專利名稱：用于浮地設備的防雷裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及防雷裝置，尤其涉及浮地設備的防雷裝置。
背景技術：
在日常生活中，雷電一閃即過，持續時間很短，但能量巨大，是一種非常強大的脈沖干擾，對各種電氣設備都有可能造成危害。雷電有兩種類型，一種為直擊雷，即帶電云層直接對被擊物體放電，其特點是雷電的能量大，放電電流大；另一種雷電為感應雷，由于帶電云層的電磁感應使物體帶電，這種雷電能量較小，發生比較頻繁。這兩種雷電都會導致物體的地電位升高，同時使電氣上與該物體直接相連的設備地電位升高，從而引起設備損壞，并且還可能造成人身傷害。
浮地設備是指在地線系統在電氣上與大地絕緣的設備。當浮地設備使用的射頻同軸電纜連接到室外天線，或射頻同軸電纜在室外架空走線時，如果遭到雷擊，會在室外天線或室外架空電纜上感應出很高的電壓。由于同軸電纜沒有隔離作用，會導致相連的浮地設備外殼電位隨之升高，對接觸設備的人身造成危險，不能達到安全規范標準的要求。
現有技術中，室外天線的防雷是采用天線防雷器實現，其原理如圖1所示。當室外天線101被雷電擊中后，雷電電流通過天線防雷器102被引入到大地，防止了浮地設備103的地電位升高，避免對接觸浮地設備103的人員造成傷害。
要使現有的天線防雷器達到安全規范，必須使天線的接地線滿足瀉放大電流的要求。急劇上升的浪涌電流絕大部分通過表面2～3米的地層傳導泄放，地表面層形成的渦流會阻止電流流向更深的地層，因此有效的地線需要擴大地表層的泄放面積，主要方法是埋設多根接地體，也就是地網。通常要求用于瀉放雷電的接地線的接地電阻為10～50Ω，這遠遠超過了一般家庭能夠提供的接地線等級。一般家庭插座提供的地線只是用于防止電器設備漏電對人體造成傷害，這樣的地線不能滿足瀉放雷電的要求。如果接地線等級不夠，使用天線防雷器時雷電不能充分瀉放到大地，仍會使浮地設備的地電位升高，地線的接地電阻越大，浮地設備的地電位越高。這樣仍然會損壞浮地設備或威脅與之接觸的人員的人身安全。還有許多農村家庭根本沒有安裝地線，而且浮地設備本就是為沒有地線的用戶設計的。所以，對家用終端設備，現有的天線防雷器不能提供可靠的防雷功能。
發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種防雷裝置，在不要求天線接地等級的條件下，實現可靠的防雷功能。
本發明所述用于浮地設備的防雷裝置，包括位于天線接口與所述浮地設備的射頻單元之間的隔離變壓器；該隔離變壓器的第一邊繞阻與射頻單元連接形成第一回路，其第二邊繞阻與天線接口連接形成第二回路。
上述射頻單元可以是浮地設備的設備射頻接口。
上述射頻單元也可以是浮地設備內部的射頻電路；這種情況下所述天線接口是浮地設備的外接天線接口；所述隔離變壓器位于浮地設備內。
所述隔離變壓器的第一邊為原邊，第二邊為副邊。
所述隔離變壓器的第一邊為副邊，第二邊為原邊。
優選地，所述隔離變壓器的隔離電壓根據安全規范的要求確定。
優選地，所述隔離變壓器包括傳輸線變壓器、耦合帶線變壓器和射頻變壓器。
優選地，所述隔離變壓器的轉換比為1∶1。
優選地，所述隔離變壓器的插入損耗小于1分貝。
與現有技術相比，通過在射頻接口和天線接口之間增加變壓器隔離電路，本實用新型很好地實現了浮地設備與天線或室外架空電纜之間的信號和地線隔離，這樣當一端的天線或室外架空電纜因雷電導致電位上升時，另一端的浮地設備因為與之隔離而不會有電位變化，避免了造成設備損壞和人身傷害的可能；并且，通過選擇不同隔離電壓的變壓器器件，可以使浮地設備達到不同等級安全規范的要求。
圖1所示為現有天線防雷器的使用方式示意圖；圖2所示為本實用新型的實施例示意圖；圖3所示為本實用新型結構圖；圖4所示為本實用新型電路圖；圖5所示為本實用新型內置到浮地設備中的結構圖。
具體實施方式
不同于天線防雷器將雷電引入地下的方式，本實用新型采用了隔離的方法，即在浮地設備和室外天線之間增加隔離電路，此隔離電路應滿足以下條件一是要很好地實現浮地設備和天線之間的信號和地線的電位隔離，二是正常情況下天線接收的信號可以輸入到浮地設備，并且對信號傳輸的影響要盡可能地小。
綜合考慮以上因素，本實用新型采用隔離變壓器作為浮地設備與天線之間的隔離電路。如圖2所示，本實用新型防雷裝置202連接在室外天線201和浮地設備203之間，并且本實用新型不需要與大地連接。
變壓器一般有兩個功能，一是具有電壓變換的功能，將原邊和副邊的電壓進行變換，對射頻信號通常稱之為阻抗變換；二是具有原邊和副邊的電氣隔離功能。本實用新型推薦選用1∶1的變壓器，即可以不使用阻抗變換功能，只使用變壓器的隔離功能。
圖3所示為本實用新型的結構圖，設備射頻接口301用來連接浮地設備的信號輸入端，天線接口303用來連接室外天線的信號輸出端，隔離變壓器302連接在設備射頻接口301和天線接口303之間，實現浮地設備和天線之間的地線隔離。
本實用新型的電路原理圖參見圖4。在本實施例中，假設設備射頻接口401和天線接口402是同軸電纜接口，分別與隔離變壓器的原邊和副邊相連接，其中隔離變壓器403原邊和副邊的一端連接到設備射頻接口401或天線接口402的中心信號線，另一端與設備射頻接口401或天線接口402的外導體連接，形成原邊和副邊兩個回路，即浮地設備回路和天線回路。
在設備射頻接口401通過同軸電纜連接到浮地設備后，設備射頻接口401的外導體與浮地設備內部電路的地線連接，即設備射頻接口401的外導體連接到設備電路地電位；而天線接口402的外導體與隔離變壓器原邊或副邊的一端連接，形成了天線電路地電位。
在正常情況下，由于天線的接收信號為交流信號，通過隔離變壓器403感應到浮地設備一端。本實用新型推薦采用1∶1的變壓器，對射頻信號不起阻抗變換的作用，因此天線的接收信號可以正常輸入到浮地設備。當然，隔離變壓器403對射頻信號有少量的插入損耗，通過選用插入損耗小的變壓器，可以將插入損耗控制在1分貝以下，不會影響浮地設備的正常使用。
在室外天線或室外架空電纜遭到雷擊時，由于相對于雷擊發生的范圍而言，同軸電纜的中心信號線和外導體之間的距離極近，因此中心信號線和外導體上會同時承受很高的電壓。但在天線接口402與隔離變壓器403的原邊或副邊形成的天線回路中，因信號線電位和天線電路地電位同時升高，雷電只對電位造成影響，而不會在變壓器的繞阻兩端形成電勢差，所以對隔離變壓器403另一側浮地設備回路的電位和電流都沒有影響。
雷電導致的電位上升表現為隔離變壓器403的原邊和副邊之間的電勢差，也就是說，天線回路的電位會比浮地設備回路的電位高出很多，因而在隔離變壓器403的原邊和副邊之間造成很大的電壓。變壓器的隔離電壓用來衡量變壓器能夠承受的原邊和副邊之間的電壓，對應與不同等級的安全規范，可以選擇不同隔離電壓的變壓器，如3KV(千伏)、5KV等。
本實用新型中，隔離變壓器可以選擇以下變壓器中的一種傳輸線變壓器這種變壓器將高頻傳輸線繞在具有高導磁率、低損耗的鐵氧體磁環上；耦合帶線變壓器通常是在PCB(Printed Circuit Board，印刷電路板)板上制作的無磁芯的變壓器；射頻變壓器能夠工作在射頻頻段的變壓器；其他變壓器。
本實用新型推薦采用插入損耗小于1db、轉換比為1∶1的傳輸線變壓器、耦合帶線變壓器、射頻變壓器。
本實用新型的設備射頻接口401和天線接口402推薦采用TNC(反向極化螺紋連接器)公型穿墻式連接器，可以和大部分的室外天線及浮地設備直接連接。
本實用新型的另一種實施方式如圖5所示，即將本實用新型內置到浮地設備504中，隔離變壓器502一端連接浮地設備內其他電路501，另一端連接浮地設備504內的外接天線接口503，形成變壓器隔離電路，隔離浮地設備504內部的射頻電路和天線接口503，很好地實現了浮地設備與天線之間的信號和地線隔離。
在這種情況下，本實用新型的設備射頻接口可以省略，直接將浮地設備回路的變壓器繞阻一端連接浮地設備的射頻信號線，另一端連接浮地設備內部電路的地線即可。
使用本實用新型后，射頻信號從天線接口輸入，通過1∶1的隔離變壓器進行信號和地線的隔離，從設備射頻接口輸出，這樣很好地實現了浮地設備和室外天線之間的信號和地線電氣上的隔離。即使室外天線因為雷擊使地電位升高，而浮地設備電氣上與之隔離，使得浮地設備的地電位不變，不會產生對地的高電位差，從而避免了設備損壞和人身傷害，起到了防雷的作用，有效地解決了浮地設備天線接口的安全規范問題。
權利要求1.一種用于浮地設備的防雷裝置，其特征在于包括位于天線接口與所述浮地設備的射頻單元之間的隔離變壓器；該隔離變壓器的第一邊繞阻與射頻單元連接形成第一回路，其第二邊繞阻與天線接口連接形成第二回路。
2.根據權利要求1所述的浮地設備的防雷裝置，其特征在于所述射頻單元是浮地設備的設備射頻接口。
3.根據權利要求1所述的浮地設備的防雷裝置，其特征在于所述射頻單元是浮地設備內部的射頻電路；所述天線接口是浮地設備的外接天線接口；所述隔離變壓器位于浮地設備內。
4.按照權利要求1至3任一項所述用于浮地設備的防雷裝置，其特征在于所述隔離變壓器的第一邊為原邊，第二邊為副邊。
5.按照權利要求1至3任一項所述用于浮地設備的防雷裝置，其特征在于所述隔離變壓器的第一邊為副邊，第二邊為原邊。
6.按照權利要求1至3任一項所述用于浮地設備的防雷裝置，其特征在于所述隔離變壓器的隔離電壓根據安全規范的要求確定。
7.按照權利要求6所述用于浮地設備的防雷裝置，其特征在于所述隔離變壓器包括傳輸線變壓器、耦合帶線變壓器和射頻變壓器。
8.按照權利要求7所述用于浮地設備的防雷裝置，其特征在于所述隔離變壓器的轉換比為1∶1。
9.按照權利要求8所述用于浮地設備的防雷裝置，其特征在于所述隔離變壓器的插入損耗小于1分貝。
專利摘要本實用新型公開了一種用于浮地設備的防雷裝置，包括位于天線接口與所述浮地設備的射頻單元之間的隔離變壓器；該隔離變壓器的第一邊繞阻與射頻單元連接形成第一回路，其第二邊繞阻與天線接口連接形成第二回路。上述射頻單元可以是浮地設備的設備射頻接口，也可以是浮地設備內部的射頻電路。本實用新型實現了浮地設備與天線或室外架空電纜之間的信號和地線隔離，避免了雷電造成的設備損壞和人身傷害；并且通過選擇不同隔離電壓的變壓器器件，可以使浮地設備達到不同等級安全規范的要求。
文檔編號H02H9/04GK2765314SQ200420115488
公開日2006年3月15日 申請日期2004年11月25日 優先權日2004年11月25日
發明者顧劍 申請人:華為技術有限公司