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1/4波长防雷器线路板线路布置方式及防雷器

1.一种1/4波长防雷器微带线路板的线路布置方式,其特征在于:所述的线路板是采用微带线技术制作的线路板,且线路板上的短路线采用曲线方式布置,短路线与壳体相连,使其形成一个闭合的防雷回路。
2.如研究要求1所述的1/4波长防雷器微带线路板的线路布置方式,其特征在于:所述的曲线为对称迂回布置的,且保证导线的最小间距在最坏情况下的线间绝缘电阻和击穿电压满足防雷的要求。
3.如研究要求1所述的1/4波长防雷器微带线路板的线路布置方式,其特征在于:所述的曲线为对称“S”形结构布置。
4.如研究要求1所述的1/4波长防雷器微带线路板的线路布置方式,其特征在于:所述的曲线为对称锐角齿形波形状结构布置。
5.如研究要求1所述的1/4波长防雷器微带线路板的线路布置方式,其特征在于:所述的曲线为对称正弦波形状结构布置。
6.一种微带线路板式1/4波长防雷器,为1/4波长防雷器,包括一个封闭腔体,在封闭的腔体内安装有线路板和射频接头;所述的射频接头固定在封闭腔体的射频安装孔内,同时将射频接头传输线与线路板上的传输线进行可靠焊接;其特征在于:所述的线路板采用微带线技术制作的线路板,且线路板上的短路线采用曲线结构布置,短路线与壳体相连,使其形成一个闭合的防雷回路。
7.如研究要求1所述的微带线路板式1/4波长防雷器,其特征在于:所述的曲线为对称迂回布置的结构,且保证导线的最小间距在最坏情况下的线间尽缘电阻和击穿电压满足防雷的要求。
8.如研究要求2所述的微带线路板式1/4波长防雷器,其特征在于:所述的曲线为对称“S”形结构布置。
9.如研究要求3所述的微带线路板式1/4波长防雷器,其特征在于:所述的曲线为对称锐角齿形波形状结构布置。
10.如研究要求3所述的微带线路板式1/4波长防雷器,其特征在于:所述的曲线为对称正弦波形状结构布置。

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一种1/4波长防雷器线路板线路布置方式及防雷器

01.技术领域:

本研究涉及一种防雷器的线路板线路布置方式及防雷器,尤其是涉及一种1/4波长防雷器微带线路板的线路布置方式及防雷器,主要用于RF无线通信用1/4波长防雷器。

02.背景技术:

伴随着通信产品领域的不继发展与创新,通信设备的集成度也越来越高,应用也越来越广泛,而且为了增强通信设备的信号强度,许多通信设备都是安装在空旷的野外或建筑物和山峰的顶端。可是通信设备安装在空旷的野外或建筑物的顶端,很容易受到感应雷电的破坏,造成通信设备的损坏与信号的中断,给信息化时代里的人类生活带来的越来越来大的影响。所以为了防止通信设备遭受感应雷电的破坏,大多通信设备都会安装各种各样的防雷装置。

03.射频防雷器是多种防雷器中的一种,1/4波长(λ/4)高频同轴避雷器是一种新兴的避雷器,它广泛应用于频率比较高,且频段相对固定的无线电设备上,如800MHz、900MHz、1.8GHz、2.4GHz等等的设备上。其主要优点是防雷效果明显,冲击耐流很容易达8/20 μ s波30kA以上。对信号的插入损耗小,最近我们在二级计量站检测67只800MHz?2400MHz的λ /4高频同轴避雷器,其插入损耗最大为0.15分贝,最小为0.1分贝。λ /4高频同轴避雷器还能大大地抑制不同频率的干扰。传统的四分之一波长射频防雷器多年来以结构简单、牢靠,防雷效果好,承受功率高,免维护等特点,一直在通信射频收发系统中受到广泛的使用。但随着近年来3G、4G网络建设的不断更新,同时3G、4G为小功率无线发射基站,其建设密度也远远高于2G大功率无线发射基站,运营商对于3G、4G的网络建设费用要远高于2G网络的建设费用;据统计3G基站建设数量约为79.2万个,4G基站一期建设数量为18万个总投资约5000亿元,因此有效控制3G、4G无线基站建设成本将成为重中重之重的首选问题。而传统的四分之一波长射频防雷器由于体积大、耗材多、制作工艺复杂、制造成本很高,因此已不适用于现行3G、4G无线通信系统设备的防雷保护。很有必要对此加以改进。

通过国内专利检索发现有一些关于射频防雷器的专利文献,与本研究技术相关的主要有以下几个:

1、究名称为“补偿四分之一波长线末端开路射频防雷器”的中国研究专利,该专利公开了一种补偿四分之一波长线末端开路射频防雷器,为了解决多频段和宽频带射频微波系统中的防雷技术问题,以及馈电保护、低互调值等问题。所提出的射频防雷器包括外导体,在外导体内设有输入端50欧姆同轴线、输入端绝缘子、输入端补偿同轴线、四分之一波长分支线、输出端补偿同轴线、输出端绝缘子和输出端50欧姆同轴线,在所述四分之一波长分支线的末端与外导体之间设有间隙或气体放电管。

04.究名称为“宽带补偿四分之一波长线射频防雷器”的中国研究专利,该专利公开了一种宽带补偿四分之一波长线射频防雷器,包括外导体,在所述外导体内设有输入端50欧姆同轴线、输入端介质支撑、输入端补偿同轴线、四分之一波长分支线、输出端补偿同轴线、输出端介质支撑和输出端50欧姆同轴线,所述输入端50欧姆同轴线经输入端介质支撑与输入端补偿同轴线相连,输入端补偿同轴线的另一端分别与四分之一波长分支线和输出端补偿同轴线连接,四分之一波长分支线的另一端与外导体短接,输出端补偿同轴线的另一端经输出端介质支撑与输出端50欧姆同轴线相连。本研究除具有传统四分之一波长线防雷器的结构简单、防雷效果好等优点外,还有工作带宽宽的特点,工作带宽可达一个倍频程以上。

05.研究名称为“四分之一波长宽频馈线电涌保护器”的中国研究专利,该专利公开了一种四分之一波长宽频馈线电涌保护器,涉及微波技术,特别涉及到四分之一波长馈线电涌保护器的宽频技术。本研究包括浪涌端射频连接器、保护端射频连接器、微波同轴传输线和四分之一波长短线路,浪涌端射频连接器、保护端射频连接器分别与微波同轴传输线的两端连接,其特征在于,微波同轴传输线为低阻抗补偿,长度为入0 /2;四分之一波长短路线为高阻抗补偿,长度为λ0 /4。本研究大大地拓宽了频带,设计合理可以使工作频率带宽大于一个倍频程以上。

06.以上这些专利都涉及到四分之一波长的防雷器,而且前面两个专利还涉及到了射频防雷器,但仔细分析以后可以发现,这些专利所采用的仍是传统的四分之一波长射频防雷器,因此仍存在体积大、耗材多、制作工艺复杂,制作成本高等问题,所以不适用于作为现行3G、4G无线通信系统设备的防雷保护,仍有必要进行对现有四分之一波长射频防雷器进行改进。

研究内容

07.本研究的目的是针对现有四分之一波长射频防雷器存在体积大、耗材多、制作工艺复杂,制作成本高等问题,提供一种新型1/4波长防雷器微带线路板的线路布置方式及防雷器,该种1/4波长防雷器线路板线路布置具有使得防雷器体积更小,耗材少,制作成本低的特点,特别适用于3G、4G无线通信系统设备的防雷保护。

08.本研究解决其技术问题所采用的技术方案是:一种1/4波长防雷器微带线路板的线路布置方式,其特征在于:所述的线路板是采用微带线技术制作的线路板,且线路板上的短路线采用曲线方式布置,短路线与壳体相连,使其形成一个闭合的防雷回路。

09.进一步地,所述的曲线为对称迂回布置的,且保证导线的最小间距在最坏情况下的线间绝缘电阻和击穿电压满足防雷的要求。

10.进一步地,所述的曲线为对称“S”形结构布置。

11 .进一步地,所述的曲线为对称锐角齿形波形状结构布置。

12.进一步地,所述的曲线为对称正弦波形状结构布置。

13.利用上述1/4波长防雷器微带线路板的线路布置方式制作的一种微带线路板式1/4波长防雷器,为1/4波长防雷器,包括一个封闭腔体,在封闭的腔体内安装有线路板和射频接头;所述的射频接头固定在封闭腔体的射频安装孔内,同时将射频接头传输线与线路板上的传输线进行可靠焊接;其特征在于:所述的线路板是采用微带线技术制作的线路板,且线路板上的短路线采用曲线结构布置,短路线与壳体相连,使其形成一个闭合的防雷回路。

14.进一步地,所述的曲线为对称迂回布置的结构,且保证导线的最小间距在最坏情况下的线间绝缘电阻和击穿电压满足防雷的要求;

进一步地,所述的曲线为对称“S”形结构布置; 进一步地,所述的对称“S”形结构布置的短路线的曲率半径为以保证满足最小爬电距离要求为最小值;最佳值为r=3-5mm ;

进一步地,所述的曲线为对称锐角齿形波形状结构布置;

进一步地,所述的曲线为对称锐角齿形波的锐角b=40-50度。

15.进一步地,所述的曲线为对称正弦波形状结构布置;

进一步地,所述的正弦波的上下幅值控制在10-15mm,正弦波形的一个周期间距为12-20mm ;

进一步地,所述的封闭腔体由壳体和盖板组合形成,其中,所述壳体外观为方形结构,壳体中间为空心结构,此结构设计可以采用铝合金热溶挤压技术实现,热溶挤压后出来的产品只需做切割、打孔、攻丝等工艺就能实现,从而大大的降低壳体的生产成本;

进一步地,所述的盖板有两块,分别安装在壳体的二面,将壳体进行封闭屏蔽处理;所述壳体上布有安装固定孔,盖板通过壳体的安装固定孔固定在壳体上形成一个封闭的屏蔽腔体。

16.本研究的积极效果:

所述的线路板3采用1/4波长原理设计,线路板上的短路线采用半圆形曲线设计,短路线上的安装孔用螺钉紧固与壳体I相连,使其形成一个闭合的防雷回路;半圆形曲线设计的主要目的为:1、对短路线的长度可以明显进行缩减,从而在小空间范围内实现3G、4G频率覆盖要求;2、半圆形曲线的圆弧设计对电流冲击产生的电感效应与抗干扰效应明显,从而了延长产品的使用寿命;3、半圆形曲线采用对称结构可以实现安全的电气间隙与爬电距离;4、半圆形曲线设计采用多级均衡阻抗匹配补偿技术,实现产品良好的频率带宽及传输性能,可以直接覆盖3G、4G频率。

17.附图说明:

图1为本研究微带线路板式1/4波长防雷器结构示意图;

微带线路板式1/4波长防雷器结构示意图

图2为本研究微带线路板式1/4波长防雷器外观结构示意图;

微带线路板式1/4波长防雷器外观结构示意图

图3为本研究微带线路板式1/4波长防雷器外观结构侧面示意图;

波长防雷器外观结构侧面示意图

图4为本研究壳体结构示意图;

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图5为本研究壳体结构侧面示意图;

壳体结构侧面示意图

图6为本研究盖板外观示意图;

盖板外观示意图

图7为本研究一种线路板结构的示意图;

一种线路板结构的示意图

图8为本研究另一种线路板结构的示意图;

另一种线路板结构的示意图

图9为本研究另一种线路板结构的示意图。

线路板结构的示意图

具体实施方式

18.下面将结合附图和实施例对本研究做进一步的描述。

19.图1、2、3、4、5给出了本研究的一个具体实施例,通过附图可以看出,本研究涉及一种1/4波长防雷器微带线路板的线路布置方式,其特征在于:所述的线路板是采用微带线技术制作的线路板,且线路板上的短路线采用曲线方式布置,短路线与壳体相连,使其形成一个闭合的防雷回路。

20.进一步地,所述的曲线为对称迂回布置的,且保证导线的最小间距在最坏情况下的线间绝缘电阻和击穿电压满足防雷的要求。

21.进一步地,所述的曲线为对称“S”形结构布置。

22.进一步地,所述的曲线为对称锐角齿形波形状结构布置。

23.进一步地,所述的曲线为对称正弦波形状结构布置。

24.利用上述布线方法制作的一种微带线路板式1/4波长防雷器,为1/4波长防雷器,包括一个封闭腔体,在封闭的腔体内安装有线路板和射频接头;所述的射频接头固定在封闭腔体的射频安装孔内,同时将射频接头传输线与线路板上的传输线进行可靠焊接;其特征在于:所述的线路板是采用微带线技术制作的线路板,且线路板上的短路线采用曲线结构布置,短路线与壳体相连,使其形成一个闭合的防雷回路。

25.进一步地,所述的曲线为对称迂回布置的结构,且保证导线的最小间距在最坏情况下的线间绝缘电阻和击穿电压满足防雷的要求;

进一步地,所述的曲线为对称“S”形结构布置;

进一步地,所述的对称“S”形结构布置的短路线的曲率半径为以保证满足最小爬电距离要求为最小值;最佳值为r=3-5mm ;

进一步地,所述的曲线为对称锐角齿形波形状结构布置;

进一步地,所述的曲线为对称锐角齿形波的锐角b=40-50度。

26.进一步地,所述的曲线为对称正弦波形状结构布置;

进一步地,所述的正弦波的上下幅值控制在10-15mm,正弦波形的一个周期间距为12-20mm ;

进一步地,所述的封闭腔体由壳体和盖板组合形成,其中,所述壳体外观为方形结构,壳体中间为空心结构,此结构设计可以采用铝合金热溶挤压技术实现,热溶挤压后出来的产品只需做切割、打孔、攻丝等工艺就能实现,从而大大的降低壳体的生产成本;

进一步地,所述的盖板有两块,分别安装在壳体的二面,将壳体进行封闭屏蔽处理;所述壳体上布有安装固定孔,盖板通过壳体的安装固定孔固定在壳体上形成一个封闭的屏蔽腔体。

27.本研究的积极效果:

所述的线路板3采用1/4波长原理设计,线路板上的短路线采用半圆形曲线设计,短路线上的安装孔用螺钉紧固与壳体I相连,使其形成一个闭合的防雷回路;半圆形曲线设计的主要目的为:1、对短路线的长度可以明显进行缩减,从而在小空间范围内实现3G、4G频率覆盖要求;2、半圆形曲线的圆弧设计对电流冲击产生的电感效应与抗干扰效应明显,从而了延长产品的使用寿命;3、半圆形曲线采用对称结构可以实现安全的电气间隙与爬电距离;4、半圆形曲线设计采用多级均衡阻抗匹配补偿技术,实现产品良好的频率带宽及传输性能,可以直接覆盖3G、4G频率。

所述的射频接头为常规射频接头,即为各射频接头厂家生产的标准化通用性射频接头,不受不同厂家及技术要求的限制;而传统1/4波长防雷器为特别定制设计,每个厂家生产的产品外形均不一致且在市场上无法直接购买,必须定制,此增加产品的生产成本及交货周期;采用微带线路板方式设计的1/4波长防雷器,其体积小、成本低;

所述的壳体外观为方形结构,壳体中间为空心结构设计,此结构设计可以采用铝合金热溶挤压技术实现,热溶挤压后出来的产品只需做切割、打孔、攻丝等工艺就能实现,从而大大的降低壳体的生产成本;

本研究为设计、生产使用提供了一种简便、快捷的方式,节省了大量成本,满足了 3G、4G网络基站的雷电防护需要,产品的可靠性、安全性、适用性有了较大的提高;相对同等技术要求的传统1/4波长防雷器其成本约下降约60%,对于3G、4G网络建设费用上有突出贡献。

28.实施例一

如附图1、2和3所示,一种微带线路板式1/4波长防雷器,包括壳体1、盖板7、线路板

2、射频接头3 ;所述的线路板2安装在壳体I内,使用螺钉6固定;所述的射频接头3安装在壳体I的射频安装孔9内并使用螺钉紧固,同时将射频接头3传输线与线路板2上的传输线进行可靠焊接形成一个闭合的传输线路;

所述的盖板7分别安装在壳体I的二端面,将壳体I进行封闭处理形成一个封闭的屏蔽腔体;

如图2、3所示,所述的一种微带线路板式1/4波长防雷器外形体积小巧,安装方便;所述的射频接头4为常规射频接头,直接固定在壳体I的二端;

如图4和图5所示,所述的壳体I外观为方形结构,壳体I中间为空心结构设计,此结构设计可以采用铝合金热溶挤压技术实现,热溶挤压后出来的产品只需做切割、打孔、攻丝等工艺就能实现,从而大大的降低壳体的生产成本;

如图6所示,所述盖板7通过盖板螺钉8固定在壳体I上;

如图7所示,所述线路板上的短路线采用半圆形曲线设计,短路线上的安装孔用螺钉紧固与壳体I相连,使其形成一个闭合的防雷回路;所述的曲线为对称迂回布置的结构,且保证导线的最小间距在最坏情况下的线间绝缘电阻和击穿电压满足防雷的要求;尤其是曲线为对称正弦波形状结构布置为最佳,所述的正弦波的上下幅值控制在10-15mm,正弦波形的一个周期间距为12-20mm,这样既可以有效保证在最坏情况下的线间绝缘电阻和击穿电压满足防雷的要求,又可以尽可能缩短短路线的直线距离,且制作方便;

所述的半圆形曲线设计的主要方法与效果是:1、通过曲线设计有效减少短路线的长度,从而在小空间范围内实现3G、4G频率覆盖要求;2、半圆形曲线的圆弧设计对电流冲击产生的电感效应与抗干扰效应明显,从而了延长产品的使用寿命;3、半圆形曲线采用对称半圆结构设计可以实现安全的电气间隙与爬电距离;4、半圆形曲线通过史密斯圆图计算曲线的阻抗后采用多级均衡阻抗匹配补偿技术,从而实现产品良好的频率带宽及传输性能,可以直接覆盖3G、4G频率;

实施例二

所述的实施例二基本结构与实施例一是一样的,只是所采用的短路线曲线与实施例一有所不同,所采用的短路线曲线是对称锐角齿形波形状结构布置,对称锐角齿形波的锐角b=40-50 度。

29.实施例三

所述的实施例二基本结构与实施例一是一样的,只是所采用的短路线曲线与实施例一有所不同,所采用的短路线曲线是对称“S”形结构布置的短路线的曲率半径为以保证满足最小爬电距离要求为最小值;最佳值为r=3-5mm。

30.很显然,上述实施例只是本研究的个例,任何基于本研究的思路所做得修饰性改进都属于本研究的保护范围。