[发明专利]直流电压隔离器

说明书

技术领域

本发明涉及一种直流电压隔离器，具有至少一条接地线和至少一条信号传输导线，接地线和信号传输导线借助于绝缘体隔开地设置，其中，在信号传输导线中设置有电容。这种直流电压隔离器隔开或叠加电信号的取决于时间的分量与直流电压分量。为此在电容器的一个或两个触点上设置有另一个接线端，在该接线端上输入或输出直流电压分量。这些元件的英文名称为“Bias-T”。

背景技术

根据现有技术的Bias-T将电信号的直流电压分量(DC)与取决于时间的分量(HF)彼此分开。理想的Bias-T为3端口，其包括无穷大的电容C和无穷大的电感L，参见图1。通过端口1实现或取消DC信号和HF信号的叠加。电感仅仅允许DC信号通过，而电容反之仅仅允许HF信号通过。由此，DC分量的信号路径由端口1延伸至端口3，HF分量的信号路径由端口1延伸至端口2。在不考虑电感和端口3的情况下，Bias-T可以用于从端口1至端口2的直流电压隔离。

然而实际的Bias-T仅仅具有电容C和电感L的有限的值。由此导致有限大的下临界频率f_g1。在这种临界频率之下，HF信号在其从端口1至端口2的路径上急剧地衰减。由于交流电路的电容电阻X_c根据公式Xc=12πf·C]]>来表现，这种电容电阻随着频率的增高而不断变小。因此从理论上预期不到Bias-Ts的上临界频率。

然而参见图2显示出，即围绕信号导线的空间几乎完全由被引导的波的电磁场所填满。由于实际的电容也具有几何形状的外部尺寸，该尺寸随着电容值的增加而增大，因此元件的存在会干扰在其周围的场分布。电容也表现出在导致反射的波导中的不连续性。散布的波的频率越高或者波长越短，则这种不连续性越强烈地妨碍传输。所以大的电容可能限制上临界频率f_g2。

如果在端口1与端口3之间设置感应线圈，该感应线圈也导致上临界频率f_g2。实际的感应线圈具有有限的尺寸。因此感应线圈如电容一样导致具有前述消极效果的、在波导中的不连续性。

此外，实际的电感也总是具有用于电容和欧姆电阻器的有限的值。因此电感可以描述为多个理想的元件的网络。该网络具有至少一个谐振频率，其中其具有短路的效应并且由此导致了在HF信号的传输中的最小量。为了达到最高的上临界频率f_g2，该谐振频率必须很高。通常情况下，当电感的尺寸变小时，其谐振频率会上升。然而由此电导体的横截面积会变小，并且负载DC电流的能力被限制。

为了解决这一问题，DE 103 08 211 A1提出，在内部导线上引导电磁波，该内部导线由无缝的、基本上同轴的外部导线包围。内部导线在分离点上由缝隙分开。该分离点利用电容器来桥接。为了尽可能少地干扰在同轴的导线布置中的场分布，在这里将电容器安装到内部导线中。然而这种布置没有解决这个问题，即电容器的一侧额外地与线圈接触而不干扰传输。

GB 2 189 942 A公开了一种Bias-T，其通过不同宽的微带线来实现。根据这种现有技术，微带线在端口1与端口2之间连续地变宽，由此使得其阻抗下降。在端口1与端口3之间的电感由非常细长的、具有高阻抗的微带线构成。由此避免了HF信号通过细长的微带线到达端口3。在输入了DC电流之后，微带线的宽度减小并且阻抗由此重新减小到原始值。由于短而有效的导线长度，可以在上临界频率大约升高了的情况下输入DC电流。然而Bias-T因为不具有电容而不能用于隔离DC信号和HF信号。

发明内容

因此本发明的目的在于，提出一种具有增大的带宽的直流电压隔离器或者说一种直流电压供应装置。本发明的目的还在于，提出一种直流电压供应装置，与现有技术相比，这种直流电压供应装置具有提高了的上临界频率和增大了的最大DC电流。

本发明通过一种直流电压隔离器来实现，该直流电压隔离器具有至少一条接地线和至少一条信号传输导线，接地线和信号传输导线借助于绝缘体隔开地设置，其中，在信号传输导线中在一个区域中设置有电容，在该区域中，信号导线的面向绝缘体的表面大于接地线的面向绝缘体的表面。