多平面感应器同轴电涌抑制器.pdf

本发明公开了一种串连的电涌抑制装置，其具有主体，所述主体具有在两端之间延伸的孔和位于主体内并围绕孔的至少一个通道。内导体位于孔内。短路元件具有从内导体穿过通道和孔之间的延伸凹槽延伸到公共或分离通道(等)的多个片断。所述片断在每一个片断的最近末梢端处连接到通道(等)。

1.  一种串连电涌抑制器装置，包括：
具有孔的主体，所述主体由适于连接到一起的第一部分和第二部分形成；
所述第一和第二部分中的至少一个具有至少一个凹槽，当第一部分和第二部分连接到一起时，所述凹槽形成至少一个封闭的通道；
短路元件，所述短路元件在孔内的内导体和主体之间延伸，所述短路元件具有多个延伸片断，所述多个延伸片断从内导体穿过主体中相应的多个延伸凹槽延伸到所述通道(等)；和
弯曲片断，所述弯曲片断沿通道(等)从各延伸片断延伸，各弯曲片断的末梢端具有电连接到主体的触头。

2.  如权利要求1所述的装置，其中存在两个延伸片断。

3.  如权利要求2所述的装置，其中从两个延伸片断中的每一个延伸的弯曲片断(等)排列在单个通道内。

4.  如权利要求2所述的装置，其中延伸片断在单个通道内互相交叠，并互相隔开。

5.  如权利要求2所述的装置，其中从两个延伸片断中的每一个延伸的弯曲片断(等)每个都安排在分离的通道内。

6.  如权利要求5所述的装置，其中所述分离通道(等)互相交叠。

7.  如权利要求1所述的装置，其中延伸片断从内导体彼此等距地径向突出。

8.  如权利要求1所述的装置，其中弯曲片断(等)除触头外都电绝缘。

9.  如权利要求1所述的装置，其中弯曲片断(等)向内或向外偏压，从而在弯曲片断(等)插入到通道时所述触头(等)被偏压到与通道电接触。

10.  如权利要求1所述的装置，其中内导体具有被电介质分离的断路。

11.  一种串连的电涌抑制器，包括：
具有孔的主体；
位于主体内并且围绕孔的通道；
位于孔内的内导体；
短路元件，所述短路元件具有从内导体延伸穿过通道和孔之间的延伸凹槽进入通道的多个片断；
所述片断中的每一个将最近的末梢端连接到通道。

12.  如权利要求11所述的电涌抑制器，其中内导体具有被电介质分离的断路。

13.  如权利要求11所述的电涌抑制器，其中可选择通道内的片断长度以在所期望的频带内最小化回波损耗。

14.  如权利要求11所述的电涌抑制器，其中主体由适于连接到一起的两部分形成。

15.  如权利要求14所述的电涌抑制器，其中两部分经由螺纹连接到一起，所述螺纹通过密封垫在周围密闭。

16.  如权利要求11所述的电涌抑制器，其中通道内的片断(等)除了末梢端(等)之外都与通道电绝缘。

17.  一种串连电涌抑制器，包括：
主体，所述主体具有在两端之间延伸的孔；
同轴定位在孔内的内导体；
短路元件，所述短路元件具有从内导体穿过主体内相应的多个延伸凹槽延伸到围绕孔的通道中的多个片断；
所述孔在两端之间具有基本上恒定的直径。

18.  如权利要求17所述的电涌抑制器，其中短路元件具有沿通道延伸的弯曲片断；
每一个弯曲片断的末梢端具有与通道电接触的触头。

19.  如权利要求17所述的电涌抑制器，其中短路元件具有两个从内导体径向延伸到通道的延伸片断；
所述延伸片断形成有公共轴。

20.  如权利要求17所述的电涌抑制器，其中通道内的延伸片断(等)除了片断(等)末梢端(等)之外都与通道电绝缘。

多平面感应器同轴电涌抑制器
相关申请的交叉引用
本申请要求2005年10月7日提出的名为“多平面感应器同轴电涌抑制器”的美国发明专利申请No.11/163,184的权益。
技术领域
本发明通常涉及同轴电缆和传输线的电涌保护。尤其是，本发明涉及可配置用于不同频带范围的、与同轴电缆或传输线串连的高电流容量的紧凑型电涌保护器。
背景技术
电缆，如天线塔的同轴传输线，配备有电涌抑制设备为例如由静电放电和雷击导致的电流涌浪的导流提供接地电路。
先前的同轴抑制设备典型地在内导体和外导体之间包含了频率选择短路元件，其尺寸大约是频带中心频率长度的四分之一，称为四分之一波长接钮。因此，运行频带内的频率沿内导体而过，从四分之一波长接钮同相反射回内导体，而不是被导流到外导体和/或接地连接。运行频带外的频率，如雷击引起的低频电涌，不反射并连接到地，防止下游元件和/或设备的电破坏。
取决于所需要的频带，尺寸确定为四分之一波长接钮的短路元件可以有若干英寸的所需尺寸，并需要结实的支撑外壳。在到电涌抑制器主体的支撑外壳和任何必要的接口不能沿电涌抑制器主体单个纵轴机加工的地方，会产生附加的制造费用。先前的四分之一波长接钮电涌抑制器，如在1999年11月9日授权的Tellas等人的专利号为5,982,602的美国专利“电涌保护连接器”中所描述的，该专利和本申请由Andrew公司共同拥有，并且在这里通过参考引用其全部，该抑制器沿电涌抑制器主体的单个纵轴大部分可机加工，并且通过将短路元件盘旋在外壳内还减少了所需的外壳尺寸。然而，因为短路元件需要足够的横截面积以承载所期望的涌浪电流负荷，所以所需外壳仍然相对较大，并且必需对外导体直径做出显著的变化，因为它沿电涌抑制器主体而过。外导体直径内的变化引入了增加插入损失的阻抗中断。
短路元件的螺旋外形是增加短路元件电感的感应器结构。感应器结构的高频磁场作用对频率选择短路元件的阻抗有影响，与直的或最低程度螺旋的四分之一波长接钮相比，这允许短路元件的整个长度减少。通过机加工或弯曲一系列不同螺旋感应器短路元件构造而实现的精确制造，允许提供对一系列不同频带中的每一个进行优化的电涌抑制器，这显著增加了电涌抑制器最终家族的制造费用和加工准备时间。
电缆、连接器和相关附件工业中的竞争已经把注意力集中在从提高生产效率，降低安装需求和简化/分散元件总数量的减少而产生的成本降低。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种克服现有技术不足的设备。
根据本发明的一个方面，提供了一种串连电涌抑制器装置，包括：具有孔的主体，所述主体由适于连接到一起的第一部分和第二部分形成；所述第一和第二部分中的至少一个具有至少一个凹槽，当第一部分和第二部分连接到一起时，所述凹槽形成至少一个封闭的通道；短路元件，所述短路元件在孔内的内导体和主体之间延伸，所述短路元件具有多个延伸片断，所述多个延伸片断从内导体穿过主体中相应的多个延伸凹槽延伸到所述通道(等)；和弯曲片断，所述弯曲片断沿通道(等)从各延伸片断延伸，各弯曲片断的末梢端具有电连接到主体的触头。
根据本发明的另一个方面，提供了一种串连的电涌抑制器，包括：具有孔的主体；位于主体内并且围绕孔的通道；位于孔内的内导体；短路元件，所述短路元件具有从内导体延伸穿过通道和孔之间的延伸凹槽进入通道的多个片断；所述片断中的每一个将最近的末梢端连接到通道。
根据本发明的又一方面，提供了一种串连电涌抑制器，包括：主体，所述主体具有在两端之间延伸的孔；同轴定位在孔内的内导体；短路元件，所述短路元件具有从内导体穿过主体内相应的多个延伸凹槽延伸到围绕孔的通道中的多个片断；所述孔在两端之间具有基本上恒定的直径。
附图说明
包含在本说明书中并构成其一部分的附图图示了本发明的实施例并且与上面给出的发明的一般说明和下面给出的实施例详细说明一起用来阐明发明原理。
图1是本发明示范性实施例的外部侧视示意图。
图2是沿图1线AA的剖面侧视示意图。
图3是沿图1线BB的剖面端面示意图。
图4是图2和3中的短路元件的端面示意图。
具体实施方式
本发明开发出了具有改善的电流容量和减少的回波损耗特征的串连电涌抑制器。先前的单螺旋感应器短路元件由带有连接到内导体的双感应器片断对的短路元件替代。通过在初始化覆盖体(外导体)通道内的弯曲片断(等)之前沿延长片断(等)远离内导体延伸短路元件，外导体的直径变化和短路元件与内导体之间的寄生电容被最小化。依据本发明的串连电涌抑制器还具有显著的生产效率，因为短路元件可被模压，并且电涌抑制器主体部件可以被配置得通过沿主体的单个纵轴旋转而生产。
将参考图1-4描述本发明的示范性实施例。如图1所示，依据本发明的电涌抑制器1可用于与同轴电缆串连使用，所述同轴电缆在每一端具有所需的电缆或同轴连接器接口3。如图2和3所示，带有中空的中心孔7的电涌抑制器主体5以互补的形式形成了适于配合在一起的第一和第二部分(等)9、11。第一和第二部分(等)9、11的连接可以经由例如螺纹(等)13通过诸如O形环的密封垫15在周围密封。形成在例如第一和第二部分(等)9、11的其中一个内的凹槽17在第一和第二部分9、11连接在一起时形成封闭通道19。
内导体21由绝缘体(等)23支撑，在主体5的各端之间在中空的中心孔7内同轴延伸。内导体21内的如被电介质27所分开的断路25可以被用作直流绝缘体。在断路25处的内导体21各端的表面面积和使用的任何电介质27的厚度和介电值适用于所需频带上的所需阻抗，如50欧姆，和可接受的插入损失。
短路元件29连接在主体5(外导体)和断路25的期望电流涌浪从该侧发生的一侧的内导体21之间。短路元件29的片断(等)从内导体21向着主体5延伸，其至少两个延伸片断(等)31优选地围绕内导体21彼此等距离对齐。因为使用了多个延伸片断(等)31，所以各延伸片断31的期望电流电平所需要的横截面面积是传统单螺旋短路元件构造的横截面面积的至少一半。延伸片断(等)31从内导体21经由形成在通道19和孔7之间的相应延伸凹槽(等)33进入通道19中。
在进入通道19时，延伸片断(等)31变成沿通道19延伸并与通道19的侧壁隔开或者以其他方式与通道19的侧壁绝缘的弯曲片断(等)35。如图4所示，尺寸如此确定以致例如可干涉配合在通道19内的触头37形成在各弯曲片断31的末梢端，将短路元件连接到主体5，并且从而连接到外导体。为了降低所需的制造精度，除了触头(等)37外，至少弯曲片断35可以用绝缘材料覆盖。
虽然示范性实施例示出了环形通道19和形成为配合在通道19内的弧的弯曲片断(等)35，但是本领域普通技术人员应该理解，通道19可以在距离内导体任何距离处形成(根据需要，相应增加了电涌抑制器主体5的直径)和具有任何期望的曲率，例如具有从各延伸凹槽33增加和/或减小的半径。类似地，通道19可以形成为若干个分离的通道(等)19，每一个弯曲片断31一个通道，其可以在主体5内互相交叠。弯曲片断(等)31可以以除了与通道19的侧壁等距离之外的构造配合在通道19内。例如，弯曲片断(等)31可以以增加或减小的半径形成，这样，当就座在通道19内时，触头(等)37被弹性偏压到通道19的外壁或内壁，实现可靠的电连接。
各延伸和弯曲片断31、35对的长度和因此其相关电感可通过改变弯曲片断35在最小长度和最大长度之间的长度而调节，其中在最小长度处，延伸片断31在触头进入通道19时终止在触头37处，在最大长度处，触头37定位在通道19内刚好短于下一个延伸片断31。在使用多个分离但交叠的通道(等)19的情况下，或者使用足够宽的通道以允许弯曲片断35的两部分就座在其内而不会相互接触时，最大的弯曲片断长度可以延伸得甚至更远。在这些范围内，可以调整短路元件以达到所需要频带上的最小回波损耗。
每一个弯曲片断(等)35优选地关于另一个弯曲片断对称以最小化回波损耗，因为由各自的延伸和弯曲片断31、35对形成的各感应器是与其它感应器平行的等同对称感应器。虽然本发明以具有双延伸和弯曲片断31、35对的示范性实施例进行了证实，但是应该理解，在本发明的范围内，三对、四对或更多对可以根据需要应用到短路元件。较大数量的延伸和弯曲片断31、35对对于选定的片断横截面面积来说具有的优点是电流容量更大。
因为各延伸和弯曲片断31、35对产生的阻抗集中在各自的弯曲片断35中，并且弯曲片断(等)35被包围在通道19内，所以短路元件的其它弯曲部分和/或先前的单螺旋感应器短路元件电涌抑制器的内导体之间存在的寄生电容减少了。还有，通过使用平行的延伸和弯曲31、35对，增加了电流承载容量，最小化了容纳短路元件必需的整个主体5的尺寸要求。进一步，主体5内的通道19与内导体21的隔离允许沿主体5长度将外导体的直径变化到显著减小的地步，因此，整体减少了电涌抑制器1的插入损失。
本领域的普通技术人员应该理解，本发明还代表了串连同轴电涌抑制器生产效率的显著提高。与先前的单螺旋电涌抑制元件相比，依据本发明的容易更换的电涌抑制插入物(等)29增加了片断分离，这允许通过对宽范围的不同频带进行成本高效的模压处理，精确制造一系列不同尺寸的短路元件。因为主体特征的大部分是环形，所以沿单个纵轴的旋转可以有效地实施大多数要求的主体制造操作。同样，依据本发明用于特定频带的电涌抑制器可以被快速装配以最小的加工准备时间随时交货，消除了预组装频带的特定电涌抑制器存货的大库存。进一步，如果电涌抑制器被破坏或需要操作频带变化，则短路元件29可以在现场替换。
元件表