一種轉接信號防護處理裝置的製作方法
2023-05-14 12:11:56 2
專利名稱：一種轉接信號防護處理裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及信號處理技術，尤其是涉及一種轉接信號防護處理裝置。
技術背景
一些車載的通信設備，如移動的電視轉播車等，其車內的信號電路需要和車外的信號電路轉接。由於室外的電磁幹擾較大，並且還有雷電等自然災害發生，對通信設備的正常工作經常造成影響，在極端情況下還可能造成設備故障。為了使整個通信系統正常工作， 以及保護車內的通信設備，需要在信號轉接位置進行防護處理。
現有技術下，為了保護車載通信設備，車上通常帶有簡單的浪湧電壓衝擊防護裝置，對從車外轉接的信號進行防護、濾波處理，提高設備運行的穩定性、可靠性。
傳統的車載系統多路信號防護方法為每個通信設備外接一個單獨的信號避雷器和濾波器。雖然這些措施起到了一定的作用，但是，存在的問題很多。
首先，現有技術下的防護電路，其本身有可能由於外部環境的電磁環境複雜，而引入電磁幹擾。
其次，現有通用的信號避雷器沒有考慮信號避雷器本身的電特性，對於一些特別重要或特別敏感的電子設備容易造成幹擾，降低了設備工作可靠性，影響了信號濾波和電磁屏蔽的處理。
再次，現有技術下，多路通信信號同時防護需要的避雷器和濾波器較多，信號線連接較多，整個設備體積較大，在車輛等空間有限的應用場合安裝不便。
最後，現有的避雷器和濾波器等內部結構複雜，正常維護困難。發明內容
本發明提供一種轉接信號防護處理裝置，該裝置的信號防護處理電路處於良好的電磁屏蔽環境下，不會引入額外的電磁幹擾。
本發明提供的轉接信號防護處理裝置，其優選方案充分考慮了避雷電路的電特性對整個防護電路特性的影響，使其不會影響信號濾波和電磁屏蔽的處理。
本發明提供的轉接信號防護處理裝置，便於集成多路信號集中進行防護處理，縮小了整個防護設備的體積。
本發明提供的轉接信號防護處理裝置，還便於實現模塊化，便於維護。
本發明提供的轉接信號防護處理裝置，包括屏蔽盒、轉接信號防護處理電路、對外轉接板、對內轉接板；
所述屏蔽盒為一個密封的金屬盒體，所述轉接信號防護處理電路安裝在該屏蔽盒中；所述對外轉接板單獨設置並以電連通的方式固定在所述屏蔽盒的盒板上，或者，直接採用屏蔽盒的盒板之一；所述對內轉接板單獨設置並以電連通的方式固定在所述屏蔽盒的盒板上，或者，直接採用屏蔽盒的盒板之一；
所述對外轉接板上設置有接線柱和/或連接器，用於連接外部信號；所述接線柱和/或連接器的輸入端在屏蔽盒外側，輸出端在屏蔽盒內側；
所述轉接信號防護處理電路，包括防雷電路和濾波電路；其輸入端連接從所述對外轉接板接入的外部信號線；
所述對內轉接板上設置有一個或者若干個穿過該板安裝的濾波電容；所述濾波電容的輸入端子在屏蔽盒內側，輸出端子在屏蔽盒外側，所述輸入端子連接所述轉接信號防護處理電路的輸出線。
優選的，所述對外轉接板上設置有接地柱，該接地柱用於連接接地線。
優選的，所述轉接信號防護處理電路有若干個，並設置在電路板上，電路板固定在所述屏蔽盒內；電路板有一個、兩個或者多個，每個電路板上可設置一個、兩個或者多個所述轉接信號防護處理電路。
優選的，包括位於屏蔽盒外的連接器轉接板；該連接器轉接板上固定至少一個插座，所述對內轉接板的濾波電容的輸出端根據各個輸出端信號的功能含義連接到相應插座的相應引腳。
優選的，所述濾波電容根據不同的信號情況，採用穿心電容或者射頻幹擾濾波電容。
優選的，所述對外轉接板、對內轉接板以電連通的方式固定在所述屏蔽盒的盒板上的方式是，採用導電橡膠將對外轉接板、對內轉接板緊密固定在屏蔽盒盒體上。
優選的，所述轉接信號防護處理電路安置在電路板上，每個電路板上安置有多個所述轉接信號防護處理電路，所述電路板安置在屏蔽盒內；每個轉接信號防護處理電路根據所處理的信號設置有不同的元件參數；所述屏蔽盒中安置有一個或者多個所述電路板。
優選的，所述轉接信號防護處理電路包括相互級聯的防雷電路和濾波電路；所述防雷電路包括並聯在輸入端和信號地之間的矽瞬變電壓吸收二極體、壓敏電阻、氣體放電管。
優選的，在氣體放電管和壓敏電阻兩個並聯支路之間，串聯有熱敏電阻。
優選的，所述濾波電路為切比雪夫五階低通濾波器。
本發明提供的轉接信號防護處理裝置，設置有屏蔽盒，進行轉接信號處理的電路就設置在該屏蔽盒中，通過專門設計的對外轉接板向處於該屏蔽盒中的轉接信號防護處理電路引入處於外部環境的信號；專門設置的對內轉接板上安裝有濾波電容，濾波電容的輸入端在屏蔽盒內側，接收所述轉接信號防護處理電路的輸出線，濾波電容的輸出端在屏蔽盒的外側，可以通過該濾波電容輸出端獲得經過防護處理的信號。所述轉接信號防護處理電路包括防雷電路和濾波電路。在該防護處理裝置中，將轉接信號防護處理電路設置在專門的屏蔽盒中，完全避免了通過轉接信號防護處理電路引入外部電磁幹擾的問題。另外，屏蔽盒能夠集中所有的轉接信號防護處理電路，便於縮小體積，實現模塊化。
在本發明的優選實施方式中，所述轉接信號防護處理電路包括相互級聯的防雷電路和濾波電路；整體設計的避雷電路和濾波電路也可以對兩者的關係進行整體考慮，可以避免避雷電路本身特性對特別敏感的電子設備的幹擾。所述防雷電路包括並聯在輸入端和信號地之間的矽瞬變電壓吸收二極體、壓敏電阻、氣體放電管，這些器件有不同的反應時間和吸收電流量，組合在一起，既有吸收電流能力大的優點，又有對電壓實現精細保護的長處。
圖1為本發明實施例提供的轉接信號防護處理裝置的結構示意圖2為本發明實施例提供的轉接信號防護處理電路的電路原理圖。
具體實施方式
本發明第一實施例提供的一種用於車輛的轉接信號防護處理裝置，該裝置適用於安裝在裝有通訊設備、並且需要與處於外部設備連接使用的車輛上。
請參看圖1，該圖為本發明實施例提供的轉接信號防護處理裝置的結構示意圖。
如圖所示，該圖中，所述轉接信號防護處理裝置包括屏蔽盒4、第一層電路板2、第二層電路板3、對內轉接板5、對外轉接板1。
所述屏蔽盒4為一個完全密閉的金屬盒體，其內部構成了良好的屏蔽空間，外部的電磁幹擾被完全屏蔽。
所述第一層電路板2、第二層電路板3均為安裝在所述屏蔽盒4中，並通過盒體固定的電路板，在其上均布置有8個信號防護處理電路板，每個信號防護處理電路板又布置有8路轉接信號防護處理電路，這樣，在上述第一層電路板2和第二層電路板3上可以設置一共1 路轉接信號防護處理電路，滿足對多路信號防護處理的需要。所述轉接信號防護處理電路的電路原理圖見圖2，在後面另外敘述。
所述對外轉接板1固定在所述屏蔽盒4的一側上，也可以直接採用屏蔽盒4的一個盒板。若單獨設置對外轉接板1，則其與屏蔽盒4應當良好電連通，具體可以採用導電橡膠將對外轉接板1緊密固定在屏蔽盒4的盒體上，使所述對外轉接板1與屏蔽盒4成為緊密電連通的一體。在該對外轉接板1上，固定有彈簧接線柱7、連接器9，兩者的輸入端均在屏蔽盒4外側，輸出端則均在屏蔽盒4內側，以將外部的信號接入屏蔽盒4內部。其中彈簧接線柱7用於接入來自車輛外部的信號線，而連接器9則用於接入來自車輛外部的連接器插頭。
所述對外轉接板1還設置有接地柱8，該接地柱8用於固定地線，保證整個裝置的可靠接地，以獲得最佳的屏蔽效果。
所述對內轉接板5固定在所述屏蔽盒4的位於車輛內部的一側上，所述對內轉接板5上設置有一個或者若干個穿過該板安裝的濾波電容10 ；所述濾波電容10的輸入端子在屏蔽盒4內側，輸出端子在屏蔽盒4外側，其中，所述輸入端子連接所述轉接信號防護處理電路的輸出線，所述輸出端子用於連接車載設備的信號輸入線或者後述的連接器轉接板 6上的連接器插座輸入端。該對內轉接板5本身可以是屏蔽盒4的盒板之一，也可以是單獨設置，此時，需要保證對內轉接板5與屏蔽盒4可靠的電連通，具體的方法可以採用上述對外轉接板1與屏蔽盒4連接的同樣的方法，即採用導電橡膠將對內轉接板5緊密固定在屏蔽盒4的盒體上，使所述對內轉接板5與屏蔽盒4成為緊密電連通的一體。所述濾波電容 10根據所連接信號的不同性質採用不同的電容，例如可以採用穿心電容或者射頻幹擾濾波電容。
圖1示出，該裝置還具有位於屏蔽盒4外的連接器轉接板6，該連接器轉接板6用於固定各種連接器插座，其輸入端即連接上述對內轉接板5的濾波電容10的輸出端子。對5內轉接板5的輸出在此根據信號的含義組合連接在各個連接器插座引腳上，以便位於車載設備的信號線通過其插頭與其方便的插接。
請參看圖2，該圖示出所述轉接信號防護處理電路的電路原理圖，以下對該電路的原理進行說明。
如圖所示，該轉接信號防護處理電路包括相互級聯的防雷電路I和濾波電路II。 在圖2中以虛線分割所述防雷電路I和濾波電路II兩個部分。
如圖2所示，所述防雷電路I包括對浪湧電流的響應速度和吸收能力各不相同、並從信號輸入端開始順次級聯的三級保護，包括氣體放電管01構成的一級保護、壓敏電阻03 構成的二級保護、矽瞬變電壓吸收二極體04。三者在信號線和地之間，則相互之間為並聯關係。
一級保護的氣體放電管01設置在信號線路的輸入端，其公共端B接地GND，兩信號輸入端A、C分別連接二埠網絡的兩個輸入端IN。該氣體放電管01可用於線路的差模保護盒共模保護。
二級保護電路為設置在兩個信號線和地GND之間的兩個相同的壓敏電阻03，一級保護和二級保護之間通過具有自恢復能力的熱敏電阻02連接。該熱敏電阻02可以避免過大的電流衝擊。
三級保護電路為設置在兩個信號線和地GND之間的矽瞬變電壓吸收二極體04。
上述保護器件中，矽瞬變電壓吸收二極體04對過電壓最敏感，並且可在皮秒(ps) 級別對過電壓產生反應，壓敏電阻3則可再微秒(μ s)級別對過電壓產生反應，氣體放電管 01反應速度較慢，但是具有最大的電流吸收能力，並且常態下漏電流小。
當瞬變電壓產生時，動作最迅速、對過電壓最敏感的矽瞬變電壓吸收二極體04首先響應，會把瞬間過電壓精確控制在一定的水平，使過電壓不能進入被保護設備。隨著電流增長，動作次迅速的壓敏電阻03起動，將吸收電流的功能轉移到壓敏電阻(M0V)3。當壓敏電阻(MOV) 3的吸收能力達到極限前，氣體放電管01已經響應，瞬變電壓的絕大部分能量轉換成大電流經氣體放電管被排放到地。在一二級保護之間的熱敏電阻2則用來限制大電流衝擊。
防雷電路充分利用了各種瞬變電壓吸收器件的各自優點，組合在一起，既有動作迅速、吸收電流能力大的優點，又有電壓實現精細保護的長處。
所述濾波電路II為由電感5和電容6構成無源LC濾波電路，為採用切比雪夫 (Chebyshev)五階濾波原理的低通濾波電路，根據通過的信號的性質不同，分別計算相應的電感5和電容6的參數。所述通過信號的性質，在本實施例中可分為音頻信號和射頻信號， 對兩種信號設計具有兩種不同參數但電路結構相同的濾波電路即可。
上述濾波電路II的設計參數同時考慮和其配套的防雷電路I，整體設計，這樣就避免了防雷電路I的電特性對電磁屏蔽和信號濾波的影響。
上述電路可以根據具體處理的信號計算具體的參數，但是，其基本結構則相同。
通過上述轉接信號防護處理裝置，可以將防護處理設施集中起來，並可以通過密封的屏蔽盒4實現對轉接信號防護處理電路的可靠電磁屏蔽，通過特別設計的對外轉接板 1，將被防護信號輸入到屏蔽盒4內的轉接信號防護處理電路，通過專門設計的對內轉接板 5，將經過防護處理的信號輸出到車載設備，實現了整個防護處理的可靠屏蔽，避免了外界電磁信號幹擾進入車載設備。轉接信號防護處理電路通過三級防雷電路，充分發揮各個器件對浪湧信號的防護特點，獲得了可靠迅速的防雷效果，並且該防雷電路和濾波電路整體考慮，避免了兩者單獨設計造成的各自的電特性對信號的影響。通過該轉接信號防護處理裝置，可以獲得非常可靠的防護處理效果。
以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明基本原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護範圍。
權利要求
1.一種轉接信號防護處理裝置，其特徵在於，包括屏蔽盒、轉接信號防護處理電路、對外轉接板、對內轉接板；所述屏蔽盒為一個密封的金屬盒體，所述轉接信號防護處理電路安裝在該屏蔽盒中； 所述對外轉接板單獨設置並以電連通的方式固定在所述屏蔽盒的盒板上，或者，直接採用屏蔽盒的盒板之一；所述對內轉接板單獨設置並以電連通的方式固定在所述屏蔽盒的盒板上，或者，直接採用屏蔽盒的盒板之一；所述對外轉接板上設置有接線柱和/或連接器，用於連接外部信號；所述接線柱和/或連接器的輸入端在屏蔽盒外側，輸出端在屏蔽盒內側；所述轉接信號防護處理電路，包括防雷電路和濾波電路；其輸入端連接從所述對外轉接板接入的外部信號線；所述對內轉接板上設置有一個或者若干個穿過該板安裝的濾波電容；所述濾波電容的輸入端子在屏蔽盒內側，輸出端子在屏蔽盒外側，所述輸入端子連接所述轉接信號防護處理電路的輸出線。
2.根據權利要求1所述的轉接信號防護處理裝置，其特徵在於，所述對外轉接板上設置有接地柱，該接地柱用於連接接地線。
3.根據權利要求1所述的轉接信號防護處理裝置，其特徵在於，所述轉接信號防護處理電路有若干個，並設置在電路板上，電路板固定在所述屏蔽盒內；電路板有一個、兩個或者多個，每個電路板上可設置一個、兩個或者多個所述轉接信號防護處理電路。
4.根據權利要求1所述的轉接信號防護處理裝置，其特徵在於，包括位於屏蔽盒外的連接器轉接板；該連接器轉接板上固定至少一個插座，所述對內轉接板的濾波電容的輸出端根據各個輸出端信號的功能含義連接到相應插座的相應引腳。
5.根據權利要求1所述的轉接信號防護處理裝置，其特徵在於，所述濾波電容根據不同的信號情況，採用穿心電容或者射頻幹擾濾波電容。
6.根據權利要求1所述的轉接信號防護處理裝置，其特徵在於，所述對外轉接板、對內轉接板以電連通的方式固定在所述屏蔽盒的盒板上的方式是，採用導電橡膠將對外轉接板、對內轉接板緊密固定在屏蔽盒盒體上。
7.根據權利要求1所述的轉接信號防護處理裝置，其特徵在於，所述轉接信號防護處理電路安置在電路板上，每個電路板上安置有多個所述轉接信號防護處理電路，所述電路板安置在屏蔽盒內；每個轉接信號防護處理電路根據所處理的信號設置有不同的元件參數；所述屏蔽盒中安置有一個或者多個所述電路板。
8.根據權利要求1-7任意一項所述的轉接信號防護處理裝置，其特徵在於，所述轉接信號防護處理電路包括相互級聯的防雷電路和濾波電路；所述防雷電路包括並聯在輸入端和信號地之間的矽瞬變電壓吸收二極體、壓敏電阻、氣體放電管。
9.根據權利要求8所述的轉接信號防護處理裝置，其特徵在於，在氣體放電管和壓敏電阻兩個並聯支路之間，串聯有熱敏電阻。
10.根據權利要求8所述的轉接信號防護處理裝置，其特徵在於，所述濾波電路為切比雪夫五階低通濾波器。
全文摘要
本發明提供一種轉接信號防護處理裝置，包括屏蔽盒、轉接信號防護處理電路、對外轉接板、對內轉接板；屏蔽盒為密封的金屬盒體，轉接信號防護處理電路安裝其中；對外轉接板和對內轉接板單獨設置並以電連通的方式固定在所述屏蔽盒的盒板上，或者直接採用屏蔽盒的盒板之一；對外轉接板上設置有輸入端在屏蔽盒外側，輸出端在屏蔽盒內側的接線柱和/或連接器；轉接信號防護處理電路包括防雷電路和濾波電路；其輸入端連接從所述對外轉接板接入的外部信號線；所述對內轉接板上設置有穿過該板安裝、輸入端子在屏蔽盒內側，輸出端子在屏蔽盒外側的濾波電容，其輸入端子連接所述轉接信號防護處理電路的輸出線。該裝置能夠獲得良好的屏蔽效果。
文檔編號H05K9/00GK102510711SQ201110353489
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月9日 優先權日2011年11月9日
發明者馮達, 楊誠, 熊壯, 胡榮, 郜沁宇 申請人:中國航天科工運載技術研究院