專利名稱：一種具有雷電保護功能的寬帶低損耗分相器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及無線電通訊中的分相器，特別的是涉及一種用于無線 通訊基站給天線饋電的分相器。
背景技術(shù)：
'分相器安裝于無線通訊基站(BTS)與塔頂放大器(TMA)和電源(DC power)之間，如圖1所示，將射頻信號和直流電源信號通過射頻信號傳輸 線(FeederCable)輸入天線(Antenna)及天線下的塔頂放大器(TMA)。圖2所示為圖1所示系統(tǒng)中傳統(tǒng)的分相器的電路結(jié)構(gòu)圖，該電路包括 三個端口Portl、 Port2、 Port3，電容C1、電容C2和電感L1。其中，端口 Portl連接至基站，端口Port2通過傳輸線連接至塔頂放大器及天線，端口 Port3連接至電源供電端口?；舅l(fā)出的射頻信號從端口 Portl經(jīng)過電容 Cl傳輸?shù)蕉丝?Port2，電感Ll與電容C2 —起組成低通濾波器對射頻信號 隔離，使其不會傳輸?shù)蕉丝赑ort3，減少射頻信號損耗。電源供電端口提供 的直流電流從端口 Port3經(jīng)電阻Rl和電感Ll傳輸?shù)蕉丝?Port2，而電容 Cl能阻止直流電流通過端口 Portl，因此保護了基站的其它設(shè)備。射頻信 號和直流電流信號能同時從Port2端口經(jīng)射頻信號傳輸線傳送至塔頂放大 器和天線。傳統(tǒng)的分相器由于所選擇的器件都是集總參數(shù)元件不具有雷電保護 功能，很容易被雷擊信號擊壞電容C2及電阻R1而影響整個系統(tǒng)的正常工 作；另外電容C2在射頻寄生參數(shù)的影響下，電容實際的頻率響應(yīng)和理論 的響應(yīng)有很大的差異，因此在不同的使用頻率范圍需要更換不同容值的電 容，降低了產(chǎn)品的一致性和批量生產(chǎn)的可靠性，直接增加了產(chǎn)品的生產(chǎn)成 本。發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于彌補傳統(tǒng)分相器易受雷擊損壞，且由于集總參 數(shù)電容所導(dǎo)致使用頻率范圍受限制、可靠性低等缺陷，設(shè)計了一種具有雷 電保護功能的寬帶低損耗分相器。一種具有雷電保護功能的寬帶低損耗分相器，包括三個端口 Portl、Port2、 Port3、電容C1、電容C2、電阻R1和射頻扼流電感L1，所述分相 器還包括微帶線電容Line、氣體放電管G1、 TVS鉗位二極管D1;其中， 電容C1連接于端口 Portl和端口 Port2之間；端口 Port3經(jīng)電阻Rl、微帶 線電容Line和射頻扼流電感Ll串聯(lián)至電容Cl和端口 Port2之間；電阻 Rl和微帶線電容Line的連接端經(jīng)氣體放電管Gl連接至地；TVS鉗位二 極管Dl與電容C2并聯(lián)于端口 Port3和地之間。所述射頻扼流電感Ll的阻抗Z^至少為微帶線電容Line的特征電阻 Zc的10倍。一種具有雷電保護功能的寬帶低損耗分相器產(chǎn)品，該產(chǎn)品由分相器腔 體401 、 portl端口連接器402、 port2端口連接器403 、 port3端口連接器 404、射頻扼流電感L1、印刷電路PCB板405、分布參數(shù)微帶線電容Line、 氣體放電管G1、電阻R1、 TVS鉗位二極管406、接地螺栓407和電容C2 組成；其中，腔體401是分相器的基體，3個端口連接器，印刷電路PCB 板405，接地螺栓407均裝配在其上，而電阻R1、射頻扼流電感L1、氣 體放電管Gl、 TVS鉗位二極管406均裝配在印刷電路PCB板405上，分 布參數(shù)微帶線電容Line制作于印刷電路PCB板405上，portl端口連接器 402與射頻傳輸線連接；Port2端口連接器403與基站輸出端口連接；Port3 端口連接器404與基站電源輸出口連接。所述腔體401的材質(zhì)為合金鋁，表面導(dǎo)電氧化處理。 所述Portl端口連接器402為7/16(DIN)陽頭連接器。 所述Port2端口連接器403為7/16(DIN)陰頭連接器。 所述Port3端口連接器404為SMA陰頭連接器。 本實用新型所述分相器增加了防雷擊保護功能，大大增加了分相器的 使用壽命，提高了整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性；另外，微帶線分布參數(shù)電容的耐壓 值為集總參數(shù)電容的一倍多，且由于微帶線分布參數(shù)電路與射頻扼流電感 組成的濾波電路具有更寬的帶寬，因此使輸入信號的頻率范圍能達到 800MHz—2170MHz，包含了目前主要無線通訊基站所使用的頻率范圍， 因此，采用微帶線分布參數(shù)電容取代集總參數(shù)電容提高了產(chǎn)品的可靠性、 一致性、通用性。另外，按照本實用新型所述電路結(jié)構(gòu)及器件所生產(chǎn)的裝置設(shè)計輕巧， 安裝固定簡易，調(diào)試過程簡單容易，設(shè)計定型后基本不需調(diào)試，表面增加噴涂工藝后還可以擴展使用到戶外。

圖1是本實用新型所述分相器所在的基站發(fā)射信號前端天線反饋系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是現(xiàn)有技術(shù)中分相器的電路結(jié)構(gòu)圖；圖3是本實用新型具體實施例中所述分相器的電路結(jié)構(gòu)圖；圖4是利用本實用新型所述分相器電路結(jié)構(gòu)圖所生產(chǎn)的分相器立體結(jié)構(gòu)圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖，對本實用新型具體實施方式
作詳細的描述。附圖3所示為本實用新型具體實施例所述分相器的電路結(jié)構(gòu)圖，包括 輸入端口Portl、輸入端口Port3、輸出端口Port2、電容C1、微帶線電容 Line、射頻扼流電感L1、電阻R1、氣體放電管G1、瞬態(tài)電壓抑制(TVS) 鉗位二極管D1以及電容C2。其中，電容C1連接于端口 Portl和端口 Port2 之間；端口Port3經(jīng)電阻Rl、微帶線電容Line和射頻扼流電感Ll串聯(lián)至 電容Cl和端口 Port2之間；電阻Rl和微帶線電容Line的連接端經(jīng)氣體放 電管Gl連接至地；TVS鉗位二極管Dl與電容C2并聯(lián)于端口 Port3和地 之間。本實用新型具體實施例中，微帶線電容Line制作在PCB印刷電路板 上，其電容值的計算應(yīng)用了微帶線的分布參數(shù)原理，如圖3所示，所述微 帶線電容Line —端接一高阻抗的射頻扼流電感Ll，因此微帶線電容Line 的一端輸入阻抗為一高阻抗的負載，設(shè)定為Z^，且設(shè)定所述微帶線電容 Line的特征阻抗為Zc，則由傳輸線理論，從該微帶線電容Line的另一端輸入導(dǎo)納Yin可用公式(1)表示。<formula>formula see original document page 6</formula>若Zt至少為Zc的十倍以上時，可認為21>〉2(:，則公式(1)可作 如下近似處理<formula>formula see original document page 7</formula>進一步簡化為公式(2):<formula>formula see original document page 7</formula> (2)由泰勒級數(shù)展開式-<formula>formula see original document page 7</formula>當(dāng)々/<*時，可近似得到tan;c = ;c 因此公式(2)可近似為由于相速度"-f，其中-w為角頻率，波速Vp-c/Se/2，而C為真空中光速，Seff為微帶線電 容Line的有效介電常數(shù)。令C-^，則所述導(dǎo)納Yin可表示為公式(3)。<formula>formula see original document page 7</formula> (3)由上述的推導(dǎo)可知，如圖3所示的微帶線電容與射頻扼流電感LI的 連接等效為并聯(lián)的電感和電容，且由于微帶線電容Line為分布參數(shù)電容， 其耐壓性為現(xiàn)有技術(shù)中集總參數(shù)電容的一倍多，且與射頻扼流電感LI組 成低通濾波時，具有更寬的帶寬，使用頻率范圍增加，能達到800MHz至 2170MHz，基本包含了目前主要的無線通訊基站所使用的頻率范圍，因此， 即使本實用新型具體實施例所述分相器所在系統(tǒng)的頻率范圍發(fā)生改變時， 仍然適應(yīng)，而不需要更換不同容值的電容，具有更好的通用性，從而降低 成本，使用也更方便。同時，本實用新型具體實施例中，增加了氣體放電管G1和TVS鉗位二極管D1作為防雷擊電路的基本組成元件。其中氣體放電管的工作原理為當(dāng)放電管引線兩端電壓超過放電管設(shè)計 的耐壓強度時，放電管二端會被連通并釋放電壓到地，從而把外來具有危 害性的突波電壓抑制下來，同時把突波能量導(dǎo)出，以完成保護線路或組件 的功能。而TVS鉗位二極管Dl同樣起到抑制突變電壓的作用，當(dāng)TVS鉗位二 極管D1處于正常工作狀態(tài)時，該二極管D1呈現(xiàn)高阻抗?fàn)顟B(tài)，如圖3所示， 則TVS鉗位二極管Dl所在支路接近斷開狀態(tài)，而當(dāng)出現(xiàn)突增的電壓時， 該TVS鉗位二極管Dl呈現(xiàn)低阻抗，從而使流向端口 Port3的瞬間大電流 產(chǎn)生分流，經(jīng)該TVS鉗位二極管D1分流至地，從而起到保護作用。因此，所述分相器電路在正常工作時，即未發(fā)生雷擊現(xiàn)象時，與現(xiàn)有 技術(shù)中分相器的工作原理相同，射頻信號從端口 portl輸入，經(jīng)電容C1傳 輸至端口port2;同時，直流電源信號經(jīng)端口port3輸入至端口port2，在端 口 Port2將射頻信號和直流電流一起傳輸至塔頂放大器。當(dāng)遇到雷擊時，感 應(yīng)的雷擊大電流信號從天線傳輸?shù)蕉丝趐ort2，經(jīng)端口portl時由于有電容 Cl的隔斷作用，雷擊大電流信號不能流至端口 portl，從而可以保護到基 站設(shè)備；而在port3端口所在支路中，微帶線電容Line與射頻扼流電感Ll 并聯(lián)，因此不能起到阻隔的作用，但在本實用新型具體實施例所述分相器 電路中，由于氣體放電管Gl的存在，根據(jù)氣體放電管的特性，雷擊大電 流信號通過射頻扼流電感L1到氣體放電管G1時，會將雷擊大電流信號釋 放到地；若氣體放電管Gl未完全釋放完雷擊大電流信號時，則殘余大電 流經(jīng)電阻Rl延時下到TVS鉗位二極管Dl處，TVS鉗位二極管Dl的阻 抗降低，形成接地的通路，從而通過TVS鉗位二極管D1來控制此處的電 壓范圍，確保電源供電設(shè)備不會受到損壞，起到二級保護的作用。圖4所示為根據(jù)本實用新型具體實施例所述電路結(jié)構(gòu)實現(xiàn)的一種分相 器產(chǎn)品，該產(chǎn)品由分相器腔體401、 portl端口連接器402、 port2端口連接 器403、 port3端口連接器404、射頻扼流電感L1、印刷電路PCB板405、 分布參數(shù)微帶線電容Line、氣體放電管Gl、電阻R1、TVS鉗位二極管406、 接地螺栓407和電容C2組成，各組成部分的特征及相互關(guān)系如下腔體 401是分相器的基體，3個端口連接器、印刷電路PCB板405和接地螺栓 都裝配在其上，其材質(zhì)為合金鋁，表面導(dǎo)電氧化處理。而電阻R1、射頻扼 流電感L1、氣體放電管G1、 TVS鉗位二極管406均裝配在印刷電路板上，分布參數(shù)微帶線電容制作于印刷電路板上。portl端口連接器402為 7/16(DIN)陽頭連接器，與射頻傳輸線連接。Port2端口連接器403為 7/16(DIN)陰頭連接器，與基站輸出端口連接。Port3端口連接器404為SMA 陰頭連接器，與基站電源輸出口連接。射頻扼流電感Ll用耐高溫漆包線 繞制而成。印刷電路PCB板405與各個器件一起組成防雷擊電路和供電電 路。值得注意的是，圖4所示的分相器產(chǎn)品僅為本實用新型所述分相器電 路的一種產(chǎn)品形式，其它滿足本實用新型所述電路結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品，即使材質(zhì)、 元器件名稱、外觀、元器件擺放順序等不影響電路特性的因素不相同，仍 然屬于本實用新型保護的范圍。以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實施方式對本實用新型所作的進一步詳細 說明，不能認定本實用新型的具體實施只局限于這些說明。對于本實用新 型所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型構(gòu)思的前提下， 還可以做出若干簡單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本實用新型的保護范圍。
權(quán)利要求1.一種具有雷電保護功能的寬帶低損耗分相器，包括三個端口Port1、Port2、Port3、電容C1、電容C2、電阻R1和射頻扼流電感L1，其特征在于，所述分相器還包括微帶線電容Line、氣體放電管G1、TVS鉗位二極管D1；其中，電容C1連接于端口Port1和端口Port2之間；端口Port3經(jīng)電阻R1、微帶線電容Line和射頻扼流電感L1串聯(lián)至電容C1和端口Port2之間；電阻R1和微帶線電容Line的連接端經(jīng)氣體放電管G1連接至地；TVS鉗位二極管D1與電容C2并聯(lián)于端口Port3和地之間。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有雷電保護功能的寬帶低損耗分相器， 其特征在于，所述射頻扼流電感L1的阻抗ZL至少為微帶線電容Line的特 征電阻Zc的10倍。
3. —種具有雷電保護功能的寬帶低損耗分相器產(chǎn)品，其特征在于，該 產(chǎn)品由分相器腔體(401)、portl端口連接器(402)、 port2端口連接器(403)、 port3端口連接器(404)、射頻扼流電感L1、印刷電路PCB板(405)、分 布參數(shù)微帶線電容Line、氣體放電管Gl 、電阻Rl 、 TVS鉗位二極管(406)、 接地螺栓(407)和電容C2組成；其中，腔體(401)是分相器的基體，3 個端口連接器，印刷電路PCB板(405)，接地螺栓(407)均裝配在其上， 而電阻R1、射頻扼流電感L1、氣體放電管G1、 TVS鉗位二極管(406) 均裝配在印刷電路PCB板(405)上，分布參數(shù)微帶線電容Line制作于印 刷電路PCB板(405)上，portl端口連接器(402)與射頻傳輸線連接； Port2端口連接器(403)與基站輸出端口連接；Port3端口連接器(404) 與基站電源輸出口連接。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種具有雷電保護功能的寬帶低損耗分相器 產(chǎn)品，其特征在于，所述腔體(401)的材質(zhì)為合金鋁，表面導(dǎo)電氧化處理。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種具有雷電保護功能的寬帶低損耗分相器 產(chǎn)品，其特征在于，所述Portl端口連接器(402)為7/16(DIN)陽頭連接器o
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種具有雷電保護功能的寬帶低損耗分相器 產(chǎn)品，其特征在于，所述Port2端口連接器(403)為7A6(DIN)陰頭連接器。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種具有雷電保護功能的寬帶低損耗分相器 產(chǎn)品，其特征在于，所述Port3端口連接器(404)為SMA陰頭連接器。
專利摘要本實用新型公開了一種具有雷電保護功能的寬帶低損耗分相器，包括三個端口Port1、Port2、Port3、電容C1、電容C2、電阻R1和射頻扼流電感L1，還包括微帶線電容Line、氣體放電管G1、TVS鉗位二極管D1；其中，電容C1連接于端口Port1和端口Port2之間；端口Port3經(jīng)電阻R1、微帶線電容Line和射頻扼流電感L1串聯(lián)至電容C1和端口Port2之間；電阻R1和微帶線電容Line的連接端經(jīng)氣體放電管G1連接至地；TVS鉗位二極管D1與電容C2并聯(lián)于端口Port3和地之間。本實用新型所述分相器增加了防雷擊保護功能，大大增加了分相器的使用壽命，提高了整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性、一致性。
文檔編號H02H7/16GK201174693SQ200820093000
公開日2008年12月31日 申請日期2008年4月3日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月3日
發(fā)明者春 楊, 兵 胡 申請人:深圳市富德欣科技有限公司