高压连接器的制作方法

本发明涉及用于在两个高压线路之间建立电连接的高压连接器、具有这种高压连接器的行波管放大器以及具有这种行波管放大器的卫星。

背景技术：

在处于地球轨道中或者进行其他航天任务的卫星平台上，通常的做法是使用行波管放大器作为信号传输链路或通信链路的一部分。行波管放大器基本由行波管(行波管，TWT)和电源(也被称为电子功率调节器，EPC)组成。TWT和EPC通过高压线缆(HV线缆，高压)彼此连接。HV线缆是TWT中的一体部件，这是因为高压需要高质量的电连接，即，特别地，对外部电磁影响不敏感的电连接。在HV线缆结合到TWT中之后，只有通过很大的力才能更换HV线缆或者根本不能更换HV线缆。因此会产生大量花费，对于过短的HV线缆长度或对于HV线缆修理而言尤其如此。EPC是通常由高达100伏特的直流电压产生高达10kV的若干直流高压的直流电源。行波管利用直流高压来放大高频信号。

术语“高压”指的是起始于1000伏特或1kV的电压。在这些电压值处，线路中的物理现象与使用低电压时出现的物理现象是不可相比的。例如，在具有不同的电压电位的线路之间或者在线路与地面之间——尤其在临界电压处——存在闪络(flashover)的风险特别高。高压线缆的延长一般被认为是会使系统性能不可接受地衰退，从而通常使用一根连续的高压线缆来连接对应的部件。这就是高压线路缆在高压部件的组装之后例如由于系统环境已经改变或者由于其他原因而被证明是过短的情况特别具有挑战性的原因。

技术实现要素：

能够理解，本发明的目的是提供一种用于连接高压线路的设备，该设备特别适于比如在真空中和零重力下——例如在远离地球的卫星上——使用。

这一目的通过独立权利要求的内容来实现。在从属权利要求和下述描述中公开了本发明的改进方案。

根据本发明的一方面，公开了一种用于在两个高压线路之间建立高压连接的高压连接器。该高压连接器包括具有第一导引槽和第二导引槽的承载器元件，其中，承载器元件由高压绝缘材料形成，其中，第一导引槽和第二导引槽布置成彼此平行并且沿承载器元件的纵向方向延伸，并且其中，第一导引槽和第二导引槽中的每一者被设计成用于容置第一高压线路和第一高压线路各自的线。

高压连接器特别用于高压——即至少1kV的电压——情况下，并且在一个实施方式中特别用于4kV或6kV并且高达10kV的高压的情况下。高压线路可以包括分别以电导体的形式实现并且相对于其他线电绝缘的多个线。

导引槽是承载器元件的表面中的凹部或空腔，使得高压线路的线能够被布置在导引槽中。当在要彼此连接的高压线路的两个对应的线的端部之间建立高压连接时，首先对端部部段进行剥线，然后将其相互电连接。所述连接能够通过使用连接附加剂(例如，焊料)机械地增强。换句话说，例如，如果两个高压线路的线对分别以建立电连接的方式连接，则能够延长现有的高压线路。例如，最终围绕接头(connection)布置呈收缩(shrink-on)套筒的形式的绝缘部。这种连接也被称为接合(splice)。

在承载器元件的导引槽中布置有在线对之间的接合的连接点。连接点能够表示线——特别是高压线路——的机械上和电磁上的弱点，因为该接合部可能具有比整体且连续的线的机械强度低的机械强度，并且因为后来附加的绝缘部可能具有与线的初始绝缘部不同的绝缘性能。

连接点布置在导引槽中，并且机械地固定在该位置处。特别地， 这能够确保多个相互连接的线对之间的连接点不能相对于彼此移动。能够保持(observe)连接点之间有特定距离。这能够更进一步确保线不会因为相对运动而使彼此损害，例如，接合部的绝缘层因刮擦或产生摩擦的运动而相互磨损并且变弱。

承载器元件可以包括多个导引槽，其中，导引槽的数量可以与要连接的高压线路的线的数量相适应。在一个实施方式中，例如，承载器元件可以包括十二个导引槽，以连接相应地包括十二个线的高压线路。当在两个高压线路之间建立高压连接时，例如，能够在承载器元件的导引槽中以下述方式布置具有最大电势差的线对：所述线对彼此之间的距离最大。这能够降低闪络的风险。

在本说明书的上下文中，高压绝缘材料是设计成用于并且适于降低或消除连接的高压线路的相邻线之间的闪络的风险的材料；在这方面，相邻的线是彼此之间没有电连接的线，即，所述线不是高压线路的彼此电连接的两个相应的线。例如，改性聚苯醚可以被用作高压绝缘材料。

导引槽彼此平行地延伸，并且由此确保了布置在导引槽中的相互连接的线之间的距离在承载器元件的纵向方向上是恒定的或者基本恒定的。当高压线路的两个线彼此连接时，由于去除了线原始的绝缘部并且例如在电连接部上放置有新的绝缘元件，因此绝缘部的质量可能发生变化，特别是在这两根线之间的高压连接区域中尤其如此。电导线的芯的直径在接合点处也可能会变化。线的这些接合点布置在承载器元件的导引槽中。由于导引槽彼此平行地布置，因此降低了闪络的风险，并且线以彼此基本平行的方式离开承载器元件的端面。这种设计还可以防止例如因由高压连接器的振动或冲击造成的磨损对线的绝缘部造成的机械损害。因此，互相连接的高压线路的线仅在距导引槽(并且因此距接合点)一定距离处接合并且布线至高压线路中。

特别地，在卫星中或在其他空间飞行器中，可能因运送到地球轨道和启动设备而产生冲击和振动，其中，这些冲击和振动能够造成传递至空间飞行器上所承载的设备的强烈且瞬动地颠簸。这些颠簸可能导致具有上述作用的接合部发生相对运动。由于接合的线对相对于彼此布置和固定在预定位置处，因此本文所描述的高压连接器降低了线相互损害的风险，并且同样地降低了闪络的风险。

高压连接器特别适于在太空环境中连接高达10kV的高压线路。高压连接器可以被设计成遵从与卫星中的电磁兼容性(EMC)相关的规则。为此，承载器元件可以通过适当的电磁屏蔽件而封闭。接合的线对通过高压连接器保持为抗冲击且抗振动的样式。由于这种设计，在此描述的高压连接器的特征在于例如小于100克的低的总重量。高压连接器也允许HV线缆在EPC与TWT之间延伸，即使在高压线缆结合到TWT中之后也是如此，并且不用从TWT(或EPC)移除高压线缆的线缆端部。这进一步允许通过借助于两个高压连接器移除高压线缆的部段并且插入新部段来对TWT与EPC之间的有缺陷的线缆进行修复。

上述和下述类型的高压连接器能够建立对电干扰不敏感而且机械稳定且具有机械抵抗性的高压连接。

根据本发明的实施方式，承载器元件包括第一导引元件，并且导引槽布置在第一导引元件上，其中，承载器元件包括具有至少一个导引槽的第二导引元件，其中，第一导引元件布置在承载器元件的第一表面上，并且第二导引元件布置在承载器元件的第二表面上，并且其中，第一表面布置与第二表面相反地布置。

因此，导引槽可以布置在承载器元件的两个相反的表面上。例如，第一表面可以是承载器元件的上侧而第二表面可以是下侧。如果具有导引槽的导引元件布置在上侧以及下侧上，可以增加导引槽的数量以使具有多个线的高压线路彼此电连接。

以这种方式，上侧上的线与下侧上的线之间的距离还可以根据导引元件上的导引槽距承载器元件的表面的距离变化，即通过使导引元件的高度适应相应的需求而变化。例如，在承载器元件的设计阶段期间，可以增大导引元件的高度，以增大上侧的线与下侧的线之间的距离，由此也防止了在较高电压下导引槽中的线之间的闪络。

根据本发明的另一实施方式，高压连接器还包括壳体，其中，承载器元件与壳体的侧表面机械地联接。

壳体可以由铝或铝合金形成，并且用于保护承载器元件和高压连接件免受机械和电磁影响。壳体可以实现成满足高压连接器的预期操作环境中的EMC要求。

根据本发明的另一实施方式，壳体的至少一个表面包括能够用盖封闭的开口。

壳体中的开口允许容易地进入承载器元件，以便将高压线路的接合的线布置在承载器元件上。

根据本发明的另一实施方式，壳体包括至少部分地围绕壳体的开口的凸起部段(也被称为：凸环或唇状部)。

凸起部段还可以完全围绕开口并且由设计成用于保护壳体的内部空间免受外部电磁影响的台阶部或凸起的边缘(也被称为DC边缘)构成。因此，该边缘提高了壳体的EMC强度，并且从而保护所连接的线对之间的接合部免受外部电磁的影响。

根据本发明的另一实施方式，壳体包括封闭开口的盖，其中，在盖中设置有凹部，并且该凹部布置成使得当盖封闭壳体的开口时凸起部段定位在凹部中。

凹部可以由例如在其形状和长度方面与DC边缘相适应的槽或腔组成。由于凸起部段接合到凹部中，因此能够提高抵抗外部电磁影响的保护。

根据本发明的另一实施方式，承载器元件包括横向部和两个腿部，其中，两个腿部沿承载器元件的纵向方向延伸，其中，横向部沿承载器元件的横向方向延伸并且使两个腿部彼此连接，并且其中，导引槽布置在横向部上。

因此，承载器元件基本上以H形的形式实现，并且腿部通过沿相同方向延伸的两个部段形成，其中，横向部表示这两个部段之间的横向连接部。导引槽沿腿部的方向延伸并且布置在横向部上，其中，线沿承载器元件的纵向方向离开导引槽，使得线不会与承载器元件的表面或者与该表面的边缘相接触，以防止对线绝缘部的损坏。特别地，导引槽可以垂直于横向部延伸，并且延伸直到横向部在其两端的端面。导引元件可以以与横向部成一体的方式实现。

根据本发明的另一实施方式，横向部是凹形的并且朝向承载器元件在横向方向上的中心渐缩。

在一个实施方式中，横向部可以以在两个腿部之间的中心具有最 短纵向长度的方式渐缩。

根据本发明的另一实施方式，高压连接器包括法兰，该法兰布置在壳体的端面上，并且设计成用于将高压线路相对于壳体机械地固定。

特别地，法兰可以设计成用于建立与高压线路的压配合或摩擦连接，并且形成对线之间的连接的应变消除，使得作用于高压线路上的拉力不会传递至线的接合点。特别地，法兰可以布置在壳体的两个端面上，使得能够固定两个连接的高压线路。

根据本发明的另一方面，公开了一种行波管放大器，其中，行波管放大器包括行波管、电源以及上述和下述类型的高压连接器，并且其中，高压连接器将行波管的第一高压线路电连接至电源的第二高压线路。

根据行波管放大器的实施方式，第一高压线路的线在接合区域中电连接至第二高压线路的线，并且接合区域布置在承载器元件的第一导引槽中。

根据行波管放大器的另一实施方式，在第一导引槽中布置有固定块，并且固定块将接合区域固定在第一导引槽中。

固定块可以用于限制和/或阻止接合区域和已接合的线对相对于承载器元件的运动，从而降低或消除对接合区域和线造成机械损害的风险。固定块例如可以由适于在真空中或零重力情况下应用的特殊粘合剂构成。然而，固定块还可以由允许线在导引槽中以一定程度移动但限制这些运动的明胶状块构成。

根据行波管放大器的另一实施方式，高压连接器包括固定装置，并且该固定装置布置成将线保持在导引槽中。

固定装置可以由例如螺纹件或另一柔性长形元件构成，所述螺纹件或另一柔性长形元件联接至承载器元件并且布置成围绕线，由此防止这些线向上脱离导引槽，即，离开承载器元件。

根据行波管放大器的另一实施方式，固定装置布置在接合区域的参照纵向方向的前方和/或后方。

因此，固定装置未在接合区域上延伸并且也未在附加至接合区域 的另外的绝缘层上延伸，而是位于接合区域的参照纵向方向的前方或后方。固定装置布置得越靠近导引元件的端面，就越能够更好地固定线，使得在线离开导引槽时能够可靠地阻止或减小线相对于承载器元件的运动。固定装置的两个固定点之间的距离越大，越能够进一步阻止已接合的线对横向于其纵向方向的运动。

根据本发明的另一方面，公开了一种具有上述和下述类型的行波管放大器的卫星。

该卫星可以由例如通信卫星构成，其中，行波管放大器被用作通信链路的一部分。

附图说明

下面，参照附图对本发明的示例性实施方式进行描述。

图1示出了根据本发明的示例性实施方式的高压连接器的等距图；

图2示出了根据本发明的另一示例性实施方式的高压连接器的承载器元件；

图3示出了根据本发明的另一示例性实施方式的高压连接器的截面图；

图4示出了根据本发明的另一示例性实施方式的行波管放大器的示意图；以及

图5示出了根据本发明的另一示例性实施方式的行波管放大器的示意图。

具体实施方式

附图示出了并不符合比例的示意图。附图中使用的相同或相似的附图标记指示相同或相似的元件。

图1示出了将第一高压线路310电连接至第二高压线路320的高压连接器100。高压连接器100包括壳体110，其中，法兰132、134分别布置在端面116和相对的端面上，并且将一个相应的高压线路 310、320相对于壳体110机械地固定。

高压线路310的线312、高压线路320的线322在壳体110的内部空间120中是可见的，该壳体110的上表面是敞开的。接合的线对机械地联接或者固定在承载器元件150上的连接点330或连接区域或接合区域。承载器元件进而被紧固在壳体110的侧表面112上。壳体110的底表面114用盖封闭。被示出为敞开的上表面同样能够用盖封闭。

承载器元件150可以与壳体110机械地联接，特别地在内部空间120的拐角中机械地联接。特别地，承载器元件可以通过螺纹接合件而紧固在壳体上。由于紧固点的这种布置，当承载器元件布置在壳体110的内部空间120的中央时，紧固元件尽可能远地与线对的接合点330间隔开。因而能够降低从接合点到紧固元件和/或壳体的闪络的风险。

根据图1，接合的线对在接合区域中以及沿着位于接合区域的前方和后方中的部段彼此平行地延伸，使得线对之间的距离几乎恒定。

图2示出了承载器元件150的示意性等距图。承载器元件通过两个腿部153A、153B和横向部155形成，并且基本上以H形形状实现。腿部153A、153B沿承载器元件150的纵向方向180延伸并且横向部155沿承载器元件150的横向方向170(垂直于纵向方向180)延伸。在承载器元件的横向部155的表面151上布置有导引元件160。导引元件160表示为表面151上的肩部或凸起部段，并且在导引元件160上布置有导引槽161A、161B。导引槽由通过导引肋167限定的凹部构成。

应当指出的是，导引槽161A、161B也可以直接位于横向部155上，也就是说，位于表面151上。导引元件160实质上具有确定接合的线对与表面151之间的距离的功能。在下侧(表面151的反面)还可以定位有第二导引元件。以这种方式，可以增加导引槽的数量。承载器元件的上侧上的线对与下侧上的线对之间的距离能够根据各自的需要——即，根据闪络保护所需的距离——通过选择导引元件的相应的高度而预先确定。

在该示例性实施方式中，导引元件160的端面167以与横向部155 的边缘平齐的方式终止，使得在端面167上离开导引槽的线不会与承载器元件的另一边缘相接触。

横向部155可以实现为凹形，即，从两个腿部开始朝向中央渐缩，使得横向部在两个腿部之间的中心具有最短的纵向长度。

图3示出了在位于承载器元件中的线对的接合区域的高度处穿过高压连接器100的截面图。该附图中的左侧和右侧上示出了壳体110的侧表面112。在下侧上，壳体用盖140封闭。在侧表面112的上端和下端上分别设置有凸环113(也被称为：唇缘或凸缘)，并且凸环113表现为在侧表面的端部上的台阶状的凸起部段。在该示例性实施方式中，凸环113完全围绕壳体110的上开口和下开口。盖140设置有凹部142，该凹部142在其形状和长度方面与凸环113相对应，使得凸环113当盖放置于壳体上时被容置在凹部中，从而封闭对应的开口。

承载器元件150包括分别布置在上侧151和下侧152上的两个导引元件160。因此，承载器元件在这个区域中以类似于梳状或双梳状的方式相应地实现。在两个导引肋162之间布置有导引槽161A。在每个导引槽中分别布置有一个接合的线对312。导引槽可以定尺寸成使得线对至少部分地或甚至完全地容置于导引槽中，即，使得线对不会突出超过导引肋。

在至少一些导引槽中可以布置有固定块163(阴影区域)，以便使位于所述至少一些导引槽中的线对相对于承载器元件150固定，并且限制线对的运动。应当指出的是，每个线对均可以借助于固定块而被固定在对应的导引槽中，然而为了提供更好的概览而仅针对一个导引槽示出固定块。

作为借助于固定块进行固定的补充或替代，线对还可以通过固定装置165紧固在导引槽中。这个固定装置可以由例如螺纹件构成，该螺纹件连接导引槽的两个导引肋并且当线位于导引槽中时封闭位于导引肋之间的导引槽。以这种方式，对应的线无法脱离导引槽。因此，螺纹件165可以连接至限定导引槽的两个导引肋。

在承载器元件的上侧和下侧上的导引槽可以参照承载器元件的横向方向170而彼此重叠布置，即，所述导引槽可以布置成在横向方 向上没有横向偏移量。在示例性实施方式中，在承载器元件的上侧和下侧上的导引槽可以在横向方向上相对于彼此偏移，使得下侧上的导引槽位于上侧上的导引肋的下面，并且使得上侧上的导引槽位于下侧上的导引肋上面。导引槽可以具有与导引肋在横向方向上的长度类似的长度(图3中从左到右的宽度)。然而，导引槽的宽度取决于接合的线对的尺寸，其中，特别地，导引肋的宽度能够受到线对之间的电势差影响，并且相应地变化以便防止闪络。

图4示出了具有行波管410和功率调节器420的行波管放大器400。在行波管410上和功率调节器420上分别布置并且特别地一体安装有高压线路300。行波管和功率调节器借助于上述类型的两个高压连接器100以及位于所述高压连接器之间的高压线路300而被电连接。

这种设计使得能够根据各自的需求——也就是说在必要部件的制造之后——配置行波管放大器400。在这种情况下，行波管能够被制造成带有具有预定标准长度的高压线路300。行波管与功率调节器之间的高压线路的长度能够借助于高压连接器和附加的线路部段进行调节。

图5示出了图4的替代性实施方式。在这种情况下，行波管410和功率调节器420或者它们的高压线路300分别直接连接至单个高压连接器100。例如，在TWT 410与EPC 420之间的线的延伸不是必须的情况下，能够选择这种配置。

附图标记列表

100 高压连接器

110 壳体

112 侧表面

113 凸环

114 底表面

116 端面

120 内部空间

132 第一法兰

134 第二法兰

140 盖

142 凹部

150 承载器元件

151 第一表面

152 第二表面

153 固定的腿部

155 横向部

160 导引元件

161A 导引槽

161B 导引槽

162 导引肋

163 固定块

165 固定装置

167 端面

170 横向方向

180 纵向方向

300 高压线路

310 第一线路

312 线

320 第二线路

322 线

330 连接点，接合部

400 行波管放大器

410 行波管

420 功率调节器。