Устройство для защиты передатчиков от импульсных перенапряжений
Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в радиопередатчиках и в усилителях с дистанционным управлением. В устройство защиты передатчиков от импульсных перенапряжений, возникающих в результате воздействия электромагнитного импульса ядерного взрыва в антеннах и кабельных линиях, дополнительно введен трансформатор, первичная обмотка которого, последовательно соединенная с диодом и конденсатором, подключена параллельно шунтирующему устройству со стороны антенно-фидерного тракта. Кроме того, конденсатор через диод подключен к противоположной стороне линии задержки, диоды включены навстречу друг другу, а разрядник, расположенный со стороны передатчика, подсоединен как к линии задержки, так и к вторичной обмотке трансформатора через диоды, включенные навстречу друг другу. Техническим результатом изобретения является повышение эффективности защиты и расширение функциональных возможностей устройства. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. 
Предлагаемое устройство относится к области радиотехники и может быть использовано в радиопередатчиках и в усилителях с дистанционным управлением.
Известны устройства защиты радиотехнической аппаратуры (М.И.Михайлов, Л.Д.Разумов и др. Защита сооружений связи от опасных и мешающих влияний). Эти устройства защиты обеспечивают снижение опасных перенапряжений, шунтируя защищаемые цепи разрядниками.
Однако при защите от электромагнитного импульса ядерного взрыва (ЭМИ ЯВ) требуются разрядники с большей рассеиваемой мощностью и, как следствие, обладают заметной инерционностью, что не обеспечивает достаточно эффективной защиты выходных каскадов радиопередатчиков и тем более, если они выполнены на полупроводниковых элементах.
Причем уменьшение инерционности разрядников за счет снижения напряжения подвига ограничивается рабочим напряжением передатчика.
Повышение эффективности защиты достигается в устройствах, использующих вместе с мощными маломощные разрядники.
К ним относятся устройства, описанные в книге Л.У.Рикетс и др. Электромагнитный импульс и методы защиты, рис.451, стр.165 (принято за прототип).
Это устройство изображено на фиг.1, где газонаполненный разрядник 1 обладает большей мощностью рассеивания (большей инерционностью); газонаполненный разрядник 2 имеет незначительную мощность рассеивания (меньшую инерционность). Оба разрядника подключены параллельно выходу передатчика 3, причем маломощный разрядник 2 подключен со стороны выхода передатчика 3. Между разрядниками последовательно выходу передатчика подключена линия задержки 4, это может быть отрезок кабеля или фильтр.
Устройство работает следующим образом.
Перенапряжение от ЭМИ ЯВ попадает на разрядник 2 через линию задержки 4, причем время задержки превышает время инерционности разрядника 1. Перенапряжения, прошедшие через линию задержки пока разрядник 1 не сработал, поджигают разрядник 2, снимая тем самым общий уровень перенапряжений, попадающих на выход передатчика 3.
Однако в таком устройстве эффективность защиты ограничивается инерционностью маломощного разрядника и, кроме того, разрядники необходимо подбирать строго по рабочим напряжениям передатчиков, что исключает применение конкретного устройства защиты к передатчикам как с меньшим, так и с большим рабочим напряжением, т.е. устройство имеет ограниченные функциональные возможности.
Целью предлагаемого технического решения является повышение эффективности защиты радиотехнической аппаратуры и расширение функциональных возможностей устройства защиты.
Для достижения поставленной цели в известное устройство введен трансформатор, первичная обмотка которого одним концом подсоединена к линии задержки со стороны антенно-фидерного тракта, а второй конец соединен через последовательно включенные диод и конденсатор, который в свою очередь соединен с противоположным концом линии задержки через диод, причем диоды ориентированы навстречу друг другу, вторичная обмотка трансформатора через диод соединена с другим шунтирующим устройством, которое в свою очередь соединено с линией задержки через диод, эти диоды также ориентированы навстречу друг другу. Для защиты от разнополярных импульсов к первичной обмотке трансформатора подключен еще один конденсатор, а к вторичной обмотке - еще один разрядник, причем подключение осуществляется аналогично имеющемуся конденсатору и разряднику через диоды, но включенные в обратной полярности.
Схема такого устройства изображена на фиг.2, где линия задержки 1 установлена последовательно защищаемому передатчику 2, мощный разрядник 3 установлен параллельно защищаемому передатчику 2 со стороны антенно-фидерного тракта, сюда же подключена первичная обмотка трансформатора 4, второй конец этой обмотки подсоединен к включенным навстречу диодам 5 и 6, которые через конденсаторы 7 и 8 соответственно соединены с "землей". Общие точки диода 5 и конденсатора 7, а также диода 6 и конденсатора 8 через диоды 9 и 10 соответственно подключены к линии задержки 1 со стороны передатчика 2. Причем диоды 5 и 9, а также диоды 6 и 10 включены навстречу друг другу. Вторая обмотка трансформатора 4 подсоединена через диоды 11 и 12 к разрядникам 13 и 14 соответственно, диоды 11 и 12 включены навстречу друг другу, разрядники 13 и 14 через диоды 15 и 16 соответственно подключены к линии задержки 1 со стороны передатчика 2. Сопротивления 17 и 18 подключены параллельно конденсаторам 7 и 8 соответственно.
Устройство работает следующим образом.
Напряжение работающего передатчика 2 через диоды 9 и 10 заряжает конденсаторы 7 и 8 соответственно. При появлении ЭМИ, превышающего напряжение заряженных конденсаторов 7 и 8, через первичную обмотку трансформатора течет ток подзаряда одного из этих конденсаторов. При этом со вторичной обмотки трансформатора 4 повышенное напряжение через диоды 10 или 11 поджигает дугу в разряднике 13 или 14 соответственно, перенапряжения, задержанные линией задержки 1, через диоды 15 или 16 попадают на уже закороченные разрядные промежутки разрядников 13 или 14 соответственно. Затем срабатывает мощный разрядник 2, шунтируя вход передатчика, и снимает напряжение со всех элементов схемы. Далее конденсаторы 7 и 8 разряжаются через сопротивления 17 и 18 соответственно и устройство готово к защите передатчика от следующего ЭМИ. В случае неработающего передатчика перенапряжения любого уровня начинают заряжать конденсатор 7 или 8, в остальном работа устройства защиты повторяется.
Эффективность работы предлагаемого устройства определяется уровнем напряжения, попадающего на защищаемый объект до срабатывания разрядника, установленного непосредственно перед ним. В прототипе таким напряжением будет динамическое напряжение срабатывания, которое в три раза превышает статическое напряжение срабатывания, например для разрядника Р60 при крутизне переднего фронта 75 кВ/мксек (Ucm =3 кВ, Uдин=9 кВ). В предлагаемом устройстве напряжение срабатывания, а следовательно, и уровень защиты может быть меньше статического напряжения срабатывания и определяется параметрами трансформатора, который поджигает разрядник фактически до попадания задержанного перенапряжения на выход передатчика. Функциональные возможности предлагаемого устройства расширяются за счет того, что оно реагирует на превышение напряжения ЭМИ над рабочим напряжением, поэтому само рабочее напряжение не критично при выборе шунтирующих устройств, т.е. устройство пригодно для защиты передатчиков с различными рабочими напряжениями.
При дополнительном поиске, проведенном авторами в соответствии с п.5.2 Э3-1-74, не обнаружены объекты со сходными признаками отличительной части. Учитывая это, авторы считают, что предлагаемое устройство отвечает критерию "существенные отличия".
Формула изобретения
1. Устройство для защиты передатчиков от импульсных перенапряжений, возникающих в результате воздействия ЭМИ в антеннах и кабельных линиях, содержащее линию задержки, подключенную к клеммам последовательно с передатчиком, и два щунтирующих разрядника, включенных по обе стороны от линии задержки, параллельно передатчику, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности защиты и расширения функциональных возможностей, введены четыре диода, конденсатор и трансформатор, первичная обмотка которого соединена диодом, последовательно включенным с конденсатором, и подключена параллельно разряднику со стороны антенно-фидерного тракта, а точка соединения диода и конденсатора через диод, включенный соответственно в противоположной полярности, подключена к выходу линии задержки, а разрядник, включенный со стороны передатчика, подключен как к линии задержки, так и к вторичной обмотке трансформатора через диоды, включенные навстречу друг другу.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности защиты от разнополярных импульсных перенапряжений, к первичной обмотке подключен через диод, включенный в другом направлении, второй конденсатор, точка соединения диода и конденсатора подключена к выходу линии задержки через диод обратной полярности, а к вторичной обмотке трансформатора подключен дополнительный шунтирующий разрядник, подключенный через встречно включенные диоды противоположной полярности и соединенный также с выходом линии задержки.
РИСУНКИ
