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天饋(線)防雷器【天饋保護器】

人氣:3067發(fā)表時間:2018-08-24

    當前在中長波段的天饋線上,基本上仍采用針形或齒形等放電間隙來做避雷器件,如圖4. 65所示。這類器件之所以使用至今,主要是由于它的極間電容很小,不會影響中長波發(fā)射機的工作。當天饋線上出現(xiàn)雷電過電壓時,由于針尖或齒尖附近電場集中,發(fā)生電擊穿,這樣便將巨大的雷電能量泄放到大地中,而射頻信號的能量較小,在針尖、齒尖之間不會發(fā)生跳弧,可以繼續(xù)導通,因而保證了天饋線正常工作。不過,放電間隙打火后,尖部被燒掉或氧化,擊穿電壓升高,可能對下一次雷擊喪失保護作用。

  為此,使用這類防雷器時,應注意維護,特別是在雷雨季節(jié),要勤檢查,打磨尖部,除去氧化層,調整間隙距離等。為了改善放電間隙的可靠性,也可以采用非金屬的石墨電極來代替金屬電極,具體的見9.2.2節(jié)所述。

   對于短波波段的天饋線,現(xiàn)在使用的防雷器主要有以下三類:

   ① 1/4波長天饋防雷器:這是利用射頻信號頻譜與雷電流能最頻譜之間的差異,在天饋線上并接1/4波長的短路支線來泄放雷電流的防雷器,如圖4.66所示。支線與天饋線的交點A,對于射頻信號說來呈開路狀態(tài),這樣就保證了天饋線上射頻信號正常傳輸。如果按照8/20μs波形、20kA雷電流峰值來計算,進入收發(fā)設備的殘余能量Eg應為:

 

    式中: U (t)為殘余輸出電壓;

     RL為設備輸人阻抗。

   由此可以得到殘余能量僅為72μJ,這比目前大多數(shù)微型收發(fā)送機的10mJ承受能力無疑是低得多。不過,該防雷器的工作頻率受到1/4波長短路支線的限制,頻帶很窄,-般只有中心頻率fo的20% ~ 30%,所以通常只應用于移動通信基站和民航機場全向信標臺的天饋線上。

   ②氣體放電管天饋防雷器:這是利用射頻信號與雷電流在強度上的差異,在同軸電纜內外導體之間并接氣體放電管,如圖4.67所示,借助雷電流自身的高壓擊穿短路來泄放雷電流的。與1/4波長防雷器不同,此時射頻信號也完全被阻斷,而按照上述同樣的雷電流來計算,通到設備的殘余能量為6.5mJ,比1/4波長防雷器的要高得多。不過,該防雷器的工作頻

帶很寬,頻率下限直至直流,氣體放電管所承受的最大電壓為:

 


  式中: Pm為通過天饋線的最大平均功率(W); 

  Z0為天饋線系統(tǒng)的特性阻抗;

  Udc-b.為同軸電纜芯線的直流偏壓(V); 

 ξ為天饋線系統(tǒng)的電壓反射系數(shù)。

  若氣體放電管選取得好,該防雷器的插入損耗可降低到0.1 ~0.8dB,駐波比(SWR)處于1.1~1.5范圍。不過,氣體放電管響應速度慢,多次動作后性能下降,因此有的防雷器又把電感與氧化鋅壓敏電阻串聯(lián)起來作為保護支路并接到同軸電纜上,電感起高頻扼流圈作用,阻止射頻信號入地而壓敏電阻則在低頻雷電過電壓作用下導通,泄放雷電流。這樣響應速度雖然快了,但壓敏電阻多次動作后性能也會降低,而且電容又比氣體放電管的大,限制了工作頻率上限,而串聯(lián)電感又限制了帶寬,故實際應用非常有限。

  ③濾波型天饋防雷器:這是利用微波傳輸原理制成的,如圖4.68所示。圖中1~2為微帶或同軸傳輸線,C1和C2為高壓隔直電容,它們將傳輸線分成兩段,只允許射頻信號通過而阻止直流和雷電等值頻率的能量通過。L1和L2為集中或分布參數(shù)構成的電感,它們決定了防雷器的工作頻率。C3和C4為傳輸線的分布電容,該保護電路實際上形成-個高通濾波器。

    通過計算機優(yōu)化選擇元件參數(shù),該防雷器工作頻率可以達到8CHz,插入損耗降到0. 1 ~0.4dB,駐波比達到1.1~1.25。但是,在微秒級巨大雷電流沖擊下,該防雷器要達到性能穩(wěn)定較為困難。同時,濾波也可能把-一些有用高頻信號濾掉,并且因工作頻率處在寬廣的雷電頻譜內,也會有一定的雷電能量侵人到設備中去,故實際應用并不太多。

   隨著天饋線上傳輸信號的頻率升高,相應波長越來越短,天饋線系統(tǒng)會明顯地呈現(xiàn)出分布電路特性,此時如果還要將集中參數(shù)的天饋防雷器接人的話,則其電容必將影響原來信號傳輸時的阻抗匹配,特別是在10MHz~ 1GH2以上范圍內,信號將會發(fā)生嚴重畸變。因此迄今為止,對于短波波段以上的天饋線上的雷電過電壓,缺乏較為理想的防護器件。

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