調諧線圈同軸浪湧抑制器的製作方法

2023-12-06 13:16:46

專利名稱：調諧線圈同軸浪湧抑制器的製作方法
技術領域：
本發明一般涉及一種同軸電纜和傳輸線路的浪湧(surge)保護。更具體地說，本發明涉及一種可交換的浪湧抑制器插入件以及與同軸電纜或傳輸線路串聯使用的相關的緊湊的浪湧保護器殼體，其可構造用於一定範圍的不同頻帶。
背景技術：
電纜，例如天線塔的同軸傳輸線路配備有浪湧抑制裝置，從而提供接地的電路，以用於將因靜電放電和/或雷擊所造成的電流浪湧轉移。
現有的同軸抑制裝置通常在內部和外部導體之間併入選頻短元件，其大小大約為頻帶中心頻率長度的四分之一，稱作四分之一波長短線(stub)。因此，操作頻帶中的頻率沿著內部導體傳遞，並將從四分之一波長短線同相地反射回到內部導體而不是將其引向外部導體或者接地線。操作頻帶外部的頻率如來自雷擊的低頻浪湧沒有被反射或接地，防止對下遊元件和/或裝置的電損害。
根據所需頻帶，大小為四分之一波長短線的短元件可具有需要的幾英寸大小，要求堅固的支撐外殼。現有的四分之一波長短線浪湧抑制器通過將該波長短線螺旋卷繞在外殼內而降低了所需的外殼大小，如與本申請共同由Andrew Corporation所擁有的1999年11月9日授權的Tellas等人的美國專利號US5982602，「浪湧保護器連接器」中描述的，其全部內容在此加入，以供參考。然而，所需的外殼仍相對較大。
隨著短元件的螺旋形狀增加，電感上升。與直的或者鬆散螺旋的四分之一波長短線相比，感應器結構的高頻磁場效應對容許短元件的總長度降低的選頻短元件的阻抗存在影響。如與本申請共同由Andrew Corporation所擁有的於2002年9月17日公布的Aleksa等人的美國專利號US6452773，「寬帶短截線浪湧電壓保護器」，其全部內容在此加入，以供參考，該專利採用一部分進行螺旋機加工而形成感應器部分的管狀短元件。儘管短線部分和感應器部分的組合使得設備的操作頻帶變寬，不同頻帶的特定短元件結構可仍需滿足特定頻帶。一定範圍的不同短元件的精確機加工用來容許向各個範圍的不同頻帶應用浪湧抑制器，這就增加了加工成本並耗時形成浪湧抑制器系列。
電纜和相關的附件工業內的競賽集中於通過製造效率增加、降低安裝要求和簡化/降低分離元件的總數而降低成本。

發明內容
因此，本發明的目的是提供一種克服現有技術中的缺陷的裝置。
根據本發明，提供了一種浪湧抑制器組件，包括中空帽，其具有開口端和頂部，導線卷繞感應器，其密封在開口端內，該導線卷繞感應器在第一端連接到頂部，並在第二端具有帶螺紋的觸點。
根據本發明，提供了一種串聯式浪湧抑制器，包括本體，其在第一連接端和第二連接端具有同軸連接接口；浪湧抑制器插入件底座，其在第一端和第二端之間形成於本體內；浪湧抑制器插入件，其安裝在浪湧抑制器插入件底座內，包括中空帽，其具有開口端和頂部，導線卷繞感應器，其密封在所述開口端內，導線卷繞感應器在第一端連接到所述頂部，並在第二端具有帶螺紋的觸點；以及延伸在第一連接器端和第二連接器端之間的中心導體，其在浪湧抑制器插入件底座附近具有適於與所述帶螺紋的觸點配合的螺紋孔。
根據本發明，提供了一種浪湧抑制器，包括本體，其適於接收浪湧抑制器插入件，該浪湧抑制器插入件具有連接在該浪湧插入件的中空帽和內部導體之間的導線卷繞感應器，其中，該內部導體由絕緣體同軸地置於本體的孔內。


加入本發明並組成該說明書一部分的附圖示出本發明的實施例並與上述對本發明的一般敘述以及下文給出的實施例的詳細敘述一起用來解釋本發明的原理。
圖1是本發明的第一實施例的立體分解示意圖；圖2是本發明的第一實施例的剖開的側面示意圖；圖3是第一實施例的封裝卷繞導線感應器的示意性外部側視圖；圖4是第一實施例的剖視側面示意圖。
具體實施例方式
參考圖1-4示出的示範性的第一實施例敘述本發明。
浪湧抑制器本體1形成為具有第一連接端3和第二連接端5的串聯組件，該浪湧抑制器本體1形成為用於預期的同軸電纜或傳輸線路的大小，所述第一連接端3和第二連接端5適於經由預期的一個(多個)專有或標準連接接口在任一端與同軸電纜或其他裝置連接。本體1具有內部導體9置於其內的孔7，且該孔7也延伸在第一連接端3和第二連接端5之間，從而同樣地與電纜內部導體或其他裝置連接。內部導體9可同軸地置於孔7內並通過一個或多個絕緣體11與本體1隔離。浪湧抑制器插入件底座(insertmount)13形成於本體1的側面內，位於第一連接端3和第二連接端5之間。浪湧抑制器插入件底座13適於在內部導體9和外部導體即本體1之間與選頻短元件連接。
選頻短元件可形成為卷繞導線感應器(wound wire inductor)15。卷繞導線感應器15的第一端17連接到中空帽19的頂端，例如插入到形成於中空帽19內的孔21中，並用保持裝置如螺釘23、導電粘合劑、過盈配合或焊接固定。在中空帽19安置於浪湧抑制器插入件底座13內時，卷繞導線感應器的第二端25的大小適於與內部導體9配合。例如，連接到卷繞導線感應器的第二端25上的帶有螺紋的觸點27可適於旋入內部導體9的螺紋孔29中。
用於形成卷繞導線感應器15的導線優選選擇具有足夠的載流容量的橫截面積，從而操縱預期大小的電流浪湧，浪湧抑制器構造成與外部導體和/或地連接。
本發明人已經認識到，由導線形成卷繞導線感應器15而不是通過機加工或衝壓形成感應器具有幾個優點。相對於相同大小的衝壓或機加工的感應器，可以獲得高水平的電感，這是因為當絕緣塗層在將導體卷繞以與相鄰的線圈相互接觸之前施加於導線上時，消除了衝壓或切割工具所需的最小間隔。由此，降低了產生給定電感的感應器所需的總尺寸。而且，對於所需的感應器線圈直徑和長度，導線卷繞裝置結構相對簡單地，容許較寬範圍內的不同感應器的成本有效降低，該感應器具有與導線卷繞感應器線圈15的任何一個(或多個)直線部分組合選擇的電感，以用於特定的頻帶。
此外，隨著感應器繞組之間的寬度最小化，感應器的寄生電容增加。在理想的感應器相對於增加的頻率而阻抗增加時，寄生電容的出現具有逆效應。由此，電感效應和電容效應的相互作用產生其中感應器阻抗最大化的自諧振頻率。通過調整導線卷繞感應器15的任何一個(或多個)線性部分的長度、圈數、直徑和線圈與線圈間的間隔，導線卷繞感應器的電感和寄生電容特徵可適當地使得自諧振頻率置於所需的頻帶中心。由此，沿著同軸電纜出現的浪湧抑制器所表示的插入損失在所需頻帶內減至最小。導線卷繞感應器的自諧振頻率特徵降低了有益於寬帶特徵的浪湧抑制器插入件所需的線性部分的範圍，例如Aleska等中所披露的，容許大大的降低根據本發明的浪湧抑制器所需的總尺寸。在需要時，可通過延伸中空帽19的高度來容納一個(或多個)線性部分。
通過調節材料的介電值來對導線卷繞感應器15的阻抗特徵進行附加地調整，其中，感應器卷繞在該材料周圍和/或將該材料插入在相鄰的單獨線圈之間。例如，可應用具有給定介電值的芯部材料和/或導線卷繞感應器可完全封裝在電介質中，例如，如圖3所示。如圖4中的示例所示，封裝的導線卷繞感應器15、中空帽19和帶螺紋的觸點27可被預組裝，以形成整體式浪湧抑制器插入件31。浪湧抑制器插入件31為安裝組件作了準備，其使得安裝之前鬆弛元件的損害或者丟失的機會最小化。本領域技術人員將可以理解，如果該導線卷繞感應器15遭受到溢出和/或重複的浪湧，導線卷繞感應器15的封裝和浪湧抑制器插入件31的中空帽19都有助於限制對本體1的損害。
中空帽19可通過螺紋旋入本體1中的保持蓋33保持在適當的位置處，將中空帽19偏置以與本體1固定接觸。中空帽19也可包括環境密封件35，如O形圈，從而防止溼氣侵入本體1內並由此侵入連接的同軸電纜和/或裝置中。安裝點、如螺紋孔也可形成於本體1中，以用於將浪湧抑制器安裝到所需位置和/或附裝到接地線。在浪湧抑制器插入件31已經證實與專用本體1一起使用的同時，也應該可以理解，浪湧抑制器插入件31可容易地適用於設有其他形式的浪湧抑制元件的現有的浪湧抑制器本體，如四分之一波長短線和/或螺旋機加工感應器/短線組合。
為了簡化浪湧抑制器的組件和/或容許修理浪湧損壞的浪湧抑制器，本體1可形成為用來接收包括第一連接端3在內的固定器元件37。固定器元件37容許內部導體9和相關的一個(或多個)絕緣體11初始組裝和/或更換，並然後將元件固定地保持在適當位置處。固定器元件37例如可經由匹配螺紋和/或過盈配合連接到本體。可替換地，可省去固定器元件37，通過在預置的內部導體9周圍將一個(或多個)絕緣體11壓配合或注射模製在孔7中而將內部導體9安裝在本體內。
本領域技術人員將可理解，本發明描述了在尺寸需求、使用容易性、製造和成本效率發明的重大改進。整個材料需求、機加工操作和分離元件的總數得以降低。根據本發明的一個(或多個)可易於更換的浪湧抑制器插入件31可成本有效地製造用於較寬範圍的不同頻帶。而且，根據本發明的用於給定頻帶的浪湧抑制器可在最短的交付期限內進行快速組裝，以根據要求交付，消除了較大庫存的預先組裝的頻帶給定的浪湧抑制器存貨量的需要。此外，如果浪湧抑制器受到損壞，或者操作的預期頻帶改變，浪湧抑制器插入件31可由用戶容易地更換，而不會擾亂周圍裝置的連接。
部件表


其中已經參考了具有已知等價物的比率、整數、元件或模塊進行了前述的敘述，然後在此作為單獨地敘述來加入這種等價物。
儘管已經通過其實施例的敘述而對本發明作了說明，並且儘管已經相當詳細地敘述了實施例，但是，本申請人不意欲限制或以任何方式將所附權利要求書的範圍限制為這種細節。對本領域技術人員來說，附加的優點和優化是顯而易見的。因此，本發明在更廣的方面不限制為示出並加以敘述的具體細節、代表性的裝置、方法和說明性的示例。因而，在不偏離申請人的一般發明構思的精神和範圍的情況下可以偏離這種細節。此外，可以理解，在不背離由下述權利要求書所限定的本發明的範圍或精神的情況下可以做出多種改進和/或優化。
權利要求
1.一種浪湧抑制器組件，包括中空帽，其具有開口端和頂部，導線卷繞感應器，其密封在開口端內，該導線卷繞感應器在第一端連接到頂部，並在第二端具有帶螺紋的觸點。
2.如權利要求1所述的組件，其中，導線卷繞感應器是圓柱形線圈。
3.如權利要求2所述的組件，其中，圓柱形線圈環繞在塑料電介質周圍。
4.如權利要求1所述的組件，其中，導線卷繞感應器封裝在塑料電介質內。
5.如權利要求1所述的組件，其中，通過將第一端插入頂部的孔中，可將導線卷繞感應器在第一端連接到頂部。
6.如權利要求1所述的組件，其中，導線卷繞感應器具有線性部分。
7.如權利要求1所述的組件，其中，導線卷繞感應器具有為在所需頻帶內操作而選擇的電感。
8.一種串聯式浪湧抑制器，包括本體，其在第一連接端和第二連接端具有同軸連接接口；浪湧抑制器插入件底座，其在第一端和第二端之間形成於本體內；浪湧抑制器插入件，其安裝在浪湧抑制器插入件底座內，包括中空帽，其具有開口端和頂部，導線卷繞感應器，其密封在所述開口端內，導線卷繞感應器在第一端連接到所述頂部，並在第二端具有帶螺紋的觸點；以及延伸在第一連接器端和第二連接器端之間的中心導體，其在浪湧抑制器插入件底座附近具有適於與所述帶螺紋的觸點配合的螺紋孔。
9.如權利要求8所述的組件，其中，導線卷繞感應器是圓柱形線圈。
10.如權利要求9所述的組件，其中，圓柱形線圈環繞在塑料電介質周圍。
11.如權利要求8所述的組件，其中，導線卷繞感應器封裝在塑料電介質內。
12.如權利要求8所述的組件，其中，通過將第一端插入頂部的孔內，可將導線卷繞感應器在第一端連接到所述頂部。
13.如權利要求8所述的組件，其中，導線卷繞感應器具有線性部分。
14.如權利要求8所述的組件，還包括保持蓋，該保持蓋適於將浪湧抑制器插入件保持在浪湧抑制器底座中。
15.如權利要求14所述的組件，還包括在保持蓋和本體之間的環境密封件。
16.如權利要求8所述的組件，其中，中心導體由絕緣體保持與本體的縱軸同軸。
17.如權利要求8所述的組件，其中，浪湧抑制器插入件適用於預期的頻帶。
18.如權利要求8所述的組件，其中，本體具有用於接地的安裝點。
19.一種浪湧抑制器，包括本體，其適於接收浪湧抑制器插入件，該浪湧抑制器插入件具有連接在該浪湧插入件的中空帽和內部導體之間的導線卷繞感應器，其中，該內部導體由絕緣體同軸地置於本體的孔內。
20.如權利要求19所述的組件，還包括連接到本體的固定器，該固定器將內部導體保持在孔內。
全文摘要
一種串聯浪湧抑制器插入件和具有在第一和第二連接器端同軸連接的本體的浪湧抑制器組件。浪湧抑制器插入件底座在第一端和第二端之間形成於本體內，適用於接收浪湧抑制器插入件，該插入件帶有具有頂部和開口端的中空帽。導線卷繞感應器密封在中空帽內。導線卷繞感應器在第一端連接到頂部，並在第二端具有帶螺紋的觸點。延伸在第一連接器端和第二連接器端之間的中心導體在浪湧抑制器插入件底座附近具有螺紋孔，以在浪湧抑制器插入件與浪湧抑制器底座配合時與帶螺紋的觸點相配合，從而經由導線卷繞感應器將內部導體與外部導體連接。
文檔編號H02H3/22GK1967735SQ200610136609
公開日2007年5月23日 申請日期2006年10月31日 優先權日2005年10月31日
發明者弗蘭克·A·哈瓦思 申請人:安德魯公司