CN2765314Y - 用于浮地设备的防雷装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种用于浮地设备的防雷装置，包括位于天线接口与所述浮地设备的射频单元之间的隔离变压器；该隔离变压器的第一边绕阻与射频单元连接形成第一回路，其第二边绕阻与天线接口连接形成第二回路。上述射频单元可以是浮地设备的设备射频接口，也可以是浮地设备内部的射频电路。本实用新型实现了浮地设备与天线或室外架空电缆之间的信号和地线隔离，避免了雷电造成的设备损坏和人身伤害；并且通过选择不同隔离电压的变压器器件，可以使浮地设备达到不同等级安全规范的要求。
Description
技术领域
本实用新型涉及防雷装置，尤其涉及浮地设备的防雷装置。
背景技术
在日常生活中，雷电一闪即过，持续时间很短，但能量巨大，是一种非常强大的脉冲干扰，对各种电气设备都有可能造成危害。雷电有两种类型，一种为直击雷，即带电云层直接对被击物体放电，其特点是雷电的能量大，放电电流大；另一种雷电为感应雷，由于带电云层的电磁感应使物体带电，这种雷电能量较小，发生比较频繁。这两种雷电都会导致物体的地电位升高，同时使电气上与该物体直接相连的设备地电位升高，从而引起设备损坏，并且还可能造成人身伤害。
浮地设备是指在地线系统在电气上与大地绝缘的设备。当浮地设备使用的射频同轴电缆连接到室外天线，或射频同轴电缆在室外架空走线时，如果遭到雷击，会在室外天线或室外架空电缆上感应出很高的电压。由于同轴电缆没有隔离作用，会导致相连的浮地设备外壳电位随之升高，对接触设备的人身造成危险，不能达到安全规范标准的要求。
现有技术中，室外天线的防雷是采用天线防雷器实现，其原理如图1所示。当室外天线101被雷电击中后，雷电电流通过天线防雷器102被引入到大地，防止了浮地设备103的地电位升高，避免对接触浮地设备103的人员造成伤害。
要使现有的天线防雷器达到安全规范，必须使天线的接地线满足泻放大电流的要求。急剧上升的浪涌电流绝大部分通过表面2～3米的地层传导泄放，地表面层形成的涡流会阻止电流流向更深的地层，因此有效的地线需要扩大地表层的泄放面积，主要方法是埋设多根接地体，也就是地网。通常要求用于泻放雷电的接地线的接地电阻为10～50Ω，这远远超过了一般家庭能够提供的接地线等级。一般家庭插座提供的地线只是用于防止电器设备漏电对人体造成伤害，这样的地线不能满足泻放雷电的要求。如果接地线等级不够，使用天线防雷器时雷电不能充分泻放到大地，仍会使浮地设备的地电位升高，地线的接地电阻越大，浮地设备的地电位越高。这样仍然会损坏浮地设备或威胁与之接触的人员的人身安全。还有许多农村家庭根本没有安装地线，而且浮地设备本就是为没有地线的用户设计的。所以，对家用终端设备，现有的天线防雷器不能提供可靠的防雷功能。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种防雷装置，在不要求天线接地等级的条件下，实现可靠的防雷功能。
本发明所述用于浮地设备的防雷装置，包括位于天线接口与所述浮地设备的射频单元之间的隔离变压器；该隔离变压器的第一边绕阻与射频单元连接形成第一回路，其第二边绕阻与天线接口连接形成第二回路。
上述射频单元可以是浮地设备的设备射频接口。
上述射频单元也可以是浮地设备内部的射频电路；这种情况下所述天线接口是浮地设备的外接天线接口；所述隔离变压器位于浮地设备内。
所述隔离变压器的第一边为原边，第二边为副边。
所述隔离变压器的第一边为副边，第二边为原边。
优选地，所述隔离变压器的隔离电压根据安全规范的要求确定。
优选地，所述隔离变压器包括传输线变压器、耦合带线变压器和射频变压器。
优选地，所述隔离变压器的转换比为1∶1。
优选地，所述隔离变压器的插入损耗小于1分贝。
与现有技术相比，通过在射频接口和天线接口之间增加变压器隔离电路，本实用新型很好地实现了浮地设备与天线或室外架空电缆之间的信号和地线隔离，这样当一端的天线或室外架空电缆因雷电导致电位上升时，另一端的浮地设备因为与之隔离而不会有电位变化，避免了造成设备损坏和人身伤害的可能；
并且，通过选择不同隔离电压的变压器器件，可以使浮地设备达到不同等级安全规范的要求。
附图说明
图1所示为现有天线防雷器的使用方式示意图；
图2所示为本实用新型的实施例示意图；
图3所示为本实用新型结构图；
图4所示为本实用新型电路图；
图5所示为本实用新型内置到浮地设备中的结构图。
具体实施方式
不同于天线防雷器将雷电引入地下的方式，本实用新型采用了隔离的方法，即在浮地设备和室外天线之间增加隔离电路，此隔离电路应满足以下条件：一是要很好地实现浮地设备和天线之间的信号和地线的电位隔离，二是正常情况下天线接收的信号可以输入到浮地设备，并且对信号传输的影响要尽可能地小。
综合考虑以上因素，本实用新型采用隔离变压器作为浮地设备与天线之间的隔离电路。如图2所示，本实用新型防雷装置202连接在室外天线201和浮地设备203之间，并且本实用新型不需要与大地连接。
变压器一般有两个功能，一是具有电压变换的功能，将原边和副边的电压进行变换，对射频信号通常称之为阻抗变换；二是具有原边和副边的电气隔离功能。本实用新型推荐选用1∶1的变压器，即可以不使用阻抗变换功能，只使用变压器的隔离功能。
图3所示为本实用新型的结构图，设备射频接口301用来连接浮地设备的信号输入端，天线接口303用来连接室外天线的信号输出端，隔离变压器302连接在设备射频接口301和天线接口303之间，实现浮地设备和天线之间的地线隔离。
本实用新型的电路原理图参见图4。在本实施例中，假设设备射频接口401和天线接口402是同轴电缆接口，分别与隔离变压器的原边和副边相连接，其中隔离变压器403原边和副边的一端连接到设备射频接口401或天线接口402的中心信号线，另一端与设备射频接口401或天线接口402的外导体连接，形成原边和副边两个回路，即浮地设备回路和天线回路。
在设备射频接口401通过同轴电缆连接到浮地设备后，设备射频接口401的外导体与浮地设备内部电路的地线连接，即设备射频接口401的外导体连接到设备电路地电位；而天线接口402的外导体与隔离变压器原边或副边的一端连接，形成了天线电路地电位。
在正常情况下，由于天线的接收信号为交流信号，通过隔离变压器403感应到浮地设备一端。本实用新型推荐采用1∶1的变压器，对射频信号不起阻抗变换的作用，因此天线的接收信号可以正常输入到浮地设备。当然，隔离变压器403对射频信号有少量的插入损耗，通过选用插入损耗小的变压器，可以将插入损耗控制在1分贝以下，不会影响浮地设备的正常使用。
在室外天线或室外架空电缆遭到雷击时，由于相对于雷击发生的范围而言，同轴电缆的中心信号线和外导体之间的距离极近，因此中心信号线和外导体上会同时承受很高的电压。但在天线接口402与隔离变压器403的原边或副边形成的天线回路中，因信号线电位和天线电路地电位同时升高，雷电只对电位造成影响，而不会在变压器的绕阻两端形成电势差，所以对隔离变压器403另一侧浮地设备回路的电位和电流都没有影响。
雷电导致的电位上升表现为隔离变压器403的原边和副边之间的电势差，也就是说，天线回路的电位会比浮地设备回路的电位高出很多，因而在隔离变压器403的原边和副边之间造成很大的电压。变压器的隔离电压用来衡量变压器能够承受的原边和副边之间的电压，对应与不同等级的安全规范，可以选择不同隔离电压的变压器，如3KV(千伏)、5KV等。
本实用新型中，隔离变压器可以选择以下变压器中的一种：
传输线变压器：这种变压器将高频传输线绕在具有高导磁率、低损耗的铁氧体磁环上；
耦合带线变压器：通常是在PCB(Printed Circuit Board，印刷电路板)板上制作的无磁芯的变压器；
射频变压器：能够工作在射频频段的变压器；
其他变压器。
本实用新型推荐采用插入损耗小于1db、转换比为1∶1的传输线变压器、耦合带线变压器、射频变压器。
本实用新型的设备射频接口401和天线接口402推荐采用TNC(反向极化螺纹连接器)公型穿墙式连接器，可以和大部分的室外天线及浮地设备直接连接。
本实用新型的另一种实施方式如图5所示，即将本实用新型内置到浮地设备504中，隔离变压器502一端连接浮地设备内其他电路501，另一端连接浮地设备504内的外接天线接口503，形成变压器隔离电路，隔离浮地设备504内部的射频电路和天线接口503，很好地实现了浮地设备与天线之间的信号和地线隔离。
在这种情况下，本实用新型的设备射频接口可以省略，直接将浮地设备回路的变压器绕阻一端连接浮地设备的射频信号线，另一端连接浮地设备内部电路的地线即可。
使用本实用新型后，射频信号从天线接口输入，通过1∶1的隔离变压器进行信号和地线的隔离，从设备射频接口输出，这样很好地实现了浮地设备和室外天线之间的信号和地线电气上的隔离。即使室外天线因为雷击使地电位升高，而浮地设备电气上与之隔离，使得浮地设备的地电位不变，不会产生对地的高电位差，从而避免了设备损坏和人身伤害，起到了防雷的作用，有效地解决了浮地设备天线接口的安全规范问题。
Claims (9)
1.一种用于浮地设备的防雷装置，其特征在于：包括位于天线接口与所述浮地设备的射频单元之间的隔离变压器；该隔离变压器的第一边绕阻与射频单元连接形成第一回路，其第二边绕阻与天线接口连接形成第二回路。
2.根据权利要求1所述的浮地设备的防雷装置，其特征在于：所述射频单元是浮地设备的设备射频接口。
3.根据权利要求1所述的浮地设备的防雷装置，其特征在于：所述射频单元是浮地设备内部的射频电路；所述天线接口是浮地设备的外接天线接口；所述隔离变压器位于浮地设备内。
4.按照权利要求1至3任一项所述用于浮地设备的防雷装置，其特征在于：所述隔离变压器的第一边为原边，第二边为副边。
5.按照权利要求1至3任一项所述用于浮地设备的防雷装置，其特征在于：所述隔离变压器的第一边为副边，第二边为原边。
6.按照权利要求1至3任一项所述用于浮地设备的防雷装置，其特征在于：所述隔离变压器的隔离电压根据安全规范的要求确定。
7.按照权利要求6所述用于浮地设备的防雷装置，其特征在于：所述隔离变压器包括传输线变压器、耦合带线变压器和射频变压器。
8.按照权利要求7所述用于浮地设备的防雷装置，其特征在于：所述隔离变压器的转换比为1∶1。
9.按照权利要求8所述用于浮地设备的防雷装置，其特征在于：所述隔离变压器的插入损耗小于1分贝。
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| CN 200420115488 CN2765314Y (zh) | 2004-11-25 | 2004-11-25 | 用于浮地设备的防雷装置 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104242007A (zh) * | 2014-09-26 | 2014-12-24 | 中讯邮电咨询设计院有限公司 | 小型基站在非暴露环境下的隔离浮地防雷方法 |
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2004
- 2004-11-25 CN CN 200420115488 patent/CN2765314Y/zh not_active Expired - Lifetime
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