4波长高频同轴避雷器的原理与应用

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转贴自：空军航空气象研究所防雷中心 1/4波长（λ/4）高频同轴避雷器是新兴的一种避雷器。它广泛应用于频率比较高，且频段相对固定的无线电设备上。如8GHz5.8GHz、3.5 GHz、2.4 GHz等等的设备上。其主要优点是防雷效果明显，冲击耐流很容易达8/20μS波30KA以上。对信号的插入损耗小，最近我们在空军二级计量站西三旗站检测67只5.4 GHz的λ/4高频同轴避雷器，其插入损耗最大为0.086分贝，最小为0.035分贝。在5.8 GHz的插入损耗小于0.1分贝。而如果采用气体放电管，则在该频率段插入损耗将远大于0.5分贝。λ/4高频同轴避雷器还能大大地抑制不同频率的干扰。这些特点均与其独特的原理和结构有关。 λ/4高频同轴避雷器是根据天馈线中的驻波理论和雷电波的频谱设计的。其内部主要是一根相当于信号频率的1/4波长的末端短路的镀金棒。我们知道，信号发送出去以后，由于阻抗不完全匹配，就会有一部分波反射回来。这一部分反射波与原来发射出去的入射波叠加起来就会形成驻波。驻波在线路各点的振幅是相对固定的。对λ/4末端短路的传输线而言，其末端因为短路所以电流为最大，电压为最小。而对信号端而言，因为相差λ/4，正好是电压为最大而电流为最小，如图所示。 图：λ/4短路线上的驻波 也就是说，对信号端而言，阻抗最大，接近开路，因此损耗很小，但是对于雷电波而言，由于其频谱范围很宽，而且绝大部分能量集中在10KHz以下的频段。因此，该镀金短路棒对雷电波并不是λ/4，而近似于短路。因此雷电波不会侵入设备造成损坏。由于我们采用的是Φ2的镀金铜棒，因此它能抗击很大的电流。我们在电力科学院高压所做冲击耐流试验，很容易就通过了8/20μS波30kA的冲击，而目前用气体放电管的高频通轴避雷器的冲击耐流，一般都在10KA以下。对于不同频率的干扰信号而言，由于镀金棒不等于它的λ/4，因此会产生很大的损耗，从而减轻了干扰。 镀金棒的长度应该怎样设计呢？我们知道无线电波是以3×108米/秒光速行进的，频率越高，波长愈短，成反比关系。因此其公式是： 如果频率用兆赫兹则 以无线电管理委员会新开通的频段5.8GHz为例：即λ/4镀金棒的长度为12.9mm 为了确保精度，往往要对长度精心调整，因此在镀金棒的顶端设置一个短路的调节螺钉。避雷器做好后，应该用高频信号源和高频功率计对它进行逐个调整，以保证其插入损耗为最小。 防雷事业是一种公益事业，目前生产此类产品的企业很少，小企业由于缺少昂贵的调试仪表很难保证质量，而国外个别企业则趁机抬高价格。介绍此类产品，也希望更多的企业、相互学习、生产更多、更好、更便宜的产品。