JP2017098885A - Coaxial arrester - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、無線通信における受信系での電源給電を行う同軸ケーブル系で、電子回路を含む無線装置を雷サージから保護する耐雷機能を有する同軸避雷器に関する。 The present invention relates to a coaxial lightning arrester having a lightning protection function that protects a wireless device including an electronic circuit from a lightning surge in a coaxial cable system that performs power supply in a receiving system in wireless communication.
例えば、無線通信におけるアンテナと無線装置とは、従来、アンテナを塔体の上部に設置すると共に、電子回路を含む無線装置を塔体の下部に設置することが一般的であった。 For example, as for an antenna and a wireless device in wireless communication, conventionally, it is common to install an antenna in an upper part of a tower body and install a wireless device including an electronic circuit in a lower part of the tower body.
しかしながら、近年の無線装置の小型化や、使用周波数が高くなったこと等から、アンテナの直下に低雑音増幅器などの前置増幅器を設置し、その前置増幅器から離隔した箇所に無線制御器を設置し、前置増幅器と無線制御器とを繋ぐ同軸ケーブルを介して、無線制御器から前置増幅器へ電源電圧を供給するようにしている。 However, because of the recent miniaturization of radio equipment and the increase in operating frequency, a preamplifier such as a low noise amplifier is installed immediately below the antenna, and a radio controller is installed at a location separated from the preamplifier. The power supply voltage is supplied from the wireless controller to the preamplifier through a coaxial cable that connects the preamplifier and the wireless controller.
そのため、同軸ケーブルに雷サージが侵入する危険性が高くなることから、同軸ケーブルに対する避雷器が必要になる。この場合、前置増幅器に供給する電源電圧が低い上、前置増幅器の許容電圧も低い。このことから、低電圧に対応できる特性を持つ避雷器が求められている。 For this reason, the risk of lightning surges entering the coaxial cable is increased, and thus a lightning arrester for the coaxial cable is required. In this case, the power supply voltage supplied to the preamplifier is low and the allowable voltage of the preamplifier is also low. For this reason, a lightning arrester having characteristics that can cope with a low voltage is required.
一方、同軸ケーブル用の避雷器として使用されているものに1/4波長短絡型の同軸避雷器がある。この同軸避雷器は、一端を短絡させた1/4波長の長さを有する同軸線路を付加するもので、直流的に短絡させているので、雷サージによる過電流に耐えられる構成を具備する点で有効である。しかしながら、外部導体と内部導体とを短絡させた構造であるため、同軸ケーブルで電源電圧を供給する必要がある場合には使用不可である。 On the other hand, a 1/4 wavelength short-circuit type coaxial arrester is used as a arrester for coaxial cables. This coaxial lightning arrester adds a coaxial line having a length of ¼ wavelength with one end short-circuited, and since it is short-circuited in a direct current, it has a configuration capable of withstanding overcurrent caused by lightning surge. It is valid. However, since it has a structure in which the outer conductor and the inner conductor are short-circuited, it cannot be used when it is necessary to supply a power supply voltage with a coaxial cable.
これに対して、放電ギャップ型の耐雷素子を内蔵させた同軸コネクタ構造の同軸避雷器が先に提案されている(例えば、特許文献1参照)。この同軸避雷器は、内部導体と外部導体とが放電状態になるまで両導体間が絶縁状態であることから、同軸ケーブルで電源電圧を供給する必要がある場合に使用可能である。 On the other hand, a coaxial lightning arrester having a coaxial connector structure in which a discharge gap type lightning protection element is incorporated has been proposed (for example, see Patent Document 1). This coaxial lightning arrester is insulative between the two conductors until the inner conductor and the outer conductor are in a discharged state, and can be used when it is necessary to supply a power supply voltage with a coaxial cable.
ところで、特許文献1で開示された従来の同軸避雷器では、放電ギャップ型の耐雷素子を使用していることから、電圧制限特性として放電ギャップ型耐雷素子における放電開始までの時間遅れがあり、その間に高電圧に達してしまう。そのため、数ボルト程度の低電圧の電源電圧で駆動する電子回路を含む無線装置に対して瞬間的なサージ電圧を抑制することが困難である。
By the way, in the conventional coaxial arrester disclosed in
また、特許文献1の同軸避雷器では、1/4波長短絡同軸線路での主同軸線路への影響を抑制するため、1/4波長短絡同軸線路の長さを1/4波長としているが、電源電圧を供給するために同軸ケーブルの内部導体と外部導体との間を絶縁させる必要がある。そのため、この同軸避雷器では、1/4波長短絡同軸線路での外部導体を3層の絶縁構造としている。
In the coaxial lightning arrester of
この構造は、1/4波長短絡同軸線路での主同軸線路への影響を抑制するためには有効な手段であるが、同軸コネクタ構造を有する同軸避雷器の製造面では、高精度の加工や絶縁物の装着など、絶縁性を確保するための複雑な工程が必要となる。そのため、同軸避雷器を製造する上でコスト低減が困難となる。また、1/4波長短絡同軸線路の外側に放電ギャップ型の耐雷素子を設ける構造を採用しているため、同軸避雷器の全体構成が複雑で大型化してしまう。 This structure is an effective means for suppressing the influence on the main coaxial line in the 1/4 wavelength short-circuited coaxial line. However, in the manufacturing side of the coaxial arrester having the coaxial connector structure, high-precision processing and insulation are required. A complicated process for ensuring insulation, such as mounting of objects, is required. Therefore, it is difficult to reduce the cost in manufacturing the coaxial arrester. Moreover, since the structure which provides a discharge gap type lightning protection element in the outer side of a 1/4 wavelength short circuit coaxial line is employ | adopted, the whole structure of a coaxial lightning arrester will be complicated and will enlarge.
そこで、本発明は、前述の問題点に鑑みて提案されたもので、その目的とするところは、瞬間的なサージ電圧を速やかに抑制すると共に、電源電圧を供給するための絶縁構造が簡易で、全体構成の小型化を容易に実現し得る同軸避雷器を提供することにある。 Therefore, the present invention has been proposed in view of the above-described problems, and the object of the present invention is to quickly suppress an instantaneous surge voltage and to simplify an insulating structure for supplying a power supply voltage. Another object of the present invention is to provide a coaxial lightning arrester that can easily realize downsizing of the entire configuration.
前述の目的を達成するための技術的手段として、本発明は、電子回路を含む無線装置での低電圧の電源電圧を供給する同軸ケーブル系において、3分岐型同軸コネクタ構造を有し、その分岐側同軸線路は一端が短絡構造の1/4波長同軸線路で、過渡電圧抑制ダイオードを分岐側同軸線路の内部導体としたことを特徴とする。 As a technical means for achieving the above-mentioned object, the present invention has a three-branch coaxial connector structure in a coaxial cable system for supplying a low power supply voltage in a wireless device including an electronic circuit. The side coaxial line is a quarter wavelength coaxial line having a short circuit at one end, and a transient voltage suppression diode is used as an internal conductor of the branch side coaxial line.
本発明における同軸避雷器では、過渡電圧抑制ダイオードを1/4波長の分岐側同軸線路の内部導体としたことにより、その過渡電圧抑制ダイオードが耐雷素子としての電圧制限機能を果たすことから、低電圧の電源電圧で駆動する電子回路を含む無線装置に対して瞬間的なサージ電圧を速やかに抑制することができる。 In the coaxial lightning arrester of the present invention, since the transient voltage suppression diode is an inner conductor of the branch wavelength coaxial line having a quarter wavelength, the transient voltage suppression diode performs a voltage limiting function as a lightning protection element. An instantaneous surge voltage can be quickly suppressed for a wireless device including an electronic circuit driven by a power supply voltage.
また、前述の過渡電圧抑制ダイオードは、電子回路を含む無線装置での低電圧の電源電圧を供給する同軸ケーブル系としては絶縁物となることから、絶縁構造の簡素化を図ることができる。 Further, since the above-described transient voltage suppression diode becomes an insulator as a coaxial cable system that supplies a low-voltage power supply voltage in a wireless device including an electronic circuit, the insulation structure can be simplified.
さらに、1/4波長の分岐側同軸線路の内部導体に過渡電圧抑制ダイオードを使用したことにより、その過渡電圧抑制ダイオードの樹脂外被部による波長短縮効果でもって、分岐側内部導体の同軸長を短くすることができるので、全体構成の小型化が図れる。 Furthermore, by using a transient voltage suppression diode for the inner conductor of the 1/4 wavelength branch side coaxial line, the coaxial length of the branch side inner conductor can be reduced by the wavelength shortening effect of the resin jacket of the transient voltage suppression diode. Since it can be shortened, the overall configuration can be reduced in size.
本発明によれば、過渡電圧抑制ダイオードを1/4波長の分岐側同軸線路の内部導体としたことにより、低電圧の電源電圧で駆動する電子回路を含む無線装置に対して瞬間的なサージ電圧を速やかに抑制することができる。また、電子回路を含む無線装置での低電圧の電源電圧を供給するための絶縁構造の簡素化を図ることができる。さらに、過渡電圧抑制ダイオードの樹脂外被部による波長短縮効果でもって、分岐側同軸線路長を短くして全体構成の小型化が図れる。 According to the present invention, the transient voltage suppression diode is used as the inner conductor of the quarter wavelength branching coaxial line, so that an instantaneous surge voltage is applied to a wireless device including an electronic circuit driven by a low-voltage power supply voltage. Can be quickly suppressed. In addition, it is possible to simplify the insulating structure for supplying a low power supply voltage in a wireless device including an electronic circuit. Further, the length of the branch side coaxial line can be shortened by the wavelength shortening effect by the resin sheath of the transient voltage suppression diode, and the overall configuration can be downsized.
その結果、耐雷性能に優れ、簡易な絶縁構造を持ち、全体構成の小型化および簡素化を図った同軸避雷器を提供することができる。 As a result, it is possible to provide a coaxial lightning arrester that is excellent in lightning resistance performance, has a simple insulating structure, and has a reduced overall size and simplification.
本発明に係る同軸避雷器の実施形態を図面に基づいて以下に詳述する。図1は、この実施形態における同軸避雷器の構造例を示し、図2は、図1の同軸避雷器の使用例を示す。 An embodiment of a coaxial lightning arrester according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows an example of the structure of the coaxial arrester in this embodiment, and FIG. 2 shows an example of use of the coaxial arrester of FIG.
例えば、無線通信においては、図2に示すように、アンテナ1の直下に低雑音増幅器などの前置増幅器2を設置し、その前置増幅器2から離隔した箇所に無線制御器3を設置し、前置増幅器2と無線制御器3とを繋ぐ同軸ケーブル4を介して、無線制御器3から前置増幅器2へ低電圧の電源電圧を供給するようにしている。この前置増幅器2と無線制御器3との間の同軸ケーブル4に実施形態の同軸避雷器11を介挿する。なお、前述の前置増幅器2と無線制御器3とで無線装置を構成している。
For example, in wireless communication, as shown in FIG. 2, a
この実施形態の同軸避雷器11は、図1に示すように3分岐型同軸コネクタ構造で、無線制御器3から前置増幅器2(図2参照)へ低電圧電源を供給すると共に、前置増幅器2からの無線信号を無線制御器3へ伝達させるものである。この同軸避雷器11は、通過側内部導体12を同軸的に収容した通過側外部導体13と、1/4波長の分岐側内部導体14を同軸的に収容した分岐側外部導体15とで構成されている。なお、通過側内部導体12と通過側外部導体13とで通過側同軸線路を構成する。また、分岐側内部導体14と分岐側外部導体15とで分岐側同軸線路を構成する。
The
分岐側外部導体15は、通過側外部導体13の中央部でその通過側外部導体13と直交する方向に延びるように一体的に成形されている。分岐側内部導体14は、その一端部が通過側内部導体12の中央部分と電気的かつ機械的に接続され、他端部が分岐側外部導体15の先端部に設けられた短絡導体16に電気的かつ機械的に接続されている。
The branch-side
通過側外部導体13の端部外周面には雄ねじ部17,18が形成されている。通過側外部導体13の一端部の雄ねじ部17に、前置増幅器2(図2参照)から延びる同軸ケーブル4の端部内周面に形成された雌ねじ部19を螺合することにより、前置増幅器2が電気的に接続される。また、他端部の雄ねじ部18に、無線制御器3(図2参照)から延びる同軸ケーブル4の端部内周面に形成された雌ねじ部20を螺合させることにより、無線制御器3が電気的に接続される。
なお、この実施形態では、通過側外部導体13の端部に雄ねじ部17,18を形成すると共に、同軸ケーブル4の端部に雌ねじ部19,20を形成した接続形態を例示しているが、逆に、通過側外部導体13の端部に雌ねじ部を形成すると共に、同軸ケーブル4の端部に雄ねじ部を形成した接続形態であってもよい。
In addition, in this embodiment, although the
この実施形態では、サージ電圧を制限する過渡電圧抑制ダイオード21〔TVS(Transient Voltage Suppressor)ダイオード〕を分岐側内部導体14としている。この過渡電圧抑制ダイオード21は、サージ電圧に対しては低抵抗、通常の電源電圧等に対しては高抵抗を示す非直線性の電流電圧特性を有する限流素子である。また、過渡電圧抑制ダイオード21は、無線周波的に1/4波長短絡導体として機能させる。
In this embodiment, a transient voltage suppression diode 21 [TVS (Transient Voltage Suppressor) diode] that limits the surge voltage is used as the branch-side
なお、この実施形態で使用する過渡電圧抑制ダイオード21の外径は9mmφ以下である。これに対して、一般的な分岐側外部導体15の外径は10mmφ程度であることから、過渡電圧抑制ダイオード21を分岐側外部導体15に収容することができる。
The outer diameter of the transient
この過渡電圧抑制ダイオード21では、通常、高抵抗となっており分岐側外部導体15から絶縁しているが、雷サージや開閉サージによる異常電圧が発生すると、低抵抗となってこれを瞬時に大地等に逃がして無線装置には高電圧が加わらないようにしている。その異常電圧が消滅すれば、高抵抗となって電源電圧に対する短絡状態を遮断する。この弁作用により、無線装置を雷サージや開閉サージによる異常電圧から保護する。
This transient
この同軸避雷器11の分岐側内部導体14を構成する過渡電圧抑制ダイオード21は、分岐側外部導体15の外径と分岐側内部導体14の外径との比率によりインピーダンスが決定されることから、そのインピーダンスに応じた外径とするため、太い外径を有するリード線22を使用している。
Since the transient
この実施形態の同軸避雷器11では、サージ電圧を制限する過渡電圧抑制ダイオード21を1/4波長の分岐側内部導体14としたことにより、その過渡電圧抑制ダイオード21を限流素子としての電圧制限機能を発揮させることで、数ボルト程度の低電圧の電源電圧で駆動する無線装置に対して瞬間的なサージ電圧を速やかに抑制することができる。その結果、無線装置をサージ電圧から確実に保護することができる。
In the
また、無線装置に低電圧の電源電圧を供給するための絶縁構造としては過渡電圧抑制ダイオード21が通常電圧において高絶縁抵抗体となるため、従来のような3層の絶縁構造が不要であり、絶縁構造の簡素化を図ることができる。
In addition, as the insulation structure for supplying the low-voltage power supply voltage to the wireless device, the transient
さらに、1/4波長の分岐側内部導体14に過渡電圧抑制ダイオード21を使用したことにより、その過渡電圧抑制ダイオード21の樹脂外被部が分岐側内部導体14と分岐側外部導体15との間での誘電体として機能するため、過渡電圧抑制ダイオード21が波長短縮効果を呈する。この波長短縮効果でもって、分岐側同軸長を短くすることができるので、同軸避雷器11における全体構成の小型化が図れる。
Further, since the transient
図3は、この実施形態における同軸避雷器11の分岐側同軸長L(図1参照)と通過中心周波数との関係を示す。同図に示すように、その通過中心周波数を1.5GHzとした場合、1/4波長であれば、50mmとなるのに対して、分岐側同軸長Lは35mmとなり、15mm分その同軸長を短くすることができる。ここで、分岐側同軸長Lとは、通過側内部導体12の軸心から分岐側外部導体15の端部までの寸法を意味する。
FIG. 3 shows the relationship between the branch side coaxial length L (see FIG. 1) of the
また、図4は、同軸避雷器11の損失特性を示す。同図に示すように、同軸避雷器11の通過周波数帯域は、1.3〜1.7GHzの範囲となり、中心周波数としては1.5GHzとなる。これにより、同軸避雷器11での損失を小さくすることができる。この通過中心周波数が前述の範囲から離れる場合には、分岐側外部導体15等の長さを使用する周波数に合わせればよい。
FIG. 4 shows the loss characteristics of the
本発明は前述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and can of course be implemented in various forms without departing from the gist of the present invention. It includes the equivalent meanings recited in the claims and the equivalents recited in the claims, and all modifications within the scope.
4 同軸ケーブル
11 同軸避雷器
14 分岐側同軸線路の内部導体
21 過渡電圧抑制ダイオード
4
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JP2015231862A JP2017098885A (en) | 2015-11-27 | 2015-11-27 | Coaxial arrester |
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Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US6101080A (en) * | 1998-02-17 | 2000-08-08 | Huber & Suhner Ag | EMP-charge eliminator |
JP2009181958A (en) * | 2008-01-31 | 2009-08-13 | Andrew Llc | Low-bypass precision arrester |
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2015
- 2015-11-27 JP JP2015231862A patent/JP2017098885A/en active Pending
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