JPH11191475A - 稲妻保護を含む通信システム - Google Patents
稲妻保護を含む通信システムInfo
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- JPH11191475A JPH11191475A JP10268849A JP26884998A JPH11191475A JP H11191475 A JPH11191475 A JP H11191475A JP 10268849 A JP10268849 A JP 10268849A JP 26884998 A JP26884998 A JP 26884998A JP H11191475 A JPH11191475 A JP H11191475A
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- lightning
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- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- H05K9/00—Screening of apparatus or components against electric or magnetic fields
-
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- H04B—TRANSMISSION
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、通信システムと他のライトニング
・センシィティズシステム稲妻に敏感なシステムのため
の稲妻保護に関する。 【解決手段】 少なくとも、無線通信システム（７０）
の基地局の伝送器の電力部分と受信器のフロントエンド
は、典型的に塔又はその他の高架の主要部の頂上にアン
テナと共に都合よく同じ場所に配置される。しかしなが
ら、そのような同じ場所への配置は、稲妻の被害に電子
回路をさらす。このことは、稲妻・静止の状態の間、ラ
ジオ周波数の輻射に対して透明であるが、稲妻打撃の
間、ファラデーケージとなる稲妻保護装置の中への電子
回路とアンテナ（１０１）の配置により回避され、稲妻
保護装置は、打撃の終結時において透明な状態へと戻
る。このことは、選択された結果、稲妻打撃の間、電流
が電極間に流れ得る電極（１４、１５）に接触している
イオン化可能なガスで充たされた誘電小室（１１、１
２）を含む外被の内側への電子回路とアンテナの配置に
より達成される。
・センシィティズシステム稲妻に敏感なシステムのため
の稲妻保護に関する。 【解決手段】 少なくとも、無線通信システム（７０）
の基地局の伝送器の電力部分と受信器のフロントエンド
は、典型的に塔又はその他の高架の主要部の頂上にアン
テナと共に都合よく同じ場所に配置される。しかしなが
ら、そのような同じ場所への配置は、稲妻の被害に電子
回路をさらす。このことは、稲妻・静止の状態の間、ラ
ジオ周波数の輻射に対して透明であるが、稲妻打撃の
間、ファラデーケージとなる稲妻保護装置の中への電子
回路とアンテナ（１０１）の配置により回避され、稲妻
保護装置は、打撃の終結時において透明な状態へと戻
る。このことは、選択された結果、稲妻打撃の間、電流
が電極間に流れ得る電極（１４、１５）に接触している
イオン化可能なガスで充たされた誘電小室（１１、１
２）を含む外被の内側への電子回路とアンテナの配置に
より達成される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、通信システムと他のラ
イトニング・センシィティブシステム（稲妻に敏感なシ
ステム）のための稲妻保護に関する。背景 無線通信システムは、飛躍と跳躍により発達しつつあ
る。このようにしてより小さい、より突出してない、よ
り安価な、より頑健な、高い効率を有する装置を設計
し、設置することに重要性がある。例えば、地上の基地
局電子装備や、塔又は高架の主要部の頂上にある基地局
アンテナを設置することは、現行の慣例である。しかし
ながら電子回路とアンテナの間の物理的分離が、電子回
路とアンテナの間の信号の伝送において損失を生じさせ
る。このことは、全てがシステムの費用に加わる、より
高い信号電力の供給、より低雑音の増幅器及び／又は高
品質の伝送ケーブルもまた必要とする。
イトニング・センシィティブシステム（稲妻に敏感なシ
ステム）のための稲妻保護に関する。背景 無線通信システムは、飛躍と跳躍により発達しつつあ
る。このようにしてより小さい、より突出してない、よ
り安価な、より頑健な、高い効率を有する装置を設計
し、設置することに重要性がある。例えば、地上の基地
局電子装備や、塔又は高架の主要部の頂上にある基地局
アンテナを設置することは、現行の慣例である。しかし
ながら電子回路とアンテナの間の物理的分離が、電子回
路とアンテナの間の信号の伝送において損失を生じさせ
る。このことは、全てがシステムの費用に加わる、より
高い信号電力の供給、より低雑音の増幅器及び／又は高
品質の伝送ケーブルもまた必要とする。
【０００２】このようにして、上述の及び他の短所の支
配下にない役に立つ通信システムを持つことは重要であ
ろう。この出願は、そのようなシステムを開示する。
Ｖ．Ａ．Ａｒｒｕｔｓｋｉｉ他、Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ
Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｎｏ．１，ｐ．１５−２１
（１９９３）はガス放電稲妻保護方法として、セグメン
トに分けられた稲妻迂回器を発表している。
配下にない役に立つ通信システムを持つことは重要であ
ろう。この出願は、そのようなシステムを開示する。
Ｖ．Ａ．Ａｒｒｕｔｓｋｉｉ他、Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ
Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｎｏ．１，ｐ．１５−２１
（１９９３）はガス放電稲妻保護方法として、セグメン
トに分けられた稲妻迂回器を発表している。
【０００３】
【発明の要旨】本発明は、特許請求の範囲により特定さ
れる。本発明は、例示的に、１つ又はより多数の基地局
を含む、伝統的な電子回路と高架のアンテナを含む与え
られた１つの基地局をもつ、無線通信システムにより実
施例で表わされる。重要なことに、少なくとも電子回路
の一部は、アンテナと同じ場所に配置される。そのう
え、与えられた基地局は、本質的に電子回路を稲妻の環
境から除く稲妻保護装置を含む。
れる。本発明は、例示的に、１つ又はより多数の基地局
を含む、伝統的な電子回路と高架のアンテナを含む与え
られた１つの基地局をもつ、無線通信システムにより実
施例で表わされる。重要なことに、少なくとも電子回路
の一部は、アンテナと同じ場所に配置される。そのう
え、与えられた基地局は、本質的に電子回路を稲妻の環
境から除く稲妻保護装置を含む。
【０００４】実質上、アンテナと同じ場所に配置される
電子回路は、“タワー・トップ”電子回路と呼ばれる。
典型的に、それは、少なくとも伝送器の電力部分と受信
器の“フロント・エンド”を含む。用語“伝送器の電力
部分”と“受信器のフロント・エンド”は、技術的に当
業者により、よく理解される。
電子回路は、“タワー・トップ”電子回路と呼ばれる。
典型的に、それは、少なくとも伝送器の電力部分と受信
器の“フロント・エンド”を含む。用語“伝送器の電力
部分”と“受信器のフロント・エンド”は、技術的に当
業者により、よく理解される。
【０００５】稲妻保護装置は、本質的に、タワー・トッ
プ電子回路とアンテナを囲み、そして、本質的に稲妻−
静止の期間中の通信信号に対して透明である外被を含
む。稲妻の打撃の間、外被は、稲妻電流が大地に流れる
のを許容するファラデーケージに変形される。これを達
成するための方法は、以下で詳細に記述される。
プ電子回路とアンテナを囲み、そして、本質的に稲妻−
静止の期間中の通信信号に対して透明である外被を含
む。稲妻の打撃の間、外被は、稲妻電流が大地に流れる
のを許容するファラデーケージに変形される。これを達
成するための方法は、以下で詳細に記述される。
【０００６】より明確には、本発明は、１つ又はより多
数の基地局を含む無線通信システムにより実施例で表わ
される。与えられた１つの基地局は、伝送器と受信器そ
して、少なくとも１つの伝送器と受信器に接続されたア
ンテナを含む。
数の基地局を含む無線通信システムにより実施例で表わ
される。与えられた１つの基地局は、伝送器と受信器そ
して、少なくとも１つの伝送器と受信器に接続されたア
ンテナを含む。
【０００７】重要なことだが、少なくとも伝送器の一部
と受信器の一部は、アンテナと同じ場所に配置され、そ
して与えられた基地局は稲妻保護装置を含む。稲妻保護
装置は、少なくとも、タワー・トップ電子回路とアンテ
ナを部分的に囲む内側の誘電体殻を含み、そして、さら
に、少なくとも内側の誘電体殻を部分的に囲み、内側の
誘電体殻と外側の誘電体殻の間の空間の境界を画定する
外側の誘電体殻を含む。この空間は“プラズマ小室”と
呼ばれる。装置は、さらに、プラズマ小室をおおって広
がっている各々の電極をもつ、互いに距離を隔てて配置
された第一番目と二番目の金属電極を含む。装置は、さ
らにまた、プラズマ小室の中に閉じ込められたイオン化
ガスと、第一の電極に接続された細長い伝導性の部分
（典型的な例では避雷針）と、第二の金属電極と接続さ
れている大地に対する導線を含み、そして稲妻電流を大
地に伝導することを提供する。
と受信器の一部は、アンテナと同じ場所に配置され、そ
して与えられた基地局は稲妻保護装置を含む。稲妻保護
装置は、少なくとも、タワー・トップ電子回路とアンテ
ナを部分的に囲む内側の誘電体殻を含み、そして、さら
に、少なくとも内側の誘電体殻を部分的に囲み、内側の
誘電体殻と外側の誘電体殻の間の空間の境界を画定する
外側の誘電体殻を含む。この空間は“プラズマ小室”と
呼ばれる。装置は、さらに、プラズマ小室をおおって広
がっている各々の電極をもつ、互いに距離を隔てて配置
された第一番目と二番目の金属電極を含む。装置は、さ
らにまた、プラズマ小室の中に閉じ込められたイオン化
ガスと、第一の電極に接続された細長い伝導性の部分
（典型的な例では避雷針）と、第二の金属電極と接続さ
れている大地に対する導線を含み、そして稲妻電流を大
地に伝導することを提供する。
【０００８】
【例示的な実施例の詳細な説明】図１は、本発明に従
い、例示的な稲妻保護装置１０を概略的に示す。数字１
０１は、保護された（タワー・トップ）装備を、数字１
１−１３は、内側の誘電体殻、外側の誘電体殻、そし
て、両殻の間のプラズマ小室をそれぞれ指す。数字１４
と１５は、それぞれ、下方と上方の電極を指す。数字１
８と１９はそれぞれ、大地への導線と避雷針への導線を
指し、そして、数字１０２は、保護された装備のための
機械的な支持部を指し、その保護された装備は示されて
はいないがアンテナを含む。タワー・トップ電子回路へ
の電気的接続は、示されてはいないが、伝統的であるこ
とが可能である。典型的に、それらは支持筒１０２と大
地への導線１８の内部に同心的に配置される。さらに、
１０２は、例示的に機械的な支持部であることに加え
て、導線１８から絶縁された、タワー・トップ電子装備
を大地に接続している伝統コンジット（“フレームグラ
ンド”）である。タワー・トップ電子回路とタワーの基
部における自由選択の装備との間の他の全ての電気的及
び信号の接続は、機械的な支持部とコンジット１０２を
通って同心的に通わせられる。
い、例示的な稲妻保護装置１０を概略的に示す。数字１
０１は、保護された（タワー・トップ）装備を、数字１
１−１３は、内側の誘電体殻、外側の誘電体殻、そし
て、両殻の間のプラズマ小室をそれぞれ指す。数字１４
と１５は、それぞれ、下方と上方の電極を指す。数字１
８と１９はそれぞれ、大地への導線と避雷針への導線を
指し、そして、数字１０２は、保護された装備のための
機械的な支持部を指し、その保護された装備は示されて
はいないがアンテナを含む。タワー・トップ電子回路へ
の電気的接続は、示されてはいないが、伝統的であるこ
とが可能である。典型的に、それらは支持筒１０２と大
地への導線１８の内部に同心的に配置される。さらに、
１０２は、例示的に機械的な支持部であることに加え
て、導線１８から絶縁された、タワー・トップ電子装備
を大地に接続している伝統コンジット（“フレームグラ
ンド”）である。タワー・トップ電子回路とタワーの基
部における自由選択の装備との間の他の全ての電気的及
び信号の接続は、機械的な支持部とコンジット１０２を
通って同心的に通わせられる。
【０００９】稲妻保護装置が静的な状態にあるとき、上
部の電極は下部の電極から電気的に孤立させられ、それ
らの間に電流は流れず、そして、外被はラジオ波に対し
て透明である。これに反して、装置が能動状態にあると
き、プラズマ小室１３中のガスはイオン化され、その結
果、電流が電極の間に流れ得る。保護された装備は、稲
妻打撃の間、このようにファラデーケージの内側に配置
され、稲妻打撃の後に、静的な状態へと自動的に戻る。
部の電極は下部の電極から電気的に孤立させられ、それ
らの間に電流は流れず、そして、外被はラジオ波に対し
て透明である。これに反して、装置が能動状態にあると
き、プラズマ小室１３中のガスはイオン化され、その結
果、電流が電極の間に流れ得る。保護された装備は、稲
妻打撃の間、このようにファラデーケージの内側に配置
され、稲妻打撃の後に、静的な状態へと自動的に戻る。
【００１０】稲妻の特性の多くはよく知られている。例
えば、稲妻打撃は、典型的に、高い電流のリターンスト
ロークの方向と反対の方向における“リーダー”と共に
始まることがよく知られている。大地−雲間のリーダー
は、約１００−１０００Ａと帯びて、リターンストロー
クの前に数百マイクロ秒続く可能性がある。リーダー
は、タワー・トップ、避雷針又は他の高架の主要部から
発散する。リターンストロークは、典型的におよそ３０
ｋＡのピーク電流をもつ数１０クーロンの電荷を帯び、
そして、リーダーの始まりとリターンストロークの到達
との間に典型的に１００マイクロ秒オーダーにつき１０
マイクロ秒オーダーの遅延が生じる。この遅延は、以下
で述べるように発明に従った稲妻保護の処理を容易にす
る。
えば、稲妻打撃は、典型的に、高い電流のリターンスト
ロークの方向と反対の方向における“リーダー”と共に
始まることがよく知られている。大地−雲間のリーダー
は、約１００−１０００Ａと帯びて、リターンストロー
クの前に数百マイクロ秒続く可能性がある。リーダー
は、タワー・トップ、避雷針又は他の高架の主要部から
発散する。リターンストロークは、典型的におよそ３０
ｋＡのピーク電流をもつ数１０クーロンの電荷を帯び、
そして、リーダーの始まりとリターンストロークの到達
との間に典型的に１００マイクロ秒オーダーにつき１０
マイクロ秒オーダーの遅延が生じる。この遅延は、以下
で述べるように発明に従った稲妻保護の処理を容易にす
る。
【００１１】本発明に従った稲妻保護装置における高い
電流のリターンストロークの到達時に、プラズマ小室の
ガスがイオン化されるということ（すなわち、その空間
にプラズマが存在するということ）ばかりでなく、プラ
ズマが本質的に一様に伝導状態にあるということも主要
である。
電流のリターンストロークの到達時に、プラズマ小室の
ガスがイオン化されるということ（すなわち、その空間
にプラズマが存在するということ）ばかりでなく、プラ
ズマが本質的に一様に伝導状態にあるということも主要
である。
【００１２】仮に、保護された装備が、比較的低い電流
リーダーに付随する不均衡な時間的に変化する磁界から
の電磁誘導に耐え得るならば、リーダーそれ自身はプラ
ズマを発生させるための前兆として役に立ち得る。一
方、仮に、保護された装備がリーダーからの電磁誘導に
耐えられないならば、プラズマはわざと前・発生状態に
置かれるかも知れない。このことは、任意の適した過程
により、例えば、ガスの中に直流又は交流の電流を流入
させることにより、又は、高い電力の局所的なｒｆ（ラ
ジオ周波数）場をガスに衝突させることにより、達成さ
れ得る。前・発生状態は、ちょうど稲妻打撃に先立っ
て、前兆を示される領域における大気中の静電場が大き
く、典型的に１０ｋＶ／ｍを超えるという概知の事実を
用いる技術によりひき起こされ得る。このようにして、
局所的な大気中の静電場は、例示的にあらかじめ決めら
れたしきい値を超えるとき、プラズマを打撃するきっか
けが発生させられるインジケーターとして用いられ得
る。これは、図２において概略的に示され、図２におい
て数字２０１は、本発明に従った物品の自由選択の主要
部である稲妻前兆検出プラズマイグナイターを指す。数
字２１は静電場検知探針を指し、そして、数字２２−２
４はそれぞれ、探針２１における静電場に比例した出力
を与える静電検知回路、検知回路２２の出力があらかじ
め決められたレベルを超えるとき出力を与えるしきい値
検出器、イオン化している場を誘導電極（又はコイル）
２５経由でプラズマ小室１３まで、しきい値検出器の出
力に応じて伝えるプラズマ励起発生器を指す。
リーダーに付随する不均衡な時間的に変化する磁界から
の電磁誘導に耐え得るならば、リーダーそれ自身はプラ
ズマを発生させるための前兆として役に立ち得る。一
方、仮に、保護された装備がリーダーからの電磁誘導に
耐えられないならば、プラズマはわざと前・発生状態に
置かれるかも知れない。このことは、任意の適した過程
により、例えば、ガスの中に直流又は交流の電流を流入
させることにより、又は、高い電力の局所的なｒｆ（ラ
ジオ周波数）場をガスに衝突させることにより、達成さ
れ得る。前・発生状態は、ちょうど稲妻打撃に先立っ
て、前兆を示される領域における大気中の静電場が大き
く、典型的に１０ｋＶ／ｍを超えるという概知の事実を
用いる技術によりひき起こされ得る。このようにして、
局所的な大気中の静電場は、例示的にあらかじめ決めら
れたしきい値を超えるとき、プラズマを打撃するきっか
けが発生させられるインジケーターとして用いられ得
る。これは、図２において概略的に示され、図２におい
て数字２０１は、本発明に従った物品の自由選択の主要
部である稲妻前兆検出プラズマイグナイターを指す。数
字２１は静電場検知探針を指し、そして、数字２２−２
４はそれぞれ、探針２１における静電場に比例した出力
を与える静電検知回路、検知回路２２の出力があらかじ
め決められたレベルを超えるとき出力を与えるしきい値
検出器、イオン化している場を誘導電極（又はコイル）
２５経由でプラズマ小室１３まで、しきい値検出器の出
力に応じて伝えるプラズマ励起発生器を指す。
【００１３】プラズマイグナイター２０の電子回路の構
成要素は稲妻保護装置１０の外被の内側に配列され得
る、また（示されてはいないが）孤立した伝導性の囲い
の内側に配列され得る、又は少なくとも原則として無防
備のままにさえされ得るであろう。回路２２−２４は、
アナログ回路設計の通常の技術の１つにより、難なく提
供さ得る。
成要素は稲妻保護装置１０の外被の内側に配列され得
る、また（示されてはいないが）孤立した伝導性の囲い
の内側に配列され得る、又は少なくとも原則として無防
備のままにさえされ得るであろう。回路２２−２４は、
アナログ回路設計の通常の技術の１つにより、難なく提
供さ得る。
【００１４】仮に、その電気的特性の変則のグロー放電
の領域に導かれるならば、ガスに依存した、１００Ｔｏ
ｒｒにつき０．１の近似の範囲の圧力でのほとんどあら
ゆるガスは、直流放電下の均一のプラズマを支えるであ
ろう。例えば、“Ｉｎｔｒｖｄｕｃｔｉｏｎ ｔｏ Ｅ
ｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｄｉｓｃｈａｒｇｅｓ ｉｎＧａ
ｓｅｓ”，Ｓ．Ｃ．Ｂｒｏｗｎ，Ｗｉｌｅｙ １９６
６，ｐｐ．２１１−２２５を参照すべきである。グロー
放電において、全体の電極は白熱し、構造物の円周の全
周に一様な電流密度を運ぶ均一なプラズマシートの形式
を保証する本発明に従う装置に必要な条件で均一なイオ
ン化を示す。変則のグロー放電が生ずる電流密度を超え
て、アーク放電の領域が存在し、金属電極は能動的にそ
の領域に関係し、そして構造物を横断する電位差は非常
に低い値にまで落ちる。これらの一般的な特性は、広い
範囲の圧力にわたってほとんどのガスに共通である。変
則のグロー放電についての条件は、例えば、約２００ｍ
Ａ／ｃｍ2 に至るまで約１ｍＡ／ｃｍ2 を超える電流密
度でのＮＥ−２Ｈネオン表示器ランプにおいて満たされ
る。具体例としては、本発明に従った稲妻保護装置の中
のプラズマ小室中のガスは、約１０Ｔｏｒｒでのネオン
である。
の領域に導かれるならば、ガスに依存した、１００Ｔｏ
ｒｒにつき０．１の近似の範囲の圧力でのほとんどあら
ゆるガスは、直流放電下の均一のプラズマを支えるであ
ろう。例えば、“Ｉｎｔｒｖｄｕｃｔｉｏｎ ｔｏ Ｅ
ｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｄｉｓｃｈａｒｇｅｓ ｉｎＧａ
ｓｅｓ”，Ｓ．Ｃ．Ｂｒｏｗｎ，Ｗｉｌｅｙ １９６
６，ｐｐ．２１１−２２５を参照すべきである。グロー
放電において、全体の電極は白熱し、構造物の円周の全
周に一様な電流密度を運ぶ均一なプラズマシートの形式
を保証する本発明に従う装置に必要な条件で均一なイオ
ン化を示す。変則のグロー放電が生ずる電流密度を超え
て、アーク放電の領域が存在し、金属電極は能動的にそ
の領域に関係し、そして構造物を横断する電位差は非常
に低い値にまで落ちる。これらの一般的な特性は、広い
範囲の圧力にわたってほとんどのガスに共通である。変
則のグロー放電についての条件は、例えば、約２００ｍ
Ａ／ｃｍ2 に至るまで約１ｍＡ／ｃｍ2 を超える電流密
度でのＮＥ−２Ｈネオン表示器ランプにおいて満たされ
る。具体例としては、本発明に従った稲妻保護装置の中
のプラズマ小室中のガスは、約１０Ｔｏｒｒでのネオン
である。
【００１５】放電装置が、アーク放電領域で動作させら
れているとき、スパッタリングによるカソードの腐食が
典型的に生ずる。電極を炭素薄膜でおおうことにより、
電極の腐食を遅らせることができ、装置寿命をのばすこ
とができる。
れているとき、スパッタリングによるカソードの腐食が
典型的に生ずる。電極を炭素薄膜でおおうことにより、
電極の腐食を遅らせることができ、装置寿命をのばすこ
とができる。
【００１６】ガス圧の適切な選択により、プラズマが信
頼できるように打撃する結果、カソード全体が含まれる
ということが保証される。仮に、イオン化がカソード全
体によっては生み出されないとすれば、プラズマは縞状
に形をなすかも知れず、装置の周囲のまわりの均一な電
流シートを維持せず、適切な保護を提供するのに役に立
たないので、前述のことは非常に望ましい。与えられた
ガス又はガス混合物のために、均一なイオン化を提供す
る圧力は、簡単なよく知られた手順により難なく決定さ
れる。
頼できるように打撃する結果、カソード全体が含まれる
ということが保証される。仮に、イオン化がカソード全
体によっては生み出されないとすれば、プラズマは縞状
に形をなすかも知れず、装置の周囲のまわりの均一な電
流シートを維持せず、適切な保護を提供するのに役に立
たないので、前述のことは非常に望ましい。与えられた
ガス又はガス混合物のために、均一なイオン化を提供す
る圧力は、簡単なよく知られた手順により難なく決定さ
れる。
【００１７】付加的な方法が、均一なプラズマ核形成を
保証するために、とられ得る。これらは光電子を発生さ
せるための電極の照明及び／又はガスをイオン化するた
めのごくわずかの量の適切な放射性同位元素の導入を含
む。放射性崩壊により生み出されるアルファ素粒子及び
／又はベータ素粒子は、典型的に、誘電体殻を透過する
ことと、放射線の危険を与えないことができない。
保証するために、とられ得る。これらは光電子を発生さ
せるための電極の照明及び／又はガスをイオン化するた
めのごくわずかの量の適切な放射性同位元素の導入を含
む。放射性崩壊により生み出されるアルファ素粒子及び
／又はベータ素粒子は、典型的に、誘電体殻を透過する
ことと、放射線の危険を与えないことができない。
【００１８】上で列挙された手段は、イオン化されたガ
ス原子の中にはプラズマの形式の因子を供給するものも
存在するということを保証でき、その結果、打撃電位差
を安定させる。
ス原子の中にはプラズマの形式の因子を供給するものも
存在するということを保証でき、その結果、打撃電位差
を安定させる。
【００１９】プラズマ発火は、また、局所的に大きな電
場を発生させる鋭くとがった主要点をもつ電極の設備に
より簡単にもされ得る。しかしながら、プラズマイグナ
イターとして役に立ち得る鋭い先端の小さな横断部分の
領域は、先端を大規模なリターンストローク電流による
損害に対して脆弱にさせる。そのような損傷は、大きな
値の抵抗器（例えば１ＭΩ）を通して先端部の鋭い電極
に接続される、いっそうより重い、より鈍感な電極を用
意することにより、避けられ得る。先端の鋭い電極は、
（プラズマ小室内が避雷針上のどちらかで）依存的に電
気的な故障を起こし、そして鈍感な電極は、かなりの損
害を被むらずに稲妻電流を運ぶであろう。一度故障が起
こると、抵抗器は先端部が鋭い電極への電流を制限し、
そのうえに損害を防ぐ。図３は、鋭い先端の電極と鈍い
先端の電極をもつ避雷針、すなわち、二重の電極の例示
的な実施例を概略的に示す。図３において、数字３１
は、鈍い電極３２で終わる避雷針の頂上部を指す。抵抗
器の上に配列される鋭い先端の電極３３をもつ抵抗器３
５は、凹部３４の中に配列される。
場を発生させる鋭くとがった主要点をもつ電極の設備に
より簡単にもされ得る。しかしながら、プラズマイグナ
イターとして役に立ち得る鋭い先端の小さな横断部分の
領域は、先端を大規模なリターンストローク電流による
損害に対して脆弱にさせる。そのような損傷は、大きな
値の抵抗器（例えば１ＭΩ）を通して先端部の鋭い電極
に接続される、いっそうより重い、より鈍感な電極を用
意することにより、避けられ得る。先端の鋭い電極は、
（プラズマ小室内が避雷針上のどちらかで）依存的に電
気的な故障を起こし、そして鈍感な電極は、かなりの損
害を被むらずに稲妻電流を運ぶであろう。一度故障が起
こると、抵抗器は先端部が鋭い電極への電流を制限し、
そのうえに損害を防ぐ。図３は、鋭い先端の電極と鈍い
先端の電極をもつ避雷針、すなわち、二重の電極の例示
的な実施例を概略的に示す。図３において、数字３１
は、鈍い電極３２で終わる避雷針の頂上部を指す。抵抗
器の上に配列される鋭い先端の電極３３をもつ抵抗器３
５は、凹部３４の中に配列される。
【００２０】いくつかの状況下において（例えば、プラ
ズマを横断する比較的大きな電位降下を生ずる、結果と
して生ずる比較的高い浪費電力をもつ軽度の稲妻打撃に
対して適度の状況下において）プラズマ小室内のガス
は、望ましくなく高いガス圧を結果として生ずる程十分
高い温度にまで熱せられる可能性がある。このことは、
稲妻小室に接続される補助の容器（例えば、広がる内
袋）を用意することにより防ぐことができる。“容器”
内のガスがプラズマ小室に戻されるとき、ガスが冷える
まで、補助容器はプラズマ小室内の圧力上昇を和らげる
ために広がり得る。図４は、例示的な実施例を概略的に
示し、その実施例において、数字４２は広がる内袋を指
し、数字４１は外側の殻１２中の引き出し口と内袋との
間の伝統的な真空のきつい接続を指す。
ズマを横断する比較的大きな電位降下を生ずる、結果と
して生ずる比較的高い浪費電力をもつ軽度の稲妻打撃に
対して適度の状況下において）プラズマ小室内のガス
は、望ましくなく高いガス圧を結果として生ずる程十分
高い温度にまで熱せられる可能性がある。このことは、
稲妻小室に接続される補助の容器（例えば、広がる内
袋）を用意することにより防ぐことができる。“容器”
内のガスがプラズマ小室に戻されるとき、ガスが冷える
まで、補助容器はプラズマ小室内の圧力上昇を和らげる
ために広がり得る。図４は、例示的な実施例を概略的に
示し、その実施例において、数字４２は広がる内袋を指
し、数字４１は外側の殻１２中の引き出し口と内袋との
間の伝統的な真空のきつい接続を指す。
【００２１】時々、経済的理由又は容易な点検接触のた
め、外被を部分に形成することが必要になるかも知れな
い。部分に分けられた外被をもつ稲妻保護装置は、典型
的に、全ての部分で同時に起こるプラズマ形式と部分に
分けられた外被の全周で実質上均一な電流密度とを確実
にするための手段を必要とする。同じ場所に配置された
２つかそれ以上の稲妻保護装置が存在するならば、同様
の考えが適用される。
め、外被を部分に形成することが必要になるかも知れな
い。部分に分けられた外被をもつ稲妻保護装置は、典型
的に、全ての部分で同時に起こるプラズマ形式と部分に
分けられた外被の全周で実質上均一な電流密度とを確実
にするための手段を必要とする。同じ場所に配置された
２つかそれ以上の稲妻保護装置が存在するならば、同様
の考えが適用される。
【００２２】そのような手段は、各々の部分又は（同じ
場所に配置された多数の装置のうち）孤立した装置を直
列にもつ抵抗器であり得て、その抵抗器は、必要な電位
差が各々のプラズマ小室中のプラズマを確立するのに利
用可能であり、そして打撃のために最初の小室により分
路をつくられないということを確実にするように選ばれ
る。しかしながら、３−部分装置のために図５に概略的
に示されている解決法がより好ましい。図５の実施例に
おいて、避雷針からの電流１は、３つのプラズマ小室５
１を通り、それぞれのプラズマ小室を直列にもつ３つの
１−逆転トランス５２の一次の巻線を通って大地に流れ
る。２次の巻線は、閉回路５３において直列に接続され
る。図５の配置は、電流があらゆる支持部において同じ
になることを強いるのみならず、あらゆる支持部又はこ
の条件を確実にする支持部において、必要とされる過剰
な電位差を発生させる。
場所に配置された多数の装置のうち）孤立した装置を直
列にもつ抵抗器であり得て、その抵抗器は、必要な電位
差が各々のプラズマ小室中のプラズマを確立するのに利
用可能であり、そして打撃のために最初の小室により分
路をつくられないということを確実にするように選ばれ
る。しかしながら、３−部分装置のために図５に概略的
に示されている解決法がより好ましい。図５の実施例に
おいて、避雷針からの電流１は、３つのプラズマ小室５
１を通り、それぞれのプラズマ小室を直列にもつ３つの
１−逆転トランス５２の一次の巻線を通って大地に流れ
る。２次の巻線は、閉回路５３において直列に接続され
る。図５の配置は、電流があらゆる支持部において同じ
になることを強いるのみならず、あらゆる支持部又はこ
の条件を確実にする支持部において、必要とされる過剰
な電位差を発生させる。
【００２３】図６は、図５の接続機構の例示的な実行を
示す。図６において、数字６１は３つの部分を指し、数
字１５１は３つの上方の電極を指し、数字６２はドーナ
ツ形をした磁性を帯び得る鉄心を指す。導線６３は、避
雷針をそれぞれの電極に接続し、そしてトランスを一次
に形成しているそれぞれの磁性を帯び得る鉄心を通って
通される。導線６４もまた、トランスを二次に形成して
いるそれぞれの鉄心を通って間をぬわされる。稲妻打撃
の間、二次電流は一次電流を妨害し、そして、このよう
にして鉄心中の正味の磁束（理想的には０である）は、
思慮深く一次電流により包含されるもの以下となり、典
型的に鉄心の飽和状態を避ける。
示す。図６において、数字６１は３つの部分を指し、数
字１５１は３つの上方の電極を指し、数字６２はドーナ
ツ形をした磁性を帯び得る鉄心を指す。導線６３は、避
雷針をそれぞれの電極に接続し、そしてトランスを一次
に形成しているそれぞれの磁性を帯び得る鉄心を通って
通される。導線６４もまた、トランスを二次に形成して
いるそれぞれの鉄心を通って間をぬわされる。稲妻打撃
の間、二次電流は一次電流を妨害し、そして、このよう
にして鉄心中の正味の磁束（理想的には０である）は、
思慮深く一次電流により包含されるもの以下となり、典
型的に鉄心の飽和状態を避ける。
【００２４】保護されるべき装備に対する影響から二次
回路内において循環する電流による大きな時間的に変化
する磁場をそらすために、逆の経路を走るもう１つの導
線を用いて回路を閉じることにより、二次導線の周りの
磁場を切ることが可能である。そのような切る計画はよ
く知られていて、詳細な記述を必要としない。
回路内において循環する電流による大きな時間的に変化
する磁場をそらすために、逆の経路を走るもう１つの導
線を用いて回路を閉じることにより、二次導線の周りの
磁場を切ることが可能である。そのような切る計画はよ
く知られていて、詳細な記述を必要としない。
【００２５】図７は、発明に従った無線通信システム７
０の関連した部分を概略的に示し、その図において、数
字７１は（静的あるいは動的な状態のどちらかの）受入
れ端子を指し、数字７２と７３は、基地局１０をもち、
典型的に通信路７３により示されるようにネットワーク
の合図をもつ２−方向通信における選択任意のセントラ
ルオフィスをそれぞれ指す。
０の関連した部分を概略的に示し、その図において、数
字７１は（静的あるいは動的な状態のどちらかの）受入
れ端子を指し、数字７２と７３は、基地局１０をもち、
典型的に通信路７３により示されるようにネットワーク
の合図をもつ２−方向通信における選択任意のセントラ
ルオフィスをそれぞれ指す。
【００２６】本発明に従った稲妻保護装置の好ましい利
用は、無線通信システムのタワー・トップ電子回路の保
護であるが、発明はこのように制限されるものではな
い。当業者装置があらゆる敏感な装備を稲妻の被害から
保護するのに、少なくとも原則として使われ得るという
ことを容認するであろう。
用は、無線通信システムのタワー・トップ電子回路の保
護であるが、発明はこのように制限されるものではな
い。当業者装置があらゆる敏感な装備を稲妻の被害から
保護するのに、少なくとも原則として使われ得るという
ことを容認するであろう。
【００２７】例Ｉ 発明に従った例示的な稲妻保護装置は以下のように製作
される。２つのポリカーボネイトの筒（それぞれ、高さ
３０ｃｍ、壁厚５ｍｍ、４０．６ｃｍと４５．７ｃｍの
外側の直径）が用意される。筒の縁は、高真空シリコン
膏の薄膜でおおわれる。筒は２つの筒の間に密閉された
小室を形成するための２つの平坦で環状の銅環（外側の
直径４７ｃｍ、内側の直径３８．１ｃｍ）の間に同心的
に配置される。小室への出入り引出し口は、外側筒壁を
通して穿孔することにより形成され、真空ポンプはその
引き出し口に接続される。小室の排気の後、小室は、７
０Ｔｏｒｒに対するアルゴン９０％、ネオン１０％の混
合気体で満たされる。装置は、稲妻打撃の間実質上均一
な電流分布をもち、そして稲妻の被害に耐える外被によ
り囲まれている電子装備をもち、試験されそして予期し
たとおりに動作する。
される。２つのポリカーボネイトの筒（それぞれ、高さ
３０ｃｍ、壁厚５ｍｍ、４０．６ｃｍと４５．７ｃｍの
外側の直径）が用意される。筒の縁は、高真空シリコン
膏の薄膜でおおわれる。筒は２つの筒の間に密閉された
小室を形成するための２つの平坦で環状の銅環（外側の
直径４７ｃｍ、内側の直径３８．１ｃｍ）の間に同心的
に配置される。小室への出入り引出し口は、外側筒壁を
通して穿孔することにより形成され、真空ポンプはその
引き出し口に接続される。小室の排気の後、小室は、７
０Ｔｏｒｒに対するアルゴン９０％、ネオン１０％の混
合気体で満たされる。装置は、稲妻打撃の間実質上均一
な電流分布をもち、そして稲妻の被害に耐える外被によ
り囲まれている電子装備をもち、試験されそして予期し
たとおりに動作する。
【００２８】例ＩＩ 大体は、例Ｉで記述されたように装置では、環状の銅環
は、均等に間をあけられ、鋭くとがらせられたきちんと
整理された５０個の電極と共に各々用意される。各々の
電極は、環状の銅環の上に、内部に面して、据え付けら
れる抵抗の要素により支えられ、そしてその抵抗の要素
と直列である。
は、均等に間をあけられ、鋭くとがらせられたきちんと
整理された５０個の電極と共に各々用意される。各々の
電極は、環状の銅環の上に、内部に面して、据え付けら
れる抵抗の要素により支えられ、そしてその抵抗の要素
と直列である。
【００２９】例ＩＩＩ 大体において、例Ｉで記述されたように装置は、小室を
ガスで充たすのに先立ってそれに達成される出入り取出
し口、厚さ０．２５ｍｍのステンレス鋼のアコーディオ
ン・折りたたみの薄板により形成されるベロー・タイプ
の膨張内袋と共に用意される。
ガスで充たすのに先立ってそれに達成される出入り取出
し口、厚さ０．２５ｍｍのステンレス鋼のアコーディオ
ン・折りたたみの薄板により形成されるベロー・タイプ
の膨張内袋と共に用意される。
【００３０】例ＩＶ 大体において、例Ｉで記述された稲妻保護装置の上方の
電極へは、高電圧電力源を接続する。電界検知探針は囲
いの付近に配置される。探針は、５ｋＶ／ｍないしはそ
れ以上の電界が探針により検出される時に高電圧電力源
を動作させる信号を生成する検知回路に接続される。
電極へは、高電圧電力源を接続する。電界検知探針は囲
いの付近に配置される。探針は、５ｋＶ／ｍないしはそ
れ以上の電界が探針により検出される時に高電圧電力源
を動作させる信号を生成する検知回路に接続される。
【００３１】例Ｖ ラジオ周波数発生器が放射するエネルギーが、囲いのガ
スで充たされた小室に導かれるラジオ周波数発生器は、
大体において例Ｉで記述されたように稲妻保護装置の付
近に配置される。電界検知探針は囲いの付近に配置され
る。探針は、５ｋＶ／ｍないしはそれ以上の電界強度が
探針により検知されるときはいつでも、ラジオ周波数発
生器を動作させる信号を生成する検知回路に接続され
る。
スで充たされた小室に導かれるラジオ周波数発生器は、
大体において例Ｉで記述されたように稲妻保護装置の付
近に配置される。電界検知探針は囲いの付近に配置され
る。探針は、５ｋＶ／ｍないしはそれ以上の電界強度が
探針により検知されるときはいつでも、ラジオ周波数発
生器を動作させる信号を生成する検知回路に接続され
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従った外被の内側に保護される装備を
もつ例示的な稲妻保護装置を概略的に示す図である。
もつ例示的な稲妻保護装置を概略的に示す図である。
【図２】プラズマ形態をひき起こす前・打撃静電場を使
うための方法を含む本発明の実施例を概略的に示す図で
ある。
うための方法を含む本発明の実施例を概略的に示す図で
ある。
【図３】鋭い先端部をもつ例示的な避雷針と鈍い先端を
もつ例示的な電極を概略的に示す図である。
もつ例示的な電極を概略的に示す図である。
【図４】拡張可能な内袋をもつ例示的な装置を概略的に
示す図である。
示す図である。
【図５】プラズマ小室がセグメントに分かれた例示的な
装置のための回路概略図である。
装置のための回路概略図である。
【図６】セグメントに分かれたプラズマ小室をもつ装置
の関連した主要部を概略的に示す図である。
の関連した主要部を概略的に示す図である。
【図７】無線通信システムを概略的に示す図である。
フロントページの続き (72)発明者 アヴィノーム コーンブリット アメリカ合衆国 08904 ニュージャーシ ィ，ハイランド パーク，デニソン スト リート 432
Claims (11)
- 【請求項１】 与えられた基地局の１つが、伝送器、受
信器、伝送器と受信器のうち少なくとも１つに接続され
たアンテナを含む、１ないしはそれ以上の基地局を含む
無線通信システムにおいて、 少なくとも伝送器の一部分と受信器の一部分が実質上ア
ンテナと同じ場所に配置され、前記部分は集合的に“タ
ワー電子回路”として呼ばれ、そして、与えられた基地
局が （ａ） 少なくとも部分的に前記タワー電子回路（１０
１）とアンテナを囲む内側の誘電体殻（１１）、 （ｂ） 少なくとも部分的に内側の誘電体殻を囲み及び
そこから間をあけて配置される外側の誘電体殻（１
２）、 （ｃ） 内側と外側の誘電体殻の間の空間をおおって広
がっている電極の各々をもつ、離れて間をあけて配置さ
れた第一の金属電極と第二の金属電極（１４、１５）、 （ｄ） 内側の誘電体殻と外側の誘電体殻の間のプラズ
マ小室（１３）と呼ばれる空間に閉じ込められたイオン
化可能なガス、及び （ｅ） 第一の電極に接続された細長い伝導部分（１
９）と電極においてイオン化可能なガスが、基地局の稲
妻打撃の少なくとも一部の間イオン化されるように選択
される第二の金属電極に接続された大地への導線（１
８）、を含む稲妻保護装置を含むことを特徴とする無線
通信システム。 - 【請求項２】 タワー・トップ電子回路が、伝送器の電
力部分と受信器のフロントエンドを含む、請求項１記載
のシステム。 - 【請求項３】 稲妻保護装置が、基地局の稲妻打撃の少
なくとも一部の間、イオン化されたガスを円周に本質的
に均一に提供するように選択される、請求項１記載のシ
ステム。 - 【請求項４】 稲妻保護装置が選択された結果、稲妻リ
ーダーが少なくとも部分的にイオン化可能なガスをイオ
ン化するのに役に立つ、請求項１記載のシステム。 - 【請求項５】 稲妻保護装置が、基地局の稲妻打撃のリ
ターンストロークの到着前に、イオン化可能なガスをイ
オン化するように選択される請求項３記載のシステム。 - 【請求項６】 稲妻保護装置が、稲妻保護装置付近の静
電場が、いつあらかじめ決められた値を超えるかを決定
するための装置を含み、そしてさらに前記静電場が前記
あらかじめ決められた値を超えるとき、イオン化可能な
ガスの少なくともいく分かをイオン化するのに適応させ
られたプラズマイグナイターを含む請求項５記載のシス
テム。 - 【請求項７】 前記イオン化可能なガスが、電流をプラ
ズマ小室内へと流入させることにより、又はラジオ周波
数場をイオン化可能なガスに衝突させることによりイオ
ン化される請求項６記載のシステム。 - 【請求項８】 細長い伝導部分が、鋭くとがった電極と
比較的鈍い電極との間に配置された直列の抵抗をもつ、
鋭くとがった電極と比較的鈍い電極を含み、そのシステ
ムにおいて鋭くとがった電極が、プラズマ発火を容易に
するように選択され、比較的鈍い電極が、稲妻打撃の間
電流を運ぶように選択される請求項１記載のシステム。 - 【請求項９】 鋭くとがった電極と比較的鈍い電極の間
に配置された直列の抵抗をもち、与えられた組が鋭くと
がった電極と比較的鈍い電極を含み、前記第一と第二の
電極の少なくとも１つが、プラズマ小室内に伸びている
さまざまな電極の組を含み、そのシステムにおいて、鋭
くとがった電極が、プラズマ小室内のプラズマ発火を容
易にするように選択され、比較的鈍い電極が稲妻打撃の
間電流を運ぶように選択される請求項１記載のシステ
ム。 - 【請求項１０】 拡張可能な小室がプラズマ小室に接続
されている請求項１記載のシステム。 - 【請求項１１】 イオン化可能なガスが、ネオンとアル
ゴンからなるグループから選択されたガスを含む請求項
１記載のシステム。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/937126 | 1997-09-24 | ||
| US08/937,126 US5987335A (en) | 1997-09-24 | 1997-09-24 | Communication system comprising lightning protection |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11191475A true JPH11191475A (ja) | 1999-07-13 |
| JP3378202B2 JP3378202B2 (ja) | 2003-02-17 |
Family
ID=25469540
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26884998A Expired - Fee Related JP3378202B2 (ja) | 1997-09-24 | 1998-09-24 | 稲妻保護を含む通信システム |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5987335A (ja) |
| EP (1) | EP0905927B1 (ja) |
| JP (1) | JP3378202B2 (ja) |
| CA (1) | CA2244852C (ja) |
| DE (1) | DE69800662T2 (ja) |
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