分布式RRU的防護設計

摘要：分布式rru一般採用塔放安裝方式，當鐵塔遭受雷擊時所處電磁環境相當惡劣，對裝置的雷擊防護設計有一定的特殊要求。在對目前主要裝置廠商的設計方案分析的基礎上，本文歸納總結了rru主要介面雷擊防護典型電路和設計要點。

關鍵詞：rru；電調天線；rs485

1 概述

分布式3g基站rru對外介面一般包括：射頻天饋、電調天線校準、監控介面（rs485、幹節點）、電源介面、光通訊介面。裝置由於塔放安裝處於惡劣的電磁環境，雷擊干擾容易對裝置介面產生損壞。

目前主要廠家介面防護設計定義如表1：

2 主要介面防護設計思路

2.1 電源介面雷擊保護

目前rru主要採用48v電源供電，其介面防護電路一般形式如圖1所示：

介面電路一般採用介面電路單板+dc/dc電源單板的形式，介面電路單板主要完成介面的雷擊防護和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以上的壓敏電阻器併聯和線-gndp間為2只10ka以上的氣體放電管併聯實現；后級防護用兩隻壓敏電阻併聯完成，採用2只電感退耦。電路設計中需要考慮以下幾點：

● 電源聯結器具備承受15ka衝擊電流的能力，具備承受介面浪湧電壓的能力，一般需要達到1.5kv以上的抗電強度；

● 壓敏電阻器rv1和氣體放電管引數選型需要保證本身通流能力和介面殘壓，將浪湧殘壓抑制在介面允許的範圍內；

● 壓敏電阻器rv2引數選型需要考慮將浪湧殘壓抑制到后級dc/dc電源單板允許的範圍，考慮dc/dc模組最好抑制到100v以下；

2.2 電調天線介面

電調天線電源介面主要用於天線校準時供電，一般採用dc/dc變換後的電源通過介面單板輸出，輸出電流較小，僅僅進行校準時需要供電。其介面防護電路一般形式如圖2所示：

介面保護電路主要由線-線間2只6ka以上的壓敏電阻器併聯和線-gndp間2只10ka以上的氣體放電管併聯組成。對外介面與后級電路通過繼電器隔離，僅當電調天線校準時通過繼電器觸點接通電源，從而簡化了介面電路的設計；設計中主要考慮以下幾點：

● 電源輸出聯結器x2具有承受15ka衝擊電流的能力，具備承受介面浪湧電壓的能力，一般需要達到1.5kv以上的抗電強度；

● 壓敏電阻器rv1和氣體放電管引數選型需要保證本身通流能力和介面殘壓，將浪湧殘壓抑制在介面允許的範圍內；

● 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，輸出迴路串聯ptc保護器件；

2.3. rs485介面

rru基站的rs485介面一般按照額定3ka（8/20us）的雷擊防護能力設計，一般電路形式如圖3所示。

介面保護電路由兩部分組成：后級單板介面的浪湧防護電路和對外介面雷擊防護電路。后級單板介面的浪湧防護電路確保介面具備500v以上的浪湧防護能力，殘壓不會對介面電路及器件產生直接的和間接的損傷；對外介面雷擊防護電路主要完成外部引入雷擊電流的洩放，將高壓的浪湧電壓限制在介面絕緣允許的範圍，一般要求：

● 后級單板防護介面側殘壓不高於150vpp，對外介面側殘壓不高於1000vpp；

● x1聯結器滿足雷擊電流通流能力的要求，x1聯結器及佈線滿足間距要求；

● 電阻器r1/r2具備足夠的抗衝擊能力；

2.4. 幹節點介面

rru基站的幹節點介面一般按照額定3ka（8/20us）的雷擊防護能力設計，一般電路形式如圖4所示。

介面保護電路由兩部分組成：后級單板介面的浪湧防護電路和對外介面雷擊防護電路。一般后級單板介面都採用光耦隔離，由於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範圍；同時，由於輸出可以包含電源供電電壓，為防止電源可以出現的短路，輸出迴路串聯ptc器件。

對於其他設計中的考慮與rs485介面相同。

2.5 射頻天饋介面

天饋介面防雷主要依靠腔體濾波器實現，重點考慮雷擊電流的洩放路徑，確保不會對其他相關部分產生影響。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頭附近設定接地連線線纜，聯結器線纜與整機接地相連線確保雷擊電流洩放可靠。

以上主要介紹目前分布式3g基站rru對外介面的防防護計方案，由於裝置的實際應用環境較為複雜，對於更高的防護要求時，一般採用外加防雷箱進而提高裝置的防護等級。

3 主要參考資料

iec 61643 low-voltage protective device;

itu-t k.39 risk assessment of damages to telecommunication sites due to lightning discharges;

itut k.44 resistibility tests for telecommunication equipment exposed to overvoltages and overcurrents – basic recommendation;