Forbidden

You don't have permission to access /zzz_siteguard.php on this server.

КОМБИНИРОВАННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОАКСИАЛЬНОЙ ЛИНИИ ПЕРЕДАЧИ, СОСТОЯЩЕЕ ИЗ РАЗРЯДНИКА И ЭКСТРАКТОРА МОЩНОСТИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА - Патент РФ 2193267
Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
КОМБИНИРОВАННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОАКСИАЛЬНОЙ ЛИНИИ ПЕРЕДАЧИ, СОСТОЯЩЕЕ ИЗ РАЗРЯДНИКА И ЭКСТРАКТОРА МОЩНОСТИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
КОМБИНИРОВАННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОАКСИАЛЬНОЙ ЛИНИИ ПЕРЕДАЧИ, СОСТОЯЩЕЕ ИЗ РАЗРЯДНИКА И ЭКСТРАКТОРА МОЩНОСТИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

КОМБИНИРОВАННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОАКСИАЛЬНОЙ ЛИНИИ ПЕРЕДАЧИ, СОСТОЯЩЕЕ ИЗ РАЗРЯДНИКА И ЭКСТРАКТОРА МОЩНОСТИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Устройство предназначено для защиты коаксиальной линии передачи, по которой передаются одновременно ВЧ-сигнал и переменный ток, от перенапряжения и для экстракции из коаксиальной линии передачи мощности переменного тока. Разрядник выполнен в виде газоразрядной трубки с центральным проводником и проводящим корпусом. Устройство имеет индуктор для экстракции мощности переменного тока с высоким реактивным сопротивлением на частоте ВЧ-сигнала и низким реактивным сопротивлением на частоте переменного тока, и конденсатор для пропускания ВЧ-сигнала, который имеет низкое реактивное сопротивление на частоте ВЧ-сигнала и высокое реактивное сопротивление на частоте переменного тока. Технический результат - расширение функциональных возможностей и упрощение. 6 з.п.ф-лы, 37 ил.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2193267
Класс(ы) патента: H01T4/08, H02H1/06
Номер заявки: 97118231/09
Дата подачи заявки: 03.11.1997
Дата публикации: 20.11.2002
Заявитель(и): ТИИ ИНДАСТРИЗ, ИНК. (US)
Автор(ы): ЧОДРИ Низар А. (US); КАННЕТТИ Роберт Дж. (US)
Патентообладатель(и): ТИИ ИНДАСТРИЗ, ИНК. (US)
Описание изобретения: 1. Перекрестная ссылка на родственные заявки
Настоящая заявка является частичным продолжением заявки на патент США 08/687229, поданной 25 июля 1996 г.
Предпосылки создания изобретения
1. Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к устройству для защиты коаксиальных линий передачи, по которым передаются ВЧ-сигнал и переменный ток, и для экстракции мощности переменного тока из коаксиальных линий передачи.
2. Уровень техники
В патенте США 4544984 на имя Kawanami, выданном 1 октября 1985 г., (далее патент Kawanami '984) предложен разрядник с газоразрядной трубкой для коаксиальной линии передачи. Согласно патенту Kawanami '984 обычные газоразрядные трубки, которые могут быть использованы в качестве разрядников для телефонных линий, не могут быть использованы для высокочастотных коаксиальных линий передачи в связи с тем, что (1) газоразрядная трубка обладает значительной емкостью и (2) ее соединение вызывает значительные изменения импеданса линии передачи и сопровождается возникновением в линии передачи отраженных волн. В патенте Kawanami '984 утверждается, что ранее не существовало разрядников, которые можно было бы использовать в высокочастотных коаксиальных линиях передачи (см. со столбца 1, строка 57 до столбца 2, строка 4).
В патенте Kawanami '984 предложен разрядник, который соединяет газоразрядную трубку между внутренним и наружным проводниками коаксиальной линии передачи в направлении, перпендикулярном направлению передачи сигнала. Нежелательное увеличение емкости, обусловленное применением газоразрядной трубки в коаксиальной линии передачи, компенсируется уменьшением эффективного поперечного сечения внутреннего проводника в месте его контакта с газоразрядной трубкой путем выполнения на участке центрального проводника среза, образующего плоскую площадку, на которую опирается газоразрядная трубка.
В патенте США 4509090 на имя Kawanami, опубликованном 2 апреля 1985 г., (далее патент Kawanami '090) также объясняется, почему обычные газоразрядные трубки не могут успешно использоваться в качестве разрядников в коаксиальных линиях передачи и описывается такое же устройство, что и в патенте Kawanami '984, т. е. устройство, которое соединяет газоразрядную трубку между внутренним и наружным проводниками коаксиальной линии передачи в направлении, перпендикулярном направлению передачи сигнала. Из фиг.7 патента Kawanami '090 можно получить информацию о значении уменьшения эффективного поперечного сечения центрального проводника в месте осуществления контакта с газоразрядной трубкой, а именно, незначительные изменения его размеров порядка 1 или 2 мм оказывают существенное влияние на коэффициент стоячей волны по напряжению (КСВН).
В патенте США 4633359 на имя Mickelson, опубликованном 30 декабря 1986 г. , также описан разрядник для коаксиальной линии передачи, в котором газоразрядная трубка соединена между внутренним и наружным проводниками линии передачи в направлении, перпендикулярном направлению передачи сигнала. Преимущество этого устройства, по мнению Mickelson, состоит в том, что оно является "более простым и менее дорогим в изготовлении". Точно так же, как и в патентах Kawanami '090 и '984, Mickelson использует центральный проводник с плоским участком, расположенным в месте его контакта с газоразрядной трубкой. Этот плоский участок не только образует площадку, на которую опирается газоразрядная трубка, но и изменяет индуктивность центрального проводника, компенсируя изменение емкости трубки. Рядом с плоской площадкой выполнены небольшие канавки, позволяющие согласовать импеданс разрядника с импедансом линии передачи. Хорошо известно, что максимум передаваемой мощности имеет место именно при согласованных импедансах.
В патенте GB 2083945A на имя Cook'a описан выполненный в виде газоразрядной трубки разрядник для коаксиальной линии передачи с центральным электродом 7, цилиндрическим наружным электродом 1 и изолирующими концами 3 и 5. Центральный электрод, как показано на фиг.2, может иметь "коленчатую" форму. Похожий разрядник для коаксиальной линии передачи описан в патенте DE 3212684A1.
В опубликованной заявке РСТ WO 95/21481 от 10 августа 1995 г. описан коаксиальный разрядник, который можно использовать в предлагаемом в настоящем изобретении устройстве, состоящем из коаксиального разрядника и экстрактора мощности. В основе этой заявки лежат поданная в США 7 февраля 1994 г. заявка 08/192343 и поданная в США 8 декабря 1994 г. заявка 08/351667, по которой выдан патент США 5566056, которые включены в настоящее описание в качестве ссылки. С учетом приоритета этих двух основных заявок опубликованная заявка РСТ характеризует уровень техники в отношении объекта изобретения по настоящей заявки.
Предлагаемое в настоящем изобретении устройство предназначено для работы с коаксиальными линиями передачи, по которым одновременно передаются ВЧ-сигнал и переменный ток, который подводится к электронной схеме абонентского интерфейсного блока, смонтированного, например, на стене здания. По коаксиальным линиям передаются, например, ВЧ-сигналы кабельного телевидения, видеотелефонов, цифровая и другая соответствующая информация в диапазоне частот от 5 МГц до 1 ГГц. Одним из путей подачи переменного тока к электронной схеме абонентского интерфейсного блока является использование гибридного кабеля, состоящего из коаксиального кабеля, по которому передается ВЧ-сигнал, и двужильного провода, по которому проходит переменный ток. Такой универсальный кабель часто называют "сиамским" кабелем. Связанная с безопасностью необходимость защиты разрядниками как коаксиального кабеля, так и двужильного провода требует использования в таких кабелях двух отдельных разрядников. Кроме того, такие "сиамские" кабели отличаются высокой стоимостью монтажа. Существующие в настоящее время абонентские интерфейсные блоки (распределительные коробки) рассчитаны главным образом на работу с "сиамским" кабелем.
В настоящем изобретении предлагается комбинированное устройство, состоящее из коаксиального разрядника и экстрактора мощности, которое позволяет извлекать из коаксиального кабеля переменный ток и одновременно защищает линию передачи от перенапряжения с помощью одного коаксиального разрядника. Предлагаемое устройство позволяет отказаться от применения "сиамского" коаксиального кабеля с двумя разрядниками, один из которых предназначен для защиты коаксиального кабеля, а другой для защиты двужильного провода. Настоящее изобретение дает значительный экономический эффект, обусловленный тем, что обычный кабель стоит меньше "сиамского", и тем, что оно обеспечивает защиту линии передачи с помощью только одного разрядника. Настоящее изобретение позволяет обеспечить как защиту линии передачи, так и экстракцию мощности с помощью одного и того же устройства. При необходимости это устройство можно выполнить без разрядника, используя его в качестве экстрактора мощности переменного тока из коаксиальной линии передачи, по которой одновременно передается ВЧ-сигнал и переменный ток.
Краткое изложение сущности изобретения
В настоящем изобретении предлагается комбинированное устройство, состоящее из коаксиального разрядника и экстрактора мощности переменного тока из коаксиальной линии передачи, по которой передается ВЧ-сигнал и переменный ток, и одновременно обеспечивающее помимо экстракции переменного тока защиту коаксиальной линии передачи от перенапряжения. Состоящее из разрядника и экстрактора мощности устройство имеет проводящий корпус с установленными на концах коаксиальными соединителями, которые обеспечивают возможность последовательного включения устройства в коаксиальную линию передачи. Проводящий корпус имеет коаксиальный разрядник, соединенный последовательно со схемой экстракции мощности.
Разрядник для коаксиальной линии передачи имеет полый проводящий корпус с расположенными на его концах изолирующими крышками, которые уплотняют корпус, не допуская утечки из него инертного газа, которым заполняется корпус. Через корпус в направлении передачи сигнала проходит расположенный на его оси центральный проводник. Изолирующие крышки, расположенные на концах корпуса, можно изготовить из керамики с металлизацией тех их участков, которые соприкасаются с проводящим корпусом и центральным проводником. Для концентрации электрических полей и надежной работы газоразрядной трубки по крайней мере часть внутренней поверхности проводящего корпуса и по крайней мере часть наружной поверхности центрального проводника выполнены шероховатыми. Согласование импедансов коаксиального разрядника и линии передачи осуществляется изменением отношения внутреннего диаметра проводящего корпуса и наружного диаметра центрального проводника по его длине и изменением длины активной газоразрядной зоны устройства. Газоразрядная трубка может иметь защитное устройство с термочувствительной электрической изоляцией, которое при перегреве газоразрядной трубки закорачивает и замыкает на "землю" линию передачи. Кроме того, предлагаемый в настоящем изобретении коаксиальный разрядник может обеспечить ограничение тока и/или защиту линии передачи от падения напряжения. Проводящий корпус коаксиального разрядника электрически соединен с проводящим корпусом комбинированного устройства, состоящего помимо защищающего линию разрядника из экстрактора мощности.
В экстракторе мощности имеется предназначенный для экстракции мощности переменного тока индуктор, соединенный с выходом коаксиального разрядника. Параллельно к индуктору можно подсоединить резистор. Кроме того, выход разрядника можно соединить с конденсатором, обеспечивающим прохождение ВЧ-сигнала. Значения индуктивности, сопротивления и емкости выбираются таким образом, чтобы необходимая мощность переменного тока проходила через индуктор и не проходила через конденсатор, а ВЧ-сигнал проходил через конденсатор и не проходил через индуктор.
Объект настоящего изобретения конкретно определен в формуле изобретения. Предлагаемое в изобретении устройство, а также принцип его работы и различные преимущества подробно рассмотрены в приведенном ниже описании со ссылками на прилагаемые к описанию чертежи, на которых одни и те же элементы конструкции обозначены одинаковыми позициями.
Краткое описание чертежей
Для лучшего понимания сущности настоящего изобретения ниже рассматривается несколько не ограничивающих его объем примеров выполнения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых изображено:
на фиг. 1 - поперечное сечение по продольной оси одного из вариантов выполнения газоразрядной трубки в соответствии с настоящим изобретением;
на фиг.2 - вид сбоку устройства по фиг.1;
на фиг.3 - вид сверху со снятой крышкой, частично в разрезе газоразрядной трубки, помещенной в корпус, соединенный с двумя коаксиальными соединителями;
на фиг. 4 - вид сбоку, частично в разрезе корпуса с расположенной в нем газоразрядной трубкой;
на фиг.5 - изображение в аксонометрии заземляющего зажима;
на фиг.6 - изображение в аксонометрии установочного зажима, который удерживает газоразрядную трубку внутри корпуса;
на фиг. 7 - изображение в аксонометрии термочувствительного изолятора, помещаемого между газоразрядной трубкой и установочными зажимами;
на фиг.8 - поперечное сечение другого варианта выполнения газоразрядной трубки в соответствии с настоящим изобретением;
на фиг.9 - вид сбоку устройства по фиг.8;
на фиг.10 - вид сверху расположенной в корпусе со снятой крышкой частично в разрезе газоразрядной трубки по фиг.8;
на фиг. 11 - графическое изображение частично в разрезе устройства по фиг.10;
на фиг.12 - вид сверху другого варианта корпуса со снятой крышкой и соединителями, расположенными на разных сторонах корпуса;
на фиг.13 - вид сбоку корпуса по фиг.12;
на фиг.14 - поперечное сечение другого варианта предлагаемой в настоящем изобретении газоразрядной трубки;
на фиг. 15А - вид сбоку коаксиального соединителя для печатной платы, в котором используется предлагаемая в настоящем изобретении газоразрядная трубка;
на фиг. 15Б и 15В - поперечные сечения двух вариантов коаксиального соединителя по фиг.15А;
на фиг. 16А - вид сбоку линейного коаксиального соединителя с предлагаемой в настоящем изобретении газоразрядной трубкой;
на фиг.16Б - поперечное сечение коаксиального соединителя по фиг.16А;
на фиг.17А - вид сбоку прямоугольного коаксиального соединителя с предлагаемой в настоящем изобретении газоразрядной трубкой;
на фиг.17Б - поперечное сечение коаксиального соединителя по фиг.17А;
на фиг. 18 - электрическая схема предлагаемого в настоящем изобретении коаксиального разрядника с элементами ограничения тока и защиты от низкого напряжения;
на фиг. 19 - поперечное сечение коаксиального кабеля со штыревым коаксиальным соединителем и встроенной в него предлагаемой в настоящем изобретении газоразрядной трубкой;
на фиг.20 - поперечное сечение коаксиального соединителя с двумя гнездовыми соединителями и расположенной между ними газоразрядной трубкой;
на фиг. 21 - вид сверху предлагаемого в настоящем изобретении сетевого интерфейса (распределительной коробки), в котором имеются устройства для подключения коаксиальных линий передачи и устройства для подключения обычных телефонных линий с элементами защиты и тех, и других линий от перенапряжения;
на фиг. 22 - схематичное изображение используемого в сетевом интерфейсе разветвителя коаксиальной линии передачи с коаксиальным разрядником;
на фиг.23 - вид сбоку устройства для соединения коаксиальных линий передачи сетевого интерфейса, в котором имеются смонтированные на печатной плате коаксиальный разрядник и коаксиальные соединители;
на фиг.24 - поперечное сечение конструкции другого варианта предлагаемой в настоящем изобретении газоразрядной трубки с закорачивающим устройством защиты;
на фиг.25 - вид с торца трубки по фиг.24;
на фиг. 26 - поперечное сечение конструкции еще одного варианта предлагаемой в настоящем изобретении газоразрядной трубки с закорачивающим устройством защиты и дополнительным искровым промежутком;
на фиг.27 - вид с торца трубки по фиг.26;
на фиг. 28 - поперечное сечение конструкции еще одного варианта предлагаемой в настоящем изобретении газоразрядной трубки с закорачивающим устройством защиты и дополнительным искровым промежутком;
на фиг.29 - вид с торца трубки по фиг.28;
на фиг.30 - поперечное сечение коаксиального соединителя с предлагаемой в настоящем изобретении газоразрядной трубкой с закорачивающим устройством защиты;
на фиг. 31 - вид сверху корпуса со снятой крышкой с изображением коаксиального разрядника и плавкого предохранителя;
на фиг.32 - вид сбоку того же самого корпуса, закрытого установленной на место крышкой;
на фиг. 33 - поперечное сечение предлагаемого в настоящем изобретении устройства, состоящего из коаксиального разрядника и экстрактора мощности.
Описание предпочтительных вариантов выполнения изобретения.
Показанная на фиг.1 и 2, выполненная в соответствии с настоящим изобретением газоразрядная трубка 10 имеет удлиненный полый корпус 12 цилиндрической формы, изготовленный из электропроводного материала. Внутренняя цилиндрическая стенка 14, которую для повышения надежности трубки предпочтительно выполнить шероховатой по типу показанной на фиг.1 резьбы, концентрирует электрическое поле в разрядном промежутке. От одного конца 18 корпуса 12 до его другого конца 20 проходит удлиненный электропроводящий электрод 16.
Электрод 16 имеет выступающие наружу за концы 18 и 20 корпуса 12 участки 22 и 24, которые проходят через центральные отверстия 26 керамических (изолирующих) уплотняющих элементов 28 и 30, вставленных в концы 18 и 20 корпуса 12. В корпусе 12 на некотором расстоянии от его концов 18 и 20 имеются буртики 32 и 34, в которые упираются уплотняющие элементы 28 и 30. Электрод 16 также имеет шероховатую наружную поверхность, выполненную, как показано на фиг. 1, в виде мелких зубьев, способствующих зажиганию газоразрядной трубки. После сборки из описанных выше деталей газоразрядная трубка зажигается обычным способом, а заполненная газом 36 внутренняя полость корпуса 12 полностью герметизируется. Для заполнения трубки газом 36 используется инертный газ, которым обычно заполняются трубки, предназначенные для разрыва линий передачи при перенапряжении.
На фиг.3 показан изготовленный из проводящего материала корпус 38 с расположенной внутри него газоразрядной трубкой 10, как подробно описано ниже. Корпус 38 имеет входной и выходной резьбовые соединители 40 и 42, с которыми соединены обычные резьбовые коаксиальные соединители 44 и 46 F-типа, хотя вместо соединителей такого типа можно использовать и другие известные коаксиальные соединители, например, соединители BNC. Оси коаксиальных соединителей совпадают с направлением передачи сигнала. Каждый соединитель штыревого типа имеет внешнюю резьбовую втулку 48 и изолятор 50 с центральным проводником 51, который вставляется в приемную часть 52 зажима 54, подробно показанного на фиг.6.
Зажим 54 имеет вторую приемную часть 56, внутрь которой входят с возможностью перемещения выступающие концы 22 и 24 центрального электрода газоразрядной трубки 10. Зажим 54 имеет также несколько согнутых пальцев 58, 60, 62 и 64, которые охватывают снаружи расположенную внутри них газоразрядную трубку.
Для изоляции проводящего электрода 16 газоразрядной трубки 10 и во избежание ее электрического контакта с зажимом 54 используется изготовленный из термочувствительного материала, известного как тефлон, элемент 66, который расположен внутри основания 68 зажима 54, перекрывая пальцы 58, 60, 62 и 64, и препятствует электрическому контакту основания зажима с металлическим корпусом 12 газоразрядной трубки 10.
Форма тефлонового изолятора 66 показана на фиг.7. В изоляторе 66 выполнены два отверстия 70 и 72, через которые проходят пальцы 74 и 76 заземляющего зажима 78 (показанные на фиг.5), электрически соединяющие заземляющий зажим с металлической проводящей поверхностью корпуса 12. Заземляющий зажим 78 обычным способом крепится к проводящему корпусу 38, который через свои заземленные резьбовые соединители 40 и 42 соединен с навернутыми на них соединителями 44 и 46 и обеспечивает тем самым полное заземление всей системы.
На фиг. 8 и 9 показан другой вариант газоразрядной трубки 80, которая имеет удлиненный полый корпус 82, изготовленный предпочтительно из трех отдельных частей. Первая часть 84 корпуса 82 изготовлена предпочтительно из изоляционного материала (керамики), вторая центральная часть 86, через которую трубка соединяется с землей, изготовлена из электропроводящего материала, а третья часть 88 выполнена такой же, как и первая часть 84. Каждая из трех частей корпуса имеет форму полой трубки. Для повышения надежности работы газоразрядной трубки внутреннюю поверхность 90 проводящей части 86 можно выполнить шероховатой аналогично тому, как это сделано в трубке, описанной выше и показанной на фиг.1.
В центре отверстия 92 корпуса 82 расположен электропроводящий электрод 94, который состоит из трех элементов. Первый и третий элементы 96 и 98 имеют одинаковую конструкцию и соединены друг с другом выполненной в виде штифта 100 проводящей перемычкой, образующей третий элемент электрода. Через такой состоящий из трех элементов электрод ток течет от одного конца 102 к другому концу 104 через перемычку 100. Для герметизации заполненной газом 105 полости, расположенной между электродом 94 и корпусом 82, используются торцевые колпачки 106 и 108. Колпачки 106 и 108 упираются в проводящий электрод 94 и образуют вместе с ним единую проводящую среду, по которой от одного конца трубки к другому проходит передаваемый сигнал.
На фиг. 10 в виде сверху показаны корпус 38 с расположенной внутри него газоразрядной трубкой 80, выполненной в соответствии с другим вариантом изобретения, и один из коаксиальных соединителей 46, отсоединенный от соединителя 42 корпуса 38. Другой соединитель 44 соединен с гнездовым соединителем 40 корпуса 38. Зажим 54, показанный на фиг.6, в этом варианте имеет несколько иную конструкцию, и приемная часть 56 в нем заменена двумя пальцами 110 и 112, которые обжимают торцевые колпачки 106 и 108 газоразрядной трубки 80. В остальном зажим 54 ничем не отличается от зажима по фиг.6. В этом варианте изобретения также используется изготовленный из термочувствительного материала, например, тефлона, изолятор 66, который электрически изолирует торцевые колпачки 106 и 108 от изготовленного из проводящего материала зажима 54.
На фиг. 11 в виде сбоку, частично в разрезе показан корпус 38, закрытый крышкой 114, которая полностью герметизирует внутреннюю полость корпуса. Показанный на фиг.11 заземляющий зажим 78 выполнен аналогично зажиму 78, показанному на фиг.5.
В разряднике по фиг.12 и 13 можно использовать либо газоразрядную трубку 10, либо газоразрядную трубку 80 с соответствующим изменением показанного на фиг.6 зажима 54; однако в этом варианте приемная часть 52 зажима 54 отогнута под прямым углом к остальной части зажима, что позволяет разместить гнездовые соединители 40 и 42 на одной и той же боковой стенке корпуса 38. При необходимости один из соединителей 116 можно расположить на противоположной стенке корпуса 38, изменив для этого соответствующим образом форму зажима 54, как показано пунктирными линиями. Для крепления корпуса 38 в том или ином месте используются крепежные лапки 118 и 120 с отверстиями 122 и 124.
Собранная и заполненная газом трубка обычным способом зажигается и герметизируется. После этого трубка помещается в корпус и с использованием тефлоновых изоляторов собирается с установочными и заземляющим зажимами, образуя готовый к использованию в полевых условиях разрядник.
На фиг.14 показан еще один вариант предлагаемой в настоящем изобретении газоразрядной трубки, предназначенной для использования в разряднике для коаксиальной линии передачи. Газоразрядная трубка 200 состоит из проводящего корпуса 202, изолирующих торцевых крышек 204 и центрального проводника 206, который проходит через корпус 202. Сигнал высокой частоты передается в осевом направлении через газоразрядную трубку 200. Показанный на фиг.14 центральный проводник 206 имеет выступающие из трубки наружу концы, однако его можно выполнить более коротким без выступающих наружу за крышки 204 концов, используя в этом случае для подключения трубки соответствующие внешние соединители. Как и в варианте, показанном на фиг.1, изолирующие крышки 204 целесообразно изготовить из керамического материала и использовать их для герметизации заполненного инертным газом корпуса трубки. В обычных газоразрядных трубках в качестве инертного газа используют смесь водорода и аргона с напряжением пробоя от 250 до 350 вольт постоянного тока. В предпочтительном варианте настоящего изобретения в качестве инертного газа используется смесь неона и аргона с напряжением пробоя около 100 вольт постоянного тока.
Участки 208 изолирующих крышек 204, которыми они упираются в проводящий корпус 202, целесообразно металлизировать. Кроме того, целесообразно металлизировать и те участки 210 крышек 204, которые соприкасаются с центральным проводником 206. На внешних торцах изолирующих крышек 204 в месте выхода из них концов проводника 206 предпочтительно выполнить кольцевые углубления 212, которые также целесообразно металлизировать.
Выполненные на крышках кольцевые углубления облегчают процесс металлизации. При наличии такого углубления металлизировать можно всю внешнюю поверхность изолирующей крышки 204, а затем удалить покрытие снаружи кольцевого углубления шлифованием поверхности изолирующей крышки.
Как показано на фиг. 14, часть внутренней поверхности 214 проводящего корпуса 202 и часть наружной поверхности 216 центрального проводника 206 выполнены шероховатыми и образованы, например, мелкими витками резьбы или другими неровностями, которые концентрируют электрическое поле и повышают надежность работы газоразрядной трубки. Кроме того, как и в обычных газоразрядных трубках, на поверхности 214 и 216 предпочтительно нанести покрытие из быстро теряющего свои электрические свойства материала, который снижает напряжение пробоя и способствует более легкому зажиганию трубки. Газовый разряд происходит в зоне "G" между поверхностями 214 и 216. Зона "G" является зоной активного разряда.
Помимо нанесения покрытия на поверхности 214 и 216 целесообразно выполнить внутреннюю, расположенную рядом с зоной "G" активного разряда поверхность изолирующей крышки 204 "полосатой", нанеся на нее радиальные линии из графита. Нанесение таких линий снижает напряжение пробоя.
Как показано на фиг.14, расстояние от внутренней поверхности проводящего корпуса 202 до внешней поверхности центрального проводника 206 различно по длине центрального проводника. Иными словами, отношение внутреннего диаметра D корпуса 202 к внешнему диаметру d центрального проводника 206 изменяется по длине центрального проводника. Отношение D/d на участке между изолирующими крышками 204 может составлять 2:1, 2,5:1, 3:1, 3,5:1, 4:1, 4,5:1, 5: 1, 5,5:1, 6:1 или больше. Так например, в зоне "G" отношение D/d может быть равно 2: 1, а в зоне "I" может составлять 7:1, изменяясь на участке между изолирующими крышками 204 как 7:1/2:1 или 3,5:1. Такое изменение D/d позволяет менять импеданс газоразрядной трубки и согласовывать импеданс разрядника, в котором использована такая газоразрядная трубка, с импедансом коаксиальной линии передачи, в которую включен этот разрядник.
Импеданс коаксиальной линии передачи пропорционален логарифму (D/k)/d, где "D" обозначает внутренний диаметр наружного проводника, "d" обозначает наружный диаметр внутреннего проводника, а "к" представляет собой диэлектрическую постоянную среды между внутренним и наружным проводниками. В газоразрядной трубке, показанной на фиг.14, такой средой является инертный газ, диэлектрическая постоянная которого близка к единице. Поэтому импеданс этой газоразрядной трубки меняется от одной торцевой изолирующей крышки к другой в логарифмической зависимости от отношения D/d. Как отмечено выше, изолирующие крышки 204 предпочтительно изготовить из керамики, диэлектрическая постоянная которой приблизительно равна восьми. Изменяя отношение D/d по длине центрального проводника 206, можно компенсировать влияние на импеданс также диэлектрических постоянных изолирующих крышек 204. Та часть газоразрядной трубки 200, которая используется для согласования импедансов, обозначена буквой "I" в отличие от зоны "G" активного разряда.
Для согласования импедансов газоразрядной трубки и коаксиальной линии передачи помимо изменения отношения D/d внутри газоразрядной трубки можно также менять и соотношение длины зоны "D" активного разряда и длины зоны "I" согласования импедансов. При импедансе коаксиальной линии передачи, равном 50 Ом, отношение длины зоны "G" к длине зоны "I" может быть порядка один к одному, а при 75 Ом отношение может составлять порядка 1 к 2.
Показанная на фиг.14 миниатюрная газоразрядная трубка 200 имеет следующие основные размеры: (1) общая длина центрального проводника 206 составляет приблизительно один дюйм; (2) длина проводящего корпуса 202 равна приблизительно 0,32 дюйма; (3) наружный диаметр газоразрядной трубки 200 составляет приблизительно 0,33 дюйма; (4) диаметр центрального проводника 206 в зоне "I" равен приблизительно 0,035 дюйма; (5) наружный диаметр центрального проводника 206 в зоне "G" равен приблизительно 0,112 дюйма; (6) внутренний диаметр проводящего корпуса 202 в зоне "I" равен приблизительно 0,23 дюйма; и (7) внутренний диаметр проводящего корпуса 202 в зоне "G" равен приблизительно 0,186 дюйма.
В газоразрядной трубке с такими размерами отношение D/d в зоне "G" равно 0,186/0,112 или 1,66:1, а в зоне "I" составляет 0,23/0,035 или 6,57:1. При этом отношение D/d на участке между изолирующими крышками 204 изменяется как 6,57/1,66 или 3,95:1.
На фиг. 15А-15В показан коаксиальный разрядник 220, в котором используется показанная на фиг.14 газоразрядная трубка 200. Конструкция разрядника 220 позволяет подключать его к коаксиальной линии передачи с использованием коаксиальных соединителей F-типа и печатной платы. С этой целью один конец 222 разрядника 220 выполнен резьбовым и предназначен для подключения к нему обычного штыревого коаксиального соединителя F-типа, а другой конец имеет выступающие наружу проводники и предназначен для монтажа на печатную плату или другую аналогичную подложку.
В газоразрядной трубке 200 разрядника, показанного на фиг.15Б, зона "I" согласования импедансов расположена слева от газоразрядного промежутка "G", а в трубке, показанной на фиг.15В, она расположена справа от газоразрядного промежутка "G". В разряднике, показанном на фиг.15В. расстояние, на которое центральный проводник 206 выступает за изолирующую крышку газоразрядной трубки 200, может оказаться недостаточным для соединения разрядника с печатной платой, и поэтому в этом варианте предусмотрено использование дополнительного проводника 224, который электрически соединен с центральным проводником 206.
Как показано на фиг.15Б и 15В, в разряднике 220 имеется полость 226, расположенная за газоразрядной трубкой 200. Эта полость также используется для согласования импедансов разрядника и коаксиальной линии передачи за счет соответствующего выбора ее размеров и/или ее заполнения материалом с определенной диэлектрической постоянной.
На фиг.16А и 16Б показан другой разрядник 230 для коаксиальной линии передачи, в котором используется газоразрядная трубка 200 по фиг.14. Показанный на фиг.16А и 16Б разрядник является линейным устройством, которое подключается в линию между двумя коаксиальными линиями передачи, имеющим штыревые соединители F-типа. Газоразрядная трубка 200 крепится внутри разрядника 230 винтами 232.
Еще один вариант разрядника 240 с газоразрядной трубкой 200, изображенной на фиг.14, показан на фиг.17А и 17Б. Показанный на фиг.17А и 17 Б разрядник представляет собой прямоугольное устройство, предназначенное для подключения к двум идущим под углом коаксиальным линиям передачи, имеющим штыревые соединители F-типа. Как показано на фиг.17 Б, центральный проводник 206 газоразрядной трубки 200 имеет недостаточную для подключения разрядника к линии длину, и поэтому в этой конструкции используется дополнительный электрически соединенный с ним проводник 242. В разряднике 240 также имеется полость 244, которую за счет соответствующего выбора размеров и/или за счет заполнения ее диэлектрическим материалом можно использовать для согласования импеданса разрядника 240 с импедансом коаксиальной линии передачи.
На фиг.18 показана электрическая схема коаксиальной линии передачи с разрядником по настоящему изобретению. На фиг.18 показана высокочастотная линия передачи со входом 250, выходом 252 и заземлением 254. К высокочастотной линии передачи последовательно подключена газоразрядная трубка 256, выполненная в соответствии с настоящим изобретением. Как показано на фиг.18, сигнал высокой частоты проходит через газоразрядную трубку 256, в качестве которой без каких-либо ограничений может быть использована любая из описанных выше и показанных на фиг.1, 8 и 14 предлагаемая в настоящем изобретении газоразрядная трубка 10, 80 или 200 соответственно.
В схеме, показанной на фиг.18, имеется закорачивающее устройство 258 защиты, в качестве которого, как описано выше, можно использовать заземляющий зажим и тефлоновую пленку. На фиг.18 показаны также индуктор 260 и резистор 262, предназначенные для ограничения тока, который течет к выходу 254 разрядника. Кроме того, в схеме имеются ферритовая шайба 264 и лавинный диод 266, которые включены между центральным проводником и землей и предназначены для защиты от падения напряжения. Ферритовая шайба 264 пропускает на землю сигналы низкой частоты (порядка 10 МГц и ниже) и не пропускает сигналы высокой частоты (в частности от 50 МГц до 1 ГГц). Лавинный диод 266 ограничивает напряжение низкочастотных сигналов на уровне порядка 5-10 вольт.
На фиг. 19 показан еще один вариант предлагаемого в изобретении устройства, в котором используется коаксиальный кабель 270 с закрепленным на нем штыревым коаксиальным соединителем 272. Внутри соединителя 272 находится газоразрядная трубка 200. Центральный проводник 206 газоразрядной трубки выступает наружу из штыревого соединителя 272. В остальном эта трубка имеет такую же конструкцию, как и газоразрядная трубка 200, описанная выше и показанная на фиг.14.
Еще в одном из вариантов предлагаемое в изобретении устройство, которое показано на фиг.20, представляет собой разрядник 280 с двумя состыкованными друг с другом соосными гнездовыми коаксиальными соединителями 282 и 284. Между этими соединителями 282 и 284 расположена газоразрядная трубка 200. Устройство по фиг.20 отличается от устройств по фиг.15Б, 15В, 16Б, 17Б и 19, тем, что проводящий корпус 202 трубки является частью проводящего наружного корпуса коаксиального разрядника. Как показано на фиг.20, гнездовые коаксиальные соединители 282 и 284 заполнены по обеим сторонам газоразрядной трубки 200 твердым диэлектрическим материалом 286 и 288, а газоразрядная трубка находится в средней части разрядника 280.
Показанный на фиг.21 сетевой интерфейс (распределительная коробка) 300 состоит из корпуса 302 и крышки (не показана), которая защищает от внешнего воздействия находящиеся в корпусе элементы. К сетевому интерфейсу подходят две коаксиальные передающие линии 304 и 306, а отходят от него три абонентские коаксиальные передающие линии 308, 310 и 312. Пять коаксиальных передающих линий имеют коаксиальные соединители 314, 316, 318, 320 и 322. Между коаксиальными соединителями 314 и 318 расположен коаксиальный разрядник, выполненный по типу разрядника по фиг.14. Коаксиальный разрядник соединяет последовательно центральные проводники подводящей и абонентской коаксиальных линий передачи. Между коаксиальным соединителем 316 и коаксиальными соединителями 320 и 322 расположен разветвитель 324, который разделяет подводящую коаксиальную линию передачи на две абонентские коаксиальные линии передачи. Внутри разветвителя 324 расположен коаксиальный разрядник, выполненный предпочтительно по типу разрядника, показанного на фиг.14. На схеме разветвителя, показанной на фиг.22, этот коаксиальный разрядник обозначен позицией 200.
Как показано на фиг.21, внутри корпуса 302 находятся также модули 330 и 332, соединяющие внешние телефонные линии с телефонными линиями абонентов. Внешние телефонные линии и телефонные линии выполнены в виде медных проводов, а не в виде коаксиальных линий передачи. Подобные телефонные модули описаны в заявке на патент США 08/245974, поданной 19 мая 1994 г. на имя Carl H. Meyerhoefer и др. и права по которой переданы TII Industries, и в патенте США 4979209, выданном Thomas J. Collins'y и др. 18 декабря 1990 г., которые включены в настоящую заявку в качестве ссылок. В корпусе 302 смонтировано также устройство 334 для защиты от перенапряжения, которое можно выполнить в виде газоразрядной трубки, описанной в патенте США 4212047, выданном Napiorkowski 8 июля 1980 г. Устройство 334 имеет винтовые зажимы 336, 338 для соединения с внешней телефонной линией и предназначенный для его заземления зажим 340. Устройство для защиты от перенапряжения обеспечивает защиту абонентских линий от перенапряжения, возникающего во внешней телефонной линии.
Заземление сетевого интерфейса 300 осуществляется следующим образом. Во время монтажа внутрь корпуса вводится внешний заземляющий провод 301. Заземляющий провод 301 на соединительной клемме 307 соединяется с заземляющим коаксиальные линии проводом 303 и заземляющим телефонные линии проводом 305. Заземление коаксиальных соединителей 314 и 318 осуществляется через их установочный кронштейн 309. Заземляющий провод 303 соединен с коаксиальным разветвителем 324, а заземляющий провод 305 соединен с заземляющей шиной 311, с которой соединен заземляющий зажим 340 устройства 334 для защиты телефонных линий от перенапряжения. Как показано на фиг.21, провод 303, заземляющий коаксиальные линии, во время монтажа сетевого интерфейса непосредственно соединяется с внешним заземляющим проводом 301, что исключает необходимость в использовании специальной заземляющей шины 71, показанной на фиг. 1 патента США 5394466 на имя Schneider. Отсутствие необходимости в использовании заземляющей шины для заземления коаксиального разветвителя 324 упрощает конструкцию сетевого интерфейса 300, снижает затраты и позволяет в зависимости от конкретных требований по-разному размещать внутри корпуса 302 различные элементы устройства.
На фиг. 23 показан другой вариант устройства для соединения внешней коаксиальной линии передачи с абонентскими линиями. Внешняя коаксиальная линия 350 соединена с прямоугольным коаксиальным соединителем 352, который смонтирован на печатной плате 354. Абонентская коаксиальная линия 356 соединена с другим прямоугольным коаксиальным соединителем 358, который также установлен на печатной плате 354. Центральные проводники внешней и абонентской коаксиальных линий последовательно соединены друг с другом через коаксиальный разрядник 360, который предпочтительно выполнен в виде разрядника, показанного на фиг. 14. Печатная плата вместе с установленными на ней коаксиальными соединителями и разрядником соответствующим образом монтируется внутри корпуса 302. После этого коаксиальные соединители и разрядник соединяются с заземляющей шиной 303.
На фиг.24 и 25 показан еще один вариант предлагаемой в настоящем изобретении газоразрядной трубки для коаксиальной линии передачи, в которой имеется закорачивающее устройство защиты. В этом варианте газоразрядная трубка 400 состоит из проводящего корпуса 402, изолирующих крышек 404 и центрального проводника 406, который проходит в осевом направлении через внутреннюю полость корпуса 402. ВЧ-сигнал проходит через газоразрядную трубку 400 в осевом направлении. Изолирующие крышки 404 предпочтительно изготавливать из керамики, используя их для герметизации внутренней заполненной инертным газом полости корпуса. На участках 408 изолирующих крышек 404, которыми они упираются в корпус 402, нанесено металлическое покрытие. Кроме того, металлическое покрытие нанесено на те участки 410 и 412 изолирующих крышек 404, которыми они соприкасаются с центральным проводником 406. Участки 408 и 412 крышек 404 выступают за остальную часть торцевой поверхности крышек, что позволяет облегчить процесс их металлизации.
Как показано на фиг.24, часть внутренней поверхности проводящего корпуса 402 и часть наружной поверхности центрального проводника 406 выполнены шероховатыми и образованы, например, мелкими витками резьбы или другими неровностями, которые концентрируют электрическое поле и повышают надежность работы газоразрядной трубки. Кроме того, как и в обычных газоразрядных трубках, на шероховатые поверхности предпочтительно нанести покрытие из быстро теряющего свои электрические свойства материала, который снижает напряжение пробоя и способствует более легкому зажиганию трубки. Газовый разряд происходит в зоне "G" между шероховатыми поверхностями. Зона "G" является зоной активного разряда.
Помимо нанесения покрытия на шероховатые поверхности внутреннюю расположенную рядом с зоной "G" активного разряда поверхность изолирующей крышки 404 предпочтительно выполнить "полосатой", нанеся на нее радиальные линии из графита. Нанесение таких линий снижает напряжение пробоя.
Как показано на фиг.24, расстояние от внутренней поверхности проводящего корпуса 402 до внешней поверхности центрального проводника 406 различно по длине центрального проводника между изолирующими крышками. Выполнить это можно таким же образом, как и в описанной выше трубке, которая изображена на фиг.14.
Как показано на фиг.24 и 25, газоразрядная трубка 400 имеет закорачивающее устройство защиты, выполненное в виде проводника 414, который частично покрыт слоем изоляции 416. Проводник 414 электрически соединен с проводящим корпусом 402, а его изоляция 416 соприкасается с центральным проводником 406 и при нормальной работе электрически изолирует проводник 414 от проводника 406. В альтернативном варианте изоляцию 416 можно выполнить на центральном проводнике 406. В другом варианте проводник 414 можно электрически соединить с центральным проводником 406 и изолировать от корпуса 402. Изоляцией 416 может быть также покрыт весь проводник 414. Изоляция 416 изготовлена из термочувствительного материала, например, из термопластичного материала, предпочтительно из полиэфирного материала, такого, как майлар или тефлон. При перегреве газоразрядной трубки изоляция 416 плавится и проводник 406 накоротко соединяется с корпусом 402. Во время работы корпус 402 заземлен. Как показано на фиг.25, проводник 414 предпочтительно выполнить согнутым и разместить его в предусмотренной в корпусе 402 кольцевой канавке 418.
Показанная на фиг.26 газоразрядная трубка по своей конструкции аналогична трубке, изображенной на фиг.24. Трубка по фиг.26 отличается от трубки по фиг.24 тем, что она имеет как закорачивающее устройство защиты, так и дополнительный искровой промежуток, выполненные в виде перфорированной термочувствительной изолирующей втулки 430, надетой на участок центрального проводника 406 и соприкасающейся с проводником 414. При превышении напряжения между проводником 406 и корпусом 402 предельно допустимой величины между проводником 414 и проводником 406 возникает разряд, пробивающий искровой промежуток, образованный отверстиями в изолирующей втулке 430. Перфорированную втулку 430 можно изготовить из термочувствительного материала, например, из термопластичного материала, и в частности из полиэфирного материала типа майлара или тефлона. На фиг.27, на которой изображенная на фиг.26 трубка показана в виде сбоку, хорошо видно взаимное расположение корпуса 402, проводника 414, проводника 406 и перфорированной изолирующей втулки 430.
Газоразрядная трубка по фиг.28 по своей конструкции аналогична трубке по фиг.26, которая имеет закорачивающее устройство защиты и дополнительный искровой промежуток. В трубке по фиг.28 перфорированная изоляция 430 выполнена в виде кольца, расположенного внутри корпуса 402. Это кольцо изолирует проводник 414 от корпуса 402. Проводник 414 электрически соединен с проводником 406. При превышении напряжения сверх предельно допустимой величины между проводником 414 и корпусом 402 возникает разряд, пробивающий искровой промежуток, образованный отверстиями в перфорированной изоляции 430. На фиг.29, на которой изображенная на фиг.28 трубка показана в виде сбоку, хорошо видно взаимное расположение корпуса 402, перфорированной изоляции 430, проводника 414 и проводника 406.
На фиг.30 изображена газоразрядная трубка 450, выполненная по типу трубки по фиг.14. Трубка 450 имеет центральный электрод 452, который расположен на оси трубки и проходит насквозь через трубку. Центральный электрод 452 с одной стороны соединен с гнездовым коаксиальным соединителем" 454, а с другой - со штыревым коаксиальным соединителем 456. Газоразрядная трубка 450 расположена внутри проводящей втулки 458, которая соприкасается с проводящим корпусом газоразрядной трубки и электрически соединена с ним. Внутри втулки 458 расположены коаксиальные соединители 454 и 456. Кроме того, внутри втулки 458 установлено закорачивающее устройство 460 защиты, которое предпочтительно выполнить по типу показанного на фиг.25 устройства защиты, состоящего из проводника 414 и термочувствительной изоляции 416. Аналогично закорачивающим устройствам защиты, показанным на фиг.25 и фиг.26, это устройство может иметь (1) термочувствительную изоляцию на центральном проводнике, (2) термочувствительную изоляцию по всей длине согнутого проводника или (3) термочувствительную изоляцию между втулкой 458 и согнутым проводником, электрически соединенным с центральным проводником. В конструкции по фиг. 30 закорачивающее устройство 460 защиты предпочтительно расположить в предусмотренной во втулке 458 кольцевой канавке.
На фиг.31 и 32 показано предлагаемое в настоящем изобретении устройство, включающее разрядник и плавкий предохранитель. В корпусе этого устройства, который состоит из шарнирно соединенных крышки и основания 500 и 502, расположен плавкий предохранитель 504, электрически соединенный последовательно с коаксисальным разрядником 506. В качестве коаксиального разрядника можно использовать разрядник описанного выше типа, предпочтительно разрядник модели Е1105-1, выпускаемый фирмой TII Industries, Inc. Плавкий предохранитель представляет собой кусок коаксиального передающего кабеля с твердым центральным проводником. В качестве такого кабеля предпочтительно использовать кабель типа RG59/U, а в качестве центрального проводника медный провод 22 AWG диаметром около 0,025 дюйма. Твердый центральный проводник можно изготовить из другого материала с эквивалентной предельно допустимой нагрузкой по току. Кроме того, в качестве твердого медного центрального проводника вместо провода 22 AWG можно использовать провод 24 AWG или другой провод с такой же предельно допустимой нагрузкой по току. Помимо коаксиального кабеля RG59/U для изготовления плавкого предохранителя можно использовать и другой коаксиальный кабель. Коаксиальная линия передачи, образующая плавкий предохранитель, имеет обычно длину от приблизительно 6 до 24 дюймов, предпочтительно от приблизительно 10 до 18 дюймов и наиболее предпочтительно около 12 дюймов.
На концах плавкого предохранителя имеются коаксиальные соединители 508 и 510. В качестве таких соединителей предпочтительно использовать коаксиальные соединители F-типа с низкими вносимыми потерями (менее 0,1 дБ) и высоким отражением (более -30 дБ) во всем спектре передаваемого сигнала. В предлагаемом устройстве вместо соединителей F-типа можно использовать и другие виды коаксиальных соединителей.
В корпусе предлагаемого устройства установлен заземляющий кронштейн 512, который соединен с расположенным внутри корпуса концом заземляющего провода 514. Внешнюю коаксиальную линию 516 передачи можно выполнить из коаксиального кабеля типа RG11/U или RG/6U. Соединение внешней коаксиальной линии 516 передачи с плавким предохранителем 504 осуществляется с помощью соответствующего коаксиального соединителя 518. Выходящая из устройства коаксиальная линия 520 передачи, которая также выполнена из коаксиального кабеля типа RG11/U или RG/6U, соединена соответствующим коаксиальным соединителем 522 с коаксиальным разрядником 506.
На фиг. 33 показан вариант конструкции предлагаемого в настоящем изобретении устройства 600, состоящего из коаксиального разрядника и экстрактора мощности. ВЧ-сигнал и переменный ток передаются по коаксиальной линии передачи (не показана) и поступают в предлагаемое устройство через входной гнездовой коаксиальный соединитель 602 F-типа. ВЧ-сигнал выходит из устройства через штыревой коаксиальный соединитель 604 F-типа, а переменный ток - по проводу 622. Вместо показанных на фиг.33 коаксиальных соединителей F-типа в предлагаемом устройстве можно использовать и другие соединители.
Состоящее из разрядника и экстрактора мощности устройство 600 имеет проводящий корпус 606, внутри которого расположен коаксиальный разрядник 608 с проводящим корпусом, который электрически соединен с проводящим корпусом 606 выходящими из разрядника проводниками 610, 612. В качестве разрядника 608 предпочтительно использовать коаксиальный разрядник, выполненный по типу описанных выше и показанных на фиг.14 и 24-30 разрядников с заземляющим устройством защиты и дополнительным искровым промежутком. Коаксиальный разрядник защищает сеть от перенапряжения, которое может возникнуть в коаксиальной линии, по которой передается ВЧ-сигнал и переменный ток.
В состоящем из разрядника и экстрактора мощности устройстве 600 имеется схема для отделения ВЧ-сигнала от переменного тока, которая состоит из расположенных внутри проводящего корпуса 606 индуктора 614, резистора 615 и конденсатора 616. Индуктор 614, резистор 615 и конденсатор 616 соединены с выходом коаксиального разрядника 608. Индуктор 614 и соединенный с ним параллельно резистор 615 экстрагируют из коаксиальной линии передачи передающийся по ней переменный ток. Отбор мощности переменного тока осуществляется через выходящий из проводящего корпуса проводник 622, который проходит через ферритовый индуктор 620, выполняющий функцию изолятора и экрана токов высокой частоты. Конденсатор 616 экстрагирует из коаксиальной линии передачи передаваемый по ней ВЧ-сигнал. Конденсатор 616 электрически соединяет выход коаксиального разрядника 608 с центральным проводом коаксиального соединителя 604. Конденсатор 616 предпочтительно установить на изоляторе 618.
Как уже было отмечено выше, параметры индуктора 614, резистора 615 и конденсатора 616 выбираются таким образом, чтобы конденсатор 616 мог пропускать ВЧ-сигнал, а индуктор 614 и резистор 615 могли экстрагировать переменный ток из общего передаваемого по коаксиальной линии передачи тока, состоящего из ВЧ-сигнала и переменного тока. Так, в частности, при частоте сигнала 5 МГц и реактивном сопротивлении конденсатора 3,0 Ом емкость конденсатора 616 можно рассчитать по формуле Xc = 1/2πfC. Из этой формулы следует, что 3,0 = 1/2π×5×106C и С= 1,061•10-8 или приблизительно 0,01 мкф. При больших частотах реактивное сопротивление конденсатора составляет меньшую величину. Аналогичным образом, если при частоте 5 МГц индуктивное сопротивление выбрать равным 60 Ом, то значение величины L, найденное по формуле XL = 2πfL, составит 60/2π×5×106 или приблизительно 2,0 мкГн.
В рассматриваемом примере реактивное сопротивление конденсатора равно 3,0 Ом, а индуктивное сопротивление на частоте 5 МГц равно 60 Ом. При этом отношение реактивного сопротивления конденсатора к индуктивному сопротивлению на частоте 5 Мгц равно 20 к 1. В предлагаемом в настоящем изобретении устройстве отношение реактивного сопротивления конденсатора к индуктивному на частоте 5 МГц должно быть равно по меньшей мере 20 к 1, предпочтительно по меньшей мере 40 или даже 60 к 1 и наиболее предпочтительно по меньшей мере 80 к 1. Величина индуктивности должна быть такой, чтобы соотношение ВЧ-сигнала в экстрагированном из коаксиальной линии передачи переменном токе было меньше -40 дБ, предпочтительно меньше -60дБ и наиболее предпочтительно меньше -80 дБ.
На практике для достижения лучших результатов значения емкости и индуктивности приходится соответствующим образом регулировать. Аналогичным образом для согласования импеданса устройства, состоящего из коаксиального разрядника и экстрактора мощности, с импедансом коаксиальной линии передачи приходится регулировать и импеданс коаксиального разрядника, как указано выше. Значение емкости может составлять от 0,005 до 0,1 мкФ, предпочтительно от 0,005 до 0,05 мкФ и наиболее предпочтительно от 0,005 до 0,01 мкФ. Значение индуктивности может составлять от 0,5 до 50 мкГн, предпочтительно от 1,0 до 10 мкГн. Значение активного сопротивления может составлять от 100 до 1000 Ом, предпочтительно от 200 до 500 Ом. Вполне приемлемые результаты были получены при индуктивности 4,7 мкГн, активном сопротивлении 360 Ом и емкости 0,01 мкФ.
В показанном на фиг.33 устройстве имеется закорачивающее устройство 624 защиты, расположенное на входе в коаксиальный разрядник. Это устройство защиты можно выполнить в виде одного из устройств, показанных на фиг.24-27, или их упомянутых выше альтернативных вариантов. Коаксиальный разрядник может также иметь дополнительный искровой промежуток, описанный выше и показанный на фиг.26 и 27.
Следует подчеркнуть, что специалист в данной области техники может внести в рассмотренные выше конструкции, которые носят иллюстративный характер, различные изменения, касающиеся деталей рассмотренных устройств, их материалов, взаимного расположения и особенностей работы, не нарушая при этом основных принципов настоящего изобретения и не выходя за его объем.
Формула изобретения: 1. Комбинированное устройство, состоящее из коаксиального разрядника и экстрактора мощности, предназначенное для защиты коаксиальной линии передачи, по которой одновременно передаются ВЧ-сигнал и переменный ток, от перенапряжения и для экстракции из коаксиальной линии передачи мощности переменного тока, содержащее (а) коаксиальный разрядник, состоящий из газоразрядной трубки, имеющей вход, который можно соединить с центральным проводником коаксиальной линии передачи, и выход и включающей (1) полый проводящий корпус, (2) изолирующие торцевые крышки для уплотнения корпуса, (3) инертный газ, герметично заполняющий корпус, (4) центральный проводник, проходящий через корпус, продольная ось которого параллельна направлению передачи сигнала, и (5) при этом центральный проводник по крайней мере на части своей длины на участке между изолирующими крышками имеет различный диаметр, что позволяет согласовать импеданс разрядника с импедансом коаксиальной линии передачи, (б) индуктор, который соединен с выходом газоразрядной трубки и пропускает переменный ток и не пропускает ВЧ-сигнал, и (в) конденсатор, который соединен с выходом газоразрядной трубки и пропускает ВЧ-сигнал и не пропускает переменный ток.
2. Устройство по п. 1, в котором разрядник имеет также закорачивающее устройство защиты, которое при перегреве разрядника заземляет центральный проводник коаксиальной линии передачи.
3. Устройство по п. 1, в котором разрядник имеет также дополнительный искровой промежуток, в котором при возникновении в сети перенапряжения и выходе газа из газоразрядной трубки образуется электрический разряд и который при этом замыкает на землю центральный проводник коаксиальной линии.
4. Устройство по п. 1, в котором также имеется проводящий корпус, внутри которого размещены разрядник, индуктор и конденсатор и с которым электрически соединена газоразрядная трубка.
5. Устройство по п. 4, в котором также имеется по крайней мере один расположенный на проводящем корпусе коаксиальный соединитель, который можно соединить с коаксиальной линией передачи.
6. Устройство по п. 1, в котором наружная поверхность центрального проводника и внутренняя поверхность полого корпуса выполнены симметричными относительно продольной оси центрального проводника.
7. Устройство по п. 6, в котором отношение внутреннего диаметра D проводящего корпуса к наружному диаметру d центрального проводника изменяется вдоль по крайней мере расположенного между изолирующими крышками участка центрального проводника, что позволяет согласовать импеданс разрядника с импедансом коаксиальной линии передачи.