通信线路电涌保护系统 技术领域
本发明涉及通信线路电涌保护系统，它保护通信线路、通信设备等免受在通信线路中感应的雷电电涌。
背景技术
人们一直在努力进行保护通信线路，连接设备等免受在通信线路中感应的雷电电涌等造成的损害。在这种传统的雷电电涌保护系统中，把避雷器，诸如气体放电管避雷器，放置在同轴连接器的中心导体的外部圆周与外导体的内部圆周之间。因此，在通信线路中感应的雷电电涌等被放电，以及被避雷器接地，保护通信线路，连接设备等免受雷电电涌等的损害。
然而，在上述的传统的雷电电涌保护系统中，在雷电电涌等侵入通信线路后和在避雷器执行放电操作之前出现操作地延时。结果，与避雷器的操作的延时有关的雷电电涌可能侵入通信线路或连接设备，由此不利地损害连接设备等。
而且，由于避雷器被连接在同轴线的中心导体的外部圆周与外导体的内部圆周之间，所以在这部分加上一个电容，不利地增加通信线路的损耗，由此使得频带变窄。
发明内容
本发明的一个目的是解决上述的传统的雷电电涌保护系统的问题，并且提供一种通信线路电涌保护系统，它对于通信线路，允许具有预定的频率的信号传送通过通信线路，而阻塞具有雷电电涌等的频率分量的信号，并且它对于地，允许具有雷电电涌等的频率分量的信号传送通过，以便接地，而阻塞具有预定的频率的信号。
为了达到以上的目的，首先，把对于所使用的波长的四分之一波长的开路放置在中心导体线1和外部导体线2的每一个中，以便允许具有预定的通信波长的信号传送通过其中，而阻塞具有雷电电涌等的频率分量的信号，以及其中在中心导体线中还提供一条地线，并且把对于所使用的波长的四分之一波长的短路放置在地线和外部导体线的每一个中，以便阻塞具有预定的通信波长的信号，而允许具有雷电电涌等的频率分量的信号传送通过，以便接地。其次，对于所使用的波长的四分之一波长的开路是通过插入具有对于所使用的波长的四分之一波长长度的绝缘体而被构造到中心导体线和外部导体线的每一个中的。第三，对于所使用的波长的四分之一波长的开路是通过把中心导体线和外部导体线中的每一个分成段和把绝缘体插入在中心导体线和外部导体线的每一个中的分段之间而构造的。
附图说明
图1是作为本发明的实施例的通信线路电涌保护系统的垂直截面图。
具体实施方式
下面描述本发明的实施例。然而，在本发明的精神之内，本发明并不限于这个实施例。
1是通信线路的中心导体线。中心导体线1包括圆柱形的第一分裂的中心导体线1a；第二中心导体线1b，与圆柱的第一分裂的中心导体线1a同心地安排和在它的顶部具有圆柱部分1b1；以及第三中心导体线1c，螺旋进入在第二中心导体线1b的通孔1b2，第三中心导体线1c垂直于第一分裂的中心导体线1a和第二中心导体线1b进行延伸。
2是通信线路的外导体线。外导体线2具有圆柱形的第一分裂的外导体线2a；圆柱形的第二分裂的外导体线2b，具有比第一分裂的外导体线2a小的直径；圆柱形的第三分裂的外导体线2c；和圆柱形的第四分裂的外导体线2d。第一分裂的外导体线2a、第二分裂的外导体线2b、第三分裂的外导体线2c和第四分裂的外导体线2d是同心地安排的。
此外，外导体线2具有第五分裂的外导体线2e，螺旋进入在第三分裂的外导体线2c的圆周壁上打的通孔2c1，第五分裂的外导体线2e以垂直于第一分裂的外导体线2a、第二分裂的外导体线2b、第三分裂的外导体线2c和第四分裂的外导体线2d的直角方向延伸。
此外，第三分裂的外导体线2c的末端被在有螺纹的部分s1螺旋进入第四分裂的外导体线2d的末端。第二分裂的外导体线2b的末端被在有螺纹的部分s2螺旋进入第三分裂的外导体线2c的另一末端。
3是由介质等组成的中心绝缘体。中心绝缘体3具有圆柱体3b，它在其末端处具有侧壁3a，以及凸缘部分3d，被形成在圆柱3b的开口3c处。
中心导体线1的圆柱形第一分裂的中心导体线1a被插入到中心绝缘体3的圆柱体3b，以使得第一分裂的中心导体线1a的末端面邻接在中心绝缘体3的侧壁3a。而且，中心绝缘体3的圆柱3b被配置成适合于构成中心导体线1的第二中心导体线1b的圆柱部分1b1。
4是由介质等组成的外绝缘体。外绝缘体4具有被形成在其一个末端的圆柱体4b，并且具有侧壁4a，其中钻一个通孔4a1，以及较大直径部分4d，形成在开口4c附近，开口被形成在圆柱4b的另一末端，大的直径部分4d具有比圆柱4b更大的外直径。
外导体线2的圆柱的第一分裂的外导体线2a和外导体4在有螺纹的部分s3处连接在一起，有螺纹的部分s3由被形成在圆柱形第一分裂的外导体线2a(构成外导体线2)的内圆周面上的丝扣部分和被形成在外绝缘体4的圆柱4b的外圆周面上的丝扣部分组成。而且，外导体线2的圆柱的第二分裂的外导体线2b适合于外绝缘体4的圆柱4b。
外绝缘体4的更大的直径部分4d被配置成位于构成外导体线2的第一分裂的外导体线2a的外圆周面以外。中心绝缘体3的凸缘部分3d被安装成适合于在外绝缘体4的侧壁4a上钻的通孔4a1。
5a是被安排在构成中心导体线1的第一分裂的中心导体线1a与构成外导体线2的第一分裂的外导体线2a之间的圆环状绝缘支撑元件。5b和5c是被安排在构成中心导体线1的第二中心导体线1b与构成外导体线2的第二分裂的外导体线2b之间的圆环状绝缘支撑元件。圆环状绝缘支撑元件5b，5c也被安排成穿过构成中心导体线1的第三中心导体线1c。
由介质等组成的绝缘体6被安排在构成中心导体线1的第三中心导体线1c与构成外导体线2的第五分裂的外导体线2e之间。构成中心导体线1的第三中心导体线1c的上末端部分1c1被插入到在顶板部分2e1上钻的通孔中，顶被形成在靠近构成外导体线2的第五分裂的外导体线2e中的上部开口。
此外，螺母7被螺旋拧到被形成在第三中心导体线1c的上部末端部分1c1的丝扣部分。然后，构成中心导体线1的第三中心导体线1c和构成外导体线2的第五分裂的外导体线2e被连接在一起，构成接地部分8。
9是覆盖在构成外导体线2的第五分裂的外导体线2e上的上部开口的罩子。
如上所述，中心导体线1提供有第三中心导体线1c，它把中心导体线1接地。而且，构成外导体线2以便包围第三中心导体线1c的第五分裂的外导体线2e被提供来使得从第三分裂的外导体线2c分支出。而且，第三中心导体线1c和第五分裂的外导体线2e通过接地部分8被电连接在一起。
10，11是连接部分，把中心导体线1和外导体线2连接到另外的外导体线。连接部分10，11通过使用适当的安装凸缘12被连接到另外的外导体线。13是被形成在构成外导体线2的第二分裂的外导体线2b与构成中心导体线1的第二中心导体线1b之间的空气部分。
被夹心在构成中心导体线1的第一分裂的中心导体线1a与第二中心导体线1b之间的中心绝缘体3的绝缘体长度，和被夹心在构成外导体线2的第一分裂的外导体线2a与第二分裂的外导体线2b之间的外绝缘体4的绝缘体长度，每个被设置为所使用的波长的四分之一。
对于所使用的波长(λ)的四分之一波长的开路具有绝缘结构，其中通信线路的一部分被阻塞。绝缘体的长度，即，开路线长度(La)被如下确定：
四分之一波长的开路的输入阻抗(Zin)如下给出：
Zin＝-jZo×cot(2πLa/λ)
其中λ＝所使用的波长，
La＝开路线长度(绝缘体的长度)，以及
Zo＝特性阻抗。
假设，La＝λ/4和Zo＝50欧姆(Ω)，则根据以上的方程，Zin＝0Ω。因此，如果开路线长度(La)被设置为所使用的波长(λ)的四分之一，则四分之一波长开路允许具有预定的频率(f)的信号传送通过而没有任何损耗。
另一方面，如果不同于具有预定的频率(f)的信号的具有倍频的信号侵入通信电路，则这个信号的波长由于频率(2f)而是λ/2，以及四分之一开路的输入阻抗(Zin)是：
Zin＝-jZo×cot((2π(λ/4))/(λ/2))
Zin＝∞(Ω)
所以，四分之一波长开路呈现高阻，即，对于与具有预定的频率f的信号不同的信号的非常明显的绝缘特性，即，不同于相应于雷电电涌等的频率信号的信号。因此，四分之一波长开路阻挡不同于具有预定的频率(f)的信号的信号通过。也就是，四分之一波长开路的接地部分8使得雷电电涌等(即，具有不同于预定的频率f的频率的信号)放电到地。
更具体地，如果通信电路具有3GHz的信号频率(f)，相应于这个信号频率的波长(λ)是10厘米(cm)，如下面的公式表示的。四分之一波长开路的绝缘体是2.5cm长。
λ＝c/f＝3×108/3×109＝0.1米(m)
λ/4＝0.1/4＝0.025(m)
其中λ＝所使用的波长，
c＝速度(3×108)，以及
f＝信号频率。
也就是，具有3GHz的通信频率的信号传送通过四分之一波长开路而没有损耗。
然后将描述四分之一波长短路线。四分之一波长短路的输入阻抗(Zin)被给出为：
Zin＝+jZo×tan(2πLb/λ)
其中λ＝所使用的波长，
Lb＝短路线长度，以及
Zo＝特性阻抗。
假设，Lb＝λ/4和Zo＝50欧姆(Ω)，则以下的方程被给出为：
Zin＝+jZo×tan((2π(λ/4))/λ)＝∞(Ω)
因此，如果绝缘体的长度(短路线长度)Lb等于所使用的波长的四分之一，则四分之一波长短路，对于信号频率(f)，呈现相应于无穷大电阻的输入阻抗，由此，阻挡信号频率(f)的通道。
另一方面，四分之一波长短路，对于雷电电涌等的信号(它们具有不同于信号频率(f)的频率)，呈现低阻。因此，具有这些频率分量的信号传送通过电路，即，从这些导体线1经过接地部分8流到地。
接着，四分之一波长开路具有绝缘结构，其中通信线路被阻塞。在本发明的四分之一波长开路中，保护免受雷电电涌等的损害的绝缘距离随电流幅度、温度、和湿度而变化。然而，假设只有约100伏(V)的脉冲承受电压，以及介质击穿可被避免。因此，只需要保证0.5毫米(mm)的空间距离，以及对于印刷电路板等，只需要保证约1毫米(mm)的表面距离。
负的雷电电涌等从地通过外导体线和连接设备流到中心导体线。然而，具有外导体线使用的波长的四分之一波长的长度的四分之一波长开路呈现高阻，以阻止雷电电涌等侵入连接设备。
在本系统被连接到同轴电缆连接设备的实验中，10千伏(KV)的电压被使用10/200微秒(μs)的波形被加在中心导体线与外导体线之间。然后，在连接设备处的电压最大约为2.2伏(V)以及最小约为1.6伏(V)。而且，对于反射特性的数值(电压驻波比)是1.1或更小，以及插入损耗是0.1dB或更小。正如从这些实验看到的，这个系统可以足够供实际使用。
本发明被如上所述地配置，因此，具有以下的效果：
所使用的预定的波长的信号传送通过通信线路，以及与地绝缘。另一方面，阻止具有不同于预定频率的频率的雷电电涌等信号传送通过通信线路，以及把这些信号接地，雷电电涌被放电。所以，连接设备可以安全地和可靠地被保护不受雷电电涌的损害，得到具有小的损耗的良好的和可靠的通信信号。