值衰减超过40db或浪涌电流峰值不大于10a。
29.具体地，一种集成了滤波器和气体放电管的短波天馈线浪涌防护器，包括外壳6，前过渡段1，由第一螺旋电感2、第二螺旋电感4和同轴电容3组成的低通滤波器，后过渡段5；前过渡段1包括前过渡段本体，以及设置在前过渡段本体两侧的第一夹具体7，所述外壳6的内侧设置有与第一夹具体7配合的第二夹具体8，所述第一夹具体7和第二夹具体8之间设置有气体放电管，所述气体放电管直径不超过10mm，高度不超过8mm，低通滤波器为通带频率为2-30mhz，阻带频率为105mhz+，通带插入损耗不大于1db，阻带插入损耗不小于40db的低通滤波器，低通滤波器额定功率容量为1kw，具体地，低通滤波器为三阶同轴结构的巴特沃斯型滤波器，其电路为由两个相同的串联的第一螺旋电感2、第二螺旋电感4与一个并联的同轴电容3组成，第一螺旋电感2、第二螺旋电感4均使用螺线型同轴电感，同轴电容3为使用聚四氟乙烯作为介质材料的同轴电容，同轴电容3的介质厚度不低于1mm以保证其浪涌冲击击穿电压不小于30kv，外壳6内部结构按过渡段1，螺旋电感2，同轴电容3，螺旋电感4，后过渡段5的顺序依次连接，连接采用螺纹与螺孔的方式，所述外壳6带有散热鳍片，且外壳6带有两个方形法兰盘9，可与25*25mm四孔法兰型n-kf接口进行连接，防护器主体使用紫铜制成。
30.本实用新型中的气体放电管是一种非线性浪涌防护组件，在其承受电压超过其导通电压时，会由开路状态转换为短路状态，所述气体放电管使用第一夹具体7和第二夹具体8接入本设备，与设备正常信号呈并联关系，在浪涌到来时器件会导通将浪涌泄放至地面，从而保护之后的设备不受浪涌损伤。
31.本实用新型的低通滤波器依次由第一螺旋电感2，同轴电容3和第二螺旋电感4串联连接，并在前端串联前过渡段1，在后端串联后过渡段5，它们均由纯紫铜制成，共同构成本发明的内导体部分，并通过两端的两个25*25mm四孔法兰型n-kf接口与外壳6进行连接，所述外壳6由纯紫铜制成，在其两侧刻有散热鳍片以增强散热性能，所述25*25mm四孔法兰型n-kf接口可通过外壳6上的方形法兰盘9与外壳6连接，兼具固定内导体和输入输出接口的作用。
32.实施例
33.本实用新型实施例公开的一种短波天馈线浪涌防护器，功率容量大，对多种浪涌防护能力强，能应用于传统浪涌防护器防护能力达不到要求时的替换。
34.如图1和图2所示，一种短波天馈线浪涌防护器，包括外壳6和内导体，所述内导体包括前过渡段1，第一螺旋电感2、第二螺旋电感4，同轴电容3，后过渡段5，并通过第一螺旋电感2、第二螺旋电感4两侧的螺纹与前过渡段1，同轴电容3，后过渡段5上的螺孔进行连接，内导体通过两端的两个25*25mm四孔法兰型n-kf接口与外壳6进行连接。用户需自行购买两个25*25mm四孔法兰型n-kf接口，并使用m4螺丝将该接口卡固定在外壳6的方形法兰盘9上，用于连接内导体与外壳6，以及作为本实用新型的输入输出接口，组装完成的短波天馈线浪涌防护器如图3所示。
35.与传统的浪涌防护器相同，本发明需用户自行选配气体放电管，所选用的气体放电管应为两极型的气体放电管，气体放电管放置在第一夹具体7和第二夹具体8之间，其直径不应大于10mm，高度不应大于8mm。气体放电管的两极应分别与第一夹具体7和第二夹具体8紧密接触，若气体放电管高度不足则应配以合适的金属垫片以保证气体放电管与夹具两端接触良好。
36.以上所述仅为本实用新型的一种实施方式，不是全部或唯一的实施方式，本领域普通技术人员通过阅读本实用新型说明书而对本实用新型技术方案采取的任何等效的变换，均为本实用新型的权利要求所涵盖。

技术特征：
1.一种集成滤波器与气体放电管的短波天馈线浪涌防护器，其特征在于，包括外壳(6)，外壳(6)中依次布置有前过渡段(1)、低通滤波器以及后过渡段(5)；所述前过渡段(1)包括前过渡段本体，以及设置在前过渡段本体两侧的第一夹具体(7)，所述外壳(6)的内侧设置有与第一夹具体(7)配合的第二夹具体(8)，所述第一夹具体(7)和第二夹具体(8)之间设置有气体放电管。2.根据权利要求1所述的一种集成滤波器与气体放电管的短波天馈线浪涌防护器，其特征在于，所述低通滤波器采用三阶同轴结构的巴特沃斯型滤波器，由两个相同的串联电感与一个并联电容组成。3.根据权利要求2所述的一种集成滤波器与气体放电管的短波天馈线浪涌防护器，其特征在于，所述两个相同的串联电感分别采用第一螺旋电感(2)和第二螺旋电感(4)，所述并联电容采用聚四氟乙烯作为介质材料的同轴电容(3)。4.根据权利要求3所述的一种集成滤波器与气体放电管的短波天馈线浪涌防护器，其特征在于，所述同轴电容(3)包括内芯体和设置在内芯体外侧的介质材料层，所述内芯体为实心圆柱体，所述介质材料层为空心圆柱体，且介质材料层的内径与内芯体的外径相等，所述介质材料层的厚度为1mm。5.根据权利要求4所述的一种集成滤波器与气体放电管的短波天馈线浪涌防护器，其特征在于，所述外壳(6)、前过渡段(1)、第一螺旋电感(2)、第二螺旋电感(4)、内芯体以及后过渡段(5)均由紫铜制成。6.根据权利要求3所述的一种集成滤波器与气体放电管的短波天馈线浪涌防护器，其特征在于，所述第一螺旋电感(2)的一端与前过渡段本体的一端采用螺纹与螺孔的方式连接，所述第一螺旋电感(2)的另一端与同轴电容(3)的一端采用螺纹与螺孔的方式连接，所述第二螺旋电感(4)的一端与同轴电容(3)的另一端采用螺纹与螺孔的方式连接，所述第二螺旋电感(4)的另一端与后过渡段(5)的一端采用螺纹与螺孔的方式连接。7.根据权利要求1所述的一种集成滤波器与气体放电管的短波天馈线浪涌防护器，其特征在于，所述气体放电管的直径≤10mm，高度≤8mm。8.根据权利要求1所述的一种集成滤波器与气体放电管的短波天馈线浪涌防护器，其特征在于，所述外壳(6)由对称的第一外壳本体和第二外壳本体构成，所述第一外壳本体和第二外壳本体之间形成用于安装前过渡段(1)、低通滤波器以及后过渡段(5)的安装空间。9.根据权利要求8所述的一种集成滤波器与气体放电管的短波天馈线浪涌防护器，其特征在于，所述第一外壳本体和第二外壳本体的两侧均通过方形法兰盘(9)连接。10.根据权利要求8所述的一种集成滤波器与气体放电管的短波天馈线浪涌防护器，其特征在于，所述第一外壳本体和第二外壳本体相互远离的一侧均设置有散热鳍片。

技术总结
本实用新型公开了一种集成滤波器与气体放电管的短波天馈线浪涌防护器，包括外壳，外壳中依次布置有前过渡段、低通滤波器以及后过渡段；前过渡段包括前过渡段本体，以及设置在前过渡段本体两侧的第一夹具体，外壳的内侧设置有与第一夹具体配合的第二夹具体，第一夹具体和第二夹具体之间设置有气体放电管。本实用新型将低通滤波器集成入短波天馈线浪涌防护器中，低通滤波器会将浪涌前沿的高频分量反射，从而提高浪涌防护器承受的过压，加速其响应。而浪涌防护器动作产生的残压截波又会使浪涌的频带向高频方向移动，使浪涌的频率范围和短波通信系统的工作频率范围区分开，从而让滤波器可以在不影响短波通信系统正常工作的同时滤除浪涌的残压截波。时滤除浪涌的残压截波。时滤除浪涌的残压截波。


技术研发人员：谢彦召 李泽同 曾卫东 高海东 杨新民 田爽 李晓博
受保护的技术使用者：西安热工研究院有限公司
技术研发日：2023.02.24
技术公布日：2023/7/19