衛(wèi)星地球站天饋電子設(shè)備防雷探討

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

1、衛(wèi)星通信簡(jiǎn)述
衛(wèi)星通信是以人造衛(wèi)星為中繼站的無(wú)線電通信。它工作于微波波段。衛(wèi)星通信已成為重要的現(xiàn)代化的通信手段，在國(guó)內(nèi)外獲得了廣泛的應(yīng)用。美國(guó)在海灣戰(zhàn)爭(zhēng)期間，采用衛(wèi)星通信處理美軍戰(zhàn)區(qū)約90%的通信業(yè)務(wù)。衛(wèi)星通信的優(yōu)點(diǎn)是通信距離遠(yuǎn)，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(xiàn)多址聯(lián)接，通信容量大，能傳送的業(yè)務(wù)類型多，性能穩(wěn)定可靠，不受地理?xiàng)l件限制，靈活機(jī)動(dòng)等特點(diǎn)。我國(guó)的衛(wèi)星通信發(fā)展迅速，固定式衛(wèi)星通信地球站，車載式衛(wèi)星通信地球站，便攜式衛(wèi)星通信地球站，移動(dòng)衛(wèi)星通信地球站等等大量應(yīng)用于國(guó)內(nèi)軍用民用衛(wèi)星通信網(wǎng)中。隨著衛(wèi)星通信技術(shù)的發(fā)展和衛(wèi)星通信業(yè)務(wù)的需求，國(guó)內(nèi)衛(wèi)星通信已從單一的C波段發(fā)展為C、UHF、Ku多波段的衛(wèi)星通信。在抗震救災(zāi)中，便攜式衛(wèi)星通信地球站，移動(dòng)衛(wèi)星通信地球站充分發(fā)揮了它的作用。本文僅對(duì)地面某固定衛(wèi)星通信地球站防雷問(wèn)題進(jìn)行探討。

2、某衛(wèi)星站電子設(shè)備多次被雷擊壞
某衛(wèi)星通信地球站機(jī)房樓頂架了避雷針，離地高度約27米，以保護(hù)機(jī)房通信設(shè)備。天線場(chǎng)并排架了三座鐵塔避雷針，離地約32米。以保護(hù)天線場(chǎng)的天線饋線系統(tǒng)級(jí)及天線尾部的高頻設(shè)

圖1 先后雷擊壞某衛(wèi)星站高頻電子設(shè)備的天線

備（低噪聲放大器LNA和高功放HPA）。幾年來(lái)，天饋系統(tǒng)的高頻部分設(shè)備多次被雷擊壞，不是在這部天線被擊壞，就在另一部天線被擊壞。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(shè)備避雷而被雷電擊壞呢？先后被雷電擊壞的某衛(wèi)星站高頻電子設(shè)備的天線如圖1所示。圖1中右邊C波段天線尾部中心體內(nèi)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波段天線高頻設(shè)備在另一次雷擊時(shí)被損壞。下面對(duì)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(duì)閃電有幾種觀點(diǎn)，一種認(rèn)為是恒壓電路，另一種認(rèn)為是恒流電路，第三種認(rèn)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(rèn)同第三種觀點(diǎn)，即閃電是一種速變電磁場(chǎng)。閃電的電磁場(chǎng)能量轉(zhuǎn)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(duì)地間，電場(chǎng)強(qiáng)度是不一致的，當(dāng)云中電荷密集處的電場(chǎng)強(qiáng)度大到一定程度，就會(huì)由云開始先導(dǎo)放電，當(dāng)先導(dǎo)通道的頂端接近地面時(shí)，可誘發(fā)迎面先導(dǎo)，先導(dǎo)與迎面先導(dǎo)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(dāng)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(xiàn)象，形成雷電。