(57)【要約】【解決手段】サージ保護式同軸末端装置（２０）は、金属製外側ボディ（２２）と、該外側ボディの中央ボア（２４）を通って延在する中央コンダクター（３６）と、高電圧パワーサージを放電するためそれらの間に形成されたスパークギャップ（３８）と、を備える。一対の誘電支持絶縁器（３７，４１）が、スパークギャップの両側で中央コンダクターを支持する。高インピーダンス誘導領域（４０、４２）は、スパークギャップを取り囲んで、スパークギャップの追加の容量を無くすＴ字ネットワークローパスフィルターを形成する。軸方向カーボン組成抵抗器（４４）が、外側ボディの内側及び誘電絶縁器の内側に配置され、ＲＦ信号を吸収してその反射を防止する。抵抗器は、中央コンダクターと同軸に延在し、抵抗器の一方の端部は、内部に電気的に連結される。遮蔽チップコンデンサー（５０）が抵抗器の反対側端部から接地外側ボディに径方向に延在する。抵抗性構成部品の反対側の第２の端部は、金属外側ボディ及び関連する誘電材料から突出し得る。ＤＣ遮蔽コンデンサーは、抵抗性構成部品と金属外側ボディとの間で径方向に延在するか又はそこに固定された接地ポスト（５２）にまで延在するのが好ましい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
サージ保護式同軸末端装置（２０）であって、
（ａ）  金属製外側ボディの第１及び第２の端部の間に長さ方向軸線に沿って貫通する中央ボア（２４）を有する、前記金属製外側ボディ（２２）であって、
前記中央ボアは、第１の内径及び第１の軸方向長さの第１の部分（３２）を有する内側壁により境界付けられており、該内側壁は、第２の内径及び第２の軸方向長さの第２の部分を更に有し、該第２の軸方向長さは、前記第１の軸方向長さよりも短く、前記第２の内径は、前記第１の内径よりも小さい、前記金属製外側ボディ（２２）と、
（ｂ）  前記金属製外側ボディの中央ボア内に延在すると共に、前記内側壁の第１及び第２の部分の両方内に延在する、中央コンダクター（３６）であって、該中央コンダクターは前記中央ボアの第２の部分内で所定の外径を有し、該中央コンダクターの所定の外径は、該中央コンダクターに近接して前記内側壁の第２の部分を配置するため該内側壁の第２の部分の第２の内径より僅かに小さく、それらの間でスパークギャップ（３８）を形成する、前記中央コンダクター（３６）と、
の組み合わせから構成される、サージ保護式同軸末端装置。
【請求項２】
前記内側壁の前記第２の部分は、その第１の側で比較的高いインピーダンスの第１の領域（４０）に隣接して存在する、請求項１に記載のサージ保護式同軸末端装置。
【請求項３】
前記内側壁の前記第２の部分は、その第２の反対側で比較的高いインピーダンスの第２の領域（４２）に隣接して存在する、請求項２に記載のサージ保護式同軸末端装置。
【請求項４】
前記金属製外側ボディの内側壁の第２の部分は、内側向き段部（３４，６６）を形成し、前記中央コンダクターは、該内側向き段部に向かって方向付けられた外側向き段部（６４）を備え、該中央コンダクターの外側向き段部は、前記所定の外径を有する、請求項１に記載のサージ保護式同軸末端装置。
【請求項５】
前記スパークギャップに並列に、前記中央コンダクター及び前記金属製外側ボディの間に連結された抵抗性末端要素（４４）を更に備える、請求項１に記載のサージ保護式同軸末端装置。
【請求項６】
前記スパークギャップに並列に、前記中央コンダクター及び前記金属製外側ボディの間の抵抗性末端要素（４４）と直列に接続されたＤＣ遮蔽コンデンサー（５０）を更に備える、請求項５に記載のサージ保護式同軸末端装置。
【請求項７】
（ａ）  前記抵抗性末端要素は、該抵抗性末端要素の第１及び第２の端部の間の前記金属製外側ボディの中央ボア内で軸方向に延在し、
（ｂ）  前記ＤＣ遮蔽コンデンサーは、前記抵抗性末端要素と、前記金属製外側ボディとの間で径方向に延在する、請求項６に記載のサージ保護式同軸末端装置。
【請求項８】
前記抵抗性末端要素は、カーボン組成抵抗器である、請求項７に記載のサージ保護式同軸末端装置。
【請求項９】
前記ＤＣ遮蔽コンデンサーは、チップコンデンサーである、請求項８に記載のサージ保護式同軸末端装置。
【請求項１０】
サージ保護式同軸末端装置（２０）であって、
（ａ）  金属製外側ボディの第１及び第２の端部の間に長さ方向軸線に沿って貫通する中央ボア（２４）を有する、前記金属製外側ボディ（２２）であって、該中央ボアは、少なくとも第１の内径を持つ第１の部分（３２’）を有する内側壁により境界付けられている、前記金属製外側ボディ（２２）と、
（ｂ）  前記金属製外側ボディの中央ボア内に前記長さ方向軸線に沿って延在する中央コンダクター（３６’）であって、該中央コンダクターは、第１の軸方向長さ及び第１の外径を有する第１の領域（６４）と、第２の軸方向長さ及び第２の外径を有する第２の領域とを備え、該第２の軸方向長さは該第１の軸方向長さよりも短く、該第２の外径は前記第１の外径よりも大きく、前記中央コンダクターの前記第２の領域は、前記内側壁の第１の部分内で延在し、前記第２の外径は、該内側壁の第１の部分に近接して前記中央コンダクターの第２の領域を配置するため、該内側壁の第１の部分の第１の内径より僅かに小さく、それらの間でスパークギャップ（３８’）を形成する、前記中央コンダクター（３６’）と、の組み合わせから構成される、サージ保護式同軸末端装置。
【請求項１１】
前記中央コンダクターの前記第２の部分（６４）は、その第１の側で比較的高いインピーダンスの第１の領域（４０）に隣接して存在する、請求項１０に記載のサージ保護式同軸末端装置。
【請求項１２】
前記中央コンダクターの前記第２の部分（６４）は、その第２の反対側で比較的高いインピーダンスの第２の領域（４２）に隣接して存在する、請求項１１に記載のサージ保護式同軸末端装置。
【請求項１３】
前記スパークギャップに並列に、前記中央コンダクター及び前記金属製外側ボディの間に連結された抵抗性末端要素（４４）を更に備える、請求項１０に記載のサージ保護式同軸末端装置。
【請求項１４】
前記スパークギャップに並列に、前記中央コンダクター及び前記金属製外側ボディの間の抵抗性末端要素（４４）と直列に接続されたＤＣ遮蔽コンデンサー（５０）を更に備える、請求項１３に記載のサージ保護式同軸末端装置。
【請求項１５】
（ａ）  前記抵抗性末端要素は、該抵抗性末端要素の第１及び第２の端部の間の前記金属製外側ボディの中央ボア内で軸方向に延在し、
（ｂ）  前記ＤＣ遮蔽コンデンサーは、前記抵抗性末端要素と、前記金属製外側ボディとの間で径方向に延在する、請求項１４に記載のサージ保護式同軸末端装置。
【請求項１６】
前記抵抗性末端要素は、カーボン組成抵抗器である、請求項１５に記載のサージ保護式同軸末端装置。
【請求項１７】
前記ＤＣ遮蔽コンデンサーは、チップコンデンサーである、請求項１６に記載のサージ保護式同軸末端装置。
【請求項１８】
サージ保護式同軸末端装置（２０）であって、
（ａ）  金属製外側ボディの第１及び第２の端部の間に長さ方向軸線に沿って貫通する中央通路（２４）を有する、前記金属製外側ボディ（２２’）であって、
前記中央通路は、該金属製外側ボディの内側壁により画成され、該内側壁の少なくとも第１の部分（３２’）は第１の内径を有する、前記金属製外側ボディ（２２’）と、
（ｂ）  前記金属製外側ボディの中央通路内に延在する中央コンダクター（３６’）であって、該中央コンダクターの少なくとも第１の部分は第１の外径を有し、該中央コンダクターの第１の部分は前記内側壁の第１の部分内に延在する、前記中央コンダクターと、
（ｃ）  前記中央コンダクターから前記内側壁の第１の部分に向かって延在する側面コンダクター（６４）であって、該側面コンダクターと前記金属製外側ボディとの間にスパークギャップ（３８’）を形成する、前記側面コンダクター（６４）と、
の組み合わせから構成される、サージ保護式同軸末端装置。
【請求項１９】
前記側面コンダクターは、該側面コンダクターの第１の側で比較的高いインピーダンスの第１の領域（４０）に近接している、請求項１８に記載のサージ保護式同軸末端装置。
【請求項２０】
前記側面コンダクターは、該側面コンダクターの第２の反対側で比較的高いインピーダンスの第２の領域（４２）に近接している、請求項１９に記載のサージ保護式同軸末端装置。
【請求項２１】
前記スパークギャップに並列に、前記中央コンダクター及び前記金属製外側ボディの間に連結された抵抗性末端要素（４４）を更に備える、請求項１８に記載のサージ保護式同軸末端装置。
【請求項２２】
前記スパークギャップに並列に、前記中央コンダクター及び前記金属製外側ボディの間の抵抗性末端要素と直列に接続されたＤＣ遮蔽コンデンサー（５０）を更に備える、請求項２１に記載のサージ保護式同軸末端装置。
【請求項２３】
（ａ）  前記抵抗性末端要素は、該抵抗性末端要素の第１及び第２の端部の間の前記金属製外側ボディの中央ボア内で軸方向に延在し、
（ｂ）  前記ＤＣ遮蔽コンデンサーは、前記抵抗性末端要素と、前記金属製外側ボディとの間で径方向に延在する、請求項２２に記載のサージ保護式同軸末端装置。
【請求項２４】
前記抵抗性末端要素は、カーボン組成抵抗器である、請求項２３に記載のサージ保護式同軸末端装置。
【請求項２５】
前記ＤＣ遮蔽コンデンサーは、チップコンデンサーである、請求項２４に記載のサージ保護式同軸末端装置。
【請求項２６】
サージ保護式同軸末端装置（２０）であって、
（ａ）  金属製外側ボディの第１及び第２の端部の間に長さ方向軸線に沿って貫通する中央通路（２４）を有する、前記金属製外側ボディ（２２）であって、
前記中央通路は、該金属製外側ボディの内側壁により画成され、該内側壁の少なくとも第１の部分（３２）は第１の内径を有する、前記金属製外側ボディ（２２）と、
（ｂ）  前記金属製外側ボディの中央通路内に延在する中央コンダクター（３６）であって、該中央コンダクターの第１の部分は前記内側壁の第１の部分内に延在する、前記中央コンダクターと、
（ｃ）  前記内側壁の第１の部分から前記中央コンダクターに向かって延在する側面コンダクター（３４）であって、該側面コンダクターと前記中央コンダクターとの間にスパークギャップ（３８）を形成する、前記側面コンダクター（３４）と、
の組み合わせから構成される、サージ保護式同軸末端装置。
【請求項２７】
前記側面コンダクターは、該側面コンダクターの第１の側で比較的高いインピーダンスの第１の領域（４０）に近接している、請求項２６に記載のサージ保護式同軸末端装置。
【請求項２８】
前記側面コンダクターは、該側面コンダクターの第２の反対側で比較的高いインピーダンスの第２の領域（４２）に近接している、請求項２７に記載のサージ保護式同軸末端装置。
【請求項２９】
前記スパークギャップに並列に、前記中央コンダクター及び前記金属製外側ボディの間に連結された抵抗性末端要素（４４）を更に備える、請求項２６に記載のサージ保護式同軸末端装置。
【請求項３０】
前記スパークギャップに並列に、前記中央コンダクター及び前記金属製外側ボディの間の抵抗性末端要素と直列に接続されたＤＣ遮蔽コンデンサー（５０）を更に備える、請求項２９に記載のサージ保護式同軸末端装置。
【請求項３１】
（ａ）  前記抵抗性末端要素は、該抵抗性末端要素の第１及び第２の端部の間の前記金属製外側ボディの中央ボア内で軸方向に延在し、
（ｂ）  前記ＤＣ遮蔽コンデンサーは、前記抵抗性末端要素の端部と、前記金属製外側ボディとの間で径方向に延在する、請求項３０に記載のサージ保護式同軸末端装置。
【請求項３２】
前記抵抗性末端要素は、カーボン組成抵抗器である、請求項３１に記載のサージ保護式同軸末端装置。
【請求項３３】
前記ＤＣ遮蔽コンデンサーは、チップコンデンサーである、請求項３２に記載のサージ保護式同軸末端装置。
【請求項３４】
２つの同軸トランスミッション装置を一緒に連結するためのサージ保護式カプラー（１２０）であって、
（ａ）  金属製外側ボディの第１及び第２の端部の間に長さ方向軸線に沿って貫通する中央ボア（１２４）を有する、前記金属製外側ボディ（１２２）であって、該中央ボアは、第１の内径及び第１の軸方向長さの第１の部分（１３２）を有する内側壁により境界付けられており、該内側壁は、第２の内径及び第２の軸方向長さの第２の部分（１３４）を更に有し、該第２の軸方向長さは、前記第１の軸方向長さよりも短く、前記第２の内径は、前記第１の内径よりも小さい、前記金属製外側ボディ（１２２）と、
（ｂ）  前記金属製外側ボディの中央ボア内に延在すると共に、前記内側壁の第１及び第２の部分の両方内に延在する、中央コンダクター（１３６）であって、該中央コンダクターは前記中央ボアの第２の部分内で所定の外径を有し、該中央コンダクターの所定の外径は、該中央コンダクターに近接して前記内側壁の第２の部分を配置するため該内側壁の第２の部分の第２の内径より僅かに小さく、それらの間でスパークギャップ（１３８）を形成する、前記中央コンダクター（１３６）と、
の組み合わせから構成される、サージ保護式カプラー（１２０）。
【請求項３５】
前記内側壁の前記第２の部分は、その第１の側で比較的高いインピーダンスの第１の領域（１４０）に隣接して存在する、請求項３４に記載のサージ保護式カプラー。
【請求項３６】
前記内側壁の前記第２の部分は、その第２の反対側で比較的高いインピーダンスの第２の領域（１４２）に隣接して存在する、請求項３５に記載のサージ保護式カプラー。
【請求項３７】
前記金属製外側ボディの内側壁の第２の部分は、内側向き段部（１３４）を形成し、前記中央コンダクターは、該内側向き段部に向かって方向付けられた外側向き段部を備え、該中央コンダクターの外側向き段部は、前記所定の外径を有する、請求項３４に記載のサージ保護式カプラー。
【請求項３８】
前記金属製外側ボディの第１の端部は、第１の同軸トランスミッション装置の端部と係合するためのねじ形成部（１２９）を備え、前記金属製外側ボディの第２の端部は、第２の同軸トランスミッション装置の端部と係合するためのねじ形成部（１３１）を備える、請求項３４に記載のサージ保護式カプラー。
【請求項３９】
２つの同軸トランスミッション装置を一緒に連結するためのサージ保護式カプラー（１２０）であって、
（ａ）  金属製外側ボディの第１及び第２の端部の間に長さ方向軸線に沿って貫通する中央ボア（１２４）を有する、前記金属製外側ボディ（１２２）であって、該中央ボアは、少なくとも第１の内径を持つ第１の部分（１３２）を有する内側壁により境界付けられている、前記金属製外側ボディ（１２２）と、
（ｂ）  前記金属製外側ボディの中央ボア内に前記長さ方向軸線に沿って延在する中央コンダクター（１３６）であって、該中央コンダクターは、第１の軸方向長さ及び第１の外径を有する第１の領域（３６’）と、第２の軸方向長さ及び第２の外径を有する第２の領域（６４）とを備え、該第２の軸方向長さは該第１の軸方向長さよりも短く、該第２の外径は前記第１の外径よりも大きく、前記中央コンダクターの前記第２の領域は、前記内側壁の第１の部分内で延在し、前記第２の外径は、該内側壁の第１の部分に近接して前記中央コンダクターの第２の領域を配置するため、該内側壁の第１の部分の第１の内径より僅かに小さく、それらの間でスパークギャップ（１３８）を形成する、前記中央コンダクター（１３６）と、の組み合わせから構成される、サージ保護式カプラー（１２０）。
【請求項４０】
前記中央コンダクターの前記第２の部分は、その第１の側で比較的高いインピーダンスの第１の領域（１４０）に隣接して存在する、請求項３９に記載のサージ保護式カプラー。
【請求項４１】
前記中央コンダクターの前記第２の部分は、その第２の反対側で比較的高いインピーダンスの第２の領域（１４２）に隣接して存在する、請求項４０に記載のサージ保護式カプラー。
【請求項４２】
前記中央コンダクターの第２の部分は、外側向き段部（６４）を形成し、前記金属製外側ボディの内側壁の第１の部分は、該外側向き段部に向かって方向付けられた内側向き段部（６６）を備え、該内側壁の第１の部分の該内側向き段部は、前記第１の内径を有する、請求項３９に記載のサージ保護式カプラー。
【請求項４３】
前記金属製外側ボディの第１の端部は、第１の同軸トランスミッション装置の端部と係合するためのねじ形成部（１２９）を備え、前記金属製外側ボディの第２の端部は、第２の同軸トランスミッション装置の端部と係合するためのねじ形成部（１３１）を備える、請求項３９に記載のサージ保護式カプラー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外資手、同軸ケーブルを収容するように構成されたポートを末端処理するために使用される同軸端子に係り、より詳しくは、高圧サージにたいする保護を提供する改善された同軸端子に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＲＦ同軸ケーブルシステムは、高周波信号を、ケーブルテレビジョンサービス及びより最近では音声及びデータの遠距離通信サービスに分配するためのケーブルテレビジョンの産業分野の当業者に周知されている。そのような信号を送るため使用される同軸ケーブルは、高周波信号を伝達するための中央コンダクターと、その周囲の接地された外側伝導ブレイド即ちシースと、を備えている。典型的には、同軸ケーブルは、中央コンダクターの周囲にあり、それを接地外側シースから隔てる誘電材料を備えている。中央コンダクターの直径と、外側コンダクターの直径と、誘電材料の型式とは、同軸ラインにおいて例えば７５オームの特徴的なインピーダンスを発生するため選択される。これと同じ同軸ケーブルが、外部電源を機能させるために要求される設備ボックスにＡＣパワー（典型的には６０〜９０Ｖrms）を提供するため使用されることがある。システム内のケーブルの約８０％がこのＡＣパワーを運搬する。
【０００３】
そのような同軸ケーブルシステム内部では、同軸ラインが、例えば、信号スプリッター、増幅器等の設備ボックスにそれらの端部で典型的に連結されている。これらの設備ボックスは、同軸ケーブルの端部コネクターを収容するように構成された幾つかの内側ねじ切り同軸部分をしばしば有する。そのような同軸部分の１つ以上が、「開」状態に残されるべき場合、即ち同軸ケーブルがそのようなポートに固定されない場合には、同軸ライン（例えば、７５オームの末端装置）の特徴的インピーダンスと合致する同軸末端装置を用いて末端処理することが必要となる。そのような同軸末端装置が省略された場合、望ましくない反射信号が、所望の高周波信号の適切な伝達を妨害する。
【０００４】
上述した型式の同軸末端装置は、既知であり市販されている。典型的には、そのような既知の同軸末端装置は金属製外側ボディを備えており、該ボディは、その第１の端部に、設備ボックスの同軸ポートの内側ねじ形成部と螺合するための外側ねじ形成部が形成されている。中央コンダクターは、同軸末端装置の第１の端部からその反対側の第２の端部まで金属性外側ボディ内部に固定された誘電体を通過する。同軸末端装置の第２の端部では、同軸ラインの特徴的インピーダンスに相当する抵抗器が固定され、中央コンダクターと、接地された金属製外側ボディとの間で連結されている。同軸ラインがＡＣパワー又はＤＣパワーを伝送する場合、低周波数の遮蔽コンデンサーが、典型的には、前記した抵抗器をグラウンドに連結するため使用される。そのような既知の同軸末端装置の抵抗器及びコンデンサーは、しばしば制御された特徴的インピーダンス環境の外側に配置され、前方伝達された信号が反射されてその電源にまで戻ってしまうインピーダンスのミスマッチを生じさせる。これらの反射は、パワー伝達の損失を生じさせかねず、信号に干渉して信号変化を引き起こし得る。従って、そのような同軸末端装置の使用から信号劣化が生じる。与えられた周波数でのそのような信号劣化の度合いは、そのようなインピーダンスミスマッチから結果として生じ、同軸システムのＲＦ戻り損失パーフォーマンスとして表現されることがある。
【０００５】
その上、ケーブルＴＶシステムのように、野外に配備されるとき、例えば、これらの既知の末端装置は、雷の衝撃及び他の事象により引き起こされるパワーサージを受け得る。これらのパワーサージは、そのような末端装置の抵抗性及び／又は容量性の構成部品に損傷を与え又は破壊し、それを機能しなくなくさせてしまうおそれがある。一般に使用されるサージテストであるＡＮＳＩＣ６２．４１カテゴリーＢ３は、６０００Ｖの開回路／３０００アンペアの回路ショートサージパルスが、同軸末端装置内に注入されることを規定している。既知の同軸末端装置のうち少なくとも幾つかは、そのようなサージテストに従うのが困難である。実際に、そのようなパワーサージに耐えるため抵抗性及び容量性の構成部品をより大きくしようとする努力は、コストの増大及び／又はインピーダンスミスマッチの増大といった負の効果を持つおそれがあり、よってＲＦ戻り損失パーフォーマンスのレベルを低下させる。前述した６０００Ｖのサージに耐えることができる末端装置を設計するための一つのアプローチは、６０００Ｖのコンデンサー及び高パワー抵抗器を使用することであろう。残念ながら、そのような構成部品は、比較的高価であり、遙かに大きな物理的サイズを持っている。このため、当該構成部品を含むのに必要とされるハウジングのコスト及びサイズを増加させる傾向があり、これにより、遙かに嵩張り、コスト高となる設計をもたらす。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従って、本発明の目的は、ＲＦ戻り損失パーフォーマンスの高いレベルを維持することができる同軸末端装置を提供することである。
本発明の更なる目的は、抵抗性及び／又は容量性の要素に損傷を与えることなくパワーサージに耐えることができるような同軸末端装置を提供することである。
【０００７】
本発明の更なる目的は、ＲＦ戻り損失パーフォーマンスの高いレベルを維持すると同時に、そのようなパワーサージに損傷無く耐えることができる同軸末端装置を提供することである。
【０００８】
本発明のなお更なる目的は、比較的コンパクトで製造するのが安価であるような末端装置を提供することである。
本発明の別の目的は、制御された特徴的なインピーダンス環境にその抵抗性構成部品を配置することにより、反射を減少させるような同軸末端装置を提供することである。
【０００９】
本発明のなお別の目的は、インダクタンス及び信号反射を更に少なくするため、同軸末端装置の抵抗性構成部品と、グラウンド（即ち容量性構成部品を通した）との間の経路の長さを最小にすることである。
【００１０】
本発明の更に別の目的は、損傷すること無しにパワーサージに耐えることができると共に、ＲＦ戻り損失パーフォーマンスの高いレベルを維持するためその抵抗性構成部品及び容量性構成部品のサイズを比較的小さくすることを可能にするような同軸末端装置を提供することである。
【００１１】
本発明の上記及び他の目的は、本発明の説明が進行するにつれて、当業者により明らかとなっていくであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
手短に説明すると、本発明の好ましい実施形態によれば、本発明は、サージ保護式同軸末端装置に関する。この装置は、中央ボアが貫通する金属製外側ボディと、該金属製外側ボディの中央ボア内に延在する中央コンダクターと、そのような同軸末端装置内に形成されたスパークギャップと、を備え、同軸末端装置に備えられ得る他の構成部品（例えば、抵抗性及び／又は容量性の構成部品）に損傷を与えること無しに高電圧パワーサージがスパークギャップに亘って放電することを可能にする。外側ボディの中央ボディは、内側壁により境界付けられ、中央コンダクターは、外側ボディの内側壁に面する外径部分を有する。通常、外側ボディの内側壁から中央コンダクターの外径部分を分離する固体誘電材料が存在するが、前述したスパークギャップの付近では、誘電材料は、単に空気又は別のイオン化ガスである。
【００１３】
本発明の第１の実施例では、スパークギャップは、外側ボディの内側壁上に内側向き段部を設けることにより形成される。内側壁のこの内側向き段部分は、比較的短い軸方向長さを持ち、外側ボディのそのような内側壁の残り部分の内径よりかなり小さい内径を有する。中央コンダクターは、内側壁の内側向き段部を通って延在する。このとき、中央コンダクターが内側向き段部を通過するところのポイントでは、その外径が、内側向き段部の内径よりも僅かに小さい。これは、内側壁の内側向き段部を中央コンダクターに近接して配置し、それらの間にスパークギャップを形成する。所望ならば、中央コンダクターの外径は、それが、内側向き段部を通過するところのポイントで外側向き段部を形成するため幾分拡大することができ、中央コンダクターの外側向き段部と、外側ボディの内側向き段部との間でスパークが通過することを容易にする。
【００１４】
本発明の第２の実施形態では、同様に、サージ保護式同軸末端装置は、中央ボアが貫通する金属外側ボディと、その中央ボア内に延在する中央コンダクターと、を備えるが、スパークギャップは、外側ボディの内側壁に向かって延在する中央コンダクター上に比較的短い軸方向長さの外側向き段部を形成することにより形成される。外側向き段部の外径は、外側ボディの内側壁に近接して中央コンダクターの外側向き段部を配置するため内側壁の内径よりも僅かに小さく、それらの間にスパークギャップを形成する。
【００１５】
本発明の第３の実施例では、サージ保護式同軸末端装置は、中央ボアが貫通する金属製外側ボディと、その中央ボア内に延在する中央コンダクターとを備えるが、スパークギャップは、例えばポスト等の側面コンダクターにより形成される。この側面コンダクターは、外側ボディに固定することができ、中央コンダクターに向かって側面方向に延在する。又は、この側面コンダクターは、中央コンダクターに固定することができ、外側金属製ボディの内側壁に向かって側面方向に延在する。いずれの場合においても、側面コンダクターは、中央コンダクターと外側コンダクターとの間に現れる高電圧サージを接地するため放電することができるスパークギャップを形成する。
【００１６】
上述した態様でのスパークギャップの形成は、トランスミッションラインに沿って移動する任意のＲＦ場に高容量性の不連続部分を与える傾向を持つ。そのような容量性の不連続部分は、通常、同軸末端装置が設計される型式の反射を防止させる。従って、本発明の好ましい形態では、少なくとも１つの比較的高い特徴的なインピーダンスの誘導領域が容量性のスパークギャップに隣接して形成される。好ましくは、そのような高い特徴的インピーダンスの誘導領域は、スパークギャップの両側に形成される。容量性スパークギャップと高インピーダンスの誘導領域との組み合わせは、電気的なＴ字ネットワークのローパスフィルターの均等物を形成する。高インピーダンス領域の追加のインダクタンスは、関心を持つバンド幅に亘って、スパークギャップの追加の容量を無くす。
【００１７】
上記したように、同軸末端装置は、ＲＦ信号を吸収するため抵抗性構成部品を備えており、ＲＦ信号の反射を防止する。従って、本発明の好ましい実施例は、中央コンダクターと、金属製外側ボディとの間に電気的に連結された抵抗性の末端要素を備えている。この抵抗器は、スパークギャップと電気的に並列に接続され、これによりスパークギャップを飛ぶサージ電流は、抵抗器の回りを流れ、それに対する損傷を回避する。従って、抵抗器は、比較的小型で安価とすることができる。
【００１８】
更に上述したように、同軸末端装置は、典型的には、中央コンダクターと、金属製外側ボディとの間で抵抗器と直列に接続されたＡＣ／ＤＣパワー遮蔽コンデンサーを備えている。もう一度、コンデンサーを比較的小型で安価にすることができる。スパークギャップは、コンデンサーが高電圧パワーサージで損傷を受けることから保護するからである。
【００１９】
本発明の好ましい形態の別の新規な特徴は、同軸末端装置のそのような抵抗性及び容量性の構成部品が内部に組み込まれる態様に関している。好ましくは、抵抗性構成部品は、金属製外側ボディの内部に配置され、中央コンダクターと同軸に延在する。理想的には、この抵抗性構成部品は、カーボン組成の抵抗器として安価に形成される。抵抗性構成部品は、金属製外側ボディの中央ボア内に配置された誘電材料により取り囲まれて支持されており、これにより、抵抗器を、制御された特徴的インピーダンス環境に維持している。抵抗性構成部品の一方の端部（電極）は、中央コンダクターの端部と電気的に接続されている。抵抗性構成部品の反対側の第２の端部（電極）は、金属製外側ボディ及び関連する誘電材料から突出することができる。ＤＣ遮蔽コンデンサーは、抵抗性構成部品の第２の端部と金属製外側ボディとの間に径方向に延在し、又は、そこに固定された接地ポストまで延在する。ＤＣ遮蔽コンデンサーがサージ保護されるので、それは、例えば、チップコンデンサー等の小型で安価な設計であってもよい。
【００２０】
本発明の別の態様は、トランスミッション経路を末端処理するというよりも、サージ保護を提供するという利点を維持すると共に２つの同軸末端装置を一緒に連結するため使用されるような装置に関する。この連結装置は、類似の外側ボディ、中央コンダクター及び前述した末端装置のようなスパークギャップを使用する。サージ保護式カプラーの好ましい形態では、比較的高い特徴的インピーダンスの誘導領域が、容量性のスパークギャップに隣接してその両側に形成される。
【実施例】
【００２１】
本発明の好ましい実施例に従って構成されたサージ保護式同軸末端装置が図１及び図２に示されており、全体として参照番号２０により同定される。同軸末端装置２０は、同軸末端装置２０が、トランスミッションライン設備ボックスの同軸ポートに締め付けられたとき、レンチのジョーを受け入れるための六角形状の外側プロフィール２３を組み込んだ金属製外側ボディ２２を備えている。金属製外側ボディ２２は、金属製外側ボディ２２の第１の端部２８及び第２の端部４０の間を貫通して長さ方向軸線２６に沿って延在する、中央ボア２４即ち中央通路を有する。中央ボア２４は、内側壁３２により境界付けられている。図１に示されるように、内側に向いた径方向段部３４は、内側壁３２から中央軸線２６に向かって延在する。この段部３４は、中央軸線２６に沿ったその長さが内側壁３２の残り部分の軸方向長さと比較すると非常に短いという意味で、比較的短い。同様に、段部分３４内の内側壁３２の内径は、内側壁３２の残り部分の内径よりもかなり小さい。
【００２２】
図１に示されるように、外側ボディ２２の第１の端部２８は、外側取り付けねじ形成部２９を備えており、これは、同軸末端装置２０を、トランスミッションライン設備ボックスの端部処理されていない同軸部分に固定するために使用することができる。外側ボディ２２の反対側端部３０は、保護キャップと連結するための圧着部を形成するため、滑らかな外側円柱表面３１を備えている（図３を参照せよ）。所望ならば、外側円柱表面３１に、そのような保護キャップの内側ねじ形成部（図示せず）と螺合するための外側ねじ形成部を形成することができる。一対のＯリング３３及び３５は、外側ボディ２２に亘って固定され、Ｏリング３３及び３５により実行される機能は、図３と連係して後述される。
【００２３】
中央コンダクター３６は、外側ボディ２２の中央ボア２４を通って延在しており、内側壁３２の減少された直径の段部分３４を備えている。中央コンダクター３６は、その端部において、誘電材料の第１の支持絶縁器３７によって中央ボア２４内で支持されている。その支持絶縁器３７は、外側ボディ２２の第１の端部２８に形成された拡大環状ボア３９により支持されている。外側ボディ２２の第１の端部２８から外側に突出する中央コンダクター３６の一部分を、ユーザーにより任意の所望の長さに切断することができる。設備ボックスの典型的な同軸ポートは、中央コンダクター３６をクランプし、それとの電気的接続を確立するためのクランプ機構（図示せず）を備えている。
【００２４】
中央コンダクター３６は、その第２の端部３０から中央ボア２４へと適合する誘電材料の第２の支持絶縁器４１によりその反対側端部でも支持されている。中央コンダクター３６の外径は、その長さに沿った任意ポイントにおいて、周囲の誘電特徴が与えられ且つ周囲の内側壁の直径が与えられるとき、中央コンダクター３６の特徴的インピーダンスが、同軸ケーブルシステム（例えば７５オーム特徴的インピーダンスシステムでは７５オーム）の所望の特徴的インピーダンスとマッチングされるように選択されるのが好ましい。前述したものの主要な例外は、中央コンダクター３６が内側壁３２の径方向段部分３４を通過する位置においてある。内側壁３２の径方向段部分３４内部では、中央コンダクター３６の外径が、径方向段部分３４の軸方向のいずれかの側の中央コンダクター３６の外径に等しいか、又は、僅かに大きいのが好ましい。いずれにしても、内側壁３２の径方向段部分３４内にある中央コンダクター３６の外径は、内側壁３２の径方向段部分３４を中央コンダクター３６に非常に近いところに配置して、それらの間に狭いスパークギャップ３８を形成するため径方向段部分３４の内径より僅かに小さい。
【００２５】
スパークギャップ３８は、図４の拡大図により詳細に示されている。図４に示されたように、中央コンダクター３６は、スパークギャップ３８に亘ってスパークを飛ばすのを容易にするため、内側壁３２の径方向段部分３４内で僅かに拡径された直系を備えるのが好ましい。スパークギャップ３８の直径は、所定の閾値電圧（例えば、１５００Ｖ）まで、通常の作動電圧及び電流で中央コンダクター３６から接地径方向段部３４を効果的に絶縁するように選択される。中央コンダクター３６と外側ボディ２２との間のサージ電圧が、この閾値電圧を越えるとき、スパークギャップ３８が発火し、任意の過剰エネルギーをグラウンドに落とす。そのような異常パワーサージは、例えば、雷が落ちることにより誘導され得る。
【００２６】
径方向段部３４及びスパークギャップ３８は、中央コンダクター３６に非常に近いところにあり、それらに沿って移動するＲＦ場に対してトランスミッションラインの特徴的インピーダンスにおいて高容量性の不連続部をなしており、同軸末端装置の目的とは反対に、通常、ＲＦエネルギーを反射させる。従って、特徴的高インピーダンスの誘導領域４０及び４２は、電気的Ｔネットワークのローパスフィルターの等価物を形成するため、減少直径径方向段部３４の両側に形成されるのが好ましい。高インピーダンス領域４０及び４２は、径方向段部分３４の両側に設けられる。高インピーダンス誘導領域４０及び４２により導入される追加のインダクタンスの量は、減少直径段部３４により引き起こされる追加の容量を正確に相殺するように設計される。そのような高インピーダンスの誘導領域４０及び４２の結合された効果は、高容量性の径方向段部分３４と共に、ＲＦ信号反射を効果的に無にする。それが無ければ、このＲＦ信号反射は、径方向段部３４の領域に起因して生じるであろう。径方向段部３４と、誘導領域４０及び４２とにより形成されたローパスフィルターは、末端装置２０が関心のあるハンド幅（例えば、５〜１０００ＭＨｚ）に亘って戻り損失パフォーマンスの状態を提供することを可能にする。
【００２７】
上記したように、同軸末端装置は、典型的には、中央コンダクター３６と、接地された外側ボディ２２との間に連結された抵抗性末端要素を備えている。図１を参照すると、軸方向の抵抗器４４は、好ましくは、カーボン組成型を持ち、外側ボディ２２の中央ボア２４内に配置される。より詳しくは、抵抗器４４は、支持絶縁器４１の中央ボア４６内に支持されている。抵抗器４４の第１の内側電極４７は、支持絶縁器４１内にある中央コンダクター３６の端部に形成されたボア４９内に収容されている。電極４７は、中央コンダクター３６及び抵抗器４４が支持絶縁器４１内に挿入される前に中央コンダクター３６に半田付けされる。抵抗器４４の反対側端部では、外側半田付け電極４８が、支持絶縁器４１の外側面から突出している。抵抗器４４のための値は、同軸ラインの特徴的インピーダンス（例えば、５０オーム、７５オーム等）と両立可能なように選択される。抵抗器４４は、反射を防止するためＲＦ信号を吸収する要素である。抵抗器４４は、カーボン組成抵抗器であるように選択されるのが好ましい。かかる抵抗器は、良好な高周波数パフォーマンスを提供すると共に、サージ保護の間にコンデンサーが交互に充電、放電されるとき生じるサージ電流に耐える能力を持っているからである。上記したように、同軸ラインの特徴的インピーダンスからの任意の逸脱は、ＲＦ信号の反射を引き起こし得る。従って、抵抗器４４は、戦略的に、同軸ライン構造部の中心軸線に配置され、周囲の支持絶縁器４１と、外側ボディ２２の中央ボア２４とは、抵抗器４４の長さを通して所望の特徴的インピーダンスを維持するように設計される。
【００２８】
所謂、「チップコンデンサー」の形態にある、遮蔽コンデンサー５０は、半田付け電極４８と、第２の半田付け電極５２即ち外側ボディ２２に形成された凹部から延在する接地ポストとの間に径方向に延在する。遮蔽コンデンサー５０の両端部（電極）は、スパークギャップ３８と並列に接地（外側ボディ２２に接続）するように抵抗器４４及びコンデンサー５０と直列に中央コンダクター３６を電気的に接続するため電極４８及び５２に半田付けされている。コンデンサー５０は、ＤＣ又はＡＣパワーが抵抗器４４を通って流れることを阻止するため設けられており、ＡＣ又はＤＣパワーが、ラインに存在しない場合には必要とされない。この場合には、抵抗器４４は、グラウンドに直接接続される。チップコンデンサー５０は、最も短くなる可能性のある経路で抵抗器４４を接地して末端処理するように戦略的に配置され、これにより、抵抗器４４とグラウンドとの間の接続において寄生的なインダクタンスを最小にする。
【００２９】
スパークギャップ３８が抵抗器４４及びコンデンサー５０と有効に並列であるので、どのようなパワーサージもスパークギャップ３８に亘って接地するように連結され、抵抗器４４及びコンデンサー５０への損傷を回避する。加えて、上述したように、スパークギャップ３８並びに高インピーダンスの誘導領域４０及び４２は、ローパスフィルターを形成し、上記のように、例えば１０００ＭＨｚで発生する高周波数のサージエネルギーを反射するという追加の利点を有し、これにより抵抗器４４及びコンデンサー５０への追加の保護を提供する。
【００３０】
図３に示されるように、同軸末端装置２０は、トランスミッションライン設備ボックスの同軸ポート６０と螺合されるよう構成されている。Ｏリング３３は、外側ボディ２２の反対側端部は、密封キャップ６２により保護されている。該キャップは、圧着接続を形成するため外側ボディ２２の滑らかな外側ボア３１（図１を参照せよ）と係合する滑らかな内側円柱ボアを備えている。Ｏリング３５は、湿気から密閉するため、外側ボディ２２と密封キャップ６２との間に流体密封シールを形成する。
【００３１】
図５は、本発明の代替実施例を示すため役立っている。図５内にある構成部品は、図４に示された構成部品と類似しており、プライム符号が付けられた同様の参照番号により同定されている。図５の構成では、図４の大きな内側向き径方向段部３４は、省略されており、その代わりに、中央コンダクター３６’に形成されている。スパークギャップ３８’は、中央ボア２４の内側壁３２’により接近して形成されている。所望ならば、小さな内側向き段部６６を、スパークギャップ３８’に亘るスパークの通過を容易にするため径方向段部６４とは反対側に外側ボディ２２’の内側壁３２’上に形成することができる。
【００３２】
当業者ならば、改善されたサージ保護式同軸末端装置が、既知の同軸ターミネーターを超える多数の利点を提供するものとして説明されたことを認めるであろう。上述のように、出願人により実施されたテストは、当該技術分野の現在の産業状態よりも約１５ｄＢほど良い、１ＧＨｚに対して４５ｄＢの戻り損失の実証された性能を示している。開示されたサージ保護スパークギャップは、本末端装置がＲＦ戻り損失パーフォーマンスの高レベルを維持しつつも、損傷すること無しにＡＮＳＩ C６２．４１カテゴリーＢ３の６０００ボルト開回路／３０００アンペアのショート回路サージテストに耐えることを可能にしている。本発明は、より小型、より安価、より低電圧、及び、より低出力の構成部品の使用を可能にし、これらは、より小型でより経済的な設計を生じさせる。末端装置の外側金属ボディ内に且つ固体誘電材料の内部に末端抵抗器を軸方向に配置することにより、末端装置は、より小型となり、抵抗器は、改善された戻り損失パーフォーマンスのため、制御された７５オームの特徴的インピーダンス環境内に維持される。遮蔽コンデンサーと、グラウンドとの間により短い経路も存在し、これにより、より低いインダクタンスを生じさせる。スパークギャップは、抵抗器と遮蔽コンデンサーとがサージに起因して損傷することを防止し、抵抗器とコンデンサーとを、より小型でより安価にすることができる。
【００３３】
加えて、前述した説明は、同軸末端装置として開示された装置に言及しているが、本発明の利点は、２つの同軸トランスミッション装置を一緒に連結するため使用される連結装置にも適用することができる。例えば、そのような連結装置を、設備ボックスの同軸ポートに同軸ケーブルの端部を連結するために使用することができる。その代わりに、そのような連結装置を、２つの同軸ケーブルの端部を一緒に連結するために使用することもできる。そのような連結装置は、上述された抵抗器と、遮蔽コンデンサーとを省略するが、中央コンダクターと、外側金属製ボディとの間にスパークギャップを維持する。そのような連結装置の一例が、図６に（概念的に）示されている。
【００３４】
図６内では、サージ保護式カプラー１２０が金属製外側ボディ１２２を備えており、該ボディは、内側壁１３２により画成され且つ該金属製外側ボディ１２２を通ってその両端部１２８及び１３０の間に延在する中央ボア１２４を有する。中央コンダクター１３６は、末端装置２０に関して上述されたものに類似した態様で、金属製外側ボディ１２２の中央ボア１２４を通って延在し、誘電材料１３７及び１４１により支持されており、これによりトランスミッションラインの所望の特徴的インピーダンスを維持している。末端装置２０の場合におけるように、カプラー１２０は、内側壁１３２上に薄い内側向き径方向段部１３２を形成することによりスパークギャップ１３８を形成する。径方向段部１３４の最内側表面は、中央コンダクター１３６に近接して径方向段部１３４を配置するような近接領域で中央コンダクター１３６のものより僅かに大きい直径を有し、スパークギャップ１３８をそれらの間に形成する。末端装置２０の場合でのように、カプラー１２０は、スパークギャップ１３８の両側に比較的高いインピーダンスの第１及び第２の領域１４０及び１４２を夫々備えている。末端装置２０の場合でのように、中央コンダクター１３６は、スパークギャップ１３８に亘るスパークの伝達を容易にするためスパークギャップ１３８の位置で僅かに大きい直径を備えていてもよい。また、末端装置２０の場合でのように、内側ボア１２４は、内側向き径方向段部１３４無しに滑らかとすることができ、外側向き径方向段部は、スパークギャップ１３８（図５参照）を形成するため、代わりに、内側壁１３２に近接して延在する中央コンダクター１３６上に形成されることもできる。
【００３５】
図６のカプラー１２０の第１の端部１２８は、設備ボックスの同軸ポートに、雌型ねじ切り同軸ケーブル端部コネクターに、又は、他の同軸トランスミッション装置に、第１の端部１２８を固定する際に使用するための外側ねじ形成部１２９を持っている。Ｏリング１３３は、第１の端部１２８の、そこに固定された同軸トランスミッション装置との接続の湿気耐性を形成することが目的である。同様に、外側ねじ形成部１３１は、第２の端部１３０を雌型ねじ切り同軸ケーブル端部コネクターに、又は、他の同軸トランスミッション装置に、第２の端部１３０を固定する際に使用するためのカプラー１２０の第２の端部１３０上に形成されている。所望ならば、第２の端部１３０は、その代わりに、外側ねじ切り雄型設備品と螺合するための雌型の内側ねじ切り設備品として形成することもできる。Ｏリング１３５もまた、カプラー１２０の第２の端部１３０と、そこに固定された同軸トランスミッション装置との間の接続の湿気耐性を形成することが目的である。
【００３６】
図１乃至図５と連係して説明されて開示された末端装置と、図６に示された連結装置の代替形態とは、ハードラインケーブル及び可撓性の同軸ケーブルの両方で使用することができる。その上、開示されたサージ保護特徴は、従来のドロップケーブル（drop cable）Ｆコネクター内に組み込むこともできる。更には、スパークギャップ３８が、外側ボディ２２の内側壁３２及び中央コンダクター３６のいずれかの延長若しくは段部により形成されるものとして上述されたが、当業者は、スパークギャップが、外側ボディの内側壁から中央コンダクターに向かうか、又は、中央コンダクターから外側ボディの内側壁に向かのいずれかで延在する別個の側面コンダクターにより形成されることもできることを認めるであろう。
【００３７】
本発明は、その好ましい実施例に関して説明されたが、そのような説明は、図解の目的のみのためであり、本発明の範囲を限定するものとして構成されたものではない。添付された請求の範囲により画成される本発明の真の精神及び範囲から逸脱することなく様々な変形及び変更が当業者により説明された実施例になされ得る。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】図１は、設備ボックスの同軸ポートを末端処理するためのサージ保護式同軸末端装置の断面図である。
【図２】図２は、中央コンダクターポスト及び金属外側ボディの間に取り付けられたチップ型式の遮蔽コンデンサーを示す、図１に示されたサージ保護式同軸末端装置の斜視図である。
【図３】図３は、設備ボックスの同軸ポート内に取り付けられた後における、保護端部キャップを備えた図１及び図２のサージ保護式同軸末端装置の断面図である。
【図４】図４は、図１に示されたサージ保護式同軸末端装置の一実施例に係る、中央コンダクターと、その周囲の外側金属製ボディとの間のスパークギャップの拡大部分断面図である。
【図５】図５は、サージ保護式同軸末端装置の代替実施例に係る、中央コンダクターと、その周囲の外側金属製ボディとの間のスパークギャップの拡大断面図である。
【図６】図６は、２つの同軸トランスミッション装置を一緒に連結するためのサージ保護式カプラーの断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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