无线通信基站电子设备防雷与接地技术分析

陈文锐，张鹏飞，蓝维旱

（中通服咨询设计研究院有限公司，江苏 南京 210000 ）

0 引 言

在经济快速发展的过程中，民众的物质生活水平发生了极大的改变，需求也变得更为多样，其中通信需求是新时代背景下民众最为关注的重要需求之一。无线通信基站的建立是无线通信质量提升的重要保障。在建设无线通信基站时，必须要遵循基站防雷接地设计相关的一些要求与规定，国内各个通信公司在建设无线通信基站时所面对的实际情况各不相同，这就需要各个通信公司必须科学严格地要求与规范。引发通信中断的原因有很多，其中雷电灾害引发的通信终端会给通信公司带来非常严重的损失，同时也会给民众带来生活和工作上的各种不便，甚至还可能引发无法估量的损失与影响。所以，分析无线通信基站电子设备防雷与接地技术，对于基站电子设备在雷电天气保持正常运行始终具有重要价值。

1 无线通信基站概述

无线通信基站又叫基站，属于无线电台站的一种形式，其在被无线电覆盖的一定区域内，利用无线通信交换的中心和移动电话终端完成信息传递的无线电收发。建设无线通信基站的意义是非常大，是组成我国重要信息化设备的重要内容[1]。随着信息网络技术的发展成熟，通信网络朝着分组化和数据化不断发展。在信息网络技术快速发展的背景下，我国的通信基站也将得到宽带化发展，同时覆盖面积也将越来越大。建立无线通信基站主要是为了提供更大范围的无线覆盖，最终完成无线终端与有线通信网络之间的连接，实现无线信号的稳定传输。在无线通信基站中，通信信号实现传输的流程如下。

首先，在网络技术的支持下，核心网的控制信令及数据业务等向无线通信基站进行传输。其次，在无线通信基站中，接收基带信号和射频信号等通信信号进行相对应的处理与分析，并利用射频将分析之后的结果传至天线上并发送出去。最后，在无线信号的支持下，终端接收无线电波后进行相应的解调，最终解调出自己可以读懂的信号与信息[2]。

从无线通信基站传输信号的方向来看，有正方向与反方向两种，上面所举出的例子是无线通信基站正方向传输信号，反方向传输信号和正方向传输信号的过程基本类似。不同基站具有不同的连接方式，根据具体的连接方式，技术人员可以将其涵盖一个扇区或涵盖几个扇区。这里所说的扇区是指覆盖的范围，对于用户较为集中的地区，必须要控制覆盖范围，避免无线通信基站之间出现相互干扰的现象[3]。从物理结构来看，无线通信基站主要由基带模块和射频模块两部分组成。其中基带模块的功能有很多，如调制与解调基带、分配无线资源、控制功率、呼叫处理以及软切换等。

2 无线通信基站运用防雷设计与接地技术的必要性

在新形势下，国内格局的演变速度非常快，为了保障无线通信数据的稳定高速传输，无线通信基站迎来了快速建设发展的时期，这是因为无论发射信号还是接收信号都需要在无线通信基站的支持下完成。无线通信基站的价值和影响力都是十分巨大的。当前民众认识到，在无线通信基站进行建设的过程中存在很多复杂的现实问题，频繁发生的无线通信基站电击事件并不是偶然，因此相关工作人员及社会大众都要关注并认真对待这类问题。在新理论、新技术以及新设备不断涌现的今天，相关工作人员要积极学习掌握这些最新的理论知识与技术技能，并成为无线通信基站建设过程中的活跃因素，这也促进了研究设计工作重要性的进一步提升[4]。

通过观察可以发现，每一个区域内都有无线基站的存在，数据的传输正是在这些无线通信基站的运行下实现完成的。通常情况下，使用移动设备来发送接收信号也是在无线通信基站的支持下实现的，这也说明了无线通信基站的价值非常大。无线通信基站一般都被设置在旷野等地势比较高的地方，这在很大程度上增加了基站受到雷击的可能性。无线通信基站一旦受到电击就会引发短路烧毁等事故，当基站受到损伤时，无论是接收移动信号还是发送移动信号都会受到影响，民众之间的交流不能通过移动设备来实现，生活与工作也都将受到影响[5]。为了避免这一问题的出现，相关设计工作者要积极主动开展对无线通信基站防雷的设计工作，将处理好问题作为出发点与落脚点，保质保量地开展好无线通信基站电子设备的防雷设计及接地技术工作。

3 无线通信基站电子设备的防雷设计

3.1 雷电屏蔽设计

雷电是一种强交变电流，这种电流在流动过程中会形成超强电磁场。输电线雷击过程如图1所示。屏蔽技术是借助基站对电磁具有屏蔽功能，利用导电材料尽量减弱电磁场强度，进而将弱雷电的穿透破坏能力降至最低，确保无线通信基站电子设备的运行不受到危害和影响[6]。由于金属网或金属罩具有良好的屏蔽功能，因此在房内设备、基站机房、信号电缆以及电力电缆上会对其进行运用。

图1 输电线雷击过程

3.2 等电位连接设计

该设计是将基站电子设备置于金属材质的管道内，一旦遭受雷击就会产生高电位。金属材质的管道作为基站电子设备的保护壳可以与高电位物体进行连接，确保基站装置设备与一些可以导电物质的电位一致，避免外部电压高而导致出现电击现象，为无线通信基站运行的安全性与稳定性提供了保障。等电位连接设计如2所示。

图2 等电位连接设计

3.3 接口保护设计

在建设无线通信基站的过程中有大量的接口，如信号接口、电源接口以及接地接口等。一旦出现雷电天气，雷电就会通过无线通信基站内存在的接口来影响基站的正常运行，所以工作人员要消除或尽可能降低每一个接口的电压，对基站内的各个接口启动有效的防护措施。针对接口进行防护设计时，工作人员要确保将接口之间所存在的电位差及中线间存在的电位差降至最低。无线通信基站内存在很多电源接口，工作人员可以通过空气开关的方式来对其实施保护，这样有利于保证整体电压的稳定性。

4 无线通信基站电子设备的接地技术分析

4.1 将馈线安装于基站铁塔上接地

在基站铁塔上布置和设计馈线时，必须要在通信基站的上方、下方以及机房入口位置以就近原则完成接地。当铁塔高于60 m时，需要在铁塔的中间位置加设一个能和基站铁塔进行连接的连接点，而室外走线架的起始端与结束端要连接避雷针、地网以及接地线等设备[7]。

4.2 基站房顶设置轻型楼顶塔的防雷接地

无线通信基站通常都会设置在较为空旷的环境之中。铁塔一般都在机房顶部，其四角与楼顶避雷带的接地端连接在一起，也可以与楼顶避雷网预留的接地端焊接连通在一起。此外，在机房的四角还可以设计成辐射式接地体，有效分流雷电，进而降低基站遭受雷电破坏的可能性。通信铁塔的接地网与塔基四角的距离要控制在1.5 m之内，网格边长和网格面积要分别控制在3 m和9 m2之内[8]。需要强调的是，塔基四角设计属于封闭式设计，在对塔基地桩进行选择的过程中，需要选择至少两个柱钢筋来对铁塔进行支撑。铁塔与通信基站机房地网要在相隔3～5 m的位置进行焊接连通，连接点必须要多于两个[9]。

4.3 基站引入低压电缆时的接地设计

相关法律法规针对接地技术进行了明确规定并提出了具体要求，在建设无线通信基站时，要注意交流电供电系统必须使用专门的基站电力变压器，运用三相五线制供电方法。通常情况下，无线通信基站所使用的电负荷容量功率是20 kW，用电负荷并不大，在无线基站内并不需要应用变压器，只要直接在基站内引入低压电缆即可。在具体操作中，无线通信基站引入低压电缆时要结合电缆的实际长度来对其具体划分，长度不同，所选用的电缆规格也存在差异性。低压电缆需要整体埋入地下，埋地的深度与长度也有相应的要求。通常情况下，埋地深度要超过70 cm，而埋地长度要大于15 m[10]。与此同时，电缆走线过程中，要设置明显的标识。在建筑物的强电井中可以设置电缆，在机房的内部走线架上也可以设置电缆，但如果将电缆置于建筑物外围则需要用PVC管来保护电缆，电缆需要穿墙时必须要做好相应的防护工作，避免损坏电缆。

5 结 论

如今，我国经济及科技的发展形势较好，这将是民众生活质量提高的重要保障。信息网络技术的发展丰富了民众的生活，提高了民众的工作质量及工作效率。在科技快速发展的背景下，信息网络技术的拥有得到了普及，各行各业都在信息网络技术的支持下得到了快速发展。对于无线通信基站来说，只有妥善解决因雷电原因而造成的不利影响，才能保证无线通信基站价值的充分发挥，而防雷接地技术的研发与应用可有效解决这一问题，满足人们对通信的需求。防雷接地技术的应用有效解决了很多无线通信基站面临的现实问题，接下来，相关技术人员还要不断开展研究工作，为我国通信行业的发展保驾护航。