CN202888829U - 一种带状线天馈防雷器 - Google Patents
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Abstract
一种带状线天馈防雷器，涉及天馈防雷器技术领域。解决同轴式气体放电管防雷器接口不能转向以及难于调试的问题，包括有一个外壳、输入同轴转接头和输出同轴转接头；其特征在于：在外壳的腔体中还设有输入带状线和输出带状线；所述的输入带状线的其中一端与输入同轴转接头的端子连接，另一端经气体放电管与外壳连接，同时与所述输出带状线其中一端连接，输出带状线另一端再与所述输出同轴转接头的端子相连接。利用带状线设计具有结构简单，调试方便，又可以灵活的改变输入同轴转接头和输出同轴转接头设置方向，且调试方便承受功率高，防雷效果好，性能可靠，免维护的特点，适用于各种射频收发射系统。
Description
技术领域
本实用新型涉及天馈防雷器技术领域。
背景技术
天馈防雷器适用于射频微波系统（如：通讯系统或雷达系统），用作过电压保护电路，能使系统中对电压敏感的贵重设备，如放大器﹑混频器和接收机等免遭雷击或电涌的损害。
射频天馈系统因工作需要多安装在室外地理位置较高处，很容易遭受雷击或感应雷电浪涌电压，只要这些瞬间过电压﹑过电流进入系统，其极高的瞬时能量会使系统收发设备立即烧毁，造成系统失效甚至人员损失。随着现代通讯事业发展，人们对通信设备的保护越来越重视，国际电信联盟和我国已陆续制定了相应的标准，要求电信设备必须设计有防雷击﹑电涌﹑电力线感应和电力线碰触的措施，只有通过了相关标准才能进网使用；对于雷达站也有相应的防雷标准，而对于飞行器，更有非常严格的雷电防护要求。
天馈防雷器安装在天线之下，收发设备之上，也就是位于天线与收发射机之间，将天线和馈线所感应的雷电高能量脉冲信号引入大地，保护系统收发射机，同时又确保射频收发射信号正常传输。气体放电管防雷器是一种传统的天馈防雷器，使用同轴线结构制成，具有带宽宽，工作频率下限直达直流，可以通过防雷器馈送直流功率，通流量大，结构可靠，免维护等优点。
同轴式气体放电管防雷器的输入输出接口在同一轴线上，如果遇到需要拐弯连接的场合，就不方便了。另外，这种防雷器是一种全封闭结构，设计加工安装好后，如果性能不满意，无法进行调整，只有重新设计加工，这些问题时常困扰着系统工程师和电路设计师。
发明内容
综上所述，本实用新型的目的是针对同轴式气体放电管防雷器接口不能转向以及难于调试的问题，而提出的一种带状线天馈防雷器。
为解决本实用新型所提出的技术问题，采用的技术方案为：一种带状线天馈防雷器，包括有一个外壳，在外壳上设有输入同轴转接头和输出同轴转接头，在外壳的腔体中设有气体放电管；其特征在于：在外壳的腔体中还设有输入带状线和输出带状线；所述的输入带状线的其中一端与输入同轴转接头的端子连接，另一端经气体放电管与外壳连接，同时与所述输出带状线其中一端连接，输出带状线另一端再与所述输出同轴转接头的端子相连接。
作为对本实用新型进一步限定的技术方案包括有：
所述的输入同轴转接头与输入带状线垂直连接或平行连接。
所述的输出同轴转接头与输出带状线垂直连接或平行连接。
所述的输入带状线/输出带状线为条形、弧形或直角形。
所述的输入带状线和输出带状线采用微带线结构代替。
本实用新型的有益效果为：本实用新型既具备传统同轴式气体放电管防雷器各种特性，利用带状线设计具有结构简单，调试方便，又可以灵活的改变输入同轴转接头和输出同轴转接头设置方向，且调试方便承受功率高，防雷效果好，性能可靠，免维护的特点，适用于各种射频收发射系统。
附图说明
图１为本实用新型的结构原理结构示意图；
图2为本实用新型的输入同轴转接头设于外壳底部，输出同轴转接头设于外壳右壁时的结构示意图；
图３为本实用新型的输入同轴转接头设于外壳左壁，输出同轴转接头设于外壳右壁时的结构示意图；
图4为本实用新型的输入同轴转接头设于外壳左壁，输出同轴转接头设于外壳后壁时的结构示意图；
图5为本实用新型的输出带状线为直角形时的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和本实用新型优选的具体实施例对本实用新型的结构作进一步地说明。
参照图１至图5中所示，本实用新型包括有一个外壳6，在外壳6上设有输入同轴转接头1和输出同轴转接头2，在外壳6的腔体61中设有气体放电管5、输入带状线3和输出带状线4。
输入同轴转接头1和输出同轴转接头2的屏蔽外层与外壳６直接连接，也即是接地，输入同轴转接头1和输出同轴转接头2的端子11、21引入到外壳６的腔体61中，所述的输入带状线3的其中一端与输入同轴转接头1的端子11连接，另一端与气体放电管5连接，经气体放电管5与外壳6连接，同时该端还与所述输出带状线4其中一端连接，输出带状线4另一端再与所述输出同轴转接头2的端子21相连接，外壳6通过防雷接地线接大地。
输入同轴转接头1和输出同轴转接头2与外壳６的具体实装方式有如下几种：
参照图２中所示，输入同轴转接头1设于外壳6底部，输出同轴转接头2设于外壳6右壁，输入同轴转接头1与输入带状线3相垂直，输入同轴转接头1的端子11与输入带状线3相连接；输出同轴转接头2与输出带状线4平行相行，输出同轴转接头2的端子21相连接。
参照图３中所示，输入同轴转接头1设于外壳6左壁，输出同轴转接头2设于外壳6右壁，输入同轴转接头1与输入带状线3相平行，输出同轴转接头2与输出带状线4相平行；或者是：输入同轴转接头1、输入带状线3、输出带状线4及输出同轴转接头2处于同一直线上。
参照图４中所示，输入同轴转接头1设于外壳6左壁，输出同轴转接头2设于外壳6后壁，输出带状线4为圆弧形，输出带状线4进行一个90度转角后两端连接输入带状线3和输出同轴转接头2。
参照图５中所示，图５与图４不同的是输出带状线4为直角形，同样是90度转角后两端连接输入带状线3和输出同轴转接头2。
输入同轴转接头1和输出同轴转接头2均设于外壳6底部，输入同轴转接头1与输入带状线3垂直连接，输出同轴转接头2与输出带状线4也垂直连接。
带状线天馈防雷器是一种低通滤波器结构防雷器，其下限频率延伸到直流，上限频率为通带截止频率。另外，该防雷器的结构允许系统可以通过防雷器馈送直流电流，在许多应用场合，这是一种非常可贵的功能。
根据传输线理论，一段特性阻抗Zo、电长度θ=βl（β为传播常数，l为传输线几何长度）的无耗传输线，可以分解成许多长度为Δl的子传输线，每段子传输线可以用串联电感L和并联电容C等效，他们与特性阻抗的关系是： 
，这些子传输线电路连接起来，构成一个梯形网络电路，就是传输线的等效电路。只要保持L和C的比值不变，传输线特性阻抗就保持不变。
在防雷器设计时，必须把气体放电管接入电路，才能确保在雷电脉冲到来时，放电管放电短路，把雷电能量引入大地，保护后级电路。但引入气体放电管后，放电管的结电容Cj与传输线电容C并联，改变了传输线特性阻抗，导致电路出现失配反射，影响系统性能。为了把放电管接入电路，又不影响电路特性阻抗，我们预先提高电路的特性阻抗，即增加电感L值到L1，减小电容C值到C2，设置电路，使接入气体放电管后，电路的总电容C1=C2+Cj，确保下述关系成立：
，则电路可以与特性阻抗为Zo的系统匹配。构成L1和C1子传输线电路的长度与防雷器的工作带宽有关。必须确保在防雷器的工作频带内，电路的电压驻波比和插入损耗指标满足要求。
参照图１和图２中所示，本实用新型是利用带状线电路实现常规同轴型气放管防雷器的防雷功能。方法是使用两段高阻抗输入带状线3和输出带状线4，补偿了气体放电管结电容Cj给电路带来的失配，使防雷器具有较理想的匹配性能，另外电路采用空气介质带状线结构，使电路自身吸收损耗降至最低。带状线防雷器的输入输出接头位置可以非常灵活的设置，弥补了同轴型结构输入输出接头只能在同一轴线上的限制，使系统设计师可以非常方便的安排系统布局。带状线电路结构允许设计师打开腔体调整电路，可以把电路性能调整到非常满意的程度。
输入带状线3和输出带状线4由输入输出同轴接头1、2的介质和气体放电管5支撑，几乎是空气介质传输线，传输线损耗极低。选用气体放电管5的结电容Cj为1.2pf，经设计仿真优化，得到实施例的插入损耗IL和电压驻波比仿真特性。
在具体实施过程中，上述的输入带状线3和输出带状线4均采用微带线结构代替。微带线是PCB表层的走线，延时小，对于一般耐燃材料等级为FR4的玻璃纤维环氧树脂覆铜板，1英寸微带线对应的走线延时约140ps；带状线是PCB内层的走线，延时较微带线大，对于一般耐燃材料等级为FR4的玻璃纤维环氧树脂覆铜板，1英寸带状线对应的走线延时约170ps。因此，在微波传输线中，带状线和微带线是两种不同的传输线形式，防雷器也可以采用微带线。
Claims (5)
1.一种带状线天馈防雷器，包括有一个外壳，在外壳上设有输入同轴转接头和输出同轴转接头，在外壳的腔体中设有气体放电管；其特征在于：在外壳的腔体中还设有输入带状线和输出带状线；所述的输入带状线的其中一端与输入同轴转接头的端子连接，另一端经气体放电管与外壳连接，同时与所述输出带状线其中一端连接，输出带状线另一端再与所述输出同轴转接头的端子相连接。
2.根据权利要求１所述的一种带状线天馈防雷器，其特征在于：所述的输入同轴转接头与输入带状线垂直连接或平行连接。
3.根据权利要求１所述的一种带状线天馈防雷器，其特征在于：所述的输出同轴转接头与输出带状线垂直连接或平行连接。
4.根据权利要求１所述的一种带状线天馈防雷器，其特征在于：所述的输入带状线/输出带状线为条形、弧形或直角形。
5.根据权利要求１所述的一种带状线天馈防雷器，其特征在于：所述的输入带状线和输出带状线采用微带线结构代替。
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