CN204720976U - 一种导航系统的地面防雷系统 - Google Patents

Abstract

一种导航系统的地面防雷系统，防雷系统包括接收端、发射端、螺旋接地装置和双电极避雷针；接收端包括接收天线、多导航防雷器和终端接收设备，发射端包括发射天线、大功率防雷器和射频发射设备；接收端的多导航防雷器的一端与接收天线连接，另一端与终端接收设备连接；发射端的大功率防雷器一端与发射天线连接，另一端与射频发射设备连接；多导航防雷器、大功率防雷器和双电极避雷针都与螺旋接地装置连接，螺旋接地装置与大地连接。本实用新型利用双电极避雷针的提前放电功能来保护导航系统，而多导航防雷器和大功率防雷器分别对防雷系统的接收端和发射端进行进一步防雷，使得整个防雷系统的防雷效果更好。

Description

一种导航系统的地面防雷系统

技术领域

本实用新型涉及导航系统的防雷装置，具体涉及射频导航系统的发射端和接收端的全面防雷。

背景技术

目前由于卫星导航空间及雷电电磁干扰防护的装备及系统尚不成熟，由空间及雷电电磁干扰引起的故障频发，对导航系统的应用造成了较大的困难。已有的北斗、GPS和GLONASS导航系统的雷电防护主要是以防护线路中感应雷电流为主，没有对导航系统的地面站系统进行全面的防护，同时由于没有获得此类系统所遭受到的雷电电磁干扰参数详细数据，无法确认保护方式的有效性。根据我国《北斗卫星导航系统发展计划》，到2020年北斗导航系统将提供全球无源系统服务。针对其地面主控站、上行注入站、监测站以及终端的空间及雷电电磁干扰防护系统技术攻关符合国家战略新型产业规划、中长期科技发展规划，也符合北斗卫星导航系统全面自主化的要求。导航产业应用包括空间卫星、地面系统、终端设备以及运营服务。

由上可知导航系统均是为无线方式传输：由导航卫星通信发射无线电磁波，经卫星地面站设备或车载终端设备进行接收处理信息。而现代化大量电气设备、电子设备、计算机控制及大规模集成电路，集成度越来越高，体积越来越小，功能越来越全，但不利因素也愈显突出。众所周知，计算机设备、大规模集成电路中使用了大量敏感电子元件，极易受到过电压，过电流及电磁场干扰产生的影响，甚至是产生的电子元件损坏。

雷电作为一个强大的电磁干扰源，能够产生瞬时的巨大电流变化，从而产生巨大的瞬态电磁场，极易受到雷击过电压的影响，雷电灾害可以导致通信侦察指挥系统中断，甚至崩溃，由于雷电波侵入、雷电感应、地电位升高、雷电电磁脉冲引起的雷电灾害日益受到重视；同时也存在着人为强电磁波干扰，这种干扰会使正常信号无法接收或不能识别。

因此需要通过对多种导航系统进行全方位的防雷保护，保证系统全天候的正常运行。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：针对导航系统的发射端中的射频发射设备，以及接收端中的终端接收设备中的电子元件，易受雷电浪涌的过电压，过电流及电磁场干扰产生的影响，甚至是产生的电子元件损坏，而提出一种有效的防雷系统。

针以上述问题，本实用新型提出的技术方案是：一种导航系统的地面防雷系统，防雷系统包括接收端、发射端、螺旋接地装置和双电极避雷针；接收端包括接收天线、多导航防雷器和终端接收设备，发射端包括发射天线、大功率防雷器和射频发射设备；接收端的多导航防雷器的一端与接收天线连接，另一端与终端接收设备连接；发射端的大功率防雷器一端与发射天线连接，另一端与射频发射设备连接；多导航防雷器、大功率防雷器和双电极避雷针都与螺旋接地装置连接，螺旋接地装置与大地连接。

进一步地，双电极避雷针的顶部设有引导电极，引导电极的下端设有半球状的放电电极；放电电极的下端设有引导导体和引电管，一根引导导体夹在两根引电管之间；引导导体和引电管的下端设有电极连接盘，电极连接盘与螺旋接地装置连接。

进一步地，多导航防雷器包括外壳主体、射频连接头、同轴放电管和连接针；外壳主体上开有一个以上的安装孔，同轴放电管的两端各套有一根连接针，且同轴放电管和连接针一起装在安装孔中；每个安装孔的两端各装有一个射频连接头，每个射频连接头都与一根连接针相连接；每个安装孔两端的两个射频连接头中，一个射频连接头与接收天线连接，另一个射频连接头与终端接收设备连接。

进一步地，大功率防雷器包括主腔体、大功率射频连接头、内导体和合成放电元件；主腔体两端各连接有一个大功率射频连接头，主腔体中设有内导体，合成放电元件的一端与主腔体连接，另一端与内导体连接；主腔体两端连接的两个大功率射频连接头中，一个大功率射频连接头与发射天线连接，另一个大功率射频连接头与射频发射设备连接；主腔体和大功率射频连接头上设有散热结构，散热结构为导气槽和/或散热片。

进一步地，螺旋接地装置包括钻杆、旋转手柄、固定支架和钻头；一字形旋转手柄与钻杆垂直，且固定连接，钻杆上设有梯形螺纹，固定支架的上端设有螺母，钻杆装在螺母中，且钻杆通过梯形螺纹与螺母形成活动连接；钻杆的下端与钻头通过螺纹连接在一起，通过转动旋转手柄，能带动钻杆旋转，钻杆旋转时，钻杆和钻头能向上或向下运动。

本实用新型的优点是：

1.双电极避雷针的引导电极为针尖状的，能快速度的在针尖端累积电荷，而放电电极采用的是石墨制成的半球状放电极，其耐腐蚀与耐雷电流能力都有很大的提高，且解决了避雷针光污染的难题。

2.将多导航防雷器上的多个射频连接头通过同轴放电管安装在一个外壳主体上，能很大程度的减小防雷器的体积，能用于空间小，设备密集的场合，因此通用性强。

3.多导航防雷器上的射频连接头可以是任意类型的射频连接头，也就是说安装孔两端的各种类型的射频连接头可以任意搭配，能满足不同导航系统的接口需要。

4.大功率防雷器的主腔体和大功率射频连接头上设有导气槽或散热片，能提高大功率防雷器的散热效果，且合成放电元件是采用放电管与压敏电阻进行无引线焊接，这种合成放电元件具备起动电压高能在高电压下工作的特点，适用于大功率发射系统中，且具备低电容值、无电感干扰与小体积的特点，能满足GSM、3G、4G、WLAN等高频无线通信用元件性能要求。

5.螺旋接地装置的钻杆采用空心杆，同时钻杆体上有均匀密布的小孔，可以灌注导电液，保证灌入的导电液、降阻剂等材料能够有效的渗透入地，同时钻杆表面电镀铜用以增加钻杆的导电性。

6.螺旋接地装置的钻头受损不能修复时可单独将钻头进行更换，能节约成本，整个螺旋接地装置具有结构简单科学、操作简便快捷、降阻效果明显、便于运输、可重复使用的优点。

7.整个防雷系统采用的细长的双电极避雷针，能使避雷针达到提前放电效果，能起到保护导航系统的作用；多导航防雷器和大功率防雷器分别对防雷系统的接收端和发射端进行进一步防雷，使得整个防雷系统的防雷效果更好。

附图说明

图1为本实用新型的结构框图；

图2为双电极避雷针的结构示意图；

图3为多导航防雷器的立体结构示意图；

图4为图3中的外壳主体、同轴放电管和连接针的拆分示意图；

图5为大功率防雷器的结构示意图；

图6为螺旋接地装置的立体结构示意图；

图7为图6中固定支架的立体结构示意图；

图中：1双电极避雷针、11引导电极、12放电电极、13引导导体、14引电管、15电极连接盘、2多导航防雷器、21外壳主体、211安装孔、22射频连接头、23同轴放电管、24连接针、3大功率防雷器、31主腔体、32大功率射频连接头、33内导体、34合成放电元件、4螺旋接地装置、41钻杆、42旋转手柄、43固定支架、431螺母、44钻头。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本实用新型做一步的描述：

实施例一

如图1所示，防雷系统包括接收端、发射端、螺旋接地装置4和双电极避雷针1。其中接收端包括接收天线、多导航防雷器2和终端接收设备，发射端包括发射天线、大功率防雷器3和射频发射设备。在防雷系统中主要是要保护接收端的终端接收设备，以及发射端的射频发射设备，本实施例中是先用双电极避雷针1将雷电浪涌能量提前释放，而剩余的雷电浪涌能量则用多导航防雷器2和大功率防雷器3进行泄流和降压，从而形成有效的防雷系统。

如图2所示，双电极避雷针1的顶部设有引导电极11，引导电极11的下端与半球状的石墨制成的放电电极12连接。一根引导导体13的两侧各有一根引电管14，引导导体13和引电管14的上端与放电电极12连接，下端与电极连接盘15连接。而电极连接盘15依次与螺旋接地装置4和大地连接。

由于双电极避雷针1的引导导体13和引电管14的长度可以通过拼接的方式进行加长，所以双电极避雷针1的高度可根据实际需要来确定。双电极避雷针1的原理是：由于双电极避雷针1的高度高出发射天线和接收天线，且双电极避雷针1的引导电极11为针尖状，能快速度的在针尖端累积电荷。因此雷雨天气中，在雷电通道还未对地导通放电时就能将雷电能量提前释放到大地，此时雷电能量对周围的电磁辐射感应小、范围变窄，能有效降低线路中感应雷电的强度。

如图1、图3和图4所示，接收端中的接收天线依次与多导航防雷器2和终端接收设备连接。多导航防雷器2主要由外壳主体21、射频连接头22、同轴放电管23和连接针24组成。且外壳主体21上开有一个以上的安装孔211，同轴放电管23的两端各套有一根连接针24后一起装在安装孔211中。每个安装孔211的两端各装有一个射频连接头22，每个射频连接头22都通过一根连接针24与同轴放电管23连接。

多导航防雷器2与螺旋接地装置4的连接是：多导航防雷器2的外壳主体21通过导线与螺旋接地装置4连接。多导航防雷器2的防雷原理是：当雷电浪涌经接收天线落在射频连接头22上时，由于射频连接头22依次与连接针24、同轴放电管23、外壳主体21和螺旋接地装置4连接，因此雷电浪涌作用在同轴放电管23上时。同轴放电管23中的放电管被击穿而发生弧光放电现象，由于弧光电压低，仅为几十伏，所以放电管会将雷电浪涌的电压钳位到一个相对固定的低电压，并将浪涌电流依次经外壳主体21和螺旋接地装置4泄流到大地，从而保护了导航系统的终端接收设备。

如图1和图5所示，发射端中的发射天线依次与大功率防雷器3和射频发射设备连接。大功率防雷器3主要由主腔体31、大功率射频连接头32、内导体33和合成放电元件34组成。主腔体31两端各连接有一个大功率射频连接头32，主腔体31中设有内导体33，合成放电元件34的一端与主腔体31连接，另一端与内导体33连接。主腔体31两端连接的两个大功率射频连接头32中，一个大功率射频连接头32与发射天线连接，另一个大功率射频连接头32与射频发射设备连接。由于大功率防雷器3在工作时会产生较多的热量，因此在大功率防雷器3的主腔体31和大功率射频连接头32上设有散热结构，散热结构为导气槽，或散热片，或既有导气槽又有散热片，这三种结构中的一种。

大功率防雷器3与螺旋接地装置4的连接是：大功率防雷器3的主腔体31通过导线与螺旋接地装置4连接。大功率防雷器3的防雷原理是：当雷电浪涌作用在大功率防雷器3上时，由于内导体33依次与合成放电元件34、主腔体31和螺旋接地装置4连接。而合成放电元件34由两个放电管和一个压敏电阻组成，所以雷电浪涌作用在合成放电元件34上时。合成放电元件34中的两个放电管被击穿而发生弧光放电现象，从而将雷电浪涌的电压钳位到一个相对固定的低电压，并将浪涌电流依次经主腔体31和螺旋接地装置4泄流到大地，从而保护了射频发射设备。

如图6和图7所示，螺旋接地装置4主要由钻杆41、旋转手柄42、固定支架43和钻头44组成。一字形旋转手柄42与钻杆41垂直，且固定连接，钻杆41上设有梯形螺纹，固定支架43的上端设有螺母431，钻杆41装在螺母431中，且钻杆41通过梯形螺纹与螺母431形成活动连接。钻杆41的下端与钻头44通过螺纹连接在一起，通过转动旋转手柄42，能带动钻杆41旋转，钻杆41旋转时，钻杆41和钻头44能向上或向下运动。

转动旋转手柄42使钻杆41和钻头44向下运动时，钻头44能钻进大地。由于钻杆41是空心的，且表面开有多个小孔，因此钻头44钻进大地后，能将导电液、降阻剂等增加降阻效果的液体注入钻杆41中。让导电液、降阻剂等液体从钻杆41表面开的小孔流入大地，从面增强螺旋接地装置4的导电性。

因此螺旋接地装置4能将从多导航防雷器2、大功率防雷器3和双电极避雷针1上传来的雷电浪涌很好的传入大地，从而保护好接收端的终端接收设备，以及发射端的射频发射设备。

很显然，在不脱离本实用新型所述原理的前提下，作出的若干改进或修饰都应视为本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种导航系统的地面防雷系统，其特征在于，防雷系统包括接收端、发射端、螺旋接地装置（4）和双电极避雷针（1）；

接收端包括接收天线、多导航防雷器（2）和终端接收设备，发射端包括发射天线、大功率防雷器（3）和射频发射设备；

接收端的多导航防雷器（2）的一端与接收天线连接，另一端与终端接收设备连接；

发射端的大功率防雷器（3）一端与发射天线连接，另一端与射频发射设备连接；

多导航防雷器（2）、大功率防雷器（3）和双电极避雷针（1）都与螺旋接地装置（4）连接，螺旋接地装置（4）与大地连接。

2.根据权利要求1所述的一种导航系统的地面防雷系统，其特征在于，双电极避雷针（1）的顶部设有引导电极（11），引导电极（11）的下端设有半球状的放电电极（12）；

放电电极（12）的下端设有引导导体（13）和引电管（14），一根引导导体（13）夹在两根引电管（14）之间；

引导导体（13）和引电管（14）的下端设有电极连接盘（15），电极连接盘（15）与螺旋接地装置（4）连接。

3.根据权利要求1所述的一种导航系统的地面防雷系统，其特征在于，多导航防雷器（2）包括外壳主体（21）、射频连接头（22）、同轴放电管（23）和连接针（24）；

外壳主体（21）上开有一个以上的安装孔（211），同轴放电管（23）的两端各套有一根连接针（24），且同轴放电管（23）和连接针（24）一起装在安装孔（211）中；

每个安装孔（211）的两端各装有一个射频连接头（22），每个射频连接头（22）都与一根连接针（24）相连接；

每个安装孔（211）两端的两个射频连接头（22）中，一个射频连接头（22）与接收天线连接，另一个射频连接头（22）与终端接收设备连接。

4.根据权利要求1所述的一种导航系统的地面防雷系统，其特征在于，大功率防雷器（3）包括主腔体（31）、大功率射频连接头（32）、内导体（33）和合成放电元件（34）；

主腔体（31）两端各连接有一个大功率射频连接头（32），主腔体（31）中设有内导体（33），合成放电元件（34）的一端与主腔体（31）连接，另一端与内导体（33）连接；

主腔体（31）两端连接的两个大功率射频连接头（32）中，一个大功率射频连接头（32）与发射天线连接，另一个大功率射频连接头（32）与射频发射设备连接；

主腔体（31）和大功率射频连接头（32）上设有散热结构，散热结构为导气槽和/或散热片。

5.根据权利要求1所述的一种导航系统的地面防雷系统，其特征在于，螺旋接地装置（4）包括钻杆（41）、旋转手柄（42）、固定支架（43）和钻头（44）；

一字形旋转手柄（42）与钻杆（41）垂直，且固定连接，钻杆（41）上设有梯形螺纹，固定支架（43）的上端设有螺母（431），钻杆（41）装在螺母（431）中，且钻杆（41）通过梯形螺纹与螺母（431）形成活动连接；

钻杆（41）的下端与钻头（44）通过螺纹连接在一起，通过转动旋转手柄（42），能带动钻杆（41）旋转，钻杆（41）旋转时，钻杆（41）和钻头（44）能向上或向下运动。