這些基站通常安裝在合理設(shè)計(jì)的基站塔中。相反，有越來(lái)越多的覆蓋范圍分別為200米和100米的微微蜂窩（通常應(yīng)用于購(gòu)物中心、醫(yī)院、校園和辦公樓）和毫微微蜂窩（通常應(yīng)用于家庭和小型辦公室）投入使用，它們的安裝通常由最終點(diǎn)用戶或樓宇管理人員完成。這些將數(shù)據(jù)傳輸至寬帶網(wǎng)絡(luò)，而不是移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)。此外，回程節(jié)點(diǎn)的應(yīng)用也更普遍，相關(guān)設(shè)備被安裝在樓宇或水塔等建筑結(jié)構(gòu)之上，面臨著雷擊威脅。這些節(jié)點(diǎn)被用于以低成本延伸元線骨干網(wǎng)，形成點(diǎn)到點(diǎn)架構(gòu)。本文將解釋上述各種類型設(shè)備可能面臨的雷擊危險(xiǎn)，并提出相應(yīng)的防護(hù)建議。

危險(xiǎn)的性質(zhì)

所有安裝在戶外的設(shè)備（以及部分安裝在室內(nèi)的設(shè)備）都面臨雷擊的危險(xiǎn)，從而可能導(dǎo)致所有連接線路（包括電源線和數(shù)據(jù)線）出現(xiàn)浪涌。關(guān)于此類浪涌的現(xiàn)行規(guī)范包括GR-1089、IEC 61000-4-5、IEEEC62.41以及ITUK.44/20/21/56。

安裝在室內(nèi)的設(shè)備則可能受到人類或其他帶電物體靜電放電（ESD）的影響，這種ESD可進(jìn)入數(shù)據(jù)線。IEC 61000-4-2提供了應(yīng)用級(jí)ESD測(cè)試方法的相關(guān)建議。

微微蜂窩與相關(guān)基站控制器的回程連接通常經(jīng)由以太網(wǎng)連接實(shí)現(xiàn)，如1000BaseT或10 GbE等。與此同時(shí)，微微蜂窩還可以直接與互聯(lián)網(wǎng)連接，而無(wú)需借助基站控制器甚至是移動(dòng)交換中心。而毫微微蜂窩亦可采用現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)連接，如DSL或CATV調(diào)制解調(diào)器。

防護(hù)方法

交流電源線的雷擊浪涌保護(hù)相當(dāng)簡(jiǎn)單——利用高能量MOV（金屬氧化物壓敏電阻）或AK系列器件控制過(guò)電壓即可，但必須與短路和過(guò)載保護(hù)的熔斷器裝置相結(jié)合。需謹(jǐn)記的一點(diǎn)是，MOV的壽命取決于其能夠吸收的總能量，也就是說(shuō)，應(yīng)根據(jù)瞬態(tài)調(diào)整MOV的額定瞬態(tài)能量。MOV正確合理的選擇，能最大限度地減少因浪涌保護(hù)器損壞而導(dǎo)致的設(shè)備故障。

對(duì)于直流電源線而言，TVS（瞬態(tài)電壓抑制）二極管可提供低鉗位電壓值，最大限度減少對(duì)設(shè)備的電氣應(yīng)力。不同于其他傳統(tǒng)的無(wú)源器件，TVS即便面臨多個(gè)浪涌事件也不會(huì)出現(xiàn)磨損。

過(guò)電流保護(hù)可通過(guò)熔斷器裝置或可復(fù)位PTC實(shí)現(xiàn)。數(shù)據(jù)線可能面臨雷擊浪涌、與交流電源線的交互耦合，以及ESD的威脅。

這些線路承載的頻率較電源輸入更高，能夠在一定的電壓范圍內(nèi)工作，因此相應(yīng)的防護(hù)需求也較電源輸入應(yīng)用更加復(fù)雜。

c如果使用ADSL線路，可采用單個(gè)GDT或SIDACtor提供保護(hù)，在需要電源故障保護(hù)的情況下，還應(yīng)配備一個(gè)熔斷器。在此類應(yīng)用中，最好采用微電容SIDACtor以減少信號(hào)失真。如果電容值太高，可安裝反并聯(lián)連接的一對(duì)離散超快開(kāi)關(guān)二極管（圖1），將總電容降低至15pF，也可以采用內(nèi)置上述二極管的SDP或SEP SIDACTOR系列。

類似的方法還可用于保護(hù)毫微微蜂窩、微微蜂窩以及回程設(shè)備中的以太網(wǎng)線路。對(duì)于安裝在室內(nèi)（但暴露在雷電和ESD環(huán)境下，如GR-1089）的線路，可通過(guò)在線路側(cè)安裝額定浪涌的TVS二極管陣列（必要情況下再加上熔斷器）以及在第三位（耦合變壓器的線路驅(qū)動(dòng)器側(cè)）安裝超低電容二極管陣列來(lái)實(shí)現(xiàn)保護(hù)，如圖2所示。

如果以太網(wǎng)線路安裝在戶外，就必須對(duì)其采取雷擊瞬變保護(hù)措施。這種情況下的防護(hù)類似于室內(nèi)應(yīng)用，需采用專門(mén)設(shè)計(jì)的SDP和SEP系列等SIDACtor取代TVS二極管陣列。此外，還應(yīng)在電路的驅(qū)動(dòng)器側(cè)安裝TVS二極管陣列，以進(jìn)一步降低系統(tǒng)經(jīng)受的瞬態(tài)能量。

圖1：ADSL線路保護(hù)可采用GDT或SIDACtor.再加上一個(gè)熔斷器得以實(shí)現(xiàn)

圖2：用于建筑物之間的以太網(wǎng)線路可采用超快TVS二極管、熔斷器，以及超低電容二極管陣列實(shí)現(xiàn)保護(hù)

回程設(shè)備有多個(gè)需保護(hù)的脆弱點(diǎn)。除數(shù)據(jù)線和電源輸入線（交流或直流）外，還應(yīng)將天線納入考慮。在這種情況下，當(dāng)被施加IEEE C62.45中規(guī)定的8/20μs組合波形時(shí)，防護(hù)的實(shí)現(xiàn)既可以采用AK10或AK15器件，也可以采用抗浪涌能力為10kA或以上的GDT。

4G無(wú)線設(shè)備的防雷擊、ESD和電源線浪涌保護(hù)是系統(tǒng)設(shè)計(jì)中非常重要的一項(xiàng)考慮因素。如果沒(méi)有采用相應(yīng)的設(shè)計(jì)來(lái)防止上述電擊威脅，就有可能導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)故障、產(chǎn)品退貨、聲譽(yù)受損以及丟掉業(yè)務(wù)的后果。

傳統(tǒng)的基站地點(diǎn)受到大城市人口密度高所導(dǎo)致的現(xiàn)行不動(dòng)產(chǎn)狀況所限。這限制了不斷擴(kuò)大無(wú)線語(yǔ)音和數(shù)據(jù)覆蓋范圍所需的大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)和新基站的快速部署。如今，愈來(lái)愈多的運(yùn)營(yíng)商需要重建電信設(shè)施，而這面臨著籌備時(shí)間長(zhǎng)和建設(shè)成本高的挑戰(zhàn)。

關(guān)于分布式基站 （DBS）

分布式基站（DBS）由BBU和RRU組成，能夠通過(guò)實(shí)現(xiàn)射頻和基帶處理單元的分離，從而緩解基站建設(shè)過(guò)程中的部分擁塞情況。這些DBS系統(tǒng)支持分布式安裝，而無(wú)需將設(shè)備的全部組件集中在同一區(qū)域。通過(guò)將部分設(shè)備安裝在塔上，能夠最大限度地減少占地面積。與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)相比，DBS結(jié)構(gòu)能夠顯著降低之前由于在人口密度高的城市缺乏足夠的不動(dòng)產(chǎn)從而產(chǎn)生的整體網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本。

鑒于DBS遠(yuǎn)程無(wú)線單元（RRU）暴露在雷擊環(huán)境中，這種新結(jié)構(gòu)將其納入了更高的風(fēng)險(xiǎn)類別，并針對(duì)這些暴露單元采用了更高的安全標(biāo)準(zhǔn)。

大多數(shù)RRU都由直流電源、控制/信號(hào)端口、同軸電纜SPD以及光纖傳輸設(shè)備等組成。這些RRU端口和設(shè)備暴露在外部環(huán)境中，因而遭遇雷擊的風(fēng)險(xiǎn)大大增加。

塔燈供電電纜

照明電源線應(yīng)受到下述其中一項(xiàng)保護(hù)：

1） 安置于金屬管內(nèi)的非屏蔽電纜；

2） 或未設(shè)金屬管的屏蔽電纜；

3） 或未設(shè)金屬管的非屏蔽電纜，但在導(dǎo)線和塔結(jié)構(gòu)之間安裝SPD （在電力電纜入戶的地方，還需要安裝第二組SPD）。

這些SPDS應(yīng)符合［IEC 61643-1］ II類，其額定峰值電流如表1所示。

表1：非屏蔽照明電纜 （8/20μs波形） 的額定峰值電流

浪涌保險(xiǎn)絲可用于保護(hù)過(guò)電壓保護(hù)組件。LVSP20/30/40浪涌保險(xiǎn)絲可以提供過(guò)電壓保護(hù)，其適用于表2中所列LPL等級(jí)的20kA/30kA/40kA類別，從而能夠杜絕雷電引發(fā)事件造成的裂縫。LVSP是一個(gè)浪涌保險(xiǎn)絲，因此它必須與過(guò)電壓保護(hù)串連使用，并不能真正進(jìn)行負(fù)載電流。LVSP設(shè)計(jì)用來(lái)保護(hù)過(guò)電壓的組件（MOV或AK系列二極管）對(duì)連續(xù)過(guò)壓等故障條件如TOV（暫時(shí)過(guò)電壓），線膨脹或OV條件異常等可以使OV保護(hù)組件過(guò)熱引起熱衰竭。選擇LVSPI2T要有足夠的承受浪涌測(cè)試，行程的速度夠快，在過(guò)壓故障條件下熱損傷OV組件之前跳閘。這一點(diǎn)尤為重要，因?yàn)檫@些MOV組件有危險(xiǎn)的失敗可能。設(shè)計(jì)工程師需要知道每個(gè)保險(xiǎn)絲的I2T評(píng)級(jí)自“閃電等級(jí)”，例如，LSVP20具有額定的I2T 4，940 A2S。請(qǐng)參閱下表的選擇。

塔燈電源電纜的過(guò)電壓保護(hù)可由SPD提供。這些SPD應(yīng)是具備高抗浪涌能力的設(shè)備（改成：這些SPD應(yīng)具備有高的抗浪涌能力），如AK系列TVS或Ultra MOV系列。需特別防護(hù)的應(yīng)用可考慮AK10或AK15系列器件。

通信導(dǎo)線的SPD選擇

通信電纜應(yīng)通過(guò)配線架接入RBS，而配線架則通過(guò)接地棒連接至主接地端子（MEB），如圖3所示。在這里，主保護(hù)裝置接地用于實(shí)現(xiàn)共模保護(hù)。

鑒于其暴露于高浪涌環(huán)境下，用于RBS配線架的SPD通常為氣體放電管（GDT）類型。搭載故障防護(hù)裝置的三端GDT常用于入口點(diǎn)。Littelfuse同時(shí)還提供T0-220固態(tài)解決方案。這種故障防護(hù)裝置在長(zhǎng)時(shí)間的電力故障事件中會(huì)出現(xiàn)短路。SPD的最低導(dǎo)通電壓應(yīng)高于正常運(yùn)行期間信號(hào)點(diǎn)（在電信業(yè)被標(biāo)為“tip”和“ring”）與接地參考點(diǎn)之間的最大工作電壓。

圖3：通信配線架圖解

其中：

ISPD指SPD的必需脈沖電流額定值；

ILPL指表1中給出的最大雷擊電流峰值；

n指接入RBS的業(yè)務(wù)數(shù)量；

m指通信電纜導(dǎo)線的數(shù)量；

mS指與屏蔽相當(dāng)?shù)膶?dǎo)線數(shù)量。

如果是非屏蔽電纜，mS = 0。標(biāo)準(zhǔn)鋁屏的mS代表值= 30。舉例來(lái)說(shuō)，基于LPL III （ILPL= 100kA）、兩項(xiàng)業(yè)務(wù)（如電力和電信），以及通信電纜中的20根（10對(duì)）導(dǎo)線，根據(jù)上述公式計(jì)算，ISPD= 500A。

注：在公式中，當(dāng)8/20μs電流不低于10/350μS電流的5倍時(shí)，認(rèn)為I類和II類SPD等效。

圖4：配線架中SPD的安裝

AK系列器件還可用于替代圖4中所示的GDT。就上述例子而言，要求安裝8/20浪涌額定值約為2，500A的設(shè)備。與任何GDT一樣，AK3或AK6可輕松適用。

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