191950. lajstromszámú szabadalom • Kapcsolás professzionális rádióvevők nagyfrek túlfeszültség elleni védelmére
3 191950 4 A találmány szerinti kapcsolási elrendezés védelmet nyújt professzionális rádió-vevőknél az antennára jutó nagyfrekvenciás túlfeszültségek ellen; teljesen automatikusan működve széles frekvenciatartományban beállítható védelmi szinttel meggátolja a készülék áramköreinek meghibásodását. A professzionális rádió-vevők üzemeltetésénél fennáll annak a veszélye, hogy a készülék - a vevőantennán keresztül - olyan nagyfrekvenciás túlfeszültséget kap, mely meghibásodást okoz a rádió-vevő áramköreiben. Gyakorlatban előforduló ilyen eset pl. az, amikor valamilyen lokátorantenna - forgása közben - közvetlenül rásugároz a rádió-vevő antennájára. Az ebben fellépő, gyakran több volt nagyságú feszültség a rádió-vevő bemenő áramköreit tőnkre teheti. Hasonló - bár kisebb vételi szintet előidéző - eset az, mikor közeli, nagyteljesítményű rádió-, (vagy televízió-) adó jele jut rá a rádió-vevő bemenetére. A professzionális rádió-vevők ugyanis általában széles sávú - oktáv, illetve szuboktáv - előszűrővel és előerősítővel rendelkeznek és emiatt akkor is meghibésodhatnak, ha a nagy térerejű adás frekvenciája nem is egyezik meg a vételi frekvenciával, hanem csak a szűrő átviteli sávjába esik, mert a jel Így is eljut az előerősítőre, illetve az első keverőre. A rádió-vevők típustól függő, meghatározott szint alatti jelet tudnak meghibásodás nélkül feldolgozni. Ennél nagyobb jelek ellen tehát védeni kell a berendezést. Az ismeretes védelmek két csoportba oszthatók. Az első azok a védelmek tartoznak, melyek túlfeszültség esetén lekapcsolják a rádió-vevőt az antennáról és a visszakapcsolás csak a védelem részbeni, vagy egészbeni cseréjével eszközölhető. Működésük lényegét az 1. ábra szemlélteti. Itt látható, hogy az 1 rádió-vevő bemenetére párhuzamosan két 2 diódát kapcsolnak. A dióda-karakterisztikát a 2. ábra mutatja. Ha a bemenetre jutó nagyfrekvenciás feszültség csúcsértéke meghaladja a diódák nyitó irányú Uk kÜBZÖbfeszültség értékét a 2 diódák vezetni kezdenek, megnő az Id diódaáram, és az Ud/Id diódaimpedancia csökken. Elég nagy diódafeszültség esetén ezen impedanciának az értéke a rövidzár felé közeledik. A 3 antenna impedanciájából és a 2 diódák impedanciájából álló feszültségosztó csökkenti az 1 rádió-vevő bemenetére jutó jel nagyságát. A túlfeszültség-védelem másik ismert megoldásának elvi elrendezése a 3. ábrán látható. Az 1 rádió-vevő kimenő jele a 4 egyenirányítóra jut, ennek - a nagyfrekvenciás jellel közel arányos - egyenfeszültségű jele az 5 erősítő- és illesztő fokozaton keresztül vezérli az 1 rádió-vevő bemenetén lévő 6 csillapítót. (Ez utóbbi általában pin-diódákból felépített T-, vagy n-tag.) A szabályozás olyan, hogy növekvő nagyfrekvenciás jel esetén nő a 6 csillapitó csillapítása és ez - az előzőhöz hasonlóan - csökkenti az 1 rádió-vevő bemenetére jutó jel nagyságát. Az ismert megoldások közül az 1. ábra szerintinek két hibája van: túlfeszültség hatására tönkremennek a benne lévő 2 diódák, a javítás csak azok cseréjével eszközölhető, a 2 diódák küszöbfeszültsége kb. 0,5 V és ez megszabja a védelem feszültséghatárát, ezen nem lehet változtatni. Az ismert megoldások második típusánál nincsenek meg az elsőnél említett hibák. Itt azonban az a baj, hogy a túlfeszültséglökés áthalad az 1 rádió-vevő áramkörein és csak akkor csökken le, amikor - az említett áramkörök által okozott tekintélyes időkéséssel megérkezik a 6 csillapítóra a vezérlő feszültség. Ha a nagyfrekvenciás feszültségugrás elég nagy és elég gyors, a vezérlés időkésése miatt tönkremehet az 1 rádió-vevő. Az ismert megoldások hibáin segít a találmány szerinti megoldás, melynek tényleges ismertetése előtt működésének fizikai hátterét vizsgáljuk. Nagyszintű vételi jelek esetén a rádió-vevő (ill. védendő áramkör) félvezető eszközeinek tönkremenetelét általában a nyitó-irányú áram megnövekedése okozza. A találmány szerinti megoldás a félvezetők azon tulajdonságát használja ki, mely szerint a félvezető egy meghatározott rövid ideig túlterhelhető károsodás nélkül. Ha a félvezető tönkremeneteli idejét Ti-idővel jelöljük, a védőeszköz beavatkozási idejét pedig TB-idővel, akkor Tt < Ta feltétel teljesülése esetén a védendő áramkör félvezetői nem károsodhatnak. Meg kell jegyezni, hogy Ti idő nem konstans, hanem olyan függvény, melyre vonatkozóan az alábbi megközelítés adaható; az idő: Ti = f ( i2 R dt, se) , ahol i : a félvezető árama R : a félvezető nyitó irányú ellenállása, tz-ti : a félvezető túlterhelésének ideje, H : a félvezető hótehetetlensége. A félvezetőn fellépő áram hőhatása miatt a félvezető melegszik, Ti időt alapvetően a félvezető árama, annak időtartama, továbbá a hótehetetlensége határozza meg a közölt integrált formula szerint. A Tt idő nyilvánvalóan függ a bemenetre jutó nagyfrekvenciás szinttől, (hiszen ennek növekvésével nő az i félvezető-áram). Létezik egy olyan szintérték, mely alatt Ti idő végtelen nagy lesz. Rádió-vevők esetén a gyártó vállalatok megadják azt a maximális bemenő feszültséget, mely a rádió-vevő bemenetére adható annak meghibásodása nélkül. Ennél nagyobb bemenő szintnél a Ti idő értéke csökken. Meg kell állapítani, mekkora a rádió-vevőre (illetve a védendő áramkörre) jutó túlfeszültség maximális értéke és a védőáramkört úgy kell megtervezni, hogy annak működési ideje Tb 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
