分布式RRU的防護(hù)設(shè)計(jì)

分布式RRU的防護(hù)設(shè)計(jì)摘要：分布式RRU一般采用塔放安裝方式，當(dāng)鐵塔遭受雷擊時(shí)所處電磁環(huán)境相當(dāng)惡劣，對(duì)設(shè)備的雷擊防護(hù)設(shè)計(jì)有一定的特殊要求。在對(duì)目前主要設(shè)備廠商的設(shè)計(jì)方案分析的基礎(chǔ)上，本文歸納總結(jié)了RRU主要接口雷擊防護(hù)典型電路和設(shè)計(jì)要點(diǎn)。關(guān)鍵詞：RRU；電調(diào)天線；RS485概述分布式3G基站RRU對(duì)外接口一般包括：射頻天饋、電調(diào)天線校準(zhǔn)、監(jiān)控接口（RS485、干節(jié)點(diǎn)）、電源接口、光通信接口。設(shè)備由于塔放安裝處于惡劣的電磁環(huán)境，雷擊干擾容易對(duì)設(shè)備接口產(chǎn)生損壞。目前主要廠家接口防護(hù)設(shè)計(jì)定義如表1：接口類型防護(hù)等級(jí)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(diǎn)接口Line-Line/Gndp：3KA(8/20us)；主要接口防護(hù)設(shè)計(jì)思路2.1電源接口雷擊保護(hù)目前RRU主要采用48V電源供電，其接口防護(hù)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(hù)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(hù)相關(guān)的主要部件，前級(jí)保護(hù)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(shí)現(xiàn)；后級(jí)防護(hù)用兩只壓敏電阻并聯(lián)完成，采用2只電感退耦。電路設(shè)計(jì)中需要考慮以下幾點(diǎn)：?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(dá)到1.5KV以上的抗電強(qiáng)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(jí)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(zhǔn)時(shí)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(jìn)行校準(zhǔn)時(shí)需要供電。其接口防護(hù)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(hù)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(duì)外接口與后級(jí)電路通過繼電器隔離，僅當(dāng)電調(diào)天線校準(zhǔn)時(shí)通過繼電器觸點(diǎn)接通電源，從而簡(jiǎn)化了接口電路的設(shè)計(jì)；設(shè)計(jì)中主要考慮以下幾點(diǎn)：?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(dá)到1.5KV以上的抗電強(qiáng)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(shí)必須具備1.5KV以上的隔離能力，以確保DC/DC單板側(cè)電路和器件不受影響。?為防止輸出電源短路影響整機(jī)的工作，輸出回路串聯(lián)PTC保護(hù)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(hù)能力設(shè)計(jì)，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(hù)電路由兩部分組成：后級(jí)單板接口的浪涌防護(hù)電路和對(duì)外接口雷擊防護(hù)電路。后級(jí)單板接口的浪涌防護(hù)電路確保接口具備500V以上的浪涌防護(hù)能力，殘壓不會(huì)對(duì)接口電路及器件產(chǎn)生直接的和間接的損傷；對(duì)外接口雷擊防護(hù)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(jí)單板防護(hù)接口側(cè)殘壓不高于150Vpp，對(duì)外接口側(cè)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(diǎn)接口RRU基站的干節(jié)點(diǎn)接口一般按照額定3KA(8/20us)的雷擊防護(hù)能力設(shè)計(jì)，一般電路形式如圖4路形式如圖4所示。接口保護(hù)電路由兩部分組成：后級(jí)單板接口的浪涌防護(hù)電路和對(duì)外接口雷擊防護(hù)電路。一般后級(jí)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(jí)單板需要再增加保護(hù)器件將殘壓限制到允許的范圍；同時(shí)，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(duì)于其他設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)，重點(diǎn)考慮雷擊電流的泄放路徑，確保不會(huì)對(duì)其他相關(guān)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(shè)置接地連接線纜，連接器線纜與整機(jī)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(duì)外接口的防防護(hù)計(jì)方案，由于設(shè)備的實(shí)際應(yīng)用環(huán)境較為復(fù)雜，對(duì)于更高的防護(hù)要求時(shí)，一般采用外加防雷箱進(jìn)而提高設(shè)備的防護(hù)等級(jí)。主要參考資料IEC61643Low-voltageprotectivedevice;ITU-TK.39Riskassessmentofdamagestotelecommunicationsitesduetolightningdischarges;ITU-T