CN1809949A - 包括雷电保护器的微波传输装置 - Google Patents

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Abstract

一种微波传输装置，例如微波滤波器(1)，并含有一个包括第一同轴线接插件(3)和第二同轴线接插件(4)在内的壳体(2)，其中两个同轴线接插件都含有内导线(6)和外导线(7)，该壳体(2)是用非导电材料，例如塑料制成的，并涂上一层金属该微波传输装置(1)含有一个避雷器(5)，它被加工成所需要的尺寸，以便传导雷电电流而不致遭受严重损坏，并且使它与第一同轴线接插件(3)的外导线(7)、和与第二同轴线接插件(4)的外导线(7)电连接。

Description

包括雷电保护器的微波传输装置
技术领域
本发明涉及一种微波传输装置，特别涉及一种微波滤波器，并含有一个包括第一同轴线接插件和第二同轴线接插件在内的壳体，其中两个同轴线接插件都含有内导线和外导线，该壳体是用非导电材料，例如塑料制成的，并涂上一层金属。
背景技术
微波滤波器通常采取所谓的空腔谐振器型式，其中空心壳体里的谐振器是滤除特定频率用的。该壳体的空腔可借多种方法成形。输入同轴导线把不同频率的交流电传导给壳体。该壳体里设有若干柱状谐振器，谐振器的长度通常相当于该滤波器操作频率波长的1/4。
使输入同轴线接插件的内导线与输入谐振器连接，使输出同轴线接插件的内导线与输出谐振器连接。在该滤波器空腔里的输入谐振器和输出谐振器之间配置着许多柱状谐振器，柱状谐振器底端固定在壳体底部，连同所谓的微调螺钉，每个柱状谐振器在其自由端确定电容器的界限。微调螺钉的转动使其可能调节电容量，从而调节滤波器的性能。当把所有谐振器固定在同一表面，例如壳体底板时，该谐振器叫做联合滤波器；当把所有谐振器交替地固定在两个对立表面时则叫做叉指式滤波器。使输入和输出同轴线接插件的外导线二者都与金属壳体连接。
上述型式的滤波器可采取一种没有电放大的无源滤波器的形式，或采取一种有源滤波器的形式其中使一个谐振器与信号放大电路的输出连接，并且其中使放大电路的输出与一个随后的谐振器连接。
专利文献公开了这种微波滤波器的许多例子。US 4,091,344(Wavecom Industries)公开了联合型微波滤波器，而US 3,818,389(Bell Telephone Laboratories)公开了叉指型微波滤波器。
新式微波滤波器通常是用壳体和实心金属谐振器制造的，它们由金属块优选地铣成实体。微波滤波器可以安装在户外的建筑物或天线杆上，例如用于移动式电话，因而该微波滤波器容易遭受风雨、天候和其它环境的变形。因此，高结构强度是极其重要的。几道闪电是特别难处理的，因为须能引导此极强的雷电电流离开易损的组件，即使之转移。天线杆上的微波滤波器往往靠近架空线安装，同轴电缆使架空线与微波滤波器的同轴线输入端连接。滤波器只使那些不超过特定频带的频率，任选采取放大方式，传到输出同轴线接插件上，而剩余的频率被滤除。关于几道闪电，雷电电流优选在同轴电缆外导线的外侧运行。由于同轴线接插件的外导线直接与滤波器的金属壳体连接，雷电电流就能够不费力地沿着下列通路运行而不致给微波滤波器的各组件带来严重的损害：从输入同轴线接插件的外导线通过输出同轴线接插件的外导线再到达地线，或反之亦然。金属壳体的厚度通常为1～10mm。
为降低此型微波滤波器的价格和重量，该滤波器可用塑料通过模塑法来制造，随后在塑料表面涂层一层金属，该金属能传导那些待滤的电信号。涂布过程可采取钯活化、镍或铜的自动催化积附，继之以银的电解积附。这种金属涂层的厚度实际上经常为5～200μm，它完全满足“平均效应”最高可达几百瓦的天线信号的传导需要。但是，强雷电电流能导致金属涂层损坏性发热，这应归咎于该金属涂层较高的欧姆电阻和低热容。
US 5,502,715(Penny)公开了一种用“镀金属塑料”制成的微波滤波器。按照这个出版物，几道闪电导致潜在损坏的危险可以借助滤波器端口接地而减低。这个出版物的微波滤波器采取同向双工滤波器的形式，包括第一同轴线接插件和第二同轴线接插件在内，其中两个同轴线接插件分别用作输入和输出接插件。
发明内容
本发明的目的在于使上述型式微波传输装置的“雷电保护”得到改善。
本发明的目的是凭借含避雷器的微波传输装置达成的。该避雷器被加工成所需要的尺寸，以便传导雷电电流而不致遭受严重损坏。使该避雷器与第一同轴线接插件的外导线、和与第二同轴线接插件的外导线“电连接”。从而，运行在同轴线接插件的外导线上与第一同轴线接插件连接的雷电电流能够高效地传导给与第二同轴线接插件连接的同轴线接插件的外导线，或反之亦然。这就不致引起壳体的较薄金属层的损坏性发热。
按照本发明的微波传输装置的一个实施方式，避雷器可含有一块截面积为至少10～200mm2的金属实体。此金属实体的电阻应相当低，以便保证极大部分雷电电流通过该金属实体而不通过壳体的金属涂层。
按照本发明的微波传输装置的另一个实施方式，微波传输装置的第一同轴线接插件和第二同轴线接插件可配置在壳体的各自端，一个关闭该壳体用的壳盖含有避雷器。
按照本发明的微波传输装置的一个优选实施方式，壳盖是用金属，例如铝制成的，从而壳盖本身就构成避雷器。
壳盖的厚度可为3mm或更厚一点。
按照本发明的微波传输装置的另一可选实施方式，壳盖可用一种非导电材料，例如塑料制成，从而避雷器采取一种金属实体埋置在非导电材料里的形式。
按照本发明的微波传输装置的优选实施方式，避雷器可凭借一些配件与第一同轴线接插件的外导线、和与第二同轴线接插件的外导线“电连接”，用螺钉把配件固定在避雷器和同轴线接插件的凸缘上。得出的实施方式特别简单。
按照本发明的微波传输装置的一个实施方式，第一同轴线接插件和第二同轴线接插件可配置在壳体的同一端，并且固定在一个共用的板形金属配件上构成避雷器。得出的实施方式特别简单。
按照本发明的微波传输装置的另一可选实施方式，避雷器可采取一种微波滤波器安装在结构零件上用的安装部件的形式。
避雷器的电阻优选为最高1mΩ。
从同轴线接插件的外导线到避雷器之间的总电阻优选为最高0.1Ω，最优选为最高0.01Ω。
壳体的金属涂层的厚度可以是5～200μm。
按照本发明的微波传输装置的一个实施方式，微波滤波器可采取空腔谐振器的形式，含有许多柱状谐振器与壳体构成整体。
按照本发明的微波传输装置的再一个实施方式，微波滤波器可含有一块实心金属的微调板，该板包括微调螺钉用的螺纹孔，该微调螺钉的自由端连同谐振器形成电容量，并且微调板在那里构成避雷器得出的实施方式特别简单。
附图说明
参照附图中优选的实施方式作为例证，下面更详细地解释本发明，其中
图1是按照本发明装配好的微波滤波器的透视图；
图2是图1微波滤波器摊开的透视图；
图3是按照本发明微波滤波器另一个实施方式的剖视图；
图4是图3微波滤波器摊开的剖视、透视图。
具体实施方式
图1举例说明了按照本发明微波滤波器的首要实施方式。该微波滤波器含有壳体2、壳盖5、隐蔽难见的输入同轴线接插件3和输出同轴线接插件(connector)4。在这里壳盖5是用实心金属制成的，自身构成一个雷电导体(避雷器)。用螺钉19把板形金属配件12拧入壳盖5和输出同轴线接插件4的凸缘28，使两者固定，把该凸缘直接与输出同轴线接插件4的外导线连贯起来。相应地，把另端输入同轴线接插件3用配件12连接到壳盖5上。把接地螺杆13及其螺母20安装在壳盖5上，可用电缆把该壳盖连接到天线杆等上。把安装部件23拧入壳盖5，以便把微波滤波器安装在天线杆等上。
图2是图1微波滤波器摊开的透视图。壳体2含有一空腔，参看图2底部，许多柱状谐振器25、26、27从壳体2底部伸到该空腔里。把输入同轴线接插件3的内导线6“电连接”到输入谐振器26；输出同轴线接插件4的内导线6连接到输出谐振器27。输入同轴线接插件3和输出同轴线接插件4两者在内导线6和外导线7之间都含有电介质8。有微调板9夹在微波滤波器壳盖5和壳体2空腔两者之间，该微调板9含有许多螺纹孔及其微调螺钉11。这些微调螺钉11恰好设置在谐振器25、26、27的正前方，用这样的方式在各微调螺钉的自由端与各谐振器25、26、27的上端之间的空间里给电容量确定界限。微调螺钉11的调节使单个电容量的调节成为可能，从而能够调节该滤波器的特性。微调板9可用金属或涂有金属的非导电材料制成，以便在单个微调螺钉11与壳体2之间形成电连接。由微调板用螺钉15把微调板9固定在壳体2上。
把连接螺钉16也拧入微调板9。不同于微调螺钉11，这些连接螺钉16并非恰好位于谐振器25、26、27之上，而是位于其间的空间，这些连接螺钉16用于改变两个谐振器之间的“连接”。当连接螺钉16的位置远低于谐振器之间的空间时，该谐振器25、26、27彼此不能“看见”，相当于“弱连接”。滤波器的微调包含微调螺钉11和连接螺钉16两种调节，而此种微调往往由人工操纵。
在举例说明的实施方式中，用于关闭壳体2的壳盖5是用实心金属，诸如铝制成的，如上所述，壳盖5分别用配件12连接到输入同轴线接插件3和输出同轴接插件4上。从而，因该壳盖有特别低的欧姆电阻和电感，所以起到了避雷器的作用。其作用是，运行在连接输入同轴线接插件3的同轴电缆外导线的雷电电流能通过配件12达到壳盖5，通过配件12到达输出同轴线接插件的外导线7，然后再通过连接输出同轴线接插件4的同轴电缆的外导线，或反之亦然。像这样，在壳体2内侧面和谐振器25、26、27和任选在壳体2外侧面以及微调板9上所涂的金属就不致遭受强雷电电流，否则该电流会损坏该涂层。
在举例说明的实施方式中，壳盖5是用实心金属制成的。可任选把高强度金属撑条埋置在塑料壳盖5中。由壳盖用螺钉14把壳盖固定在壳体2的壁上。
按照一个可选实施方式，微调板9可用作避雷器，该微调板任选用金属板制成并用合适的配件使之与输入同轴线接插件3的外导线和输出同轴线接插件4的外导线连接。
图1、2的微波滤波器的壳盖5应有一定高度，以便容纳必要的电子设备，例如，经滤波器空隙滤过的信号放大器。
把安装部件23固定在壳盖5上，以便把微波滤波器固定在建筑物墙壁或天线杆上。
如上所述，可由壳盖5构成避雷器，只要该壳盖是用实心金属制成的，或壳盖里埋有金属撑条。按照另一实施方式，把微波滤波器固定在墙壁或天线杆上的安装部件可延长滤波器的总长度，用合适的配件把它连接到同轴线接插件3、4上，以便构成避雷器。
图3和4举例说明按照本发明的又一个实施方式。这种微波滤波器是所谓的无源滤波器，它不含电放大线路等。因而壳盖5不须象图1、2实施方式里的壳盖那样高，在这里壳盖5可呈实心金属板状。可以给有源滤波器提供图3、4的壳盖，纳入的电子设备可配置在壳体内别的位置。
把同轴线接插件凸缘28连接在壳盖5上的配件21是角形的，有两片连接板18、24，彼此成直角。连接板18拧在凸缘28上，连接板24延伸到壳体2的槽口22里，并用螺钉10拧在壳盖5的底部。此实施方式的优点是壳盖5的边缘极窄，便于螺钉拧入。
如图4所述，把有外螺纹的接地螺杆13固定在壳盖5上。接地电缆可用螺母20加以固定，以便获得追加的避雷作用。
在上两个举例说明的实施方式中，微波滤波器呈同向双工滤波器状态。因而两个同轴线接插件既可用作输入又可用作输出。
本发明不局限于微波滤波器，能同样处理别种微滤传输装置。例如可以是一种供电装置，也叫“电流注入装置”(current iniectionunit)，其中同轴电缆除用于传输滤波以外还用于供给一种供电电流。因而内导线可设在装置里面，连接到电源上，插入的电容器能保证来自电源的电流沿着正确方向流到装置以外。本发明同样处理所谓的“耦合器”，其中少部分微滤被滤出以便进一步处理或测量，而剩余的微波留在装置中未曾经受处理。
两个实施方式中的壳盖能够随意装卸而不致引起同轴线接插件变松，特别有利的是，由于壳盖可拆卸，不致冒“影响微波的信号通路”的危险。
使同轴线接插件的外导线与避雷器连接的配件12、21、以及避雷器本身不是滤波微波信号通路的组成部分，因此它们不致影响其信号处理性能。
配件12、21及其螺钉19优选是用铜或别的导电率良好的金属或金属合金组成的。
在从同轴线接插件到配件、从该配件到避雷器的换接处的接触电阻当然应该尽量减弱。
在上述两个实施方式中，雷电保护器通路，即一条贯穿配件12、21，螺钉19和壳盖15、16的通路，其总电感在0.5～2nH范围之内。
两个实施方式中的壳盖优选是用3mm厚的铝板制成的。配件12、21则用约0.5～2mm厚的铜板制成，其宽度为约30mm，与共轴线接插件3、4上凸缘28的宽度相配。
假定起因于一道闪电的100kA雷电电流用这样的方式在天线杆中传播：50kA通过天线杆入地，其余的50kA通过架空电缆到达微波传输装置，则该微波传输装置须能耐受这样的电流。经测试证明，该举例说明的实施方式能够耐受50kA电流脉冲而不致损坏该装置。
既然避雷器和配件是装置的整体组成部分，雷电保护器的后期安装或特别安装就是不必要的。否则，这样一种雷电保护器的后期安装或特别安装会是相当费时和困难的，如果装置要安装在天线杆上的话。前述的接地螺杆是与避雷器电连接，以便提供一种附加的雷电保护。当装置安装到天线杆上时，电缆能使该天线杆与接地螺杆连接，以便提供一种界限分明的电流通路，用于或许不在同轴线电缆中运行的雷电电流。
举例说明的实施方案在其各自端含有输入同轴线接插件和输出同轴线接插件，但本发明还涉及一种微波传输装置，其中输入同轴线接插件和输出同轴线接插件配置在同一端。按后者的实施方式，两个同轴线接插件可凭借一个共用安装板拧入壳体端面，从而与同轴线接插件的外导线连接，且借此构成避雷器。
                      参考标号
1微波滤波器                    15微调壳盖用螺钉
2壳体                          16连接螺钉
3输入同轴线接插件
4输出同轴线接插件              18装配连接板
5壳盖(避雷器)                  19螺钉
6内导线                        20螺母
7外导线                        21角形配件
8电介质                        22槽口
9微调板                        23安装部件
10螺钉                         24装配连接板
11微调螺钉                     25柱状谐振器
12板形配件                     26输入谐振器
13接地螺杆                     27输出谐振器
14壳盖用螺钉                   28同轴线接插件凸缘

Claims (13)

1.一种微波传输装置，例如微波滤波器(1)，并含有一个包括第一同轴线接插件(3)和第二同轴线接插件(4)在内的壳体(2)，其中两个同轴线接插件都含有内导线(6)和外导线(7)，该壳体(2)是用非导电材料，例如塑料，制成的，并涂上一层金属，其特征在于该微波传输装置(1)含有一个避雷器(5)，它被加工成所需要的尺寸，以便传导雷电电流而不致遭受严重损坏，并且使它与第一同轴线接插件(3)的外导线(7)、和与第二同轴线接插件(4)的外导线(7)电连接。
2.按照权利要求1所述的微波传输装置(1)，其特征在于该避雷器(5)包括一个截面积为至少10～200mm2的金属实体。
3.按照权利要求1或2所述的微波传输装置(1)，其特征在于第一同轴线接插件(3)和第二同轴线接插件(4)配置在该壳体(2)的各自端，并且微波滤波器(1)包括一个关闭壳体(2)用的壳盖(5)，该壳盖含有避雷器。
4.按照权利要求3所述的微波传输装置(1)，其特征在于该壳盖(5)是用实心金属，优选是铝制成的。
5.按照权利要求3所述的微波传输装置(1)，其特征在于该壳盖(5)是用非导电材料，例如塑料制成的，并且该避雷器是以金属体埋置在非导电材料里的形式构成的。
6.按照上述权利要求中的任一项所述的微波传输装置(1)，其特征在于凭借配件(12、21)，使避雷器(5)与第一同轴线接插件(3)的外导线(7)，和与第二同轴线接插件(4)的外导线(7)电连接，用螺钉(19)把配件(12、21)固定在该避雷器(5)及同轴线接插件(3、4)的凸缘(28)上。
7.按照上述权利要求中的任一项所述的微波传输装置(1)，其特征在于第一同轴线接插件(3)和第二同轴线接插件(4)配置在壳体(2)的同一端并且固定在一个共用的板形金属配件上构成避雷器。
8.按照权利要求1或2所述的微波传输装置(1)，其特征在于避雷器是由一个安装部件(23)构成的，该部件用于把微波传输装置安装在一个结构件上。
9.按照上述权利要求中的任一项所述的微波传输装置(1)，其特征在于避雷器(5)的电阻最高为1mΩ。
10.按照上述权利要求中的任一项所述的微波传输装置(1)，其特征在于从同轴线接插件(3、4)的外导线到经过避雷器(5)之间的总电阻优选为最高0.1Ω，最优选为最高0.01Ω。
11.按照上述权利要求中的任一项所述的微波传输装置(1)，其特征在于该壳体(2)的金属涂层的厚度为5～200μm。
12.按照上述权利要求中的任一项所述的微波传输装置(1)，其特征在于采取空腔谐振器型微波滤波器(1)的形式，包括与壳体(2)构成整体的柱状谐振器(25、26、27)。
13.按照权利要求12所述的微波滤波器(1)，其特征在于它含有一块实心金属的微调板(9)，该板包括微调螺钉(11)用的螺纹孔，该钉的自由端与谐振器(25、26、27)一起形成电容，并且微调板(9)在那里构成避雷器。
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