Сетевой помехоподавляющий фильтр

 

Изобретение относится к радиоэлектронике , в частности к технике обеспечения электромагнитной совместимости радиоэлектронных средств (РЭС) при решении задач фильтрации вводов сетей питания в экранированные сооружения, камеры, корпуса РЭС и защиты от электромагнитных полей помех (ЭПП), а также для предотвращения утечки ЭПП из них. Цель изобретения - расширение диапазона частот подавления нежелательного высокочастотного поля при сохранении габаритных размеров фильтра. Сетевой помехоподавляющий фильтр содержит металлическую спираль 1, металлическую трубку 2 цилиндрической формы, внутренний металлический цилиндр 3, перегородку 4, зазоры между спиралью 1 и трубкой 2, а также между спиралью 1 и цилиндром 3 заполнены магнитным радиопоглощающим неэлектропроводным материалом 5. Применение цилиндра 3, где расположены емкостные элементы 7, позволяет , не увеличивая габаритных размеров, существенно увеличить диапазон частот подавления нежелательных электромагнитных волн, что количественно определяется величиной емкости элементов 7, и одновременно позволяет изменить полосу частот подавления ЭПП. Устройство по п. 2 ф-лы характеризует выполнение зазора между спиралью 1 и цилиндром 3. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. ё

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Н 02 М 1/12, Н 01 F 41/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ KOMMTET

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1," )l l, l $,, К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4732478/24-09 (22) 04.07.89 (46) 30.10.91. Бюл. М 40 (71) Московский государственный проектный институт и Московский институт электронного машиностроения (72) А.И.Тарасов и Ю.Н.Пчельников (53) 621.395.68(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1615841, кл. Н 02 M 1/12, 12.11.89.. (54) СЕТЕВОЙ ПОМЕХОПОДАВЛЯЮЩИЙ

ФИЛЬТР (57) Изобретение относится к радиоэлектронике, в частности к технике обеспечения электромагнитной совместимости радиоэлектронных средств (РЭС) при решении задач фильтрации вводов сетей питания в экранированные сооружения, камеры, корпуса РЭС и защиты от электромагнитных полей помех (ЭПП), а также для предотвра- щения утечки ЭПП из них. Цель изобретения

„„50 „„1688356 А1 — расширение диапазона частот подавления нежелательного высокочастотного поля при сохранении габаритных размеров фильтра.

Сетевой помехоподавляющий фильтр содержит металлическую спираль 1, металлическую трубку 2 цилиндрической формы, внутренний металлический цилиндр 3, перегородку 4, зазоры между спиралью 1 и трубкой 2, а также между спиралью 1 и цилиндром 3 заполнены магнитным радиопоглощающим неэлектропроводным материалом 5. Применение цилиндра 3, где расположены емкостные элементы 7, позволяет, не увеличивая-габаритных размеров, существенно увеличить диапазон частот подавления нежелательных электромагнитных волн, что количественно определяется величиной емкости элементов 7, и одновременно позволяет изменить полосу частот подавления ЭПП. Устройство по и. 2 ф-лы характеризует выполнение зазора между спиралью 1 и цилиндром 3. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1688356

Изобретение относится к радиоэлектронике, в частности к технике обеспечения электромагнитной совместимости радиоэлектронных средств (РЭС) при решении задач фильтрации вводов сетей питания в экранированные сооружения, камеры, корпуса РЭС и защиты их or электромагнитных полей помех (ЭМПП), а также для предотвращения утечки ЭМПП из них.

Целью изобретения является расширение диапазона частот подавления нежелательного высокочастотного поля при сохранении габаритных размеров фильтра, На чертеже представлена структура сетевого помехоподавляющего фильтра.

Сетевой помехоподавляющий фильтр содержит металлическую спираль 1 с радиусом навивки в, помещенную внутрь внешней металлической трубки 2 цилиндрической формы диаметром 2d, внутренний металлический цилиндр 3 диаметром 2а с перегородкой 4, разделяющей его на две равные части. Зазорьд между внешней металлической трубкой 2 цилиндрической формы и металлической спиралью 1, а также между металлической спиралью 1 и внутренним металлическим цилиндром 3 заполнены магнитным радиопоглощающим, неэлектропроводным материалом 5. Шаг металлической спирали 1 -.- t, превышая диаметр проволоки, из которой он выполнен, обеспечивает зазоры между каждым из соседних витков металлической спирали 1.

Упомянутые зазоры заполнены резистивным материалом 6, характеризуемым поверхностным сопротивлением: (() 1) ((Ь) (а)

«4(1 (4(— )2 + 1),и,;и Ь.

Кроме того, фильтр содержит емкостные элементы 7, представляющие собой, например, сегнетокерамические пластины, металлизированные торцы которых прикреплены к внутренней поверхности внутреннего металлического цилиндра 3 и к шпильке 8, которая с. помощью диэлектрических втулок 9 укреплена соосно с внутренним металлическим цилиндром 3 и изолирована от него, Число емкостных элементов 7, размещенных внутри каждой из половин внутреннего металлического цилиндра 3, определяет емкости, шунт ирующие на "входе" и "выходе" индуктивность, развиваемую металлической спиралью 1. К внешним частям шпилек В, выступающим за торцы внешней металлической трубки 2 цилиндрической формы и внутреннего ме аллического цилиндра 3, с помощью гаек 10 прикреплен провод 11 металлической спирали 1, выходящий за крышки 12 через отверстия 13 в них и изолированный от крышек 12 посредством диэлектрических втулок 14. Крышки 12 механически соединяют внутренний металлический цилиндр 3 и внешнюю металлическую трубку 2 цилиндрической формы и обеспечивают надежный электрический контакт между ними.

Сетевой помехоподавляющий фильтр работает следующим образом.

Силовой ток промышленной частоты течет по шпильке 8 на "входе" устройства, по металлической спирали 1 и далее по шпильке 8 на "выходе" устройства. Вторым электродом, с помощью которого осуществляется связь между источником электрической энергии и нагрузкой, является либо внешняя металлическая трубка 2 цилиндрической формы, электрически (с помощью резьбового соединения или сварки) соединенная со стенкой экранированного объема, либо шпилька 8 второго, аналогичного сетевого помехоподавляющего фильтра, также монтируемого на стенке того же экранированного объема. Активное сопротивление шпилек 8 и металлической спирали 1 определяется только их сечением и на промышленных частотах 50 Гц или 400 Гц пренебрежимо мало. Индуктивное сопротивление металлической спирали 1 во внутреннем металлическом цилиндре 3 и внешней металлической трубке 2 цилиндрической формы на промышленных частотах также пренебрежимо мало вследствие низкой частоты пропускаемого тока. Реактивное и активное сопротивление емкостных элементов 7 бесконечно велико вследствие малой частоты промышленного тока и изолирующих характеристик сегнетокерамики, из которых изготовлены эти емкостные элементы 7. Таким образом, протекание тока промышленных частот через предлагаемый сетевой помехоподавляющий фильтр будет сопровождаться пренебрежимо малыми потерями полезной, передаваемой мощности.

Поступление на "вход" предлагаемого сетевого помехоподавляющего фильтра нежелательно высокочастотного сигнала приводит к появлению высокочастотного тока, который шунтируется емкостным элементом 7. Причем число емкостных элементов 7 определяет суммарную емкость, подключенную параллельно индуктивному элементу — металлической спирали 1 и, следовательно, частоту ЭМПП, начиная с которой реактивное сопротивление суммарной емкости становится достаточно малым для обеспечения заданной величины вноси1688356 мого затухания. С ростом частоты ЭМПП емкостное сопротивление продолжает падать, что приводит к увеличению вносимого затухания, при этом индуктивное сопротивление металлической спирали 1 еще не до- 5 статочно велико (на частотах порядка сотен килогерц). При дальнейшем росте частоты

ЭМПП, вследствие проявления "паразитной" индуктивности у емкостных элементов

7, не будет проявляться уменьшения реак- 10 тивного сопротивления и, следовательно, увеличения вносимого затухания ЭМПП отдельно емкостными элементами 7 сетевого помехоподавляющего фильтра. Начиная с этих частот, т. е, с частот, когда вносимое 15 емкостными элементами 7 затухание будет уменьшаться, протекание по металлической спирали 1 тока нежелательно высокочастотного сигнала приводит к возникновению . разности потенциалов на соседних витках 20 вдоль образующей металлической спирали

1 вследствие наличия разности фаз сигнала в этих точках. Причем разность фаз, а следовательно, и разность потенциалов в этих точках увеличиваются с ростом частоты, При 25 этом с уменьшением длины электромагнит- . ной волны, распространяющейся в зазорах между металлической спиралью 1 и внутренним металлическим цилиндром 3 и внешней металлической трубкой 2 цилинд- 30 рической формы, большая часть высокочастотного тока поля ЭМПП протекает по резистивному материалу 6, омически соединяющему витки металлической спирали

1. Таким образом происходит диссипация 35 энергии.ЭМПП, т. е. затухание высокочастотного сигнала. Подавление нежелательного высокочастотного поля в еще более. коротковолновой части диапазона ЭМПП происходит не только за счет диссипатив- 40 ных потерь в слое резистивного материала

6, но и за счет затухания поля помехи в магнитном, радиопоглощающем неэлектропроводном материале 5, заполняющем зазоры между металлической спиралью 1 и 45 внутренним металлическим цилиндром 3 и внешней металлической трубкой 2 цилиндрической формы и обладающем значитель- . ными магнитными потерями.

Таким образом, применение внутренне- 50 го металлического цилиндра 3, где расположены емкостные элементы 7, позволяет, не увеличивая габаритных размеров прототипа, существенно увеличить диапазон частот подавления нежелательных электромагнит- 55 ных волн. Причем количественное увеличение этого диапазона практическим определяется величиной емкости емкостных элементов 7, расположенных в каждой из частей внутреннего металлического цилиндра 3, Варьируя числом емкостных элементов 7, определяемым эту суммарную емкость, можно изменять полосу частот подавления ЭМПП, Естественно, что поверхностное сопротивление резистивного материала 6, шунтирующего витки металлической спирали 1, как функция геометрических размеров устройства, характеристик магнитного, радиопоглощающего неэлектропроводного материала 5 и частоты ЭМПП, будет отличным от аналогичной характеристики прототипа;

Применение предложенного сетевого помехоподавляющего фильтра позволит одним устройством решить задачу фильтрации вводов сетей питания в широком диапазоне частот, задачу, для решения которой в настоящее время используются, как минимум два сетевых фильтра, включаемых последовательно, причем каждый из них имеет габаритные размеры порядка одного метра, Выражение оптимального поверхностного сопротивления резистивного слоя для достижения заданного затухания в максимально возможном диапазоне частот получено путем решения дисперсионного уравнения спиральной замедляющей системы (как электродинамической системы) в двух металлических экранах, где витки спирали шунтированы слоем резистивного материала с поверхностной проводимостью — 1.

Формула изобретения

1. Сетевой помехоп ода вл я ющий фильтр, содержащий внешнюю металлическую трубку цилиндрической формы, внутри которой аксиально с ней установлена металлическая спираль, витки которой соединены слоем резистивного материала, причем зазор между внешней металлической трубкой цилиндрической формы и образующей металлической спирали заполнен магнитным радиопоглощающим неэлектропроводным материалом, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона частот подавления нежелательного высокочастотного поля при сохранении габаритных размеров фильтра, внутри металлической спирали аксиально.с ней с зазором размещен внутренний металлический цилиндр, в центре которого перпендикулярно его оси установлена перегородка, разделяющая его на две равные части, в каждой из которых установлены емкостные элементы и шпилька, которые установлены соосно и соединены с внутренним металлическим цилиндром через емкостные элементы, причем внутренний металлический цилиндр соединен с внешней металлической трубкой цилиндрической формы и изолирован от шпильки, к

1688356 которой прикреплена металлическая спираль:. где d — внутренний радиус внешней металлической трубки цилиндрической формы, м;

Ь вЂ” средний радиус намотки металлической спирали, м;

5 t- шаг намотки металлической спирали, м; а — внешний радиус внутреннего металлического цилиндра, м;

f I — наименьшая частота нежелательного высокочастотного поля, на которой ме10 таллическая .спираль во внешней металлической трубке цилиндрической формы и внутреннем металлическом цилиндре без емкостных элементов обеспечивает заданное затухание. Гц;

15,ио — абсолютная магнитная проницаемость вакуума, Гц/м; ,и — относительная магнитная проница1 емость магнитного радиопоглощающего не20 электропроводного материала, 2. Фильтр по и. 1, отличающийся тем, что зазор между металлической спиралью и внутренним металлическим цилиндром заполнен магнитным радиопоглощающим неэлектропроводным материалом, а витки метал,пической спирали шунтированы слоем резистивного материала с величиной поверхностного сопротивления, определяемого соотношением ((б)2 — 1) KЬУ вЂ” 1)

4 l b a

Ф (-У--1 о а ч",(

Составитель Л,Тимошина

Редактор M.Áàíäóðà Техред М.Моргентал Корректор С.Черни

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 3715 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113635, Москва, Ж-35. Раушская иаб., 4/5