避雷器设计
第1部分 基本电子元件
一、电感
电感：磁通量和电流的比值。L=Ф/i
符号：L
单位：亨(H)
功能：
①通直流（引申为“通低频”），阻交流（引申为“阻高频”）
②储存磁能
感抗：XL = ωL=2πfL。表征导体对交流电流阻碍作用的大小。
基本作用：滤波、振荡、延迟、耦合
二、电容
电容：电量和电势的比值。C=Q/U
符号：C
单位：法(F)
功能：
①通交流（引申为“通高频”），阻直流（引申为“阻低频”）
②储存电能
容抗：XC = 1/(ωC)=1/(2πfC)。表征导体对交流电流阻碍作用的大小。基本作用：滤波、振荡、延迟、耦合
三、电阻
电阻：电压和电流的比值。R=U/I
符号：R
单位：欧(Ω)
功能：电能→热能
基本作用：分压分流
第2部分 L C滤波器 （1）低通滤波
特点：通低频，阻高频
（2）高通滤波
特点：通高频，阻低频（3）带通滤波
特点：通中频，阻高低频（4）带阻滤波
特点：通高低频，阻中频
第3部分 1/4λ避雷器工作与设计原理
一、工作原理
保持有用高频信号传输，泄流低频电流
主线
支线
二、支线电路原理
l
端口处阻抗为：)
()(000l tg jZ Z l tg jZ Z Z Z L L in b b 当末端短路时，Z L =0。此时，Z in =)(0l tg jZ b 。
∵Z i n =R +j X i n
∴R =0(理想状态下)，X i n
=)(0l tg Z b 电抗X in 取值及其等效电路（末端短路前提下） 长度l X in Z in 电路特性
等效电路
l =0 0
短路
（串联谐振）
0 l =λ/4 ± 开路 （并联谐振） λ/4 l =λ/2 0 短路 （串联谐振） 三、设计原理 1/4λ避雷器分成主线（即主传输线）和支线（即末端短路线）。主线传输有用信号，支线对冲击电流进行泄流。 支线采用末端短路传输线，因此存在4种电路等效形式。将支线的4种电路形式施加在主线上，于是得到下面4种电路图： 在上面的电路图中，选择支线为感性电路特性符合避雷器的工作原理——“保持有用高频信号传输，泄流低频电流”。 为了加强对高频有用信号的保护，支线的感抗值要越大越好，因此支线长度l要逼近λ/4。这就是λ/4支线设计原理。 下面继续分析频率偏离设计频点时，避雷器支线的作用。 先假设λ0、f0为设计的中心频率，l=λ0/4。 对于频率f1低于f0的信号，由于支线长度l<λ1/4,所以支线输入端仍然 等效为感性电路。特别是f1越低，感抗值越小，电流就越容易从支线上泄流。 对于频率f2高于f0的信号，由于支线长度l>λ2/4,所以支线输入端等效为容性电路。特别是f2越高（在2f0以内），容抗值越小，电流就越容易从支线上泄流。 综上所述，1/4波长避雷器其实是一个带通滤波器，只有中心频率λ 0附近的信号能顺利从主线通过，远离中心频率λ0的信号将从支线泄流。 四、仿真验证 900M H z避雷器 S11——电压反射系数 S21——电压传输系数