Kodėl RF sistemos reikalauja profesionalaus žaibų apsaugos?

Žaibų sukeliamas žalos ryšių įrenginiams yra dažnai nepakankamai vertinama, tačiau labai naikinama paslėpta pavojinga problema šiuolaikinėse belaidėse ryšių sistemose. Daugelis inžinerijos operatorių ir įrangos valdytojų dažnai dėmesį skiria tik signalų perdavimo efektyvumui ir įrangos veikimo stabilumui, ignoruodami žaibų smūgių riziką. Iš tiesų vienas žaibo smūgis arba indukuotas žaibų smūgis gali per akimirką paralyžiuoti ar net visiškai sunaikinti visą tikslų ryšių sistemą. Todėl profesionalių antenos ir laidų žaibų apsaugos įrenginių įdiegimas tapo būtina garantija nekliudytai, stabiliai ir mažais nuostoliais vykstant RF signalų perdavimui ekstremaliomis audros ir smūgių sąlygomis.

Su visapusišku 5G mobilaus ryšio technologijos paplitimu ir greitu kartotiniu tobulinimu įvairūs bevielio signalo sistemos, įskaitant visiškos aprėpios bevielius tinklus, ilgosios nuotolinės palydovinio ryšio sistemas, didelės tikslumo GPS pozicionavimo sistemas ir bevielio transliacijos perdavimo tinklus, buvo plačiai įdiegti keliuose strateginiuose sektoriuose. Šios radijo dažnių (RF) priklausomos sistemos yra šiuolaikinės visuomenės pagrindinė infrastruktūra, užtikrinanti ryšio bazinių stočių rinkinių, išmaniajų miestų IoT terminalų, miesto eismo realaus laiko stebėjimo sistemų ir skubiosios pagalbos ryšio įrangos normalią veikimą. Jų stabilus veikimas tiesiogiai lemia viešojo ryšio ir socialinės intelektualios veiklos patikimumą.



Tačiau faktiškai statant ir eksploatuojant ryšio projektus dauguma vartotojų ir inžinierių pirmiausia dėmesį skiria įrangos aparatinės įrangos našumui, tinklo signalo dengimo tankiui ir perdavimo juostos pločiui, o lengvai praleidžia svarbų saugumo rizikos veiksnį – pernagrinęs įtampas, kurios kyla dėl žaibų ir kurioms yra ypač jautrios RF antenos ir maitinimo linijos sistemos. Šis ilgą laiką nepastebėtas paslėptas pavojus dažnai sukelia staigius įrangos gedimus perkūnijos metu, todėl ryšio eksploatacijai kyla neprognozuojamų nuostolių.

Kai lauko antenos-maitinimo linijos yra veikiamos žaibo indukcijos ar stiprių žaibo elektromagnetinių impulsų (LEMP), susidarančią laikinąją aukštą įtampą greitai plinta palei liniją. Švelnus pasekmių variantas – laikinas ryšio signalo nutrūkimas ir duomenų perdavimo sutrikimas, o rimtesniuose atvejuose gali būti nuolatiniškai sužaloti ir sugadinti pagrindiniai tikslūs komponentai, tokie kaip RF siųstuvų-gavėjų moduliai, galios stiprintuvai ir pagrindinės juostos apdorojimo įranga, netgi sukeldami visos ryšių sistemos visišką paralyžiavimą. Dėl šios priežasties visoms lauko RF linijoms įrengti profesionalius ir aukštos tikslumo antenos-maitinimo žaibosaugius tapo privaloma standartinė konfigūracija statant ir modernizuojant šiuolaikines ryšių sistemas.

Kodėl RF sistemos yra jautrios žaibui?
Visą antenų ir laidų radijo dažnio (RD) sistemą sudaro keturi pagrindiniai komponentai: išorinės signalų priėmimo ir perdavimo antenos, jungiamieji laidai, galiniai RD ryšio įrenginiai ir papildomos žemėjimo bei apsaugos sistemos. Šios sistemos specialus montavimo būdas nulemia jos natūralią pažeidžiamumą nuo žaibų pernapyties.

Antenos kaip visos sistemos signalų priėmimo ir perdavimo galiniai elementai dažniausiai montuojamos aukštose ir atviruose vietose – pvz., pastatų stoguose, ryšių geležiniuose bokštuose ir bazinės stoties stulpuose – siekiant užtikrinti nepriklausomą signalų priėmimą ir perdavimą. Tokios labai akivaizdžios montavimo aplinkos daro antenas pačiais pažeidžiamiausiais žaibų energijos sujungimo kanalais lauko ryšių įrenginiuose.

Verta paminėti, kad RF sistemos pažeidimai kyla ne tik dėl tiesioginių žaibų smūgių. Daugumoje praktinių inžinerinių scenarijų netiesioginis žaibų poveikis yra pagrindinė dažnų įrangos gedimų priežastis. Kelios nematomos viršįtampių grėsmės nuolat kelia pavojų RF įrangos saugumui: stiprios elektromagnetinio lauko indukcijos reiškiniai, kurie atsiranda dėl žaibų elektromagnetinių impulsų (LEMP) metu; laikinosios indukuotos viršįtampės, kurios kyla dėl žaibų smūgių šalia esančiose vietose; periodinės perjungimo viršįtampės, kurios susidaro miesto elektros energijos tiekimo sistemų perjungimo metu; taip pat kryžminis elektromagnetinis sąveikavimas tarp tankiai išdėstytų ryšių linijų.

Šie akimirksniški, didelės energijos laikinieji pernapįtys greitai įsiskverbs į vidinę ryšių įrangą per maitinimo kabelius, tiesiogiai paveikdami tikslų ir trapų šerdies komponentų, įskaitant RF perdavimo-priėmimo modulius, bazinio juostos signalų apdorojimo vienetus ir galios stiprintuvo įrenginius. Be to, šiuolaikinė ryšių įranga vis labiau tobulėja link aukšto integravimo, mažinimo ir didesnio tikslumo. Nors tai pagerina perdavimo našumą, vidinių elektroninių komponentų atsparumas pernapįčiams nuolat mažėja, todėl keliami aukštesni ir griežtesni reikalavimai palydovinės apsaugos įrangos žaibų apsaugos bei smūgio srovės slopinimo galimybėms.



Antenos-maitinimo kabelio perjungimo nuo smūgio srovės apsaugos įrenginių veikimo principas
WDF serijos antenos-maitinimo linijų perjungimo nuo perkūnijos pernapyties apsaugos įrenginiai yra specialiai sukurti ir kurti viso dažnių diapazono RF signalų perdavimo sistemoms. Ši produktų serija skirta sprendžiant komunikacinėse linijose kilusias problemas, susijusias su žaibų elektromagnetinėmis impulsais, žaibų sukeltomis pernapytimis ir energijos sistemos perjungimo pernapytimis. Ji užtikrina veiksmingą pernapyties slopinimą ir visapusišką įrangos apsaugą, neįtakodama normalaus signalų perdavimo.

Šio įrenginio išmanus adaptuojamas apsaugos veikimo principas gali būti padalintas į dvi darbo būsenas, kurios leidžia pasiekti tobulą pusiausvyrą tarp signalų perdavimo ir pernapyties apsaugos. Įprastomis normaliomis linijos eksploatacijos sąlygomis pernapyties apsaugos įrenginys išlaiko puikią aukštųjų dažnių mažos nuostolų perdavimo charakteristiką. Jis nekelia signalo silpnėjimo, impedanso svyravimų ar signalo iškraipymų RF signalų perdavimo metu, užtikrindamas aukštųjų dažnių ryšių signalų vientisumą ir sklandumą.

Kai linijoje atsiranda žaibo peršokimo ar trumpalaikio viršįtampio reiškinys, vidinės aukštos jautrios apsaugos komponentės akimirksniu suaktyvėja ir pradeda greitą reakciją. Įranga greitai užsidaro ir nukreipia staigų peršokimo srovės impulsą į patikimą įžeminimo sistemą, efektyviai apriboja ir sumažina viršįtampės amplitudę prie galutinės įrangos priekinėje dalyje. Tai izoliuoja didelės energijos peršokimo poveikį ir apsaugo galinės grandies RF ryšių įrangą nuo sugadinimo ir nudegimo.

Visas apsaugos procesas pasižymi ultra greita reakcija – peršokimo aptikimas, jungiklio veiksmas ir srovės išleidimas vyksta mikrosekundžių ar net nanosekundžių laiku. Jis tiksliai sustabdo staigius žaibo peršokimus, kuriuos sunku aptikti įprastomis apsaugos priemonėmis, užtikrindamas nulio delsos apsaugą tiksliai skirtai ryšių įrangai ir palaikant visos RF antenos ir maitinimo sistemos ilgalaikį stabilų ir saugų veikimą.