一種大功率射頻浪涌保護器及防過熱方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種大功率發射系統用射頻浪涌保護器，具體涉及能夠滿足200W至2000W大功率無線發射設備的射頻信號防浪涌保護。
【背景技術】
[0002]無線通信是通過運營商的發射基站發出大功率的無線信號，再通過終端的接收機接收信號進行解析，然后呈現在人們視眼中。從二十世紀七十年代，人們就開始了無線網的研宄。在整個二十世紀八十年代，伴隨著以太局域網的迅猛發展，以具有不用架線、靈活性強等優點的無線網以己之長補〃有線〃所短，也贏得了特定市場的認可。無線通信這一技術已深入到人們生活和工作的各個方面，包括日常使用的手機、無線電話等，其中3G、WLAN、UWB、藍牙、寬帶衛星系統、數字電視都是21世紀最熱門的無線通信技術的應用。
[0003]但雷電作為一個強大的電磁干擾源，能夠產生瞬時的巨大電流變化，從而產生巨大的瞬態電磁場，極易受到雷擊過電壓的影響，雷電災害可以導致通信偵察指揮系統中斷，甚至崩潰，由于雷電波侵入、雷電感應、地電位升高、雷電電磁脈沖引起的雷電災害日益受到重視；同時也存在著人為強電磁波干擾，這種干擾會使正常信號無法接收或不能識別。
[0004]人們從發現雷電的危害性后就一直以各類方法去降低雷電對人類財產造成的損壞，并且取得了很好的效果，但目前針對無線通信大功率發射設備的浪涌保護還處于初級階段。因為大功率發射設備是將信號通過饋線電纜經天線對外發射，這時饋線上產生的射頻電壓可以達到600V-4000V左右，同時也會產生較高的溫度，所產生的高壓和高溫是目前的兩項技術難題。第一項:以1000W發射功率設備為例，設備工作時產生的射頻電壓約1000V-1500V之間；而現行使用的射頻信號浪涌保護器的工作電壓一般在600V以內，超出此電壓后產品的傳輸頻率會因防雷元件電容值過高的原因而降低傳輸頻率(一般不會超出100MHz)，這就導致防雷元件不能應用在無線多媒體通信中，如GSM、3G、4G、WLAN等高頻無線通信中；第二項為:大功率發射設備的功耗大，產生的熱量也很大的，需要有有效的散熱措施；而在浪涌保護器上打貫通外殼的孔，又會導致信號的流失，因此散熱只能通過其外殼和射頻連接頭的表面進行散發。
[0005]大功率發射系統都是架設在空曠的野外，而且是很高的山地或是建筑物上，這樣無線信號才能傳的更遠，但這樣設備就更容易遭受雷電的破壞；且它是無線通信信號的源頭，當源頭遭到破壞后那么用戶的終端設備也將接收不到任何信號，為此研制一種適用于大功率發射系統用的射頻浪涌保護器十分迫切。
[0006]通過國內檢索發現以下專利與本發明有相似之處:
申請號為201110296835.2，名稱為“一種同軸射頻防雷器內導體與放電管的連接”的發明公開了一種同軸射頻防雷器內導體與放電管的連接方法及裝置，采用了全封閉的外導體外殼，將放電管直接安放在一個外表面沒有開口的外導體內腔內，并將放電管安在內導體的外表面上，并使放電管與內導體的外表面緊密貼合在一起；當內導體與放電管裝配好后，在內導體的兩端分別裝入絕緣介質，將裝入好介質的內導體的一端裝入外導體，然后在外導體上裝入防水密封圈后與外導體相連接，這樣保證了產品的防水性能。此發明采用了全封閉的外導體外殼，放電管在封閉內空腔內，通過焊接或機械壓緊方式緊貼在單根內導體的外表面上，改進同軸射頻防雷的放電管與內導體的連接方式，有效的縮小了產品體積而且又不破壞產品的同軸腔體結構，且提高了產品性能。
[0007]申請號為201110298805.5，名稱為“一種圓形螺旋線射頻防雷方法及防雷器”的發明，此發明公開了一種圓形螺旋線射頻防雷方法及防雷器，將同軸傳輸線置于防雷器的外導體殼體內，并由絕緣介質支撐在外導體殼體內的中間形成與外導體同軸結構；在同軸傳輸線的中間串聯有錐形補償傳輸同軸線和螺旋線式短路線；且在螺旋線式短路線與輸入端外導體之間設有氣體放電管隔離，并由錐形補償傳輸同軸線、螺旋線式短路線和氣體放電管構成了一個饋電與防雷電路；通過帶饋電的防雷電路進行防雷。此發明可以同時覆蓋多個射頻系統，保證GSM、GPS、CDMA、TD-SCDMA等3G射頻收發系統的正常工作；且短路線采用螺旋線式結構設計，同時補償同軸線采用錐形設計，輸入端外導體與輸出端外導體為圓形結構，產品體積小、連接簡便，有效的降低了接觸電阻提升了產品的傳輸性能。
[0008]以上兩個專利雖然都涉及到了防雷保護的裝置，但由于都沒有本發明中的導氣槽以及散熱片結構，因此不能很好的進行散熱，不適合用在發熱量大的大功率射頻系統中。另夕卜，以上兩個專利中僅由放電管將內導體與外殼隔開，在大功率射頻系統中的高壓下，以上兩個專利中的發電管如果采用的是能耐高壓的放電管，則會因為耐高壓放電管的電容值過大造成傳輸頻率降低，不能適用于大功率的高頻無線通信中；而如果是采用低壓低電容放電管，則在大功率射頻系統中的高壓下易擊穿，形成持續的電流而將放電管燒毀。所以，以上兩個專利不適用于大功率射頻系統的高頻無線通信中。
[0009]因此如何讓防雷器，也就是浪涌保護器能在大功率射頻系統中的高壓、高溫下工作又能進行高頻傳輸，仍需進一步研宄。

【發明內容】

[0010]本發明要解決的技術問題是:針對大功率射頻系統中的浪涌保護器需要承受高壓和高溫，而提出一種將合成放電元件放入浪涌保護器中，使得浪涌保護器能在高壓的環境下工作，又能對雷電浪涌及時泄流和斷流。從而防止雷擊時，熱量在浪涌保護器上聚集；同時在浪涌保護器上設導氣槽和/或散熱片，來防止正常工作時，熱量在浪涌保護器上聚集。
[0011]針以上述問題，本發明提出的技術方案是:一種大功率射頻浪涌保護器，浪涌保護器安裝在發射設備與天線之間，其特征在于，兩個射頻連接頭分別連接在主腔體的兩端，主腔體和射頻連接頭上設有散熱結構；主腔體中設有內導體，合成放電元件的一端與腔體外殼連接，另一端與內導體連接。
[0012]進一步地，主腔體的兩端都設有外螺紋，射頻連接頭上設有內螺紋，主腔體和射頻連接頭通過螺紋連接在一起，主腔體和射頻連接頭上的散熱結構包括導氣槽和/或散熱片。
[0013]進一步地，所述散熱結構為:在主腔體和射頻連接頭上開導氣槽，所述導氣槽是指:在主腔體兩端的外螺紋上開腔體導氣槽，而在射頻連接頭的內螺紋上開相對應的射頻導氣槽；主腔體與射頻連接頭連接在一起時，主腔體上開的腔體導氣槽的位置會與射頻連接頭上的射頻導氣槽的位置相對應，使得腔體導氣槽與射頻導氣槽共同形成貫通的完整的導氣槽；主腔體一端開的腔體導氣槽的條數、形狀和大小與連接在此端的射頻連接頭上的射頻導氣槽的條數、形狀和大小相對應。
[0014]進一步地，所述散熱結構為:在主腔體和射頻連接頭上設散熱片，所述散熱片是指:在主腔體的中間部位和每個射頻連接頭的一端上設輻射狀的散熱片；在主腔體和射頻連接頭上的散熱片是均勻分布的，所述均勻分布是指:主腔體和射頻連接頭上的每塊散熱片之間的間距是相同的；散熱片的表面是平面的或是曲面狀的。
[0015]進一步地，所述合成放電元件由兩個放電管和一個壓敏電阻連接而成，且壓敏電阻位于兩個放電管之間；放電管和壓敏電阻兩端都設有金屬塊，且金屬塊之間通過無縫焊接將放電管和壓敏電阻焊接成一個整體。
[0016]一種大功率射頻浪涌保護器的防過熱方法，在浪涌保護器中，通過合成放電元件能自動斷開電流來防止浪涌保護器中熱量的聚集，以及通過在主腔體和射頻連接頭上設散熱結構來防止浪涌保護器中熱量的聚集，從而起到防止浪涌保護器因過熱而損壞。
[0017]進一步地，合成放電元件由兩個放電管和一個壓敏電阻連接而成，且壓敏電阻位于兩個放電管之間，壓敏電阻內的擊穿電壓閾值大于浪涌保護器的工作電壓值，使得合成放電元件在工作電壓下能保持截止狀態；在內導體與腔體外殼之間設合成放電元件，當雷擊在的合成放電元件兩端形成過電壓時，放電管和壓敏電阻都變成導通狀態，能完成雷電浪涌的泄流和降壓，泄流及降壓后壓敏電阻能自動變成截止狀態，從而斷開電流，防止持續的電流產生的熱量在浪涌保護器中聚集。
[0018]進一步地，在主腔體和射頻連接頭上都設散熱結構，所述散熱結構包括導氣槽和/或散熱片，利用空氣將浪涌保護器上產生的熱量帶走，起到散熱的效果。
[0019]進一步地，所述散熱結構為:在主腔體和射頻連接頭上開導氣槽，所述導氣槽是指:在主腔體兩端的外螺紋上和射頻連接頭的內螺紋上相對應的位置處各開半邊導氣槽；將射頻連接頭與射頻連接頭連接在一起時，主腔體和射頻連接頭上開的半邊導氣槽能共同形成貫通的完整的導氣槽，使得在浪涌保護器上產生的熱量能被空氣從貫通的導氣槽中帶走，從而防止浪涌保護器因過熱而損壞。
[0020]進一步地，所述散熱結構為:在主腔體和射頻連接頭上設散熱片，散熱片呈輻射狀均勻的分布在主腔體的中間部