雷電電磁脈沖對衛(wèi)星接收系統(tǒng)的危害及防護(hù)

王昭俊

國家新聞出版廣電總局2023臺，海南三亞　571800

雷電電磁脈沖對衛(wèi)星接收系統(tǒng)的危害及防護(hù)

王昭俊

國家新聞出版廣電總局2023臺，海南三亞571800

衛(wèi)星接收系統(tǒng)是衛(wèi)星電視信號接收的的保證，在雷雨天氣狀況下，如果衛(wèi)星接收系統(tǒng)受到雷擊形成雷電電磁脈沖后，會嚴(yán)重的危害系統(tǒng)的運(yùn)行，甚至破壞系統(tǒng)中的電子設(shè)備。在本文中，首先介紹了雷電電磁脈沖對衛(wèi)星接收系統(tǒng)的危害，接著分析了防護(hù)危害的措施，以降低雷電電磁脈沖對衛(wèi)星接收系統(tǒng)的影響，保證衛(wèi)星接收系統(tǒng)在雷雨天氣下正常的運(yùn)行。

雷電電磁脈沖；衛(wèi)星接收系統(tǒng)；危害；防護(hù)

在自然界中，雷電脈沖放電過程所具備的能量是非常強(qiáng)大的，雷擊多次進(jìn)行后，釋放出的能量可達(dá)到數(shù)百兆焦耳。近年來，衛(wèi)星接收系統(tǒng)的應(yīng)用越來越普遍，在系統(tǒng)運(yùn)行的過程中，雷電災(zāi)害頻繁的發(fā)生，導(dǎo)致系統(tǒng)的運(yùn)行受到較大的影響，除了直擊危害外，雷電電磁脈沖也會對系統(tǒng)產(chǎn)生非常大的影響，阻礙系統(tǒng)的正常運(yùn)行。為了解決這一問題，就需要采取相應(yīng)的防護(hù)措施降低雷電電磁脈沖所帶來的危害。

1　雷電電磁脈沖對衛(wèi)星接收系統(tǒng)的危害

雷電就是閃電，較大的沖擊電流及雷電流變化梯度、較短的時間、較高的沖擊電壓為雷電的主要特點(diǎn)。在雷電電磁脈沖中，包含的過電壓脈沖形式有3種，一是由雷電流所引起的，二是由云地間靜電感應(yīng)所引起的，三是由回?fù)敉ǖ垒椛潆姶挪ǜ袘?yīng)引起的，這3種過電壓脈沖形式所造成的影響都會很大［1］。雷電電磁脈沖在進(jìn)行傳輸時，主要有2種途徑：一種是導(dǎo)線傳輸，另一種是輻射傳輸，無論哪種傳輸方式，其所帶來的危害都是比較嚴(yán)重的。

衛(wèi)星接收系統(tǒng)在運(yùn)行的過程中，如未采取任何的防護(hù)措施或者防護(hù)不到位時，極易受到雷電的破壞，導(dǎo)致系統(tǒng)的運(yùn)行受到阻礙，影響衛(wèi)星信號的正常接收。通常，雷電的破壞效應(yīng)分為兩種，一種為直接破壞，一種為間接破壞。所謂直接破壞效應(yīng)，是指雷電直接擊中衛(wèi)星接收系統(tǒng)后形成的破壞，雷電流熱效應(yīng)、雷電流沖擊波效應(yīng)等均為直接破壞效應(yīng)，而間接破壞效應(yīng)是雷擊造成的雷電電磁脈沖干擾和損傷衛(wèi)星接收系統(tǒng)。具體說來，雷電電磁脈沖危害衛(wèi)星接收系統(tǒng)的形式主要有4種：第一，建筑物防雷裝置接閃時，會形成雷電浪涌，經(jīng)過傳輸后，傳輸?shù)叫l(wèi)星接收系統(tǒng)中，破壞其中的電子設(shè)備；第二，雷電電磁脈沖為靜電高壓時，傳輸沿著導(dǎo)線進(jìn)行，當(dāng)衛(wèi)星接收系統(tǒng)中的電子設(shè)備與該導(dǎo)線相連接時，會受到破壞；第三，雷電電磁脈沖傳輸方式為輻射傳輸時，系統(tǒng)中電子設(shè)備感應(yīng)到輻射后，即會受到破壞；第四，外部電磁脈沖沿著傳輸線路傳輸?shù)较到y(tǒng)中，會破壞其中的電子設(shè)備。上述4種危害方式均會對衛(wèi)星接收系統(tǒng)中的電子設(shè)備產(chǎn)生不同程度的影響，影響比較小時，干擾電子設(shè)備的正常運(yùn)行，但影響比較嚴(yán)重時，會永久性的損傷電子設(shè)備。

2　降低雷電電磁脈沖對衛(wèi)星接收系統(tǒng)危害的措施

2.1屏蔽

金屬框架、鋼筋等為建筑物的組成部件，而這些部件形成了外部防雷系統(tǒng)的屏蔽空間，同時也形成了內(nèi)部的防雷區(qū)。雷擊后，這些部件經(jīng)過引下線，將雷電流由接閃器中引導(dǎo)至接地裝置中，避免了雷擊產(chǎn)生的危害。此外，引下線的作用還可以通過墻體中的屏蔽部件來發(fā)揮，提高了雷電磁場的可控制性。除了建筑物自身某些部件的屏蔽作用外，還可以在衛(wèi)星接收系統(tǒng)中設(shè)置相應(yīng)的屏蔽部件，即空間網(wǎng)格，確定空間網(wǎng)格的尺寸時，以需要達(dá)到的屏蔽效果來確定。

2.2浪涌保護(hù)器

浪涌保護(hù)器就是指濾波元件，線路及電纜進(jìn)入到衛(wèi)星接收系統(tǒng)內(nèi)部的防雷區(qū)域后，需要對其進(jìn)行限制，并控制浪涌保護(hù)器，以實(shí)現(xiàn)防雷的效果，降低雷電電磁脈沖形成時對系統(tǒng)的影響［2］。安裝保護(hù)元件時，最佳的位置為系統(tǒng)內(nèi)部防雷區(qū)域的入口處，如果電纜屏蔽時采取的方式為電磁，那么在某些場合中，內(nèi)部防雷區(qū)的屏蔽體系只需和電纜屏蔽層相連接之后即可，浪涌保護(hù)器并不需要在進(jìn)行額外的設(shè)置。

2.3合理布線

在進(jìn)行衛(wèi)星接收系統(tǒng)內(nèi)部防雷區(qū)域的施工時，線路及電纜的敷設(shè)工作要十分注意，尤其是電力線與數(shù)據(jù)線之間所形成的感應(yīng)回路范圍比較大，而且所產(chǎn)生的感應(yīng)電壓及電流非常高時，更要注意敷設(shè)工作。敷設(shè)線路及電纜時，要保證布線的合理性，通常會常用并行的方式，并將電力線與數(shù)據(jù)線之間的距離盡量的縮短，從而有效的減小剩余暫態(tài)磁場的感應(yīng)效應(yīng)，提高防雷的效果［3］。此外，敷設(shè)電纜線和電路的過程中，也可以增加屏蔽線槽，減小感應(yīng)效應(yīng)，降低雷電流對衛(wèi)星接收系統(tǒng)的影響，保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

2.4等電位聯(lián)結(jié)

衛(wèi)星接收系統(tǒng)中的電子設(shè)備在運(yùn)行的過程中，如果形成暫態(tài)電位差，將會導(dǎo)致系統(tǒng)的運(yùn)行處于危險當(dāng)中，為了避免這種危險，應(yīng)在系統(tǒng)內(nèi)部防雷區(qū)域中等電位聯(lián)結(jié)自然金屬部件，形成網(wǎng)格型網(wǎng)絡(luò)，避免暫態(tài)電位差的形成，保證系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。在進(jìn)行等電位聯(lián)結(jié)的過程中，網(wǎng)格的平均寬度必須要小于估計(jì)的雷電電磁脈沖頻率上限所對應(yīng)的波長。雷電電磁脈沖如果為幾MHz時，網(wǎng)格型網(wǎng)絡(luò)中網(wǎng)格的平均寬度可設(shè)置為5m，或者是小于5m。此外，等電位連接網(wǎng)絡(luò)還可以連接建筑物的接地裝置，提高防雷的效果，降低雷電電磁脈沖對系統(tǒng)中電子設(shè)備的影響。

3　結(jié)論

綜上所述，在衛(wèi)星接收系統(tǒng)運(yùn)行的過程中，雷電電磁脈沖的產(chǎn)生會對其產(chǎn)生比較大的影響，嚴(yán)重時，甚至?xí)谰眯缘膿p壞系統(tǒng)的電子設(shè)備，為了降低雷電電磁脈沖對衛(wèi)星接收系統(tǒng)的影響，需要設(shè)置相應(yīng)的防護(hù)措施，比如等電位聯(lián)結(jié)、合理布線、安裝相應(yīng)的保護(hù)器等，提高衛(wèi)星接收系統(tǒng)的防雷性能，保證衛(wèi)星接收系統(tǒng)正常的運(yùn)行。

［1］周闖.雷電電磁脈沖的輻射耦合效應(yīng)及其防護(hù)［J］.科技信息，2013（1）：192-193.

［2］曹帥，曾清平.雷達(dá)后門電磁脈沖防護(hù)概述［J］.艦船電子對抗，2011，34（6）：27-31.

［3］李祥超，周中山，陳則煌，等.棒形天線耦合雷電電磁波及抑制方法［J］.電波科學(xué)學(xué)報，2015，30（2）：357-364.

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1674-6708（2016）166-0160-01

王昭俊，國家新聞出版廣電總局2023臺。