|
6 Грозозащита антенно-фидерных трактов
Дальность радиосвязи пространственной волной (основной вид
распространения радиоволн в диапазонах VHF, UHF и выше) в большей
степени, чем мощностью передатчиков, определяется высотами подъема
антенн (точнее - произведением высот подъема передающей и принимающей
антенн) над поверхностью земли.
Поэтому антенны (особенно - антенны базовых станций и ретрансляторов в
городах, где из-за большого количества препятствий высок коэффициент
ослабления радиоволн, а также антенны удаленных стационарных объектов)
стремятся располагать (хотя и не всегда обоснованно) по возможности
выше, используя для этого уже имеющиеся высотные сооружения
(многоэтажные здания, заводские трубы и т.п.) либо специально возводимые
антенные мачты различной конструкции.
Однако высоко расположенные объекты потенциально более подвержены
опасности воздействия грозовых разрядов и поэтому, как правило,
оборудуются молниезащитой.
Если высотное сооружение оборудовано молниеотводом с правильно
смонтированной и регулярно контролируемой системой защитного заземления,
то в определенной степени защищенными от воздействия грозовых разрядов
принято считать те объекты (в том числе антенны), которые располагаются
в некоторой зоне ниже молниеотвода. Эта зона ограничивается поверхностью
конуса с вершиной в верхней точке молниеотвода и с образующей этого
конуса, наклоненной под углом 45° к земле.
При этом верхний и нижний концы внешнего проводника (экрана)
коаксиальной фидерной линии должны быть соединены с антенной мачтой и с
шиной заземления сверху и снизу.
Кроме того, большинство современных ненаправленных антенн и практически
все направленные антенны типа «волновой канал» диапазонов VHF и UHF с
целью уменьшения вероятности накопления на них статических зарядов, а
также для защиты антенно – фидерного тракта от последствий ударов молнии
соединяются по постоянному току с металлическим телом мачты и с землей.
В этом случае применение специальных устройств грозозащиты (грозоразрядников)
обычно не требуется.
Особая важность последнего замечания о целесообразности заземления всех
проводящих элементов самих антенн по постоянному току связана с тем, что
основная часть энергии молнии передается в диапазоне частот от нуля
(т.е. от постоянного тока) до, приблизительно, 1МГц, а далее резко
убывает с частотой. И таким образом, при указанных конструкциях антенн
ток разряда через мачту, шину и контур защитного заземления в основном
замыкается на землю и лишь частично ответвляется в фидер и станционные
устройства.
Если же заземление металлических элементов антенны по постоянному току
отсутствует, а также на наиболее важных объектах (например, на базовых
станциях, ретрансляторах и др.) и в случаях ранее имевших место
прецедентов поражения молнией рекомендуется применение специальных
устройств грозозащиты (УГЗ) - грозоразрядников, но обязательно в
комбинации с хорошей системой заземления.
Сразу заметим, что никакие УГЗ не обеспечивают гарантированную защиту
АФУ и оконечного оборудования от прямого (даже самого слабого) удара
молнии в антенну.
Но опасность представляют и наводимые в антеннах импульсы тока при
прямых разрядах на соседние с АФУ объекты. В таких случаях применение
специальных УГЗ значительно более эффективно и оправданно.
Все такие устройства включаются в разрыв кабельных линий (но без разрыва
их проводников) и поэтому выпускаются со стандартными импедансами 50 Ом
(или 75 Ом) и с КСВ не выше 1,1.
По принципу действия грозоразрядники делятся на два основных класса: УГЗ,
построенные на основе применения газоразрядных (плазменных) приборов
(иногда называемых газоразрядниками), и УГЗ на основе применения
четвертьволновых режекторных фильтров.
Работа газоразрядника основана на принципе газового разряда. При
атмосферных аномалиях за очень короткое время сопротивление падает с МОм
до мОм. Это вызывается ионизацией газа. При этом, идущий по линии
импульс будет заземлен. В течение этого времени остаточное напряжение в
устройстве составляет приблизительно 70 - 90 В при токе в несколько мА.
Секунд через 30 защитное устройство снова готово к работе.
Существенным недостатком широкополосных газоразрядных УГЗ является их
инерционность. За те несколько микросекунд, пока напряжение достигнет
уровня срабатывания газоразрядной трубки, при котором центральный
проводник разрядника закоротится на его заземленный корпус, некоторая
часть энергии грозового разряда или наведенного им в антенне импульса
успевает пройти через фидерную линию в аппаратуру, создавая определенную
опасность ее вывода из строя. В связи с тем, что при пиковых значениях
напряжений газоразрядные УГЗ перегорают, они обычно комплектуются
сменными капсулами (вставками).
Из защитных приборов данного класса наиболее приемлемыми по параметрам
для защиты антенно-фидерных трактов, эксплуатируемых подразделениями
вневедомственной охраны, являются УГЗ CA-23 и CA-35. Их модификации
несколько отличаются друг от друга по диапазону рабочих частот, по
максимальной пропускаемой мощности (защищаемых передатчиков) и вносимым
потерям, по типам коаксиальных разъемов и плавких вставок, а также по
массогабаритным показателям.
УГЗ на основе четвертьволновых режекторных фильтров, образующие другой
большой класс защитных приборов, относятся к устройствам со связью по
постоянному току. Но в отличие от широкополосных газоразрядных приборов,
настроенных на определенное напряжение срабатывания, эти приборы,
обеспечивающие более эффективную защиту аппаратуры, выпускаются на
определенные частотные диапазоны, которые, к сожалению, не охватывают
рабочие полосы частот 160 и 450 МГц.
Внешние виды рекомендуемых газоразрядных УГЗ
Параметры рекомендуемых УГЗ приведены в Приложении 6.
Далее
>>> |