專(zhuān)利名稱(chēng)：具有沖擊保護(hù)的同軸終端的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及用于端接適用于接收同軸電纜連接器的端口的同軸終端，更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種提供保護(hù)防止高壓沖擊的改進(jìn)的同軸終端。
背景技術(shù)：
射頻(RF)同軸電纜系統(tǒng)是有線電視工業(yè)的人員熟知的，其用于向有線電視業(yè)務(wù)的用戶分配射頻信號(hào)，并且近來(lái)，也用于話音和數(shù)據(jù)電信業(yè)務(wù)。用于傳遞這種信號(hào)的同軸電纜包括用于傳輸射頻信號(hào)的中心導(dǎo)體，以及周?chē)慕拥氐耐獠繉?dǎo)電編織物或護(hù)套。一般地說(shuō)，同軸電纜包括包圍著中心導(dǎo)體并將其和接地的外部護(hù)套隔開(kāi)的絕緣材料。選擇中心導(dǎo)體的直徑和外部導(dǎo)體的直徑以及絕緣的類(lèi)型，以便產(chǎn)生同軸線中的特征阻抗，例如75歐姆。同一根同軸電纜有時(shí)用于對(duì)需要外部功率進(jìn)行操作的設(shè)備盒提供交流電源(一般60-90V有效值)。系統(tǒng)中大約80％的電纜傳輸這個(gè)交流電源。
在這種同軸電纜系統(tǒng)內(nèi)，這種同軸線一般在其端部和設(shè)備盒例如信號(hào)分裂器、放大器等連接。這些設(shè)備盒通常具有幾個(gè)內(nèi)部穿線的同軸端口，適用于接收同軸電纜的連接器。如果一個(gè)或幾個(gè)這種同軸端口要保持“打開(kāi)”，即以后不打算把同軸電纜固定到這種端口上，則需要利用和同軸線的特征阻抗匹配的同軸終端(例如75歐姆的終端)“終止”這種端口。如果省略這種同軸終端，則不希望的反射信號(hào)將干擾所需的射頻信號(hào)的正確傳輸。
上述那種類(lèi)型的同軸終端是公知的和可以得到的。一般地說(shuō)，這種已知的同軸終端裝置包括金屬的外部本體，在其第一端具有外螺紋，用于和設(shè)備盒上的同軸端口的內(nèi)螺紋匹配。中心導(dǎo)體從同軸終端裝置的第一端通過(guò)固定在金屬外部本體內(nèi)的絕緣材料，到達(dá)其相對(duì)的第二端。在同軸終端裝置的第二端，連接一個(gè)相應(yīng)于同軸線的特征阻抗的電阻，該電阻被連接在中心導(dǎo)體和接地的金屬外部本體之間。如果同軸線傳輸交流或直流電源，則一般利用低頻阻斷電容器使上述的電阻接地。這種已知的同軸終端裝置的電阻和電容器通常位于被控制的特征阻抗環(huán)境的外部，從而引起阻抗不匹配，使得把向前傳輸?shù)囊恍┬盘?hào)向后反射回其信號(hào)源。這些反射可以引起功率傳輸?shù)膿p失和信號(hào)干擾，或者引起信號(hào)不純。因而，一些信號(hào)變劣便源于這種同軸終端裝置的使用。在給定頻率下，由這種阻抗不匹配引起的這種信號(hào)劣化的程度有時(shí)被稱(chēng)為同軸系統(tǒng)的RF返回?fù)p失性能。
此外，當(dāng)在現(xiàn)場(chǎng)例如在有線電視系統(tǒng)中使用這些已知的同軸終端裝置時(shí)，其可能受到由雷電和其它事件引起的電力沖擊。這些電力沖擊可能破壞在這種終端中的電阻與/或電容器元件，使得終端裝置失去作用。通常使用的沖擊實(shí)驗(yàn)ANSI C62.41 Category B3規(guī)定，6000V的開(kāi)路電壓/3000安培的短路電流沖擊脈沖被注入同軸終端裝置。至少一些已知的同軸終端裝置難于符合這種沖擊試驗(yàn)。確實(shí)，努力使電阻和電容元件增大，以便承受這種電力沖擊，會(huì)帶來(lái)副作用，即增加成本與/或產(chǎn)生較大的阻抗不匹配，因而，導(dǎo)致較差的RF返回?fù)p失性能。用于設(shè)計(jì)可以承受上述的6000V沖擊的終端的一種方法將是使用6000V的電容器和大功率的電阻。遺憾的是，這種元件十分昂貴，并且具有非常大的體積，這導(dǎo)致增加用于容納這些元件所需的殼體的體積和成本，從而引起更加笨重和成本高的設(shè)計(jì)。
因而，本發(fā)明的目的在于提供一種能夠保持高的RF返回?fù)p失性能的同軸終端裝置。
本發(fā)明的另一個(gè)目的在于，提供一種同軸終端裝置，其能夠承受電力沖擊而不破壞其自身的電阻與/或電容元件。
本發(fā)明的另一個(gè)目的在于，提供一種同軸終端裝置，其可以在保持高的RF返回?fù)p失性能的同時(shí)，承受所述電力沖擊而不致被破壞。
本發(fā)明的另一個(gè)目的在于，提供一種相當(dāng)緊湊并且制造成本低廉的同軸終端裝置。
本發(fā)明的另一個(gè)目的在于，提供一種同軸終端裝置，其能夠減少由于在被控制的特征阻抗環(huán)境中處置其電阻元件而引起的反射。
本發(fā)明的另一個(gè)目的在于，減小在同軸終端裝置的電阻元件和地之間(即通過(guò)電容元件)的通路的長(zhǎng)度，從而進(jìn)一步減少電感和信號(hào)反射。
本發(fā)明的另一個(gè)目的在于，提供一種同軸終端裝置，其能夠使得其電阻和電容元件的體積相當(dāng)小，以便保持高的RF返回?fù)p失性能，同時(shí)能夠承受電力沖擊而不致被破壞。
通過(guò)閱讀本發(fā)明的說(shuō)明書(shū)，本領(lǐng)域技術(shù)人員將更加清楚地看出本發(fā)明的這些和其它的目的。

發(fā)明內(nèi)容
簡(jiǎn)要地說(shuō)，按照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，本發(fā)明涉及一種具有沖擊保護(hù)的同軸終端裝置，其包括金屬外部本體，該本體具有中心孔貫穿其中；延伸進(jìn)入所述金屬外部本體的中心孔中的中心導(dǎo)體；以及在所述同軸終端內(nèi)形成的火花間隙，用于使高壓電力沖擊跨過(guò)火花間隙放電而不破壞可以被包括在所述同軸終端中的其它元件(例如電阻與/或電容元件)。外部本體的中心孔以內(nèi)壁為界，并且中心導(dǎo)體具有面對(duì)外部本體的內(nèi)壁的外徑。一般地說(shuō)，具有一種固態(tài)絕緣材料用于分離中心導(dǎo)體的外徑和外部本體的內(nèi)壁，不過(guò)，在上述的火花間隙附近，所述絕緣材料是空氣或者另一種可電離的氣體。
在本發(fā)明的第一實(shí)施例中，借助于包括一個(gè)在外部本體的內(nèi)壁上的向內(nèi)的臺(tái)階形成所述火花間隙。內(nèi)壁的所述向內(nèi)的臺(tái)階部分具有相當(dāng)短的軸向長(zhǎng)度，并且其內(nèi)徑大大小于外部本體的所述內(nèi)壁的其余部分的內(nèi)徑。所述中心導(dǎo)體通過(guò)內(nèi)壁的所述向內(nèi)的臺(tái)階延伸，在中心導(dǎo)體通過(guò)向內(nèi)的臺(tái)階的一點(diǎn)，其外徑略小于向內(nèi)的臺(tái)階的內(nèi)徑。這使得內(nèi)壁的向內(nèi)的臺(tái)階的位置和中心導(dǎo)體非常接近，從而在其間形成火花間隙。如果需要，中心導(dǎo)體的外徑可以加大一些，以便在其通過(guò)向內(nèi)的臺(tái)階的位置形成向外的臺(tái)階，以便幫助火花在中心導(dǎo)體的向外的臺(tái)階和外部本體的向內(nèi)的臺(tái)階之間通過(guò)。
在本發(fā)明的第二實(shí)施例中，具有沖擊保護(hù)的同軸終端裝置也包括金屬外部本體，該本體具有中心孔貫穿其中，以及延伸進(jìn)入所述中心孔的中心導(dǎo)體，不過(guò)火花間隙通過(guò)在中心導(dǎo)體上形成朝向外部本體的內(nèi)壁延伸的相當(dāng)短的軸向長(zhǎng)度的向外的臺(tái)階形成。向外的臺(tái)階的外徑略小于內(nèi)壁的內(nèi)徑，使得中心導(dǎo)體的向外的臺(tái)階的位置接近外部本體的內(nèi)壁，從而在其間形成火花間隙。
在本發(fā)明的第三實(shí)施例中，具有沖擊保護(hù)的同軸終端裝置包括金屬外部本體，該本體具有中心孔貫穿其中，以及延伸進(jìn)入所述中心孔的中心導(dǎo)體，不過(guò)火花間隙通過(guò)橫向?qū)w例如柱或其它類(lèi)似物形成。所述橫向?qū)w可以和外部本體相連，并沿橫向朝向中心導(dǎo)體延伸，或者所述橫向?qū)w可以和中心導(dǎo)體相連，并沿橫向朝向外部金屬本體的內(nèi)壁延伸。在任一種情況下，橫向?qū)w形成一個(gè)火花間隙，其可以在中心導(dǎo)體和外部導(dǎo)體之間出現(xiàn)任何高電壓沖擊時(shí)對(duì)地放電的高的沖擊電壓。
以上述方式產(chǎn)生的火花間隙對(duì)于沿著傳輸線行進(jìn)的任何RF場(chǎng)提供存在一個(gè)大電容的間斷點(diǎn)，這種電容間斷點(diǎn)通常引起設(shè)計(jì)同軸傳輸裝置用于避免的那種反射。因而，在本發(fā)明的一種優(yōu)選的形式中，在容性火花間隙附近至少形成一個(gè)具有相當(dāng)高的特征阻抗的感應(yīng)區(qū)，最好是，這種高阻抗的感應(yīng)區(qū)被在火花間隙的兩側(cè)形成。容性的火花間隙和高阻抗的感應(yīng)區(qū)的組合形成等效的T形低通濾波器電網(wǎng)絡(luò)，其中高阻抗區(qū)的附加的電感在感興趣的帶寬上有效地抵銷(xiāo)了火花間隙的附加電容。
如上所述，同軸終端裝置一般包括電阻元件，用于吸收RF信號(hào)，并防止RF信號(hào)的反射。因而，本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例包括電阻端接元件，其在電氣上被連接在中心導(dǎo)體和金屬外部本體之間。所述電阻和火花間隙電氣并聯(lián)，借以使跳過(guò)火花間隙的沖擊電流在電阻周?chē)鲃?dòng)，避免破壞所述電阻。因而，所述電阻可以相當(dāng)小并價(jià)格低。
如上所述，同軸終端裝置一般包括在中心導(dǎo)體和金屬外部本體之間的和所述電阻串聯(lián)連接的AC/DC電源阻斷電容器。所述電容器也可以相當(dāng)小和價(jià)格低，這是因?yàn)榛鸹ㄩg隙保護(hù)所述電容器不被高低壓的電力沖擊破壞。
本發(fā)明的優(yōu)選形式的另一個(gè)新的特征涉及將所述同軸終端裝置的電阻和電容元件結(jié)合到其中的方式。最好是，所述電阻元件被設(shè)置在金屬外部本體的內(nèi)部，并且和中心導(dǎo)體同軸地延伸。理想地是，所述電阻元件作為碳組合物電阻被廉價(jià)地構(gòu)成。所述電阻元件可以被設(shè)置在金屬外部本體內(nèi)的絕緣材料包圍著和支撐著，借以把所述電阻保持在被控的特征阻抗環(huán)境中。電阻元件的一端(電極)和中心導(dǎo)體的一端電氣相連。電阻元件的相對(duì)的第二端(電極)可以從金屬外部本體和相關(guān)的絕緣材料凸出，直流阻斷電容器最好在電阻元件的第二端和金屬外部本體之間沿徑向延伸，或者朝向和金屬外部本體相連的接地柱延伸。因?yàn)橹绷髯钄嚯娙萜魇艿經(jīng)_擊保護(hù)，其可以是小型的和廉價(jià)的設(shè)計(jì)，例如選用片狀電容器。
本發(fā)明的另一方面涉及一種用于把兩個(gè)同軸傳輸裝置連接在一起而不是端接一個(gè)傳輸路徑的裝置，其中保留提供沖擊保護(hù)的優(yōu)點(diǎn)。這種連接裝置使用和上述的終端裝置類(lèi)似的外部本體、中心導(dǎo)體和火花間隙，在沖擊保護(hù)連接器的優(yōu)選形式中，在容性火花間隙附近，在容性火花間隙相對(duì)的兩側(cè)形成相當(dāng)高的特征阻抗的感應(yīng)區(qū)。


圖1是用于端接設(shè)備盒的同軸端口的具有沖擊保護(hù)的同軸終端的截面圖；圖2是圖1所示的具有沖擊保護(hù)的同軸終端裝置的透視圖，并表示安裝在中心導(dǎo)體柱和金屬外部本體之間的片狀阻斷電容器；圖3是圖1和圖2所示的在被安裝在設(shè)備盒的同軸端口內(nèi)之后并包括保護(hù)端帽的具有沖擊保護(hù)的同軸終端裝置的截面圖；圖4是在圖1所示的具有沖擊保護(hù)的同軸終端裝置的實(shí)施例中在中心導(dǎo)體和周?chē)耐獠拷饘俦倔w之間的火花間隙的放大的局部截面圖；圖5是在具有沖擊保護(hù)的同軸終端裝置的另一個(gè)實(shí)施例中在中心導(dǎo)體和周?chē)耐獠拷饘俦倔w之間的火花間隙的放大的局部截面圖；以及圖6是用于把兩個(gè)同軸終端裝置連接在一起的具有沖擊保護(hù)的連接器的截面圖。
本發(fā)明的最好實(shí)施方式按照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例構(gòu)成的具有沖擊保護(hù)的同軸終端裝置如圖1和圖2所示，并且在整體上用標(biāo)號(hào)20表示。同軸終端裝置20包括金屬外部本體22，其包括六邊形的外部輪廓23，當(dāng)同軸終端裝置20被緊固在傳輸線設(shè)備盒的同軸端口上時(shí)，其用于接收扳手的爪。金屬外部本體22具有中心孔24，或中心通路，沿著其縱軸在金屬外部本體22的第一端28和第二端30之間延伸。中心孔24以內(nèi)壁32為界。如圖1所示，一個(gè)向內(nèi)的徑向臺(tái)階34從內(nèi)壁32朝向中心軸線26延伸。所述臺(tái)階34在一定意義上相當(dāng)短，即在和內(nèi)壁32的其余部分的軸向長(zhǎng)度相比，其沿著中心軸線26的長(zhǎng)度相當(dāng)短。同樣，在臺(tái)階部分34內(nèi)壁32的內(nèi)徑顯著小于內(nèi)壁32的其余部分的內(nèi)徑。
如圖1所示，外部本體22的第一端28包括外部安裝螺紋29，其可以用于把同軸終端裝置20固定到傳輸線設(shè)備盒的未端接的同軸端口上。外部本體22的相對(duì)端30包括光滑的外部圓柱表面31，用于和與其匹配的保護(hù)帽(見(jiàn)圖3)形成壓力配合。如果需要，外部圓柱表面31可以形成有外部螺紋，用于和所述保護(hù)帽的內(nèi)螺紋(未示出)配合。一對(duì)O形圈33和35被固定在外部本體22上，其作用將在下面結(jié)合圖3進(jìn)行說(shuō)明。
中心導(dǎo)體36通過(guò)外部本體22的中心孔24延伸，外部本體包括內(nèi)壁32的直徑減小的臺(tái)階部分34。中心導(dǎo)體36的一端被絕緣材料制成的支撐絕緣體37支撐在中心孔24內(nèi)，支撐絕緣體37又由在外部本體22的第一端形成的放大的圓孔39支撐著。從外部本體22向外凸出的中心導(dǎo)體36的部分可由用戶切割成任何所需的長(zhǎng)度。設(shè)備盒的一種典型的同軸端口包括夾緊機(jī)構(gòu)(未示出)，用于夾緊中心導(dǎo)體36并和其建立電連接。
中心導(dǎo)體36還在其相對(duì)端被由絕緣材料制成的第二支撐絕緣體41支撐著，絕緣體41從第二端30裝配在中心孔24內(nèi)。中心導(dǎo)體36的外徑最好被這樣選擇，在給定的周?chē)殡娞匦院椭車(chē)鷥?nèi)壁的直徑的情況下，沿其長(zhǎng)度的任何點(diǎn)中心導(dǎo)體36的特征阻抗都和同軸電纜系統(tǒng)的所需的特征阻抗匹配(例如在75歐姆的特征阻抗系統(tǒng)中是75歐姆)。對(duì)于上述的一個(gè)主要的例外是中心導(dǎo)體36通過(guò)內(nèi)壁32的徑向臺(tái)階部分34的位置。在內(nèi)壁32的徑向臺(tái)階部分34內(nèi)，中心導(dǎo)體36的外徑最好等于或略大于在徑向臺(tái)階部分34的軸向兩側(cè)的中心導(dǎo)體36的外徑。在任何情況下，在內(nèi)壁32的徑向臺(tái)階部分34內(nèi)，中心導(dǎo)體36的外徑都略小于徑向臺(tái)階部分34的內(nèi)徑，以便使內(nèi)壁32的徑向臺(tái)階部分34的位置靠近中心導(dǎo)體36，從而在其間形成窄的火花間隙38。
圖4以放大的形式詳細(xì)示出了火花間隙38。如圖4所示，中心導(dǎo)體36最好包括在內(nèi)壁32的徑向臺(tái)階部分34內(nèi)的略微放大的直徑，以便幫助火花跳過(guò)火花間隙38。可以這樣選擇火花間隙38的尺寸，使得在正常操作電壓、電流下，能夠有效地絕緣接地的徑向臺(tái)階34和中心導(dǎo)體36，直到某個(gè)門(mén)限電壓(例如1500V)。當(dāng)在中心導(dǎo)體36和外部本體22之間的沖擊電壓超過(guò)這個(gè)門(mén)限電壓時(shí)，火花間隙38被擊穿，從而把任何多余的能量傳入地內(nèi)。這種異常的電力沖擊例如可以由雷電引起。
在中心導(dǎo)體36附近的徑向臺(tái)階34和火花間隙38在傳輸線的特征阻抗中相對(duì)于沿著其行進(jìn)的RF場(chǎng)相當(dāng)于一個(gè)大電容的間斷點(diǎn)，正常情況下將使得RF能量被反射，這和同軸終端裝置的目的相反。因而，最好在直徑減小的徑向臺(tái)階34的兩側(cè)形成高特征阻抗的感應(yīng)區(qū)40和42，以便形成電氣上等效的T形網(wǎng)絡(luò)低通濾波器。高阻抗區(qū)40和42位于徑向臺(tái)階部分34的相對(duì)側(cè)。由高阻抗區(qū)40和42引入的附加電感的量被設(shè)計(jì)用于精確地補(bǔ)償由直徑減小的臺(tái)階部分34引起的附加電容。這種高阻抗區(qū)40和42以及大電容的徑向臺(tái)階部分34的組合補(bǔ)償有效地消除了否則由于只有徑向臺(tái)階34而發(fā)生的RF信號(hào)的反射。由徑向臺(tái)階部分34和感應(yīng)區(qū)40和42構(gòu)成的低通濾波器使得同軸終端裝置20能夠在感興趣的帶寬(例如5-1000MHz)上提供所需的RF返回?fù)p失性能的狀態(tài)。
如上所述，同軸終端裝置一般包括連接在中心導(dǎo)體36和接地外部本體22之間的電阻端接元件。參見(jiàn)圖1，軸向電阻器44最好是碳組合物類(lèi)型的電阻，并被設(shè)置在外部本體22的中心孔24內(nèi)。更具體地說(shuō)，電阻器44被支撐在支撐絕緣體41的中心孔46內(nèi)，電阻器44的第一內(nèi)部電極47被接收在位于支撐絕緣體41內(nèi)部的中心導(dǎo)體36的端部形成的孔49內(nèi)，電極47可在中心導(dǎo)體36和電阻器44被插入支撐絕緣體41之前被焊接到中心導(dǎo)體36上。在電阻器44的相對(duì)端，外部焊接電極48從支撐絕緣體41的外端面伸出。電阻器44的值可被選擇使得和同軸線的特征阻抗匹配(例如50歐姆，75歐姆等)。電阻器44是用于吸收RF信號(hào)，從而避免反射的元件。電阻器44最好選擇碳組合物類(lèi)型的電阻器，因?yàn)檫@種電阻器提供好的高頻性能，并且能夠經(jīng)受在沖擊保護(hù)期間在電容器交替地充電、放電時(shí)發(fā)生的沖擊電流。如上所述，和同軸線的特征阻抗的任何偏離都將引起RF信號(hào)反射，因而，電阻器44在策略上置于同軸線結(jié)構(gòu)的中心軸線上，并且周?chē)谓^緣體41和外部本體22的中心孔24被設(shè)計(jì)使得保持在電阻器44的整個(gè)長(zhǎng)度上的所需的特征阻抗。
呈所謂的“片狀”電容器形式的阻斷電容器50在焊接電極48和從外部本體22中形成的槽延伸的第二焊接電極或者接地柱52之間沿徑向延伸。阻斷電容器50的相對(duì)端(電極)被焊接到電極48和52上，以便和中心導(dǎo)體36以及電阻器44和電容器50電氣串聯(lián)連接到地(外部本體52)，和火花間隙38并聯(lián)。電容器50被提供用于阻斷直流或交流電源使之不通過(guò)電阻44，并且如果線路上沒(méi)有直流或交流電源，則不需要所述電容，在這種情況下，電阻器44被直接接地。片狀電容器50在規(guī)劃上被設(shè)置，用于以盡可能最短的路徑端按電阻44到地，從而減少在電阻44和地之間的任何寄生電感。
因?yàn)榛鸹ㄩg隙38實(shí)際上和電阻44、電容器50并聯(lián)，任何電力沖擊可以經(jīng)過(guò)火花間隙接地，從而避免破壞電阻44或電容50。此外，如上所述，火花間隙38和高阻抗感應(yīng)區(qū)40和42形成低通濾波器，其具有附加的優(yōu)點(diǎn)，即，反射發(fā)生在例如1000MHZ以上的任何高頻沖擊能量，借以提供對(duì)電阻44和電容器50的附加保護(hù)。
如圖3所示，同軸終端裝置20適用于和傳輸線設(shè)備盒的同軸端口60螺紋接合。O形圈33在外部本體22和同軸端口60之間形成流體密封，以便防止?jié)駳膺M(jìn)入。外部本體22的相對(duì)端由密封帽62保護(hù)，其包括光滑的內(nèi)部圓柱孔，用于接合外部本體22的光滑的外部口徑31(見(jiàn)圖1)，從而形成壓力配合連接。O形圈35在外部本體22和密封帽62之間形成流體密封，以便防止?jié)駳膺M(jìn)入。
圖5用于說(shuō)明本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例。和圖4所示的類(lèi)似的圖5內(nèi)的這些元件用加撇的相同的標(biāo)號(hào)表示。在圖5的裝置中，省略了圖4的大的徑向向內(nèi)的臺(tái)階34，而用在中心導(dǎo)體36’上形成的徑向向外的臺(tái)階64代替?，F(xiàn)在火花間隙38’被靠近中心孔24的內(nèi)壁32’形成。如果需要，可以在外部本體22’的內(nèi)壁32’上形成和徑向臺(tái)階64相對(duì)的小的徑向向內(nèi)的臺(tái)階66，以便幫助火花通過(guò)火花間隙38’。
現(xiàn)在本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，已經(jīng)說(shuō)明了一種改進(jìn)的具有沖擊保護(hù)的同軸終端裝置，其比現(xiàn)有的同軸終端裝置具有許多優(yōu)點(diǎn)。如上所述，本申請(qǐng)人進(jìn)行的試驗(yàn)顯示了一種演示的在1GHZ下具有4dB的返回?fù)p失性能，這比當(dāng)前的現(xiàn)有技術(shù)的狀態(tài)大約好了15dB。披露的沖擊保護(hù)火花間隙使得本發(fā)明的終端裝置能夠承受ANSI C62.41Category B3的6000V的開(kāi)路電壓/3000安培的短路沖擊試驗(yàn)電流，而不損壞，同時(shí)仍然保持高的RF返回?fù)p失性能。本發(fā)明還使得能夠使用較小的、價(jià)格較低的、低電壓的和較低功率的元件，這導(dǎo)致更小和更經(jīng)濟(jì)的設(shè)計(jì)。通過(guò)沿軸向把終端電阻器設(shè)置在終端裝置的外部金屬本體的內(nèi)部和固態(tài)絕緣材料內(nèi)部，使得終端裝置更加緊湊，并使電阻器保持在被控的75歐姆的特征阻抗環(huán)境內(nèi)，以便改進(jìn)返回?fù)p失性能。此外，在阻斷電容器和地之間具有較短的路徑，因而產(chǎn)生較小的電感。因?yàn)榛鸹ㄩg隙保護(hù)電阻和電容器不會(huì)因沖擊如圖破壞，可以使用較小因而價(jià)格較低的電阻和電容。
此外，雖然上述的說(shuō)明針對(duì)的是作為同軸終端而披露的裝置，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)也適用于用于把兩個(gè)同軸傳輸裝置連接在一起的連接裝置。例如，所述連接裝置可以用于把同軸電纜的一端連接到設(shè)備盒的同軸端口上。此外，可以使用這種連接裝置把兩個(gè)同軸電纜的端部連接在一起。這種連接裝置省略上述的電阻和阻斷電容，但是保留在中心導(dǎo)體和外部金屬本體之間的火花間隙。圖6示意地表示這種連接裝置的一個(gè)例子。
在圖6中，具有沖擊保護(hù)的連接器120包括金屬外部本體122，其具有由內(nèi)壁132限定的并通過(guò)在其相對(duì)端128和130之間的金屬外部本體122延伸的中心孔124。中心導(dǎo)體136通過(guò)金屬外部本體122的中心孔124延伸，并由絕緣材料137和141以和上述終端裝置20類(lèi)似的方式支撐在中心孔中，借以維持傳輸線的所需的特征阻抗。和終端裝置20的情況一樣，連接器120通過(guò)在內(nèi)壁132上形成薄的徑向向內(nèi)的臺(tái)階134而形成火花間隙138。徑向臺(tái)階134的最內(nèi)部的表面在靠近中心導(dǎo)體136附近的位置具有略大于中心導(dǎo)體136的直徑的直徑，從而在其間形成火花間隙138。如同在終端裝置20的情況下一樣，連接器120包括位于火花間隙138的相對(duì)側(cè)上的具有相當(dāng)高的阻抗的第一區(qū)和第二區(qū)140和142。如同終端裝置20的情況一樣，中心導(dǎo)體136在火花間隙138附近可以具有稍微大的直徑，以便幫助火花跨過(guò)火花間隙138。仍然如同終端裝置20的情況一樣，內(nèi)部孔124可以是光滑的，沒(méi)有徑向向內(nèi)的臺(tái)階134，而代之以在中心導(dǎo)體136上形成的延伸到內(nèi)壁132附近的徑向向外的臺(tái)階，從而形成火花間隙138(圖5)。
圖6的連接器120的第一端128具有外螺紋129，用于把第一端128固定到設(shè)備盒的同軸端口上，固定到陰螺紋的同軸電纜終端連接器上，或者固定到某些其它的同軸傳輸裝置上。O形圈133幫助形成第一端和與其相連的同軸傳輸裝置形成防濕氣連接。同樣，在連接器120的第二端130上形成有外螺紋131，用于把第二端130固定到有陰螺紋的同軸電纜終端連接器上，或者固定到一些其它的同軸傳輸裝置上。如果需要，第二端130可以形成有內(nèi)部陰螺紋，用于和有外螺紋的裝置配合。O形圈135再次幫助在連接器120的第二端130和與其相連的同軸傳輸裝置之間形成防濕氣連接。
上面結(jié)合圖1-5說(shuō)明的終端裝置和圖6所示的連接裝置的一種改型可用于硬線電纜或軟線同軸電纜。此外，披露的沖擊保護(hù)特征也可以被包括在常規(guī)的分接電纜F連接器內(nèi)。此外，雖然上述的火花間隙38作為在內(nèi)壁32或外部本體22或中心導(dǎo)體36上的一個(gè)延伸部分或者臺(tái)階被形成，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，火花間隙也可以利用從外部本體的內(nèi)壁朝向中心導(dǎo)體延伸的或者從中心導(dǎo)體朝向外部本體的內(nèi)壁延伸的單獨(dú)的橫向?qū)w形成。
雖然參照優(yōu)選實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了說(shuō)明，但是這種說(shuō)明僅僅是解釋性的，并不用于限制本發(fā)明的范圍。不脫離由所附權(quán)利要求限定的構(gòu)思，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以作出許多改變和改型。
權(quán)利要求
1.一種具有沖擊保護(hù)的同軸終端裝置(20)，包括下述組合a.金屬外部本體(22)，其具有中心孔(24)，沿著縱軸在所述金屬外部本體的第一端和第二端之間延伸，所述中心孔以內(nèi)壁為邊界，所述內(nèi)壁具有第一內(nèi)徑和第一軸向長(zhǎng)度的第一部分(32)，所述內(nèi)壁還具有第二內(nèi)徑和第二軸向長(zhǎng)度的第二部分(34)，其中所述第二軸向長(zhǎng)度顯著小于所述第一軸向長(zhǎng)度，并且其中所述第二內(nèi)徑顯著小于所述第一內(nèi)徑；b.中心導(dǎo)體(36)，其延伸進(jìn)入所述金屬外部本體的中心孔內(nèi)，并延伸進(jìn)入所述內(nèi)壁的第一和第二部分內(nèi)，所述中心導(dǎo)體在中心孔的第二部分內(nèi)具有預(yù)定的外徑，所述中心導(dǎo)體的預(yù)定的外徑略小于所述內(nèi)壁的第二部分的第二內(nèi)徑，用于定位所述內(nèi)壁的所述第二部分使其十分接近所述中心導(dǎo)體，以便在其間形成火花間隙(38)。
2.如權(quán)利要求1所述的具有沖擊保護(hù)的同軸終端裝置，其中所述內(nèi)壁的所述第二部分位于其第一側(cè)的具有相當(dāng)高的阻抗的第一區(qū)(40)附近。
3.如權(quán)利要求2所述的具有沖擊保護(hù)的同軸終端裝置，其中所述內(nèi)壁的所述第二部分位于其第二相對(duì)側(cè)的具有相當(dāng)高阻抗的第二區(qū)(42)附近。
4.如權(quán)利要求1所述的具有沖擊保護(hù)的同軸終端裝置，其中所述金屬外部本體所述內(nèi)壁的第二部分形成向內(nèi)的臺(tái)階(34，66)，并且其中所述中心導(dǎo)體包括指向所述向內(nèi)的臺(tái)階的向外的臺(tái)階(64)，所述中心導(dǎo)體的向外的臺(tái)階具有所述預(yù)定的外徑。
5.如權(quán)利要求1所述的具有沖擊保護(hù)的同軸終端裝置，還包括電阻端接元件(44)，其和所述火花間隙并聯(lián)連接在所述中心導(dǎo)體和所述金屬外部本體之間。
6.如權(quán)利要求5所述的具有沖擊保護(hù)的同軸終端裝置，還包括直流阻斷電容器(35)，其和所述電阻端接元件串聯(lián)連接后和所述火花間隙并聯(lián)連接在所述中心導(dǎo)體和所述金屬外部本體之間。
7.如權(quán)利要求6所述的具有沖擊保護(hù)的同軸終端裝置，其中a.所述電阻端接元件沿軸向在所述金屬外部本體的所述中心孔內(nèi)在所述電阻端接元件的第一端和第二端之間延伸；以及b.所述直流阻斷電容器沿徑向在所述電阻端接元件的端部和所述金屬外部本體之間延伸。
8.如權(quán)利要求7所述的具有沖擊保護(hù)的同軸終端裝置，其中所述電阻端接元件是碳組合物電阻。
9.如權(quán)利要求8所述的具有沖擊保護(hù)的同軸終端裝置，其中所述直流阻斷電容器是片狀電容器。
10.一種具有沖擊保護(hù)的同軸終端裝置(20)，包括下述組合a.金屬外部本體(22)，其具有中心孔(24)，該中心孔沿著縱軸在所述金屬外部本體的第一端和第二端之間延伸，所述中心孔以內(nèi)壁為邊界，所述內(nèi)壁至少具有第一內(nèi)徑的第一部分(32’)；b.中心導(dǎo)體(36’)，其沿著所述縱軸延伸進(jìn)入所述金屬外部本體的中心孔內(nèi)，所述中心導(dǎo)體包括具有第一軸向長(zhǎng)度和第一外徑的第一區(qū)(64)，所述中心導(dǎo)體包括具有第二軸向長(zhǎng)度和第二外徑的第二區(qū)，所述第二軸向長(zhǎng)度小于所述第一軸向長(zhǎng)度，并且所述第二外徑大于所述第一外徑，所述中心導(dǎo)體的所述第二區(qū)在所述內(nèi)壁的第一部分內(nèi)延伸，所述第二外徑略小于所述內(nèi)壁的第一部分的第一內(nèi)徑，用于定位所述中心導(dǎo)體的第二區(qū)使其十分接近所述內(nèi)壁的所述第一部分，從而在其間形成火花間隙(38’)。
11.如權(quán)利要求10所述的具有沖擊保護(hù)的同軸終端裝置，其中所述中心導(dǎo)體的所述第二部分(64)位于其第一側(cè)的具有相當(dāng)高的阻抗的第一區(qū)(40)附近。
12.如權(quán)利要求11所述的具有沖擊保護(hù)的同軸終端裝置，其中所述中心導(dǎo)體的所述第二部分(64)位于其第二相對(duì)側(cè)的具有相當(dāng)高阻抗的第二區(qū)(42)附近。
13.如權(quán)利要求10所述的具有沖擊保護(hù)的同軸終端裝置，還包括電阻端接元件(44)，其和所述火花間隙并聯(lián)連接在所述中心導(dǎo)體和所述金屬外部本體之間。
14.如權(quán)利要求13所述的具有沖擊保護(hù)的同軸終端裝置，還包括直流阻斷電容器(50)，其和所述電阻端接元件串聯(lián)連接后和所述火花間隙并聯(lián)連接在所述中心導(dǎo)體和所述金屬外部本體之間。
15.如權(quán)利要求14所述的具有沖擊保護(hù)的同軸終端裝置，其中a.所述電阻端接元件沿軸向在所述金屬外部本體的所述中心孔內(nèi)在所述電阻端接元件的第一端和第二端之間延伸；以及b.所述直流阻斷電容器沿徑向在所述電阻端接元件的端部和所述金屬外部本體之間延伸。
16.如權(quán)利要求15所述的具有沖擊保護(hù)的同軸終端裝置，其中所述電阻端接元件是碳組合物電阻。
17.如權(quán)利要求16所述的具有沖擊保護(hù)的同軸終端裝置，其中所述直流阻斷電容器是片狀電容器。
18.一種具有沖擊保護(hù)的同軸終端裝置(20)，包括下述組合a.金屬外部本體(22’)，其具有中心通路(24)，該中心通路沿著所述金屬外部本體的中心軸線在所述金屬外部本體的第一端和第二端之間延伸，所述中心通路由所述金屬外部本體的內(nèi)壁限定，所述內(nèi)壁的至少第一部分(32’)具有第一內(nèi)徑；b.中心導(dǎo)體(36’)，其延伸進(jìn)入所述金屬外部本體的中心通路內(nèi)，所述中心導(dǎo)體的至少第一部分具有第一外徑，所述中心導(dǎo)體的第一部分延伸進(jìn)入所述內(nèi)壁的第一部分；c.橫向?qū)w(64)，其從所述中心導(dǎo)體朝向所述內(nèi)壁的第一部分延伸，用于在所述橫向?qū)w和所述金屬外部本體之間形成火花間隙(38’)。
19.如權(quán)利要求18所述的具有沖擊保護(hù)的同軸終端裝置，其中所述橫向?qū)w位于其第一側(cè)的具有相當(dāng)高的阻抗的第一區(qū)(40)附近。
20.如權(quán)利要求19所述的具有沖擊保護(hù)的同軸終端裝置，其中所述橫向?qū)w位于其第二相對(duì)側(cè)的具有相當(dāng)高阻抗的第二區(qū)(42)附近。
21.如權(quán)利要求18所述的具有沖擊保護(hù)的同軸終端裝置，還包括電阻端接元件(44)，其和所述火花間隙并聯(lián)連接在所述中心導(dǎo)體和所述金屬外部本體之間。
22.如權(quán)利要求21所述的具有沖擊保護(hù)的同軸終端裝置，還包括直流阻斷電容器(50)，其和所述電阻端接元件串聯(lián)連接后和所述火花間隙并聯(lián)連接在所述中心導(dǎo)體和所述金屬外部本體之間。
23.如權(quán)利要求22所述的具有沖擊保護(hù)的同軸終端裝置，其中a.所述電阻端接元件沿軸向在所述金屬外部本體的所述中心孔內(nèi)在所述電阻端接元件的第一端和第二端之間延伸；以及b.所述直流阻斷電容器沿徑向在所述電阻端接元件的端部和所述金屬外部本體之間延伸。
24.如權(quán)利要求23所述的具有沖擊保護(hù)的同軸終端裝置，其中所述電阻端接元件是碳組合物電阻。
25.如權(quán)利要求24所述的具有沖擊保護(hù)的同軸終端裝置，其中所述直流阻斷電容器是片狀電容器。
26.一種具有沖擊保護(hù)的同軸終端裝置(20)，包括下述組合a.金屬外部本體(22)，其具有中心通路(24)，該中心通路沿著所述金屬外部本體的中心軸線在所述金屬外部本體的第一端和第二端之間延伸，所述中心通路由所述金屬外部本體的內(nèi)壁限定，所述內(nèi)壁的至少第一部分(32)具有第一內(nèi)徑；b.中心導(dǎo)體(36)，其延伸進(jìn)入所述金屬外部本體的中心通路內(nèi)，所述中心導(dǎo)體的至少第一部分具有第一外徑，所述中心導(dǎo)體的第一部分延伸進(jìn)入所述內(nèi)壁的第一部分；c.橫向?qū)w(34)，其從所述內(nèi)壁的第一部分朝向所述中心導(dǎo)體延伸，用于在所述橫向?qū)w和所述中心導(dǎo)體之間形成火花間隙(38)。
27.如權(quán)利要求26所述的具有沖擊保護(hù)的同軸終端裝置，其中所述橫向?qū)w位于其第一側(cè)的具有相當(dāng)高的阻抗的第一區(qū)(40)附近。
28.如權(quán)利要求27所述的具有沖擊保護(hù)的同軸終端裝置，其中所述橫向?qū)w位于其第二相對(duì)側(cè)的具有相當(dāng)高阻抗的第二區(qū)(42)附近。
29.如權(quán)利要求26所述的具有沖擊保護(hù)的同軸終端裝置，還包括電阻端接元件(44)，其和所述火花間隙并聯(lián)連接在所述中心導(dǎo)體和所述金屬外部本體之間。
30.如權(quán)利要求29所述的具有沖擊保護(hù)的同軸終端裝置，還包括直流阻斷電容器(50)，其和所述電阻端接元件串聯(lián)連接后和所述火花間隙并聯(lián)連接在所述中心導(dǎo)體和所述金屬外部本體之間。
31.如權(quán)利要求30所述的具有沖擊保護(hù)的同軸終端裝置，其中a.所述電阻端接元件沿軸向在所述金屬外部本體的所述中心孔內(nèi)在所述電阻端接元件的第一端和第二端之間延伸；以及b.所述直流阻斷電容器沿徑向在所述電阻端接元件的端部和所述金屬外部本體之間延伸。
32.如權(quán)利要求31所述的具有沖擊保護(hù)的同軸終端裝置，其中所述電阻端接元件是碳組合物電阻。
33.如權(quán)利要求32所述的具有沖擊保護(hù)的同軸終端裝置，其中所述直流阻斷電容器是片狀電容器。
34.一種具有沖擊保護(hù)的連接器(120)，用于把兩個(gè)同軸傳輸裝置連接在一起，所述具有沖擊保護(hù)的連接器包括下述組合a.金屬外部本體(122)，其具有中心孔(124)，該中心孔沿著縱軸在所述金屬外部本體的第一端和第二端之間延伸，所述中心孔以內(nèi)壁為邊界，所述內(nèi)壁具有第一內(nèi)徑和第一軸向長(zhǎng)度的第一部分(132)，所述內(nèi)壁還具有第二內(nèi)徑和第二軸向長(zhǎng)度的第二部分(134)，其中所述第二軸向長(zhǎng)度顯著小于所述第一軸向長(zhǎng)度，并且其中所述第二內(nèi)徑顯著小于所述第一內(nèi)徑；b.中心導(dǎo)體(136)，其延伸進(jìn)入所述金屬外部本體的中心孔內(nèi)，并延伸進(jìn)入所述內(nèi)壁的第一和第二部分內(nèi)，所述中心導(dǎo)體在中心孔的第二部分內(nèi)具有預(yù)定的外徑，所述中心導(dǎo)體的預(yù)定的外徑略小于所述內(nèi)壁的第二部分的第二內(nèi)徑，用于定位所述內(nèi)壁的所述第二部分使其十分接近所述中心導(dǎo)體，以便在其間形成火花間隙(138)。
35.如權(quán)利要求34所述的具有沖擊保護(hù)的連接器，其中所述內(nèi)壁的所述第二部分位于其第一側(cè)的具有相當(dāng)高的阻抗的第一區(qū)(140)附近。
36.如權(quán)利要求35所述的具有沖擊保護(hù)的連接器，其中所述內(nèi)壁的所述第二部分位于其第二相對(duì)側(cè)的具有相當(dāng)高阻抗的第二區(qū)(42)附近。
37.如權(quán)利要求34所述的具有沖擊保護(hù)的連接器，其中所述金屬外部本體所述內(nèi)壁的第二部分形成向內(nèi)的臺(tái)階(134)，并且其中所述中心導(dǎo)體包括指向所述向內(nèi)的臺(tái)階的向外的臺(tái)階，所述中心導(dǎo)體的向外的臺(tái)階具有所述預(yù)定的外徑。
38.如權(quán)利要求34所述的具有沖擊保護(hù)的連接器，其中所述金屬外部本體的第一端包括用于接合第一同軸傳輸裝置的一端的螺紋(129)，所述金屬外部本體的第二端包括用于接合第二同軸傳輸裝置的一端的螺紋(131)。
39.一種具有沖擊保護(hù)的連接器(120)，用于把兩個(gè)同軸傳輸裝置連接在一起，所述具有沖擊保護(hù)的連接器包括下述組合a.金屬外部本體(122)，其具有中心孔(124)，該中心孔沿著縱軸在所述金屬外部本體的第一端和第二端之間延伸，所述中心孔以內(nèi)壁為邊界，所述內(nèi)壁至少具有第一內(nèi)徑的第一部分(132)；b.中心導(dǎo)體(136)，其沿著所述縱軸延伸進(jìn)入所述金屬外部本體的中心孔內(nèi)，所述中心導(dǎo)體包括具有第一軸向長(zhǎng)度和第一外徑的第一區(qū)(36’)，所述中心導(dǎo)體包括具有第二軸向長(zhǎng)度和第二外徑的第二區(qū)(64)，所述第二軸向長(zhǎng)度小于所述第一軸向長(zhǎng)度，并且所述第二外徑大于所述第一外徑，所述中心導(dǎo)體的所述第二區(qū)在所述內(nèi)壁的第一部分內(nèi)延伸，所述第二外徑略小于所述內(nèi)壁的第一部分的第一內(nèi)徑，用于定位所述中心導(dǎo)體的第二區(qū)使其十分接近所述內(nèi)壁的所述第一部分，從而在其間形成火花間隙(138)。
40.如權(quán)利要求39所述的具有沖擊保護(hù)的連接器，其中所述中心導(dǎo)體的所述第二部分位于其第一側(cè)的具有相當(dāng)高的阻抗的第一區(qū)(140)附近。
41.如權(quán)利要求40所述的具有沖擊保護(hù)的連接器，其中所述中心導(dǎo)體的所述第二部分位于其第二相對(duì)側(cè)的具有相當(dāng)高阻抗的第二區(qū)(142)附近。
42.如權(quán)利要求39所述的具有沖擊保護(hù)的連接器，其中所述中心導(dǎo)體的第二部分形成向外的臺(tái)階(64)，并且其中所述金屬外部本體的所述內(nèi)壁的第一部分包括指向所述向外的臺(tái)階的向內(nèi)的臺(tái)階(66)，所述內(nèi)壁的第一部分的向內(nèi)的臺(tái)階具有所述第一內(nèi)徑。
43.如權(quán)利要求39所述的具有沖擊保護(hù)的連接器，其中所述金屬外部本體的第一端包括用于接合第一同軸傳輸裝置的一端的螺紋(129)，所述金屬外部本體的第二端包括用于接合第二同軸傳輸裝置的一端的螺紋(131)。
全文摘要
一種具有沖擊保護(hù)的同軸終端裝置(20)包括金屬外部本體(22)，通過(guò)金屬外部本體的中心孔(24)延伸的中心導(dǎo)體(36)，以及在其間形成的用于釋放高壓電力沖擊的火花間隙(38)。一對(duì)絕緣材料支撐絕緣體(37，41)在火花間隙的相對(duì)側(cè)支撐著中心導(dǎo)體。高阻抗的感應(yīng)區(qū)(40，42)圍繞著火花間隙，從而形成T形網(wǎng)絡(luò)低通濾波器，用于消除火花間隙的附加電容。一個(gè)軸向的碳組合物電阻(44)被設(shè)置在金屬外部本體的內(nèi)側(cè)和絕緣體的內(nèi)部，用于吸收射頻信號(hào)，因而阻止其反射。所述電阻和中心導(dǎo)體同軸地延伸，電阻的一端和中心導(dǎo)體電氣相連。阻斷片狀電容器(50)沿徑向從電阻的相對(duì)端向接地的金屬外部本體延伸。電阻元件的相對(duì)的第二端可以從金屬外部本體相對(duì)于絕緣材料凸出，直流阻斷電容器最好沿徑向在電阻元件的第二端和金屬外部本體之間延伸，或者朝向與金屬外部本體相連的接地柱(52)延伸。
文檔編號(hào)H01P1/26GK1535493SQ01821994
公開(kāi)日2004年10月6日 申請(qǐng)日期2001年11月13日 優(yōu)先權(quán)日2000年11月14日
發(fā)明者J·A·庫(kù)伊曼, J A 庫(kù)伊曼 申請(qǐng)人:科寧·吉爾伯特公司, 科寧 吉爾伯特公司