衛(wèi)星地球站天饋電子設備防雷探討

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

1、衛(wèi)星通信簡述
衛(wèi)星通信是以人造衛(wèi)星為中繼站的無線電通信。它工作于微波波段。衛(wèi)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(zhàn)爭期間，采用衛(wèi)星通信處理美軍戰(zhàn)區(qū)約90%的通信業(yè)務。衛(wèi)星通信的優(yōu)點是通信距離遠，建站成本與通信距離無關，以廣播方式工作，便于實現多址聯接，通信容量大，能傳送的業(yè)務類型多，性能穩(wěn)定可靠，不受地理條件限制，靈活機動等特點。我國的衛(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，移動衛(wèi)星通信地球站等等大量應用于國內軍用民用衛(wèi)星通信網中。隨著衛(wèi)星通信技術的發(fā)展和衛(wèi)星通信業(yè)務的需求，國內衛(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。在抗震救災中，便攜式衛(wèi)星通信地球站，移動衛(wèi)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(wèi)星通信地球站防雷問題進行探討。

2、某衛(wèi)星站電子設備多次被雷擊壞
某衛(wèi)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。天線場并排架了三座鐵塔避雷針，離地約32米。以保護天線場的天線饋線系統(tǒng)級及天線尾部的高頻設

圖1 先后雷擊壞某衛(wèi)星站高頻電子設備的天線

備（低噪聲放大器LNA和高功放HPA）。幾年來，天饋系統(tǒng)的高頻部分設備多次被雷擊壞，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的2個低噪聲放大器（LNA）在一次雷擊時損壞，中間和左邊的2個Ku波段天線高頻設備在另一次雷擊時被損壞。下面對雷電產生和防雷進行探討。

3、雷電
3．1閃電是速變電磁場
對閃電有幾種觀點，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，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點，即閃電是一種速變電磁場。閃電的電磁場能量轉變?yōu)楣饽?、聲能和電磁場中物體的熱能。
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，形成多個堆積中心。不論在云中或云對地間，電場強度是不一致的，當云中電荷密集處的電場強度大到一定程度，就會由云開始先導放電，當先導通道的頂端接近地面時，可誘發(fā)迎面先導，先導與迎面先導會合時，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。簡單地說，當帶電荷云層逐步積累到足夠的電荷量時，便擊穿空氣，產生閃電現象，形成雷電。