CN105305074B - 雷击防护天线 - Google Patents
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Abstract
雷击防护天线，涉及防雷技术。本发明包括防雷保护部分、天线和智能监测部分，防雷保护部分设置于天线的上方，并且与天线绝缘；防雷保护部分包括从上向下顺次设置的金属球电极、变阻抑制器、静电屏蔽环和引下线；变阻抑制器的两端分别与金属球电极和静电屏蔽环形成电连接，静电屏蔽环通过引下线接地；所述静电屏蔽环设置在绝缘柱上方，静电屏蔽环到天线顶端的垂直距离为H，全向天线的波长为λ，H与λ的关系满足H≥λ/2，引下线到全向天线顶端的水平距离L≥λ。本发明克服了现有避雷针主动接闪带来的问题，有效地减少了传统避雷针频繁引雷入地而产生的地电位反击、跨步电压等严重问题，减少了从电源线、信号线、天线上的感应雷。
Description
技术领域
本发明涉及防雷技术。
背景技术
天线是通讯设备必备部件，暴露在高空中，遇到雷雨天气，极易遭受雷击，强大的雷电流会打坏通信设备，影响用户通信。现有技术是在天线旁边安装避雷针，不管是传统的避雷针还是改进型的优化避雷针都是采用的主动引雷方式，当雷雨云电荷达到一定程度，避雷针就会接闪，强大的雷电流通过避雷针、引下线、接地装置泄流到大地，这将会使整个泄流通道上产生很高的电位，当此电位大于引下线与天线的绝缘强度时，泄流通道上的高电位就会通过天线中的导体放电，使天线及通信设备遭受雷击损坏。
天线和避雷保护器装置在长时间使用后，难免会老化，受天气和雷击等因素的影响性能会降低或坏掉。传统的天线和避雷保护部分都是在接到投诉后再到现场监测和处理，属于事后监测；加上现场监测还需要关掉基站操作，会直接影响运营商的经济效益和用户的满意度；现场监测还受时间和地形的影响，不仅费时还费力。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种具有良好防雷效果和可实现实时监控的雷击防护天线。
本发明解决所述技术问题采用的技术方案是，雷击防护天线，其特征在于，包括防雷保护部分、天线，防雷保护部分设置于天线的上方，并且与天线绝缘；防雷保护部分包括从上向下顺次设置的金属球电极、变阻抑制器、静电屏蔽环和引下线；变阻抑制器的两端分别与金属球电极和静电屏蔽环形成电连接，静电屏蔽环通过引下线接地；所述静电屏蔽环设置在绝缘柱上方，静电屏蔽环到天线顶端的垂直距离为H，天线的波长为λ，H与λ的关系满足H≥λ/2，引下线到天线顶端的水平距离L≥λ；所述天线为全向天线，其顶端设置有绝缘柱，防雷保护部分安装在绝缘柱的顶端。
智能监测部分由传感器、采集器和智能监测模块组成，采集器与天线下端的同轴馈线连接，传感器与引下线连接，传感器、采集器分别和智能监测模块连接。
或者，所述天线为定向天线，定向天线安装于支架的一侧，引下线设置于定向天线的背面。
雷电传感器穿过或紧贴引下线安装，雷电传感器采集到流过引下线的雷电信号，传输到智能监测模块进行处理，形成相关数据，包括雷电的波形、幅值、次数，用于在本地显示实现本地监控或传送到远程网管系统实现远程监控。
天线性能采集器串接于天线下的同轴馈线中或集成于智能监测模块中，天线性能采集器采集到的天线信号，传输到智能监测模块进行处理，转化为天线的驻波系数，用于在本地显示实现本地监控或传送到远程网管系统实现远程监控。
本发明提供了一种不接闪或少接闪天线防雷技术方案，克服了现有避雷针主动接闪带来的问题，有效地减少了传统避雷针频繁引雷入地而产生的地电位反击、跨步电压等严重问题，减少了从电源线、信号线、天线上的感应雷。
本发明同时还提供了防雷保护部分和天线的性能智能监控功能，克服了天线和防雷器件因老化或受天气、雷击等影响使性能降低或坏掉时，需经用户投诉后被动地到现在检测和处理的弊病，实现了自动上报、告警和远程实时监控功能。
附图说明
图1是实施例1的结构示意图。
图2是实施例1的原理示意图。
图3是实施例2的结构示意图。
图中序号：2：天线；3：智能监测部分；4：安装支架；5：金属球电极；6：变阻抑制器；7：静电屏蔽环；8：绝缘柱；9：引下线；10：抗风绳；11：传感器；12：采集器；13：智能监测模块；14：定向天线；15：金属支柱。
具体实施方式
实施例1
本实施例中的雷击防护天线的结构如图1所示，由防雷保护部分、全向天线2、智能监测部分3组成。
其中防雷保护部分由金属球电极5、变阻抑制器6、静电屏蔽环7和引下线9组成。
智能监测部分3由传感器11、采集器12和智能监测模块13组成。
金属球电极5在防雷保护部分的上端(顶端)，材料为不锈钢，下端与变阻抑制器6的一端牢固连接。变阻抑制器6另一端固定在静电屏蔽环7上。
防雷保护部分的静电屏蔽环7下端通过绝缘柱8固定在天线2顶部，静电屏蔽环7到天线顶端的垂直距离H不小于全向天线的波长的二分之一，即H≥λ/2，λ为全向天线的波长。
防雷保护部分的金属引下线9与全向天线2斜拉成一定角度，斜拉金属引下线9与天线顶端的水平距离L≥全向天线的波长，可再加一至二根绝缘抗风绳10加牢固定，最后将金属引下线引入到大地。
天线2固定在安装支架4上。
雷电传感器11穿过引下线9或紧贴引下线9安装，天线性能采集器12串接于天线下方的同轴馈线中，或将采集器电路集成在智能监测模块13中。
智能监测模块13固定在安装支架4或其他适当的位置。
智能监测模块13具有监测防雷保护部分的雷电波形、幅值、次数和天线2的驻波系数等参数功能，也可以是单个或多个参数的组合。
其中防雷保护部分的防护原理如下：
参见图2，在同样的带电雷云作用下，由于传统避雷针的针尖面积比防雷保护部分的金属球电极5的面积小，所以传统避雷针电极上积累的电荷密度比金属球电极5上积累的电荷密度大，形成的电场强度高，导致传统避雷针的针尖电极比防雷保护部分的金属球电极5易接闪雷电，反之由金属球组成的电极对雷电不易接闪，从而减少下面的天线和保护区域内设备遭受直击雷和感应雷的伤害。
当金属球电极5在带电雷云的电场作用下积累电荷，积累的电荷使金属球电极5对地的电位差小于变阻抑制器6的设定电压值时，变阻抑制器6处于高阻状态会自动关断，此时金属球电极5不接闪雷电，从而减少直击雷和感应雷对下面的天线及其保护区域内设备的伤害。
当金属球电极5在带电雷云的电场作用下积累电荷，使金属球电极5对地的电位差大于变阻抑制器6的设定电压值时，变阻抑制器6由高阻状态变为低阻状态，即由断开状态变为导通状态，通过金属球电极5、变阻抑制器6、静电屏蔽环7和引下线9形成电荷移动通道，从地面向金属球电极5装载与雷电先导极性相反的电荷，中和雷电先导的异性电荷，在雷电先导中和的瞬间，金属球电极对地电位低于变阻抑制器6的设定电压值，变阻抑制器6由低阻状态变为高阻状态，变阻抑制器6自动关断，经过以上过程后，金属球电极5又回到开始时的状态，准备好对雷电先导的下一次中和。在这一循环过程中的放电、中和雷电先导的过程都是在变阻抑制器6自动控制下进行的。因此有效地减少了传统避雷针频繁引雷入地而产生的地电位反击对天线及其保护区域内设备的伤害。
由于雷电大小是不可预测的，静电屏蔽环就是为防止强雷电流设计的。当有强雷电流冲击时，金属球电极5在强大的带电雷云电场作用下对地的电位差远远高于变阻抑制器6的设定电压值，高电压一方面可以通过变阻抑制器6、静电屏蔽环7和引下线9泄流到大地；同时强雷电云形成的高电压会击穿金属球电极5与静电屏蔽环7之间的空气直接发生闪络，分流流过变阻抑制器6的雷电流，使变阻抑制器6不被损坏，保证防雷保护部分对天线及其保护区域内设备的防护功能。
防雷保护部分和天线2在长期使用后会老化，或受天气、雷击等因素的影响，其性能会降低或变坏，从而影响基站的正常工作和保护。智能检测部分就是为远程监控功能设计的。串接于天线下端的同轴馈线中或置于智能监测模块13之内的采集器12将天线信号采集并传输到智能监测模块13进行处理，转化为天线驻波系数，在本地显示实现本地监控或传送到远程网管系统实现远程监控；穿过引下线9或紧贴引下线9安装的传感器11将雷电信号采集后传输到智能监测模块13进行处理，转化为雷电的波形、幅值、次数等参数，在本地显示实现本地监控或传送到远程网管系统实现远程监控。
实施例2
本实施例结构如图2所示，由防雷保护部分、定向天线14、智能监测模块13组成。其中防雷保护部分由金属球电极5、变阻抑制器6、静电屏蔽环7和引下线9组成。
金属球电极5在防雷保护部分的上端，材料为不锈钢，下端固定在变阻抑制器6的一端。变阻抑制器6另一端固定在静电屏蔽环7上，静电屏蔽环7的下端与金属支柱15相连。金属支柱15的另一端固定地安装支架4上，防雷保护部分的引下线9沿定向天线14背面引入到大地。
定向天线13固定在安装支架4上。
智能监测模块13固定在安装支架4或其他适当的位置。
雷电传感器11穿过引下线9或紧贴引下线9安装，天线性能采集器12串接于天线下方的同轴馈线中，或将采集器电路集成在智能监测模块13中。
智能监测模块13具有监测防雷保护部分的雷电波形、幅值、次数和天线的驻波系数等参数功能，可以是单个或多个参数的组合。
说明书和附图已经充分说明本发明的原理和必要细节，普通技术人员能够据此实施，故不再赘述其他更具体的技术细节。
Claims (2)
1.雷击防护天线，其特征在于，包括防雷保护部分、天线(2)，防雷保护部分设置于天线(2)的上方，并且与天线(2)绝缘；防雷保护部分包括从上向下顺次设置的金属球电极(5)、变阻抑制器(6)、静电屏蔽环(7)和引下线(9)；变阻抑制器(6)的两端分别与金属球电极(5)和静电屏蔽环(7)形成电连接，静电屏蔽环(7)通过引下线(9)接地；所述静电屏蔽环(7)设置在绝缘柱(8)上方，静电屏蔽环(7)到天线(2)顶端的垂直距离为H，天线(2)的波长为λ，H与λ的关系满足H≥λ/2，引下线(9)到天线(2)顶端的水平距离L≥λ；所述天线(2)为全向天线，其顶端设置有绝缘柱(8)，防雷保护部分安装在绝缘柱(8)的顶端。
2.如权利要求1所述的雷击防护天线，其特征在于，还包括智能监测部分(3)，所述智能监测部分(3)由传感器(11)、采集器(12)和智能监测模块(13)组成，采集器(12)与天线下端的同轴馈线连接，传感器(11)与引下线(9)连接，传感器(11)、采集器(12)分别和智能监测模块(13)连接。
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