Коаксиальная грозозащита COMMENG. Часть 4. У нас есть нестандартное решение – рассказываем и обосновываем.

8 August

Складывается такое впечатление, что производители коаксиальных устройств защиты от перенапряжений УЗИП не заметили, в большинстве своем, очевидной тенденции в развитии техники и рынка радиоприёмных и передающих устройств и пытаются решать новые задачи привычными способами.

У COMMENG есть свое альтернативное решение, технологичное в производстве и удобное в применении - Устройства защиты коаксиальных цепей и ВЧ трактов серии Commeng CSP Т6.

Устройства серии Commeng CSP Т6. Слева – разъемы TNC female-male,  прикручена площадка для крепления кабельной стяжкой. Справа – разъемы SMA female-female, установлено на монтажной панели для рейки DIN.
Устройства серии Commeng CSP Т6. Слева – разъемы TNC female-male, прикручена площадка для крепления кабельной стяжкой. Справа – разъемы SMA female-female, установлено на монтажной панели для рейки DIN.

Попробую коротко пояснить, не вдаваясь в технические подробности. Рассмотрим в целом используемые в настоящее время радиопередающие и приемные устройства и те, которые применялись, скажем, 30 лет назад. Уходят старые применения и появляются новые, меняются технологии. Например, вместо сигнала ПЧ по коаксиальному кабелю на радиоблок РРС подается цифровой сигнал по оптическому волокну. Для самых разнообразных применений используются GPRS-модемы.

Важно отметить, что появилось большое количество приемопередающих устройств, у которые отличаются следующими особенностями:

1) Относительно маломощный сигнал

2) Нет необходимости передавать по коаксиальному кабелю питание постоянным током, или же передаваемая для питания активной антенны или радиоблока мощность мала (не превышает несколько десятков Вт).

3) Внешний экран коаксиального кабеля электрически не соединен с металлоконструкциями мачты или другого инженерного сооружения (а это значит, что по экрану не потечет часть тока молнии при ударе молнии в мачту).

Итак, можно подвести итоги: существует множество применений, когда в коаксиальных цепях передаются сигналы малой мощности, а вероятность воздействия мощных импульсных помех можно не принимать во внимания. Но в ряде случаев защита от импульсных перенапряжений необходима. Например, если от спутниковый трансивер или GPRS-модем подключены к антенне длинным кабелем, то при близких ударах молнии и даже межоблачных разрядах наводки могут вывести оборудование из строя.

Классическая конструкция устройств коаксиальной защиты с газонаполненными разрядниками показана на рисунке ниже и описана в статье Коаксиальная грозозащита. Часть 1. Конструкция. Наше решение отличается некоторыми особенностями (см. описание Commeng CSP T1).

Массивный металлический корпус может отвести часть тока молнии, который потечет по внешнему проводнику кабеля, на заземляющее устройство (заземление внешнего проводника кабеля на вводе предусмотрено действующей «Инструкцией по проектированию молниезащиты радиообъектов»). Сменный разрядник дает возможность выбирать статическое напряжение пробоя в зависимости от мощности и частотного диапазона сигнала в цепи, а также при выходе из строя производить замену.

Основной недостаток конструкции – ее относительные сложность, материало- и трудоемкость. Если рассчитывать на применение с сигналами в диапазоне выше 2 ГГц, требуется точная механическая обработка внутреннего объема. Применение алюминиевых сплавов для корпуса имеет ряд недостатков, для высокочастотных и высоконадежных устройств применяется, как правило, электротехническая латунь. Из рисунка также понятно, что, даже если соблюсти необходимое соотношение диаметра центрального проводника и внутреннего диаметра отверстия в корпусе (для волновых сопротивлений 50 или 75 Ом), установка разрядника вносит неоднородность, увеличивая несогласованность устройства защиты с кабелем и оборудованием.

Скорректируем требования к устройству коаксиальной защиты исходя из следующих условий:

1) Нет необходимости отвода части тока молнии через корпус на землю, да и уровень и интенсивность помех невелики.

2) Небольшая мощность сигнала, отсутствие дистанционного питания или его подача безопасным напряжением.

Этим требованиям полностью удовлетворяет разработанная конструкция; корпус выполнен разборным, из пластика; с двух сторон в пазы вставлены печатные платы, в которые запаяны разъемы; центральные контакты соединены проводником, на который одеваются изолирующие цилиндрические детали из фторопласта; поверх фторопласта из ленты фольги выполняется внешний проводник, места контакта с платами пропаиваются; планарный разрядник (статическое напряжение пробоя 90 или же 230 Вольт) запаивается на одну из плат.

Комплектация недорогая (сравните литой корпус из пластика и латунный, изготавливаемый при помощи нескольких операций), производственный процесс требует простейшей оснастки и средней квалификации. Рассчитать и выдержать радиочастотные характеристики несложно – поэтому частотный диапазон ограничен, по большому счету, характеристиками разъемов. Ну и возможностей конструкция дает много – например можно выполнить переход с одного типа разъема на другой, практически без ограничений. Например, переход с TNC (для подключения антенного кабеля) на SMA (для подключения модемы) – на рисунке ниже.

Корпус и литьевую форму для него разрабатывали для применения в различных изделиях, например внизу справа можно видеть модуль коммутации и защиты МЗСП-Д.