一种具备转接功能的天馈线雷电电磁脉冲防护装置的制作方法

1.本发明涉及强电磁防护技术领域，具体的说，是一种具备转接功能的天馈线雷电电磁脉冲防护装置。


背景技术：

2.通信装备是现代战争中不可或缺的关键电子信息设备，其作战应用极为广泛，以典型的通信电台为例(结构上主要由天线、天馈线以及收发机等构成)，实际作战使用时容易遭受雷电电磁脉冲环境的威胁。雷电电磁脉冲作为一种常见的自然产生的强电磁脉冲，极易通过通信装备的天线耦合进入通信装备内部的电子模块，从而导致通信装备受到不同程度影响，如干扰、性能降级甚至损毁。通常针对上述威胁，采取的防护方法是在连接天线与收发机之间的天馈线上加装雷电电磁脉冲防护组件，以将电磁脉冲能量泄放到大地，起到保护后端设备的作用。随着通信系统小型化、集成化和模块化发展，使得越来越多的通信装备采用了推入式的盲配型射频连接器(如bma连接器)，在诸多使用场合中，bma射频连接器正逐渐替代传统的螺合式射频连接器(如bnc连接器，n型连接器以及tnc连接器)，这使得不同类型的射频连接器同时在天线系统中使用。为了匹配不同类型的连接器，不得不使用大量的射频转接头进行转接，无疑增加了使用成本和空间浪费。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种具备转接功能的天馈线雷电电磁脉冲防护装置，用于解决现有技术中不同类型的射频连接器同时在天线系统中使用，需要增加射频转接头，导致成本增加和空间占用的问题。
4.本发明通过下述技术方案解决上述问题：
5.一种具备转接功能的天馈线雷电电磁脉冲防护装置，包括壳体和放电装置，所述壳体包括外壳和设置在壳体的轴向通孔中的导电体，所述导电体与外壳的内壁通过绝缘套固定，导电体的第一端与外壳的第一端组成第一接口，导电体的第二端与外壳的第二端组成第二接口；所述导电体为非对称阶梯式结构，导电体的中部铣平形成接触面，所述放电装置沿所述壳体的径向贯穿所述壳体与外壳可拆卸连接，并与导电体的所述接触面电连接；导电体的第一端、第二端均采用阶梯式阻抗变换结构。
6.导电体的两端分别与壳体的两端形成第一接口和第二接口，第一接口与第二接口为不同类型的射频接口，实现不同类型接口的转接功能。当雷电电磁脉冲干扰经过该产品时，放电装置中的放电元件被击穿，在内导体与壳体间形成通路，由于壳体与大地相连接，因此电磁脉冲能量将泄放到大地，起到保护后端设备的作用。结构上采用了非对称、阶梯式阻抗匹配结构，可使其插入损耗在较宽的工作频带内保持较低值，并且缩短了内导体轴向尺寸，从而减小了整个组件的体积。
7.所述导电体分为第一阶梯、第二阶梯、第三阶梯、第四阶梯、第五阶梯、第六阶梯、第七阶梯和第八阶梯，所述第一阶梯的等效阻抗为50ω，第二阶梯的等效阻抗为50ω，第三
阶梯的等效阻抗为50ω，第四阶梯的等效阻抗为70ω-80ω，第五阶梯的等效阻抗为75ω-85ω，第六阶梯的等效阻抗为90ω-100ω，第七阶梯的等效阻抗为70ω-80ω，第八阶梯的等效阻抗为50ω。
8.能够实现的技术指标为：
9.1)短波频率范围内(3mhz-30mhz)，回波损耗优于38db，插入损耗小于0.1db；
10.2)超短波频率范围内(30mhz-300mhz)，回波损耗优于28db，插入损耗小于0.15db；
11.3)在dc-800mhz频率范围内，回波损耗优于20db，插入损耗小于0.24db所述导电体的第一端或第二端设有导电管，所述导电管与导电体电连接。
12.所述放电装置包括旋转座、卡装夹具、接触片、放电管、接触座和第第一绝缘套，所述旋转座的上侧为螺帽，旋转座的下侧为带有螺纹的中空结构，所述卡装夹具通过所述接触片与所述放电管的一端连接，并放置于旋转座的中空结构中，放电管的另一端与所述接触座的一端连接并放置于所述第一绝缘套之中，接触座的另一端与所述接触面连接。
13.当雷电电磁脉冲干扰经过该产品时，放电管被击穿，在内导体与壳体间形成通路，由于壳体与大地相连接，因此电磁脉冲能量将泄放到大地，起到保护后端设备的作用，同时放电装置中可以采用不同放电特性的气体放电管，实现对峰值电流为20ka的8/20雷电电流波形的快速泄放，残余电压保持在较低水平。
14.所述壳体上设置有固定件，用于与其他设备固定连接。
15.所述固定件为法兰盘。
16.所述壳体为金属材质制成。
17.所述导电体的一端采用阶梯式阻抗变换结构，另一端替换为渐变式阻抗匹配结构。
18.优选地，所述导电体分为第一阶梯、第二阶梯、第三阶梯、第四阶梯、第五阶梯、第六阶梯、第七阶梯、第八阶梯和第九阶梯，所述第一阶梯的等效阻抗为50ω，第二阶梯的等效阻抗为50ω，第三阶梯的等效阻抗为50ω，第四阶梯的等效阻抗为70ω-80ω，第五阶梯的等效阻抗为75ω-85ω，第六阶梯的等效阻抗为90ω-100ω，第七阶梯的等效阻抗为50ω，第八阶梯的等效阻抗为50ω，第九阶梯的等效阻抗为35ω-40ω。
19.实现的技术指标为：
20.1)短波频率范围内(3mhz-30mhz)，回波损耗优于35db，插入损耗小于0.02db；
21.2)超短波频率范围内(30mhz-300mhz)，回波损耗优于30db，插入损耗小于0.15db；
22.3)在dc-1ghz频率范围内，回波损耗优于20db，插入损耗小于0.7db。
23.更进一步地，当第一接口、第二接口采用另外的接口类型，如第一接口采用bma接口，第二接口采用tnc接口，采用上述阶梯式等效阻抗值或等效阻抗范围时，实现的技术指标有：
24.1)短波频率范围内(3mhz-30mhz)，回波损耗优于35db，插入损耗小于0.02db；
25.2)超短波频率范围内(30mhz-300mhz)，回波损耗优于30db，插入损耗小于0.15db；
26.3)在dc-660mhz频率范围内，回波损耗优于20db，插入损耗小于0.25db。
27.本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
28.(1)本发明实现了不同类型的接口的转接功能，相比常规的、采用统一射频接口的雷电电磁脉冲防护组件而言，其在满足雷电电磁脉冲防护需求的同时，为通信装备节约了
使用成本和空间成本。
29.(2)本发明结构上采用了非对称、阶梯式阻抗匹配结构，可使其插入损耗在较宽的工作频带内保持较低值，并且缩短了内导体轴向尺寸，从而减小了整个组件的体积。
30.(3)本发明可以采用不同放电特性的气体放电管，实现对峰值电流为20ka的8/20雷电电流波形的快速泄放，残余电压保持在较低水平。
附图说明
31.图1为本发明第一种具体实施方式的结构示意图；
32.图2为本发明第一种具体实施方式的剖视图；
33.图3为本发明放电装置的结构示意图；
34.图4为本发明放电装置的爆炸图；
35.图5为本发明导电体的结构示意图；
36.图6为本发明第一种具体实施方式的等效阻抗示意图；
37.图7为发明第一种具体实施方式的测得的回波损耗和插入损耗数据图；
38.图8为本发明第二种具体实施方式的结构示意图；
39.图9为本发明第二种具体实施方式的剖视图；
40.图10为本发明第二种具体实施方式的等效阻抗示意图；
41.图11为本发明第二种具体实施方式中测得的回波损耗和插入损耗数据图；
42.图12为本发明第三种具体实施方式的结构示意图；
43.图13为本发明第三种具体实施方式的剖视图；
44.图14为本发明第三种具体实施方式中测得的回波损耗和插入损耗数据图。
45.其中，1-壳体；2-放电装置；3-第一接口；4-第二接口；11-外壳；12-导电体；13-导电管；14-第二绝缘套；15-第三绝缘套；16-第四绝缘套；17-法兰盘；21-旋转座；22-卡装夹具；23-接触片；24-放电管；25-接触座；26-第一绝缘套；121-插针；122-插孔。
具体实施方式
46.下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
47.实施例1：
48.结合图1和图2所示，一种具备转接功能的天馈线雷电电磁脉冲防护装置，包括壳体1和放电装置2，所述壳体1包括外壳11和设置在壳体1的轴向通孔中的导电体12，所述导电体12与外壳11的内壁通过绝缘套固定，导电体12的第一端与外壳11的第一端组成第一接口3，导电体12的第二端与外壳11的第二端组成第二接口4；所述导电体12为非对称阶梯式结构，导电体12的中部铣平形成接触面，所述放电装置2沿所述壳体1的径向贯穿所述壳体1与外壳11可拆卸连接，并与导电体12的所述接触面电连接，放电装置2与外壳11绝缘；导电体12的第一端、第二端均采用阶梯式阻抗变换结构。
49.导电体12的两端分别与壳体1的两端形成第一接口3和第二接口4，第一接口3与第二接口4为不同类型的射频接口，实现不同类型接口的转接功能。当雷电电磁脉冲干扰经过该产品时，放电装置2中的放电元件被击穿，在导电体12与外壳11之间形成通路，由于外壳11与大地相连接，因此电磁脉冲能量将泄放到大地，起到保护后端设备的作用。结构上采用
了非对称、阶梯式阻抗匹配结构，可使其插入损耗在较宽的工作频带内保持较低值，并且缩短了内导体轴向尺寸，从而减小了整个装置的体积。第一接口3、第二接口4可以与天馈线、收发设备等设备连接，实现雷电电磁脉冲防护。
50.优选地，结合图5所示，导电体12的两端分别为插针121和插孔122，插针121与壳体1的一端形成第一接口3，插孔122与壳体1的另一端组成第二接口4，第一接口3与第二接口4为不同类型的射频接口实现不同类型接口的转接功能。如图1中，第一接口3为bma接口，第二接口4为n接口但本发明并不限于此。同样，导电体12的两端可以都是插针或插孔，或者是其他的连接结构，只要能与壳体1的两端分别形成连接器接口的都可以，本发明对此并不做限定。
51.优选地，结合图6所示，所述导电体12分为第一阶梯a1、第二阶梯a2、第三阶梯a3、第四阶梯a4、第五阶梯a5、第六阶梯a6、第七阶梯a7和第八阶梯a8，所述第一阶梯a1的等效阻抗为50ω，第二阶梯a2的等效阻抗为50ω，第三阶梯a3的等效阻抗为50ω，第四阶梯a4的等效阻抗为70ω-80ω，第五阶梯a5的等效阻抗为75ω-85ω，第六阶梯a6的等效阻抗为90ω-100ω，第七阶梯a7的等效阻抗为70ω-80ω，第八阶梯a8的等效阻抗为50ω。
52.能够实现的技术指标为：
53.1)短波频率范围内3mhz-30mhz，回波损耗优于38db，插入损耗小于0.1db；
54.2)超短波频率范围内30mhz-300mhz，回波损耗优于28db，插入损耗小于0.15db；
55.3)在dc-800mhz频率范围内，回波损耗优于20db，插入损耗小于0.24db，如图7所示。
56.优选地，所述导电体12的第一端或第二端设有导电管13，所述导电管13与导电体12电连接。导电体12与外壳11的内部通过绝缘套固定，绝缘套包括第二绝缘套14、第三绝缘套15和第四绝缘套16，如图2所示，导电管13设置在导电体12一端的外侧，用于卡住第二绝缘套14。导电管13与导电体12均为导电材质。
57.优选地，如图3和图4所示，所述放电装置2包括旋转座21、卡装夹具22、接触片23、放电管24、接触座25和第一绝缘套26，所述旋转座21的上侧为螺帽，旋转座21的下侧为带有螺纹的中空结构，所述卡装夹具22通过所述接触片23与所述放电管24的一端连接，并放置于旋转座21的中空结构中，放电管24的另一端与所述接触座25的一端连接并放置于所述第一绝缘套26之中，接触座25的另一端与所述接触面连接，所述第一绝缘套26与外壳11连接。
58.当雷电电磁脉冲干扰经过该产品时，放电管24被击穿，在导电体12与外壳11间形成通路，由于外壳11与大地相连接，因此电磁脉冲能量将泄放到大地，起到保护后端设备的作用，同时放电装置2中可以采用不同放电特性的气体放电管，实现对峰值电流为20ka的8/20雷电电流波形的快速泄放，残余电压保持在较低水平。
59.优选地，所述壳体1上设置有固定件17，用于与其他设备固定连接。优选地，所述固定件17为法兰盘，可以设置为与壳体1一体成型。所述壳体1为金属材质制成。
60.实施例2：
61.在实施例1的基础上，所述导电体12的一端采用阶梯式阻抗变换结构，另一端替换为渐变式阻抗匹配结构，通过在两个圆柱形腔体之间插入锥形腔体使腔体左右两端的外导体过渡相连实现，如图9所示。
62.结合图10所示，第一接口3采用bma接口，第二接口4采用bnc接口时，所述导电体12
分为第一阶梯a1、第二阶梯a2、第三阶梯a3、第四阶梯a4、第五阶梯a5、第六阶梯a6、第七阶梯a7、第八阶梯a8和第九阶梯a9，所述第一阶梯a1的等效阻抗为50ω，第二阶梯a2的等效阻抗为50ω，第三阶梯a3的等效阻抗为50ω，第四阶梯a4的等效阻抗为70ω-80ω，第五阶梯a5的等效阻抗为75ω-85ω，第六阶梯a6的等效阻抗为90ω-100ω，第七阶梯a7的等效阻抗为50ω，第八阶梯a8的等效阻抗为50ω，第九阶梯a9的等效阻抗为35ω-40ω。
63.实现的技术指标为：
64.1)短波频率范围内(3mhz-30mhz)，回波损耗优于35db，插入损耗小于0.02db；
65.2)超短波频率范围内(30mhz-300mhz)，回波损耗优于30db，插入损耗小于0.15db；
66.3)在dc-1ghz频率范围内，回波损耗优于20db，插入损耗小于0.7db。如图11所示。
67.图8和图9为第一接口3采用bma接口，第二接口4采用bnc接口，bnc端则采用渐变式阻抗匹配原理的结构示意图，但本发明不限于应用于此两个接口。
68.实施例3：
69.在实施例2的基础上，第一接口3采用bma接口，第二接口4采用tnc接口，此时，第一阶梯～第九阶梯的等效阻抗范围相同，实现的技术指标为：
70.1)短波频率范围内(3mhz-30mhz)，回波损耗优于35db，插入损耗小于0.02db；
71.2)超短波频率范围内(30mhz-300mhz)，回波损耗优于30db，插入损耗小于0.15db；
72.3)在dc-660mhz频率范围内，回波损耗优于20db，插入损耗小于0.25db。如图14所示。
73.图12和图13为第一接口3采用bma接口，第二接口4采用tnc接口，tnc端则采用渐变式阻抗匹配原理的结构示意图，但本发明不限于应用于此两个接口。
74.本发明实现了不同接口的转接功能包括但不限于bma射频接口到其他接口(n射频接口、bnc射频接口或tnc射频接口)的转接，以及实现了电磁能量泄放，保护后端设备的功能。
75.尽管这里参照本发明的解释性实施例对本发明进行了描述，上述实施例仅为本发明较佳的实施方式，本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本技术公开的原则范围和精神之内。