分布式RRU的防护设计

分布式RRU的防护设计摘要：分布式RRU一般采用塔放安装方式，当铁塔遭受雷击时所处电磁环境相当恶劣，对设备的雷击防护设计有一定的特殊要求。在对目前主要设备厂商的设计方案分析的基础上，本文归纳总结了RRU主要接口雷击防护典型电路和设计要点。关键词：RRU；电调天线；RS485概述分布式3G基站RRU对外接口一般包括：射频天馈、电调天线校准、监控接口（RS485、干节点）、电源接口、光通信接口。设备由于塔放安装处于恶劣的电磁环境，雷击干扰容易对设备接口产生损坏。目前主要厂家接口防护设计定义如表1：接口类型防护等级48V电源接口Line-Line：10KA(8/20us)；Line-Gndp：15KA(8/20us)；电调天线电源接口Line-Line：10KA(8/20us)；Line-Gndp：20KA(8/20us)；射频天馈接口Line-Line：10KA(8/20us)；Line-Gndp：20KA(8/20us)；RS485接口Line-Line/Gndp：3KA(8/20us)；干节点接口Line-Line/Gndp：3KA(8/20us)；主要接口防护设计思路2.1电源接口雷击保护目前RRU主要采用48V电源供电，其接口防护电路一般形式如图1所示:接口电路一般采用接口电路单板+DC/DC电源单板的形式，接口电路单板主要完成接口的雷击防护和EMI功能，DC/DC电源单板主要完成电源变换功能。图中主要给出雷击保护相关的主要部件，前级保护电路主要由线-线间4只6KA以上的压敏电阻器并联和线-GNDP间为2只10KA以上的气体放电管并联实现；后级防护用两只压敏电阻并联完成，采用2只电感退耦。电路设计中需要考虑以下几点：•电源连接器具备承受15KA冲击电流的能力，具备承受接口浪涌电压的能力，一般需要达到1.5KV以上的抗电强度；•压敏电阻器RV1和气体放电管参数选型需要保证本身通流能力和接口残压，将浪涌残压抑制在接口允许的范围内；•压敏电阻器RV2参数选型需要考虑将浪涌残压抑制到后级DC/DC电源单板允许的范围，考虑DC/DC模块最好抑制到100V以下；2.2电调天线接口电调天线电源接口主要用于天线校准时供电，一般采用DC/DC变换后的电源通过接口单板输出，输出电流较小，仅仅进行校准时需要供电。其接口防护电路一般形式如图2所示：XIXI图2电调天线接口接口保护电路主要由线-线间2只6KA以上的压敏电阻器并联和线-GNDP间2只10KA以上的气体放电管并联组成。对外接口与后级电路通过继电器隔离，仅当电调天线校准时通过继电器触点接通电源，从而简化了接口电路的设计；设计中主要考虑以下几点：•电源输出连接器X2具有承受15KA冲击电流的能力，具备承受接口浪涌电压的能力，一般需要达到1.5KV以上的抗电强度；•压敏电阻器RV1和气体放电管参数选型需要保证本身通流能力和接口残压，将浪涌残压抑制在接口允许的范围内；•继电器具备足够的通流能力，同时必须具备1.5KV以上的隔离能力，以确保DC/DC单板侧电路和器件不受影响。•为防止输出电源短路影响整机的工作，输出回路串联PTC保护器件；RS485接口RRU基站的RS485接口一般按照额定3KA(8/20us)的雷击防护能力设计，一般电路形式如图3所示。K1R1TK/RX+VD1迅琢0獄母苇K1R1TK/RX+VD1迅琢0獄母苇OUTSIDE图3RS485接口接口保护电路由两部分组成：后级单板接口的浪涌防护电路和对外接口雷击防护电路。后级单板接口的浪涌防护电路确保接口具备500V以上的浪涌防护能力，残压不会对接口电路及器件产生直接的和间接的损伤；对外接口雷击防护电路主要完成外部引入雷击电流的泄放，将高压的浪涌电压限制在接口绝缘允许的范围，一般要求：后级单板防护接口侧残压不高于150Vpp，对外接口侧残压不高于lOOOVpp；XI连接器满足雷击电流通流能力的要求，XI连接器及布线满足间距要求；电阻器R1/R2具备足够的抗冲击能力；干节点接口RRU基站的干节点接口一般按照额定3KA(8/20us)的雷击防护能力设计，一般电路形式如图4路形式如图4所示。接口保护电路由两部分组成：后级单板接口的浪涌防护电路和对外接口雷击防护电路。一般后级单板接口都采用光耦隔离，由于光耦允许承受的电压较小，后级单板需要再增加保护器件将残压限制到允许的范围；同时，由于输出可以包含电源供电电压，为防止电源可以出现的短路，输出回路串联PTC器件。对于其他设计中的考虑与RS485接口相同。2.5射频天馈接口天馈接口防雷主要依靠腔体滤波器实现，重点考虑雷击电流的泄放路径，确保不会对其他相关部分产生影响。天馈N头直接与箱体搭接，腔体滤波器与箱体搭接良好，腔体滤波器及天馈N头附近设置接地连接线缆，连接器线缆与整机接地相连接确保雷击电流泄放可靠。以上主要介绍目前分布式3G基站RRU对外接口的防防护计方案，由于设备的实际应用环境较为复杂，对于更高的防护要求时，一般采用外加防雷箱进而提高设备的防护等级。主要参考资料IEC61643Low-voltageprotectivedevice;ITU-TK.39Riskassessmentofdamagestotelecommunicationsitesduetolightningdischarges;ITU-T