本安射頻信號隔離PCB板和其應用設備的製作方法
2023-08-02 13:26:51
本申請涉及通信安全隔離
技術領域：
，更具體地說，涉及一種本安射頻信號隔pcb板和本安射頻信號隔離器以及應用所述本安射頻信號隔離器的無線通信設備。
背景技術：
：無線通信技術已經廣泛應用於人們的工作、學習、日常生活中，極大程度的提高了用戶的生活質量，因此無線通信技術已經成為人們生活中必不可少的一部分，但是在一些特殊的爆炸性氣體環境中，如煤礦井下的瓦斯環境、加油站、煉油廠等可燃或爆炸性氣體環境，通常需要禁止無線通信設備的使用。為了避免無線發射設備內部故障導致的高電壓或大電流通過其饋線或天線洩露到設備外部的爆炸性氣體環境中，帶來安全隱患，而設備外部的高電壓(如雷電、高壓電)等也可能通過天線與饋線進入到設備內部，燒毀設備。根據《gb3836.4-2010爆炸性環境第4部分：由本質安全型「i」保護的設備》的6.3.12介電強度要求，本質安全(本安)電路和電氣設備機架或可能接地的部件之間的絕緣應能承受工頻耐壓，試驗電壓應為兩倍本質安全電路電壓和500v交流有效值之間的較大值。因此任何設備的射頻信號輸出作為本質安全電路的一部分，必須滿足該要求，即要做到與接地部件如殼體、機架等工頻絕緣。但是現有技術中安裝於殼體上的射頻連接器外層通常為金屬材質，與殼體是直接接觸的，導致射頻信號地-與殼體地不絕緣，仍然存在無線發射設備外殼系統帶電的情況，在爆炸性氣體環境中，仍然存在安全隱患。技術實現要素：有鑑於此，本申請提供一種本安射頻信號隔離pcb板已解決現有技術中的無線發射設備在爆炸性氣體環境中存在安全隱患的問題。為了實現上述目的，現提出的方案如下：一種本安射頻信號隔離pcb板，包括：所述pcb板為層狀結構，每層均包括信號地子板和外殼地子板，所述信號地子板與所述外殼地子板的間距為第一預設間距，每層所述pcb電路板中的信號線與所述信號地子板和所述外殼地子板的間距為第二預設間距，且同層的信號地與外殼地之間採用隔離電容跨接。優選的，上述本安射頻信號隔離pcb板中，所述隔離電容包括並聯的第一隔離電容和第二隔離電容。優選的，上述本安射頻信號隔離pcb板中，所述第一隔離電容和所述第二隔離電容均為高耐壓電容。優選的，上述本安射頻信號隔離pcb板中，所述第一預設間距為10mil。優選的，上述本安射頻信號隔離pcb板中，所述第二預設間距為15mil。優選的，上述本安射頻信號隔離pcb板中，所述信號線為線寬為17mil的信號線。優選的，上述本安射頻信號隔離pcb板中，所述信號地子板和外殼地子板表面覆有銅層。優選的，上述本安射頻信號隔離pcb板中，所述pcb電路板，為四層結構，且層與層之間的結構對稱。一種本安射頻信號隔離器，上述任意一項公開的本安射頻信號隔離pcb板，以及連接在所述射頻信號線兩端的第一和第二射頻連接器。一種無線通信設備，上述公開的本安射頻信號隔離器。從上述的技術方案可以看出，本申請公開的本安射頻信號隔離pcb板，通過將所述信號地子板與所述外殼地子板之間設置一物理間距，且在信號地與外殼地之間添加一隔離電容，從而在保證信號應用所述本安射頻信號隔離pcb板的設備的信號地域外殼地之間的絕緣，又保證了射頻信號衰減相比信號地與外殼地共地的情況下衰減基本無增加的情況。附圖說明為了更清楚地說明本申請實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本申請的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本申請實施例公開的一種本安射頻信號隔離pcb板的信號層走線圖結構圖；圖2為本申請實施例公開的本安射頻信號隔離pcb板的參考地層結構示意圖；圖3為本申請另一實施例公開的一種四層本安射頻信號隔離pcb板的疊層圖。具體實施方式未解決現有技術中無線發射設備在爆炸性氣體環境中，仍然存在安全隱患的問題，本申請公開了一種採用了一種低成本的板級射頻隔離方式來進行絕緣處理，而不必耗時費力的加工定製的本安射頻信號隔離pcb板和本安射頻信號隔離器以及應用所述本安射頻信號隔離器的無線通信設備。下面將結合本申請實施例中的附圖，對本申請實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本申請一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本申請中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本申請保護的範圍。圖1為本申請實時例公開的本安射頻信號隔離pcb板的信號層走線圖結構圖。圖2為本申請實時例公開的本安射頻信號隔離pcb板的參考地層結構示意圖。參見圖1和圖2，所述pcb板為層狀結構，且每層均包括信號地子板1和外殼地子板2，所述信號地子板1與所述外殼地子板2的間距為第一預設間距a，每層所述pcb電路板中的射頻信號線rf與所述信號地子板1和所述外殼地子板2的間距為第二預設間距b，且同層中的信號地與外殼地之間採用隔離電容c跨接。參見本申請修改後的權利要求1中的技術方案，通過將所述信號地子板與所述外殼地子板之間設置一物理間距，且在信號地與外殼地之間添加一隔離電容，從而在保證信號應用所述本安射頻信號隔離pcb板的設備的信號地域外殼地之間的絕緣，又保證了射頻信號衰減相比信號地與外殼地共地的情況下衰減基本無增加的情況。申請人在對所述本安射頻信號隔離pcb板進行了大量實驗的情況下，發現，當所述跨界電容為兩個隔離電容時，所述本安射頻信號隔離pcb板的隔離效果能夠達到最好，即所述隔離電容包括並聯的第一隔離電容和第二隔離電容。為了進一步增強隔離效果，所述第一和第二隔離電容優選的可以為高耐壓隔離電容，此時所述隔離電容的類型可為：10pf、1kv，當然也可以採用與上述隔離電容類型接近的其他電容，本申請並不對此做過多累述。在申請人經過大量試驗後發現，隨著所述第一預設間距的大小不同，所述本安射頻信號隔離pcb板的隔離效果與損耗也會發生改變，預設間隔越大，隔離效果越好，但信號損耗越高，當所述第一預設間隔為10mil時，所述本安射頻信號隔離pcb板的綜合效果能夠達到最好。可以理解的是，所述射頻信號線rf理論上是一個微帶線，如果靠地太近就會形成寄生耦合電容，把射頻信號耦合到地，也就是短路掉，對信號造成損耗，因此所述射頻信號線rf需要一個開放的空間來進行能量輻射，因此本申請所述的信號線與信號地子板和所述外殼地子板的間距(第二預設間距)可以為15mil。當然，依據相關規定所述信號線的阻抗應滿足50歐姆阻抗，因此為本申請公開的所述本安射頻信號隔離pcb板中的射頻信號線的線寬為不小於17mil。當然在所述本安射頻信號隔離pcb板的電路設計過程中，還可以對信號地和外殼地覆銅。由於所述本申請上述實施例公開的本安射頻信號隔離pcb板為多層狀結構，所以所述多層可以為四層，即所述本安射頻信號隔離pcb板為四層結構，且層與層之間的結構可對稱，參見圖3，圖3為所述四層本安射頻信號隔離pcb板的疊層圖。參見表1，表1為採用本申請提供的最優結構的本安射頻信號隔離pcb板與共地的射頻信號pcb板的在2.4-2.5ghz和4.9-5.8ghz頻率下的損耗情況對比結果表，其中所述最優結構的本安射頻信號隔離pcb板的第一預設間隔為10mil，第二預設間隔為15mil，所述第一間隔電容和第二間隔電容的型號為：10pf，1kv，所述射頻信號線的線寬為17mil。頻點(mhz)共地損耗(db)本申請損耗(db)24120.30.424520.30.424840.50.6490011.150000.91.152000.9155000.91580011.1表1參見表1可以看出，對本申請的本安射頻信號隔離pcb板的損耗相比共地情況下只損耗增加0.1db，可見採用本申請公開的本安射頻信號隔離pcb板對信號基本沒有額外增加損耗。除以對所述本申請公開的最優本安射頻信號隔離pcb板的損耗進行實驗外，本申請還參見工頻耐壓試驗要求，對其進行實驗，該實驗使用500vrms正弦波電壓施加於信號地和殼體地上，維持60s，在實驗過程中流過的未出現電流應超過5ma交流有效值的情況，可見本申請公開的所述本安射頻信號隔離pcb板也完全符合工頻耐壓試驗要求。當然，可以理解的是，對應於所述本安射頻信號隔離pcb板，本申請還公開了一種本安射頻信號隔離器，其中所述本安射頻信號隔離器可包括本申請上述任意已實施例公開的所述本安射頻信號隔離pcb板，以及連接在所述射頻信號線兩端的第一和第二射頻連接器。可以理解的是，本申請公開的所述本安射頻信號隔離器可在多種設備上進行應用，例如手機、對講機、電腦、基站設備等等，因此本申請還特意公開了一種應用本申請上述實施例公開的本安射頻信號隔離器的無線通信設備。最後，還需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關係術語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關係或者順序。而且，術語「包括」、「包含」或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句「包括一個……」限定的要素，並不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設備中還存在另外的相同要素。本說明書中各個實施例採用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本申請。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本申請的精神或範圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本申請將不會被限制於本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的範圍。當前第1頁12