CN103869152A - 一种低电感阻容元件 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低电感阻容元件，包括用于与外电路连接的上电极和下电极，下电极内的底部中间设置有凸台，凸台上连接带有若干贴片元件的印制电路板，印制电路板上安装上电极，上电极位于下电极的内部，且上电极与下电极的内壁之间设置有绝缘子。本发明通过采用印制电路板上下两面对称的回流结构，和自身残余电感较小的贴片元件，降低了低压臂的总残余电感；另外，通过控制贴片元件的数量和电气参数的大小，可以方便地改变阻容元件阻抗的大小；通过采用价格低廉的贴片元件和印制电路板，以及工业化的机器焊接，有效的降低了阻容元件的工程造价，有利于大规模的批量生产。

Description

一种低电感阻容元件
技术领域
本发明属于脉冲功率测量技术领域，具体涉及一种低电感阻容元件。
背景技术
由分压器和分流器等构成的转换装置是脉冲功率测量系统的重要组成部分。对于纳秒前沿快脉冲信号的测量，为了保证转换装置的响应时间，减小测量时的幅值误差和波形畸变，构成转换装置的阻容元件必须具有足够小的残余电感。目前，公知的快响应分压器的低压臂均采用单个特制的无感电阻或电容元件，或者由几个元件并联组成；分流器一般采用带回流结构的特制电阻元件。书籍《高电压试验技术（第3版）》（张仁豫等编著，清华大学出版社出版）对此作了详细介绍。然而，由于制作工艺的问题，此种电阻或电容元件本身的残余电感无法完全消除，加之安装时附加的引线电感，总残余电感仍不容忽视，在测量纳秒脉冲时存在一定的局限。此外，特制无感元件较之普通元件价格昂贵，且制作工艺复杂，增加了转换装置的成本，从工程造价的角度考虑，目前的阻容元件也不利于分压器、分流器等转换装置的工业化生产。
发明内容
本发明的目的在于解决背景技术中提出的关于分压器低压臂以及分流器电感大、成本高的问题，提供一种低电感阻容元件。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：包括用于与外电路相连的上电极（1）和下电极（3），下电极内的底部中间设置有凸台，凸台上连接带有若干贴片元件的印制电路板，印制电路板上安装有上电极，上电极位于下电极的内部，且上电极与下电极的内壁之间设置有绝缘子；上电极、印制电路板与下电极形成电流通路；上电极的底部开设有用于安装引出端子的安装孔，下电极的底部开设有用于使引出端子伸出的通孔，引出端子穿过印制电路板以及下电极将测量信号引出至同轴电缆。
所述的下电极的形状为上部开口的圆筒状，内壁上设置有内螺纹；绝缘子为圆柱状，外壁设置有与下电极内壁螺纹相配合的外螺纹；绝缘子的下端与上电极相接触。
所述的上电极的外径与下电极内凸台的外径相同，上电极上安装孔的直径略小于引出端子的直径。
所述的印制电路板的形状为环形片状，且中心开设有使引出端子穿过的引出孔，印制电路板的上下两面呈对称结构，每一面均覆有与引出孔同轴心的环状接触铜箔和环状中间铜箔；环状中间铜箔上开设有用于将环状中间铜箔上下两面电气相连接的过孔，过孔沿圆周均匀分布在环状中间铜箔上。
所述的环状接触铜箔包括设置在印制电路板上顶面的上接触铜箔以及设置在印制电路板下底面的下接触铜箔，上接触铜箔与上电极的下底面相接触，下接触铜箔与下电极内部凸台的上顶面相接触；环状中间铜箔包括设置在印制电路板上顶面的上中间铜箔以及设置在印制电路板下底面的下中间铜箔。
所述的印制电路板的外径小于下电极内螺纹的小径，下电极内凸台的外径小于环状接触铜箔的外径，下电极内凸台的内径等于环状接触铜箔的内径。
所述的贴片元件分别焊接在上下两面的环状接触铜箔和环状中间铜箔之间，且贴片元件呈圆周阵列分布；上接触铜箔上的上贴片元件与下接触铜箔上的下贴片元件对称设置；上接触铜箔、上贴片元件、上中间铜箔以及下中间铜箔、下贴片元件、下接触铜箔分别形成径向辐射状向外和向内的电流通道，并通过过孔形成回流结构。
所述的贴片元件为用于实现纯电阻、纯电容、阻容串联或阻容并联四种阻抗类型的贴片电阻以及贴片电容。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明通过采用印制电路板上下两面对称的回流结构，和自身残余电感较小的贴片元件，降低了阻容元件的总残余电感；另外，通过控制贴片元件的数量和电气参数的大小，可以方便地改变元件阻抗的大小；通过采用价格低廉的贴片元件和印制电路板，以及工业化的机器焊接，有效的降低了阻容元件的工程造价，有利于大规模的批量生产。
进一步的，本发明贴片元件采用贴片电阻以及贴片电容，通过改变贴片元件的种类，可以方便地实现不同阻抗类型（纯电阻、纯电容、阻容串联和阻容并联）的转换。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图；
图2是本发明印制电路板的结构示意图；
图3是本发明的电路原理图。
其中，1为上电极；2为引出端子；3为下电极；4为印制电路板；5为贴片元件；6为绝缘子；7为引出孔；8为过孔；9为环状接触铜箔；10为环状中间铜箔。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特性进行详细说明，所列实施例仅用于解释本发明，并非用于限制本发明的范围。
参见图1，本发明包括用于与外电路相连的上电极1和起电磁屏蔽作用的下电极3，下电极3内的底部中间设置有凸台，凸台上连接带有若干贴片元件5的印制电路板4，印制电路板4上安装上电极1，上电极1位于下电极3的内部，且上电极1与下电极3的内壁之间设置有绝缘子6；下电极3的形状为上部开口的圆筒状，内壁上设置有内螺纹；绝缘子6为圆柱状，外壁设置有与下电极3内壁螺纹相配合的外螺纹；绝缘子6的下端与上电极1相接触。上电极1、印制电路板4与下电极3形成电流通路。
参见图2，印制电路板4的形状为环形片状，且中心开设有使引出端子2穿过的引出孔7，印制电路板4的上下两面呈对称结构，每一面均覆有与引出孔7同轴心的环状接触铜箔9和环状中间铜箔10；环状中间铜箔10上开设有用于将环状中间铜箔上下两面电气相连接的过孔8，过孔8沿圆周均匀分布在环状中间铜箔10上。环状接触铜箔9包括设置在印制电路板4上顶面的上接触铜箔以及设置在印制电路板4下底面的下接触铜箔，上接触铜箔与上电极1的下底面相接触，下接触铜箔与下电极3内部凸台的上顶面相接触；环状中间铜箔10包括设置在印制电路板4上顶面的上中间铜箔以及设置在印制电路板4下底面的下中间铜箔。
上电极1的底部开设有用于安装引出端子2的安装孔，下电极3的底部开设有用于使引出端子2伸出的通孔，引出端子2穿过印制电路板4以及下电极3将测量信号引出至同轴电缆。
贴片元件5分别焊接在上下两面的环状接触铜箔9和环状中间铜箔10之间，且贴片元件5呈圆周阵列分布；上接触铜箔上的上贴片元件与下接触铜箔上的下贴片元件对称设置；上接触铜箔、上贴片元件、上中间铜箔以及下中间铜箔、下贴片元件、下接触铜箔分别形成径向辐射状向外和向内的电流通道，并通过过孔8形成回流结构。贴片元件5为用于实现纯电阻、纯电容、阻容串联或阻容并联四种阻抗类型的贴片电阻以及贴片电容。
本发明的原理：
本发明的原理如图3所示，多只贴片元件通过先并联后串联的方式，构成阻容元件的阻抗。在实现形式上，并联的元件呈均匀的圆周阵列，各条支路中流过的电流大小相等，上下两面形成回流结构。由电磁场理论可知，该结构具有相对较小的残余电感。
结构原理如图1所示，本发明的一种实施例所述的阻容元件，由上电极1、引出端子2、下电极3、印制电路板4、贴片元件5和绝缘子6六部分组成。如图2所示，印制电路板4上下两面结构相同，均覆有环状接触铜箔9和环状中间铜箔10，内环铜箔中间设有引出孔7，环状中间铜箔10的外侧设有圆周阵列的过孔8，用于实现上下两面中间铜箔10之间的电气连接，每一面的环状接触铜箔9和环状中间铜箔10之间焊接50只封装形式为0805的贴片元件5，呈圆周阵列分布。上电极1呈圆柱体状，由导电性能优异的金属材料制成，上端呈阶梯状，与绝缘子6接触，下端中间设有安装孔，与引出端子2连接。下电极3底部中间的凸台用于安装印制电路板4，内壁螺纹与绝缘子6的外螺纹配合，起到机械固定的作用。
本发明的工作过程：
本发明印制电路板4的外径小于下电极3的内螺纹的小径，下电极3的凸台外径略小于接触铜箔9的外径，内径等于接触铜箔9的内径。上电极1的外径与上述凸台的外径相同，其上安装孔的直径略小于引出端子的直径，以保证电气上紧密连接。具体安装时，将焊有贴片元件5的印制电路板4置于下电极3的凸台上，上电极1压接在印制电路板4的上表面，通过绝缘子6的螺纹连接固定在下电极3的腔体中，并使印制电路板4的上表面与上电极1的下表面紧密接触，印制电路板4的下表面与下电极3的上表面紧密接触。
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种低电感阻容元件，其特征在于：包括用于与外电路相连的上电极（1）和下电极（3），下电极（3）内的底部中间设置有凸台，凸台上连接带有若干贴片元件（5）的印制电路板（4），印制电路板（4）上安装上电极（1），上电极（1）位于下电极（3）的内部，且上电极（1）与下电极（3）的内壁之间设置有绝缘子（6）；上电极（1）、印制电路板（4）与下电极（3）形成电流通路；上电极（1）的底部开设有用于安装引出端子（2）的安装孔，下电极（3）的底部开设有用于使引出端子（2）伸出的通孔，引出端子（2）穿过印制电路板（4）以及下电极（3）将测量信号引出至同轴电缆。
2.根据权利要求1所述的低电感阻容元件，其特征在于：所述的下电极（3）的形状为上部开口的圆筒状，内壁上设置有内螺纹；绝缘子（6）为圆柱状，外壁设置有与下电极（3）内壁螺纹相配合的外螺纹；绝缘子（6）的下端与上电极（1）相接触。
3.根据权利要求1或2所述的低电感阻容元件，其特征在于：所述的上电极（1）的外径与下电极（3）内凸台的外径相同，上电极（1）上安装孔的直径略小于引出端子（2）的直径。
4.根据权利要求1所述的低电感阻容元件，其特征在于：所述的印制电路板（4）的形状为环形片状，且中心开设有使引出端子（2）穿过的引出孔（7），印制电路板（4）的上下两面呈对称结构，每一面均覆有与引出孔（7）同轴心的环状接触铜箔（9）和环状中间铜箔（10）；环状中间铜箔（10）上开设有用于将环状中间铜箔上下两面电气相连接的过孔（8），过孔（8）沿圆周均匀分布在环状中间铜箔（10）上。
5.根据权利要求4所述的低电感阻容元件，其特征在于：所述的环状接触铜箔（9）包括设置在印制电路板（4）上顶面的上接触铜箔以及设置在印制电路板（4）下底面的下接触铜箔，上接触铜箔与上电极（1）的下底面相接触，下接触铜箔与下电极（3）内部凸台的上顶面相接触；环状中间铜箔（10）包括设置在印制电路板（4）上顶面的上中间铜箔以及设置在印制电路板（4）下底面的下中间铜箔。
6.根据权利要求4或5所述的低电感阻容元件，其特征在于：所述的印制电路板（4）的外径小于下电极（3）内螺纹的小径，下电极（3）内凸台的外径小于环状接触铜箔（9）的外径，下电极（3）内凸台的内径等于环状接触铜箔（9）的内径。
7.根据权利要求6所述的低电感阻容元件，其特征在于：所述的贴片元件（5）分别焊接在上下两面的环状接触铜箔（9）和环状中间铜箔（10）之间，且贴片元件（5）呈圆周阵列分布；上接触铜箔上的上贴片元件与下接触铜箔上的下贴片元件对称设置；上接触铜箔、上贴片元件、上中间铜箔以及下中间铜箔、下贴片元件、下接触铜箔分别形成径向辐射状向外和向内的电流通道，并通过过孔（8）形成回流结构。
8.根据权利要求1或7所述的低电感阻容元件，其特征在于：所述的贴片元件（5）为用于实现纯电阻、纯电容、阻容串联或阻容并联四种阻抗类型的贴片电阻以及贴片电容。
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