CN112582767A - 直流交流隔断器以及微波有源电路 - Google Patents

直流交流隔断器以及微波有源电路 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种直流交流隔断器以及微波有源电路，该直流交流隔断器的第一地壳体与第二地壳体相对设置；同轴连接器的第一同轴连接器设置在第一地壳体上，第二同轴连接器设置在第二地壳体上，第一同轴连接器与第二同轴连接器通过第一隔直电容连接；第一地壳体朝向第二地壳体的一端凹陷形成凹槽，第二地壳体与第一地壳体相对的一侧凸出形成凸起，凸起嵌入凹槽内，凸起与凹槽间隔设置形成扼流结构，扼流结构的长度为直流交流隔断器的四分之一工作波长的奇数倍。本发明能够增加第一地壳体与第二地壳体之间的相对面积，提高了隔断器的功率容量和耐压值，并抑制了电磁场在地壳体内的传输，有效提高了隔断器的电磁屏蔽性能，解决了电磁泄漏的问题。

Description

直流交流隔断器以及微波有源电路
技术领域
本发明涉及隔断器技术领域，尤其涉及一种直流交流隔断器以及微波有源电路。
背景技术
目前，隔断器可以阻隔直流及交流低频信号，同时不影响射频信号的传输，是微波有源电路必不可少的组成部分。现有技术中的隔断器通常通过隔断内、外导体的方式，实现阻断直流通路的功能，然而这种方式存在以下不足：(1)功率容量小，无法适用于大功率、低损耗的微波传输应用；(2)耐压值低，无法有效避免高电压应用中击穿空气等介质形成拉弧放电的问题；(3)没有屏蔽结构，存在电磁泄漏的问题。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提出一种直流交流隔断器以及微波有源电路，在第一地壳体和第二地壳体上分别设置凹槽和凸起，通过凸起嵌入凹槽使第一地壳体与第二地壳体相对，并在第一地壳体、第二地壳体之间形成扼流结构，使扼流结构的长度为四分之一工作波长的奇数倍，能够增加第一地壳体与第二地壳体之间的相对面积，提高了隔断器的功率容量和耐压值，并通过设置扼流结构的方式抑制了电磁场在地壳体内的传输，有效提高了隔断器的电磁屏蔽性能，解决了电磁泄漏的问题。
为解决上述问题，本发明采用的一个技术方案为：一种直流交流隔断器，所述直流交流隔断器包括：同轴连接器、第一地壳体、第二地壳体，所述第一地壳体与所述第二地壳体相对设置；所述同轴连接器包括第一同轴连接器、第二同轴连接器，所述第一同轴连接器设置在所述第一地壳体上，所述第二同轴连接器设置在所述第二地壳体上，所述第一同轴连接器与所述第二同轴连接器通过第一隔直电容连接；所述第一地壳体朝向所述第二地壳体的一端凹陷形成凹槽，所述第二地壳体与所述第一地壳体相对的一侧凸出形成凸起，所述凸起嵌入所述凹槽内，所述凸起与所述凹槽间隔设置形成扼流结构，所述扼流结构的长度为所述直流交流隔断器的四分之一工作波长的奇数倍。
进一步地，所述第一同轴连接器、第二同轴连接器通过螺钉分别固定在所述第一地壳体、第二地壳体上。
进一步地，所述扼流结构包括第二隔直电容，所述第二隔直电容沿所述凸起周向设置，且两端分别与所述第一地壳体、第二地壳体连接。
进一步地，所述第一隔直电容与所述第二隔直电容为集总电容元件。
进一步地，所述直流交流隔断器包括弹性导电部件，所述弹性导电部件设置在所述第一隔直电容、第二隔直电容两端。
进一步地，所述弹性导电部件包括导电橡胶、导电簧片中的任一种。
进一步地，所述第一同轴连接器与所述第二同轴连接器均包括内导体，所述第一同轴连接器的内导体与所述第二同轴连接器的内导体通过所述第一隔直电容连接。
进一步地，所述第一同轴连接器的内导体贯穿所述第一地壳体延伸至所述凹槽内；所述第二地壳体的凸起中空形成通孔，所述第二同轴连接器的内导体沿设置在所述通孔内，并与所述第一同轴连接器延伸至所述凹槽内的内导体相对。
进一步地，所述扼流结构还包括绝缘体，所述绝缘体环绕所述凸起设置，且两侧分别与所述第一地壳体、第二地壳体连接。
基于相同的发明构思，本发明还提出一种微波有源电路，所述微波有源电路包括如上所述的直流交流隔断器。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：在第一地壳体和第二地壳体上分别设置凹槽和凸起，通过凸起嵌入凹槽使第一地壳体与第二地壳体相对，并在第一地壳体、第二地壳体之间形成扼流结构，使扼流结构的长度为四分之一工作波长的奇数倍，能够增加第一地壳体与第二地壳体之间的相对面积，提高了隔断器的功率容量和耐压值，并通过设置扼流结构的方式抑制了电磁场在地壳体内的传输，有效提高了隔断器的电磁屏蔽性能，解决了电磁泄漏的问题。
附图说明
图1为本发明直流交流隔断器一实施例的流程图；
图2为本发明直流交流隔断器一实施例的剖视图；
图3为本发明直流交流隔断器抑制电磁泄漏一实施例的示意图；
图4为本发明微波有源电路一实施例的结构图。
图中：1、第一同轴连接器；2、第二同轴连接器；3、第一地壳体；4、第二地壳体；5、绝缘体；6、第一隔直电容；7、第二隔直电容。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
请参阅图1、2、3，其中，图1为本发明直流交流隔断器一实施例的流程图；图2为本发明直流交流隔断器一实施例的剖视图；图3为本发明直流交流隔断器抑制电磁泄漏一实施例的示意图，其中，图2为图1的直流交流隔断器沿第一同轴连接器、第二同轴连接器的轴向剖开后的剖视图。结合附图1-3对本发明直流交流隔断器作详细说明。
在本实施例中，直流交流隔断器包括：同轴连接器、第一地壳体3、第二地壳体4，第一地壳体3与第二地壳体4相对设置；同轴连接器包括第一同轴连接器1、第二同轴连接器2，第一同轴连接器1设置在第一地壳体3上，第二同轴连接器2设置在第二地壳体4上，第一同轴连接器1与第二同轴连接器2通过第一隔直电容6连接；第一地壳体3朝向第二地壳体4的一端凹陷形成凹槽，第二地壳体4与第一地壳体3相对的一侧凸出形成凸起，凸起嵌入凹槽内，凸起与凹槽间隔设置形成扼流结构，扼流结构的长度为直流交流隔断器的四分之一工作波长的奇数倍。
在本实施例中，通过凸起嵌入凹槽的方式，增加第一地壳体3、第二地壳体4之间的相对面积，提高了直流交流隔断器的耐压值，并利用扼流结构的抑制电磁泄漏特性降低了功率损耗。
在一个具体的实施例中，本发明的直流交流隔断器能够承受交流AC4000V，DC4500V的电压，满足了医疗以及其他高压领域的用途。
在本实施例中，第一地壳体3、第二地壳体4为圆柱形，在其他实施例中，第一地壳体3、第二地壳体4还可以为棱柱、方形以及其他形状，在此不做限定。
在本实施例中，凸起的顶端与凹槽的底部平行设置，外侧与凹槽的内壁平行，且第二地壳体4上环绕凸起的平台与凹槽面向第二地壳体4的一端平行。
在其他实施例中，为了增大第一地壳体3、第二地壳体4之间的相对面积，第一地壳体3与第二地壳体4之间彼此相对的一侧即扼流结构的表面也可以为波纹面结构或多个平缓凸起。
在本实施例中，第一同轴连接器1、第二同轴连接器2通过螺钉分别固定在第一地壳体3、第二地壳体4上，在其他实施例中，第一同轴连接器1、第二同轴连接器2还可以通过卡接、螺接、焊接以及其他方式固定在第一地壳体3、第二地壳体4上。
在本实施例中，第一隔直电容6为信号线隔直电容，第一同轴连接器1、第二同轴连接器2可一个或多个信号线隔直电容连接，通过信号线隔直电容配合实现调节工作频率及插损等指标。其中，根据耐压及功率容量的要求，选择电容容值和电容封装尺寸合适信号线隔直电容。
在本实施例中，扼流结构包括第二隔直电容7，第二隔直电容7沿凸起周向设置，且两端分别与第一地壳体3、第二地壳体4连接。其中，第二隔直电容7为地线隔直电容。
在本实施例中，为了便于隔断器的加工和装配，本发明的第一隔直电容6、第二隔直电容7为集总电容元件，且第一同轴连接器1、第二同轴连接器2为标准型号的同轴连接器，使隔断器整体结构简单、易加工，降低了装配的难度。
在本实施例中，为了保证安装的稳定性，直流交流隔断器包括弹性导电部件，弹性导电部件设置在第一隔直电容6、第二隔直电容7两端。第一隔直电容6和第二隔直电容7通过弹性导电部件连接第一地壳体3、第二地壳体4。
在本实施例中，弹性导电部件包括导电橡胶、导电簧片中的任一种。在其他实施例中，弹性导电部件还包括导电弹簧、导电泡棉以及其他能够导电的弹性材料。
在本实施例中，第一同轴连接器1与第二同轴连接器2均包括内导体，第一同轴连接器1的内导体与第二同轴连接器2的内导体通过第一隔直电容6连接。其中，第一同轴连接器1的内导体贯穿第一地壳体3延伸至凹槽内；第二地壳体4的凸起中空形成通孔，第二同轴连接器2的内导体沿设置在通孔内，并与第一同轴连接器1延伸至凹槽内的内导体相对。
在本实施例中，扼流结构还包括绝缘体5，绝缘体5环绕第二地壳体4上的凸起设置，且两侧分别与第一地壳体3、第二地壳体4连接。
在本实施例中，绝缘体5也可以填充第一地壳体3、第二地壳体4之间的间隙，还可以设置在第二隔直电容7的外侧。
在本实施例中，绝缘体5沿凸起的周向设置有安装孔，第二隔直电容7放入安装孔内，通过第二隔直电容7实现两个同轴连接器的第一地壳体3、第二地壳体4之间的电容耦合。
本发明直流交流隔断器的第一地壳体3、第二地壳体4采用扼流结构配合，扼流结构如图3所示(图中箭头所在区域为扼流结构，隔断器传输的微波向外泄露，沿箭头方向传播，在传输过程中会被不断减小。)。扼流结构的整体长度约为1/4工作波长的奇数倍。这种结构能够有效提高电磁屏蔽性能，降低电磁泄漏值。参考电磁仿真可以得出，电磁场通过扼流结构后被抑制，泄漏电场强度比传统隔断器降低约2个数量级。
通过调整集总电容元件参数，可以灵活优化直流交流隔断器的工作频率、插损等指标。实施例中，隔断器的工作频带调整为2.4～2.5GHz，带内反射小于-20dB，带内插损小于0.2dB。能够保证在极低的功率损耗下，满足超高压、大功率射频应用医疗用途。
有益效果：本发明的直流交流隔断器在第一地壳体和第二地壳体上分别设置凹槽和凸起，通过凸起嵌入凹槽使第一地壳体与第二地壳体相对，并在第一地壳体、第二地壳体之间形成扼流结构，使扼流结构的长度为四分之一工作波长的奇数倍，能够增加第一地壳体与第二地壳体之间的相对面积，提高了隔断器的功率容量和耐压值，并通过设置扼流结构的方式抑制了电磁场在地壳体内的传输，有效提高了隔断器的电磁屏蔽性能，解决了电磁泄漏的问题。
基于相同的发明构思，本发明还提出一种微波有源电路，请参阅图4，图4为本发明微波有源电路一实施例的结构图，结合图4对本发明微波有源电路做进一步说明。
在本实施例中，直流交流隔断器包括：同轴连接器、第一地壳体、第二地壳体，第一地壳体与第二地壳体相对设置；同轴连接器包括第一同轴连接器、第二同轴连接器，第一同轴连接器设置在第一地壳体上，第二同轴连接器设置在第二地壳体上，第一同轴连接器与第二同轴连接器通过第一隔直电容连接；第一地壳体朝向第二地壳体的一端凹陷形成凹槽，第二地壳体与第一地壳体相对的一侧凸出形成凸起，凸起嵌入凹槽内，凸起与凹槽间隔设置形成扼流结构，扼流结构的长度为直流交流隔断器的四分之一工作波长的奇数倍。
在本实施例中，通过凸起嵌入凹槽的方式，增加第一地壳体、第二地壳体之间的相对面积，提高了直流交流隔断器的耐压值，并利用扼流结构的抑制电磁泄漏特性降低了功率损耗。
在一个具体的实施例中，本发明的直流交流隔断器能够承受交流AC4000V，DC4500V的电压，满足了医疗以及其他高压领域的用途。
在本实施例中，第一地壳体、第二地壳体为圆柱形，在其他实施例中，第一地壳体、第二地壳体还可以为棱柱、方形以及其他形状，在此不做限定。
在本实施例中，凸起的顶端与凹槽的底部平行设置，外侧与凹槽的内壁平行，且第二地壳体上环绕凸起的平台与凹槽面向第二地壳体的一端平行。
在其他实施例中，为了增大第一地壳体、第二地壳体之间的相对面积，第一地壳体与第二地壳体之间彼此相对的一侧即扼流结构的表面也可以为波纹面结构或多个平缓凸起。
在本实施例中，第一同轴连接器、第二同轴连接器通过螺钉分别固定在第一地壳体、第二地壳体上，在其他实施例中，第一同轴连接器、第二同轴连接器还可以通过卡接、螺接、焊接以及其他方式固定在第一地壳体、第二地壳体上。
在本实施例中，第一隔直电容为信号线隔直电容，第一同轴连接器、第二同轴连接器可一个或多个信号线隔直电容连接，通过信号线隔直电容配合实现调节工作频率及插损等指标。其中，根据耐压及功率容量的要求，选择电容容值和电容封装尺寸合适信号线隔直电容。
在本实施例中，扼流结构包括第二隔直电容，第二隔直电容沿凸起周向设置，且两端分别与第一地壳体、第二地壳体连接。其中，第二隔直电容为地线隔直电容。
在本实施例中，为了便于隔断器的加工和装配，本发明的第一隔直电容、第二隔直电容为集总电容元件，且第一同轴连接器、第二同轴连接器为标准型号的同轴连接器，使隔断器整体结构简单、易加工，降低了装配的难度。
在本实施例中，为了保证安装的稳定性，直流交流隔断器包括弹性导电部件，弹性导电部件设置在第一隔直电容、第二隔直电容两端。第一隔直电容和第二隔直电容通过弹性导电部件连接第一地壳体、第二地壳体。
在本实施例中，弹性导电部件包括导电橡胶、导电簧片中的任一种。在其他实施例中，弹性导电部件还包括导电弹簧、导电泡棉以及其他能够导电的弹性材料。
在本实施例中，第一同轴连接器与第二同轴连接器均包括内导体，第一同轴连接器的内导体与第二同轴连接器的内导体通过第一隔直电容连接。其中，第一同轴连接器的内导体贯穿第一地壳体延伸至凹槽内；第二地壳体的凸起中空形成通孔，第二同轴连接器的内导体沿设置在通孔内，并与第一同轴连接器延伸至凹槽内的内导体相对。
在本实施例中，扼流结构还包括绝缘体，绝缘体环绕第二地壳体上的凸起设置，且两侧分别与第一地壳体、第二地壳体连接。
在本实施例中，绝缘体也可以填充第一地壳体、第二地壳体之间的间隙，还可以设置在第二隔直电容的外侧。
在本实施例中，绝缘体沿凸起的周向设置有安装孔，第二隔直电容放入安装孔内，通过第二隔直电容实现两个同轴连接器的第一地壳体、第二地壳体之间的电容耦合。
本发明直流交流隔断器的第一地壳体、第二地壳体采用扼流结构配合，扼流结构如图3所示(图中箭头所在区域为扼流结构，隔断器传输的微波向外泄露，沿箭头方向传播，在传输过程中会被不断减小。)。扼流结构的整体长度约为1/4工作波长的奇数倍。这种结构能够有效提高电磁屏蔽性能，降低电磁泄漏值。参考电磁仿真可以得出，电磁场通过扼流结构后被抑制，泄漏电场强度比传统隔断器降低约2个数量级。
通过调整集总电容元件参数，可以灵活优化直流交流隔断器的工作频率、插损等指标。实施例中，隔断器的工作频带调整为2.4～2.5GHz，带内反射小于-20dB，带内插损小于0.2dB。能够保证在极低的功率损耗下，满足超高压、大功率射频应用医疗用途。
有益效果：本发明的微波有源电路在直流交流隔断器的第一地壳体和第二地壳体上分别设置凹槽和凸起，通过凸起嵌入凹槽使第一地壳体与第二地壳体相对，并在第一地壳体、第二地壳体之间形成扼流结构，使扼流结构的长度为四分之一工作波长的奇数倍，能够增加第一地壳体与第二地壳体之间的相对面积，提高了隔断器的功率容量和耐压值，并通过设置扼流结构的方式抑制了电磁场在地壳体内的传输，有效提高了隔断器的电磁屏蔽性能，解决了电磁泄漏的问题。
其中，本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种直流交流隔断器，其特征在于，所述直流交流隔断器包括：同轴连接器、第一地壳体、第二地壳体，所述第一地壳体与所述第二地壳体相对设置；
所述同轴连接器包括第一同轴连接器、第二同轴连接器，所述第一同轴连接器设置在所述第一地壳体上，所述第二同轴连接器设置在所述第二地壳体上，所述第一同轴连接器与所述第二同轴连接器通过第一隔直电容连接；
所述第一地壳体朝向所述第二地壳体的一端凹陷形成凹槽，所述第二地壳体与所述第一地壳体相对的一侧凸出形成凸起，所述凸起嵌入所述凹槽内，所述凸起与所述凹槽间隔设置形成扼流结构，所述扼流结构的长度为所述直流交流隔断器的四分之一工作波长的奇数倍。
2.如权利要求1所述的直流交流隔断器，其特征在于，所述第一同轴连接器、第二同轴连接器通过螺钉分别固定在所述第一地壳体、第二地壳体上。
3.如权利要求1所述的直流交流隔断器，其特征在于，所述扼流结构包括第二隔直电容，所述第二隔直电容沿所述凸起周向设置，且两端分别与所述第一地壳体、第二地壳体连接。
4.如权利要求3所述的直流交流隔断器，其特征在于，所述第一隔直电容与所述第二隔直电容为集总电容元件。
5.如权利要求3所述的直流交流隔断器，其特征在于，所述直流交流隔断器包括弹性导电部件，所述弹性导电部件设置在所述第一隔直电容、第二隔直电容两端。
6.如权利要求5所述的直流交流隔断器，其特征在于，所述弹性导电部件包括导电橡胶、导电簧片中的任一种。
7.如权利要求1所述的直流交流隔断器，其特征在于，所述第一同轴连接器与所述第二同轴连接器均包括内导体，所述第一同轴连接器的内导体与所述第二同轴连接器的内导体通过所述第一隔直电容连接。
8.如权利要求7所述的直流交流隔断器，其特征在于，所述第一同轴连接器的内导体贯穿所述第一地壳体延伸至所述凹槽内；所述第二地壳体的凸起中空形成通孔，所述第二同轴连接器的内导体沿设置在所述通孔内，并与所述第一同轴连接器延伸至所述凹槽内的内导体相对。
9.如权利要求1所述的直流交流隔断器，其特征在于，所述扼流结构还包括绝缘体，所述绝缘体环绕所述凸起设置，且两侧分别与所述第一地壳体、第二地壳体连接。
10.一种微波有源电路，其特征在于，所述微波有源电路包括如权利要求1-9任一项所述的直流交流隔断器。
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