[发明专利]宽带短轴浪涌保护器

说明书

本发明总体上讲是涉及浪涌(电涌)保护器，更具体地讲是涉及用于高频通信系统中的宽带浪涌保护器。

浪涌保护器是放置在电路中的一种装置，用来防止可能损坏电子设备的危险浪涌和尖峰的通过。浪涌保护器的一种特别有用的应用是在无线通信系统的天线发射和接收系统中。在这种天线系统中，一个浪涌保护器通常连接在主馈线同轴电缆和跳线同轴电缆之间的线路中。在天线系统正常工作期间，微波和射频信号无间断地通过浪涌保护器。当在天线系统中产生危险的浪涌时，浪涌保护器通过将浪涌转到地来阻止危险的浪涌从一根同轴电缆传输到另一同轴电缆。

用于天线系统的一种浪涌保护器具有一个T形结构，包括一个同轴直通部分和一个垂直连接到同轴直通部分中部的直的同轴短轴。同轴直通部分的一端适合与主馈线同轴电缆端部的配对连接器连接，而同轴直通部分的另一端适合与跳线同轴电缆端部的配对连接器连接。同轴直通部分和直的同轴短轴两者都包括内部和外部导体。在同轴短轴和同轴直通部分之间的T形连接处，同轴短轴的内部和外部导体连接到同轴直通部分的相应内部和外部导体。在直的同轴短轴的另一端，同轴短轴的内部和外部导体连接在一起形成短路。该短路处通过某种箝位电路间接地连接到一个接地装置，例如接地母线。从同轴短轴一端的连接处到同轴短轴另一端的短路处之间的实际距离大致等于所需微波或射频窄带的中心频率波长的四分之一。

在正常的“非浪涌”工作期间，浪涌保护器允许频带内的信号在任一方向通过在两根电缆之间连接的浪涌保护器。信号传输的方向取决于浪涌保护器是用于天线系统的发射侧还是接收侧。处在所需工作频带内的信号通过接口之一(取决于信号传输方向)到达浪涌保护器。当通过浪涌保护器时，处在所需频带内的信号传输通过浪涌保护器的同轴直通部分。然而，所需信号的一部分在通过同轴直通部分的同时遇到了短轴。该短轴将这个信号部分散射，从而使该信号部分流到该短轴。在经短路处反射之后，被散射的信号部分又沿短轴返回。由于短轴从与同轴直通部分的内部导体的连接处到短路处的实际距离设计为与所需工作频带的中心频率波长的四分之一相等，因此被散射的信号部分就同相添加到未散射信号部分并且传输通过同轴直通部分的另一端。

当在天线系统中产生浪涌时(例如，由于雷击)，那么短轴的实际长度就会大大小于中心频率波长的四分之一，因为浪涌处在比所需工作频带低得多的频率上，在这种情况下，浪涌沿着同轴直通部分的内部导体传输到短轴，通过短轴传输到短路处，通过短路处传输到接地附件，并且通过接地附件传输到相连的接地装置。由此，浪涌就通过浪涌保护器转移到地。

上述T形浪涌保护器的一个缺点是：这些浪涌保护器的工作带宽有限。原设备制造商(“OEM”)和无线服务提供商现在需要购买大量的短轴浪涌保护器来应付工作在不同频率下的各种应用。由于它们的多重放电能力和优异的无源互调失真性能，对短轴浪涌保护器的需求增加了，OEM或服务提供商必须储备大量不同的短轴浪涌保护器来适应当前系统的公用的分配工作带宽(800-870MHz,824-896MHz,870-960MHz,1425-1535MHz,1700-1900MHz,1850-1990MHz,2110-2170MHz,2300-2485MHz，等等)。一种能够在此整个频率范围内工作的宽带短轴浪涌保护器将允许OEM或服务提供商只需拥有一种产品；很明显，这简化了库存需求并带来由于大量购买造成的成本上的优势。

此外，对宽带浪涌保护器有很大的需求是因为从社会而来的与日俱增的压力要求限制与无线通信系统相关的信元站点的数量。为此，对于无线服务提供商而言，就越来越需要利用同向双工或三工技术通过现有的同轴传输线来协调配置其工作系统。这种将各种工作频率多路复用的趋势就要求所有常规的窄带部件，例如浪涌保护器，升级为宽带装置。

虽然其它类型的宽带浪涌保护器当前已能制造，但许多人采用一种在同轴浪涌装置的内部和外部导体之间安装一个气体放电管的技术。尽管这些类型的装置提供了宽带特性，但它们会带来几种不希望的特点，包括需要正常的定期维护、抗多重电击(multiple strikes)能力差以及不良的无源互调失真性能。

相应地，就存在对这样的浪涌保护器的需求：它具有用于无线通信系统的宽的工作带宽。

本发明的一个目的就是提供一种浪涌保护器，它具有用于无线通信系统的宽的工作带宽。