CN111585600B - 射频传输线、射频设备和用于监控包括该设备的设施的*** - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种射频传输线(90)，其被配置为允许射频电信号在第一端(120)和第二端(125)之间传输，传输线(90)包括主导体(135)和电连接到传输线(90)的电接地的接地平面(140)。接地平面(140)包括串联连接在第一端(120)和第二端(125)之间的一组部位(152，157)和一组第二电容器(163)，该组部位(152，157)包括一组第二部位(152)，每个第二电容器(163)***在两个相邻的第二部位(152)之间。

Description

射频传输线、射频设备和用于监控包括该设备的设施的***
技术领域
本发明涉及射频传输线。本发明还涉及包括这种射频传输线的设备，以及用于监控包括这种设备的设施的***。
背景技术
许多设备包括能够经由频率在1兆赫兹(MHz)和100千兆赫兹(GHz)范围之间的电磁波来交换数据的射频通信模块。这些设备通常包括能够生成或接收射频电信号的控制模块，以及允许将这些电信号转换成电磁波并且反之亦然的一个或多个天线。
这种设备被用于大量的应用中，并且可以由大量不同的电源供电，特别是通过简单地连接到具有可能对人类构成风险的高电压的配电网络。由设备外部的电源传递的电压通常经由内部供电电路进行适配，该内部供电电路则向一个或多个控制模块供应电压、电流，并且必要时供应合适的频率。为了保护***免受电气风险，该设备通常包括用于保护和电气隔离的外壳，该外壳包围转换电路和(多个)控制模块。这些设备通常集成在能阻挡无线电波的电气外罩或面板中。
在一些情况下，外壳对由天线发射和/或接收的电磁波的传播形成障碍。在其他情况下，该设备被设置在包括形成这种障碍的外壳或封套的设施中，或者被设置在安装在不允许射频信号直接传播远至打算接收该信息的设备的位置的设施中，特别是在金属外罩的情况下。在这些情况下，天线被设置在设备的外壳或设施的外壳的外部，或者甚至相对于在有利于射频波传播的地方的设施而远离地设置。那么有必要提供穿过外壳或外罩的壁并将天线连接到(多个)控制模块的连接器。为了保护用户免受电击的风险，提供内部供电电路，以便允许外部电流源和控制模块之间的隔离，特别是动电(galvanic)隔离。因此，隔离发生在内部供电电路之内，使得处于内部供电电路下游的所有元件都与外部电源隔离。
然而，允许处于下游的元件相对于处于上游的元件的隔离的内部供电电路通常体积大且难以适配，因为它们包括属性被几何形状固定并且常常是专门为某些应用而设计的变压器。
因此，需要一种包括天线和电源的射频设备，其允许天线的良好隔离，同时具有较小尺寸。
发明内容
为此，提供了一种射频传输线，该传输线具有第一端和第二端，该传输线被配置为允许射频电信号在第一端和第二端之间传输，该传输线包括主导体和电连接到传输线的电接地的接地平面，主导体包括串联连接在第一端和第二端之间的一组部位和一组第一电容器，该组部位包括一组第一部位，每个第一电容器***在两个相邻的第一部位之间，每个第一电容器包括第一电极和第二电极，第一电极电连接到第一电容器***其间的第一部位中的一个第一部位，第二电极电连接到第一电容器***其间的第一部位中的另一个第一部位，接地平面包括串联连接在第一端和第二端之间的一组部位和一组第二电容器，该组部位包括一组第二部位，每个第二电容器***在两个相邻的第二部位之间，每个第二电容器包括第三电极和第四电极，第三电极电连接到第二电容器***其间的第二部位中的一个第二部位，第四电极电连接到第二电容器***其间的第二部位中的另一个第二部位。
由于本发明，传输线的两端有效地彼此隔离，特别是对于频率低的电信号，例如小于或等于10千赫兹(kHz)，而同时允许射频电信号在这两端之间传输。包括含有该传输线的射频电路的设备则能够包括非隔离的电源，处于外壳的外部的射频电路的元件则通过传输线与电路的其余部分隔离，使得即使电路的一部分被供应了对人类有风险的电压，操作者也可以无风险地触摸这些元件。然后，对于电路的这个非隔离部分，可以使用比现有技术中使用的组件尺寸更小的组件，并且特别是电源。
根据特定实施例，射频传输线包括单独或根据所有技术上可能的组合的以下特征中的一个或多个：
-每个第一电容器被配置用于在第一电容器发生电气故障的情况下防止电流在第一电极和第二电极之间穿过，并且每个第二电容器被配置用于在第二电容器发生电气故障的情况下防止电流在第三电极和第四电极之间穿过；
-每个第一电容器和每个第二电容器的电容大于或等于10皮法，特别是在10皮法和4.7纳法之间的范围内；
-此外，主导体包括至少两个第三部位和电容小于或等于50皮法的至少一个第三电容器，第三电容器***在两个第三部位之间并且包括第五电极和第六电极，第五电极电连接到第三部位中的一个第三部位，第六电极电连接到另一个第三部位；
-该传输线还包括至少一个电压限幅电路，该电压限幅电路被配置用于按绝对值限制主导体和接地平面之间的电势差；
-每个电压限幅电路包括电连接到主导体的第二部位的第一连接端子和电连接到接地平面的第二连接端子；
-传输线包括具有彼此平行的两个安装面的基板，主导体的每个第一电容器安装在安装面中的一个安装面上，接地平面的每个第二电容器安装在另一个安装面上，每个安装面垂直于与基板正交的方向，主导体的每个第一电容器在法线方向上与接地平面的相应第二电容器对齐。
还提供了一种射频设备，其包括如前所述的射频传输线。
根据一个特定实施例，射频设备包括控制模块、经由射频传输线连接到控制模块的天线、以及能够接收第一电压并将第一电压转换成用于控制模块的第二电源电压的电源，特别地，第一电压大于或等于24伏。
还提供了一种用于监控包括外壳的设施的***，该***包括射频设备和集中设备，天线设置在外壳的外部，控制模块容纳在外壳的内部，传输线被配置用于在控制模块和天线之间传输射频电信号，控制模块被配置用于经由天线通过射频通信与集中设备通信。
附图说明
通过阅读以下描述，本发明的各种特征和优点将变得显而易见，所述描述仅通过非限制性示例给出，并参考附图给出，其中：
图1是包括含有射频传输线的射频设备的设施的示意表示，
图2是图1中的传输线的部分示意性截面表示，
图3是图2中的传输线的部分电路图，以及
图4是图1中的设施的特定实施例的示意表示。
具体实施方式
图1中部分示出了设施10和用于控制该设施的***15。
例如，设施10是包括一组电导体并且可选地包括一个或多个功能机构的电气设施。例如，设施10是电气外壳、灯柱、风力涡轮机桅杆或变电站。然而，可以设想其他类型的电气设施10。
例如，每个功能机构是经由导体而供应的设备，或者能够修改导体上的电流或电压的设备，诸如开关或变压器。
设施10包括外壳20。
外壳20界定外壳的内部体积Vi。
外壳20被设计成将外壳的内部体积Vi与外壳20的外部隔离。这特别意味着外壳20能够防止未经授权的人接近(access)内部体积Vi。这也意味着外壳20被配置用于防止电流从内部体积Vi流到外壳20的外部，并且反之亦然。
例如，外壳20包括四个混凝土壁和一个顶板。作为变型，外壳20至少部分地，例如完全地，由金属材料构成。
例如，外壳20电连接到地面。
控制***15包括射频设备50和集中设备55。
术语“控制***”被特别理解为意味着控制***15被配置为允许在设施10和远离设施10的位置之间交换与设施10相关的数据。
根据一个实施例，控制***15被配置用于将数据从设施10传输到远程位置，或者反之亦然。
控制***15被配置来传输的数据可以是任何性质的。例如，数据包括指定用于设施10的功能机构的命令、设施10的参数值或一组参数值、或者由设施10的功能机构执行的计算结果。
射频设备50被配置用于生成和/或接收和/或处理电信号或射频电磁波形式的数据。具体地，射频设备50被配置用于以射频电磁波的形式与集中设备55交换数据。此外，射频设备50能够实现大量附加功能。
例如，射频设备50被提供用于在被收纳在外壳20的内部体积Vi内的一个或多个设备与集中设备55之间起到网关或集线器的作用。具体地，射频设备50被提供以用于从设备或者从收纳在外壳20的内部体积Vi内的设备接收数据，并且用于将该数据传输到集中设备55，或者用于从集中设备55接收数据，并且用于将该数据传输到被收纳在外壳20的内部体积Vi内的(多个)设备。
根据另一个变型，射频设备50本身被配置用于生成数据和用于将该数据传输到集中设备55。例如，射频设备50包括至少一个传感器，该传感器被配置用于测量设施10的参数值，并且用于将所测量的值传输到集中设备55。
根据又一变型，射频设备50被配置用于经由射频通信从集中设备55接收用于修改设施10的功能机构的状态的消息，例如用于在两个状态之间切换功能机构的消息。
根据一个附加变型，射频设备50包括能够修改设施10的参数的至少一个功能机构，例如能够在允许电流在两个导体之间通过的位置和阻止电流在这两个导体之间通过的位置之间切换。具体地，设备50是继电器。
射频设备50包括外壳75、电源80、控制模块85、射频传输线90、连接器95、可选传输电缆97和第一天线100。
外壳75界定了容纳电源80、控制模块85和传输线90的腔室105。
外壳75被配置用于将腔室105的内部与外壳75的外部电绝缘。
外壳75由电绝缘材料构成。例如，外壳75由塑料制成。
外壳75容纳在外壳20的内部体积Vi内。
例如，电源80能够接收呈现电压U1的第一电流。例如，电压U1是对人有风险的DC或AC电压，例如大于或等于24伏(V)的电压值。
根据图2所示的示例，电源80能够经由穿过外壳75的壁的输入导体107来接收第一电流。
电源80被配置用于利用第二电流给控制模块85供电。特别地，电源80通过输出电导体102而电连接到控制模块85。
第二电流呈现电压U2。例如，由电源80传递的电压是DC电压。
电压U2严格地小于由电源80接收的电压U1。例如，电压U2的电压值小于或等于12V，特别是等于12V，或者等于5V。
因此，电源80能够将电压U1转换成电压U2。
根据一个实施例，电源80是非隔离电源。具体地，输出导体102中的至少一个电连接到输入导体107中的一个。根据一个实施例，对第二电流起中性(neutral)作用的输出导体102电连接到对第一电流起相同作用的输入导体107。
控制模块85被配置用于处理电信号形式的数据。
例如，控制模块85被配置用于生成能够经由第一天线100传输到集中设备55的射频消息。具体地，控制模块85被配置用于接收数据和用于根据所接收的数据生成射频消息。
用来生成射频消息的数据可以是任何性质的。
根据一个变型，控制模块85被配置用于经由第一天线100从集中设备55接收射频消息，并且用于从射频消息中提取数据，其中该数据可以是任何性质的。
例如，控制模块85被配置用于从射频消息中提取指定用于控制模块85外部的功能机构的命令，并且用于将该命令传输到该功能机构。
控制模块85被配置用于传输和/或接收的射频消息包括射频电信号。
传输线90被配置用于在控制模块85和连接器90之间传输射频电信号。
术语“射频电信号”被特别理解为意味着具有在1MHz和10GHz之间的至少一个频率的可变电信号。呈现随着在1MHz和10GHz之间的范围内的频率而变化的电流的电信号是射频电信号的一个示例。呈现随着在1MHz和10GHz之间的范围内的频率而变化电压的电信号是射频电信号的另一个示例。
传输线90在图2中以横截面示出。
传输线90具有第一端120和第二端125。传输线90被配置用于在第一端120和第二端125之间传输射频电信号，并且反之亦然。
例如，第一端120连接到连接器95，而第二端125连接到控制模块85。
传输线90包括基板130、主导体135和接地平面140。根据一个特定实施例，传输线90还包括至少一个电压限幅电路142，如图3所示。
基板130具有两个安装面145。例如，每个安装面145是平面。
基板130由电绝缘材料制成，例如塑料，或者由复合材料制成，诸如包括增强纤维(特别是玻璃纤维)的树脂。
特别地，基板130是印刷电路板，其上的导体135和接地平面140至少部分地由位于安装面145的某些部位上的金属(诸如铜)层形成。
例如，安装面145是彼此平行的。
根据一个实施例，为基板130定义了在法线方向D上堆叠的若干层级147。
例如，基板130是通过将板进行结合而获得的，每个板在其至少一个面上承载一层金属材料。这些层被形成以定义导电部位，例如局部去除金属材料以仅留下期望的导电部位。
属于分离的层级147的导电部位通过连接层级并在法线方向D上延伸的导电通孔148相互连接。
根据图3所示的示例，基板130包括四个层级147，然而层级的数量可以变化。具体地，被称为“外层(external layer)”的两个层级147位于安装面145上，被称为“内层(internal layer)”的另外两个层级被埋在基板130中。根据可以设想的一个变型，基板130仅包括位于安装面145上的两个层级147。
为基板130定义法线方向D。例如，每个安装面145垂直于法线方向D。例如，在法线方向D上，两个连续的层级147之间的距离对于任何一对两个连续的层级147都是恒定的。
主导体135和接地平面140彼此面对。具体地，主导体135和接地平面140在主方向DP上对齐。
主导体135位于基板130上。例如，主导体135位于基板130的安装面145上。
主导体135包括第一部分165并且可选地包括第二部分170。例如，第一部分165由第一端120和第二部分170界定，第二部分170则由第二端125和第一部分165界定。然而，也可以设想这样的变型：根据该变型，由第二端125和第二部分170界定第一部分165，由第一端120和第一部分165界定第二部分170。
在没有第二部分170存在的一个变型中，第一部分165由第一端120和第二端125界定。
第一部分165包括一组第一部位150、一组第一电容器160和第一端部171。第一部分165被设计成在第一端120和第二部分170之间传输电信号。
第二部分170包括一组第二部位155、一组第二电容器162和第二端部173。
例如，每个第一部位150或第二部位155，连同每个第一端部171或第二端部173，采取位于基板130上的导电膜的形式。具体地，每个部位150、155、171、173由诸如铜的金属材料制成。
特别地，每个第一部位150或第二部位155与每个第一端部171或第二度端部173一起是位于安装面145之一上的金属层级147的一部分。
主导体135的第一部位150串联连接。具体地，没有第二部位155***在两个第一部位150之间，并且没有第一部位150***在两个第二部位155之间。
第一部位150之一电连接到第一端部171，另一个第一部位150电连接到第二部位155之一，其他第一部位150串联连接在电连接到第一端部171的第一部位150和电连接到第二部位155之一的第一部位150之间。
特别地，电连接到第一端部171的第一部位150由与该第一端部171相同的材料制成。特别地，电连接到第二部位155之一的第一部位150由与第二部位155相同的材料制成。
为每个部位150、155、171、173定义了宽度。宽度是在垂直于法线方向D的平面中、在垂直于电信号在第一部位150中传播的方向的方向上测量的。
根据一个实施例，第一部位150在主方向DP上对齐，如图3所示。主方向DP垂直于法线方向D。
例如，每个第一部位150是矩形的，矩形的每条边垂直于或平行于主方向DP。在这种情况下，宽度在平行于主方向DP的两条边之间测量。应当注意，每个第一部位150的形式可以变化。
每个第一部位150的宽度取决于线路阻抗、基板的厚度和介电常数；例如，它在0.1毫米(mm)和10mm之间的范围内。然而，每个第一部位150的宽度可以变化。
第一端部171将相应的第一部位150连接到第一端120。例如，第一端部171电连接到连接器95。
例如，第一端部171的宽度严格小于第一部位150的宽度。具体地，第一端部171的宽度等于第一部位150的宽度的三分之一。然而，第一端部171的宽度可以变化。
第一电容器160***在每对相邻的第一部位150之间。例如，每个第一电容器160包括第一电极175和第二电极180，第一电极175电连接到第一部位150，第二电极180连接到另一个第一部位150，特别地，该另一个第一部位150本身连接到另一个第一电容器160的第一电极175，该另一个第一电容器的第二电极180连接到又一个第一部位150。因此，每对相邻的第一部位150中的第一部位150经由***在所讨论的两个第一部位150之间的第一电容器160串联连接。
根据图3和图4所示的示例，主导体135包括四个第一部位150和三个第一电容器160。然而，应当注意，第一部位150和第一电容器160的数量可以变化。
例如，第二部位155的数量是三个。然而，它们的数量可以变化。
主导体135的第二部位155串联连接。
在图2和图3所示的实施例中，第二部位155之一与第二端部173电连接。其他第二部位155串联连接在由与第二端部173相同的材料制成的第二部位155和电连接到第一部位150之一的第二部位155之间。第二端部173将相应的第二部位155连接到第二端125。具体地，第二端部173电连接到控制模块85。然而，可以设想其他配置。
例如，每个第一电容器160的电容大于或等于10皮法(pF)，特别是在10pF和4.7纳法(nF)之间的范围内。
例如，每个第一电容器160是安全电容器，其被提供以在电容器160发生电气故障的情况下防止电流在第一电极175和第二电极180之间通过。更准确地，提供第一电容器160，使得在电容器160发生电气故障(特别是由过电压引起的电气故障)的情况下，第一电极175与第二电极180保持一段距离。换句话说，在电容器160发生电气故障的情况下，第一电极175不会与第二电极180形成短路。
具体地，每个第一电容器160是Y类电容器，其被提供以在低于500V的电压下(特别是在150V和300V之间的范围内)操作，并且在电压尖峰低于8000V(特别是低于5000V)的情况下用于最大电压。特别地，类别Y由标准EN 60384-14来定义。
特别地，接地平面140是这样的，当电信号在传输线90中传播时，出现在主导体135和接地平面140之间的场线(field line)倾向于将电子引向接地平面140的方向。
例如，接地平面140连接到传输线90的电接地。然而，可以设想接地平面140不连接到这种电接地的其他实施例。
接地平面140位于基板130上。例如，接地平面140至少部分位于与承载主导体135的安装面145相对的安装面145上。
接地平面140包括一组部位和一组第三电容器163。
接地平面140的该组部位包括一组第三部位152、第四部位157、第三端部174和第四端部176。
例如，每个第三部位152或第四部位157，连同第三端部174和第四端部176，采取位于基板130上的导电膜的形式。具体地，每个部位152、157、174、176由诸如铜的金属材料制成。
第三部位152串联连接。具体地，没有第四部位157***在两个第三部位152之间。
特别地，接地平面140包括第三部分167和第四部分172，第三部分167由第一端120和第四部分172界定，第四部分172由第二端125和第三部分167界定。每个第三部位152是第三部分167的一部分，第四部位157是第四部分172的一部分。
例如，每个第三部位152是外部层级147的一部分。根据图2所示的实施例，每个第三部位152位于与承载第一部位150的安装面145相对的安装面145上。然而，也可以设想每个第三部位152是内部层级147的一部分的其他实施例。
第三部位152之一电连接到第三端部174，另一个第三部位152电连接到第四部位157，其他第三部位152串联连接在电连接到第三端部174的第三部位152和电连接到第四部位157之一的第三部位152之间。
特别地，电连接到第三端部174的第三部位152由与第三端部174相同的材料制成。特别地，电连接到第四部位157的第三部位152由与第四部位157相同的材料制成。
为每个部位152、157、174、176定义了宽度。宽度是在垂直于法线方向D的平面中、在垂直于电信号在第一部位150中传播的方向的方向上测量的。
根据一个实施例，第三部位152在主方向DP上对齐，如图3所示。
例如，每个第三部位152是矩形的，矩形的每条边垂直于或平行于主方向DP。在这种情况下，宽度在平行于主方向DP的两条边之间测量。
例如，每个第三部位152的宽度在0.5毫米(mm)和50mm之间的范围内。具体地，每个第三部位152的宽度大于或等于第一部位150的宽度，特别是大于或等于第一部位150的宽度的5倍。
例如，每个第三部位152面向相应的第一部位150而设置。具体地，每个第三部位152在法线方向D上与相应的第一部位150对齐。然而，也可以设想第三部位152不与第一部位150对齐的其他实施例。
第四部位157面向每个第二部位155。第四部位155的宽度大于或等于第二部位155宽度的5倍。
例如，在法线方向D上测量的、第四部位157和第二部位155之间的距离小于，特别是严格地小于，在同一方向D上第一部位150和第三部位152之间的距离。
特别地，第四部位157是内层147的一部分。特别地，第四部位157属于与第二部位155所属的层级147最接近的金属层级147。然而，也可以设想第四部位157是外层147的一部分的实施例。
第四部位157***在电连接到第四部位157的第三部位152和第四端部176之间。
例如，第四部位157通过在法线方向D上部分穿过载体130的通孔148电连接到相应的第二部位155。
第四部位157电连接到第四端部176，特别地，由与第四端部176相同的材料制成。
第三端部174将相应的第三部位152连接到第一端120。例如，第三端部174电连接到连接器95。
第三端部174的宽度大于或等于第一端部171宽度的5倍。
例如，第三端部174是内部层级147的一部分。具体地，第三端部174属于与承载第一端部171的金属层级147最接近的金属层级147。
例如，第三端部174通过在法线方向D上部分穿过载体130的通孔148电连接到相应的第三部位152。
第四端部176将第四部位157连接到第二端125。例如，第四端部176电连接到控制模块85。
第四端部176面向第二端部173。
例如，第四端部176是内部层级147的一部分。具体地，第四端部176属于与承载第二端部173的层级147最接近的金属层级147。
第三电容器163***在每对相邻的第三部位152之间。例如，每个第三电容器163包括第三电极177和第四电极182，第三电极177电连接到第三部位152，第四电极182连接到另一个第三部位152，特别地，该另一个第三部位152本身连接到另一个第三电容器163的第三电极177，该另一个第三电容器的第四电极182连接到又一个第三部位152。因此，每对相邻的第三部位152中的第三部位152通过***在所讨论的两个第三部位152之间的第三电容器163串联连接。
根据图3和图4所示的示例，接地平面140包括四个第三部位152和三个第三电容器163。然而，应当注意，第三部位152和第三电容器163的数量可以变化。
例如，每个第三电容器163的电容大于或等于10pF，特别是在10pF和4.7nF之间的范围内。
例如，每个第三电容器163是安全电容器，其被提供以在电容器163发生电气故障的情况下防止电流在第三电极177和第四电极182之间通过。更准确地，提供第三电容器163，使得在第三电容器163发生电气故障(特别是由过电压引起的电气故障)的情况下，第三电极177与第四电极182保持一段的距离。换句话说，在电容器163发生电气故障的情况下，第三电极177不会与第四电极182形成短路。
具体地，每个第三电容器163是Y类电容器。
例如，每个第三电容器163位于基板的安装面145上。具体地，主导体135的每个第一电容器160位于安装面145之一上，而接地平面140的每个第三电容器163位于另一个安装面145上。
根据一个实施例，位于安装面145之一上的每个第一电容器160与位于另一个安装面145上的第三电容器163在法线方向D上对齐，如图3所示。应当注意，也可以设想位于两个安装面145上的第一电容器160不与第三电容器163在法线方向D上成对地对齐的实施例。
每个第二电容器162***在两个第二部位155之间。具体地，每个第二电容器162包括两个电极，每个电极连接到两个第二部位155之一，第二电容器162***在两个第二部位155之间。
根据图3和图4所示的实施例，主导体135包括三个第二部位155和两个第二电容器162。然而，第二部位155和第二电容器162的数量可以变化。
为每个第二电容器162定义了电容。每个第二电容器162的电容小于或等于50皮法(pF)，例如在1pF和20pF之间的范围内。
每个电压限幅电路142***在主导体135和接地平面140之间。具体地，每个电压限幅电路142包括电连接到主导体135的连接端子185和电连接到接地平面140的连接端子190。
特别地，每个电压限幅电路142电连接到主导体135的第二部位155和接地平面140的第四部位157。
每个电压限幅电路142被配置用于限制主导体135和接地平面140之间的电势差，特别是电压限幅电路142所电连接到的第二部位155和第四部位157之间的电势差。
具体地，每个电压限幅电路142被设计成防止主导体135和接地平面140之间的电势差超过预定值。根据标准IEC61000-4-2，例如，预定值是空气放电的30kV和接触放电的25kV。
不同类型的电压限幅电路142能够用于限制主导体135和接地平面140之间的电压。
例如，每个电压限幅电路142包括连接主导体135和接地平面142的一个或多个二极管。具体地，每个二极管具有低电容，例如小于或等于1pF，特别是在0.1pF和0.5pF之间的范围内。
根据图3中的示例，每个第二电容器162与电压限幅电路142相关联，电压限幅电路142电连接到第二电容器162所连接到的第二部位155之一。具体地，至少一个第二电容器162***在两个第二部位155之间，每个第二部位155电连接到相应的电压限幅电路142。
连接器95穿过外壳75的壁。连接器95被配置为允许射频电信号在外壳75的内部和外壳75的外部之间传输，特别是在射频传输线90和第一天线100之间传输。
连接器95可以从大量连接器95当中选择。根据一个实施例，连接器95是同轴连接器，包括由圆柱形导体包围的中心导体，导体中心连接到主导体135，特别是连接到第一端部171，并且圆柱形导体连接到接地平面140，特别是连接到第三端部174。
SMA(即“超小型版本A(SubMinature version A)”)连接器是可以设想的连接器95的一个示例。
电缆97被配置用于在连接器95和第一天线100之间传输电信号。例如，电缆97是同轴电缆，但是也可以设想其他类型的电缆97。
第一天线100至少经由传输线90连接到控制模块85。具体地，第一天线100经由传输线90、连接器95连接到控制模块85，并且如果存在这样的电缆97，则经由电缆97连接到控制模块85。
第一天线100设置在外壳75的外部。具体地，第一天线100设置在外壳30的外部，特别是固定在外壳30的外表面上。
第一天线100被设计成将射频电信号转换成射频电磁波，并且反之亦然。具体地，第一天线100能够从控制模块85生成的电信号中生成射频消息，并通过传输线90、连接器95和可选的电缆97传输到第一天线100。
例如，第一天线100电连接到电缆97。然而，如果不存在电缆97，则第一天线100直接连接到连接器95。
第一天线100可以从大量不同类型的天线100当中选择。
例如，集中设备55能够经由射频通信接收由射频设备50生成的数据。
例如，集中设备55能够在诸如屏幕的人机界面上显示部分或全部数据，以引起操作者的注意。
作为变型，集中设备55被配置用于经由射频通信向射频设备50传输数据。
借助于第一电容器160，第一端120和第二端125以这样的方式有效地彼此隔离，从而避免操作者接触第一天线100或连接器90的暴露部分而触电死亡的风险，同时允许在传输线90的两端之间传输射频电信号。
具体地，由于它们的高电容，第一电容器160在射频下表现为电导体，但是防止低频电压(特别是小于或等于10kHz的频率，具体为DC电压)在传输线90的两端120、125之间传播。
特别地，该传输线90允许连接器95针对电力网络向电源85供应第一电流的过电压而被隔离。
此外，通过修改第一电容器160的数量，特别是根据给电源80供电的电压U2来修改，可以容易地调整期望的隔离水平。
装备有该传输线90的设备50能够包括非隔离的电源80，因为是传输线90允许设备50的外部部分的隔离。对于处于传输线上游的设备50的部分，则可以使用比现有技术中使用的组件尺寸更小的组件，特别是电源80。
第二电容器162的存在通过切断低频信号，防止由电信号在电缆97中的传播引起的电信号的反射导致对电信号质量有害的高压干扰。
应当注意，当射频设备50不包括电缆97时，第二部分170可以不存在。
电压限幅电路142允许针对静电放电、快速瞬变和闪电的保护。
当位于两个安装面145上的第一电容器160在法线方向D上成对地对齐时，获得的传输线90特别紧凑。
将第一部位150和第二部位155分成导体135、140的两个分开的部分165和170，防止从一个部位到另一个部位的太多阻抗故障，以免在传输线90中信号的传输期间造成过度损耗。
在图4中，控制***15的一个特定实施例以图示的方式示出。
控制***15包括至少一个传感器45，例如一组传感器45。应当注意，传感器45的数量可以变化。
每个传感器45被设计成测量与外壳20的内部体积Vi相关联的量值。
例如，传感器45被设计成测量代表在设施10的电导体中流动的电流的值，该导体至少部分地容纳在外壳20的内部体积Vi内。例如，该值是电压值或电流强度值。
作为变型，传感器45被设计成测量内部体积Vi的热力学量值。例如，传感器45被设计成测量内部体积Vi内的温度值或湿度水平值。
根据一个变型，至少一个传感器45被配置用于测量设施10的功能机构的参数值。
应当注意，也可以设想被配置用于测量不同于先前详细描述的参数值的其他类型的传感器45。
每个传感器45被配置为将测量值传递到射频设备50。具体地，每个传感器45被配置用于生成包含测量值的测量消息，并且用于将测量消息传输到射频设备50。
例如，传感器45能够经由射频通信将测量值传输到射频设备50。根据一个实施例，传感器45被配置用于在接近2450MHz的频带上经由ZigBee或WiFi类型的协议将测量值传输到射频设备50。
作为变型，传感器45能够经由有线链路与射频设备50通信。优选地，传感器45则与射频设备50电隔离，例如动电隔离。作为可选的补充，当传感器45被配置用于测量设施10的供电设备的参数值时，传感器45与该设备动电隔离。
例如，射频设备50被配置用于从传感器45接收测量值，并且用于经由射频通信将测量值传输到集中设备55。在这种情况下，射频设备50在传感器45和集中设备55之间起到网关或集线器的作用。
具体地，例如，控制模块85被配置用于接收由传感器45测量的值，并且用于生成包括指定用于集中设备55的测量值的射频消息。
根据一个特定实施例，控制模块85还被配置用于从测量值生成操作数据，并且用于将操作数据***到射频消息中。
例如，控制模块85包括数据处理单元110、第一射频通信模块115、第二射频通信模块117和第二天线118。
数据处理单元110被设计成将数据(诸如由传感器45测量的值)转换成包括测量值和/或操作数据的数据消息。
第一射频通信模块115被配置用于接收数据消息，以用于将数据消息转换成能够由第一天线100转换成射频消息的射频电信号。
第二射频通信模块117被配置用于经由第二天线118接收由传感器45测量的值，并且用于将这些测量值传输到数据处理单元110。
当软件指令在控制模块85的微控制器上执行时，例如，射频通信模块115、117和/或数据处理单元110中的每一个采取可编程逻辑组件、专用集成电路或者软件指令集的形式，形成射频通信模块115、117和/或数据处理单元110。
应当注意，根据可以设想的一个变型，至少一个传感器45被集成到射频设备50中，例如容纳在外壳75内。在这种情况下，例如，传感器45经由有线链路连接到控制模块85，而不需要第二射频通信模块117和第二天线118。

Claims (10)

1.一种射频传输线(90)，具有第一端(120)和第二端(125)，所述射频传输线(90)被配置为允许射频电信号在第一端(120)和第二端(125)之间传输，所述射频传输线(90)包括主导体(135)和电连接到所述射频传输线(90)的电接地的接地平面(140)，
主导体(135)包括串联连接在第一端(120)和第二端(125)之间的一组部位(150，155，171，173)和一组第一电容器(160)，该组部位(150，155，171，173)包括一组第一部位(150)，每个第一电容器(160)***在两个相邻的第一部位(150)之间，每个第一电容器(160)包括第一电极(175)和第二电极(180)，第一电极(175)电连接到第一电容器(160)***其间的第一部位(150)中的一个第一部位，第二电极(180)电连接到第一电容器(160)***其间的第一部位(150)中的另一个第一部位，
所述射频传输线(90)的特征在于，接地平面(140)包括串联连接在第一端(120)和第二端(125)之间的一组部位(152，157，174，176)和一组第二电容器(163)，该组部位(152，157，174，176)包括一组第二部位(152)，每个第二电容器(163)***在两个相邻的第二部位(152)之间，每个第二电容器(163)包括第三电极(177)和第四电极(182)，第三电极(177)电连接到第二电容器(163)***其间的第二部位(152)中的一个第二部位，第四电极(182)电连接到第二电容器(163)***其间的第二部位(152)中的另一个第二部位，以及
每个第一电容器(160)被配置用于在第一电容器(160)发生电气故障的情况下防止电流在第一电极(175)和第二电极(180)之间穿过，并且每个第二电容器(163)被配置用于在第二电容器(163)发生电气故障的情况下防止电流在第三电极(177)和第四电极(182)之间穿过。
2.根据权利要求1所述的射频传输线，其中，每个第一电容器(160)和每个第二电容器(163)的电容大于或等于10皮法。
3.根据权利要求2所述的射频传输线，其中，每个第一电容器(160)和每个第二电容器(163)的电容在10皮法和4.7纳法之间的范围内。
4.根据权利要求2所述的射频传输线，其中，主导体(135)还包括至少两个第三部位(155)和电容小于或等于50皮法的至少一个第三电容器(162)，第三电容器(162)***在两个第三部位(155)之间并且包括第五电极和第六电极，第五电极电连接到第三部位(155)中的一个第三部位，第六电极电连接到另一个第三部位(155)。
5.根据权利要求4所述的射频传输线，还包括至少一个电压限幅电路(142)，所述电压限幅电路(142)被配置用于按绝对值限制主导体(135)和接地平面(140)之间的电势差。
6.根据权利要求5所述的射频传输线，其中，每个电压限幅电路(142)包括第一连接端子(185)和第二连接端子(190)，第一连接端子(185)电连接到主导体(135)的第三部位(155)，第二连接端子(190)电连接到接地平面(140)。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的射频传输线，包括具有彼此平行的两个安装面(145)的基板(130)，主导体(135)的每个第一电容器(160)安装在安装面(145)中的一个安装面上，接地平面(140)的每个第二电容器(163)安装在另一个安装面(145)上，每个安装面(145)垂直于与基板(130)正交的方向(D)，主导体(135)的每个第一电容器(160)在法线方向(D)上与接地平面(140)的相应第二电容器(163)对齐。
8.一种射频设备，其包括根据权利要求1至7中任一项所述的射频传输线(90)。
9.根据权利要求8所述的射频设备，包括控制模块(85)、经由射频传输线(90)连接到控制模块(85)的天线(100)、以及能够接收第一电压并将第一电压转换成供应给控制模块(85)的第二电压的电源(80)，特别地，第一电压大于或等于24伏。
10.一种用于监控包括外壳(20)的设施(10)的***(15)，***(15)包括根据权利要求9所述的射频设备(50)和集中设备(55)，天线(100)设置在外壳(20)外部，控制模块(85)容纳在外壳(20)内部，射频传输线(90)被配置用于在控制模块(85)和天线(100)之间传输射频电信号，控制模块(85)被配置用于经由天线(100)通过射频通信与集中设备(55)通信。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115776763B (zh) * 2023-02-13 2023-05-05 四川斯艾普电子科技有限公司 一种厚薄膜电路基板平衡式限幅场放

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104021060A (zh) * 2013-02-28 2014-09-03 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 Bmc串口调试***及方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5844766A (en) * 1997-09-09 1998-12-01 Forem S.R.L. Lightning supression system for tower mounted antenna systems
JP3570375B2 (ja) * 2000-04-19 2004-09-29 株式会社村田製作所 周波数可変フィルタ、アンテナ共用器および通信機装置
FR2930093A1 (fr) * 2008-04-10 2009-10-16 Somfy Sas Dispositif de type emetteur et/ou recepteur de signaux radioelectriques
CA2798891C (en) * 2010-05-11 2016-04-12 Transtector Systems, Inc. Dc pass rf protector having a surge suppression module
US9601444B2 (en) * 2014-02-27 2017-03-21 Tektronix, Inc. Cable mounted modularized signal conditioning apparatus system
GB2529678B (en) * 2014-08-28 2017-01-25 Cambium Networks Ltd Radio frequency connection arrangement
US9590583B2 (en) * 2015-06-29 2017-03-07 Agilent Technologies, Inc. Alternating current (AC) coupler for wideband AC signals and related methods
US10038469B1 (en) * 2017-03-23 2018-07-31 Verizon Patent And Licensing Inc. System and method of tethering for remote DC logic control

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104021060A (zh) * 2013-02-28 2014-09-03 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 Bmc串口调试***及方法

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