天线的防雷设计
时间: 2024-04-13 23:18:52 作者: 欧宝官方app下载
对那些架设在高处的以及飞机机身上的天线,由于存在雷击的可能,因此对在这些场景使用的天线实施防雷设计是非常必要的。
一是要保证天线本身不被雷电损坏,具体来说就是隔离部位不被雷电压击穿雷电流通过之处不会产生高热损坏天线体的结构,为此天线体本身需要有良好的导电性来防止雷电流流过天线体时产生过热,并且要有与大地或飞机机体之间的低电阻连接通路来将雷电在天线体上产生的雷电流导引入地,这也就是俗称的接地。
二是对天线的馈电端口设置隔离机构以阻止雷电流泄漏进和天线连接的馈电同轴电缆内。目前在天线上最常采用的隔离机构是一种将天线端口同轴结构的内外导体直接直流短路的结构,该机构将和端口内导体连接的天线辐射体上面的雷电流通过同轴电缆的外导体引导到地。为了不影响天线和同轴电缆之间射频信号的正常传输,这个短路结构在天线工作频带内不可能影响天线的信号传输通道。比如采用图1所示的那种并接在传输线上的四分之一波长短路分枝线,因为四分之一短路线在所对应的工作频段呈现开路特性,因此不会对通过传输线上的信号产生不良影响。
当这种结构被单独拿出来做成器件,就是我们常见的天馈避雷器。由于这种结构的工作频率带宽有限,适用性受到限制,为得到普适性更好的避雷器,人们利用了各种过压放电短路的原理,研发出了各种放电避雷器,不过其本质并没有变化。
这种短路结构的隔离机构(或避雷器)在阻止雷电流进入馈电同轴传输线方面仍有一些不足,比如馈电同轴传输线另一端的直流电阻很小,就会有一些电流通过分流方式进入同轴传输线。现实中我们可能并不清楚在天线电缆另一头连接的主机设备的端口直流电阻是多少,这在某种程度上预示着该类避雷器的使用存在不正确使用的风险。为了尽最大可能避免这类事故的出现,我们大家可以选用图2所示的带有隔直流机构避雷机构。
图 2 采用电容结构的天线所示的天线避雷机构是在直流短路天线的基础上,通过在天线辐射体与同轴线内导体之间设置隔直电容的方法,进一步阻隔雷电流进入端口的同轴电缆,和上面的直流短路天线相比,接入隔直电容以后,馈电同轴传输线另一端直流电阻的状况将不再会影响到天线的避雷性能,因此是对图1所示避雷结构的进一步完善。
以上我们概述了天线防雷设计的根本原则和方法。天线作为一种室外设备,常架设在室外的高处,时常受到雷电的威胁。在我们的天线设计中,若能够预先将避雷结构预设计其中,不但可以提高整个系统设备的可靠性和安全性,还能够更好的降低施工架设中的成本。
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