分布式RRU的防護設計

分布式RRU的防護設計摘要：分布式RRU一般采用塔放安裝方式，當鐵塔遭受雷擊時所處電磁環(huán)境相當惡劣，對設備的雷擊防護設計有一定的特殊要求。在對目前主要設備廠商的設計方案分析的基礎上，本文歸納總結了RRU主要接口雷擊防護典型電路和設計要點。關鍵詞：RRU；電調(diào)天線；RS485概述分布式3G基站RRU對外接口一般包括：射頻天饋、電調(diào)天線校準、監(jiān)控接口（RS485、干節(jié)點）、電源接口、光通信接口。設備由于塔放安裝處于惡劣的電磁環(huán)境，雷擊干擾容易對設備接口產(chǎn)生損壞。目前主要廠家接口防護設計定義如表1：接口類型防護等級48V電源接口Line-Line：10KA(8/20us)；Line-Gndp：15KA(8/20us)；電調(diào)天線電源接口Line-Line：10KA(8/20us)；Line-Gndp：20KA(8/20us)；射頻天饋接口Line-Line：10KA(8/20us)；Line-Gndp：20KA(8/20us)；RS485接口Line-Line/Gndp：3KA(8/20us)；干節(jié)點接口Line-Line/Gndp：3KA(8/20us)；主要接口防護設計思路2.1電源接口雷擊保護目前RRU主要采用48V電源供電，其接口防護電路一般形式如圖1所示:接口電路一般采用接口電路單板+DC/DC電源單板的形式，接口電路單板主要完成接口的雷擊防護和EMI功能，DC/DC電源單板主要完成電源變換功能。圖中主要給出雷擊保護相關的主要部件，前級保護電路主要由線-線間4只6KA以上的壓敏電阻器并聯(lián)和線-GNDP間為2只10KA以上的氣體放電管并聯(lián)實現(xiàn)；后級防護用兩只壓敏電阻并聯(lián)完成，采用2只電感退耦。電路設計中需要考慮以下幾點：?電源連接器具備承受15KA沖擊電流的能力，具備承受接口浪涌電壓的能力，一般需要達到1.5KV以上的抗電強度；?壓敏電阻器RV1和氣體放電管參數(shù)選型需要保證本身通流能力和接口殘壓，將浪涌殘壓抑制在接口允許的范圍內(nèi)；?壓敏電阻器RV2參數(shù)選型需要考慮將浪涌殘壓抑制到后級DC/DC電源單板允許的范圍，考慮DC/DC模塊最好抑制到100V以下；2.2電調(diào)天線接口電調(diào)天線電源接口主要用于天線校準時供電，一般采用DC/DC變換后的電源通過接口單板輸出，輸出電流較小，僅僅進行校準時需要供電。其接口防護電路一般形式如圖2所示：XIXI圖2電調(diào)天線接口接口保護電路主要由線-線間2只6KA以上的壓敏電阻器并聯(lián)和線-GNDP間2只10KA以上的氣體放電管并聯(lián)組成。對外接口與后級電路通過繼電器隔離，僅當電調(diào)天線校準時通過繼電器觸點接通電源，從而簡化了接口電路的設計；設計中主要考慮以下幾點：?電源輸出連接器X2具有承受15KA沖擊電流的能力，具備承受接口浪涌電壓的能力，一般需要達到1.5KV以上的抗電強度；?壓敏電阻器RV1和氣體放電管參數(shù)選型需要保證本身通流能力和接口殘壓，將浪涌殘壓抑制在接口允許的范圍內(nèi)；?繼電器具備足夠的通流能力，同時必須具備1.5KV以上的隔離能力，以確保DC/DC單板側電路和器件不受影響。?為防止輸出電源短路影響整機的工作，輸出回路串聯(lián)PTC保護器件；RS485接口RRU基站的RS485接口一般按照額定3KA(8/20us)的雷擊防護能力設計，一般電路形式如圖3所示。K1R1TK/RX+VD1迅琢0獄母葦K1R1TK/RX+VD1迅琢0獄母葦OUTSIDE圖3RS485接口接口保護電路由兩部分組成：后級單板接口的浪涌防護電路和對外接口雷擊防護電路。后級單板接口的浪涌防護電路確保接口具備500V以上的浪涌防護能力，殘壓不會對接口電路及器件產(chǎn)生直接的和間接的損傷；對外接口雷擊防護電路主要完成外部引入雷擊電流的泄放，將高壓的浪涌電壓限制在接口絕緣允許的范圍，一般要求：后級單板防護接口側殘壓不高于150Vpp，對外接口側殘壓不高于lOOOVpp；XI連接器滿足雷擊電流通流能力的要求，XI連接器及布線滿足間距要求；電阻器R1/R2具備足夠的抗沖擊能力；干節(jié)點接口RRU基站的干節(jié)點接口一般按照額定3KA(8/20us)的雷擊防護能力設計，一般電路形式如圖4路形式如圖4所示。接口保護電路由兩部分組成：后級單板接口的浪涌防護電路和對外接口雷擊防護電路。一般后級單板接口都采用光耦隔離，由于光耦允許承受的電壓較小，后級單板需要再增加保護器件將殘壓限制到允許的范圍；同時，由于輸出可以包含電源供電電壓，為防止電源可以出現(xiàn)的短路，輸出回路串聯(lián)PTC器件。對于其他設計中的考慮與RS485接口相同。2.5射頻天饋接口天饋接口防雷主要依靠腔體濾波器實現(xiàn)，重點考慮雷擊電流的泄放路徑，確保不會對其他相關部分產(chǎn)生影響。天饋N頭直接與箱體搭接，腔體濾波器與箱體搭接良好，腔體濾波器及天饋N頭附近設置接地連接線纜，連接器線纜與整機接地相連接確保雷擊電流泄放可靠。以上主要介紹目前分布式3G基站RRU對外接口的防防護計方案，由于設備的實際應用環(huán)境較為復雜，對于更高的防護要求時，一般采用外加防雷箱進而提高設備的防護等級。主要參考資料IEC61643Low-voltageprotectivedevice;ITU-TK.39Riskassessmentofdamagestotelecommunicationsitesduetolightningdischarges;ITU-T