[发明专利]一种具有电磁脉冲防护能力的通信接收机天馈保护器

说明书

本发明提供了一种具有电磁脉冲防护能力的通信接收机天馈保护器，基于多阶滤波器、气体放电管和瞬态电压抑制二极管防护短波/超短波频段射频通道的电磁脉冲，实现了兼顾防护雷电电磁脉冲和高空电磁脉冲的功能，为通信接收机天馈通路提供了防护雷电电磁脉冲和高空电磁脉冲的方法。与现有基于气体放电管的天馈保护器实现方案相比，本发明防护电磁脉冲类型广、响应速度快、通流能力强、插入损耗低、触发阈值低，尤其在响应速度、防护效果两个主要技术指标上显著优于现有天馈防护技术。

技术领域

本发明属于电子信息技术领域，具体涉及一种具有电磁脉冲防护能力的通信接收机天馈保护器。

背景技术

雷电电磁脉冲(LEMP)和高空电磁脉冲(HEMP)对通信系统的安全性存在严重威胁，可能损坏天线馈电通路的功能模块。LEMP的威胁在于较大的能量，HEMP的威胁在于快前沿和高幅值。目前天馈通路对HEMP基本没有防护措施，而对LEMP采取的防护措施是在射频通路中串联基于陶瓷气体放电管(GDT)的旁路型防护模块。GDT存在两个问题：(1)动作阈值高。当脉冲电压上升率为数kV/μs量级时，GDT动作阈值在500V以上，这意味着它对于峰值在500V以下的脉冲无法防护；(2)响应速度慢。GDT从辉光放电发展到流注放电需要数十ns的过渡时间，这将导致泄露较高的脉冲能量，对后级敏感射频模块具有较大的危害性。因此，现有的雷电防护模块无法有效应对LEMP给短波/超短波通信系统带来的威胁，更无法应用于HEMP防护。需要设计出同时具有低触发阈值、快速响应特性和大电流通流能力的天馈系统防护装置。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种具有电磁脉冲防护能力的通信接收机天馈保护器，用于实现兼顾防护雷电电磁脉冲和高空电磁脉冲的功能。

本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为：一种具有电磁脉冲防护能力的通信接收机天馈保护器，包括依次串联的包括气体放电管GDT的初级开关电路、中间级高通滤波电路、包括瞬态电压抑制二极管TVS的末级限幅电路。

按上述方案，初级开关电路包括第一高阻抗传输线TL₁、第二高阻抗传输线TL₂、气体放电管GDT；第一高阻抗传输线TL₁的一端为初级开关电路的输入端；第二高阻抗传输线TL₂的一端为初级开关电路的输出端；第一高阻抗传输线TL₁和第二高阻抗传输线TL₂串联，气体放电管GDT串联在第一高阻抗传输线TL₁和第二高阻抗传输线TL₂的连接点与电源地之间。

进一步的，在初级开关电路中，设最大可承受浪涌电流为I_max，可承受浪涌次数为N₁，气体放电管GDT的额定放电电流为I_surge，气体放电管GDT的额定使用寿命为N₂，则使用气体放电管GDT的数量A为：

进一步的，在初级开关电路中，设特征阻抗为Z₀，单个气体放电管GDT的寄生电容为Cp，真空中的电磁波传播速度为v_c，三阶低通原型滤波器中电容的归一化值为g₂；第一高阻抗传输线TL₁和第二高阻抗传输线TL₂均为同轴腔体结构，具有相同的传输线长度M、内导体外径d和外导体内径D，D≥10d，腔体内部介质为空气；若已知M、D和d三个变量中任意两个的值，则利用下述公式计算第三个变量的值：