Сетевой помехоподавляющий фильтр Советский патент 1992 года по МПК H02M1/12 

Изобретение относится к радиоэлектронике, в частности к технике обеспечения лектромагнитной совместимости радиолектронных средств (РЭС) при решении заач фильтрации вводов сетей питания в кранированные сооружения, камеры, корпуса РЭС и защиты их от электромагнитных петлей помех (ЭМПП), и является усовершентвованием известного устройства, описанного в авт.св. № 1615846.

Известен сетевой помехоподавляющий фильтр, содержащий внешнюю металлическую трубку цилиндрической формы, внутри которой аксиально с ней установлена токо- проводящая спираль, витки которой соединены слоем резистивного материала.

Зазор между металлической трубкой цилиндрической формы и образующей токо- проводящей спирали, а также пространство внутри спирали заполнены магнитным радио поглощающим неэлектропроводным материалом.

Недостатком сетевого фильтра является его относительная узкополрсность, заключающаяся в малых значениях вносимого затухания в относительно низкочастотном диапазоне при приемлемых габаритных размерах.

Цель дополнительного изобретения расширение диапазона частот подавления

нежелательного высокочастотного поля в

низкочастотную область за счет увеличения

эквивалентной распределенной емкости

между внешней металлической трубкой цилиндричёской формы и токопроводящей

спиралью п ри неизменных габаритных размерах устройства.

Поставленная цель достигается благодаря тому, что в сетевом помехоподавляю- щём фильтре по авт.св. № 1615846 в зазоре Между внешней металлической трубкой цииндрической формы и токопроводящей спиралью по всей их длине установлены пластины сегнетокерамики и магнитодиэ- лектрика, чередующиеся по образующей токопроводящей спирали.

К существенным признакам предлагаемого технического решения относится нали- чие внешней металлической трубки цилиндрической формы; токопроводящей. спирали; магнитного радиопоглощающего неэлектропроводного материала, заполняющего пространства внутри фильтра; слой резистивного материала (с оптимальным поверхностным сопротивлением), шунтирующего витки токопроводящей спирали, пластин сегнетокерамики.

Первые четыре признака сходны с признаками известного устройства. Последний из приведенных существенных признаков

является отличительным от известных технических решений. Эффект расширения диапазона частот подавления нежелательного высокочастотного поля в низкочастотную

область достигается благодаря совокупности всех перечисленных признаков. Так, слой резистивного материала, шунтирующий витки токопроводящей спирали, обладая оптимальным поверхностным

0 сопротивлением, зависящим от частоты ЭМПП, геометрических размеров конструкции фильтра и электромагнитных характеристик магнитного радиопоглощающего неэлектропроводного материала, обеспечи5 вает наибольшее затухание (заданное) на частотах, больших некоторой частоты ЭМПП, где диссипативные потери максимальны. Последовательно чередующиеся пластины сегнетокерамики и магнитодиэ0 лектрика, располагаясь между металлической тоубкой цилиндрической формы и токопроводящей спиралью, увеличивают длину электромагнитной волны, распространяющейся в предлагаемом техническом

5 устройстве (как электродинамической системе), пропорционально их электрическим и магнитным характеристикам соответственно, т.е. увеличивают замедление электромагнитной волны ЭМПП, что эквивалентно

0 увеличению пути распространения ЭМПП и, следовательно, более эффективной его диссипации.

На чертеже представлена изометрия с разрезом одного из вариантов сетевого по5 мехоподавляющего фильтра.

Сетевой помехоподавляющий фильтр содержит магнитодиэлектрический стержень 1 из магнитного радиопоглощающего неэлектропроводного материала, на кото0 рый намотана токопроводящая спираль 2 с шагом, превышающим диаметр или поперечное сечение проволоки токопроводящей спирали 2. Пространство между витками токопроводящей спирали заполнено слоем

5 резистивного материала 3.

Магнитодиэлектрический стержень 1 с намотанной на него токопроводящей спиралью 2, витки которой шунтированы слоем резистивного материала 3, помещен с зазо0 ром во внешнюю металлическую трубку 4 цилиндрической формы. Упомянутый зазор по всей его длине заполнен периодически чередующимися пластинами из сегнетокерамики 5 и магнитодиэлектрика 6.

5 Пропускание силового тока через предлагаемый фильтр осуществляется традиционными методами посредством либо омического включения питаемой нагрузки между токопроводящей спиралью 2 и внешней металлической трубкой 4 цилиндрической формы, при условии, что внешняя металлическая трубка 4 соединена с металлическим, предварительно заземленным, экранированным помещением (корпусом РЭС), либо использования двух фильтров, когда питаемая нагрузка (РЭС) подключается внутри экранированного объема к двум концам токонесущих токопроводящих спиралей 2 двух фильтров, корпуса - внешние металлические трубки 4 которых соединены с оболочкой экранированного объема.

Предложенное устройство работает следующим образом.

Силовой ток промышленной частоты течет по токопроводящей спирали 2, активное сопротивление которой мало и определяется сечением провода спирали. Индуктивное сопротивлениетокопроводящей спирали на промышленной частоте 50 Гц также пренебрежимо мало вследствие низкой частоты пропускаемого тока. Таким образом, падение напряжения и потери передаваемой мощности силового тока на предлагаемом фильтре незначительны.

Протекание по токопроводящей спира- ли 2 тока нежелательного высокочастотного сигнала приводит к возникновению разности потенциалов на соседних витках вдоль образующей спирали вследствие разности фаз сигнала в этих точках, Причем разность фаз, а следовательно и разности потенциалов в этих точках, увеличивается с ростом частоты. При этом с ростом частоты все большая часть высокочастотного тока ЭМПП протекает по слою резистивного ма- териала 3, омически соединяющего витки токопроводящей спирали 2.

Таким образом, происходит диссипация энергии ЭМПП или, другими словами, затухание высокочастотного сигнала, эффективность которого увеличивается вследствие значительно большей по сравнению с прототипом распределенной емкости фильтра, включенной параллельно его индуктивному элементу - токопроводящей спирали 2. Эта емкость определяется относительной электрической проницаемостью сегнетокерамических пластин 5 и их толщиной. Поэтому, изменяя эти величины, можно варьировать величиной емкости, подключенной параллельно индуктивности - спирали 2, как в классической схеме фильтра нижних частот, получая при этом различные частоты среза сетевого фильтра. Подавление ЭМПП в верхней части частотного диапазона происходит не только за счет диссипативных потерь в слое резистивного материала 3, но и за счет затухания поля помехи в магнитодиэлектрике 6, обладающем магнитными потерями. Таким образом, использование предложенного технического решения при одинаковых с прототипом габаритных размерах позволяет решить поставленную задачу, т.е. значительно расширить диапазон частот подавления нежелательного высокочастотного поля. Формула изобретения Сетевой помехоподавляющий фильтр по авт.св. № 1615846, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона частот подавления нежелательного высокочастотного поля, в зазоре между внешней металлической трубкой цилиндрической формы и токопроводящей спиралью по всей их длине установлены пластины сегнетоке- рамики и магнитодиэлектрика, чередующиеся по образующей токопроводящей спирали.

Использование: изобретение может быть использовано в радиоэлектронике, особенно при необходимости обеспечения электромагнитной совместимости радиоэлектронных средств при решении задач фильтрации вводов сетей питания в экранированные сооружения и защиты их от электромагнитных полей помех. Сущность изобретения: в устройстве используются сегнетокерамические пластины 5, которые обеспечивают подключение значительной емкости к индуктивному элементу (токопро- водящей спирали) 2 в традиционной LC-cxeме фильтра нижних частот. Чередование сегнетокерамических пластин 5 с пластинами магнитодиэлектрика 6, обладающего магнитными потерями, позволяет не ухудшить характеристики затухания в высокочастотной части подавляемого диапазона. Наличие внешнего экрана 4 защищает устройство от помех, распространяющихся по эфиру. Конструкция устройства представляет собой магнитодиэлектрический стержень 1 из магнитного радиопоглощающего неэлектропроводного материала с намотанной на него токопроводящей спиралью 2, витки которой зашунтированы слоем резистивно- го материала 3, который помещен с зазором во внешнюю металлическую трубу 4 цилиндрической формы. Зазор по всей его длине заполнен периодически чередующимися пластинами из сегнетокарамики 5 и магнитодиэлектрика 6. Устройство обеспечивает расширение диапазона частот подавления нежелательного высокочастотного поля за счет увеличения эквивалентной распределенной емкости между трубкой 4 и спиралью 2 при неизменных его габаритных размерах. 1 ил. СО с XI о VJ о N N го