CN110233473B - 一种雷电及超宽带高功率微波综合防护电路 - Google Patents

一种雷电及超宽带高功率微波综合防护电路 Download PDF

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Abstract

本公开提供一种雷电及超宽带高功率微波综合防护电路,涉及干扰防护技术领域,能够同时对超宽带高功率微波和雷电进行有效抑制。该雷电及超宽带高功率微波综合防护电路包括:第一滤波电路、第二滤波电路和雷电抑制电路;第一滤波电路用于滤除工作频段信号之外的高功率微波信号的高频分量,第二滤波电路用于对滤除工作频段信号之外的低频信号,雷电抑制电路用于泄放雷击电流。

Description

一种雷电及超宽带高功率微波综合防护电路
技术领域
本公开涉及干扰防护技术领域,尤其涉及一种雷电及超宽带高功率微波综合防护电路。
背景技术
飞机、舰船在航行过程中,不仅会遇到雷电等恶劣天气,还会遇到强电磁脉冲的干扰。其中,高功率微波(High Power Microwave,HPM)是强电磁脉冲的一种,其频率范围为1GHz~300GHz,峰值功率高于100MW,超宽带高功率微波属于高功率微波的一种。超宽带高功率微波由于在短时间内连续发送的脉冲数量多、上升快、频率高以及频带宽,属于强干扰信号,很容易造成对正常通信的射频窄带信号造成干扰,进而导致通讯失败,若长时间高功率的干扰施加在射频信号上,也会造成设备的损坏。因此,如何同时有效对超宽带高功率微波和雷电进行抑制,是亟待解决的问题。
发明内容
本公开实施例提供一种雷电及超宽带高功率微波综合防护电路,能够同时对超宽带高功率微波和雷电进行有效抑制。所述技术方案如下:
根据本公开实施例的第一方面,提供一种雷电及超宽带高功率微波综合防护电路,该雷电及超宽带高功率微波综合防护电路包括:第一滤波电路、第二滤波电路和雷电抑制电路;
第一滤波电路的输入端与信号输入端连接,第一滤波电路的输出端与第二滤波电路的输入端连接,第二滤波电路的输出端与雷电抑制电路的输入端连接,雷电抑制电路的输出端与信号输出端连接;
第一滤波电路用于滤除工作频段信号之外的高功率微波信号的高频分量,第二滤波电路用于对滤除工作频段信号之外的低频信号,雷电抑制电路用于泄放雷击电流。
该雷电及超宽带高功率微波综合防护电路通过第一滤波电路和第二滤波电路对高功率微波信号进行有效抑制,同时通过雷电抑制电路对雷击电流进行泄放,同时具备对超宽带高功率微波和雷电的防护功能。
在一个实施例中,第一滤波电路包括:第一电感和第一电容;
第一电感的第一端与第一信号输入端连接,第一电感的第二端与第一电容的第一端连接,第二电容的第二端接地。
在一个实施例中,第二滤波电路包括:第二电容、第三电容、第四电容和共模电感;
共模电感的第一端与第一滤波电路的输出端连接,共模电感的第二端与第二电容的第一端连接,第二电容的第二端接地,共模电感的第三端与第二信号输入端连接,共模电感的第四端与第三电容的第一端连接,第三电容的第二端接地,第四电容的第一端与第二电容的第一端连接,第四电容的第二端与第三电容的第二端连接。
在一个实施例中,雷电抑制电路包括:第一瞬态抑制二极管和第二瞬态抑制二极管;
第一瞬态抑制二极管的第一端与第四电容的第一端连接,第一瞬态抑制二极管的第二端接地,第二瞬态抑制二极管的第一端与第四电容的第二端连接,第二瞬态抑制二极管的第二端接地。
在一个实施例中,雷电抑制电路还包括:第二电感;第二电感的第一端与第一瞬态抑制二极管的第一端连接,第二电感的第二端接地。
在一个实施例中,第二电感的长度为正常工作频段信号的波长的四分之一。
在一个实施例中,雷电抑制电路还包括:压敏电阻;压敏电阻的第一端与第一瞬态抑制二极管的第一端连接,压敏电阻的第二端接地。
在一个实施例中,雷电抑制电路还包括:气体放电管;气体放电管的第一端与第一瞬态抑制二极管的第一端连接,气体放电管的第二端接地。
在一个实施例中,第一滤波电路为有源滤波器或无源滤波器。
在一个实施例中,第二滤波电路为带阻滤波器或共模差模滤波电路。
应当理解的是,以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的,并不能限制本公开。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分,示出了符合本公开的实施例,并与说明书一起用于解释本公开的原理。
图1是本公开实施例提供的一种雷电及超宽带高功率微波综合防护电路的结构图;
图2是本公开实施例提供的一种雷电及超宽带高功率微波综合防护电路的结构图;
图3是本公开实施例提供的一种雷电及超宽带高功率微波综合防护电路的结构图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明,其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时,除非另有表示,不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反,它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。
本公开实施例提供一种雷电及超宽带高功率微波综合防护电路,如图1所示,该雷电及超宽带高功率微波综合防护电路10包括:第一滤波电路101、第二滤波电路102和雷电抑制电路103;
第一滤波电路101的输入端与信号输入端连接,第一滤波电路101的输出端与第二滤波电路102的输入端连接,第二滤波电路102的输出端与雷电抑制电路的输出端连接,雷电抑制电路103的输出端与信号输出端连接;
第一滤波电路101用于滤除工作频段信号之外的高功率微波信号的高频分量,第二滤波电路102用于滤除工作频段信号之外的低频信号,雷电抑制电路103用于泄放雷击电流。
需要说明的是,此处的信号输入端为同轴信号输入;第一滤波电路为有源滤波器或无源滤波器,此处所描述的有源滤波器或无源滤波器,可以是低通滤波器、带通滤波器或者其他滤波器,具体都需要根据实际功率频段和应用环境进行确定;第二滤波电路可以是带阻滤波器,也可以是共模差模滤波电路,具体根据实际情况进行选择。
参考图2所示,第一滤波电路101包括:第一电感和第一电容,第一电感的第一端与第一信号输入端连接,第一电感的第二端与第一电容的第一端连接。
第二滤波电路102包括:第二电容、第三电容、第四电容和共模电感;共模电感的第一端与第一滤波电路的输出端连接,共模电感的第二端与第二电容的第一端连接,第二电容的第二端接地,共模电感的第三端与第二信号输入端连接,共模电感的第四端与第三电容的第一端连接,第三电容的第二端接地,第四电容的第一端与第二电容的第一端连接,第四电容的第二端与第三电容的第二端连接。
雷电抑制电路103包括:第一瞬态抑制二极管(Transient Voltage Suppressor,TVS)和第二瞬态抑制二极管;第一瞬态抑制二极管的第一端与第四电容的第一端连接,第一瞬态抑制二极管的第二端接地,第二瞬态抑制二极管的第一端与第四电容的第二端连接,第二瞬态抑制二极管的第二端接地。
为了将正常工作频段信号和雷电信号进行有效分离,如图2所示,该雷电抑制电路103还包括:第二电感;第二电感的第一端与第一瞬态抑制二极管的第一端连接,第二电感的第二端接地。其中,第二电感的长度为正常工作频段信号的波长的四分之一。
除了采用四分之一波长的方案外,还可以通过其他防护器件,如压敏电阻、气体放电管等。该雷电抑制电路103还包括:压敏电阻;压敏电阻的第一端与第一瞬态抑制二极管的第一端连接,压敏电阻的第二端接地。或者,该雷电抑制电路103还包括:气体放电管;气体放电管的第一端与第一瞬态抑制二极管的第一端连接,气体放电管的第二端接地。对于压敏电阻或气体放电管的选择,具体需要根据频率进行确定。
需要说明的是,本公开实施例中所描述的第一电容、第二电容、第三电容、第四电容可以为一个或多个器件的组合实现,即可以包括至少一个电容,当上述任一电容单元中包含至少两个电容时,该电容单元内的电容可以是并联的,也可以是串联的,且电容的大小可以是固定的,也可以是变化的。另外,本公开实施例中所描述的第一电感可以为一个或多个器件的组合实现,即可以包括至少一个电感,当上述任一电感单元中包含至少两个电感时,该电感单元内的电感可以是并联的,也可以是串联的,且电感的大小可以是固定的,也可以是变化的。
为例更加清楚的理解本方案,参考图2所示,以第一电感为电感L1、第一电容为电容C1、第二电容为电容C2、第三电容为电容C3、第四电容为电容C4、共模电感为L2、第一瞬态抑制二极管为双向瞬态抑制二极管D1、第二瞬态抑制二极管为双向瞬态抑制二极管D2、第二电感为电感L3为例进行具体说明。
在本公开实施例中,L1和C1组成简化的低通滤波电路,C1、C2、C3和L2组成简化的共模和差模滤波电路,TVS二极管D1、D2、L3组成雷电抑制电路。具体的,输入射频信号通过同轴信号输入端输入后,通过第一级的LC低通滤波电路,LC低通滤波电路将高功率微波信号的高频分量滤除,将正常工作频段信号输出到后端电路;第二级通过C1、C2、C3和L2组成的共模和差模滤波电路,针对低于正常工作频段信号之外的低频信号进行滤波,通过共模和差模滤波电路对高功率微波信号的电压脉冲尖峰进行滤波,电压峰值被有效降低,起到抑制高功率微波信号的作用;第三级通过TVS二极管D1、D2组成的简化后的雷电间接效应防护电路,针对雷电间接效应对地泄放雷电能量,起到防雷的作用。同时,由于雷电波形频率一般为几百kHz以下,可以看做低频直流信号,因此,在电路的输出端增加了电感L3,电感L3的长度是依据正常工作频段信号波长的1/4来进行计算选型的,主要作用是通过正常工作的频段信号,在自身的1/4波长的点,可以看做对直流分量呈现阻抗无穷大,在这个点对地短接,不影响射频信号的正常工作,包括驻波比和***损耗的大小。
通过上述电路组合,首先实现了针对工作频段之外的信号的滤波,再经过雷电间接效应防护电路组合,通过防护器件对地泄放高功率微波能量以及雷电能量,降低高功率微波能量以及雷电能量对后级设备的影响,通过增加1/4波长的电感器件,将正常工作频段信号和直流的雷电信号进行分离,互不影响,从而有效的泄放高功率微波能量以及雷电能量,起到高功率微波和雷电的双重防护。
如图3所示,若第一滤波电路为带通滤波器,第二滤波电路为带阻滤波器时,射频信号通过信号输入端输入后,首先经过带通滤波器把正常工作的信号频带通过带通滤波器筛选并输出,再经过后级的带阻滤波器进行带外抑制,把正常工作频带外的干扰信号进行一定衰减,这样保证正常工作信号可以通过抑制器,通过带通滤波器和带阻滤波器组成的超宽带高功率微波干扰信号滤除电路,从而使窄带的正常工作射频信号筛选并输出;在超宽带高功率微波干扰在信号筛选后,又增加了雷电信号的抑制,同时,采用频率信号的1/4波长,根据波长的长度,取其1/4波长的长度作为短接到大地的长度,这样可以保证射频信号的正常通过,最后由信号输出端输出信号。
该雷电及超宽带高功率微波综合防护电路的实际意义是为了保护在高功率微波武器照射一设备时,该设备能够收到保护并可以正常工作,对飞行器、舰船等武器装备提供稳定可靠的防护,也可以进行雷电间接效应的防护,当遭受自然界雷击时,也可避免导致设备损坏。
本公开实施例提供了一种雷电及超宽带高功率微波综合防护电路,该雷电及超宽带高功率微波综合防护电路包括:第一滤波电路、第二滤波电路和雷电抑制电路;第一滤波电路的输入端与信号输入端连接,第一滤波电路的输出端与第二滤波电路的输入端连接,第二滤波电路的输出端与雷电抑制电路的输入端连接,雷电抑制电路的输出端与信号输出端连接;第一滤波电路用于滤除工作频段信号之外的高功率微波信号的高频分量,第二滤波电路用于对滤除工作频段信号之外的低频信号,雷电抑制电路用于泄放雷击电流。该雷电及超宽带高功率微波综合防护电路通过第一滤波电路和第二滤波电路对高功率微波信号进行有效抑制,同时通过雷电抑制电路对雷击电流进行泄放,同时具备对超宽带高功率微波和雷电的防护功能。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的公开后,将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化,这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的,本公开的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

Claims (4)

1.一种雷电及超宽带高功率微波综合防护电路,其特征在于,所述雷电及超宽带高功率微波综合防护电路包括:第一滤波电路、第二滤波电路和雷电抑制电路;
所述第一滤波电路的输入端与信号输入端连接,所述第一滤波电路的输出端与所述第二滤波电路的输入端连接,所述第二滤波电路的输出端与所述雷电抑制电路的输入端连接,所述雷电抑制电路的输出端与信号输出端连接;
所述第一滤波电路用于滤除工作频段信号之外的高功率微波信号的高频分量,所述第二滤波电路用于对滤除所述工作频段信号之外的低频信号,所述雷电抑制电路用于泄放雷击电流;
所述第一滤波电路包括:第一电感和第一电容;所述第一电感的第一端与第一信号输入端连接,所述第一电感的第二端与所述第一电容的第一端连接,所述第一电容的第二端接地;
所述第二滤波电路包括:第二电容、第三电容、第四电容和共模电感;所述共模电感的第一端与第一滤波电路的输出端连接,所述共模电感的第二端与所述第二电容的第一端连接,所述第二电容的第二端接地,所述共模电感的第三端与第二信号输入端连接,所述共模电感的第四端与第三电容的第一端连接,所述第三电容的第二端接地,所述第四电容的第一端与所述第二电容的第一端连接,所述第四电容的第二端与所述第三电容的第二端连接;
所述雷电抑制电路包括:第一瞬态抑制二极管、第二瞬态抑制二极管和第二电感;所述第一瞬态抑制二极管的第一端与所述第四电容的第一端连接,所述第一瞬态抑制二极管的第二端接地,所述第二瞬态抑制二极管的第一端与所述第四电容的第二端连接,所述第二瞬态抑制二极管的第二端接地;所述第二电感的第一端与所述第一瞬态抑制二极管的第一端连接,所述第二电感的第二端接地。
2.根据权利要求1所述的雷电及超宽带高功率微波综合防护电路,其特征在于,所述第二电感的长度为正常工作频段信号的波长的四分之一。
3.根据权利要求1所述的雷电及超宽带高功率微波综合防护电路,其特征在于,所述雷电抑制电路还包括:压敏电阻;
所述压敏电阻的第一端与所述第一瞬态抑制二极管的第一端连接,所述压敏电阻的第二端接地。
4.根据权利要求1所述的雷电及超宽带高功率微波综合防护电路,其特征在于,所述雷电抑制电路还包括:气体放电管;
所述气体放电管的第一端与所述第一瞬态抑制二极管的第一端连接,所述气体放电管的第二端接地。
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