曾 旭

（广东经纬天地科技股份有限公司，广东 珠海 519000）

移动通信基站天线及接地防雷技术措施

曾 旭

（广东经纬天地科技股份有限公司，广东 珠海 519000）

为保障移动通信基站的安全，确保通信信号的安全、稳定传输，必须积极做好防雷工作。文章主要探讨移动通信基站天线技术和接地防雷技术。

移动通信基站；天线；接地防雷

近年来，我国移动通信发展迅速，移动通信基站数量大幅增加，但因基站所在地理、气象、电源、空间电磁等环境相对特殊，易发生雷电灾害，导致人员伤亡、设备损坏、通信中断，带来严重的生命财产损失。同时，基站本身属于弱电子设备，更易受雷电影响。为确保基站安全稳定运行，须重视和加强防雷电工作，应用好防雷技术。

1 移动通信基站天线防雷技术

移动通信基站天线是通信系统的重要组成部分，其性能好坏直接关系到移动通信的效率和质量。因基站天线需持续收发电磁波，通常处在LPZOB区，在雷击在天线支撑物或者周边时，雷击产生的电磁场强度不会出现衰减，易导致通信错码、误动，乃至损坏设备[1]。依照移动通信基站相关技术要求，电磁场的干扰强度需控制在800 A/m以内，但从实际看，基站天线所在的磁场强度远大于该标准，如此就可能出现误动或损坏，这是移动通信基站常见的雷击现象。

基站天线系统除进行直击雷防护之外，还需对感应雷、雷击电磁脉冲等进行防护。天线应选用双层屏蔽功能的电缆或者单层屏蔽电缆外套金属管装于基站信号塔中央敷设，对于屏蔽层需要在铁塔上、下两端各进行一次接地，在入户处还需进行一次接地。对处在中雷区以上并且天线较长时，需要在机房入口处装置天线电涌保护器（Surge Protection Device，SPD）[2]。对于架空电缆吊线两侧与架空电缆线路上的金属管道必须接地。且信号电缆必须选用屏蔽电缆或者配有护套电缆套金属管埋入地下进线，同时要装置信号SPD。SPD、电缆金属层均要接地处理，光纤屏蔽层与加强芯也需要接地。此外，所选用装置的信号SPD必须满足这两个要求：（1）必须达到可充分释放天线的雷击电流，以免通信设备受到雷击。在选用信号SPD时，须依照通信基站所在区域的年雷暴天数、雷击电流大小等情况确定SPD的参数，同时要把信号SPD装置在临近通信设备的天馈线入口处，把信号SPD的保护区域就近和机房中的等电位连接端子板相连接。（2）要确保整个天线系统能合适匹配，确保通信信号稳定、可靠。如匹配不当，则可能会降低发射设备的有效功率，缩小基站信号的覆盖面，影响到用户的通信质量和使用体验。

2 移动通信基站接地防雷技术

2.1 技术要求

（1）接地装置既要共用，但又要隔离。倘若通信基站相关系统均接地，在出现雷击时这些系统接地点电位会有较大差异。如图1所示，3个不同接地系统间的瞬间电位差较大，假设系统1是交流电源运行接地，系统2是计算机逻辑接地，系统3是机壳安全保护接地，同时假设雷电产生的冲击波自系统1，也就是交流电源进入，因雷电瞬时电压一般在几万乃至数十万伏，如此相同设备内的电路板将分别和电源、通信或者外壳相连接部分承受各系统网间的高压而击损。

图1 接地装置

倘若采取共用接地，那么雷击电流就会在冲击接地电阻上形成高压，一同存在于各个系统接地线上，如图1所示的3个系统将接地极电压看作基准“零电压”，那么不会出现相同设备各个接地系统间的雷击损伤。

（2）接地电阻要求。移动通信基站接地装置如图2所示，可以看出其属于复数阻抗。不仅要提供相关接地相连电阻，同时还能明确显示接地系统的相连电抗特征。

图2 接地装置的接地电阻情况

对于功能性接地电阻，一般情况是工频接地电阻，对于电子系统而言，功能性接地是流过直流到高频电流。而基于高频状态，接地阻抗会明显增大。譬如：有一个长度为61 m的水平接地装置，在低于10 kHz频率情况下的阻抗在5～7 Ω，在频率增大到1 MHz时，它的阻抗会增大至52 Ω，如频率持续增大，那么可知道其阻抗也会随之增大。此外，接地线感抗一般是XL=2 πfL，假设有一根25 mm2规格的铜导体和一根106 mm2规格的铜导体，那么在大小不一的频率状态，感抗均远大于电阻，所以，导体阻抗可以略去电阻，视作为感抗；如把导体截面自25 mm2增大到106 mm2，也就是导体截面增大近3倍，感抗减小幅度很小[3]。比如：一根长度为30.5 m导体，处在100 MHz频率下感抗仅仅减小10 %，所以，因流过电流极小，功能性接地或等电位连接线截面不需很大。

如今我国移动通信基站的电子系统基本实现了数字化，受干扰频率在数十到数百MHz。所以，接地阻抗与接地线感抗均会增大。换言之，功能性接地电阻要求很低对直流到工频接地电阻无明显影响，但对于共用接地装置，必须考虑50 Hz供电系统对雷电的泄流以及反应时间，接地电阻控制在4 Ω以内。

2.2 接地装置的构建

如果移动通信基站的天线、机房设置于城市建筑物周边，那么可通过相关建筑物的地网进行综合接地；在通信基站无法通过建筑物进行综合接地时，其共用地网必须由机房、铁塔及变压器等有关地网构成。在机房内各种接地线需采取共网但不共母线方式自共用地网独立引入。通信基站机房地网主要由建筑物基础设施、外部环形接地体构成。其中，环形接地体必须沿着机房建筑物敷设，同时和机房基础接地体的横竖中两根以上的主钢筋相连接。

在构建接地体时，最好选用热镀锌类钢材，同时要满足以下要求，接地体所用钢管的直径必须在50 mm以上，壁厚大于3.5 mm；对于角钢规格不得低于50×50×5（mm3）；对于扁钢则不得低于40×4（mm2）[4]。垂直接地体的长度控制在1.5～2.5 m间，其间距是自身长度的1～2倍。如果所设区域土壤电阻率不均，且下层土壤电阻率偏低，那么需要适当增长。倘若垂直接地体敷设存在困难，那么可设置数根环形水平接地体，相互间隔开1～1.5 m，并且每隔3～5 m需要相互焊接一次[5]。对于盐碱腐蚀性强或土层电阻率偏高，无法满足接地电阻要求区域，接地体必须选用耐腐性强，保湿性良好的非金属类材料。同时，接地体间的焊接点，除了进行浇注混凝土外，还应进行必要的防腐处理。对于接地体的焊接长度要求，扁钢需要是宽边2倍，圆钢是其直径10 倍。此外，接地体上侧距地必须在0.7 m以上，对于天气相对寒冷区域，接地体必须敷设在冻土内。

此外，对于接地线，最好短而直，截面积控制在35～95 mm2多股铜线。对于接地引入线 应控制在30 m以内，选用镀锌扁钢管，截面积控制在160 mm2以上。同时，需要对接地引入线进行防腐和绝缘处理，不得敷设在暖气地沟中，在敷设时必须避开污水沟、排水管道，对于裸露地面的，需进行保护处理。接地引入线自地网中心就近引出，与机房接地线相连接，必须在两根以上。

3 结语

总之，为确保移动通信质量，保障通信稳定和安全，必须重视通信基站防雷工作。一方面，要强化基站天线防雷技术，通过屏蔽技术提升天线防雷性能。另一方面，应根据基站实际情况建立合理适用的接地装置，最大限度降低雷电对基站的干扰和损害，提升基站运行安全性。

[1]朱明，曾明育，于潇.移动通信基站防雷与接地技术的研究[J].通信电源技术，2012（3）：68-70.

[2]孙恒，吴启宗.移动通信基站防雷措施研究[J].科技信息，2012（1）：148，192.

[3]中华人民共和国信息产业部.通信局（站）雷电过电压保护工程设计规范（YD/T509-8-2001）[M].北京：中国信息工业出版社，2001.

[4]张燕.解析移动通信基站防雷设计与接地技术[J] .科技展望，2016（22）：183.

[5]赵永云，刘刚，曾昭盛.移动通信基站防雷接地浅析[J].科技风，2011（11）：94- 95.

Discussion on the antenna and grounding lightning protection technology of mobile communication base station

Zeng Xu
（Guangdong Well Cell Tech. Co. Ltd., Zhuhai 519000, China）

In order to ensure the security of mobile communication base station and ensure the security of communication signal and stable transmission, the lightning protection work must be done actively. This paper mainly discusses the antenna technology and grounding lightning protection technology of mobile communication base station

mobile communication base station; antenna grounding; lightning protection

曾旭（1983— ），男，广东珠海，工程师；研究方向：通信工程。