天线隔离器、有线网络信号设备及有线网络信号系统

技术领域

本发明涉及电视与通信技术领域，特别涉及一种天线隔离器、有线网络信号设备及有线网络信号系统。

背景技术

有线电视网络中的I类设备(I类设备指采用基本绝缘，而且还要装有一种连接装置，使那些在基本绝缘一旦失效就会带危险电压的导电零部件与建筑物配线中的保护接地导体相连。)与II类设备(II类设备指防电击保护不仅依靠基本绝缘，而且还采取附加安全保护措施的设备)混接时，有线网络信号地与用户家用电器设备的设备地之间的地电位差，以及浪涌能量带来的瞬间泄放电流，会导致局部过热而着火，进而烧毁机顶盒或电视机等设备。

鉴于此，目前的机顶盒、电视机、电缆调制解调器等有线网络信号设备通常内置或外置天线隔离器，例如采用如图1所示的天线隔离器来避免因有线网络接地不完善所造成的着火事故发生。

但是，实际上内置了天线隔离器的有线网络信号设备仍然会发生着火事故，而且其烧毁程度比未安装有天线隔离器的有线网络信号设备更加严重。究其原因，是因为天线隔离器的隔离电容在受到有线网络信号地上的浪涌电压击穿时，隔离电容的绝缘电阻严重下降，导致地电位差通过隔离电容释放能量发生着火，引燃设备的其他易燃部件(如塑料外壳等)，从而造成火灾事故。

发明内容

本发明提出一种天线隔离器、有线网络信号设备及有线网络信号系统，旨在避免外部浪涌能量和地电位差施加在隔离电容两端而引发着火。

为实现上述目的，本发明提供一种天线隔离器，所述天线隔离器包括：

第一连接端，所述第一连接端用于连接设备地；

第二连接端，所述第二连接端用于连接信号地；以及

隔离支路，所述隔离支路串接在第一连接端和第二连接端之间；

所述隔离支路包括过流保护模块和隔离电容，所述过流保护模块和所述隔离电容串接在第一连接端和第二连接端之间。

可选的，所述隔离支路为多个，多个所述隔离支路并联连接于所述第一连接端和所述第二连接端之间。

可选的，所述过流保护模块包括微带线；

所述微带线和所述隔离电容串接在所述第一连接端和所述第二连接端之间。

可选的，所述隔离电容的耐压值为1千伏，所述微带线的铜厚为1盎司，所述微带线的宽度位于3.6密耳～4.4密耳之间，所述微带线的长度位于2.7毫米～4.4毫米之间。

可选的，所述隔离电容的耐压值为2千伏，所述微带线的铜厚为1盎司，所述微带线的宽度位于3.6密耳～6.6密耳之间，所述微带线的长度位于2.25毫米～4.4毫米之间。

可选的，所述隔离电容的耐压值为3千伏，所述微带线的铜厚为1盎司，所述微带线的宽度位于3.6密耳～8.8密耳之间，所述微带线的长度位于2.25毫米～4.4毫米之间。

可选的，所述过流保护模块包括电阻；

所述电阻和所述隔离电容串接在所述第一连接端和所述第二连接端之间。

可选的，所述隔离电容的耐压值为1千伏，所述电阻的阻值位于20毫欧～100毫欧之间，所述电阻的功率位于1/20瓦特～1/16瓦特之间，所述电阻的过载电流位于0～30安培之间。

可选的，所述隔离电容的耐压值为2千伏，所述电阻的阻值位于20毫欧～100毫欧之间，所述电阻的功率位于1/20瓦特～1/8瓦特之间，所述电阻的过载电流位于0～50安培之间。

可选的，所述隔离电容的耐压值为3千伏，所述电阻的阻值位于20毫欧～100毫欧之间，所述电阻的功率位于1/20瓦特～1/8瓦特之间，所述电阻的过载电流位于0～50安培之间。

可选的，所述过流保护模块包括电感；

所述电感和所述隔离电容串接在所述第一连接端和所述第二连接端之间。

可选的，所述隔离电容的耐压值为1千伏，所述电感的直流电阻值位于0.1欧姆～0.5欧姆之间，所述电感的工作频率大于或者等于1千兆赫兹，所述电感的过载电流位于0～3安培之间。

可选的，所述隔离电容的耐压值为2千伏，所述电感的直流电阻值位于0.1欧姆～0.5欧姆之间，所述电感的工作频率大于或者等于1千兆赫兹，所述电感的过载电流位于0～20安培之间。

可选的，所述隔离电容的耐压值为3千伏，所述电感的直流电阻值位于0.1欧姆～0.5欧姆之间，所述电感的工作频率大于或者等于1千兆赫兹，所述电感的过载电流位于0～20安培之间。

为实现上述目的，本发明还提供一种有线网络信号设备，所述有线网络信号设备包括如上任一项所述的天线隔离器。

可选的，所述有线网络信号设备为调制器、CMTS设备、混合器、光发射机、光接收机、放大器、衰减器、分配器、分支器、机顶盒、电缆调制解调器、EoC设备、TV面板、有线电视用户线及电视机中的任意一者。

为实现上述目的，本发明还提供一种有线网络信号系统，所述有线网络信号系统包括信号地、设备地和如上任一项所述的天线隔离器；

所述天线隔离器的第一连接端与所述设备地连接，所述天线隔离器的第二连接端与所述信号地连接。

本发明的技术方案，采用过流保护模块和隔离电容串联的方式构成天线隔离器，一旦外部浪涌能量和地电位差通过天线隔离器，过流保护模块会自动断开以切断天线隔离器回路，使得外部能量无法持续施加在隔离电容两端而引发火灾事故。如此设置天线隔离器，具有电路结构简单、成本低的优点，且可以显著提高有线网络信号设备的安全性和可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为天线隔离器一示例性实施例的电路结构示意图；

图2为本发明天线隔离器一实施例的结构框图；

图3为本发明天线隔离器另一实施例的结构框图；

图4为本发明天线隔离器一实施例的电路结构示意图；

图5为本发明天线隔离器另一实施例的电路结构示意图；

图6为本发明天线隔离器又一实施例的电路结构示意图；

图7为本发明有线网络信号系统一实施例的结构框图。

附图标号说明：

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

图2为本发明天线隔离器一实施例的结构框图。

该天线隔离器包括隔离支路1、与设备地连接的第一连接端以及与信号地连接的第二连接端；该隔离支路1串接在第一连接端和第二连接端之间；该隔离支路1包括过流保护模块101和隔离电容C1，而过流保护模块101和隔离电容C1串联后连接在第一连接端和第二连接端之间。

该信号地即浮地，是构成电路信号回路的公共端，用于为有线网络信号设备中的所有信号提供一个公共参考电位；而设备地分三种情况：I类设备(如调制器、光发射机、3芯插头电视机、PC等)的设备地为保护地，保护地一端接设备外壳，另一端通过3芯电源插头接入工频电保护地，并与大地作可靠连接。II类设备(如放大器、2芯插头电视机、机顶盒、电缆调制解调器等)的设备地为直流地，与电源适配器直流输出负极相连接。无源设备(如分配器、分支器等)的设备地为设备金属外壳。

目前，有线电视大多采用机顶盒接入的模式，其有线网络信号来自前端机房设备，但有线网络信号地与家用电器设备的设备地是“不共地”的。如此一来，当有线电视网络中I类设备与II类设备混接时，有线网络信号地与家用电器设备的设备地之间的地电位差，以及浪涌能量带来的瞬间泄放电流会造成局部过热着火，进而导致机顶盒或者电视机等有线网络信号设备被烧毁。

鉴于此，目前的机顶盒、电视机、电缆调制解调器等有线网络信号设备往往采用外置或者内置天线隔离器的设计来减少因接地不完善所造成的火灾事故。

但是，实际上内置了天线隔离器的有线网络信号设备仍然会发生着火事故，而且其烧毁程度比未安装有天线隔离器的有线网络信号设备更加严重。究其原因，是因为天线隔离器的隔离电容在受到浪涌电压击穿时，隔离电容的绝缘电阻严重下降，隔离电容相当于短路，从而导致地电位差通过隔离电容释放能量发生着火，引燃设备的其他易燃部件(如塑料外壳等)，从而造成火灾事故。

为了解决上述问题，本实施例的天线隔离器采用过流保护模块101和隔离电容C1串接而成，在天线隔离器受到浪涌能量冲击时，利用过流保护模块101自动断开来避免外部能量持续施加在隔离电容C1两端而引发设备着火。

具体而言，当外部浪涌能量(例如雷击或者其他设备引起的浪涌能量)流过天线隔离器时，一旦流过天线隔离器的电流超过过流保护模块101允许通过的最大电流，过流保护模块101会自动瞬间烧断，使得天线隔离器的回路被切断，从而可以避免外部能量持续施加在隔离电容两端导致设备着火。当流经天线隔离器的电流小于过流保护模块101允许通过的最大电流时，过流保护模块101不会熔断，从而保证高频信号回流。

本实施例的过流保护模块101可以采用微带线、电阻，如0欧电阻或者nH级射频电感构成，以达到传输有线网络信号，即高频信号，避免有线网络信号设备着火的目的。

需要注意的是，为了避免串接的过流保护模块101与隔离电容C1对高频信号的回流产生影响，可以在设备射频信号端就近设置至少2颗耦合电容，例如，在设备射频信号端就近设置2颗耦合电容、3颗耦合电容、4颗耦合电容等等，用来保证高频信号的回流路径的阻抗最小。

本实施例的技术方案，采用过流保护模块101和隔离电容C1串联的方式构成天线隔离器，一旦外部浪涌能量通过天线隔离器，过流保护模块101会自动断开以切断天线隔离器回路，使得外部能量无法持续施加在隔离电容两端而引发火灾事故。如此设置天线隔离器，具有电路结构简单、成本低的优点，且可以显著提高有线网络信号设备的安全性和可靠性。

可选的，参照图3，在一实施例中，天线隔离器包括多条并联的隔离支路1～n，例如包括2条并联的隔离支路、3条并联的隔离支路……n条并联的隔离支路，且多条隔离支路并联后连接于第一连接端和第二连接端之间。其中，这多条隔离支路的电路结构相同，即每一条隔离支路包括一过流保护模块和一隔离电容，而过流保护模块和隔离电容串联连接于第一连接端和第二连接端之间，例如，隔离支路1由过流保护模块101和隔离电容C1串联而成；隔离支路2由过流保护模块102和隔离电容C2串联而成；隔离支路n由过流保护模块10n和隔离电容Cn串联而成。

本实施例的天线隔离器包括多条并联的隔离支路1～n，如此设置，当其中一条隔离支路因受到浪涌能量的冲击而断开后，其他隔离支路可以作为备份的高频信号传输路径继续传输高频信号，使得有线网络信号设备得以正常运行。

需要理解的是，由于过流保护模块中的元器件、隔离电容以及导线等本身存在差异，因此，当天线隔离器受到浪涌能量冲击时，浪涌能量会先从其中1-2条隔离支路通过，例如，先从最短的1-2条隔离支路通过。基于此，当隔离支路设置为多条时，相当于备份了多条高频信号传输路径，从而可以有效提高有线网络信号设备的稳定性和可靠性。

可以理解的，这多条隔离支路的电路结构也可以不相同，例如，可以设置隔离支路1由微带线和隔离电容串接而成；隔离支路2由0欧电阻与隔离电容串接而成……隔离支路n由电感和隔离电容串接而成。在其他实施例中，可以根据实际需要设置每一条隔离支路的电路结构。

可选的，在一实施例中，该过流保护模块101包括微带线；而微带线和隔离电容串接在第一连接端和第二连接端之间。

若天线隔离器包括多条隔离支路，则可以设置每一条隔离支路包括一段微带线及一隔离电容，该天线隔离器的电路结构如图4所示，其中，Line1～Line n为微带线，C1～Cn为隔离电容。

该微带线，是由支在介质基片上的单一导体带构成的微波传输线。

在实际应用中，如果微带线的最大通流设置过大，那么，会存在隔离电容已经被击穿，而微带线仍未断开的风险，导致地电位差通过被击穿的隔离电容释放能量引发着火；如果微带线的最大通流设置过小，则极小的浪涌能量就可使微带线自动断开，从而影响高频信号回流。

基于此，本实施例的技术方案，可根据隔离电容的耐压等级来确定微带线的最大通流Imax，再根据实验数据或者基于IPC-275标准公式I＝K*T

可选的，在一实施例中，该隔离电容的耐压值可选为1千伏，而微带线的铜厚可选为1盎司，微带线的宽度范围可选为3.6密耳～4.4密耳，微带线的长度范围可选为2.7毫米～4.4毫米。

可选的，在一实施例中，该隔离电容的耐压值可选为2千伏，而微带线的铜厚可选为1盎司，微带线的宽度范围可选为3.6密耳～6.6密耳，微带线的长度范围可选为2.25毫米～4.4毫米。

可选的，在一实施例中，该隔离电容的耐压值可选为3千伏，而微带线的铜厚可选为1盎司，微带线的宽度范围可选为3.6密耳～8.8密耳，微带线的长度范围可选为2.25毫米～4.4毫米。

在具体实施例中，基于隔离电容的耐压等级，结合理论依据与实验数据来设置微带线的具体参数，使得采用本申请的微带线与隔离电容所构成的天线隔离器既能够避免有线网络信号设备在浪涌能量的冲击下着火；又可以保证高频信号的传输质量，从而可以显著提高有线网络信号设备的质量。

在一可选实施例中，该天线隔离器还包括印刷电路板，而隔离支路布置在该印刷电路板。

由于印刷电路板的载流能力与印刷电路板的厚度相关，因此，在一具体实施例中，还可以通过合理设置印刷电路板的厚度来进一步提高天线隔离器的防护作用。具体的，可以将印刷电路板的厚度设置为1.2毫米；或者，将印刷电路板的厚度设置为1.6毫米，再选取宽度处于3.6密耳～4.4密耳范围内，长度处于3.6毫米～4.4毫米范围内的微带线，则该微带线对2.2nF/2KV的隔离电容有非常好的保护作用。

可选的，在一实施例中，该过流保护模块101包括电阻；而电阻和隔离电容串接在第一连接端和第二连接端之间。

该电阻可选为0欧电阻，即电阻标值为0欧姆的电阻，当然，也可以是其他阻值的电阻，具体可以基于隔离电容的耐压等级设置。

若天线隔离器包括多条隔离支路，而每一条隔离支路包括一电阻及一隔离电容，该天线隔离器的电路结构如图5所示，其中，R1～Rn为电阻，C1～Cn为隔离电容。

本实施例采用隔离电容和电阻串接的方式构成隔离支路。具体而言，当外部浪涌能量(例如雷击或者其他设备引起的浪涌能量)流过天线隔离器时，一旦流过天线隔离器的电流超过电阻允许通过的最大电流，电阻会自动瞬间烧断，使得天线隔离器的回路被切断，从而可以避免外部能量持续施加在隔离电容两端导致设备着火。当流经天线隔离器的电流小于电阻允许通过的最大电流时，电阻不会熔断，从而保证高频信号回流。

其中，为了减小寄生电感，应尽量减小电阻与隔离电容之间的走线长度。可选的，可设置电阻与隔离电容之间的走线长度小于或者等于20密耳。

可选的，在一实施例中，该隔离电容的耐压值可选为1千伏，而电阻的阻值范围为20毫欧～100毫欧，电阻的功率范围为1/20瓦特～1/16瓦特，电阻的最大瞬间过载电流范围为0～30安培。

可选的，在一实施例中，该隔离电容的耐压值可选为2千伏，而电阻的阻值范围为20毫欧～100毫欧，电阻的功率范围为1/20瓦特～1/8瓦特，电阻的最大瞬间过载电流范围为0～50安培。

可选的，在一实施例中，该隔离电容的耐压值可选为3千伏，而电阻的阻值范围为20毫欧～100毫欧，电阻的功率范围为1/20瓦特～1/8瓦特，电阻的最大瞬间过载电流范围为0～50安培。

在具体实施例中，基于隔离电容的耐压等级，结合理论依据与实验数据来设置电阻的具体参数，使得采用电阻与隔离电容串接而成的天线隔离器既能够避免有线网络信号设备在浪涌能量的冲击下着火；又可以保证高频信号的传输质量，从而可以显著提高有线网络信号设备的质量。

可选的，在一实施例中，该过流保护模块101包括电感，而电感和该隔离电容串接在第一连接端和第二连接端之间。可选的，该电感的电感值

≦1nH。

若天线隔离器包括多条隔离支路，而每一条隔离支路包括一电感及一隔离电容，该天线隔离器的电路结构如图6所示，其中，L1～L n为电感，C1～Cn为隔离电容。

本实施例采用隔离电容与电感串接的方式构成隔离支路。具体而言，当外部浪涌能量(例如雷击或者其他设备引起的浪涌能量)流过天线隔离器时，一旦流过天线隔离器的电流超过电感允许通过的最大电流，电感则会自动瞬间烧断，使得天线隔离器的回路被切断，从而可以避免外部能量持续施加在隔离电容两端导致设备着火。当流经天线隔离器的电流小于电感L允许通过的最大电流时，电感不会熔断，从而保证高频信号回流。

可选的，在一实施例中，该隔离电容的耐压值可选为1千伏，而电感的最大直流电阻值范围为0.1欧姆～0.5欧姆，电感的工作频率大于或者等于1千兆赫兹，电感的最大瞬间过载电流范围为0～3安培。

可选的，在一实施例中，该隔离电容的耐压值可选为2千伏，而电感的最大直流电阻值范围为0.1欧姆～0.5欧姆，电感的工作频率大于或者等于1千兆赫兹，电感的最大瞬间过载电流范围为0～20安培。

可选的，在一实施例中，该隔离电容的耐压值可选为3千伏，而电感的最大直流电阻值范围为0.1欧姆～0.5欧姆，电感的工作频率大于或者等于1千兆赫兹，电感的最大瞬间过载电流范围为0～20安培。

在具体实施例中，基于隔离电容的耐压等级，结合理论依据与实验数据来设置电感的具体参数，使得采用电感与隔离电容所构成的天线隔离器既能够避免有线网络信号设备在浪涌能量的冲击下着火；又可以保证高频信号的传输质量，从而可以显著提高有线网络信号设备的质量。

可以理解的，当使用其他耐压等级的隔离电容时，也可以基于其他隔离电容的耐压等级来设置相适宜的微带线、电阻或者电感，以达到保证高频信号传输质量，预防有线网络信号设备起火，保证有线网络信号设备安全可靠的目的。

本发明还提供一种有线网络信号设备，该有线网络信号设备包括如上所述的天线隔离器，该天线隔离器的详细结构可参照上述实施例，此处不再赘述；可以理解的是，由于在本发明的有线网络信号设备中使用了上述天线隔离器，因此，本发明的有线网络信号设备的实施例包括上述天线隔离器全部实施例的全部技术方案，且所达到的技术效果也完全相同，在此不再赘述。

该有线网络信号设备可以是调制器、CMTS设备、混合器、光发射机、光接收机、放大器、衰减器、分配器、分支器、机顶盒、电缆调制解调器、EoC设备、TV面板、有线电视用户线及电视机中的任意一者，也可以是其他有线网络信号设备如带以太网接口的机顶盒、网关、路由器等，此处不限。

在实际应用中，可以在调制器、CMTS设备、混合器、光发射机、光接收机、放大器、衰减器、分配器、分支器、机顶盒、电缆调制解调器、EoC设备、TV面板、有线电视用户线及电视机等有线网络信号设备中均内置上述天线隔离器，即将上述的天线隔离器集成于调制器、CMTS设备、混合器、光发射机、光接收机、放大器、衰减器、分配器、分支器、机顶盒、电缆调制解调器、EoC设备、TV面板、有线电视用户线及电视机等有线网络信号设备中，以达到保护上述有线网络信号设备的目的，提高上述有线网络信号设备的安全性和可靠性，从而保证有线网络信号系统各个节点均安全可靠。

当然，为了便于生产、维修等，也可以将上述天线隔离器外置于调制器、CMTS设备、混合器、光发射机、光接收机、放大器、衰减器、分配器、分支器、机顶盒、电缆调制解调器、EoC设备、TV面板、有线电视用户线及电视机等有线网络信号设，此处不限，可以根据实际需要设置。可以理解的，也可以根据实际需要将该天线隔离器内置或者外置于其他有线网络信号设备如如带以太网接口的机顶盒、网关、路由器中，此处不限。

本发明还提供一种有线网络信号系统，包括设备地、信号地和如上所述的天线隔离器，该天线隔离器的第一连接端与设备地连接，而天线隔离器的第二连接端与信号地连接。

可选的，参照图7，该有线网络信号系统还包括CMTS设备100、调制器200、衰减器300、混合器400、正向光发射机500、正向光接收机600、反向光接收机700、反向光发射机800、放大器900、分支器1000、分配器1100、TV面板1200、电缆调制解调器1300、有线机顶盒1400、路由器1500及电视机1600。其中，有线网络信号通过混频器QAM调制，经过正向光发射机500把电信号转成光信号，通过光纤远距离传输后，到达正向光接收机600转成电信号，再通过Cable同轴线缆接入居民用户，经过：放大器900、分支器1000、分配器1100将有线网络信号分配至：机顶盒1400、电缆调制解调器1300、EoC等设备，对于电缆调制解调器1300、EoC等设备转换成IP网络信号后传送至路由器1500、PC等；对于机顶盒1400设备转换成音频视频信号后传送至电视机1600。

以上所述仅为本发明的可选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。