一种大功率射频浪涌保护器及防过热方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种大功率发射系统用射频浪涌保护器，具体涉及能够满足200W至2000W大功率无线发射设备的射频信号防浪涌保护。
【背景技术】
[0002]无线通信是通过运营商的发射基站发出大功率的无线信号，再通过终端的接收机接收信号进行解析，然后呈现在人们视眼中。从二十世纪七十年代，人们就开始了无线网的研宄。在整个二十世纪八十年代，伴随着以太局域网的迅猛发展，以具有不用架线、灵活性强等优点的无线网以己之长补〃有线〃所短，也赢得了特定市场的认可。无线通信这一技术已深入到人们生活和工作的各个方面，包括日常使用的手机、无线电话等，其中3G、WLAN、UWB、蓝牙、宽带卫星系统、数字电视都是21世纪最热门的无线通信技术的应用。
[0003]但雷电作为一个强大的电磁干扰源，能够产生瞬时的巨大电流变化，从而产生巨大的瞬态电磁场，极易受到雷击过电压的影响，雷电灾害可以导致通信侦察指挥系统中断，甚至崩溃，由于雷电波侵入、雷电感应、地电位升高、雷电电磁脉冲引起的雷电灾害日益受到重视；同时也存在着人为强电磁波干扰，这种干扰会使正常信号无法接收或不能识别。
[0004]人们从发现雷电的危害性后就一直以各类方法去降低雷电对人类财产造成的损坏，并且取得了很好的效果，但目前针对无线通信大功率发射设备的浪涌保护还处于初级阶段。因为大功率发射设备是将信号通过馈线电缆经天线对外发射，这时馈线上产生的射频电压可以达到600V-4000V左右，同时也会产生较高的温度，所产生的高压和高温是目前的两项技术难题。第一项:以1000W发射功率设备为例，设备工作时产生的射频电压约1000V-1500V之间；而现行使用的射频信号浪涌保护器的工作电压一般在600V以内，超出此电压后产品的传输频率会因防雷元件电容值过高的原因而降低传输频率(一般不会超出100MHz)，这就导致防雷元件不能应用在无线多媒体通信中，如GSM、3G、4G、WLAN等高频无线通信中；第二项为:大功率发射设备的功耗大，产生的热量也很大的，需要有有效的散热措施；而在浪涌保护器上打贯通外壳的孔，又会导致信号的流失，因此散热只能通过其外壳和射频连接头的表面进行散发。
[0005]大功率发射系统都是架设在空旷的野外，而且是很高的山地或是建筑物上，这样无线信号才能传的更远，但这样设备就更容易遭受雷电的破坏；且它是无线通信信号的源头，当源头遭到破坏后那么用户的终端设备也将接收不到任何信号，为此研制一种适用于大功率发射系统用的射频浪涌保护器十分迫切。
[0006]通过国内检索发现以下专利与本发明有相似之处:
申请号为201110296835.2，名称为“一种同轴射频防雷器内导体与放电管的连接”的发明公开了一种同轴射频防雷器内导体与放电管的连接方法及装置，采用了全封闭的外导体外壳，将放电管直接安放在一个外表面没有开口的外导体内腔内，并将放电管安在内导体的外表面上，并使放电管与内导体的外表面紧密贴合在一起；当内导体与放电管装配好后，在内导体的两端分别装入绝缘介质，将装入好介质的内导体的一端装入外导体，然后在外导体上装入防水密封圈后与外导体相连接，这样保证了产品的防水性能。此发明采用了全封闭的外导体外壳，放电管在封闭内空腔内，通过焊接或机械压紧方式紧贴在单根内导体的外表面上，改进同轴射频防雷的放电管与内导体的连接方式，有效的缩小了产品体积而且又不破坏产品的同轴腔体结构，且提高了产品性能。
[0007]申请号为201110298805.5，名称为“一种圆形螺旋线射频防雷方法及防雷器”的发明，此发明公开了一种圆形螺旋线射频防雷方法及防雷器，将同轴传输线置于防雷器的外导体壳体内，并由绝缘介质支撑在外导体壳体内的中间形成与外导体同轴结构；在同轴传输线的中间串联有锥形补偿传输同轴线和螺旋线式短路线；且在螺旋线式短路线与输入端外导体之间设有气体放电管隔离，并由锥形补偿传输同轴线、螺旋线式短路线和气体放电管构成了一个馈电与防雷电路；通过带馈电的防雷电路进行防雷。此发明可以同时覆盖多个射频系统，保证GSM、GPS、CDMA、TD-SCDMA等3G射频收发系统的正常工作；且短路线采用螺旋线式结构设计，同时补偿同轴线采用锥形设计，输入端外导体与输出端外导体为圆形结构，产品体积小、连接简便，有效的降低了接触电阻提升了产品的传输性能。
[0008]以上两个专利虽然都涉及到了防雷保护的装置，但由于都没有本发明中的导气槽以及散热片结构，因此不能很好的进行散热，不适合用在发热量大的大功率射频系统中。另夕卜，以上两个专利中仅由放电管将内导体与外壳隔开，在大功率射频系统中的高压下，以上两个专利中的发电管如果采用的是能耐高压的放电管，则会因为耐高压放电管的电容值过大造成传输频率降低，不能适用于大功率的高频无线通信中；而如果是采用低压低电容放电管，则在大功率射频系统中的高压下易击穿，形成持续的电流而将放电管烧毁。所以，以上两个专利不适用于大功率射频系统的高频无线通信中。
[0009]因此如何让防雷器，也就是浪涌保护器能在大功率射频系统中的高压、高温下工作又能进行高频传输，仍需进一步研宄。
【发明内容】
[0010]本发明要解决的技术问题是:针对大功率射频系统中的浪涌保护器需要承受高压和高温，而提出一种将合成放电元件放入浪涌保护器中，使得浪涌保护器能在高压的环境下工作，又能对雷电浪涌及时泄流和断流。从而防止雷击时，热量在浪涌保护器上聚集；同时在浪涌保护器上设导气槽和/或散热片，来防止正常工作时，热量在浪涌保护器上聚集。
[0011]针以上述问题，本发明提出的技术方案是:一种大功率射频浪涌保护器，浪涌保护器安装在发射设备与天线之间，其特征在于，两个射频连接头分别连接在主腔体的两端，主腔体和射频连接头上设有散热结构；主腔体中设有内导体，合成放电元件的一端与腔体外壳连接，另一端与内导体连接。
[0012]进一步地，主腔体的两端都设有外螺纹，射频连接头上设有内螺纹，主腔体和射频连接头通过螺纹连接在一起，主腔体和射频连接头上的散热结构包括导气槽和/或散热片。
[0013]进一步地，所述散热结构为:在主腔体和射频连接头上开导气槽，所述导气槽是指:在主腔体两端的外螺纹上开腔体导气槽，而在射频连接头的内螺纹上开相对应的射频导气槽；主腔体与射频连接头连接在一起时，主腔体上开的腔体导气槽的位置会与射频连接头上的射频导气槽的位置相对应，使得腔体导气槽与射频导气槽共同形成贯通的完整的导气槽；主腔体一端开的腔体导气槽的条数、形状和大小与连接在此端的射频连接头上的射频导气槽的条数、形状和大小相对应。
[0014]进一步地，所述散热结构为:在主腔体和射频连接头上设散热片，所述散热片是指:在主腔体的中间部位和每个射频连接头的一端上设辐射状的散热片；在主腔体和射频连接头上的散热片是均匀分布的，所述均匀分布是指:主腔体和射频连接头上的每块散热片之间的间距是相同的；散热片的表面是平面的或是曲面状的。
[0015]进一步地，所述合成放电元件由两个放电管和一个压敏电阻连接而成，且压敏电阻位于两个放电管之间；放电管和压敏电阻两端都设有金属块，且金属块之间通过无缝焊接将放电管和压敏电阻焊接成一个整体。
[0016]一种大功率射频浪涌保护器的防过热方法，在浪涌保护器中，通过合成放电元件能自动断开电流来防止浪涌保护器中热量的聚集，以及通过在主腔体和射频连接头上设散热结构来防止浪涌保护器中热量的聚集，从而起到防止浪涌保护器因过热而损坏。
[0017]进一步地，合成放电元件由两个放电管和一个压敏电阻连接而成，且压敏电阻位于两个放电管之间，压敏电阻内的击穿电压阈值大于浪涌保护器的工作电压值，使得合成放电元件在工作电压下能保持截止状态；在内导体与腔体外壳之间设合成放电元件，当雷击在的合成放电元件两端形成过电压时，放电管和压敏电阻都变成导通状态，能完成雷电浪涌的泄流和降压，泄流及降压后压敏电阻能自动变成截止状态，从而断开电流，防止持续的电流产生的热量在浪涌保护器中聚集。
[0018]进一步地，在主腔体和射频连接头上都设散热结构，所述散热结构包括导气槽和/或散热片，利用空气将浪涌保护器上产生的热量带走，起到散热的效果。
[0019]进一步地，所述散热结构为:在主腔体和射频连接头上开导气槽，所述导气槽是指:在主腔体两端的外螺纹上和射频连接头的内螺纹上相对应的位置处各开半边导气槽；将射频连接头与射频连接头连接在一起时，主腔体和射频连接头上开的半边导气槽能共同形成贯通的完整的导气槽，使得在浪涌保护器上产生的热量能被空气从贯通的导气槽中带走，从而防止浪涌保护器因过热而损坏。
[0020]进一步地，所述散热结构为:在主腔体和射频连接头上设散热片，散热片呈辐射状均匀的分布在主腔体的中间部