PCB板的防雷装置的制作方法

本实用新型涉及PCB板的防雷技术领域，特别涉及一种PCB板的防雷装置。

背景技术：

伴随着通信产品领域不断发展，应用也越来越广泛，对室外型通信产品需求也越来越多。对于室外型通信产品，很多是安装在空旷的野外或者建筑物顶端等地方，很容易受到雷电感应的破坏，从而造成室外型通信产品的信号中断，甚至损坏设备，所以室外型通信产品需要安装防雷装置以确保信号正常收发及延长产品的使用寿命。

对于包括射频模块的室外型通信产品，其射频天线是引雷的重要部件，强电荷经由射频天线导入通过馈线到达室外型通信产品的PCB(Printed Circuit Board，印刷电路板)板，从而给该室外型通信产品造成难以挽回的损坏。但是，在某些实际应用场合下，无法在射频天线端进行防雷设计，此时只能考虑直接在室外型通信产品的PCB板上进行防雷设计。

目前，一般是通过在PCB板的射频天线连接器处串接一个防雷管，当雷电的强电荷到达射频天线端子时，雷电的直流信号触发该防雷管，将该雷电的直流信号导入到PCB板的大地端，再通过与大地端连接的金属结构导出室外型通信产品，达到防雷的目的。但是，采用增加防雷管的方法实现防雷，对于高频段信号会无可避免的引入插入损耗，从而降低射频性能，越是高频段信号插入损耗影响越大；同时，防雷管随防雷级别的要求不同，对应的价格也不同，随防雷级别的要求越高，防雷管价格越昂贵；对有多路射频的产品，价格更是成倍增加。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是为了克服现有技术中通过在PCB板的射频天线连接器处串接一个防雷管，存在对于高频段信号会无可避免的引入插入损耗，从而降低射频性能，同时，随防雷级别的要求越高，产品成本越昂贵等缺陷，目的在于提供一种能够不引入高频段信号的插入损耗，不影响射频性能，且能够减少插入损耗、增强抗雷击性能、延长PCB板的使用寿命，同时降低产品成本的PCB板的防雷装置。

本实用新型是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

本实用新型提供一种PCB板的防雷装置，所述防雷装置包括1/4波长阻抗变换器；

所述1/4波长阻抗变换器的一端与所述PCB板的射频天线串联连接，另一端接地；

所述射频天线与所述PCB板的射频模块串联连接。

较佳地，所述防雷装置还包括SMA天线接口；

所述SMA天线接口与所述PCB板固定连接；

所述1/4波长阻抗变换器的一端经由所述SMA天线接口与所述PCB板的射频天线串联连接；

所述射频天线经由所述SMA天线接口与所述PCB板的射频模块串联连接。

较佳地，所述防雷装置还包括金属螺丝连接件和金属螺丝；

所述金属螺丝连接件固设于所述PCB板上；

所述金属螺丝连接件包括连接孔，所述连接孔与所述PCB板上的孔位置对应设置；

所述金属螺丝的螺杆依次贯穿设于所述连接孔和所述PCB板上的孔内；

所述1/4波长阻抗变换器依次经由所述金属螺丝连接件和所述金属螺丝接地。

较佳地，所述1/4波长阻抗变换器固设于所述PCB板上。

较佳地，所述PCB板为多层PCB板；

所述多层PCB板的每一层分别设有所述1/4波长阻抗变换器，且设于各层的1/4波长阻抗变换器的另一端均经由所述金属螺丝接地。

本实用新型的积极进步效果在于：

本实用新型的PCB板的射频天线通过SMA天线接口分别与1/4波长阻抗变换器和PCB板的射频模块串联连接，同时，1/4波长阻抗变换器的另一端通过金属螺丝接地，从而实现雷击的直流信号直接选择通过1/4波长阻抗变换器到达PCB板，再通过金属螺丝最后到达大地，进而导出PCB板。而正常的射频信号由于1/4波长阻抗变换器的全反射特性，则不会通过该1/4波长阻抗变换器，接收的信号依次通过射频天线和SMA天线接口，将信号沿着射频线传输到射频模块，发送的信号依次通过射频线、SMA天线接口和射频天线发射出去，从而实现能够不引入高频段信号的插入损耗，不影响射频性能，且能够减少插入损耗、增强抗雷击性能、延长PCB板的使用寿命、降低产品成本；同时，通过射频信号的任意频率匹配对应的1/4波长阻抗变换器，通用性强。

附图说明

图1为本实用新型的较佳实施例的PCB板的防雷装置的俯视示意图；

图2为本实用新型的较佳实施例的PCB板的防雷装置的侧视示意图；

图3为本实用新型的较佳实施例的PCB板的防雷装置的第一实验数据图；

图4为本实用新型的较佳实施例的PCB板的防雷装置的第二实验数据图。

具体实施方式

下面举个较佳实施例，并结合附图来更清楚完整地说明本实用新型。

如图1所示，本实施例的PCB板的防雷装置包括1/4波长阻抗变换器1、SMA天线接口2、金属螺丝连接件3和金属螺丝4。

1/4波长阻抗变换器1的一端与PCB板6的射频天线7串联连接，另一端接地。同时，射频天线7与PCB板6的射频模块8串联连接。1/4波长阻抗变换器1固设于PCB板6上。

其中，雷电的直流信号依次经由射频天线7、SMA天线接口2和1/4波长阻抗变换器1，实现防雷作用。

SMA天线接口2与PCB板6固定连接。1/4波长阻抗变换器1的一端经由SMA天线接口2与PCB板6的射频天线7串联连接。同时，射频天线7经由SMA天线接口2与PCB板6的射频模块8串联连接。

其中，射频模块8经由射频线9与SMA天线接口2串联连接，射频模块8的发送信号依次通过射频线9和SMA天线接口2进行传输，再经由射频天线7发送出去；射频模块8的接收信号经由射频天线7接收，再依次通过SMA天线接口2和射频线9进行传输，到达射频模块8。

金属螺丝连接件3固设于PCB板6上，金属螺丝连接件3包括连接孔5，连接孔5与PCB板6上的孔位置对应设置。

如图2所示，金属螺丝4的螺杆依次贯穿设于连接孔5和PCB板6上的孔内。金属螺丝4的螺杆远离PCB板6的一端与通信产品的金属结构10连接，实现接地。

1/4波长阻抗变换器1的另一端经由金属螺丝4连接件与PCB板6固定连接，且经由金属螺丝4接地。

其中，对于多频通信产品，如现有2.4G频段与5G频段并存的通信产品，针对不同的频率和PCB材质介电常数不同，选择各自对应频率的1/4波长阻抗变换器1。

1/4波长阻抗变换器1的阻抗线长度为对应频率的射频信号波长的1/4，利用1/4波长阻抗变换器1的特性，达到防雷效果。

PCB板6为多层PCB板6，多层PCB板6的每一层分别设有1/4波长阻抗变换器1，且设于各层的1/4波长阻抗变换器1的另一端均经由金属螺丝4接地。

本实用新型的PCB板的防雷装置，在10KA雷击测试下，能够保证通信产品运行稳定，不出现问题，具有很好的抗雷击特性。

下面结合图3和图4具体说明本实用新型的PCB板的防雷装置的减少插损的特性。本实验数据是将PCB板的防雷装置结合现有2.4G频段与5G频段并存的通信产品获得。

图3和图4中的横轴均代表输入信号的频率(即2.4G和5G)，纵轴均代表输入信号的插损。其中，插损即插入损耗，是指将某些器件或分支电路(滤波器、阻抗匹配器等)加进某一电路时，能量或增益的损耗。

如图3所示，对于2.4G的射频信号的防雷设计对应的插损。

取实验数据图中曲线上2.4G的射频信号对应的3个数据(包括该3个点数据对应的输入信号频率和插损)进行说明：1、(2.412GHz，-0.46dB)；2、(2.442GHz，-0.41dB)；3、(2.472GHz，-0.39dB)，由该3个点数据可以得知，2.4G的射频信号的防雷设计对应的插入损耗最大不超过0.5dB，而现有技术中2.4G的射频信号的防雷对应的插损在1.0dB，所以本实用新型的PCB板的防雷装置能够减少信号插损。

如图4所示，对于5G的射频信号的防雷设计对应的插损。

取实验数据图中曲线上5G的射频信号对应的9个数据(包括该9个点数据对应的输入信号频率和插损)进行说明：1、(5.180GHz，-0.18dB)；2、(5.260GHz，-0.89dB)；3、(5.320GHz，-0.48dB)；4、(5.500GHz，-0.45dB)；5、(5.600GHz，-0.64dB)；6、(5.700GHz，-0.77dB)；7、(5.745GHz，-0.37dB)；8、(5.785GHz，-0.70dB)；9、(5.825GHz，-0.70dB)，由该9个点数据可以得知，5G的射频信号的防雷设计对应的插损最大不超过0.9dB，而现有技术中5G的射频信号的防雷对应的插损在2.0dB，所以本实用新型的PCB板的防雷装置能够减少信号插入损耗。

本实用新型的PCB板的防雷装置的工作原理如下：

当雷击的直流信号通过射频天线7时，由于1/4波长阻抗变换器1直接对地短路，雷击的直流信号选择最近的路径即通过1/4波长阻抗变换器1到达PCB板6，再通过金属螺丝4到达金属结构10，最后到达大地，导出PCB板6。而正常的射频信号由于1/4波长阻抗变换器1的全反射特性，则不会通过该1/4波长阻抗变换器1，依次通过射频天线7和SMA天线接口2，将信号沿着射频线9传输到射频模块8，而射频模块8发送的信号依次通过射频线9、SMA天线接口2和射频天线7发射出去，从而达到防雷目的。

虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本实用新型的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本实用新型的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式作出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本实用新型的保护范围。