MX2008000720A

MX2008000720A - Montaje en linea de capacitor superficial plegado.

Info

Publication number: MX2008000720A
Application number: MX2008000720A
Authority: MX
Inventors: Kendrick Van Swearingen
Original assignee: Andrew Corp
Priority date: 2007-01-17
Filing date: 2008-01-15
Publication date: 2009-02-23
Also published as: DE602008000420D1; EP1947661A1; JP2008199002A; EP1947661B1; US8174132B2; BRPI0801846A2; CA2617020A1; ATE459967T1; US20080170346A1; CN101261897A

Abstract

Un capacitor en línea tiene un par de segmentos de conductor interior, cada uno de los segmentos de conductor interior tiene una superficie de acoplamiento. Un espaciador dieléctrico es situado entre las superficies de acoplamiento, cada una de las superficies de acoplamiento tiene pliegues correspondientes formados en las mismas.

Description

MONTAJE EN LINEA DE CAPACITOR SUPERFICIAL PLEGADO CAMPO DE LA INVENCIÓN La invención se refiere, de manera general, a los capacitores en linea. De manera más particular, la invención se refiere a un montaje de capacitor en linea coaxial compacto .

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Los cables eléctricos, por ejemplo, las lineas coaxiales de transmisión que interconectan el equipo transceptor con las torres de antena, son proporcionados con un equipo de supresión de sobrecarga momentánea a fin de proporcionar un circuito eléctrico a tierra para la desviación de las sobrecargas de corriente eléctrica que se originan, por ejemplo, a partir de la descarga estática y/o los choques de descarga eléctrica. Normalmente, los montajes en linea de supresión de sobrecarga incorporan un elemento de cortocircuito selectivo de frecuencia, tal como una bobina inductiva o un adaptador entre los conductores interior y exterior de un cable coaxial. Para evitar que sea pasada una frecuencia más baja y/o una corriente directa hacia abajo del equipo de linea, es introducida una ruptura física en la forma de un capacitor en línea. El acoplamiento capacitivo de alta frecuencia a través REF. 189339 del capacitor es configurado para pasar sólo las frecuencias deseadas de operación del sistema. Los montajes anteriores de capacitor en linea han utilizado paquetes convencionales de componentes electrónicos tales como discos de cerámica o circuitos integrados de cerámica SMD que son colocados mediante soldadura o la colocación de adhesivo dentro de una cavidad de un recinto de protección. Los montajes resultantes tienen potencias nominales limitadas, son frágiles, costosos de fabricar e introducen una discontinuidad significante de impedancia a la linea coaxial asociada. En particular, los capacitores adhesivos SMD que dependen del mantenimiento de su posición sobre el conductor central pueden ablandarse y desplazarse debido a las altas temperaturas de operación que son generadas por la corriente RF que pasa a través del dispositivo. Cualquier desplazamiento o cambio en la posición puede afectar de una manera permanentemente adversa la capacitancia de diseño . Otra solución del capacitor en linea anterior es formar un capacitor en linea del valor deseado mediante la inserción de un espaciador dieléctrico entre dos enchufes planos o cilindricos de acoplamiento en los extremos de acoplamiento de enchufe del conductor interior. La capacitancia resultante de estas soluciones es determinada por el valor dieléctrico del material espaciador, la distancia de separación y el área superficial de las superficies de acoplamiento. Los módulos resultantes hacen relaciones entre la capacidad de manejo de potencia, la discontinuidad de impedancia y el tamaño. Además, estas soluciones requieren una estructura significante de soporte a fin de mantener la alineación de las superficies de acoplamiento de conductor interior . Los incrementos en el número de distintas bandas simultáneas de frecuencia llevadas por el cable coaxial único, por ejemplo, en aplicaciones de comunicaciones celulares de voz y datos, han creado demanda de capacitores en linea compactos de una alta capacidad de potencia como los elementos primarios de montajes de protección de sobrecarga coaxial o de derivación-dc. La competencia dentro de las industrias de los cables eléctricos, conectores y accesorios asociados ha enfocado la atención en las mejoras de rendimiento y las reducciones de costo que se originan a partir de los nuevos materiales y las eficiencias de manufactura, de los requerimientos reducidos de instalación y el número de simplificación/total de reducción de partes discretas.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Por lo tanto, un objetivo de la invención es proporcionar un aparato que supere las deficiencias de la técnica anterior.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS Las figuras que la acompañan, que son incorporadas y que constituyen una parte de esta especificación, ilustran las modalidades de la invención, y junto con una descripción general de la invención dada con anterioridad y la descripción detallada de las modalidades que es dada más adelante, sirven para explicar los principios de la invención. La Figura la es una vista parcial en isométrico en corte transversal de una modalidad de ejemplo de la invención, que demuestra los extremos de acoplamiento con pliegues circulares concéntricos de la misma profundidad. La Figura Ib es otra vista parcial en isométrico en corte transversal de la Figura la con una porción del conductor interior, el espaciador dieléctrico y un aislador que tiene un corte de 90°. La Figura le es una vista en isométrico en despiece de los extremos de acoplamiento de conductor interior y el espaciador dieléctrico de la Figura la. La Figura 2a es una vista parcial en isométrico en corte transversal de una modalidad de ejemplo de la invención con una porción del conductor interior, el espaciador dieléctrico y un aislador que tienen un corte de 90°, demostrando los extremos de acoplamiento con un pliegue circular concéntrico. La Figura 2b es una vista en isométrico en despiece de los extremos de acoplamiento de conductor interior y el espaciador dieléctrico de la Figura 2a. La Figura 3a es una vista parcial en isométrico en corte transversal de una modalidad de ejemplo de la invención con una porción del conductor interior, el espaciador dieléctrico y el aislador que tiene un corte a 90°, demostrando los extremos de acoplamiento con pliegues poligonales concéntricos. La Figura 3b es una vista en isométrico en despiece de los extremos de acoplamiento de conductor interior y el espaciador dieléctrico de la Figura 3a. La Figura 4a es una vista parcial en isométrico en corte transversal de una modalidad de ejemplo de la invención con una porción del conductor interior, el espaciador dieléctrico y el aislador que tiene un corte de 90°, demostrando los extremos de acoplamiento con pliegues radiales y un aspecto cónico. La Figura 4b es una vista en isométrico en despiece de los extremos de acoplamiento de conductor interior y el espaciador dieléctrico de la Figura 4a. La Figura 5a es una vista parcial en isométrico en corte transversal de una modalidad de ejemplo de la invención con una porción del conductor interior, el espaciador dieléctrico y un aislador que tiene un corte de 90° que demuestra los extremos de acoplamiento con pliegues circulares concéntricos en una configuración escalonada y un aspecto cónico . La Figura 5b es una vista en isométrico en despiece de los extremos de acoplamiento de conductor interior y el espaciador dieléctrico de la Figura 5a. La Figura 6a es una vista parcial en isométrico en corte transversal de una modalidad de ejemplo de la invención con una porción del conductor interior, el espaciador dieléctrico y un aislador que tiene un corte de 90° que demuestra los extremos de acoplamiento con pliegues circulares concéntricos de profundidades desiguales. La Figura 6b es una vista en isométrico en despiece de los extremos de acoplamiento de conductor interior y el espaciador dieléctrico de la Figura 6a.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Las modalidades de ejemplo del montaje de capacitor en linea son mostradas en las Figuras la-6b, con propósitos de demostración, el montaje de capacitor en linea es demostrado como un supresor de sobrecarga para la conexión en linea por medio de interfaces estandarizadas de conexión macho y hembra 1 en el primer y segundo extremos del alojamiento 5, 3. Una persona experta la técnica reconocerá que el montaje de capacitor en linea podría ser configurado con facilidad en forma alterna con elementos adicionales y/o alternativos para un intervalo amplio de distintos propósitos, tales como el filtrado de bloque-DC, de derivación-DC, de paso de banda y/o de interferencia, o similares, con cualquier tipo de interfaz (interfaces) deseada de conexión estandarizada o de propiedad, que incluyen una interfaz de conexión directa de cable coaxial . El conductor interior es proporcionado en dos segmentos de conductor interior 7 con los extremos de acoplamiento 9 separados por un espaciador dieléctrico 11. El inventor ha reconocido que las mejoras al valor de capacitancia y la capacidad de manejo de energía del capacitor en línea pueden ser realizadas incrementando el área superficial de los extremos de acoplamiento 9. El área superficial podría ser incrementada con un aumento correspondientemente reducido en la longitud requerida total o en el diámetro del montaje resultante, mediante la formación de la superficie de acoplamiento 15 con los pliegues 13. Los pliegues 13 de la superficie de acoplamiento 15 podrían ser formados como profusiones, corrugaciones, escalones y/o resaltes. Como se muestra por ejemplo en las Figuras la-lc, los pliegues 13 en la forma de corrugaciones podrían ser formados en círculos concéntricos, las corrugaciones tienen picos y valles de profundidad común, de manera que cada uno de los picos de corrugaciones de la parte frontal 17 y la parte trasera 19 del espaciador dieléctrico 11 sea alineado con sus superficies generalmente planas que son paralelas entre si. Las superficies de acoplamiento 15 también podrían ser formadas coaxiales y/o perpendiculares con respecto al eje longitudinal de los segmentos de conductor interior 7. El diámetro de la superficie de acoplamiento 15, del número de pliegues 13 y de la profundidad de cada pliegue 13 podría ser ajustado para llegar al área superficial deseada. Por ejemplo, mientras que las Figuras la-lc demuestran una pluralidad de corrugaciones circulares concéntricas, las Figuras 2a-2b demuestran una corrugación concéntrica única y un labio periférico de la profundidad de corrugación. Comparado con los capacitores en línea planos anteriores, el diámetro exterior reducido de la superficie de acoplamiento 15 permitido por los pliegues 13 de la superficie de acoplamiento 15 permite que un área superficial equivalente, el conductor exterior circundante y/o alojamiento 21 sean formados con un diámetro más pequeño, igual o cercano al diámetro del cable coaxial de interconexión, minimizando la introducción de discontinuidades de impedancia al montaje. Además, la periferia exterior de la superficie de acoplamiento 15 y con lo cual del espaciador dieléctrico 11, podría ser formada como un círculo que reduzca la generación de discontinuidades de impedancia con respecto al conductor interior circular. Los pliegues 13 de la superficie de acoplamiento 15 también proporcionan una mejora significante con respecto a una superficie de acoplamiento plana porque los pliegues 13 de la superficie de acoplamiento 15 proporcionan un bloqueo o inmovilización de movimiento lateral entre las superficies de acoplamiento de conductor interior, reduciendo las dimensiones necesarias de las estructuras de soporte tales como los aisladores 23 entre el conductor interior y el conductor exterior o alojamiento de cercado 21. La función rotacional de bloqueo también podría ser incorporada en los pliegues 13 mediante la formación de uno o más de los pliegues 13 como una cuña rotacional, por ejemplo, como un polígono o similares como se muestra en las Figuras 3a-b. Aunque se demuestra un hexágono, cualquier número de lados podría ser aplicado. Otra forma de bloqueo rotacional, como se muestra a través de las Figuras 4a-4b es que los pliegues 13 sean formados en posición radial. Una persona experta en la técnica reconocerá que un bloqueo rotacional podría ser formado como cualquier protusión, resalte, pliegue u otra característica superficial que evite la rotación entre las superficies de acoplamiento 15. Las Figuras 4a-4b también muestran una superficie de acoplamiento de sección generalmente cónica 15. Las Figuras 5a-5b demuestran otra forma de una superficie de acoplamiento de sección generalmente cónica 15, en donde los pliegues concéntricos son formados como escalones en lugar que entre superficies planas como se muestra en las Figuras la-3b. Una superficie de acoplamiento generalmente cónica incrementa la inmovilización o bloqueo del movimiento lateral entre las superficies de acoplamiento 15. Otro ejemplo de superficies de acoplamiento es demostrado por las Figuras 6a-6b. Aquí, la superficie de acoplamiento 15 tiene los pliegues concéntricos 13 de profundidades variables. Una persona experta en la técnica reconocerá que los pliegues 13 podrían ser formados a fin de proporcionar un intervalo de distintas áreas superficiales y configuraciones de bloqueo. Mientras que las configuraciones de la superficie de acoplamiento de pliegue concéntrico 15 podrían ser fabricadas con facilidad a través de un maquinado convencional de metal y/o equipo giratorio, otras configuraciones de pliegue de superficie de acoplamiento no concéntrica y no radial también podrían ser aplicadas, tal como una profusión, patrón de rejilla o panal. Para estas configuraciones, las alternativas a los métodos convencionales de maquinado de metal de eje único, tal como el moldeo de inyección de metal y/o el moldeo de metal tixotrópico podrían ser aplicados a un costo efectivo. Normalmente, los capacitores anteriores en línea de superficie de acoplamiento de placa cilindrica y/o paralela aplicaban un plástico o polímero tal como mylar o politetrafluoroetileno (PTFE) como el material de espaciador dieléctrico 11. Aunque éstos materiales podrían ser aplicados en un capacitor en línea de acuerdo con la invención a fin de minimizar el costo, el inventor ha reconocido que un incremento significante en la capacidad de energía podría ser conseguido si el espaciador dieléctrico 11 fuera formado de un material dieléctrico de cerámica. Las propiedades térmicas del dieléctrico de cerámica mejoran el manejo de la energía, permitiendo una temperatura máxima de operación más alta. Otra propiedad ventajosa del espaciador dieléctrico de cerámica 11 es que el material de cerámica es resistente a la compresión y/o la deformación térmica. Con lo cual, la separación deseada entre las superficies de acoplamiento, el espesor seleccionado del espaciador dieléctrico 11, podría ser mantenido con un nivel más alto de precisión. Además, el material de cerámica tiene una ruptura de tensión más alta para un espesor dado, de esta manera, se reduce el potencial de falla a través del arco eléctrico del capacitor. Un espaciador dieléctrico de cerámica 11 de acuerdo con la invención podría ser formado a través del moldeo y/o maquinado del espaciador dieléctrico para acoplarse con la superficie de acoplamiento seleccionada. Como se muestra en las Figuras la-6b, la utilización común de un montaje de capacitor en línea es como un supresor de sobrecarga por medio de la adición de un elemento de sobrecarga 27 demostrado aquí como un inductor, o un inductor 1 de una longitud especifica con respecto a la frecuencia deseada de operación también conocido como un adaptador de cortocircuito de longitud de onda de 1/4, el elemento de sobrecarga 27 es acoplado entre uno de los segmentos de conductor interior 7 y el conductor exterior o alojamiento 21, es decir, la pared lateral de recinto u otra conexión a tierra. El inductor es demostrado que tiene múltiples circuitos, permitiendo la aplicación de un inductor con características suficientes de longitud y/o inductancia, aunque no requiere un gran incremento correspondiente excesivo en el diámetro total del alojamiento de cercado 21. En forma alterna, el elemento de sobrecarga 27 podría ser formado en cualquiera de las distintas configuraciones bien conocidas tal como los inductores en la forma de adaptadores lineales, una espiral plana o elíptica, una variante o circuito en espiral. Otros elementos alternativos de sobrecarga 27 incluyen los varistores y/o tubos de descarga de gas. Las consideraciones de diseño y los métodos de manufactura para los inductores son bien conocidos en la técnica y como tal no son adicionalmente detallados en la presente. El alojamiento de cercado 21 del montaje de capacitor en línea es demostrado como dos porciones de acoplamiento 29 con una interconexión permanente de estampado 31. En forma alterna, las porciones de acoplamiento 29 del alojamiento 21 podrían ser formadas con medios alternativos de acoplamiento, tales como roscas complementarias de las porciones de acoplamiento 29, o en forma alterna, como un elemento de conductor exterior cilindrico integral único. Los salientes 33 podrían ser formados en el diámetro interior de cada porción de acoplamiento 29 para asentar los aisladores 23 que retienen los segmentos de conductor interior 7 coaxiales con el alojamiento 21. Los salientes 33 también podrían ser utilizados para ubicar inicialmente cada una de las superficies de acoplamiento 15 del segmento de conductor interior 7 en la separación correcta para conseguir la separación deseada de la superficie de acoplamiento 15, una colocación segura de las superficies de acoplamiento 15 en cualquier lado del espaciador dieléctrico 11, cuando las porciones de acoplamiento 29 sean conectadas juntas. Una persona experta en la técnica reconocerá que un capacitor en línea de acuerdo con la invención representa mejora significantes con respecto a la técnica anterior, las mejoras incluyen de manera potencial el incremento en la capacidad de manejo de energía, el incremento de la capacitancia, el bloqueo lateral y/o rotacional del conductor interior, la reducción de las discontinuidades de impedancia, la reducción de los requerimientos de los materiales del montaje total, la disminución del peso total del montaje y la reducción de las dimensiones totales del montaje.

Tabla de Partes 1 interfaz de conexión 3 segundo extremo 5 primer extremo 7 segmentos de conductor interior 9 extremo de acoplamiento 11 espaciador dieléctrico 13 pliegue 15 superficie de acoplamiento 17 parte frontal 19 parte trasera 21 alojamiento 23 aislador 27 elementos de sobrecarga 29 porción de acoplamiento 31 interconexión estampada 33 saliente En donde en la referencia anterior de la descripción han sido realizados las relaciones, enteros, componentes o módulos que tienen equivalentes conocidos, entonces, estos equivalentes son incorporados en la presente como si fueran señalados de manera individual. Mientras que la presente invención ha sido ilustrada por la descripción de las modalidades de la misma, y mientras las modalidades han sido descritas en detalle considerable, no es la intención de la solicitante restringir o limitar en modo alguno el alcance de las reivindicaciones adjuntas a estos detalles. Las ventajas y modificaciones adicionales aparecerán con facilidad a aquellas personas expertas en la técnica. Por lo tanto, la invención en sus aspectos más amplios no es limitada a los detalles específicos, los aparatos y métodos representativos y los ejemplos ilustrativos que son mostrados y descritos. En consecuencia, podrían ser realizadas desviaciones a partir de sus detalles sin apartarse del espíritu o alcance del concepto general inventivo de la solicitante. Además, será apreciado que las mejoras y/o modificaciones podrían ser realizadas a la misma sin apartarse del alcance o espíritu de la presente invención como es definido por las siguientes reivindicaciones. Se hace constar que con relación a esta fecha el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims

REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones : 1. Un capacitor en linea, caracterizado porque comprende : un par de segmentos de conductor interior, cada uno de los segmentos de conductor interior tiene una superficie de acoplamiento; y un espaciador dieléctrico situado entre las superficies de acoplamiento; cada una de las superficies de acoplamiento tiene pliegues correspondientes formados en las mismas.
2. El capacitor en linea de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque las superficies de acoplamiento son coaxiales con los segmentos de conductor interior .
3. El capacitor en linea de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque los pliegues crean un bloqueo lateral entre las superficies de acoplamiento.
4. El capacitor en linea de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque los pliegues son circuios concéntricos.
5. El capacitor en linea de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque los pliegues crean un bloqueo rotacional entre las superficies de acoplamiento.
6. El capacitor en linea de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque los pliegues son radiales .
7. El capacitor en linea de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque los pliegues son polígonos concéntricos.
8. El capacitor en línea de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el espaciador dieléctrico es un material de cerámica.
9. El capacitor en línea de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el espaciador dieléctrico tiene pliegues que corresponden con cada una de las superficies de acoplamiento, una separación entre las superficies de acoplamiento que es generalmente igual al espesor del espaciador dieléctrico.
10. El capacitor en línea de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque los pliegues son concéntricos alrededor del centro de la superficie de acoplamiento.
11. El capacitor en línea de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el espaciador dieléctrico tiene pliegues correspondientes de la misma profundidad, cada una de la parte frontal y de la parte trasera del espaciador dieléctrico es alineada con un par de superficies generalmente planas, una superficie generalmente plana pasa a través de una dimensión de pico de los pliegues y la otra superficie generalmente plana pasa a través de una dimensión de valle de los pliegues, las superficies generalmente planas son paralelas entre si.
12. El capacitor en linea de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque el espaciador dieléctrico tiene los pliegues correspondientes, por medio de lo cual, el espaciador dieléctrico tiene una sección generalmente cónica.
13. El capacitor en linea de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque cada uno de los segmentos de conductor interior es soportado por un aislador coaxial dentro de un agujero cilindrico de un alojamiento circundante.
14. El capacitor en linea de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado además porque comprende un inductor acoplado entre uno de los segmentos de conductor interior y el alojamiento.
15. El capacitor en linea de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado además porque comprende una interfaz de conexión coaxial en cada uno del primer y del segundo extremos del alojamiento.
16. Un método de fabricación de un capacitor en linea, caracterizado porque comprende las etapas de: formar un par de segmentos de conductor interior, cada uno de los segmentos de conductor interior tiene una superficie de acoplamiento; y posicionar un espaciador dieléctrico entre las superficies de acoplamiento; cada una de las superficies de acoplamiento tiene pliegues correspondientes formados en las mismas.
17. El método de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado además porque comprende la etapa de formación del espaciador dieléctrico a partir de un material de cerámica.
18. El método de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado además porque comprende la etapa de formación de un alojamiento cilindrico y la inserción del par de segmentos de conductor interior y el espaciador dieléctrico dentro del alojamiento.
19. El método de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado además porque comprende la etapa de acoplamiento de un elemento de sobrecarga entre uno de los segmentos de conductor interior y el alojamiento.
20. El método de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado porque el alojamiento tiene dos porciones, las dos porciones son unidas juntas mediante el estampado de un extremo sobre el otro.
21. Un capacitor en linea, caracterizado porque comprende : un par de segmentos de conductor interior, cada uno de los segmentos de conductor interior tiene una superficie de acoplamiento; y un espaciador dieléctrico de cerámica situado entre las superficies de acoplamiento; cada una de las superficies de acoplamiento tiene los pliegues correspondientes formados en las mismas; los segmentos de conductor interior y el espaciador dieléctrico son rodeados en forma coaxial por un alojamiento que tiene interfases de conexión axial en un primer extremo y en un segundo extremo.
22. El capacitor en linea de conformidad con la reivindicación 21, caracterizado además porque comprende un elemento de sobrecarga acoplado entre uno de los segmentos de conductor interior y el alojamiento.
23. El capacitor en linea de conformidad con la reivindicación 21, caracterizado porque los pliegues forman un bloqueo de movimiento lateral entre las superficies de acoplamiento.