一种进行雷电防护的阻抗变换电路及宽带天线阻抗变换器的制作方法

本实用新型涉及短波通讯领域，尤其涉及一种进行雷电防护的阻抗变换电路及宽带天线阻抗变换器。

背景技术：

随着我国短波通信领域的高速发展，对从天线阵地至机房短波信号传输技术提出更加严苛的要求。传统的短波信号传输技术采用架空明线实现4条平衡输入线的短波信号传输，架设难度、工艺要求、维护成本之高，可想而知；长距离架空平衡传输线使得天线阵地易受较低雷电干扰，损坏后端设备例如天线共用器、短波接收机等，同时传输线路也会起到接收天线的效果，引入其它无关信号的严重干扰；此外短波信号传输普遍存在阻抗匹配要求，即要求负载阻抗和传输线特性阻抗相等，或两段传输线特性阻抗保持一致，以避免进行连接和传输时产生的反射和干扰现象。传统的阻抗变换器虽然能够实现阻抗匹配的目的，但不够优化的射频平衡/非平衡变换器设计常常导致插入损耗大，大大降低天线宽带的短波信号的传输效率。

鉴于此，提出本实用新型。

技术实现要素：

本实用新型提出一种进行雷电防护的阻抗变换电路及宽带天线阻抗变换器，用于解决从天线阵地至机房短波信号传输现有技术中需要长距离架空平衡传输线、天线阵地易受雷电及无关信号干扰以及平衡/非平衡信号转换插入损耗大等问题。

为达上述目的，根据本实用新型的一个方面，提供了一种进行雷电防护的阻抗变换电路，并采用如下技术方案:

一种进行雷电防护的阻抗变换电路，包括：用于接收信号源第一路平衡信号的第一信号输入端；用于接收信号源第二路平衡信号第二信号输入端；用于引导直击雷或感应雷电流入地的第一放电单元，所述第一放电单元的第一端与所述第一信号输入端连接，所述第一放电单元的第二端与所述第二信号输入端连接；用于将所述平衡信号转换成不平衡信号的阻抗变换模块，所述阻抗变换模块的第一输入端与所述放电单元的第一端连接，所述阻抗变换模块的第二输入端与所述第一放电单元的第二端连接；用于输出所述不平衡信号的信号输出端，所述信号输出端与所述阻抗变换模块的第一输出端连接；用于实现各电路设备接地的接地端，所述接地端与所述阻抗变换模块的第二输出端连接；用于引导所述第一放电单元未处理的强干扰信号入地的第二放电单元，所述第二放电单元设置于所述信号输出端与所述接地端之间。

进一步地，所述第一放电单元包括：用于接入所述平衡信号的第一放电管以及实现限压保护的间隙放电器；其中，所述第一放电管的第一输入极作为所述第一放电单元的第一端，所述第一放电管的第二输入极作为所述第一放电单元的第二端，所述第一放电管的接地极与所述间隙放电器的t形板连接；所述间隙放电器的第一放电极与所述第一放电管的第一输入极连接，所述间隙放电器的第二放电极与所述第一放电管的第二输入极连接，所述间隙放电器的t形板连接到所述接地端。

进一步地，所述第一放电管采用三级陶瓷气体放电管，包括：第一输入极，第二输入极以及接地极。

进一步地，所述间隙放电器包括：第一固定卡座，第二固定卡座，t形板，第一放电极以及第二放电极；其中，所述第一放电管的第一输入极固定在所述第一固定卡座的弹性卡簧中，所述第一放电管的第二输入极固定在所述第二固定卡座的弹性卡簧中，所述第一放电管的接地极通过弹性卡簧连接在所述t形板上，所述t形板再通过导线连接到所述接地端；所述第一放电极固定在所述第一固定卡座悬空端的螺丝孔上，所述第二放电极固定在所述第二固定卡座悬空端的螺丝孔上；所述第一放电极、第二放电极均与所述t形板的横臂竖直对准，且保留适当的放电间隙。

进一步地，所述第一放电极、第二放电极采用具有半球型头部的铜质螺丝钉；所述第一固定卡座、第二固定卡座及t形板均采用铜质材料制成。

进一步地，所述阻抗变换模块包括第一输入端，第二输入端，磁环，第一输出端，第二输出端；其中，所述阻抗变换模块的第一输入端与所述第一放电管的第一输入极连接，所述阻抗变换模块的第二输入端与所述第一放电管的第二输入极连接；所述阻抗变换模块的第一输出端与所述信号输出端连接，所述阻抗变换模块的第二输出端连接到所述接地端；

进一步地，所述阻抗变换模块还包括：用于实现不同阻抗变换的第一股漆包线、第二股漆包线、第三股漆包线；其中，多股漆包线的接法包括但不限于：第一股漆包线、第二股漆包线及第三股漆包线在所述磁环上并排均匀缠绕12圈；

所述第一股漆包线的第一出线作为所述阻抗变换模块的第一输入端；所述第二股漆包线的第一出线作为所述阻抗变换模块的第二输入端；所述第三股漆包线的第一出线作为所述阻抗变换模块的第一输出端；所述第一股漆包线的第二出线、所述第二股漆包线的第二出线以及所述第三股漆包线的第二出线扭接在一起，共同作为所述阻抗变换模块的第二输出端。

进一步地，所述磁环为镍锌铁氧体软磁体磁环。

进一步地，所述第二放电单元采用二级陶瓷气体放电管，且直接并联焊接在所述信号输出端和所述输出端之间。

根据本实用新型的第二个方面，提供一种进行雷电防护的宽带天线阻抗变换器，并采用如下技术方案：一种进行雷电防护的宽带天线阻抗变换器包括上述的进行雷电防护的阻抗变换电路以及留有输入输出螺纹孔的盒子；其中，所述第一信号输入端、所述第二信号输入端以及所述接地端均通过螺纹孔固定在盒子外壳上。

本实用新型公开的进行雷电防护的阻抗变换电路，通过增设三级陶瓷气体放电管、间隙放电器以及二级陶瓷气体放电管达到三重雷电防护的目的，从而避免雷电或其它强烈干扰信号对电路后端设备造成损坏；同时通过优化阻抗变换模块设计，降低平衡/非平衡信号转换的插入损耗，实现良好的阻抗匹配；本实用新型公开的进行雷电防护的宽带天线阻抗变换器提前转换成同轴电缆传输短波信号，大幅度降低线路架设成本。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例一所述的进行雷电防护的阻抗变换电路的结构框图；

图2是本实用新型实施例二所述的进行雷电防护的阻抗变换电路的结构示意图；

图3是本实用新型实施例三所述的进行雷电防护的阻抗变换电路的结构示意图；

图4是本实用新型实施例四所述的进行雷电防护的阻抗变换电路的具体电路图；

图5是本实用新型实施例五所述的进行雷电防护的宽带天线阻抗变换器的工程图；

图6是本实用新型实施例三所述的变压器电路原理图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本中实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

图1是本实用新型实施例一所述的进行雷电防护的阻抗变换电路的结构框图。

参见图1所示，一种进行雷电防护的阻抗变换电路，包括：用于接收信号源平衡信号的第一信号输入端11、第二信号输入端12；用于引导直击雷或感应雷电流入地的第一放电单元30，所述第一放电单元30的第一端与所述第一信号输入端11连接，所述第一放电单元30的第二端与所述第二信号输入端12连接；用于将所述平衡信号转换成不平衡信号的阻抗变换模块50，所述阻抗变换模块50的第一输入端与所述第一放电单元30的第一端连接，所述阻抗变换模块50的第二输入端与所述第一放电单元30的第二端连接；用于输出所述不平衡信号的信号输出端71，所述信号输出端71与所述阻抗变换模块50的第一输出端连接；用于实现各电路设备接地的接地端72，所述接地端72与所述阻抗变换模块50的第二输出端连接；用于引导所述第一放电单元30未处理的强干扰信号入地的第二放电单元60，所述第二放电单元60设置于所述信号输出端71与所述接地端72之间。

本实施例通过上述技术方案，天线阵地信号源的平衡信号通过第一信号输入端11、第二信号输入端12两路输入到进行雷电防护的阻抗变换电路；正常情况第一放电单元30处于高阻断开状态，一旦出现超过设定电压的信号输入，第一放电单元30迅速导通，将雷击电流引导入地；阻抗变换模块50将短波信号由平衡输入变换为不平衡输入，经第二放电单元60处理不平衡输入残余的强烈干扰信号后，最后信号输出端70通过同轴电缆将不平衡的短波信号传输到机房。

本实施例通过上述技术方案，提供一种进行雷电防护的阻抗变换电路，用以解决短波信号传输现有技术中需要长距离架空平衡传输线、天线阵地易受雷电和强烈信号干扰以及平衡/非平衡信号转换的插入损耗大等问题，整个电路原理清晰，结构简单，经济实用。

图2是本实用新型实施例所述二的进行雷电防护的阻抗变换电路的结构示意图。

如图2所示，所述第一放电单元30包括：用于接入所述平衡信号的第一放电管301以及与所述第一放电管连接的间隙放电器302。其中，所述第一放电管301的第一输入极作为所述第一放电单元30的第一端，所述第一放电管301的第二输入极作为所述第一放电单元30的第二端，所述第一放电管301的接地极与所述间隙放电器302的t形板连接；所述间隙放电器302的第一放电极与所述第一放电管301的第一输入极连接，所述间隙放电器302的第二放电极与所述第一放电管301的第二输入极连接，所述间隙放电器302的t形板连接到所述接地端72。

所述第一放电管301采用三级陶瓷气体放电管，包括：第一输入极，第二输入极以及接地极。

作为优化的实施方案，平衡信号输入正常情况下，三级陶瓷气体放电管处于高阻断开状态；当输入信号超过设定电压时，三级陶瓷气体放电管迅速导通，通过地端引走雷击电流，实现阻抗变换电路的第一重雷电防护。

所述间隙放电器302包括：第一固定卡座，第二固定卡座，t形板，第一放电极以及第二放电极；其中，所述第一放电管301的第一输入极固定在所述第一固定卡座的弹性卡簧中，所述第一放电管301的第二输入极固定在所述第二固定卡座的弹性卡簧中，所述第一放电管301的接地极通过弹性卡簧连接在所述t形板上，所述t形板再通过导线连接到所述接地端；所述第一放电极固定在所述第一固定卡座悬空端的螺丝孔上，所述第二放电极固定在所述第二固定卡座悬空端的螺丝孔上；所述第一放电极、第二放电极均与所述t形板的横臂竖直对准，且保留适当的放电间隙。所述第一放电极、第二放电极采用具有半球型头部的铜质螺丝钉；所述第一固定卡座、第二固定卡座及t形板均采用铜质材料制成。

本实施例通过上述技术方案，间隙放电器302的放电间隙大小通过旋转螺丝在卡座中的深浅来调节，然后通过拧紧限位固定小螺钉来固定锁死；正常情况下，间隙放电器件处于高阻断开状态；当输入信号超过设定电压的后，间隙放电器件迅速导通，把雷击电流直接通过接地通路引走，实现阻抗变换电路的第二重雷电防护。

图3是本实用新型实施例三所述的进行雷电防护的阻抗变换电路的结构示意图。

如图3所示，所述阻抗变换模块50采用阻抗变换变压器，包括第一输入端501，第二输入端502，磁环503，第一输出端504，第二输出端505；其中，所述阻抗变换模块50的第一输入端501与所述第一放电管301的第一输入极连接，所述阻抗变换模块50的第二输入端502与所述第一放电管301的第二输入极连接；所述阻抗变换模块50的第一输出端504与所述信号输出端71连接，所述阻抗变换模块50的第二输出端505连接到所述接地端72。

所述阻抗变换模块50还包括：用于实现阻抗变换的第一股漆包线、第二股漆包线、第三股漆包线；其中，

多股漆包线的接法包括但不限于：第一股漆包线、第二股漆包线及第三股漆包线在所述磁环上并排均匀缠绕12圈；

所述第一股漆包线的第一出线作为所述阻抗变换模块的第一输入端501；所述第二股漆包线的第一出线作为所述阻抗变换模块的第二输入端502；所述第三股漆包线的第一出线作为所述阻抗变换模块的第一输出端504；所述第一股漆包线的第二出线、所述第二股漆包线的第二出线以及所述第三股漆包线的第二出线扭接在一起，共同作为所述阻抗变换模块的第二输出端505。

更具体地，所述磁环503为镍锌铁氧体软磁体磁环，外径15mm、内径9mm，厚度8mm，具有导磁率高，输出功率大的特点。

应当理解的是，变压器的阻抗变换原理，如图6所示。根据欧姆定律，下式成立：

如果不考虑变压器的损耗，则输入功率p1等于输出功率p2,即

或

因为，

所以，

即，z1＝n²z2或

式中：z1--变压器输入阻抗；

z2--变压器次级负载阻抗；

n--变压器初、次级线圈的匝数比，也是变压器的变压比。从上面的公式推导可以得出，变压器的初、次级阻抗比等于初、次级匝数比的平方。

本实施例通过上述技术方案，提供一种阻抗变换变压器及其连接方式，实现短波信号由平衡输入到不平衡输入的转换，此外阻抗变换变压器输入端与输出端24:12的匝数比完成4:1的信号电压转换，实现200ω-50ω的阻抗匹配。通过减少或增加输入输出线圈的匝数可以满足不同比值的阻抗变换需求，大幅度提高短波阻抗变换电路的灵活性。

图4是本实用新型实施例四所述的进行雷电防护的阻抗变换电路的具体电路图。

如图4所示，所述第二放电单元60采用二级陶瓷气体放电管601，且直接并联焊接在所述信号输出端71和所述接地端72之间。

作为优化的实施方案，不平衡信号输入正常情况下，二级陶瓷气体放电管处于高阻断开状态；当电路存在三级陶瓷气体放电管及间隙放电器未处理干净的强干扰信号时，二级陶瓷气体放电管迅速导通，通过地端引走强干扰信号，实现阻抗变换电路的第三重雷电防护。

图5是本实用新型实施例五所述的进行雷电防护的宽带天线阻抗变换器的工程图。

本实用新型的第二个方面，如图5所示，提供一种进行雷电防护的宽带天线阻抗变换器包括上述的进行雷电防护的阻抗变换电路以及留有输入输出螺纹孔的盒子；其中，所述第一信号输入端11、所述第二信号输入端12以及所述接地端72均通过螺纹孔固定在盒子外壳。

本实施例通过上述技术方案，信号输出端71采用特性阻抗为50ω的n型母头，用于连接50ω射频的同轴电缆，同轴电缆包括信号输出芯线和屏蔽层，信号输出芯线用于传输不平衡短波信号；屏蔽层既可以屏蔽环境对短波信号传输的干扰，还可以将各设备外壳和传输线接到一起，通过地线接地，实现共地。

综上，本实用新型公开的进行雷电防护的宽带天线阻抗变换器通过优化对放电单元和阻抗变换变压器设计，可以灵活根据用户需求实现阻抗匹配，有效解决现有短波信号传输技术中需要长距离架空平衡传输线、天线阵地易受环境雷电及无关信号干扰以及平衡/非平衡信号转换损耗大等问题，实现宽带天线短波信号传输的三重雷电防护、平衡/非平衡信号转换以及阻抗匹配等功能。

以上只通过说明的方式描述了本实用新型的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本实用新型权利要求保护范围的限制。