專利名稱：天線接收器防雷保護裝置和包括該裝置的飛機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及飛機中的天線接收器的防雷保護裝置和包括該裝置的飛機。本發(fā)明特別應(yīng)用于機身包括電絕緣材料、尤其是復(fù)合材料的飛機。
背景技術(shù)：
飛機機身上安裝有許多天線。但是，對于機身設(shè)計而言復(fù)合材料使用的普及就導(dǎo)電方面導(dǎo)致許多困難。特別地，可以將天線固定至機身的天線金屬支座與該支座固定在其上的復(fù)合板之間顯示出具有很大接觸電阻。這些電阻的數(shù)量級為十來兆歐。雷擊產(chǎn)生時，該非常高的電阻導(dǎo)致電流在與天線連接的同軸電纜上流動，對于200KA (千安培)的雷擊，所述電流約為15KA，這對于連接器太具約束性。已經(jīng)考慮通過金屬的纜繩或“條帶”使每個天線的支座與附近框架的金屬鍍層連接。該解決方法把通過同軸電纜分流的電流限制在3KA。但是，該解決方法特別是在以下方面具有局限性一安裝約束方面；和一該解決方法需要框架的金屬鍍層，而考慮的是，在飛機的帶有天線的某些部分中并沒有金屬鍍層，這就需要大長度的纜繩以與遠距離的金屬鍍層相連接。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于彌補這些缺陷。 為此，根據(jù)第一方面，本發(fā)明的目的在于天線接收器的防雷保護裝置，其特征在于，該裝置包括一與天線連接的同軸電纜的屏蔽套，以及一與該屏蔽套串聯(lián)安裝的高通濾波器，該高通濾波器適于限制在所述同軸電纜上流動的低頻能量，對于由所述接收器使用的最低頻率，高通濾波器包括低于I歐姆的電感與電容為至少InF的電容器，所述電容器由至少一埋置在印刷電路中的導(dǎo)體材料層形成。因此，電容器在天線的頻率范圍內(nèi)具有足夠小的阻抗，以便不引入不希望的駐波率，并且電容器支持大于IKV (千伏)的電壓水平。要注意的是，電容器在低頻時對應(yīng)高阻抗和在高頻時對應(yīng)低阻抗，尤其是在30MHz(兆赫茲)至IGHz (吉赫茲)的運行范圍中。借助分立元件實現(xiàn)的電容器難以同時滿足這兩種要求，因為接受這些電壓的元件體積比較大并因此在這些頻率具有強電感性能，這將引起不可忽視的駐波率(T0S)。同樣，具有弱電感性能的CMS型微型電容器不能接受高電壓水平。例如，引起3nH (納亨利)電感(元件固有電感，其加于由通路引起的電感)的電容在IOOMHz具有2歐姆的阻抗(CMS元件)。對于引起對接受要求電壓的電容應(yīng)是最小的IOnH電感的電容，在IOOMHz得到6歐姆和在300MHz得到18歐姆。這些值對應(yīng)不希望的駐波的引入。根據(jù)一些特別特征，電容器由包括兩個接地面的印刷電路形成，每個接地面與一同軸電纜連接器的地線連接。根據(jù)一些特別特征，印刷電路包括至少一夾置在兩個導(dǎo)體材料層之間的強滲透性材料層。根據(jù)一些特別特征，印刷電路包括串聯(lián)安裝的多個夾置在導(dǎo)體材料層之間的高電容率材料層。因此，將電壓約束分配在不同層上。另外，該串聯(lián)電容構(gòu)型將接收器中的電流約束轉(zhuǎn)換為電容器端子上的電壓約束。根據(jù)一些特別特征，分開電容器的板片的材料的相對電容率大于4。根據(jù)一些特別特征，電容器在其板片之間的厚度大于4微米。根據(jù)一些特別特征，電容器板片的面積大于I平方厘米。 根據(jù)一些特別特征，所述電容器集成在同軸電纜的連接器內(nèi)。根據(jù)一些特別特征，所述電容器集成在所述同軸電纜中。根據(jù)第二方面，本發(fā)明的目的在于包括至少一天線和至少一如上面簡要陳述的天線接收器的防雷保護裝置的飛機。該飛機的優(yōu)點、目的和特別特征與如上面簡要陳述的本發(fā)明的目標裝置的優(yōu)點、目的和特別特征類似，這里對其不再重復(fù)。


從通過參照附圖以完全非限定性的和解釋的目的進行的接下來的描述中，突顯出本發(fā)明的其它的優(yōu)點、目的和特征，其中一圖I示意性地表示本發(fā)明對象飛機的特殊實施方式，該飛機包括多個本發(fā)明對象防雷保護裝置，一圖2示意性地表示本發(fā)明對象防雷保護裝置的特殊實施方式，以及一圖3至8表示阻抗隨頻率變化的曲線圖。
具體實施例方式作為前提要注意的是，這些圖不是按比例的。在圖I中觀察到飛機10，該飛機包括天線15、天線信號接收器20和防雷保護裝置25。飛機10是任意類型的民用的或軍用的、有人駕駛的或無人駕駛的。在一些優(yōu)選實施方式中，飛機10具有包括電絕緣材料尤其是復(fù)合材料的機身。天線15是已知類型的。由于它們的形狀和它們的定位，這些天線尤其易遭受雷擊。天線信號接收器20是已知類型的。它們與航空電子設(shè)備和/或與通訊設(shè)備(未示出)相連接。每個防雷保護裝置25電力地插置在一天線15與一天線信號接收器20之間。圖2上表示防雷保護裝置25的一特殊實施方式。在圖2所示的特殊實施方式中，防雷保護裝置25建立在印刷電路或PCB(“PrintedCircuit Board (印刷電路板)”的縮寫)30的基礎(chǔ)上。在圖2中觀察到天線信號輸入的同軸電纜35，該同軸電纜35包括導(dǎo)體外屏蔽套40和與天線15連接的芯線45。該電纜35通過連接器85與印刷電路30連接。在印刷電路30的另一側(cè)，連接器80將印刷電路30與天線信號輸出的同軸電纜65連接，同軸電纜65的另一端與天線信號接收器20連接。同軸電纜65具有導(dǎo)體外屏蔽套70和芯線75。印刷電路30包括是銅層的兩個接地面50和55。連接器80和85的地線借助通道(vias)即金屬化孔眼，分別地與接地面55和50電連接。如此得到將電容器集成到印刷電路中，同時保持同軸結(jié)構(gòu)，這樣可以避免與電容器串聯(lián)安裝的電感器并可以保持天線與它的接收器之間的特征阻抗。為了信號自天線或向天線的良好傳輸，將根據(jù)接受的駐波率選擇足夠的電容值。印刷電路包括夾置在兩個銅層之間的強滲透性材料層，例如“C-ply (埋入式電容材料)”(注冊商標)型，其相對電容率大于4，優(yōu)選大約等于16。印刷電路在接地面之間的厚度e大于4微米、優(yōu)選在8至16微米之間。注意的是，在其它實施方式中，電容器由串聯(lián)安裝的多個夾置在導(dǎo)電面之間的高電容率材料層形成，以便使電壓約束分配在不同層上。 在這點上要注意的是，串聯(lián)電容器的這種構(gòu)型把接收器中的電流約束轉(zhuǎn)換為電容器端子上的電壓約束。因此，印刷電路30充當(dāng)天線15與它的接收器20之間的界面。要提醒的是，電容器的電容C按照以下公式計算C= ε r. ε 0· S/e在該公式中ε。為真空電容率(1/36. ii. 109)，以及S為板片面積，在此為接地面的面積。對于厚度e=16微米，得到該材料每cm2的接地面大約為InF (納法)的電容，即對于IOOcm2面積的印刷電路，電容為100nF。在IOOMHz (兆赫茲)，阻抗為Ζ=15· 1(Γ3歐姆在300MHz，阻抗為 Ζ=5· 1(Γ3 歐姆。對于IOnF (IOcm2 的面積)在IOOMHz，阻抗為 Ζ=150· 1(Γ3 歐姆在300MHz，阻抗為 Ζ=50· 1(Γ3 歐姆對于InF (Icm2的面積)在300MHz，阻抗為 Ζ=500· 1(Γ3 歐姆優(yōu)選地，板片面積大于1cm2，電容大于InF.裝置的非電感性能允許保持低于I歐姆的阻抗，這可以限制駐波率。提出的結(jié)構(gòu)允許在低頻有足夠的阻抗，以限制雷擊電流而不干擾從天線向它的接收器傳輸?shù)墓δ苄盘枺紤]功能信號在300MHz。在沒有同軸電纜下，以IOOpF (皮法)的電容，獲得圖3示出的從來源看的阻抗。同樣地，以IOOnF的電容，獲得圖4示出的從來源看的阻抗。通過將具有50. 6歐姆阻抗的Im的同軸電纜插在電容器的兩側(cè)，以IOOpF的電容，得到圖5所示的阻抗。在該情況下，電容值太小，因為其在IOOMHz周圍太有影響力了。通過將具有50. 6歐姆阻抗的Im的同軸電纜插在電容器的兩側(cè)，以IOOnF的電容，得到圖6所示的阻抗。
圖7更確切地表示在300MHz頻率周圍的圖6曲線。電纜的 特征阻抗為50. 6歐姆，這相當(dāng)于34. OSdBOhm。以所述電容值，阻抗變化最大為+/-0. ldBOhm，這相當(dāng)于I歐姆，即特征阻抗的2%。該變化是由電纜不完全為50歐姆的事實造成的實際上，如果去掉過濾電容，則得到圖8所示的阻抗。IOOMHz之后的振蕩是由這樣的事實造成的電纜不是在任何頻率都完全保持50歐姆的阻抗。因此，在裝置25的過濾電容存在時觀察到的振蕩不是過濾電容所導(dǎo)致的。在描述的實施方式中，裝置25形成與同軸電纜的屏蔽套串聯(lián)安裝的高通濾波器，所述高通濾波器適于限制在同軸電纜上流動的低頻能量。對于天線信號接收器所使用的在此為30MHz的最低頻率，其包括低于I歐姆的電感和至少InF的電容。因此，裝置25在天線的頻率范圍內(nèi)具有足夠低的阻抗，以不引起不希望的駐波率。另外，裝置25支持大于IKV(千伏)的電壓水平。
權(quán)利要求
1.天線(15)的接收器(20)的防雷保護裝置(25)，其特征在于，所述防雷保護裝置包括 一與所述天線連接的同軸電纜(35、65)的屏蔽套(40、70)，以及 一與所述屏蔽套串聯(lián)安裝的高通濾波器，所述高通濾波器適于限制在所述同軸電纜上流動的低頻能量，對于所述接收器所使用的最低頻率，所述高通濾波器具有低于I歐姆的電感和至少InF的電容器(30、50、55)，所述電容器由至少一埋置在印刷電路中的導(dǎo)體材料層形成。
2.如權(quán)利要求I所述的天線的接收器的防雷保護裝置(25)，其特征在于，所述電容器(30、50、55)由包括兩個接地面(50、55)的印刷電路(30)形成，每個接地面與同軸電纜(35、65)的一連接器(80、85)的地線相連接。
3.如權(quán)利要求I或2所述的天線的接收器的防雷保護裝置(25)，其特征在于，所述印刷電路(30)包括至少一夾置在兩個導(dǎo)體材料層之間的強滲透性材料層。
4.如權(quán)利要求I至3中任一項所述的天線的接收器的防雷保護裝置(25)，其特征在于，所述印刷電路(30)包括串聯(lián)安裝的多個夾置在導(dǎo)體材料層之間的高電容率材料層。
5.如權(quán)利要求I至4中任一項所述的天線的接收器的防雷保護裝置(25)，其特征在于，所述電容器集成在所述同軸電纜的連接器中。
6.如權(quán)利要求I至5中任一項所述的天線的接收器的防雷保護裝置(25)，其特征在于，所述電容器集成在所述同軸電纜中。
7.如權(quán)利要求I至6中任一項所述的天線的接收器的防雷保護裝置(25)，其特征在于，分開所述電容器(30、50、55)的板片的材料的相對電容率大于4。
8.如權(quán)利要求I至7中任一項所述的天線的接收器的防雷保護裝置(25)，其特征在于，所述電容器在它的板片(50、55)之間的厚度大于4微米。
9.如權(quán)利要求I至8中任一項所述的天線的接收器的防雷保護裝置(25)，其特征在于，所述電容器的板片(50、55)的面積大于I平方厘米。
10.飛機(10),其包括至少一天線(15)和至少一根據(jù)權(quán)利要求I至9中任一項所述的天線的接收器(20)的防雷保護裝置(25)。
全文摘要
天線接收器的防雷保護裝置(25)包括與天線連接的同軸電纜(35、65)的屏蔽套(40、70)和與該屏蔽套串聯(lián)安裝的高通濾波器，該高通濾波器適于限制在所述同軸電纜上流動的低頻能量，對于所述接收器所使用的最低頻率，所述高通濾波器包括電容器(30、50、55)和低于1歐姆的電感，所述電容器由至少一埋置在印刷電路中的導(dǎo)體材料層形成。在一些實施方式中，電容器由包括至少兩個接地面(50、55)的印刷電路(30)形成，每個接地面與同軸電纜的一連接器(80、85)的地線連接。例如，印刷電路包括至少一夾置在兩個導(dǎo)體材料層之間的強滲透性材料層。
文檔編號H01H83/10GK102884678SQ201080060406
公開日2013年1月16日 申請日期2010年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月24日
發(fā)明者M·梅耶爾 申請人:歐洲航空防務(wù)及航天公司Eads法國