專利名稱：帶有非線性保護裝置的rf共軸浪涌保護器的制作方法
技術領域：
本發明主要涉及浪涌保護器，并且更加具體地涉及帶有非線性保護裝置的DC旁路或者DC短路RF共軸浪涌保護器。
背景技術：
正在越來越多地使用非常易于遭受電能浪涌損壞的小型電子構件制造通信設備、計算機、家庭立體聲放大器、電視機和其它電子裝置。電源和傳輸線路電壓中的浪涌變化以及噪聲能夠改變設備的操作范圍并且能夠嚴重地損壞和/或破壞電子裝置。而且，這些電子裝置的修理和更換可能是非常昂貴的。因此，需要一種用于針對電源浪涌保護這些構件的成本有效方式。存在很多能夠引起有害的電能浪涌的源。一個源是能夠被從大量的源耦合到電源和傳輸線路的射頻(RF)干擾。電源和傳輸線路充當了可能在幾英里之上延伸的大型天線，由此從這種源例如無線電廣播天線收集相當大量的RF噪聲功率。有害的RF能量的另ー個源是來自需被保護的設備自身例如計算機。較老的計算機可能發射相當大量的RF干擾。另ー個有害的源是由被連接到電源和傳輸線路的設備產生并且被沿著電源線傳導到需被保護的設備的傳導噪聲。有害電能的再一個源是閃電。閃電是具有估計從5百萬到2千萬伏特的電勢和達到數千安培的電流的、ー種復雜的電磁能源。理想地，在DC旁路或者DC短路RF浪涌抑制裝置中所期望的是具有緊湊的尺寸、低的插入損耗和能夠針對從上述源發射的有害電能而保護硬件設備的低電壓駐波比(VSffR)。
發明內容
公開了ー種用于保護硬件裝置的設備。DC旁路RF浪涌抑制器包括外罩，其限定了具有中心軸線的腔室，該外罩具有通向該腔室的開ロ ；輸入導體，其設置在外罩的腔室中并且基本沿著腔室的中心軸線延伸；輸出導體，其設置在外罩的腔室中并且基本沿著腔室的中心軸線延伸；非線性保護裝置，其位于外罩的開口中以將浪涌能量轉移到接地；電容器，其與輸入導體和輸出導體串聯連接；第一螺旋形電感器，其具有連接到輸入導體的內邊緣和耦接到非線性保護裝置的外邊緣；和第二螺旋形電感器，其具有連接到輸出導體的內邊緣和耦接到非線性保護裝置的外邊緣。ー種DC短路RF浪涌抑制器包括外罩，其限定具有中心軸線的腔室；輸入導體，其設置在外罩的腔室中并且基本沿著腔室的中心軸線延伸；輸出導體，其設置在外罩的腔室中并且基本沿著腔室的中心軸線延伸；電容器，其與輸入導體和輸出導體串聯連接；第一螺旋形電感器，其具有連接到輸入導體的內邊緣和耦接到外罩的外邊緣；和第二螺旋形電感器，其具有連接到輸出導體的內邊緣和耦接到外罩的外邊緣。通過參考說明書的其余部分和附圖，可以認識到對于此處本發明的性質和優點的
進ー步的理解。
圖I是根據本發明的各種實施例的、帶有氣體放電管的DC旁路RF共軸浪涌保護器的概略電路圖；圖2是根據本發明的各種實施例的、具有圖I所示概略電路圖的、帶有氣體放電管的DC旁路RF共軸浪涌保護器的截面視圖； 圖3是根據本發明的各種實施例的、部分地示出內部構件的、圖2的DC旁路RF共軸浪涌保護器的透視圖；圖4是根據本發明的各種實施例的、圖3的DC旁路RF共軸浪涌保護器的截面視圖；圖5A-5E是根據本發明的各種實施例的、圖2的DC旁路RF共軸浪涌保護器的各種外部視圖；圖6是根據本發明的各種實施例的、圖4的DC旁路RF共軸浪涌保護器的分解透視圖；圖7是根據本發明的各種實施例的、帶有兩個氣體放電管的DC旁路RF共軸浪涌保護器的概略電路圖；圖8是根據本發明的各種實施例的、具有圖7所示概略電路圖的、帶有兩個氣體放電管的DC旁路RF共軸浪涌保護器的截面視圖；圖9是根據本發明的各種實施例的、部分地示出內部構件的、圖8的DC旁路RF共軸浪涌保護器的透視圖；圖10是根據本發明的各種實施例的、圖9的DC旁路RF共軸浪涌保護器的截面視圖；圖11A-11E是根據本發明的各種實施例的、圖8的DC旁路RF共軸浪涌保護器的各種外部視圖；圖12是根據本發明的各種實施例的、圖10的DC旁路RF共軸浪涌保護器的分解透視圖；圖13是根據本發明的各種實施例的、帶有三個氣體放電管的DC旁路RF共軸浪涌保護器的概略電路圖；圖14是根據本發明的各種實施例的、帶有MOV的DC旁路RF共軸浪涌保護器的概略電路圖；圖15是根據本發明的各種實施例的、帶有氣體放電管和ニ極管的DC旁路RF共軸浪涌保護器的概略電路圖；圖16是根據本發明的各種實施例的、圖15的DC旁路RF共軸浪涌保護器的截面視圖；圖17是根據本發明的各種實施例的、并不旁路DC而是實際上將DC短接到接地的DC短路RF共軸浪涌保護器的概略電路圖；圖18是根據本發明的各種實施例的、具有圖17所示概略電路圖的DC短路RF共軸浪涌保護器的截面視圖；圖19是根據本發明的各種實施例的、部分地示出內部構件的、圖18的DC短路RF共軸浪涌保護器的透視圖；圖20是根據本發明的各種實施例的、圖19的DC短路RF共軸浪涌保護器的截面視圖； 圖21是根據本發明的各種實施例的、并不旁路DC而是實際上將DC短接到接地的DC短路RF共軸浪涌保護器的概略電路圖。因此，第一、第二和第三螺旋形電感器的外邊緣被連接到接地(例如，外罩)；圖22是根據本發明的各種實施例的、具有圖21所示概略電路圖的DC短路RF共軸浪涌保護器的截面視圖；圖23是根據本發明的各種實施例的、部分地示出內部構件的、圖22的DC短路RF共軸浪涌保護器的透視圖；圖24是根據本發明的各種實施例的、圖22的DC短路RF共軸浪涌保護器的截面視圖；圖25是根據本發明的各種實施例的、并不旁路DC而是實際上將DC短接到接地的DC短路RF共軸浪涌保護器的概略電路圖；圖26是根據本發明的各種實施例的、具有圖25所示概略電路圖的DC短路RF共軸浪涌保護器的截面視圖；圖27是根據本發明的各種實施例的、部分地示出內部構件的、圖26的DC短路RF共軸浪涌保護器的透視圖；圖28是根據本發明的各種實施例的、圖26的DC短路RF共軸浪涌保護器的截面視圖；并且圖29和圖30是根據本發明的各種實施例的、圖26的DC短路RF共軸浪涌保護器的3維視圖。
具體實施例方式在隨后的說明中，將參考作為浪涌抑制器操作的優選實施例描述本發明。特別地，將描述示意本發明的具體特征的實例。然而，本發明不限于任何具體特征也不受到在這里描述的實例限制。因此，隨后的實施例的說明是為了示意而非限制的目的。浪涌保護器保護電子設備免受由雷擊、開關浪涌、瞬變、噪聲、不正確的連接和其它異常狀態或者故障引起的、經由電源和傳輸線路的電流和電壓中的大的變化產生的損壞。電源和傳輸線路電流和電壓中的大的變化能夠改變電子設備的操作頻率范圍并且能夠嚴重地損壞和/或破壞電子設備。浪涌狀態能夠在很多不同的情況中出現，然而，通常當閃電霹靂沖擊被耦接到受到保護的硬件和設備的構件或者傳輸線路時出現。雷電浪涌通常包括頻率達大約IMHz的D. C.電能和AC電能。閃電是具有能夠嚴重損壞和/或破壞電子設備的、估計從5百萬到2千萬伏特的電勢和達到數千安培的電流的復雜的電磁能源。圖I是根據本發明的各種實施例的、帶有非線性保護裝置105的DC旁路RF共軸浪涌保護器100 (還能夠被稱作 浪涌抑制器)的概略電路圖。圖2是根據本發明的各種實施例的、具有圖I所示概略電路圖的、帶有非線性保護裝置105的DC旁路RF共軸浪涌保護器100的截面視圖。參考圖I和圖2，浪涌保護器100針對能夠損壞或者破壞硬件和設備125的電涌120保護硬件和設備125。受到保護的硬件和設備125能夠是任何通信設備、超微型基站(cell towers)、基站、PC計算機、服務器、網絡構件或者設備、網絡連接器、或者任何其它類型的浪涌敏感電子設備。浪涌保護器100具有各種構件，每ー個構件均被構造成形成所期阻抗，例如，50歐姆。浪涌保護器100具有限定空腔210的外罩205。在一個實施例中，可以以柱體的形狀形成空腔210。中心導體109和110與外罩205的空腔210同心地定位并且位于外罩205的空腔210中。參考圖1，浪涌保護器100包括RF通路155、DC通路160和浪涌通路165。RF通路155包括輸入中心導體109、電容器130和輸出中心導體110。用于浪涌保護器100的操作頻率范圍在大約698MHz和大約2. 5GHz之間。在一個實施例中，操作頻率范圍是I. 5GHz到2. 5GHz，在該范圍內，規定插入損耗小于0. IdB并且規定VSWR小于I. I I。在另ー實施例中，操作頻率范圍是2. OGHz到5. 0GHz，在該范圍內規定插入損耗小于0. 2dB并且規定VSWR小于I. 2 I。以上產生的數值能夠根據頻率范圍、浪涌保護程度和所期RF性能而改變。在正常操作期間，RF信號穿過RF通路155行進到硬件和設備125。受到保護的硬件和設備125沿著RF通路155接收和/或傳輸RF信號。因此，浪涌保護器100能夠以雙向方式操作。電容器130與輸入中心導體109和輸出中心導體110串聯地定位并且位于輸入中心導體109和輸出中心導體110之間。電容器130具有在大約3皮法(pF)和大約15pF之間并且優選地大約4. 5pF的值。更高的電容值允許更好的低頻性能。電容器130是以或者集中或者分布形式實現的電容性裝置。可替代地，電容器130能夠是平行桿、耦接裝置、傳導板或者任何其它裝置或者產生電容性效果的元件的組合。電容器130的電容能夠根據使用者期望的操作頻率而改變。根據電容器的電容和電流頻率，電容器130阻斷直流電(DC)的流動并且允許交流電(AC)的流動。在特定頻率下，電容器130可能使AC信號衰減。通常，將電容器130與中心導體109和110共線地放置以阻斷DC信號和不期望的浪涌瞬變。可以經由DC通路160通過浪涌保護器100將DC電源115供應到硬件和設備125。在一個實施例中，DC通路160包括輸入中心導體109、第一螺旋形線圈或者電感器135、第ニ螺旋形線圈或者電感器140和外部中心導體110。DC通路160的配置使DC電流被圍繞電容器130強制或者引導到RF通路155外側。因此，DC電流從中心導體109和110以及電容器130移開并且通過電感器135和140而被朝向非線性保護裝置105 (例如，氣體放電管)引導或者轉移。在一個實施例中，DC電流和遙測信號(例如，10-20MHZ遙測信號)被沿著DC通路160引導或者轉移，而并不通過或者穿過電容器130。在浪涌狀態期間，浪涌120穿過或者沿著浪涌通路165(即，穿過輸入中心導體109、電感器135和氣體放電管105)行進。一旦氣體放電管105放電或者擊穿，浪涌120便穿過氣體放電管105行進到接地端170 (例如，外罩)。氣體放電管105被第一電感器135和第二電感器140與中心導體109和110隔離(即，未被直接地連接到此)。即，第一電感器135和第二電感器140防止氣體放電管105被直接地連接到RF通路155。氣體放電管105包括在使用期間使氣體電離的氣密密封的電極。當氣體被電離時，氣體放電管105變得導電并且擊穿電壓降低。擊穿電壓改變并且依賴于浪涌120的升高時間。因此，依賴于浪涌120，在氣體放電管105變成被電離之前，幾微秒可能逝去，因此導致浪涌120的前部傳到電感器140。氣體放電管105在第一端部105a處被耦接到第一電感器135并且在第二端部105b處被耦接到接地170，因此將浪涌電流轉移至接地170。氣體放電管105的第一端部105a還可以被連接到第二電感器140。氣體放電管105具有大約2pF的電容值和在大約90伏特與大約360伏特之間并且優選地大約180伏特的導通電壓以允許充分的DC操作電壓。第一螺旋形電感器135和第二螺旋形電感器140具有小占地面積設計并且被形成為扁平的、平坦的設計。第一螺旋形電感器135和第二螺旋形電感器140具有在大約10納 亨利(nH)和大約25nH之間并且優選地在大約17-20nH之間的值。在確定用于浪涌保護器100的、特殊RF操作頻率范圍時，為第一螺旋形電感器135和第二螺旋形電感器140選擇的值是重要的因素。能夠改變第一螺旋形電感器135和第二螺旋形電感器140的直徑、表面積、厚度和形狀以調節浪涌保護器100的操作頻率和電流處理能力。在一個實施例中，可以使用迭代過程來確定第一螺旋形電感器135和第二螺旋形電感器140的直徑、表面積、厚度和形狀以滿足使用者的具體應用。具有該封裝尺寸和頻率范圍的第一螺旋形電感器135和第二螺旋形電感器140的直徑通常是0. 865英寸。具有該封裝尺寸和頻率范圍的第一螺旋形電感器135和第二螺旋形電感器140的厚度通常是0.062英寸。進而，螺旋形電感器130沿著向外方向盤旋。在確定能夠安全地經由第一螺旋形電感器135和第二螺旋形電感器140耗散的電荷量時，第一螺旋形電感器135和第二螺旋形電感器140的材料組分是重要的因素。高抗拉強度材料允許第一螺旋形電感器135和第二螺旋形電感器140泄放或者轉移更大量的電流。在一個實施例中，第一螺旋形電感器135和第二螺旋形電感器140是由7075-T6鋁材料制成的。可替代地，具有良好的抗拉強度和導電性的任何材料均能夠被用于制造第一螺旋形電感器135和第二螺旋形電感器140。構件和外罩中的每ー個均可以利用銀材料或者三-金屬薄鍍層電鍍以改進無源互調(PM)性能。這降低或者消除了在RF通路中的、相異的或者不同類型的金屬連接或者構件的數目以改進PIM性能。第一螺旋形電感器135和第二螺旋形電感器140被設置在空腔210內。在ー個實施例中，每ー個螺旋形電感器均具有大致62. 5密耳的內半徑和大致432. 5密耳的外半徑。每ー個螺旋形電感器的內邊緣均被耦接到中心導體。每ー個螺旋形電感器的外邊緣均被耦接到氣體放電管105。螺旋形電感器135和140可以具有具體的已知類型例如Archemedes (阿基米德)、Logarithmic (對數)或者Hyperbolic (雙曲線)螺旋，或者這些螺旋的組合。空腔210的內半徑是大致432. 5密耳。外罩205被耦接到公共接地以泄放電倉^:。內邊緣形成大致62. 5密耳的半徑。外邊緣形成大致432. 5密耳的半徑。每ー個螺旋形電感器均沿著向外方向盤旋。在一個實施例中，姆ー個螺旋形電感器均具有四個螺旋。能夠根據使用者的具體應用改變螺旋的數目和每ー個螺旋的厚度。
在浪涌狀態期間，電能或者浪涌電流首先達到第一螺旋形電感器135的內邊緣。電能然后沿著向外方向通過第一螺旋形電感器135的螺旋而被耗散。一旦電能達到第一螺旋形電感器135的外邊緣，電能便通過氣體放電管105而被耗散或者轉移接地170或者外罩 205。參考圖2和圖3，外罩205可以具有從頂表面225行進到空腔210的開ロ 220。開ロ 220允許容易地從外罩205外側通向外罩205的空腔210。浪涌保護器100還包括被用于覆蓋或者密封外罩205中的開ロ 220的可移除帽215。在一個實施例中，可移除帽215具有與外罩205中的凹槽配對以允許可移除帽215被擰入外罩205中的螺紋。可移除帽215允許技術人員旋開或者移除可移除帽215以容易地檢查和/或更換非線性保護裝置105。在一個實施例中，非線性保護裝置105部分地位于開ロ 220內并且部分地位于可移除帽215的內部開ロ部分216內。非線性保護裝置105通常被連接到可移除帽215。非線性保護裝置105能夠被便捷地(with a short)更換。
如在圖2和圖3中所示,輸入中心導體109、第一電感器135、電容器130、第二電感器140、第一調諧電容器145、第二調諧電容器150和輸出中心導體110位于外罩205的空腔210內。輸入中心導體109和輸出中心導體110沿著軸線305定位。第一電感器135沿著第一平面315定位，并且第二電感器140沿著第二平面310定位。第一平面315基本平行于第二平面310定位。在一個實施例中，軸線305基本垂直于第一平面315和第二平面310定位。第一調諧電容器145和第二調諧電容器150的位置和尺寸被確定為允許技術人員使用各種電容器以允許調節和微調經由或者通過浪涌保護器100的RF頻率。第一調諧電容器145和第二調諧電容器150每ー個均能夠具有在大約20pF和大約200pF之間并且優選地大約150pF的電容值。使用具有已知絕緣和介電性質的環形墊圈608形成第一調諧電容器145和第二調諧電容器150。環形墊圈608可以是Kapton絕緣環形墊圈或者介電環形墊圈。第一環形墊圈608位于第一電容器145和外罩205之間并且第二環形墊圈608位于第二電容器150和外罩205之間。第一電容器145和第二電容器150用作用于調諧目的的解耦電容器，同時提供DC電路與外罩205的絕緣。絕緣部件221和222被設置在遍布外罩205的各種位置處。絕緣部件221和222使中心導體109和110與外罩205電隔離。絕緣部件221和222可以由介電材料例如具有大致2. 3的介電常數的特氟隆制成。絕緣部件221和222通常是柱形的，帶有用于允許中心導體109和110通過的中心孔。圖4是根據本發明的各種實施例的、圖3的DC旁路RF共軸浪涌保護器的截面視圖。在浪涌狀態期間，電能或者浪涌電流在中心導體109的外部護罩上出現并且被電容器130阻斷。電能或者浪涌電流然后通過螺旋形電感器135的螺旋而被轉移并且然后到達非線性保護裝置105。非線性保護裝置105在規定的擊穿電壓下擊穿，并且然后電能或者浪涌電流被轉移至外罩205，或者使用外罩205或者接地170而被接地。圖5A-5E是根據本發明的各種實施例的、圖2的DC旁路RF共軸浪涌保護器100的各種外部視圖。具體地，圖5A是外罩205的透視圖，示出了可移除帽215 ;圖5B是外罩205的前視圖，示出在外罩205的ー側上的陽性DIN連接器501和在外罩205的另ー側上的陰性DIN連接器502 ；圖5C是外罩205的后視圖；圖是外罩205的左端視圖，示出陰性DIN連接器502 ;并且圖5E是外罩205的右端視圖，示出陽性DIN連接器501。
圖6是根據本發明的各種實施例的、圖4的DC旁路RF共軸浪涌保護器的分解透視圖。在這里作為實例標識了幾個構件或者部件。對于制成DC旁路RF共軸浪涌保護器而言，可能并不是所有的構件或者部件都是必要的，而是被提供用于示意示例性構件或者部件列表。浪涌保護器100可以包括可移除帽215、第一墊圈603、第一 0形環604、氣體放電管605、第二 0形環606、外罩205、介電環形墊圈608 (例如，Kapton絕緣環形墊圈)、第三0形環609、帽墊圈610、DIN陰性接點611、特氟隆插件612、DIN延伸部613、第一電感器135、電容器130、第二電感器140、線圈捕獲裝置617、DIN陽性接點618、DIN陽性端部619、DIN陽性扣環620、DIN陽性螺母621和第四0形環622。圖7是根據本發明的各種實施例的、帶有兩個非線性保護裝置105和106(例如，氣體放電管105和106)的DC旁路RF共軸浪涌保護器700的概略電路圖。圖8是根據本發明的各種實施例的、具有圖7所示概略電路圖的、帶有兩個氣體放電管105和106的DC旁路RF共軸浪涌保護器700的截面視圖。圖9是根據本發明的各種實施例的、部分地示出內部構件的、圖8的DC旁路RF共軸浪涌保護器700的透視圖。圖10是根據本發明的各種實施例的、圖9的DC旁路RF共軸浪涌保護器的截面視圖。圖7-10類似于圖1-4，并且添加 了第二氣體放電管106。在一個實施例中，第二氣體放電管106可以用于備用的目的。參考圖7，在浪涌狀態期間，浪涌經由浪涌通路165行進。浪涌通路165包括第一電感器135和第一氣體放電管105和/或第二氣體放電管106。如果第一氣體放電管105不能使全部浪涌能量轉移，則第二氣體放電管106用于轉移浪涌能量的一部分或者全部。而且，第二氣體放電管106能夠用于備用的目的，如果第一氣體放電管105發生故障或者已經由于先前的浪涌而放電。一旦氣體放電管105和106放電，浪涌便經由氣體放電管105和106行進到接地170 (例如，外罩205)。氣體放電管105和106可以具有不同的導通電壓并且因此可以在不同的時間放電。例如，第一氣體放電管105可以具有大約120伏特的導通電壓，而第二氣體放電管106可以具有大約150伏特的導通電壓，并且因此第一氣體放電管105將在比第二氣體放電管106更早的時間擊穿。可替代地，氣體放電管105和106可以具有相同的導通電壓。每ー個非線性保護裝置105和106均可以是氣體放電管、金屬氧化物變阻器(MOV)、ニ極管及其組合。參考圖8-10，外罩205可以具有從底表面226行進到空腔210的第二開ロ 223。第二開ロ 223允許容易地通向外罩205的空腔210。浪涌保護器700還包括用于覆蓋或者密封外罩205中的第二開ロ 223的第二可移除帽217。在一個實施例中，非線性保護裝置106(例如，第二氣體放電管106)部分地位于第二開ロ 223內并且部分地位于第二可移除帽217的內部開ロ部分218內。在一個實施例中，第二可移除帽217具有與外罩205中的凹槽配對的螺紋。第二可移除帽217允許技術人員旋開或者移除第二可移除帽217以容易地檢查和/或更換非線性保護裝置106。圖IIA-IIE是根據本發明的各種實施例的、圖8的DC旁路RF共軸浪涌保護器700的各種外部視圖。具體地，圖IlA是外罩205的透視圖，示出了可移除帽215 ;圖IlB是外罩205的前視圖，示出在外罩205的ー側上的陽性DIN連接器501和在外罩205的另ー側上的陰性DIN連接器502 ;圖IlC是外罩205的后視圖；圖IlD是外罩205的左端視圖，示出了陰性DIN連接器502 ;并且圖IlE是外罩205的右端視圖，示出了陽性DIN連接器501。圖12是根據本發明的各種實施例的、圖10的DC旁路RF共軸浪涌保護器700的分解透視圖。在這里作為實例標識了幾個構件或者部件。對于制成DC旁路RF共軸浪涌保護器而言，可能并不是所有的構件或者部件都是必要的，而是被提供用于示意示例性構件或者部件列表。浪涌保護器700可以包括可移除帽215、第一墊圈603、第一 O形環604、氣體放電管605、第二 O形環606、外罩205、環形墊圈608、第三O形環609、帽墊圈610、DIN陰性接點611、特氟隆插件612、DIN延伸部613、第一電感器135、電容器130、第二電感器140、線圈捕獲裝置617、DIN陽性接點618、DIN陽性端部619、DIN陽性扣環620、DIN陽性螺母621和第四O形環622。圖13是根據本發明的各種實施例的、帶有三個氣體放電管105、106和107的DC旁路RF共軸浪涌保護器1300的概略電路圖。在浪涌狀態期間，浪涌經由浪涌通路165行進。浪涌通路165包括第一電感器135和第一氣體放電管105、第二氣體放電管106和/或第三氣體放電管107。如果第一氣體放電管105不能使全部浪涌能量轉移，則第二氣體放電管106和/或第三氣體放電管107可以用于轉移浪涌能量的一部分或者全部。而且，第二氣體放電管106和第三氣體放電管107可以用于備用的目的，如果第一氣體放電管105發生 故障或者已經由于先前的浪涌而放電。一旦氣體放電管105、106和107放電，浪涌便經由氣體放電管105、106和107行進到接地170 (例如，外罩205)。氣體放電管105、106和107可以具有不同的導通電壓并且因此可以在不同的時間放電。可替代地，氣體放電管105、106和107可以具有相同的導通電壓。每ー個非線性保護裝置105、106和107均可以是氣體放電管、金屬氧化物變阻器(MOV)、ニ極管及其組合。圖14是根據本發明的各種實施例的、帶有MOV 108的DC旁路RF共軸浪涌保護器1400的概略電路圖。通常利用MOV作為限壓元件。如果在MOV 108處的電壓低于它的箝位或者開關電壓，則MOV 108呈現高阻杭。如果在MOV 108處的電壓高于它的箝位或者開關電壓，則MOV 108呈現低阻抗。因此，因為MOV的非線性電流-電壓關系，MOV有時被稱作非線性電阻器。MOV 108 一端108a附接到第一電感器135而另一端108b附接到接地170。圖15是根據本發明的各種實施例的、帶有氣體放電管105和ニ極管111的DC旁路RF共軸浪涌保護器1500的概略電路圖。在浪涌狀態期間，主浪涌通路165包括氣體放電管105，并且精細浪涌通路175包括ニ極管111。浪涌的主要部分經由氣體放電管105傳導，并且浪涌的、未被氣體放電管105轉移的任何部分均被ニ極管111轉移至接地170。圖16是根據本發明的各種實施例的、圖15的DC旁路RF共軸浪涌保護器1500的截面視圖。如在圖16中所不，氣體放電管105沿著第一平面181位于第一電感器135上方并且ニ極管111沿著第二平面182位于第二電感器140下方。在該實施例中，氣體放電管105的位置與ニ極管111的位置偏移或者錯開，從而這兩個裝置并不沿著同一豎直平面定位。因此，第一平面181和第二平面182基本相互平行但是并非彼此同心。空腔210的部分138產生電感。圖17是根據本發明的各種實施例的、并不旁路DC而是實際上將DC短接至接地170的DC短路RF共軸浪涌保護器1700的概略電路圖。因此，第一螺旋形電感器135和第ニ螺旋形電感器140 二者的外邊緣均被連接到接地170 (例如，外罩205)。圖18是根據本發明的各種實施例的、具有圖17所示概略電路圖的DC短路RF共軸浪涌保護器1700的截面視圖。圖19是根據本發明的各種實施例的、部分地示出內部構件的、圖18的DC短路RF共軸浪涌保護器1700的透視圖。圖20是根據本發明的各種實施例的、圖19的DC短路RF共軸浪涌保護器1700的截面視圖。如所示那樣，第一螺旋形電感器135和第二螺旋形電感器140 二者的外邊緣均被連接到外罩205。圖21是根據本發明的各種實施例的、并不旁路DC而是實際上將DC短接至接地170的DC短路RF共軸浪涌保護器2100的概略電路圖。因此，第一、第二和第三螺旋形電感器135、140和139的外邊緣均被連接到接地170 (例如，外罩205)。DC短路RF共軸浪涌保護器2300是5極設計。提供另外的極允許更好地衰減或者過濾低頻信號而不會不利地影響RF性能。例如，5極設計(圖21)具有比3極設計(圖17)更好的低頻衰減。類似地，7極設計(圖25)具有比5極設計(圖21)更好的低頻衰減。例如，7極設計在大致IOOMHz下具有_80dB衰減，5極設計在大致55MHz下具有_80dB衰減，而3極設計在大致30MHz下具有_80dB衰減。圖22是根據本發明的各種實施例的、具有圖21所示概略電路圖的DC短路RF共軸浪涌保護器2100的截面視圖。圖23是根據本發明的各種實施例的、部分地示出內部構件的、圖22的DC短路RF共軸浪涌保護器2100的透視圖。圖24是根據本發明的各種實施 例的、圖22的DC短路RF共軸浪涌保護器2100的截面視圖。如所示那樣，第一、第二和第三螺旋形電感器135、140和139的外邊緣被直接地連接到外罩205。圖25是根據本發明的各種實施例的、并不旁路DC而是實際上將DC短接至接地170的DC短路RF共軸浪涌保護器2500的概略電路圖。圖26是根據本發明的各種實施例的、具有圖25所示概略電路圖的DC短路RF共軸浪涌保護器2500的截面視圖。圖27是根據本發明的各種實施例的、部分地示出內部構件的、圖26的DC短路RF共軸浪涌保護器2500的透視圖。圖28是根據本發明的各種實施例的、圖26的DC短路RF共軸浪涌保護器2500的截面視圖。圖29和圖30是根據本發明各種的實施例的、圖26的DC短路RF共軸浪涌保護器2500的3維視圖。如所示那樣，第一、第二、第三和第四螺旋形電感器135、140、139和138的外邊緣均被直接地連接到外罩205。雖然利用具體的電容性裝置、螺旋形電感器和氣體放電管示出優選實施例，但是并不要求完全在本發明中使用上述元件。因此，電容性裝置、螺旋形電感器和氣體放電管的值是為了示意各種實施例而非限制本發明。現在已經參考特殊實施例說明了本發明。其它實施例對本領域普通技術人員而言將是顯而易見的。因此除了如由所附各權利要求明示之外，并不意圖限制本發明。
權利要求
1.ー種DC旁路RF浪涌抑制器，包括 外罩，所述外罩限定了具有中心軸線的腔室，所述外罩具有通向所述腔室的開ロ ； 輸入導體，所述輸入導體被設置在所述外罩的所述腔室中，并且基本沿著所述腔室的所述中心軸線延伸； 輸出導體，所述輸出導體被設置在所述外罩的所述腔室中，并且基本沿著所述腔室的所述中心軸線延伸； 非線性保護裝置，所述非線性保護裝置位于所述外罩的所述開口中以將浪涌能量轉移至接地； 電容器，所述電容器與所述輸入導體和所述輸出導體串聯連接； 第一螺旋形電感器，所述第一螺旋形電感器具有連接到所述輸入導體的內邊緣和耦接到所述非線性保護裝置的外邊緣；和 第二螺旋形電感器，所述第二螺旋形電感器具有連接到所述輸出導體的內邊緣和耦接到所述非線性保護裝置的外邊緣。
2.根據權利要求I的DC旁路RF浪涌抑制器，其中所述第一螺旋形電感器和所述第二螺旋形電感器都用于將DC能量從所述輸入導體傳播到所述輸出導體。
3.根據權利要求I的DC旁路RF浪涌抑制器，其中所述非線性保護裝置選自以下的組，所述組包括氣體放電管、金屬氧化物變阻器、ニ極管以及它們的組合。
4.根據權利要求I的DC旁路RF浪涌抑制器，進ー步包括可移除帽，所述可移除帽能夠連接到所述外罩以覆蓋所述外罩中的所述開ロ。
5.根據權利要求I的DC旁路RF浪涌抑制器，其中所述輸入導體、所述第一螺旋形電感器、所述第二螺旋形電感器和所述輸出導體形成了 DC通路。
6.根據權利要求5的DC旁路RF浪涌抑制器，其中所述DC通路傳播DC電流和遙測信號。
7.根據權利要求I的DC旁路RF浪涌抑制器，進ー步包括連接到所述第一螺旋形電感器的第一調諧電容器和位于所述第一調諧電容器與所述外罩之間的第一介電環形墊圈。
8.根據權利要求7的DC旁路RF浪涌抑制器，其中所述第一調諧電容器和所述第一介電環形墊圈位于所述外罩的所述腔室內。
9.根據權利要求7的DC旁路RF浪涌抑制器，進ー步包括連接到所述第二螺旋形電感器的第二調諧電容器和位于所述第二調諧電容器與所述外罩之間的第二介電環形墊圈。
10.根據權利要求9的DC旁路RF浪涌抑制器，其中所述第二調諧電容器和所述第二介電環形墊圈位于所述外罩的所述腔室內。
11.根據權利要求9的DC旁路RF浪涌抑制器，其中所述第一調諧電容器和所述第二調諧電容器都用作用于調諧目的的解耦電容器，并且使DC電流與所述外罩絕緣。
12.—種DC短路RF浪涌抑制器，包括 外罩，所述外罩限定了具有中心軸線的腔室； 輸入導體，所述輸入導體設置在所述外罩的所述腔室中，并且基本沿著所述腔室的所述中心軸線延伸； 輸出導體，所述輸出導體設置在所述外罩的所述腔室中，并且基本沿著所述腔室的所述中心軸線延伸；電容器，所述電容器與所述輸入導體和所述輸出導體串聯連接； 第一螺旋形電感器，所述第一螺旋形電感器具有連接到所述輸入導體的內邊緣和耦接到所述外罩的外邊緣；和 第二螺旋形電感器，所述第二螺旋形電感器具有連接到所述輸出導體的內邊緣和耦接到所述外罩的外邊緣。
13.根據權利要求12的DC短路RF浪涌抑制器，其中所述第一螺旋形電感器和所述第ニ螺旋形電感器都用于將DC能量傳播到接地。
14.根據權利要求12的DC短路RF浪涌抑制器，進ー步包括連接到所述第一螺旋形電感器的第一調諧電容器和位于所述第一調諧電容器與所述外罩之間的第一介電環形墊圈。
15.根據權利要求14的DC短路RF浪涌抑制器，其中所述第一調諧電容器和所述第一介電環形墊圈位于所述外罩的所述腔室內。
16.根據權利要求14的DC短路RF浪涌抑制器，進ー步包括連接到所述第二螺旋形電感器的第二調諧電容器和位于所述第二調諧電容器與所述外罩之間的第二介電環形墊圈。
17.根據權利要求16的DC短路RF浪涌抑制器，其中所述第二調諧電容器和所述第二介電環形墊圈位于所述外罩的所述腔室內。
18.根據權利要求16的DC短路RF浪涌抑制器，其中所述第一調諧電容器和所述第二調諧電容器都用作用于調諧目的的解耦電容器，并且使DC電流與所述外罩絕緣。
全文摘要
公開了一種用于保護硬件裝置的設備。一種DC旁路RF浪涌抑制器包括限定具有中心軸線的腔室的外罩，該外罩具有通向腔室的開口；輸入導體，其設置在外罩的腔室中并且基本沿著腔室的中心軸線延伸；輸出導體，其設置在外罩的腔室中并且基本沿著腔室的中心軸線延伸；非線性保護裝置，其位于外罩的開口中以將浪涌能量轉移到接地；電容器，其與輸入導體和輸出導體串聯連接；第一螺旋形電感器，其具有連接到輸入導體的內邊緣和耦接到非線性保護裝置的外邊緣；和第二螺旋形電感器，其具有連接到輸出導體的內邊緣和耦接到非線性保護裝置的外邊緣。
文檔編號H02H9/04GK102742101SQ201080003251
公開日2012年10月17日 申請日期2010年10月4日 優先權日2009年10月2日
發明者喬納森·L·瓊斯, 克里斯·潘威爾 申請人:特蘭斯泰克塔系統公司