超短波电台天线端口雷电脉冲防护设计

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广播电视发射台站雷击电磁脉冲防护技术的相关探讨

DOI：10.16660/ki.1674-098X.2017.27.139广播电视发射台站雷击电磁脉冲防护技术的相关探讨鱼建飞（宁夏广播电视台罗山电视调频转播台技术科宁夏吴忠 751100）摘要：在各类型的干扰中，电磁干扰对广播电视发射台站设备的危害尤为严重。

对此，本文从雷电静电感应、磁感应对广播电视台发射台站设备的危害进行了简单的研究，之后提出了一些有针对性的防护技术，如等位连接、屏蔽、机房位置选择、电源系统保护安装等技术，这些技术的出现为广播电视发射台站设备的安全、稳定运行提供良好的保障。

关键词：发射站台雷击电磁脉冲防护技术中图分类号：TN925 文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2017)09(c)-0139-02随着社会的不断发展，我国科学技术水平逐渐提高，广播电视发射站台设备数字化技术与智能化的不断推进，雷电电磁脉冲干扰的影响也越来越突出，经常造成严重的设备损坏事件，对于广播电视台的安全播出与运行造成了很大的影响。

对此，本文提出了广播电视发射设备集成化电路广泛应用易受雷电干扰的现实，之后介绍了雷电对发射台站内设备的危害方式及台站对雷击电磁脉冲的防护措施，可以有效地提升台站设备的运行质量与效率。

1 雷电对发射台站内设备的危害方式1.1 静电感应雷雨云中分布着大量的电荷，这些电荷会产生较强的静电场。

如果在雷云所覆盖的各种金属物体中，特别是金属导体，那么金属导体就会产生大量的异性点电荷。

当雷云消失、移动时，这些金属导体就会因为电荷的聚集形成了静电电压。

这些电压不能得到长时间的保存，必须要放电，那么其在放电时就会产生脉冲电流，沿着金属导体入侵设备，造成设备的损坏。

1.2 磁感应当磁场的强度大于2.4Hz时，就会造成非常严重的电子设备损坏现象，如果雷击地点接近台站设备，那么就会导致设备在运行时出现故障问题。

再加上各类型的电源导线在进入台站时，广播电视台主要采用架空布设，当发生雷击现象时，整个设备在运行时产生的电压概率会大于雷电的直接击中，从而产生磁感应。

超短波电台的天线设计和布局

超短波电台的天线设计和布局超短波（VHF）电台天线设计和布局是确保无线电通信质量的重要因素之一。

在进行超短波电台天线设计和布局时，需要考虑一系列因素，包括频率选择、天线类型选择、天线高度、天线方向等。

本文将介绍超短波电台天线设计和布局的相关要点和步骤。

首先，选择适当的频率范围对于超短波电台天线设计和布局来说至关重要。

超短波频率范围通常为30 MHz至300 MHz。

在选择频率时，需要考虑频段内的电台竞争、电波传播特性以及业务需求等因素。

第二步是选择合适的天线类型。

超短波电台天线常见的类型包括单极化垂直天线、水平偶极子天线、定向天线等。

不同的天线类型适用于不同的应用场景。

例如，单极化垂直天线适用于广播和移动通信系统，水平偶极子天线适用于互联网数据传输，而定向天线适用于远距离通信。

天线高度也是超短波电台天线设计和布局的重要考虑因素之一。

天线高度的选择应该综合考虑电波传播特性、地形、建筑物等因素。

较高的天线高度通常可以提高信号覆盖范围和传输距离，但在具体应用中也需要权衡成本和实际需求。

天线的方向性也是需要关注的因素之一。

根据业务需求和覆盖范围需求，选择合适的天线方向性，例如全向天线（Omni）或定向天线（Directional）。

全向天线能够在水平方向等角度范围内均匀地辐射或接收信号，适用于广播和移动通信系统。

而定向天线则能将信号集中在特定方向，适用于远距离通信和数据传输。

在进行布局时，应该考虑附近环境的限制，避免与建筑物、高压线、其他天线等物体相互干扰。

尽可能选择较为开阔的场地，以提高信号覆盖范围和减少大楼和地形对信号的影响。

此外，合理的天线间距和天线高度差也是布局的关键环节。

对于多个天线并存的情况，需要避免天线之间的互相干扰。

根据天线之间的主辐射角度和方向性，确定合适的天线间距和高度差，以防止相互之间的干扰。

在实际布局过程中，还需要考虑信号接收器和发射器之间的连接线缆。

合理选择低损耗的传输线缆和合适的连接方式，以减少信号损耗和保证良好的连接质量。

浅谈TX30型短波台站天线雷电防护

浅谈TX30型短波台站天线雷电防护作者：姚复聪吴量陈柳琼来源：《科技资讯》2015年第03期作者简介：姚复聪（1970-），男，广西天峨县人，工程师，在河池市气象局防雷管理中心摘要：室外天线及室内信号接收机、主机、电脑等设备易遭受雷击。

为便于安装人员及管理人员进一步了解雷电对天线及其设备的危害，本文通过对天线及其设备的工作原理进行分析，提出了室外天线的防直击雷保护措施，及其室内设备的防感应雷保护措施和等电位连接措施。

以确保天线及其设备的正常工作，发挥其应有的作用。

关键词：短波天线雷电防护中图分类号：TN82 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）01（c）-0000-00天线的安装位置要求是地势较高、四周空旷，周围没有遮挡物，也就是说其安装后应高于四周的物体，不受环境影响和其他物体的干扰。

TX30型短波三线天线一般安装于办公楼天面，主机、电脑等设备安装于办公室内。

雷电选择易导电物体及至高点物体进行放电。

天馈线路、电源线路、网络线路等线路上的设备极易遭受过电压、过电流的损害。

因此对短波台站天线的防直击雷防护、防感应雷防护及等电位防护显得尤为重要。

1 TX30型短波三线天线简述、主要技术指标及组成TX30型短波三线天线是一种性能优良的新型短波天线，可在1.6MHZ-30MHZ频段内工作。

具有效率高、通信效果好、状态稳定、抗风能力强、不易损坏等优点，能够在近中远距离都保持很好的通信效果。

工作频率：1.6MHz-30MHz；标称阻抗：50Ω；接口形式：L16插头；功率容量：150W；天线宽度：1.5m；天线长度：30m；天线重量：6㎏。

天线由辐射体1套，匹配器1个，支撑架以及室内信号接收机、主机、电脑等设备组成。

2 短波台站天线防雷设计2.1直击雷防护根据使用单位不同的通信需求该天线有两种架设方式，一种为倒“V”方式架设，即是将天线中央部位悬挂在支撑杆顶端；另一种为水平方式架设，即是用两支架将天线支撑于空中。

短波防雷技术指标

10kA
最大通流容量（8/20μs）
40kA
电压保护等级Up
≤1100V
插入损耗
≤0.1dB
最大传输功率
5.1KW
Байду номын сангаас接口
L27(馈线为50-10)
特性阻抗
50Ω
环境温度
温度－40～＋80℃
防护等级
IP65
5KW宽带发信机天馈防雷器
安装于短波电台的5KW的发信机匹配箱输入端后。
工作频率范围
0~30MHz
80V
插入损耗
≤0.1dB
接口
BNC(馈线50-5)
特性阻抗
50Ω
环境温度
温度－40～＋80℃
防护等级
IP65（满足恶劣环境要求）
1KW窄带发信机天馈防雷器
安装于短波电台的1KW的发信机天调输入端后。
工作频率范围
0~30MHz
直流最大持续工作电压
400V
标称放电电流（10/350μs）
10kA
最大通流容量（8/20μs）
直流最大持续工作电压
600V
标称放电电流（10/350μs）
10kA
最大通流容量（8/20μs）
40kA
电压保护等级Up
≤900V
插入损耗
≤0.1dB
最大传输功率
5.1KW
接口
L29-K
特性阻抗
50Ω
环境温度
温度－40～＋80℃
防护等级
IP65
40kA
电压保护等级Up
≤650V
插入损耗
≤0.1dB
最大传输功率
1100W
接口
N(馈线50-7)
特性阻抗

发射电台的雷电防护

发射电台的雷电防护随着电子技术的飞速发展，电台及其设备已成为现代社会不可或缺的一部分。

然而，电台在发射过程中，尤其是在雷电天气条件下，很容易受到雷电的影响，给电台设备带来损坏甚至毁坏的风险。

因此，在电台建设中，采取一定的雷电防护措施就变得尤为重要。

针对电台的雷电防护，需要分为三个方面：建筑物、天线和设备本身的防雷。

对于建筑物的防雷，首先要选择建筑材料。

建议选择比较耐腐蚀、导电性好的金属材料作为主要建筑材料。

其次，在建筑时，要保证接地良好，尤其是在电台建筑物的顶部，设置一定的避雷针接地抵抗，避免雷电直接击中电台建筑物。

同时，在电台建筑的周围，要安装防雷网，在避免雷击的同时，防止小动物或人员误触高压设备带来的意外伤害。

对于天线的防雷，一般采用避雷针中和雷电，以减少雷电对设备的影响。

在设置天线时，应根据电台的功率、频率、天线高度、天线本身的结构等因素，适当地配置避雷针，并定期对避雷针进行维护，确保其功能正常。

设备本身的防雷是电台建设中不可忽视的一个环节。

对于电台设备的防雷，可以从以下几点入手。

首先，设备的接地系统要做好。

设备的各种金属外壳必须进行接地，以防止高压或低压设备在雷击时出现过电压和瞬态电压，保证设备的运行安全。

其次，对于一些重要的电台设备，如发射机、天线驱动器等，应设置专门的雷电保护装置，能够在雷电影响下的瞬间，快速地将雷电电流短路，并将其引入接地系统中。

最后，要定期对电台设备进行维护和检修，及时排除故障和隐患。

总之，电台的雷电防护需要从建筑物、天线和设备本身三个方面进行考虑，采取针对性的措施，确保电台设备在雷电天气下的安全运行。

此外，在电台建设中，考虑到电台与自然环境的协调性和可持续发展等方面的要素也需要得到充分的重视，合理规划、布局和设计电台设施，是电台建设的根本保证。

雷电电磁脉冲及其防护概要

雷电电磁脉冲及其防护1 、雷电电磁脉冲的物理特性(1)物理特性从积雨云的密布到发生闪电，会出现三种物理现象。

①云中静止电荷产生的静电场，产生静电感应现象，地面及各种导体会产生感应电荷，呈观静电场的作用。

这种作用随着距离的增大而迅速减小，与距离的三次方成反比。

②积雨云中电荷的移动（包括闪电）会产生磁场，若磁场强度发生变化就会出现电磁感应现象，这就是感应场产生的作用。

这种作用随着距离的增大而减小较快，与距离的平方成反比。

③闪电发生时，会出现电磁波辐射。

这种辐射场也随距离增大而减小，但比较缓慢，它与距离的一次方成反比。

除了注意上述三种物理现象，更应密切注意雷电流的变化特性，因为雷电的破坏作用与雷电流的峰值和波形密切相关。

现代防雷装置正是根据雷电流的物理特性设计的，其主要的物理特性是：①峰值电流决定闪电的机械力和电力的作用大小以及雷灾的危害程度；②到达峰值的时间，数值愈小，冲击力愈大，在选用防雷元器件时应考虑响应速度；③最大电流变化率决定了闪电的电磁感应强弱，是电子设备防雷技术中应特别重视的参量，因为电子设备防雷技术中主要是对感应雷的防护；④半峰值时间或到达波尾中间的时间，是指回击电流减小到峰值一半时的时间，这个时间越长，热效应越大，容易造成元器件的损坏，也容易引起火灾。

超过lOO}上s就属于热闪电了。

(2)雷电电磁脉冲的频谱分析雷电电磁脉冲的频谱是研究避雷的重要依据，从频谱结构可以获得雷电电磁脉冲电压、电流的能量在各频段的分布。

根据这些资料可以估算通信设备或系统在其频率范围内可能遭受到的雷电冲击的幅度和能量大小，并以此作为确定避雷措施的参数。

①雷电流峰值比率的频率分析雷电流峰值比率的频率分布是指在雷电流的频谱范围内，每一个频率的电流峰值与雷电流峰值之比的频率分布。

雷电流主要贫布在低频部分，随频率升高迅速递减。

电波的波头越陡，高次谐波越丰富，波尾越长，低频部分越丰富。

②电流峰值比率积累的频率分布雷电流的破坏作用主要表现在对设备的过电压击穿和冲击能量过大的热击穿。

广播电台防雷方案

广播电台弱电设备感应雷击防护方案1雷电危害及雷电入侵楼内弱电设备途径分析1.1 雷电危害雷电已被列为对人类社会危害极大的八大灾害之一，感应雷击可简单地理解为雷击引起的很高的过电压（过电流）及强烈的电磁场，其主要危害对象是弱电设备。

广播电台的通信系统、播出系统都是对雷电非常敏感的弱电子设备，这些系统如遭雷击损坏其损失是巨大的。

包括两方面：首先是设备损坏所造成的直接经济损失。

其次是重要数据丢失。

1.2 雷电入侵楼内弱电设备途径分析雷击引起的上万伏的过电压及极强的交变电磁场是损坏楼内设备的主要原因，我们通过多年的实际专业经验总结，雷电入侵楼内设备的途径有配电线路、通信线路、地反击、雷击电磁场四条途径，具体分析如下：1.2.1 配电线路引入雷电配电线路（对10KV线路，高压MOA的残压很高，弱电设备受此高压都会损坏，变压器有一定的隔离和衰减作用，但还有相当大的剩余雷电会传到后续设备。

）产生过电压后，该过电压电直接传到弱电子设备，并将设备损坏，一般是将设备的电源部分损坏，根据线路上的过电压的成因及危害性可分为7种情况：A、市电线路在野外架空布设时遭直接雷击，因线路较长，发生的几率较大，线上的雷电流相当大，危害当然很大。

B、市电线路在野外架空布设，附近发生雷击（主要是空闪）时，雷电电磁场使得线上感应到雷电流。

有较大的发生几率，但雷电流不太大。

C、市电线路在野外走地缆沟或埋地布设，发生雷击后雷电流入地时，线上感应到雷电流。

相对前面两种情况来讲，发生几率及雷电流都不大。

D、楼内配电线路受大楼引下线电磁场感应而产生雷电流，雷电流的大小与发生几率与楼结构及布线有关。

垂直方向的线路没有屏蔽而且离引下线（大楼立柱）较近时，发生几率及雷电流较大。

E、楼内配电线路受大楼附近雷击（大楼附近落雷）电磁场感应而产生雷电流，雷电流的大小与建筑物的屏蔽性、布线、落雷位置、落雷点电流等有关。

当建筑屏蔽性较差、线路靠外墙、落雷点靠楼较近、落雷点电流大时，线路感应雷电流较大。

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ｑｕｎｙ— ｍａｎｃｈａｔｒＥＭＰｃｒｅｔｔｅｃａａｔｒｆｈｏｅｔｎｂｌｃｉａｅｏｆｄｂｙｔｅｓｍ — ｅｃｄｏｉａｒｃｅｓｏｆＬｕｒｎ．ｈｈｒｃｅｓｏｅｐｒｔｃｉｏｋｗｈｃｈｈｄｂｅｎｐｒｏｅｉｔｏｈ
ｕａｔｎａｄｐａｔａｌｐｉａｔｎｓｔｆｈｅｉｍｎｓｏｉｎｌｒｎｓｅ。ｉａｋｈｏｎｔｎｏｉｉｒＬｌｉｏｎｒｃｉｐｌｉａｉｉｔｅｒｑｕｒｅｃａｃｏｓｅｓｅｔｆｇａｆｒｗｈｃｈｍｓａｔｅｓｔｆｕｄａｉｆｓｍｌＥＭＰｅｏａ
：ＴｓｐｅｔｏｗａｄｔｅＬｈｉａｐｒｐｕｓｆｒｒｈＥＭＰｏｔｃｔｃｅｍｅｆｒＶＨＦａｔｎａｐｒｎｙｉｇｔｅｉｅａｎｒ－ｐｒｅｉｓｈｏｎｏｎｅｎｏｔｂｙａａｌｚｎｈｔｍｄｆｅ
的雷电防护设计奠定了基础。
关键词：电脉冲；雷超短波；天线端日；插入损耗；驻波比
中图分类号：Ｕ９Ｔ８５
Ａｂｓｒｔ础
文献标识码：Ａ
文章编号：０３００（１）４）７ —３１０ — １７２１￣０２０００
图２雷电流时域波形
在图２中，波前时间Ｔ＝ｓ±３％，半峰值时间。８０
Ｔ＝２Ｓ± ２％。２００
电路元件免受瞬态高能量的冲击而损坏。
雷ｔ
数学表达式为：
Ｉ）１ｅｅ０（＝０…一一是波前衰减系数，是波１中，。Ｂ
天线端口进行雷电防护设计就迫在眉睫。
函数快速上升至幅值，以近似指数函数规律缓慢下降，后通常
雷电流以８０ｘ电流波来表示，／１ｓ２波形近似描述如图２示。所
２设计原理
利用防雷器件的特性，天线与主机之间设计防护模块，在
Ｅ兼容
超短波电台天线端口雷电脉冲防护设计
ＬＥＭＰｏｔｃｔｏｆＨＦｎｔＰｒｅｉｎｏｒＶＡｅｎｎａＰｏｒｔ
胡军，颉晨文权（州海格通信集团股份有限公司，广广东广州
５１６３）０６
Ｈｕ，ｅＣｈｎ，ｕＪｎＸｉｅＳｕｎＷｅ－ｕｎ（ｕｎｚｏａｇｏｎｑａＧａｇｈｕｈｉｅｃｍｍｕｉｔｎｒｕｃｒｏｎｃｉｓｏｐｉｏｐ — ａｏｇｎ
３雷电流的特性
３１时域特性．
雷电流的标准波形是一条双指数曲线，时间近似以指数随
地会对电子设备造成损害。随着我军现代化的推进，信息化已经深入到部队的各个角落。因此，军用电子装备的雷电防护愈
来愈引起军方的重视。目前，短波电台在交给用户使用时，超经常由于天线引入雷电而频遭雷击损坏，而，超短波电台因对
将雷击电流泄放到大地或将其两端的电压箝位到预定的数值
上（图１示）设备正常工作时，雷器件是静态的，影二如所。当防不响电路的正常工作；当遭受雷击时，防雷器件能以极快的速度使其阻抗降低而导通，时吸收雷击大电流，而确保后面的同从
ｐｒｔｔｎｏｅｉｓｃｏＫｅｏｒｓＥＰ；ｙｗｄ：ＬＭＶＨＦ；ｔｎｏｒ；ｅｒｏｎＩｓ；ＷＲＡｎｅｎａｐｔＩｎｓｔｏｓＶＳｉ
ＣＣｎｍｂｒＵ９Ｌｕｅ：８５Ｔ
Ｄｃｍｅｔｏ斟Ａｏｕｎｄｃ
￡ｒｌ ∞ ０
如
尾衰减系数，是雷电流瞬时值。Ｉ
３２频域特性．
将式（进行傅立 Ⅱ 变换，得：１）十可
ｒ ∞
姗０
图１雷电防护的设计原理
１ｏＪＩ一）＇０）。ｅｅｄ，Ｏｌ一－ｔ＝ｅＪ（ … ￣
ｒｔｏｐｎ，ａｇｏｇＧｕｎｚｏ０６）ａｅｃｍａｙＧｕｎｄｎａｇｈｕ５１６３ｄ
摘要：该文通过对雷电流时频域特性进行分析，出了超短渡电台天线端口雷电防护设计方案，提并
通过仿真与实际应用验证了该防护模块性能（入损耗与驻波比）插满足信号传输的要求，为类似电台
Ａｔｌ：０３００（０ｏ — ０２０ｒｃＩ１０－１７２１）４０７ — ３ｉｅＤ１
１引言
雷电是自然界最严重的灾害之一。雷电形成的电压高达几百万伏，至几千万伏，流高达几十万安培，不可避免甚电其