卫星地球站天馈电子设备防雷探讨

以麦克斯韦电磁场理论为基础，对某卫星通信地球站天馈线中心体中的高频电子设备多次被雷击坏进行了分析，并提出了卫星通信地球站防雷系统是一个系统工程，应采取综合防雷措施。对某卫星站防雷击提起出了简单的雷击解决方案。

关键词  卫星地球站  电子设备  防雷

1、 卫星通信简述

卫星通信是以人造卫星为中继站的无线电通信。它工作于微波波段。卫星通信已成为重要的现代化的通信手段，在国内外获得了广泛的应用。美国在海湾战争期间，采用卫星通信处理美军战区约90%的通信业务。卫星通信的优点是通信距离远，建站成本与通信距离无关，以广播方式工作，便于实现多址联接，通信容量大，能传送的业务类型多，性能稳定可靠，不受地理条件限制，灵活机动等特点。我国的卫星通信发展迅速，固定式卫星通信地球站，车载式卫星通信地球站，便携式卫星通信地球站，移动卫星通信地球站等等大量应用于国内军用民用卫星通信网中。随着卫星通信技术的发展和卫星通信业务的需求，国内卫星通信已从单一的C波段发展为C、UHF、Ku多波段的卫星通信。在抗震救灾中，便携式卫星通信地球站，移动卫星通信地球站充分发挥了它的作用。本文仅对地面某固定卫星通信地球站防雷问题进行探讨。

2、 某卫星站电子设备多次被雷击坏

某卫星通信地球站机房楼顶架了避雷针，离地高度约27米，以保护机房通信设备。天线场并排架了三座铁塔避雷针，离地约32米。以保护天线场的天线馈线系统级及天线尾部的高频设备（低噪声放大器LNA和高功放HPA）。几年来，天馈系统的高频部分设备多次被雷击坏，不是在这部天线被击坏，就在另一部天线被击坏。为什么约32米高的铁塔避雷针却不能使2—5米高的高频电子设备避雷而被雷电击坏呢？先后被雷电击坏的某卫星站高频电子设备的天线如图1所示。图1中右边C波段天线尾部中心体内的2个低噪声放大器（LNA）在一次雷击时损坏，中间和左边的2个Ku波段天线高频设备在另一次雷击时被损坏。下面对雷电产生和防雷进行探讨。

图1   先后雷击坏某卫星站高频电子设备的天线

3、 雷电

3．1闪电是速变电磁场

对闪电有几种观点，一种认为是恒压电路，另一种认为是恒流电路，第三种认为是速变电磁场，它辐射的电磁波极宽，包括比微波频率更高的光波。笔者比较认同第三种观点，即闪电是一种速变电磁场。闪电的电磁场能量转变为光能、声能和电磁场中物体的热能。

3．2 雷电的形成

雷电的形成。由于大气空间场的作用下，云层分离从而带电。雷云中电荷的分布是不均匀的，形成多个堆积中心。不论在云中或云对地间，电场强度是不一致的，当云中电荷密集处的电场强度大到一定程度，就会由云开始先导放电，当先导通道的顶端接近地面时，可诱发迎面先导，先导与迎面先导会合时，形成云到地面的电离通道。其为雷电的主放电阶段，伴有电闪雷鸣。该地物就遭到雷击。简单地说，当带电荷云层逐步积累到足够的电荷量时，便击穿空气，产生闪电现象，形成雷电。

作者：郑 军 王培国 张 琳 陈文汉   来源：成都军区通信网络管理中心