用于连接无线模块与天线的具有集成式电容性屏障的本征安全直列式适配器的制作方法

实施例一般地有关于本征安全电路和设备。实施例还有关于无线设备。实施例另外有关于用于连接无线模块与天线的具有集成式电容性屏障的本征安全直列式（intrinsic safe in-line）适配器。

背景技术：

在工业过程控制系统中，广泛地部署无线网络来支持对工业过程的感测和监控。这样的网络准许利用无线传感器来监控工业过程，而不引发通常与有线设备相关联的成本。然而，这样的无线传感器通常需要遵从本征安全标准以便在某些应用中被使用。例如，无线传感器可能需要满足“区2”（例如在一定程度上危险的）或“区0”（例如高度危险的）级别的鉴定。

无线传感器通常包括RF（射频）或其它无线的无线电板连同外部天线以用于更好的范围性能。为了使设备本征地安全，常见的约束是天线的地和无线电板的地应当通过某些距离（例如针对“区2”的近似0.5mm和针对“区0”的近似3.0mm）完全隔离。不幸地，这种类型的布置干扰天线和无线电板之间的匹配，从而引起由于接地不连续性所致的高RF或其它损耗。

大多数现有技术无线网络包括第三方无线模块和/或无线电模块，其没有在考虑到关于天线端口的本征安全考虑的情况下被设计。另外，这样的设备和部件不满足获取防爆产品鉴定（例如ATEX & IECEx）的所需的较高级别的本征安全要求。这样的现有技术设备通常还通过使传输功率降低近似3dB而引起在功率传输以及无线模块的接收器灵敏性方面的降低。这通过使范围及其可靠性减半而影响无线模块的自由空间范围。

基于前述内容，相信存在对于以下的需要：用于连接无线模块与天线的具有集成式电容性屏障的经改进的本征安全直列式适配器和方法，如将在本文中更详细描述的。

技术实现要素：

以下概要被提供以促进理解对于所公开的实施例而言独特的一些创新性特征并且不意图是完整的描述。可以通过作为整体来理解整个说明书、权利要求、附图和摘要而得到对本文中所公开的实施例的各种方面的充分领会。

因此，所公开的实施例的一个方面是提供经改进的本征安全电路和设备。

所公开的实施例的另一个方面是提供经改进的无线电路。

所公开的实施例的又一方面是提供一种用于连接无线模块与天线的具有集成式电容性屏障的经改进的本征安全直列式适配器和方法。

先前提及的方面和其它目的和优点现在可以如本文中所述那样被实现。在本文中公开了一种用于连接无线模块与天线的具有集成式电容性屏障的本征安全直列式适配器和方法。直列式适配器（例如N类型到N类型）可以被设计成包括本征安全电路和集成式电容性屏障。本征安全电路还包括多层PCB并且PCB可以利用机械金属壳体来被装封（pot）和密封。本征安全电容性屏障可以与同轴连接器集成并且作为防火外壳的部分被装配，以满足爆炸安全标准和本征安全要求。所述机械金属壳体可以通过外壳（例如橡胶）来被隔离以满足隔离要求。通过利用直列式适配器、经由同轴连接器、在没有任何特定的线缆组件和没有任何本征安全违反的情况下，无线模块可以直接与天线连接。

适配器还在防火外壳中包括用于组装的线套管。本征安全电容性屏障可以与同轴引线集成并且作为防火外壳的部分被装配，以满足本征安全要求。具有集成式电容性屏障的本征安全直列式适配器减少在无线模块中所采用的机械部件的数目。可以与多个无线产品相关联地采用直列式适配器以满足本征安全要求并且相当大地减少设计周期并且有助于产品向市场的更快投放。适配器可以被制为具有防爆产品鉴定的完整机械单元。具有集成式电容性屏障的直列式适配器是本征安全的（I.S.）并且可以被安置在危险区域中以创建无线通信链路。

附图说明

其中同样的参考标号贯穿分离的视图指代相同的或功能类似的元件并且被并入说明书中且形成说明书的一部分的附图进一步图示了本发明，并且与本发明的详细描述一起用来解释本发明的原理。

图1图示了经由无线模块的天线端口处的附加增添模块所连接的无线模块与天线的框图；

图2图示了根据所公开的实施例的经由本征安全直列式适配器而直接连接的无线模块与天线的框图；

图3图示了根据所公开的实施例的具有本征安全电容性屏障和同轴连接器的直列式适配器的透视图；

图4图示了根据所公开的实施例的具有被焊接到IS电容性屏障的同轴引线的直列式适配器的透视图；以及

图5图示了根据优选实施例的图示了用于经由具有集成式电容性屏障的本征安全直列式适配器来直接连接无线模块与天线的方法的逻辑操作步骤的操作的高级流程图。

具体实施方式

在这些非限制性示例中所讨论的特定的值和配置可以变化并且仅仅被引用来说明至少一个实施例并且不意图限制其范围。

现在将在下文中参考附图来更全面地描述实施例，在所述附图中示出本发明的说明性实施例。本文中所公开的实施例可以以许多不同的形式来体现并且不应当被解释为受限于本文中阐明的实施例；相反，这些实施例被提供以使得本公开内容将是透彻和完整的，并且将向本领域技术人员全面地传达本发明的范围。同样的标号贯穿全文指代同样的元件。如本文中所使用的，术语“和/或”包括相关联的所列项目中的一个或多个项目的任何和全部组合。

本文中所使用的术语仅仅用于描述特定实施例的目的并且不意图对本发明进行限制。如本文中所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”意图也包括复数形式，除非上下文以其它方式清楚地指示。还将理解到，术语“包括”和/或“包括了”，当在本说明书中使用时指定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但是不排除一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其群组的存在或添加。

图1图示了系统100，其包括无线模块140、使天线110经由本征安全（IS）屏障模块130被连接的天线线缆组件120。本征安全（IS）屏障模块130是连接无线模块140与天线110的增添模块。与诸如无线模块140的天线端口110处的附加增添模块130之类的部件相关联的问题是每个增添模块130必须在设计时满足较高本征安全要求。类似地，必须为每个附加的增添模块130获得防爆产品鉴定，从而确保它们遵守关于RF频谱使用的规则。

图2图示了根据所公开的实施例的经由本征安全直列式适配器200而直接连接的无线模块140和天线110的框图。注意到，在图1-5中，相同或类似的块一般通过相同的参考标号来指示。天线110和无线模块140可以经由具有同轴连接器210和250的本征安全直列式适配器200来被连接。取决于设计考虑，直列式适配器200可以是例如N类型到N类型的直列式适配器。直列式适配器200一般包括本征安全电路220和集成式电容性屏障240来满足本征安全（IS）要求。电路板220可以从任何合适的电路板材料来被构造并且支持电气互连。另外，电路板220包括电路以确保模块140遵从本征安全规范。

电容性屏障240可以与同轴线缆250集成或连接到同轴线缆250。本征安全电路220还可以包括多层PCB 230（例如以矩形或其它非矩形的形式）并且本征安全电路220可以利用机械金属壳体290来装封。机械金属壳体290可以从提供足够强度的任何合适的金属材料来被构造。这样的材料的示例包括不锈钢、铝等等。直列式适配器200是本征安全的并且可以被安置在危险区域中以创建无线通信链路。无线模块140可以传送和/或从远程设备或位置接收RF信号。

图3图示了根据所公开的实施例的具有IS电容性屏障240和同轴连接器250的直列式适配器200的透视图。直列式适配器200包括在一端的同轴连接器210（参见图3附图的顶部）以及在另一端的同轴连接器250（图3附图的底部），连同机械金属壳体和线套管265。IS电容性屏障240位于紧邻于同轴连接器250和外壳285处。

外壳285一般容纳与同轴线缆相集成的本征安全电容性屏障以满足爆炸安全标准和整体本征安全要求。注意到，图3中所示的围绕外壳285的虚线一般指示具有包括以下各项的特征的区域：防火（防爆）部件，连同螺旋进入防火（防爆）外壳中的螺纹化，以及内部装封，以满足防火（防爆）要求和本征安全要求。外壳285可以从任何合适的材料（例如塑料）来被构造。机械金属壳体290可以通过外壳285（例如橡胶）来被隔离以满足隔离要求。适配器200还包括线套管265以用于在防火外壳285和同轴线缆连接器250之间的电气连接。

直列式适配器200还优选地是圆柱形的，其优选地包括O环密封260以在刚性适配器200和无线模块140之间生成环境密封。O环密封260可以由任何合适的材料形成，这取决于设计考虑。无线模块140可以通过使用适配器200、经由同轴线缆连接器210和250、在没有任何特定线缆组件或任何本征安全违反的情况下与天线110直接连接。容纳配置290可以有助于满足本征安全要求并提供防火（防爆）能力。

图4图示了根据所公开的实施例的具有被焊接到IS电容性屏障240的同轴引线245的直列式适配器200的透视图。无线模块140可以通过使用适配器200、经由同轴部件引线245、在没有任何本征安全违反的情况下与天线110直接连接。注意到，同轴部件245可以是具有例如SMA或MMCX类型的连接器的同轴引线、同轴导线或短同轴线缆组件。具有集成式电容性屏障240的本征安全直列式适配器200减少在无线模块140中所使用的机械部件。

图5图示了根据所公开的实施例的图示了用于经由具有集成式电容性屏障240的本征安全直列式适配器200来直接连接无线模块140与天线110的方法400的逻辑操作步骤的操作的高级流程图。直列式适配器200（例如N类型到N类型）可以被设计成包括本征安全电路220和集成式电容性屏障240以满足IS要求，如在块410处所指示的。

本征安全电路220还可以包括例如多层PCB 230，所述多层PCB 230能够被装封和机械密封，如在块420处所指示的。本征安全电容性屏障240还可以与同轴线缆250和245集成并且被装配在外壳285内以满足爆炸安全标准和所有一般的本征安全要求，如在块430处所图示的。机械金属壳体290还可以与外壳285隔离以满足隔离要求，如在块440处所描绘的。无线模块140可以通过使用适配器200、经由同轴线缆连接器250和245、在没有任何特定线缆组件或任何本征安全违反的情况下与天线110直接连接，如在块450处所示。

直列式适配器200可以在各种无线产品的情境中被采用以满足本征安全要求并且还相当大地减少设计周期而同时有助于产品向市场部署的更快投放。适配器200优选地被配置为完整机械单元，其还可以是例如经ATEX & IECEx检定的。适配器200与集成式电容性屏障240一起提供能够位于例如危险区域中以创建无线通信链路的本征安全（I.S.）产品。

将领会到，以上公开的和其它特征和功能的变型或其可替换方案可以合期望地被组合到许多其它的不同系统或应用中。而且，领会到其中的各种目前未预见或未预期的可替换方案、修改、变型或改进可以随后由本领域技术人员做出，其也意图被以下权利要求包括。