專利名稱：防雷型gnss信號中繼放大器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種GNSS(Global Navigation Satellite System)信號中繼放大器，應(yīng)用于移動通信中GNSS信號的長距離傳輸增強信號電平，屬于通信領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
GNSS全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)目前包含了美國的GPS、俄羅斯的GL0NASS、中國的 Compass (北斗)、歐盟的Galileo系統(tǒng)，具有全球、全天候、實時和高精度的優(yōu)點。采用時間測距定位原理，可對地面車輛、海上船只、飛機、導(dǎo)彈、衛(wèi)星和飛船等各種移動用戶進行全天侯的、實時的高精度三維定位測速和精確授時。GNSS在授時領(lǐng)域的應(yīng)用中，為移動通信系統(tǒng)提供時間基準是其重要的一方面，目前，在第二代和第三代移動通信系統(tǒng)五個標(biāo)準中，只是第二代的GSM和第三代的WCDMA兩個通信標(biāo)準不使用GNSS授時，其它如二代⑶MA和三代的⑶MA2000、TD-SCDMA等三個通信標(biāo)準必須使用GNSS進行授時。在應(yīng)用中，一般將GNSS有源天線通過射頻電纜直接與機房內(nèi)的接收機相連，但是很多基站由于多種原因GNSS有源天線到機房接收機距離過長，高增益的有源天線也不能滿足接收機對信號電平的要求，所以必須在射頻電纜的適當(dāng)位置增加中繼放大器以增強信號。在現(xiàn)實實例中，一般采用的中繼放大器不具備防雷功能或具有小于 2ΚΑ(8/20μ S電流波形)的防浪涌功能，如專利號為ZL200920271683. 9的實施例，其專利說明書聲明符合IEC61000-4-5，1. 2/50 μ S，3000V沖擊電壓的要求，按最為嚴酷的試驗等級 O歐姆等效內(nèi)阻)來說，其最大承受電流為1.5ΚΑ。但現(xiàn)實是基站都建設(shè)在空曠的地方，且高于周圍其它建筑物，很容易受到雷擊，直擊雷或雷電放電電流的傳導(dǎo)在GNSS信號線路中感應(yīng)產(chǎn)生幾十千伏特計的沖擊電壓，在線路中產(chǎn)生高達5ΚΑ以上的沖擊電流，致使GNSS中繼放大器損壞，達不到中華人民共和國通信行業(yè)標(biāo)準YD/T5098-2001《通信局(站)雷電過電壓保護工程設(shè)計規(guī)范》中所要求的不小于5ΚΑ的標(biāo)準，不能實現(xiàn)有效避雷。在實際應(yīng)用中為了保障系統(tǒng)的可靠性，必須在中繼放大器的輸入與輸出兩個端口上分別加設(shè)避雷器，這就大大增加了成本，同時增加了工程施工量。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型要解決的問題是提供一種能夠免除避雷器的使用、有效防止雷擊損壞的高可靠性GNSS信號中繼放大器，具有結(jié)構(gòu)簡單、密封性能良好、安裝方便、成本低和符合行業(yè)防雷標(biāo)準要求的優(yōu)點。本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是防雷型GNSS信號中繼放大器由密封型鋁合金防護外殼、螺紋固定密封型針式射頻連接器、防雷型GNSS低噪聲放大模塊、盒體密封膠圈和若干螺釘組成。其特征在于防雷型GNSS低噪聲放大模塊置于由密封型鋁合金防護外殼和盒體密封膠圈及盒體組裝螺釘組成的腔體內(nèi)并通過印制板固定螺釘固定，兩個螺紋固定密封型針式射頻連接器分別從密封型鋁合金防護外殼的兩端螺孔旋入固定并由連接器鎖緊螺釘鎖緊，針式連接端與防雷型GNSS低噪聲放大模塊的兩個端口錫焊連接。本實施例密封性能良好，防護能力達到GB4208-2008 IPX8防護等級；防雷能力符合YD/T5098-2001《通信局(站)雷電過電壓保護工程設(shè)計規(guī)范》要求，防護性能達到GB/T3482-2008《電子設(shè)備雷擊試驗方法》，6. 1電源線雷擊試驗波形之嚴酷等級7，電壓波形1. 2/50μ S、40kV，電流波形 8/20μ S、20kA的標(biāo)準，同時螺紋固定型的連接結(jié)構(gòu)使連接器與防護外殼的連接強度足夠承受長電纜的拉力，從而不需將防雷型GNSS信號中繼放大器固定在固定物上，方便了施工布線。其中所述密封型鋁合金防護外殼由上盒體和下盒體兩部分組成，上、下盒體結(jié)合部位設(shè)有盒體密封膠圈，上、下盒體通過盒體組裝螺釘緊固時，將盒體密封膠圈壓緊，達到密封的效果；下盒體腔體部分以在同一水平線的平臺分為上下兩部分，裝有放大電路與防雷電路的印制板通過螺釘安裝在腔體內(nèi)平臺上，兩個腔體分別為放大電路和防雷電路的器件提供容納空間；下盒體的其中一對側(cè)面的中間位置設(shè)有螺孔，螺紋固定密封型針式射頻連接器的螺紋體從螺孔旋入緊固，將連接器與盒體結(jié)合部密封膠圈壓緊，達到密封目的，同時依靠設(shè)置在腔體邊緣的連接器鎖緊螺釘鎖緊。上下盒體的四角有貫通的安裝固定孔，必要時用于固定防雷型GNSS中繼放大器到安裝面上。下盒體的一側(cè)面設(shè)有連接接地線的接地螺釘孔。上、下盒體的內(nèi)外表面進行導(dǎo)電氧化處理，達到防腐蝕和良好接地的效果。所述螺紋固定密封型針式射頻連接器由射頻連接器體、內(nèi)導(dǎo)體、介質(zhì)、連接器與盒體結(jié)合部密封膠圈、介質(zhì)與連接器體結(jié)合部密封膠圈、內(nèi)導(dǎo)體與介質(zhì)結(jié)合部密封膠圈組成， 射頻連接器體的結(jié)構(gòu)依次為標(biāo)準型連接器結(jié)構(gòu)、防水膠圈槽、固定螺紋體；螺紋體直徑比防水膠圈內(nèi)圈直徑略小。所述防雷型GNSS低噪聲放大模塊是由低噪聲放大器、帶通濾波器、低壓差穩(wěn)壓器、阻容感器件等組成的放大電路和由高壓電容、大功率線繞電感、陶瓷氣體放電管、壓敏電阻、可恢復(fù)保險絲、瞬態(tài)電壓抑制二極管、大功率電阻等組成的防雷電路，布設(shè)于同一印制電路板形成。放大電路根據(jù)增益要求的不同取舍低噪聲放大器的使用數(shù)量與類型，根據(jù)產(chǎn)品應(yīng)用系統(tǒng)的不同取舍帶通濾波器的類型。放大電路與防雷電路分別布設(shè)于同一印刷電路板的兩面，有效地抑制了空間傳導(dǎo)反饋和防雷電路啟動防護時對放大電路的干擾，同時充分利用了空間，大大減小了產(chǎn)品體積，有效地降低了成本。本實用新型的有益效果是能夠有效防止GNSS中繼放大器的雷擊損壞，免除了避雷器的使用，良好的密封效果，應(yīng)用于各種惡劣的自然環(huán)境，增強了產(chǎn)品可靠性，節(jié)約了系統(tǒng)的成本，簡化了工程安裝。
圖1是防雷型GNSS信號中繼放大器實施例的外觀圖圖2是防雷型GNSS信號中繼放大器實施例的一側(cè)面半剖圖圖3是防雷型GNSS信號中繼放大器實施例移去上盒體的內(nèi)部視圖圖4是防雷型GNSS信號中繼放大器實施的電路原理圖其中，1.密封型鋁合金防護外殼，2.螺紋固定密封型針式射頻連接器，3.防雷型 GNSS低噪聲放大模塊，4.盒體密封膠圈，5.連接器鎖緊螺釘，6.盒體組裝螺釘，7.接地螺釘孔，8.安裝固定孔，9.印制板固定螺釘，la.上盒體，lb.下盒體，2a.射頻連接器體，2b.內(nèi)導(dǎo)體，2c.介質(zhì)，2d.連接器與盒體結(jié)合部密封膠圈，2e.介質(zhì)與連接器體結(jié)合部密封膠圈， 2f.內(nèi)導(dǎo)體與介質(zhì)結(jié)合部密封膠圈，Potl.天線端接口，Pot2.設(shè)備端接口，Cl.第一高壓電容，C2第二高壓電容，A.放大電路，Li.第一線繞電感，L2.第二線繞電感，L3.第三線繞電感，L4.第四線繞電感，Pl.第一陶瓷氣體放電管，P2.第二陶瓷氣體放電管，Dl.第一瞬態(tài)電壓抑制二極管，D2.第二瞬態(tài)電壓抑制二極管，Rl.壓敏電阻，F(xiàn).可恢復(fù)保險絲，R2.功率電阻，LD0.線性穩(wěn)壓器。
具體實施方式
如圖1、圖2、圖3所示，本實施例由密封型鋁合金防護外殼1、兩只螺紋固定密封型針式射頻連接器2、防雷型GNSS低噪聲放大模塊3、盒體密封膠圈4、兩只連接器鎖緊螺釘 5、十只盒體組裝螺釘6和六只印制板固定螺釘9組成。防雷型GNSS低噪聲放大模塊3的印制板兩面分別布設(shè)放大電路和防雷電路，架設(shè)于下盒體Ib的內(nèi)腔平臺上，通過六只印制板固定螺釘9固定連接，以防雷型GNSS低噪聲放大模塊3的印制板為界將下盒體Ib的內(nèi)腔分為上下兩部分，分別為放大電路和防雷電路提供容納空間；兩只螺紋固定密封型針式射頻連接器2分別從下盒體Ib兩側(cè)的螺孔旋入并擰緊，兩只連接器鎖緊螺釘5在相應(yīng)位置分別旋入并緊固，然后用焊錫把螺紋固定密封型針式射頻連接器2的內(nèi)導(dǎo)體2b針式端與防雷型GNSS低噪聲放大模塊3焊接；十只盒體組裝螺釘6將上盒體Ia和盒體密封膠圈4緊密地與下盒體Ib緊固安裝，密封型鋁合金防護外殼1的四角各有一個貫通的安裝固定孔8，用于需將防雷型GNSS信號中繼放大器固定時之用，下盒體Ib的一側(cè)面設(shè)有接地螺孔7，用于接地線的安裝連接。如圖2所示，從防雷型GNSS信號中繼放大器實施例的一側(cè)面半剖圖中可看到，螺紋固定密封型針式射頻連接器2由射頻連接器體2a、內(nèi)導(dǎo)體2b、介質(zhì)2c、連接器與盒體結(jié)合部密封膠圈2d、介質(zhì)與連接器體結(jié)合部密封膠圈2e和內(nèi)導(dǎo)體與介質(zhì)結(jié)合部密封膠圈2f 組成，其中射頻連接器體加一端為標(biāo)準射頻連接器結(jié)構(gòu)，另一端為外螺紋螺栓結(jié)構(gòu)。標(biāo)準射頻連接器結(jié)構(gòu)，可以是N型或TNC型也可以為其它，本圖以N型連接器為例說明，內(nèi)導(dǎo)體 2b為T型結(jié)構(gòu)，結(jié)合介質(zhì)2c的上下兩段式結(jié)構(gòu)設(shè)計，防止內(nèi)導(dǎo)體向上串動，提高連接的可靠性。如圖4本實施例的電路圖所示，電路的連接關(guān)系如下防雷型GNSS低噪聲放大模塊3中天線端接口 Potl同時與第一高壓電容Cl和第一線繞電感Ll各自的其中一端相連， 第一高壓電容Cl的另一端與放大電路A的輸入端相連，放大電路A的輸出端與第二高壓電容C2的其中一端相連，第二高壓電容C2的另一端同時與設(shè)備端接口 Pot2和第三線繞電感L3的其中一端相連；第一線繞電感Ll的另一端同時與第二線繞電感L2、第一陶瓷氣體放電管Pl各自的其中一端相連，第一陶瓷氣體放電管Pl的另一端接地；第二線繞電感L2 另一端同時與第四線繞電感L4、壓敏電阻R1、可恢復(fù)保險絲F各自的其中一端相連，壓敏電阻Rl的另一端接地，可恢復(fù)保險絲F的另一端同時與第一瞬態(tài)電壓抑制二極管D1、功率電阻R2各自的其中一端相連，第一瞬態(tài)電壓抑制二極管Dl的另一端接地，功率電阻R2的另一端同時與第二瞬態(tài)電壓抑制二極管D2的其中一端、線性穩(wěn)壓器LDO的輸入端相連，第二瞬態(tài)電壓抑制二極管D2的另一端接地，線性穩(wěn)壓器LDO的輸出端與放大電路的供電部分相
6連；第四線繞電感L4的另一端同時與第三線繞電感L3的另一端及第二陶瓷氣體放電管P2 的其中一端相連，第二陶瓷氣體放電管P2的另一端接地，形成天線端接口 Potl和設(shè)備端接口 Pot2兩端口對稱式防護電路。本實施例工作過程有三種傳輸路徑，分別為射頻信號路徑、直流供電路徑和雷擊浪涌泄放路徑。在射頻信號的傳輸路徑中第一線繞電感Li、第二線繞電感L2對射頻信號表現(xiàn)高阻，等效開路，第一高壓電容Cl、第二高壓電容C2對射頻信號表現(xiàn)短路，GNSS射頻信號經(jīng)電纜傳輸至天線端接口 Potl，經(jīng)第一高壓電容Cl傳輸?shù)椒糯箅娐稟的輸入端，經(jīng)過放大電路 A的放大處理，由放大電路A的輸出端通過第二高壓電容C2傳輸至設(shè)備端接口 Pot2，完成射頻信號在鏈路內(nèi)的傳輸。直流供電的路徑中第一線繞電感Li、第二線繞電感L2、第三線繞電感L3、第四線繞電感L4對直流供電電流表現(xiàn)短路，第一高壓電容Cl、第二高壓電容C2和第一陶瓷氣體放電管P1、第二陶瓷氣體放電管P2和第一瞬態(tài)電壓抑制二極管D1、第二瞬態(tài)電壓抑制二極管D2以及壓敏電阻Rl對直流供電電流表現(xiàn)開路，直流供電電流由設(shè)備端接口 Pot2饋入， 分為兩支饋送支路為放大電路A和有源天線饋電，其中一支饋電支路為直流供電電流依次經(jīng)過第三線繞電感L3、第四線繞電感L4、可恢復(fù)保險絲F、功率電阻R2到達線性穩(wěn)壓器LDO 的輸入端，經(jīng)過線性穩(wěn)壓器LDO變換處理為放大電路A供電；另一支饋電支路為直流供電電流依次經(jīng)過第三線繞電感L3、第四線繞電感L4、第二線繞電感L2、第一線繞電感Ll到達天線端接口 Potl，通過電纜傳輸為遠端的有源天線供電。雷擊浪涌有可能從天線端接口 Potl和設(shè)備端接口 Pot2的任一端口進入，本實施例對兩個端口對稱式設(shè)計，工作原理相同，保證了無論雷擊能量從哪一端口進入，實施效果相同。在雷擊浪涌泄放路徑中，由于第一高壓電容Cl、第二高壓電容C2的高阻作用，對雷擊能量表現(xiàn)為開路，雷擊能量不會從放大電路A的信號輸入和輸出端對其作用，本實施例中防護器件的反應(yīng)速度由快到慢和反應(yīng)電壓由低到高依次為瞬態(tài)電壓抑制二極管、壓敏電阻、陶瓷氣體放電管，當(dāng)雷擊能量到達設(shè)備端接口 Pot2，第一陶瓷氣體放電管P1、第二陶瓷氣體放電管P2和壓敏電阻Rl不會立即啟動，雷擊浪涌前波能量依次經(jīng)過第三線繞電感 L3、第四線繞電感L4、可恢復(fù)保險絲F和功率電阻R2到第二瞬態(tài)電壓抑制二極管D2正極端，第二瞬態(tài)電壓抑制二極管D2在皮秒級時間內(nèi)對浪涌電壓產(chǎn)生響應(yīng)，快速啟動將瞬間過電壓控制在一定水平，對線性穩(wěn)壓器LDO進行保護，隨著雷擊能量增大并達到第一瞬態(tài)電壓抑制二極管Dl啟動電壓，第一瞬態(tài)電壓抑制二極管Dl快速啟動，功率電阻R2作為限流電阻對第二瞬態(tài)電壓抑制二極管D2進行保護，隨著雷擊能量增大和時間的增加壓敏電阻 R1、第二陶瓷氣體放電管P2依次啟動，將大電流泄放到地，在第一瞬態(tài)電壓抑制二極管Dl 和第二瞬態(tài)電壓抑制二極管D2持續(xù)放電過程中，高能電流使可恢復(fù)保險絲F發(fā)熱，時間和熱量積累到一定程度可恢復(fù)保險絲F的阻值突變增大，遏制雷擊能量向后傳導(dǎo)，保護第一瞬態(tài)電壓抑制二極管Dl不受后續(xù)高能量的損害，第四線繞電感L4、第二線繞電感L2為大功率高感量電感，延遲雷擊高能量向壓敏電阻Rl處傳導(dǎo)和遏制雷擊電壓的快速增長，同時雷擊能量會依次通過第三線繞電感L3、第四線繞電感L4、第二線繞電感L2、第一線繞電感Ll 傳導(dǎo)至天線端接口 Potl處，由于第一高壓電容Cl的存在，不會對放大電路A的信號輸入端造成危害。當(dāng)雷擊能量由天線端接口 Potl處饋入，電路工作原理與上述相同，不作贅述。[0025] 當(dāng)放大電路A或線性穩(wěn)壓器LDO意外故障導(dǎo)致短路時，可恢復(fù)保險絲F會在很短的時間內(nèi)突變?yōu)楦咦?，等效開路，保護供電系統(tǒng)電源不會損壞。
權(quán)利要求1.防雷型GNSS信號中繼放大器，其特征是它由密封型鋁合金防護外殼(1)、螺紋固定密封型針式射頻連接器O)、防雷型GNSS低噪聲放大模塊C3)、盒體密封膠圈(4)、連接器鎖緊螺釘(5)、盒體組裝螺釘(6)和印制板固定螺釘(9)組成；防雷型GNSS低噪聲放大模塊 (3)置于由密封型鋁合金防護外殼(1)和盒體密封膠圈(4)及盒體組裝螺釘(6)組成的腔體內(nèi)并通過印制板固定螺釘(9)固定，兩個螺紋固定密封型針式射頻連接器( 分別從密封型鋁合金防護外殼(1)的兩端螺孔旋入固定并由連接器鎖緊螺釘( 鎖緊，針式連接端與防雷型GNSS低噪聲放大模塊(3)的兩個端口錫焊連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防雷型GNSS信號中繼放大器，其特征是所述密封型鋁合金防護外殼(1)由上盒體(Ia)和下盒體(Ib)兩部分組成，上、下盒體結(jié)合部位設(shè)有盒體密封膠圈G)，上、下盒體通過盒體組裝螺釘(6)緊固并將盒體密封膠圈(4)壓緊，形成密封腔； 密封型鋁合金防護外殼(1)的四角有貫通的安裝固定孔(8)；其內(nèi)外表面應(yīng)進行導(dǎo)電氧化處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防雷型GNSS信號中繼放大器，其特征是所述螺紋固定密封型針式射頻連接器O)由射頻連接器體Ca)、內(nèi)導(dǎo)體(2b)、介質(zhì)(2c)、連接器與盒體結(jié)合部密封膠圈(2d)、介質(zhì)與連接器體結(jié)合部密封膠圈Qe)和內(nèi)導(dǎo)體與介質(zhì)結(jié)合部密封膠圈 (2f)組成，射頻連接器體Oa)的結(jié)構(gòu)依次為標(biāo)準型連接器結(jié)構(gòu)、防水膠圈槽、固定螺紋體； 螺紋體直徑比防水膠圈內(nèi)圈直徑略小。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防雷型GNSS信號中繼放大器，其特征是所述防雷型GNSS低噪聲放大模塊(3)由低噪聲放大器、帶通濾波器、低壓差穩(wěn)壓器、阻容感器件組成放大電路和由高壓電容、大功率線繞電感、陶瓷氣體放電管、壓敏電阻、可恢復(fù)保險絲、瞬態(tài)電壓抑制二極管、大功率電阻組成防雷電路布設(shè)于同一印制電路板而形成，放大電路根據(jù)增益要求的不同取舍低噪聲放大器的使用數(shù)量與類型，根據(jù)產(chǎn)品應(yīng)用系統(tǒng)的不同取舍帶通濾波器的類型，放大電路與防雷電路分別布設(shè)于同一印刷電路板的兩面。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的防雷型GNSS信號中繼放大器，特征是所述下盒體(Ib) 內(nèi)腔體設(shè)有在同一水平線的平臺，用于裝載印制板；下盒體(Ib)的其中一對側(cè)面的中間位置設(shè)有安裝連接器的螺孔，另一對側(cè)面中的一面設(shè)有連接接地線的接地螺釘孔(7)，且在用于安裝連接器的螺孔部位的內(nèi)腔體邊緣設(shè)有安裝連接器鎖緊螺釘(5)的螺釘孔。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的防雷型GNSS信號中繼放大器，特征是所述防雷型GNSS 低噪聲放大模塊(3)中天線端接口(Potl)同時與第一高壓電容(Cl)和第一線繞電感(Li) 各自的其中一端相連，第一高壓電容(Cl)的另一端與放大電路(A)的輸入端相連，放大電路(A)的輸出端與第二高壓電容(C2)的其中一端相連，第二高壓電容(C2)的另一端同時與設(shè)備端接口(PoU)和第三線繞電感(U)的其中一端相連；第一線繞電感(Li)的另一端同時與第二線繞電感(L2)、第一陶瓷氣體放電管(Pl)各自的其中一端相連，第一陶瓷氣體放電管(Pl)的另一端接地；第二線繞電感(L2)另一端同時與第四線繞電感(L4)、壓敏電阻(Rl)、可恢復(fù)保險絲(F)各自的其中一端相連，壓敏電阻(Rl)的另一端接地，可恢復(fù)保險絲(F)的另一端同時與第一瞬態(tài)電壓抑制二極管(Dl)、功率電阻(R2)各自的其中一端相連，第一瞬態(tài)電壓抑制二極管(Dl)的另一端接地，功率電阻(R2)的另一端同時與第二瞬態(tài)電壓抑制二極管(D2)的其中一端、線性穩(wěn)壓器(LDO)的輸入端相連，第二瞬態(tài)電壓抑制二極管(擬)的另一端接地，線性穩(wěn)壓器(LDO)的輸出端與放大電路的供電部分相連；第四線繞電感(L4)的另一端同時與第三線繞電感(L3)的另一端及第二陶瓷氣體放電管(P2)的其中一端相連，第二陶瓷氣體放電管(P》的另一端接地，形成天線端接口(Potl)和設(shè)備端接口(Pot2)兩端口對稱式防護電路。
專利摘要防雷型GNSS信號中繼放大器適用于GNSS信號的長距離傳輸，應(yīng)用于移動通信的時鐘系統(tǒng)。本實用新型解決的問題是提供一種能夠免除避雷器的使用、有效防止雷擊損壞的高可靠性GNSS信號中繼放大器，防雷能力符合通信行業(yè)標(biāo)準YD/T5098-2001《通信局(站)雷電過電壓保護工程設(shè)計規(guī)范》要求。其由螺紋固定密封型針式射頻連接器、密封型鋁合金防護外殼、盒體密封膠圈、防雷型GNSS低噪聲放大模塊和若干螺釘組成，具有結(jié)構(gòu)簡單、有效防雷、密封性能良好、方便施工、節(jié)約成本和符合行業(yè)防雷標(biāo)準要求的優(yōu)點。
文檔編號H02H9/04GK202261290SQ201120147370
公開日2012年5月30日 申請日期2011年5月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月5日
發(fā)明者崔建寶 申請人:河北威奧電子科技有限公司