УСТРОЙСТВО ЗАЩИТЫ РАДИОАППАРАТУРЫ ОТ ИМПУЛЬСНЫХ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ

УСТРОЙСТВО ЗАЩИТЫ РАДИОАППАРАТУРЫ ОТ ИМПУЛЬСНЫХ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ


RU (11) 2219637 (13) C1

(51) 7 H02H9/06, H04B3/28, H01T4/10 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 25.10.2007 - действует 

--------------------------------------------------------------------------------

(14) Дата публикации: 2003.12.20 
(21) Регистрационный номер заявки: 2002109133/09 
(22) Дата подачи заявки: 2002.04.08 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2002.04.08 
(45) Опубликовано: 2003.12.20 
(56) Аналоги изобретения: РИКЕТС Л.У. и др. Электромагнитный импульс и методы защиты. - М.: Атомиздат, 1979, с.165, рис.4.50. RU 2133540 C1, 20.07.1999. RU 2082267 C1, 20.06.1997. SU 955351 A, 30.08.1982. SU 1163414 А, 23.06.1985. GB 2000661 А, 10.01.1979. US 4999729 A, 12.03.1991. ЕР 0123126 A1, 06.10.1992. WO 92/03868 A1, 05.03.1992. 
(72) Имя изобретателя: Грищук В.И.; Герасименко Л.Б.; Грищук Я.В. 
(73) Имя патентообладателя: Федеральное государственное унитарное предприятие "Воронежский научно-исследовательский институт связи" 
(98) Адрес для переписки: 394018, г.Воронеж, ул. Плехановская, 14, ФГУП "Воронежский НИИ связи" 

(54) УСТРОЙСТВО ЗАЩИТЫ РАДИОАППАРАТУРЫ ОТ ИМПУЛЬСНЫХ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ 

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в антенно-фидерных трактах радиопередатчиков и приемников различного назначения. Техническим результатом является снижение пиковых остаточных импульсов, проникающих в аппаратуру при воздействии перенапряжений. Устройство защиты радиоаппаратуры от импульсных перенапряжений содержит защитный разрядник, катод которого заземлен, а анод соединен с выходом источника импульсных перенапряжений и входом блока обострения импульсов, выход которого соединен с входом фильтра. Выход фильтра соединен с входом защищаемой аппаратуры. Блок обострения импульсов содержит n(n1) последовательно соединенных линий задержки, каждая из которых зашунтирована обостряющим разрядником соответственно. Введение блока обострения импульсов позволяет использовать устройство защиты в области высоких частот. 3 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Устройство относится к области радиотехники и может быть использовано в антенно-фидерных трактах радиопередатчиков и приемников различного назначения.

Известны устройства защиты радиотехнической аппаратуры, обеспечивающие снижение опасных перенапряжений, шунтируя защищаемые цепи разрядниками (заявки 2616978, Н 02 Н 9/02, 7/20 и 2616979, Н 02 Н 9/04, Франция).

Недостатком этих устройств является то, что в области высоких частот невозможно их использование из-за больших потерь для рабочих сигналов, вносимых емкостями, образующимися от включения дополнительного ограничительного звена.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, приведенное в книге Рикетс Л.У., Бриджес Дж.Э., Майлетта Дж. Электромагнитный импульс и методы защиты. М.: "Атомиздат", 1979, стр.165, рис.4.50, принятое за прототип.

Устройство-прототип представлено на фиг.1, где обозначено: 1 - разрядник; 2 - фильтр нижних частот;2 X1 - источник перенапряжения; Х2 - защищаемая аппаратура.

Устройство-прототип содержит разрядник 1, анод которого соединен с входом фильтра 2 и источником перенапряжения X1, а катод заземлен. Выход фильтра 2 соединен с входом защищаемой аппаратуры Х2.

Устройство работает следующим образом. Перенапряжение со скоростью нарастания (S) фронта волны поступает на электроды разрядника (1) и при достижении напряжения (Ug) происходит пробой разрядника, характеризующийся резким спадом напряжения. Далее сигнал интегрируется ФНЧ (2), и в нагрузку будет поступать импульс, максимальное значение напряжения которого можно оценить по формуле (I).

Эффективность ограничения импульсных напряжений зависит от скорости нарастания фронта воздействующего напряжения и частоты среза используемого фильтра. Она тем выше, чем круче фронт воздействия и чем ниже частота среза фильтра:

Umax = Ugtcpf0 = (Ug 2/S)f0 (I),

где Umax - максимальное напряжение ограничения,

Ug - динамическое напряжение срабатывания разрядника,

tcp - время срабатывания,

f0 - частота среза,

S - скорость нарастания фронта импульса воздействующего напряжения.

Недостатком устройства-прототипа является то, что эффективность ограничения перенапряжения может быть достаточно высокой только в низкочастотной части диапазона, однако она резко снижается для аппаратуры с высокочастотными рабочими сигналами, что делает невозможным использование этого устройства для работы в области высоких частот.

Для устранения этого недостатка в устройство, содержащее защитный разрядник, анод которого соединен с выходом источника перенапряжения, а катод заземлен, и фильтр, выход которого соединен с входом защищаемой аппаратуры, введен блок обострения импульсов, вход которого соединен с анодом защитного разрядника, а выход - с входом фильтра. При этом блок обострения импульсов содержит n (n1) последовательно соединенных линий задержки, выход каждой из которых зашунтирован соответствующим одним из n, обостряющих разрядником.

На фиг. 2 приведена схема предлагаемого устройства, где обозначено: 1 - защитный разрядник; 2 - фильтр; 3 - блок обострения импульсов; Л1 - Лn - линии задержки; F1 - Fn - обостряющие разрядники; X1 - источник перенапряжений; Х2 - защищаемая аппаратура.

Предлагаемое устройство содержит защитный разрядник 1, катод которого заземлен, а анод соединен с выходом источника перенапряжения X1 и входом блока обострения импульсов 3, выход которого соединен с входом фильтра 2, выход которого соединен с входом защищаемой аппаратуры Х2. Кроме того, блок обострения импульсов 3 содержит n(nl) последовательно соединенных линий задержки Л1 - Лn, выход каждой из которых зашунтирован соответствующим, одним из n, обостряющим разрядником F1 - Fn.

Устройство работает следующим образом. После пробоя разрядника 1 катоды разрядников F1 - Fn оказываются практически закороченными на корпус, а напряжение на их анодах будет определяться прохождением остаточного импульса по линии задержки Л1 - Лn. Газ в разрядных промежутках F1 - Fn некоторое время будет находиться в повышенной степени ионизации за счет стримеров, возникающих в газе при напряженности поля, превышающей значения статического пробоя.

Таким образом, в зависимости от времени задержки напряжение пробоя F1 - Fn может быть значительно ниже, чем это определяется вольт-секундной характеристикой, и можно подобрать такую длину Л1 - Лn, при которой напряжение ограничения будет минимальным. При воздействии импульсных напряжений с крутым фронтом, определяющим величину остаточного напряжения, будет разрядник F1, а при более пологом фронте - Fn.

Практическое подтверждение эффективности получено в результате экспериментов с макетом защитного устройства, схема которого показана на фиг.2.

На фиг.3 приведены экспериментальные защитные характеристики макета (А, В, С), а также для сравнения защитные характеристики устройства защиты, включающего разрядник с ФНЧ без схемы обострения (D, E, F).

Таким образом, из представленных материалов следует, что введение в схему устройства защиты блока обострения импульсов позволяет значительно повысить эффективность защиты аппаратуры, снижая пиковые значения остаточных импульсов, проникающих в аппаратуру при воздействии перенапряжений. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



Устройство защиты радиоаппаратуры от импульсных перенапряжений, содержащее защитный разрядник, анод которого соединен с выходом источника перенапряжений, а катод заземлен, и фильтр, выход которого соединен с входом защищаемой аппаратуры, отличающееся тем, что введен блок обострения импульсов, вход которого соединен с анодом защитного разрядника, а выход - с входом фильтра, причем блок обострения импульсов содержит n(n1) последовательно соединенных линий задержки, выход каждой из которых зашунтирован соответствующим, одним из n, обостряющим разрядником.