專利名稱：同軸寬帶電涌保護(hù)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及電涌保護(hù)器，并且更具體而言涉及在高頻通信系統(tǒng)中使用的同軸寬帶電涌保護(hù)器。
背景技術(shù)：
在無線通信工業(yè)中，基站通常使用50歐姆同軸電纜連
接到發(fā)射塔。發(fā)射塔頻繁地成為雷擊的目標(biāo)。盡管盡了最大努力將塔充分接地，仍然時(shí)有高壓電涌傳輸通過同軸電纜。如果高壓電涌被允許由同軸電纜的中心導(dǎo)體獲取并且沿著分布網(wǎng)絡(luò)傳輸，則互連處內(nèi)和沿著分布路徑的電氣設(shè)備將由于電涌導(dǎo)致的電氣部件實(shí)質(zhì)上熔化或其它劣化而變得不可操作。替換這些部件將是昂貴、耗時(shí)的，并且導(dǎo)致蜂窩塔操作者的停機(jī)時(shí)間。為了減小雷擊對天線塔的影響，電涌保護(hù)器通常與同軸電纜協(xié)調(diào)安裝，以防止可能損壞電子裝置的危險(xiǎn)電涌或波峰的通過。在正常操作期間，微波和射頻信號經(jīng)過電涌保護(hù)器而不會中斷。在有雷擊或電壓和/或電流中的其它電涌時(shí)，電涌保護(hù)器將電涌分流到地。在天線塔的同軸電纜中使用的一種電涌保護(hù)器是四分之一波長短線柱設(shè)備，其具有T字形配置，包括同軸通過部段和垂直于同軸通過部段的中間部分連接的四分之一波長短線柱。同軸通過部段在任一端均與標(biāo)準(zhǔn)連接器匹配。在短線柱和同軸通過部段之間的T字形接頭處，短線柱的中心導(dǎo)體和外部導(dǎo)體連接到同軸通過部段的中心和外部導(dǎo)體。在短線柱的終端端部，中心和外部導(dǎo)體連接在一起，由此產(chǎn)生短路，其連接到地。短線柱的物理長度等于經(jīng)過同軸電纜的頻率帶的中心頻率波長的四分之一。在正常操作期間，四分之一波長短線柱設(shè)備允許期望頻率帶內(nèi)的信號經(jīng)過該通過部段。期望信號的一部分在T字形接頭處遭遇短線柱部分并且朝向短線柱的長度向下散射，其中該部分信號反射離開短接線路并且返回接頭處。因?yàn)槎叹€柱的物理長度等于經(jīng)過同軸電纜的頻率帶的中心頻率波長的四分之一，散射的信號部分在相位上增加到未散射信號部分，并且經(jīng)過以到達(dá)同軸通過部段的相對端部。當(dāng)在傳輸線中發(fā)生電涌時(shí)，例如來自雷擊，短線柱的物理長度大大短于中心頻率波長的四分之一，因?yàn)殡娪刻幱诒绕谕僮黝l率帶低得多的頻率。因此，電涌沿著同軸通過部段的內(nèi)部導(dǎo)體到達(dá)短線柱，通過短線柱到達(dá)短接線路，并且通過短接線路到達(dá)地。因此，電涌被電涌保護(hù)器轉(zhuǎn)向到地。四分之一波長短線柱設(shè)備的一個(gè)缺陷是其具有有限能力傳遞dc信號。這對于具有安裝在塔上放大器的蜂窩發(fā)射塔來說是個(gè)問題，在這樣的蜂窩發(fā)射塔中可能需要通過同軸電纜從基站傳遞高達(dá)90伏特上行到塔。四分之一波長短線柱設(shè)備的另一個(gè)缺陷是其具有有限的操作帶寬，僅僅傳遞窄帶的頻率信號。隨著社區(qū)對增加更多蜂窩塔的主力增大，許多蜂窩載波通過雙倍或者甚至三倍其相應(yīng)頻率帶來共同定位其操作系統(tǒng)。這樣，每個(gè)載波系統(tǒng)的不同頻譜在塔的頂部結(jié)合，通過共用寬帶同軸電纜發(fā)送到塔的底部，并且分離到它們各自的天線和無線設(shè)備。如果四分之一波長短線柱安裝在寬帶同軸電纜中，其將僅僅傳送小頻率范圍的信號，并且過濾掉其余信號，由此用作窄通帶濾波器。如果特定的載波的信號處于被過濾的范圍內(nèi)，這將完全不是所期望的。共同定位的載波系統(tǒng)還可以將其自身單獨(dú)的同軸電纜從塔延伸到基站，但此方法是浪費(fèi)的并且需要無線服務(wù)提供商或者塔操作者庫存有一定范圍的四分之一波長短線柱電涌保護(hù)器來適應(yīng)全部通常分配的帶寬(例如，800-870 MHz, 824-896 MHz, 870-960 MHz,1425-1535 MHz, 1700-1900 MHz, 1850-1990 MHz, 2110-2170 MHz, 2300-2485 MHz 等)。與在天線塔的同軸電纜協(xié)調(diào)安裝的另一種電涌保護(hù)器是氣體管道避雷器。氣體管道避雷器通常容納氣體囊管，氣體囊管放置在同軸管線中的中心導(dǎo)體和外部導(dǎo)體之間。管道中的氣體通常是惰性的，但是在其上應(yīng)用閾值電壓勢時(shí)電離并且變得導(dǎo)電。氣體管道避雷器在正常操作下允許操作信號通過設(shè)備，但是在發(fā)生電涌時(shí)氣體電離并且產(chǎn)生從中心導(dǎo)
體到外部導(dǎo)體的電流路徑，由此將電壓轉(zhuǎn)向到地。當(dāng)管道上的電壓勢降低到閾值下時(shí)，管道中的氣體再次變得惰性。氣體管道避雷器的一個(gè)缺陷是設(shè)備的響應(yīng)時(shí)間允許電壓波峰在氣體電離并且變得導(dǎo)電前的時(shí)間段內(nèi)經(jīng)過設(shè)備。雖然此時(shí)間段僅僅為毫秒級，但高達(dá)Ikv的電壓可經(jīng)過以到達(dá)基站處的裝置，這可能損壞該裝置。氣體管道避雷器的另一個(gè)缺陷是隨著時(shí)間經(jīng)過和經(jīng)歷多個(gè)電涌事件，管道中的氣體保持一定的導(dǎo)電性并且可能“泄漏”電流到地。此外，沒有辦法確定該設(shè)備的狀況是否劣化，直到在電涌事件期間其不能工作。因此，制造商推薦周期性替換氣體管道避雷器而無論其狀況如何，這浪費(fèi)時(shí)間、人力和金錢。

發(fā)明內(nèi)容
考慮到上述背景，因此本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種電涌保護(hù)器，其將保護(hù)同軸傳輸線免于大的電壓和電流波峰，并且在正常使用中傳遞dc功率。簡而言之，一種具有特性阻抗的高壓電涌保護(hù)設(shè)備包括限定軸線的中心導(dǎo)體；相對于內(nèi)部導(dǎo)體成環(huán)繞關(guān)系布置的導(dǎo)電的外部主體；和布置在中心導(dǎo)體和外部主體之間的電介質(zhì)層。具有第一有效阻抗值的導(dǎo)電的電涌保護(hù)元件布置為與外部主體電接觸并且與中心導(dǎo)體成間隔開關(guān)系。該間隔開關(guān)系形成電涌保護(hù)元件和中心導(dǎo)體之間的間隙。具有比第一有效阻抗值大的第二有效阻抗值的絕緣的調(diào)諧元件以阻抗復(fù)原關(guān)系連接到電涌保護(hù)元件。第一有效阻抗值和第二有效阻抗值的結(jié)合有效地等于所述高壓電涌保護(hù)設(shè)備的特性阻抗。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供一種電涌保護(hù)器，其中所述間隙配置為放電高于500伏特的電壓。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，電涌保護(hù)設(shè)備包括n個(gè)導(dǎo)電的電涌保護(hù)元件，n為復(fù)數(shù)個(gè)，其具有n個(gè)有效阻抗值。所述第一阻抗值包括該n個(gè)有效阻抗值的結(jié)合。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，電涌保護(hù)設(shè)備包括m個(gè)絕緣的調(diào)諧元件，m為復(fù)數(shù)個(gè)，其具有m個(gè)有效阻抗值。所述第二有效阻抗值包括該m個(gè)有效阻抗值的結(jié)合。


作為本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的特性的新穎特征在權(quán)利要求中具體闡述。結(jié)合附圖參考以下描述可以最好地理解該發(fā)明本身，針對其組織及操作方法而言，在附圖中圖I是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電涌保護(hù)器的立體分解視 圖2是圖I所示的電涌保護(hù)器的橫截面視 圖3是圖2所示的電涌保護(hù)元件的替代實(shí)施例的橫截面視 圖4A是電涌保護(hù)元件的替代實(shí)施例的橫截面視 圖4B是電涌保護(hù)元件的替代實(shí)施例的橫截面視 圖4C是電涌保護(hù)元件的替代實(shí)施例的橫截面視 圖5是是根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的電涌保護(hù)器的立體分解視 圖6是圖4所示的電涌保護(hù)器的橫截面視 圖7是根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的電涌保護(hù)器的立體分解視 圖8是圖6所示的電涌保護(hù)器的橫截面視圖；和 圖9是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例用于提供高壓電涌保護(hù)器的方法的框圖。
具體實(shí)施例方式根據(jù)IEEE規(guī)范62. 41，用于75歐姆同軸電纜的氣隙電涌避雷器已經(jīng)被公開，其在50微秒的時(shí)間段上在3000安培下耗散高達(dá)6000伏特的電涌。雖然所公開的電涌避雷器可以是有用的，并且對特定應(yīng)用是有利的，但其具有缺陷。對于為75歐姆同軸服務(wù)配置的電涌避雷器所指出的一個(gè)這樣的問題在于，其是為相對較小電涌而設(shè)計(jì)的，例如在雷擊附近的室內(nèi)線路中的電涌。在這樣的應(yīng)用中，僅有小部分的電涌脈沖通過同軸電纜承載。但是，適用于室外發(fā)射塔中的50歐姆服務(wù)的電涌避雷器可能非?？拷讚?，或者承受直接沖擊。通過同軸線路沖擊的能量脈沖可能在相同的電涌事件期間處于比室內(nèi)75歐姆同軸連接器中的能量脈沖大的幅值量級。因此，所公開的75歐姆電涌保護(hù)器的設(shè)計(jì)不能例如縮放用在發(fā)射塔中的50歐姆服務(wù)中。根據(jù)IEEE標(biāo)準(zhǔn)62. 41，在發(fā)射塔中使用的電涌保護(hù)器(例如具有高暴露率的位置C)可能需要在500伏特啟動(dòng)，并且在50微米中耗散高達(dá)20000伏特和10000安培。對75歐姆使用公開的設(shè)備將在直接雷擊期間存在的能量電涌期間肯定熔化，因?yàn)樵撛O(shè)備通常非常薄，在0. 02英寸(0. 51毫米)的量級。一個(gè)可能的解決方案是將所公開的氣隙電涌避雷器串聯(lián)堆疊起來以形成足夠的厚度以在能量電涌中保存下來，但是堆疊這些設(shè)備將不利地影響電涌避雷器的特性阻抗。從50歐姆的特性阻抗小至I或2歐姆的偏離可能導(dǎo)致同軸線路中不可接受的返回?fù)p失。此處描述了同軸電涌保護(hù)器的一個(gè)實(shí)施例以耗散雷擊中的大能量電涌。電涌保護(hù)器還通過結(jié)合調(diào)諧元件來消除對特性阻抗的負(fù)面影響，如下所述。參考附圖的圖1，圖示了結(jié)合本發(fā)明的電壓電涌保護(hù)設(shè)備的同軸電涌保護(hù)器10。電涌保護(hù)器10可以大體為圓柱形，并且包括限定中心縱向軸線14的中心導(dǎo)體12。中心導(dǎo)體12適于與同軸連接器的中心導(dǎo)體匹配。取決于具體應(yīng)用，中心導(dǎo)體12可以是金屬的，例如銅，并且還可以是實(shí)心的或中空的。在一個(gè)示例中，中心導(dǎo)體12在每個(gè)端部處包括筒夾，其配置為接納7/16DIN連接器的凸形銷。電涌保護(hù)器10還包括同心地環(huán)繞中心導(dǎo)體12的導(dǎo)電外部主體16，和布置在中心導(dǎo)體12與外部主體16之間的電介質(zhì)層18。在圖I所示的示例中，電介質(zhì)層18是空氣，但是也可以使用其他電介質(zhì)材料，例如聚碳酸酯。導(dǎo)電外部主體16可以是剛性的，如圖所示，或者替代地可以包括由保護(hù)外套環(huán)繞的撓性金屬護(hù)套。
在一個(gè)示例中，電涌保護(hù)器10包括連接器接口以與同軸連接器匹配。圖I所示的示例連接器接口是凹形-凹形7/16DIN連接器，包括適于引導(dǎo)凸形7/16DIN連接器(未示出)的套筒28。連接器接口可以從BNC連接器、TNC連接器、F型連接器、RCA型連接器、7/16DIN凸形連接器、7/16DIN凹形連接器、N凸形連接器、N凹形連接器、SMA凸形連接器和SMA凹形連接器構(gòu)成的連接器接口組中選擇。如上所述，在一個(gè)實(shí)施例中的電介質(zhì)層18可以是空氣，如圖I所示。中心導(dǎo)體12于是必須支撐在電涌保護(hù)器10中。在此配置中，電涌保護(hù)器10還包括中心導(dǎo)體支撐絕緣件30，其布置在中心導(dǎo)體12和外部主體16之間并且與兩者接觸。支撐絕緣件包括中心布置穿過支撐絕緣件的孔38，用于接收中心導(dǎo)體12。支撐絕緣件30可以由非導(dǎo)電材料制成，例如塑料，并且使得中心導(dǎo)體12圍繞軸線14同心地布置在外部主體16內(nèi)。在此公開實(shí)施例中，支撐絕緣件30是墊圈，但其他配置也是可以的。例如，支撐絕緣件30可以包括內(nèi)環(huán)、外環(huán)和將內(nèi)環(huán)連接到外環(huán)的支撐臂。此外，內(nèi)環(huán)和外環(huán)可以是實(shí)心的或者分段的。支撐絕
緣件30是可選的，如果電介質(zhì)層18是固態(tài)的，例如聚碳酸酯，因?yàn)殡娊橘|(zhì)18可以提供支撐功能。電涌保護(hù)器10還包括電涌保護(hù)元件20，圍繞軸線14同心地布置并且與外部主體16電接觸。電涌保護(hù)元件20由導(dǎo)電材料構(gòu)成，例如青銅，并且具有預(yù)定寬度W。在公開的實(shí)施例中，電涌保護(hù)元件20的外徑被壓入配合到外部主體16中。參考附圖的圖2，在一個(gè)示例電涌保護(hù)元件20中，電涌保護(hù)元件20包括環(huán)形外部主體22和從環(huán)形外部主體22向內(nèi)延伸的至少一個(gè)叉臂24。雖然圖中示出的電涌保護(hù)元件包括三個(gè)等距間隔的叉臂24，但已經(jīng)發(fā)現(xiàn)四個(gè)叉臂24也一樣好地工作。事實(shí)上，叉臂24的數(shù)量對于本實(shí)施例并非關(guān)鍵因素；因?yàn)橐粋€(gè)或更多叉臂24將滿足需求。此外，叉臂24不需要等距間隔。取決于具體使用和應(yīng)用，電涌保護(hù)器10可以包括單個(gè)電涌保護(hù)元件20或沿著軸線14間隔的多個(gè)元件20。一般地，具有多個(gè)叉臂24的多個(gè)電涌保護(hù)元件20將增強(qiáng)電涌保護(hù)器10的使用壽命，但這些優(yōu)點(diǎn)必須仔細(xì)與阻抗考慮相權(quán)衡，如下所述。叉臂24與中心導(dǎo)體12成間隔關(guān)系，意味著沒有電涌保護(hù)元件20的部分與中心導(dǎo)體12物理接觸。電涌保護(hù)元件20、中心導(dǎo)體12和間隔關(guān)系的結(jié)合形成適于將中心導(dǎo)體12中的高壓電涌轉(zhuǎn)向到地的火花間隙26。在公開的實(shí)施例中，火花間隙26由空氣構(gòu)成，空氣具有3000000伏特/米的介電強(qiáng)度?；鸹ㄩg隙26的大小規(guī)定了電流將從中心導(dǎo)體12電弧放電到外部主體16的閾值電壓水平。在一個(gè)實(shí)施例中，火花間隙26使用在中心導(dǎo)體電壓達(dá)到500伏特時(shí)電弧放電?；鸹ㄩg隙26將為約0. 007英寸(0. 18毫米)。在無線發(fā)射塔中利用的50歐姆同軸傳輸線在雷擊期間可能遭受超過100000伏特的電涌。雖然火花間隙26可以配置為在大大低于此值的電壓下電弧放電，例如在500伏特，但是電涌保護(hù)元件20的結(jié)構(gòu)必須設(shè)計(jì)為使得其能夠反復(fù)地承受不僅僅是高壓，還有在電弧放電期間的等離子相中達(dá)到的延長的電流密度和高溫。電涌保護(hù)元件20的寬度W和材料成分適于承受這些極限條件。參考附圖中的圖3，示出了本發(fā)明的替代實(shí)施例，其中火花間隙26具有不同大小以適應(yīng)不同條件。在一個(gè)實(shí)施例中，間隙26A是0.007英寸(0. 18毫米)，其將在約500伏特電弧放電。間隙26B為0.026英寸(0.66毫米)，其將在約2000伏特下電弧放電。最后，間隙26C大小為0. 079英寸(2. 0毫米)，其將在6000伏特下電弧放電。對應(yīng)的叉臂24A-24C還可以具有不同的寬度，允許在更高電壓下更穩(wěn)固的配置。這樣，電涌保護(hù)元件20提供了保證措施，即在非常大的電涌發(fā)生時(shí)較大間隙的叉臂將承載部分該負(fù)載。此外，如果較小的間隙26A和/或26B將被消耗或損壞，未損壞的間隙26C仍然可用。參考附圖中的圖4A-4C，示出了用于電涌保護(hù)元件20的叉臂24的不同配置。在圖4A中，一個(gè)叉臂24的頂部25示出為包括倒圓角的轉(zhuǎn)角。在圖4B中，頂部25具有半圓柱形輪廓，由此產(chǎn)生與中心導(dǎo)體12的圓形輪廓平行的板配置。圖4C示出了切凹口的頂部25.此配置具有使得叉臂到中心導(dǎo)體配置的電容效應(yīng)最小化的優(yōu)點(diǎn)，而不會損失間隙的接近性或者頂部25的大部分電流承載能力。取決于具體設(shè)計(jì)要求，頂部25的配置可用選擇最適合的。在傳統(tǒng)連接器設(shè)計(jì)中，期望將連接器組件的阻抗盡可能接近地匹配傳輸線的特性阻抗。如上所述，無線通信工業(yè)中的信號可在蜂窩天線塔和基站之間使用特性阻抗為50歐姆的同軸電纜來傳輸。因此，一個(gè)實(shí)施例中的電涌保護(hù)器10可用適于匹配50歐姆的特性阻抗。典型的，連接器組件中的每個(gè)單個(gè)部件設(shè)計(jì)為具有緊密匹配組件的特性阻抗的有效阻抗值。如此處所用，術(shù)語“有效阻抗”是指組件中單個(gè)部件的阻抗值。通常，同軸部段的有效阻抗值以外部導(dǎo)體直徑對中心導(dǎo)體直徑之比的對數(shù)來變化。換言之，對于給定的電介質(zhì)，兩個(gè)導(dǎo)電直徑之間的距離越大，有效阻抗值越大。如參考圖2可見，叉臂24的直徑非常接近中心導(dǎo)體12的直徑，僅僅由火花間隙26分開。因此，局部阻抗值變得非常小，也就是說，叉臂阻抗的局部貢獻(xiàn)用于降低整個(gè)有效阻抗值。因此，電涌保護(hù)元件20的有效阻抗值被叉臂24負(fù)面地影響。如果電涌保護(hù)元件20包括三個(gè)或四個(gè)叉臂24，該負(fù)面影響將加劇。此外，電涌保護(hù)元件20的厚度W進(jìn)一步地以負(fù)面方式影響有效阻抗值。以上討論的電涌保護(hù)元件20的每個(gè)配置適于承受非常大的電壓波峰，在許多情況下大于1000伏特，并且在一些情況中高達(dá)100000伏特。因此，每個(gè)電涌保護(hù)元件20的寬度W可能相對于電涌保護(hù)器10中的其他部件而言相當(dāng)厚，以承載該電流。雖然75歐姆示例中公開的設(shè)備的厚度約為0. 020英寸厚，電涌保護(hù)元件20的厚度可以厚得多，在某些示例中可以高一個(gè)數(shù)量級厚。厚度直接相關(guān)于叉臂24的橫截表面積，并且因此直接相關(guān)于元件20可以承載的安培數(shù)。在某些示例中，叉臂24的橫截面積繼而大于中心導(dǎo)體12的橫截面積。這樣，叉臂24將配置為至少承載與中心導(dǎo)體一樣大的電流。在其他示例中，電涌保護(hù)元件20的厚度W可以為0. 250英寸(0. 64厘米)或者甚至高達(dá)三英寸(7. 6厘米)，取決于設(shè)計(jì)的需求電流容量。對于簡單的幾何橫截面，有效阻抗值可以根據(jù)已知公式計(jì)算。對于復(fù)雜橫截面，例如如圖2所示,商業(yè)上可獲得的軟件,例如由Computer Simulation Technology銷售的CSTMicrowave Studio 可用于確定有效阻抗值?？紤]到這些問題并且現(xiàn)在返回去參考附圖中的圖1，電涌保護(hù)器10還包括以阻抗復(fù)原關(guān)系連接到電涌保護(hù)元件20的絕緣調(diào)諧元件32。本發(fā)明的發(fā)明人已經(jīng)認(rèn)識到非常接近中心導(dǎo)體12的電涌保護(hù)元件20將不會不利地影響電涌保護(hù)器10的信號響應(yīng)，如果由火花間隙26產(chǎn)生的低阻抗的局部區(qū)域?qū)﹄娪勘Ｗo(hù)器10內(nèi)的其他區(qū)域進(jìn)行補(bǔ)充。通常，調(diào)諧元件32將具有大于電涌保護(hù)元件20的值的有效阻抗值，使得結(jié)合起來時(shí)電涌保護(hù)器10的特性阻抗被復(fù)原到設(shè)計(jì)值。調(diào)諧元件32可以單純地連接到電涌保護(hù)元件20，或者其可以對電涌保護(hù)器10中的每個(gè)部件的全部有效阻抗值進(jìn)行考慮。在圖I所示的實(shí)施例中，多個(gè)調(diào)諧元件32連接到多個(gè)電涌保護(hù)元件20。阻抗復(fù)原關(guān)系可以通過將調(diào)諧元件32布置為與電涌保護(hù)元件20物理接觸來產(chǎn)生，如圖I所示，或者通過將調(diào)諧元件32布置為在外部主體16內(nèi)沿著軸線14的任何位置來產(chǎn)生。調(diào)諧元件32可以由絕緣材料制造，例如聚碳酸酯、DuPont Telflon 等。在一個(gè)實(shí)施例中，阻抗復(fù)原關(guān)系通過將一個(gè)電涌保護(hù)元件20與一個(gè)調(diào)諧元件32配對來產(chǎn)生。調(diào)諧元件32的復(fù)原阻抗Zm可以大體根據(jù)以下方程式計(jì)算
權(quán)利要求
1.一種具有特性阻抗的高壓電涌保護(hù)設(shè)備，所述設(shè)備包括 限定軸線的中心導(dǎo)體； 相對于中心導(dǎo)體成環(huán)繞關(guān)系布置的導(dǎo)電的外部主體； 布置在中心導(dǎo)體和外部主體之間的電介質(zhì)層； 具有第一有效阻抗值的導(dǎo)電的電涌保護(hù)元件，電涌保護(hù)元件布置為與外部主體電接觸并且與中心導(dǎo)體成間隔開關(guān)系，該間隔開關(guān)系形成間隙； 具有比第一有效阻抗值大的第二有效阻抗值的絕緣的調(diào)諧元件，調(diào)諧元件以阻抗復(fù)原關(guān)系連接到電涌保護(hù)元件；和 其中第一有效阻抗值和第二有效阻抗值的結(jié)合有效地等于所述高壓電涌保護(hù)設(shè)備的特性阻抗。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高壓電涌保護(hù)設(shè)備，其中電介質(zhì)層是空氣，并且電涌保護(hù)設(shè)備還包括支撐絕緣件，所述支撐絕緣件在中心導(dǎo)體和外部主體之間沿所述軸線中心地布置并且與中心導(dǎo)體和外部主體接觸，所述支撐絕緣件具有穿過所述支撐絕緣件中心地布置的孔，用于接納內(nèi)部導(dǎo)體。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高壓電涌保護(hù)設(shè)備，其中所述電涌保護(hù)元件包括所述支撐絕緣件。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高壓電涌保護(hù)設(shè)備，其中所述間隙配置為放電高于500伏特的電壓。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高壓電涌保護(hù)設(shè)備，其中所述間隙在O.005英寸和O. 030英寸之間的范圍內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高壓電涌保護(hù)設(shè)備，其中所述電涌保護(hù)元件包括環(huán)形的外部主體和多個(gè)從環(huán)形的外部主體徑向向內(nèi)延伸的叉臂，與每個(gè)叉臂相關(guān)聯(lián)的所述間隙具有不同大小。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高壓電涌保護(hù)設(shè)備，其中所述電涌保護(hù)元件具有比中心導(dǎo)體的橫截面積大的橫截面積。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的高壓電涌保護(hù)設(shè)備，其中所述電涌保護(hù)元件的橫截面積配置為對至少50微秒在10000安培下放電至少20000伏特。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高壓電涌保護(hù)設(shè)備，其中所述特性阻抗是50歐姆。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高壓電涌保護(hù)設(shè)備，其中所述特性阻抗是75歐姆，并且電涌保護(hù)元件配置為對50微秒的時(shí)間段在3000安培下放電大于6000伏特。
11.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高壓電涌保護(hù)設(shè)備，其中所述電涌保護(hù)元件是η個(gè)導(dǎo)電的電涌保護(hù)元件，η為復(fù)數(shù)個(gè)，每個(gè)具有有效阻抗值，所述第一阻抗值等于該η個(gè)有效阻抗值的結(jié)合
12.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高壓電涌保護(hù)設(shè)備，其中所述調(diào)諧元件是m個(gè)絕緣的調(diào)諧元件，m為復(fù)數(shù)個(gè)，每個(gè)具有有效阻抗值，所述第二有效阻抗值等于該m個(gè)有效阻抗值的結(jié)合。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的高壓電涌保護(hù)設(shè)備，其中所述電涌保護(hù)元件是η個(gè)導(dǎo)電的電涌保護(hù)元件，η為復(fù)數(shù)個(gè)，每個(gè)具有有效阻抗值，所述第一阻抗值等于該η個(gè)有效阻抗值的結(jié)合。
14.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高壓電涌保護(hù)設(shè)備，其中所述調(diào)諧元件物理接觸所述電涌保護(hù)元件。
15.—種同軸連接器,包括 限定軸線的中心導(dǎo)體； 相對于內(nèi)部導(dǎo)體成環(huán)繞關(guān)系布置的導(dǎo)電的外部主體； 布置在中心導(dǎo)體和外部主體之間的電介質(zhì)層； 導(dǎo)電的電涌保護(hù)元件，電涌保護(hù)元件相對于內(nèi)部導(dǎo)體成環(huán)繞關(guān)系布置并且具有至少一個(gè)叉臂，所述叉臂與中心導(dǎo)體成間隔開關(guān)系，其中該間隔開關(guān)系形成間隙；和 絕緣的調(diào)諧元件，調(diào)諧元件相對于內(nèi)部導(dǎo)體成環(huán)繞關(guān)系布置，所述調(diào)諧元件與所述電涌保護(hù)元件物理接觸； 其中所述同軸連接器具有在470兆赫至3000兆赫范圍內(nèi)的有效性能頻帶，并且在所述有效性能頻帶內(nèi)具有不小于20分貝的返回?fù)p失。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的同軸連接器，還包括支撐絕緣件，所述支撐絕緣件在中心導(dǎo)體和外部主體之間布置并且與中心導(dǎo)體和外部主體接觸。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的同軸連接器，其中外部主體包括連接器接口，所述連接器接口從BNC連接器、TNC連接器、F型連接器、RCA型連接器、7/16DIN凸形連接器、7/16DIN凹形連接器、N凸形連接器、N凹形連接器、SMA凸形連接器和SMA凹形連接器構(gòu)成的連接器接口組中選擇。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的同軸連接器，還包括接地元件，所述接地元件固定到所述外部主體并且適于將電壓電涌從外部主體傳輸?shù)降亍?br> 19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的同軸連接器，其中所述有效性能頻帶從800-870MHz,824-896 MHz, 870-960 MHz, 1425-1535 MHz, 1700-1900 MHz, 1850-1990 MHz,2110-2170 MHz和2300-2485 MHz構(gòu)成的組中選擇，并且所述返回?fù)p失在有效性能頻帶內(nèi)大于30分貝。
20.一種在同軸連接器中提供高壓電涌保護(hù)的方法，所述同軸連接器包括形成軸線的中心導(dǎo)體和同心于所述軸線成串聯(lián)關(guān)系布置的多個(gè)元件，至少包括外部主體和布置在中心導(dǎo)體與外部主體之間的電介質(zhì)層，所述連接器具有目標(biāo)特性阻抗并且每個(gè)元件具有有效阻抗，所述方法包括以下步驟 確定期望電涌保護(hù)的閾值電壓； 選擇導(dǎo)電的電涌保護(hù)元件，電涌保護(hù)元件與中心導(dǎo)體成間隔開關(guān)系，該間隔開關(guān)系由從中心導(dǎo)體電弧放電到電涌保護(hù)元件的閾值電壓值確定，電涌保護(hù)元件與外部主體電接觸并且具有第一有效阻抗值； 選擇絕緣的調(diào)諧元件，具有比第一有效阻抗值大的第二有效阻抗值，第二有效阻抗值被確定為使得每個(gè)元件的有效阻抗值與所述第一有效阻抗值及第二有效阻抗值結(jié)合基本上等于所述目標(biāo)特性阻抗；和 將電涌保護(hù)元件和調(diào)諧元件以阻抗復(fù)原關(guān)系連接在所述連接器內(nèi)。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中選擇導(dǎo)電的電涌保護(hù)元件的步驟進(jìn)一步由選擇叉臂的橫截面積確定，所述叉臂的橫截面積大于中心導(dǎo)體的橫截面積。
22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中第二有效阻抗值被確定為使得僅第一有效阻抗值和第二有效阻抗值的結(jié)合基本上等于所述目標(biāo)特性阻抗。
23.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中所述閾值電壓是約500伏特。
24.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中所述同軸連接器還包括接地元件，并且所述方法還包括將電壓從外部主體轉(zhuǎn)向到地的步驟。
全文摘要
一種具有特性阻抗的高壓電涌保護(hù)設(shè)備包括限定軸線的中心導(dǎo)體；相對于內(nèi)部導(dǎo)體成環(huán)繞關(guān)系同軸地布置的導(dǎo)電的外部主體；和布置在中心導(dǎo)體和外部主體之間的電介質(zhì)層。具有第一有效阻抗值的導(dǎo)電的電涌保護(hù)元件布置為與外部主體電接觸并且與中心導(dǎo)體成間隔開關(guān)系。該間隔開關(guān)系形成電涌保護(hù)元件和中心導(dǎo)體之間的間隙。具有比第一有效阻抗值大的第二有效阻抗值的絕緣的調(diào)諧元件以阻抗復(fù)原關(guān)系連接到電涌保護(hù)元件。第一有效阻抗值和第二有效阻抗值的結(jié)合有效地等于所述高壓電涌保護(hù)設(shè)備的特性阻抗。
文檔編號H01T4/08GK102804526SQ201080027257
公開日2012年11月28日 申請日期2010年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月17日
發(fā)明者N.蒙特納 申請人:約翰·梅扎林瓜聯(lián)合有限公司