衛星地球站天饋電子設備防雷探討

以麥克斯韋電磁場(chǎng)理論為基礎，對某衛星通信地球站天饋線(xiàn)中心體中的高頻電子設備多次被雷擊壞進(jìn)行了分析，并提出了衛星通信地球站防雷系統是一個(gè)系統工程，應采取綜合防雷措施。對某衛星站防雷擊提起出了簡(jiǎn)單的雷擊解決方案。
關(guān)鍵詞 衛星地球站 電子設備 防雷

1、衛星通信簡(jiǎn)述
衛星通信是以人造衛星為中繼站的無(wú)線(xiàn)電通信。它工作于微波波段。衛星通信已成為重要的現代化的通信手段，在國內外獲得了廣泛的應用。美國在海灣戰爭期間，采用衛星通信處理美軍戰區約90%的通信業(yè)務(wù)。衛星通信的優(yōu)點(diǎn)是通信距離遠，建站成本與通信距離無(wú)關(guān)，以廣播方式工作，便于實(shí)現多址聯(lián)接，通信容量大，能傳送的業(yè)務(wù)類(lèi)型多，性能穩定可靠，不受地理條件限制，靈活機動(dòng)等特點(diǎn)。我國的衛星通信發(fā)展迅速，固定式衛星通信地球站，車(chē)載式衛星通信地球站，便攜式衛星通信地球站，移動(dòng)衛星通信地球站等等大量應用于國內軍用民用衛星通信網(wǎng)中。隨著(zhù)衛星通信技術(shù)的發(fā)展和衛星通信業(yè)務(wù)的需求，國內衛星通信已從單一的C波段發(fā)展為C、UHF、Ku多波段的衛星通信。在抗震救災中，便攜式衛星通信地球站，移動(dòng)衛星通信地球站充分發(fā)揮了它的作用。本文僅對地面某固定衛星通信地球站防雷問(wèn)題進(jìn)行探討。

2、某衛星站電子設備多次被雷擊壞
某衛星通信地球站機房樓頂架了避雷針，離地高度約27米，以保護機房通信設備。天線(xiàn)場(chǎng)并排架了三座鐵塔避雷針，離地約32米。以保護天線(xiàn)場(chǎng)的天線(xiàn)饋線(xiàn)系統級及天線(xiàn)尾部的高頻設

圖1 先后雷擊壞某衛星站高頻電子設備的天線(xiàn)

備（低噪聲放大器LNA和高功放HPA）。幾年來(lái)，天饋系統的高頻部分設備多次被雷擊壞，不是在這部天線(xiàn)被擊壞，就在另一部天線(xiàn)被擊壞。為什么約32米高的鐵塔避雷針卻不能使2―5米高的高頻電子設備避雷而被雷電擊壞呢？先后被雷電擊壞的某衛星站高頻電子設備的天線(xiàn)如圖1所示。圖1中右邊C波段天線(xiàn)尾部中心體內的2個(gè)低噪聲放大器（LNA）在一次雷擊時(shí)損壞，中間和左邊的2個(gè)Ku波段天線(xiàn)高頻設備在另一次雷擊時(shí)被損壞。下面對雷電產(chǎn)生和防雷進(jìn)行探討。

3、雷電
3．1閃電是速變電磁場(chǎng)
對閃電有幾種觀(guān)點(diǎn)，一種認為是恒壓電路，另一種認為是恒流電路，第三種認為是速變電磁場(chǎng)，它輻射的電磁波極寬，包括比微波頻率更高的光波。筆者比較認同第三種觀(guān)點(diǎn)，即閃電是一種速變電磁場(chǎng)。閃電的電磁場(chǎng)能量轉變?yōu)楣饽?、聲能和電磁?chǎng)中物體的熱能。
3．2 雷電的形成
雷電的形成。由于大氣空間場(chǎng)的作用下，云層分離從而帶電。雷云中電荷的分布是不均勻的，形成多個(gè)堆積中心。不論在云中或云對地間，電場(chǎng)強度是不一致的，當云中電荷密集處的電場(chǎng)強度大到一定程度，就會(huì )由云開(kāi)始先導放電，當先導通道的頂端接近地面時(shí)，可誘發(fā)迎面先導，先導與迎面先導會(huì )合時(shí)，形成云到地面的電離通道。其為雷電的主放電階段，伴有電閃雷鳴。該地物就遭到雷擊。簡(jiǎn)單地說(shuō)，當帶電荷云層逐步積累到足夠的電荷量時(shí)，便擊穿空氣，產(chǎn)生閃電現象，形成雷電。