低残压超宽带同轴避雷器的制造方法
【专利摘要】一种低残压超宽带同轴避雷器。主要解决了现有的同轴避雷器放电通道少、通流能力差问题；放电不充分导致的残压高，容易损坏被保护设备的问题；通频带不够宽，应用范围较小以及会引起通信信号失真的问题。其特征在于：所述主同轴芯（5）包括穿过绝缘支撑子（51）的接口部（53）和设于两个绝缘支撑子（51）之间的等径的芯体部（52），所述主同轴外壳（3）内部同轴设有若干直径不等的空腔。本实用新型提供的低残压超宽带同轴避雷器其主同轴芯均匀，采用变换主同轴外壳空腔直径的办法实现阻抗的匹配。本实用新型的通频带宽，通流通道多，通流能力强，通过的高频数字信号的频谱丰富，信号保真性更强，应用范围广，放电充分且残压低对后面的仪器设备保护性强。
【专利说明】低残压超宽带同轴避雷器
【技术领域】
[0001] 本实用新型的避雷器主要应用于微波通信领域，特别涉及低残压超宽带同轴避雷 器。
【背景技术】
[0002] 给通信设备合理地加装避雷器是防止其遭受雷击侵害的首选。这种避雷器必须一 方面能把雷电滤除，同时对传输的通信信号不能有太大的影响。同轴避雷器就是根据通信 信号频谱与雷电脉冲的频谱分布不同设计的避雷器。雷电脉冲的频谱主要是直流与频率几 十千赫兹以下的低频成分，而通信频率都是几百兆以上的微波信号如80(Γ2500ΜΗζ，两者相 差明显，按照四分之一波长阻抗变换原理，把这种保护器中的短路同轴线的长度设计成工 作波长的四分之一，此并联的短路同轴线对于工作信号来说，其阻抗无穷大，相当于开路， 不影响通信信号的传输，但对于雷电波来说，由于雷电能量主要分布在几十千赫兹以下，短 路同轴线对于雷电波阻抗很小，近似于短路，雷电能量被泄放入地。
[0003] 现有的同轴避雷器导体大多采用外壳内径相同，用改变内导体芯直径的方法达到 阻抗匹配，最终的结果是内芯常常做成糖葫芦状，而内芯一般为铜合金制作，糖葫芦状的内 芯铜合金用量高，且加工不便，使用时间长了容易损坏，成本较高。一般的避雷器对雷电的 泄放是通过四分之一短路同轴线实现的，如果雷电脉冲泄放不充分，剩余的脉冲就直接输 出到设备，构成残压，如何降低避雷器的残压，一直是避雷器科研人员与相关厂商考虑的问 题。
[0004] 在相同的脉冲电压下，场强与半径成反比，在保证阻抗相同的情况下，现有的同轴 避雷器导体大多采用外壳内径相同，用改变导体芯半径的方法达到阻抗匹配，现有的同轴 避雷器存在放电通道少、短路同轴芯细、通流能力差问题；放电不充分导致的残压高，容易 损坏被保护设备的问题；通频带不够宽，应用范围较小以及会引起通信信号失真的问题。 实用新型内容
[0005] 为了克服【背景技术】的不足，本实用新型提供低残压超宽带同轴避雷器，主要解决 了：主要解决了现有的同轴避雷器放电通道少、短路同轴芯细、通流能力差问题；放电不充 分导致的残压高，容易损坏被保护设备的问题；通频带不够宽，应用范围较小以及会引起通 信信号失真的问题。
[0006] 本实用新型所采用的技术方案是：
[0007] -种低残压超宽带同轴避雷器，包括同轴间隔安装的壳体和芯体，所述壳体包括 垂直安装并相互电连接的主同轴外壳和短路同轴外壳，所述芯体部包括垂直安装并相互电 连接的主同轴芯和短路同轴芯，所述主同轴芯两端设有绝缘支撑子，所述主同轴芯包括穿 过绝缘支撑子的接口部和设于两个绝缘支撑子之间的等径的芯体部，所述主同轴外壳内部 同轴设有若干直径不等的空腔。
[0008] 所述主同轴外壳以短路同轴芯为对称轴两侧均设有第一同轴空腔、第二同轴空 腔、第三同轴空腔和第四同轴空腔，所述第一、二、三、四同轴空腔直径各不相等。
[0009] 所述第四同轴空腔的直径大于第二同轴空腔的直径，所述第二同轴空腔的直径大 于第一同轴空腔的直径，所述第一同轴空腔的直径大于第三同轴空腔的直径。
[0010] 所述短路外壳包括可拆卸连接的端盖和安装座，所述端盖和安装座之间设有若干 垫圈。
[0011] 所述短路同轴芯一端与主同轴芯电连接，另一端穿过端盖且与固定螺母连接，所 述短路同轴芯与端盖之间设有导电胶层。
[0012] 所述主同轴外壳为分体式结构且包括可拆卸连接的第一外壳、第二外壳，第三外 壳和第四外壳，所述第一同轴空腔、第二同轴空腔设于第二外壳内，所述第三同轴空腔设于 第三外壳内，所述第四同轴空腔设于第四外壳内。
[0013] 所述第一、二、三和四外壳首尾依次通过螺纹连接。
[0014] 所述壳体由不锈钢制成。
[0015] 所述端盖和安装座螺纹连接。
[0016] 本实用新型的有益效果是：本实用新型采用变换主同轴外壳空腔直径的办法实现 阻抗的匹配。本实用新型的通频带宽，通流通道多，通流能力强，通过的高频数字信号的频 谱丰富，信号保真性更强，应用范围广，放电充分且残压低对后面的仪器设备保护性强。
【专利附图】
【附图说明】
[0017] 图1为本实用新型一个实施例的剖视图。
[0018] 图2为本实用新型一个实施例的A处放大图。
[0019] 图3为本实用新型一个实施例的驻波比曲线图。
[0020] 图中，壳体1,芯体2,主同轴外壳3,短路外壳4,主同轴芯5,短路同轴芯6,绝缘支 撑子51，芯体部52,接口部53,第一同轴空腔31，第二同轴空腔32,第三同轴空腔33,第四 同轴空腔34,安装座42,垫圈43,固定螺母44,导电胶层61，第一外壳311，第二外壳332,第 三外壳333,第四外壳334。
【具体实施方式】
[0021] 下面结合附图对本实用新型作进一步说明：如图1结合图2至图3所示，一种低残 压超宽带同轴避雷器，包括同轴间隔安装的壳体1和芯体2,所述壳体1包括垂直安装并相 互电连接的主同轴外壳3和短路同轴外壳4,所述芯体2包括垂直安装并相互电连接的主同 轴芯5和短路同轴芯6,所述所述主同轴芯5两端设有绝缘支撑子51，所述主同轴芯5包括 穿过绝缘支撑子51的接口部53和设于两个绝缘支撑子51之间的等径的芯体部52,所述主 同轴外壳3内部同轴设有若干直径不等的空腔。该实施例采用的是N型接口，接口部53内 设有插针或插孔。本实用新型提供的低残压超宽带同轴避雷器其主同轴芯均匀，采用变换 同轴线外壳内径的办法实现阻抗的匹配。因此本设计放电途径除了短路体外，在强脉冲下， 还可以在主同轴芯与外壳之间进行，可以抗更强的雷电脉冲，但对强度比较弱、频率高的通 信信号影响很小。本实用新型采用变换主同轴外壳空腔直径的办法实现阻抗的匹配。本实 用新型的通频带宽，通流通道多，通流能力强，通过的高频数字信号的频谱丰富，信号保真 性更强，应用范围广，放电充分且残压低对后面的仪器设备保护性强。
[0022] 在本实用新型中，如图所示，所述主同轴外壳3以短路同轴芯6为对称轴两侧均设 有第一同轴空腔31、第二同轴空腔32、第三同轴空腔33和第四同轴空腔34,所述第一、二、 三和四空腔直径各不相等。
[0023] 在本实用新型中，如图所示，所述第四同轴空腔34的直径大于第二同轴空腔32 的直径，所述第二同轴空腔32的直径大于第一同轴空腔31的直径，所述第一同轴空腔31 的直径大于第三同轴空腔33的直径。本实用新型采用均匀内芯，变换导体外壳的方式实 现阻抗匹配，致使均匀的导体内芯整体变细，用料少，且加工方便。另一方面，根据电磁场 理论，在相同的脉冲电压下，同轴线中的电场强度与位置的半径成反比，在阻抗相同的情况 下，变细的内芯周围的电场强度增强，尤其是处于空气层最薄的第三同轴空腔33的内芯周 围场强最强，在强雷电脉冲通过时，在这些地方的空气绝缘就可以击穿，给雷电增加了泄放 通道，相当于并联了一个气体放电管避雷器，因此，可以防更强的雷电脉冲。而本实用新型 也可以在后级的第三同轴空腔33进一步放电，因此，残压会比较低。该设计的一个实例 显示电气性能优良，可以使本实用新型在频谱〇. 7~3. 3GHz范围内实现驻波比小于1. 2,在 0. 8~3. 15GHz小于1. 08。使用性能好，安全可靠。
[0024] 在本实用新型中，如图所示，所述短路外壳4包括可拆卸连接的端盖41和安装座 42,所述端盖41和安装座42之间设有若干垫圈43。设有若干垫圈43保证在微调短路部分 长短时，短路部分的外壳与短路同轴芯始终是均匀的。
[0025] 在本实用新型中，如图所示，所述短路同轴芯6 -端与主同轴芯5电连接，另一端 穿过端盖41且与固定螺母44连接，所述短路同轴芯6与端盖41之间设有导电胶层61。通 过固定螺母44连接短路同轴芯6和主同轴芯5,简单方便，为优选方案，导电胶层61可以增 强短路同轴芯与端盖间的电连接性能，使避雷器性能更稳定。
[0026] 在本实用新型中，如图所示，所述主同轴外壳3为分体式结构且包括可拆卸连接 的第一外壳331、第二外壳332,第三外壳333和第四外壳334,所述第一同轴空腔31、第二 同轴空腔32设于第二外壳332内，所述第三同轴空腔33设于第三外壳333内，所述第四同 轴空腔34设于第四外壳334内。分体式结构拆接方便，加工容易，该结构简单，使用效果好。
[0027] 在本实用新型中，如图所示，所述第一、二、三和四外壳首尾依次通过螺纹连接。螺 纹连接为优选方案，简单实用，安全可靠，此处也可以采用其他连接方式或整体加工方式。
[0028] 在本实用新型中，如图所示，所述壳体1由不锈钢制成。此处也可以采用铝合金或 铜合金等耐腐蚀材料，不锈钢为优选方案，其它可根据实际需求作为备选。
[0029] 在本实用新型中，如图所示，端盖41和安装座42螺纹连接。螺纹连接为优选方案， 简单实用，安全可靠，此处也可以采用其他连接方式。
[0030] 实施例不应视为对本实用新型的限制，但任何基于本实用新型的精神所作的改 进，都应在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1. 一种低残压超宽带同轴避雷器，包括同轴间隔安装的壳体（1)和芯体（2)，所述壳体 (1)包括垂直安装并相互电连接的主同轴外壳（3)和短路同轴外壳（4)，所述芯体（2)包括 垂直安装并相互电连接的主同轴芯（5)和短路同轴芯（6)，所述主同轴芯（5)两端设有绝缘 支撑子（51)，其特征在于：所述主同轴芯（5)包括穿过绝缘支撑子（51)的接口部（53)和设 于两个绝缘支撑子（51)之间的等径的芯体部（52)，所述主同轴外壳（3)内部同轴设有若干 直径不等的空腔。
2. 根据权利要求1所述的低残压超宽带同轴避雷器，其特征在于：所述主同轴外壳（3) 以短路同轴芯（6)为对称轴两侧均设有第一同轴空腔（31)、第二同轴空腔（32)、第三同轴 空腔（33)和第四同轴空腔（34)，所述第一、二、三、四同轴空腔直径各不相等。
3. 根据权利要求2所述的低残压超宽带同轴避雷器，其特征在于：所述第四同轴空腔 (34)的直径大于第二同轴空腔（32)的直径，所述第二同轴空腔（32)的直径大于第一同轴 空腔（31)的直径，所述第一同轴空腔（31)的直径大于第三同轴空腔（33)的直径。
4. 根据权利要求1或2或3所述的低残压超宽带同轴避雷器，其特征在于：所述短路 外壳（4)包括可拆卸连接的端盖（41)和安装座（42)，所述端盖（41)和安装座（42)之间设 有若干垫圈（43)。
5. 根据权利要求1或2或3所述的低残压超宽带同轴避雷器，其特征在于：所述短路 同轴芯（6) -端与主同轴芯（5)电连接，另一端穿过端盖（41)且与固定螺母（44)连接，所 述短路同轴芯（6)与端盖（41)之间设有导电胶层（61)。
6. 根据权利要求3所述的低残压超宽带同轴避雷器，其特征在于：所述主同轴外壳（3) 为分体式结构且包括可拆卸连接的第一外壳（331)、第二外壳（332)，第三外壳（333)和第 四外壳（334)，所述第一同轴空腔（31)、第二同轴空腔（32)设于第二外壳（332)内，所述第 三同轴空腔（33)设于第三外壳（333)内，所述第四同轴空腔（34)设于第四外壳（334)内。
7. 根据权利要求6所述的低残压超宽带同轴避雷器，其特征在于：所述第一、二、三和 四外壳首尾依次通过螺纹连接。
8. 根据权利要求7所述的低残压超宽带同轴避雷器，其特征在于：所述壳体（1)由不锈 钢制成。
9. 根据权利要求4所述的低残压超宽带同轴避雷器，其特征在于：所述端盖（41)和安 装座（42)螺纹连接。
【文档编号】H01T4/02GK203871657SQ201420276957
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年5月28日 优先权日:2014年5月28日
【发明者】宋占海, 王一芳 申请人:温州大学