車載通信系統(tǒng)的防雷設(shè)計(jì)

張鵬

摘要：隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步，我國(guó)通信技術(shù)得到了全面的發(fā)展，另外隨著社會(huì)的進(jìn)步對(duì)于通信技術(shù)有了更高的要求，隨著車載通信系統(tǒng)的應(yīng)用將會(huì)越來約廣泛，其發(fā)展、升級(jí)的速度也越來越快。因此本文針對(duì)車載通信系統(tǒng)的防雷設(shè)計(jì)進(jìn)行探究具有重要意義。

關(guān)鍵詞：車載通信系統(tǒng);防雷;設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：V55?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A?文章編號(hào)：1672-9129（2020）09-0055-01

1?概述

雷電是地面和電離層間的放電現(xiàn)象。雷電的存在對(duì)于人們的生產(chǎn)生活來說存在著很大的安全隱患，在放電的時(shí)候電壓達(dá)到了百萬伏，而車載通信系統(tǒng)相對(duì)于一般的固定安裝的通信系統(tǒng)在雷電防護(hù)方面具有很多先天的劣勢(shì)，這就更需要對(duì)車載通信系統(tǒng)進(jìn)行專門的雷電防護(hù)設(shè)計(jì)。

2?雷電損害分析

雷擊對(duì)車載通信系統(tǒng)所造成的破壞性后果體現(xiàn)于下列三種層次：首先是直接造成了車載設(shè)備，使其出現(xiàn)了損壞的問題，同時(shí)也會(huì)有人員傷亡的情況出現(xiàn)。其次，雷擊會(huì)使得很多的設(shè)備器件受到損害，使其的使用性能受到影響。最后，雷擊在很大程度上會(huì)造成車載系統(tǒng)中的信號(hào)傳輸和數(shù)據(jù)丟失等問題，嚴(yán)重的話會(huì)使得整個(gè)車載系統(tǒng)癱瘓或者是崩潰。

雷電對(duì)車載通信系統(tǒng)的影響，主要由以下三個(gè)方面造成：直擊雷、傳導(dǎo)雷、感應(yīng)雷。

（1）直擊雷：雷電直接擊中車載通信系統(tǒng)，在整個(gè)過程中雷電的會(huì)和接地的一些設(shè)施傳導(dǎo)電流，另外很大一部分的電流會(huì)通過車載系統(tǒng)中的供電系統(tǒng)進(jìn)行有效地分流，同時(shí)很多的能量也通過車載系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)分流，而不同的能量分配比例會(huì)影響到整個(gè)的車載通信系統(tǒng)，比例會(huì)隨著車載系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)不同而產(chǎn)生差異。

（2）傳導(dǎo)雷：傳導(dǎo)雷主要是通過傳輸線對(duì)車載通信系統(tǒng)產(chǎn)生影響的。傳導(dǎo)雷中包括了地電位的反擊，這種形式的形成是雷電擊中了車體周圍的建筑物，使得整個(gè)的電壓升高。

（3）感應(yīng)雷：在周圍一公里左右范圍內(nèi)發(fā)生雷擊時(shí)，在所有的導(dǎo)體上產(chǎn)生足夠強(qiáng)度的感應(yīng)浪涌。因此車載通信系統(tǒng)的各種電力、信息線路將會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電壓而對(duì)設(shè)備造成危害。

3?車載通信系統(tǒng)防雷隱患分析

車載通信系統(tǒng)工作時(shí)處于室外空曠處，需應(yīng)對(duì)各種危險(xiǎn)天氣，易遭受雷擊損害。若遭受雷電侵害，車載設(shè)備及機(jī)構(gòu)可能造成損壞，重則有人員傷害，而且還可能造成被遮蔽車輛的損傷，后果嚴(yán)重。所以需要重視車載通信系統(tǒng)的防雷設(shè)計(jì)，能好做好防雷工作。

4?防雷設(shè)計(jì)

4.1設(shè)計(jì)原則。

（1）考慮環(huán)境因素、雷電活動(dòng)規(guī)律、系統(tǒng)設(shè)備的重要性、發(fā)生雷災(zāi)后果的嚴(yán)重程度，分別采取相應(yīng)的防護(hù)措施;

（2）全面規(guī)劃、綜合治理、優(yōu)化設(shè)計(jì)、多重保護(hù)、技術(shù)運(yùn)用、經(jīng)濟(jì)合理、定期檢測(cè)、隨機(jī)維護(hù)的原則，進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)及維護(hù);

（3）采用直擊雷防護(hù)、等電位連接、屏蔽、合理布線、其用接地系統(tǒng)和安裝電涌保護(hù)裝置等措施進(jìn)行綜合防護(hù)。堅(jiān)持預(yù)防為主，安全第一的指導(dǎo)方針。

4.2具體方案。車載通信系統(tǒng)的雷電防護(hù)系統(tǒng)應(yīng)由直擊雷防護(hù)和感應(yīng)雷電防護(hù)兩部分組成，各部分都有其重要作用，不存在替代性。直擊雷防護(hù)也可以稱為外部防護(hù)，可使車載系統(tǒng)避雷雷電直接擊中而導(dǎo)致毀滅性的損傷。感應(yīng)雷電防護(hù)也可以稱為內(nèi)部防護(hù)，主要是由均壓等電位連接、過電壓保護(hù)組成，可均衡系統(tǒng)電位，限制過電壓幅值。車載通信系統(tǒng)的雷電防護(hù)是一個(gè)綜合的系統(tǒng)工程，防雷設(shè)計(jì)應(yīng)采用直擊雷防護(hù)、等電位連接、屏蔽、合理布線、其用接地系統(tǒng)和安裝電涌保護(hù)裝置等措施進(jìn)行綜合防護(hù)。

（1）直擊雷的防護(hù)。車載通信系統(tǒng)常常是在野外駐扎，同時(shí)有可能需要經(jīng)常移動(dòng)位置，綜合考慮成本和操作便利性，采用可移動(dòng)升降桿式避雷針。具體又有被動(dòng)式避雷針和主動(dòng)式避雷針兩種，可根據(jù)車載通信系統(tǒng)的實(shí)際情況酌情選用。

①被動(dòng)式避雷針。被動(dòng)式避雷針也可以稱為引雷針，其雷擊泄放原理為：當(dāng)雷云放電接近地面時(shí)它使地面電場(chǎng)發(fā)生畸變。在避雷針的頂端，形成局部電場(chǎng)集中的空間，以影響雷電先導(dǎo)放電的發(fā)展方向，引導(dǎo)雷電向避雷針放電，再通過接地引下線和接地裝置將雷電流引入大地，從而使被保護(hù)物體免遭雷擊。被動(dòng)式避雷針具有成本較低，架設(shè)方便等優(yōu)點(diǎn)。直擊雷的防護(hù)主要通過避雷針、引下線和接地極將直擊雷電流泄放入地，保護(hù)后勤保障車輛免遭直擊雷的襲擊。

具體實(shí)施時(shí)可在車體中線上距離車體間隔5m地面設(shè)置升降桿，在上端設(shè)置避雷針，引下線采用50mm2多芯銅線將避雷針與接地裝置連接。升降桿高度可利用滾球法計(jì)算得知。在實(shí)施時(shí)還應(yīng)注意各連接部位的連接應(yīng)扎實(shí)可靠，接地電阻值應(yīng)盡量小，最好采用多個(gè)接地地釘組成接地網(wǎng)，同時(shí)保證各接地地釘之間及地釘與車體之間的間隔距離均大于3m。

②主動(dòng)式避雷針。主動(dòng)式避雷針主要是利用等離子原理進(jìn)行雷電防護(hù)，它可以把車載通信系統(tǒng)表面的感應(yīng)電荷及時(shí)釋放到附近的空氣中，使電荷分布均勻，使得附近的場(chǎng)強(qiáng)和電流達(dá)不到空氣擊穿的數(shù)值，從而使得車載通信系統(tǒng)避免遭受雷擊。

主動(dòng)式避雷針不需要接地系統(tǒng)，非常適合車載通信系統(tǒng)使用，甚至在車輛行進(jìn)中依然可以起到直擊雷防護(hù)的效果。但其價(jià)格較被動(dòng)防雷系統(tǒng)明顯偏高，可根據(jù)系統(tǒng)使用地域、使用方式和防護(hù)要求等級(jí)進(jìn)行選用。

（2）感應(yīng)雷電（電涌）防護(hù)。

①在車載通信系統(tǒng)市電電源、發(fā)電機(jī)電源入口處加裝高性能模塊式電源防雷器，預(yù)防電壓異常、過電壓及雷擊過電流損壞內(nèi)部設(shè)備;

②在車載通信系統(tǒng)天線饋線進(jìn)入車體的部位加裝射頻防雷器件，射頻防雷器件的選用需綜合考慮射頻工作頻率、發(fā)射功率、駐波和阻抗匹配等指標(biāo)，最好能根據(jù)實(shí)際需求定制專用防雷器件;

③在車體有線信號(hào)接口窗處加裝信號(hào)防雷模塊。選擇時(shí)應(yīng)注意需要防護(hù)的線纜芯數(shù)、線路工作電壓、阻抗匹配等特性參數(shù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]張子龍，王興.新型車載通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].指揮信息系統(tǒng)與技術(shù).2019（2）.