强弱电知识

2024年1月2日发(作者：钟敬存)

强弱电知识

一、强弱电的区分

在建筑、电气、电子技术领域中，人们习惯将电压信号分为强电（电力）和弱电（信息）两部分。两者既有联系又有区别，一般来说强电的处理对象是能源（电力），其特点是电压高、电流大、功率大、频率低，主要考虑的问题是减少损耗、提高效率，弱电的处理对象主要是信息，即信息的传送和控制，其特点是电压低、电流小、功率小、频率高，主要考虑的是信息传送的效果问题，如信息传送的保真度、速度、广度、可靠性。一般来说，弱电工程包括电视工程、通信工程、消防工程、保安工程、影像工程等等和为上述工程服务的综合布线工程。

弱电是针对强电而言的。

弱电指低于36V的安全电压,也有以24V为标准,比方密闭金属容器焊接作业,

高于36V的都可归为强电如：220V、380V,10KV高压

、防雷保护

在卫星通信系统中，地面站如未按要求连接地线和地网，将致使设备遭受到窜入信号地线的交流电压的袭击而损坏或受到交流电压的干扰而工作不正常；如没有防雷装置或设置的防雷装置不符合要求而遭雷击，使设备损坏。建议用户参照本文提出的地线系统及防雷设施的要求施工，以便确保卫星通信设备安全、可靠地运行。

6.1 地网（接地体）

本建议书涉及两个地网，“电源及信号地网”和“避雷地网”。

➢ 电源及信号地网：在其接地体（金属）上应尽可能选择距离最大的三点焊接三条10平方毫米截面积的长铜导线，被称为“地线”，其中一条（电源地线）与机房内的UPS电源的中性线相连接，另一条（信号地线）与机房内的IDU的外壳上的接地点相连接，第三条（感应雷地线）与

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室外天线的金属基座相连接。

➢ 避雷地网：通过避雷系统的接地线、引下线、与避雷针（接闪器）相连，用于疏导直击雷。

要求这两个地网的接地电阻都要≤4Ω，这两个地网的最近距离要求≥3米，如图4所示。

电源

地线

信号

地线

接地体

感应雷

地线

＞3M

防雷装置的接地线

接地体

电源及信号地网

避雷地网

图4 两个地网的说明图

6.2 防止天线体电位过高的措施

天线体对地网的电压大于2伏，即为电位过高；大于10伏，就会损坏设备。有两方面的原因会使天线体的电位过高：

➢ 天线的金属基座与楼房钢筋或地下金属管道相连，因为楼房钢筋和金属管道的走向复杂，经常在某处被人当作地线与市电的中性线相连，当三相不平衡时，特别是大功率用电设备启动或关闭时，电压会很高，足以毁坏设备；

➢ 天气干燥时，天线反射面会积累电荷，形成高电位。

1) 用一条10平方毫米的铜导线，将天线的金属基座连到“电源及信号地网”上，这条10平方毫米的铜导线与上文提到的“感应雷地线”是同一条地线，其作用是防止天线上的高电位造成在IFL上的大电流损坏设备，为防止感应雷对卫星通信设备的损害也必须有这样一条地线。

2) 天线的金属基座与楼顶钢筋或地下金属管道隔离，不能有电接触。这样就可避免因市电在难以查找的地方窜入信号地线，而损坏设备或因市电的50周交流干扰而使VSAT小站的工作不正常。

3) 如果天线的金属基座与楼顶钢筋已经焊在一起，很难分离，补救的办法是：

➢ 将上述的“感应雷地线”和“电源地线”（原来是各一条10平方毫米1 / 13第1页

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的铜导线）再分别增加2条，以减小ODU与IDU之间的电压和在IFL上通过的电流，以及减小机房内的电源零线和楼顶天线座之间的交流（市电三相不平衡所造成的）电位差；

➢ “电源及信号地网”的接地电阻要求≤2Ω；

➢ 了解全楼配电室的情况，要求他们尽可能地做到保持全楼供电的三相平衡，而且具有良好的接地系统（接地体的接地电阻≤2Ω），以达到尽可能的减小楼房钢筋上的市电电压的目的；

➢ 在ODU（安装在天线上的电器设备）与天线有接触的地方，采用绝缘垫片和绝缘材料制成的紧固件，使ODU与天线有接触的地方对于电流来说是绝缘的，为了防止雨天雨水破坏这种绝缘，还需采取使雨水不能落到或流到绝缘处的保护措施。

6.3 天线防雷设施

6.3.1 三种类型的防雷装置

1) 避雷针，避雷带等（属于接闪器）

用于防直击雷，其结构简单，重量轻，成本低，防雷效果不如消雷器。下文将详细说明其应用原则。

2) 消雷器（属于接闪器）

用于防直击雷，其结构复杂，重量大，成本高，防雷效果明显优于避雷针，避雷带等。

3) 避雷器（属于过电压保护器）

用于防雷电波侵入，接在地面通信线的入室处，可防止当通信线的室外部分遭雷击时，将雷电压引入室内，击损室内通信设备。

6.3.2 接闪器的安装原则

接闪器的安装原则的主要依据是国家技术监督局和中华人民共和国建设部联合发布的“建筑物防雷设计规范”（GB50057-94）。

由于我们使用的通信卫星均在赤道上空，即我们的地面卫星通信天线的南方，为了避免对天线波束的遮挡，（主）接闪器都应放在天线的北方。接闪器及其引下线距天线（主反射面边缘或金属基座的最近点）的最小距离，必须大于3米，其原因主要有两点：

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➢ 当接闪器遭雷击时，接闪器及其引下线的瞬间电位极高，当与天线的距离近时，会击穿潮湿空气，使天线遭到击穿雷的袭击；

➢ 当接闪器遭雷击时，强大的雷电流沿着金属引下线向地网流动，这会对周围空间产生强大的电磁辐射，使天线的电位瞬间升得很高，造成对天线的感应雷，而当距离大于3米时，这种感应雷就相当小了。

根据该国家标准，落实到VSAT小站的具体情况，接闪器的保护范围应由R=45m的“滚球法”确定：

1) 天线架设在地面

滚球法的基本应用是以地球大地地面为基础，假想有一个半径为R（对于VSAT天线的具体情况是R=45m，下文直接用R=45m来说明）的大球体可在地面上滚动到设计所需要的任意参考位置。保持球面触及接闪器的顶部（顶部距大地地面的垂直高度为45米），围绕该接闪器做360°的滚动，所形成的滚球下表面与大地之间的圆錐形空间为该接闪器的保护范围。图示如下：

地面

图5 滚球法说明图

当天线附近有高层建筑，而该高层建筑又有良好的防雷装置，天线处于其保护范围之内时，小站可不再建立防雷装置。

2) 天线架设在楼房上

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R = 45M

接闪器高度

保护区

地面

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当天线架设在高层建筑时，由于距地面较高，图5中的保护区很小，一般当楼顶高度超过40米时不再适用了，单个避雷针一般无法保护天线，需要在楼顶上架设避雷带。

根据滚球法的基本原理，我们可以设想，有一个半径R=45米的大球，可在地面上空的任意位置飞舞，其表面所能触及到的物体可遭雷击。我们架设的防雷装置，就是要使这个半径为45米的球的表面只可与防雷装置（楼顶上的避雷针和避雷带）或地面接触，通过防雷装置的接闪器、引下线和地面，从各方向阻挡这个45米的大球，使其不能触及到被保护物体。对于卫星地面站来说，需要被保护的物体不但指天线及安装在其上的电器设备，而且还指室内外设备的连接电缆（IFL）或波导。注意：避雷系统的主干需距被保护的金属体3米远，不可避免的有走线交叉，要避开避雷系统的主干线。

一般在楼顶的边缘都有避雷带，但是这种避雷带比较低，除非避雷针很高（这是不希望的，因为避雷针越高越容易引雷），否则应在天线的南方再架设一条高度及宽度都适当的避雷带（距天线的最小距离为3米），与天线北方的避雷针组合起来，使半径为45米的雷击滚球，由于避雷针和避雷带的联合阻挡，而触及不到天线的任何部位。IFL电缆在楼顶的走向，也需要用心设计，使雷击滚球的外表面同样也触及不到电缆的任何部分。当楼房高度超过40米时，如果IFL电缆沿墙面向下铺设，对于40米以上的部分，需最少用2个半径为3米的横向半圆形避雷带（每隔30米一个），对其进行保护。

避雷带宜采用圆钢或扁钢，优先采用圆钢。圆钢直径不应小于8mm，扁钢截面不应小于48平方毫米，其厚度不应小于4㎜

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TxTxTx合路分路RxSSPBTXRX调制解调器Rx调制解调器RxLNBE1DSL4000E1伺服控制数据接口主站设备用户电话

电视电话会议CODEC SCE(Ku)-180A型天线

安装、使用、维护手册

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电话：

传真：

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SCE(Ku)-180A型天线安装、维护、使用手册

天线简介

SCE(Ku)–180A型1.8米卫星通信天线是航天恒星科技股份有限公司研制生产的卫星通信地球站天线。该天线是高性能的双修正环焦型天线，由于采用了计算机优化设计和先进的制造工艺，因而该天线具有高增益、低旁瓣、高极化鉴别率、小电压驻波比等良好特性。

该天线由主反射面、支撑板、副反射面、馈源、底架等五部分组成。手动型天线备有方位微调机构，确保准确对星。（见附图1：1.8米天线结构图）

该天线主反射面是赋形抛物面，由四块面板组成，每块面板均采用高强度合金铝板拉伸成型，并用高强度铝合金型材作背筋，使天线有很强的抗风能力和足够的强度，以确保主反射面的重装精度(RMS≤0.4mm)。

天线副反射面及馈源系统均由数控车床加工成型，表面采用导电阳极化、热喷锌后烤漆（包括底漆和面漆）的处理工艺。

天线全部钢结构部件采用热浸锌或热喷锌后喷漆的表面处理工艺，全部连接用标准件采用不锈钢件，增强了它的防腐蚀能力，使天线的使用寿命大于15年。

天线座架形式采用有限可控立柱式俯仰-方位型座架，保证天线系统具有0°～ 360°的方位转动和 0°～ 90°的俯仰转动范围。天线转动方式有手动和电动二种，供用户选择。

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SCE(Ku)-180A型天线安装、维护、使用手册

1.8米天线技术指标

射频特性

工作频率（GHz）

天线增益 dBi

工作方式

极化方式

品质因数（G/T）

Ku波段

接收

10.7 ～ 12.75

≥45.2

收、发双向

双线、双圆

发射

13.75 ～ 14.5

≥46.8

24.4+20log[f（GHz）/12.5] dBi

（70°K LNA）

第一副瓣电平 ≤ -14 dB ≤ -14 dB

满足ITU-RS 580

接收发射

旁瓣

远宽角 32–25 logθ dBi，1°≤ θ ≤ 48° 29–25 logθ dBi， 1°≤ θ ≤ 20°

旁瓣电平

–10 dBi， θ＞ 48° –3.5 dBi，20°＜ θ ≤ 26.3°

32–25 logθ dBi，26.3°＜ θ ≤ 48°

–10 dBi， θ＞ 48°

线极化交叉极化鉴别率

35 dB 35 dB

电压驻波比

噪声温度 10°

20°

40°

-3dB波束宽度

-15dB波束宽度

馈源插损

功率容量

双线极化

端口隔离

接口

机械特性

天线口径

天线类型

天线座架形式

反射面精度（RMS）

天线转动范围

天线控制方式

结构件表面处理

1.8m

偏馈型

俯仰/方位

≤0.5 mm

方位：90°～ 270°

俯仰： 0°～ 90°

电动，可通过以太网进行透明远控

表面热喷锌处理

收-发隔离

发-发隔离

收-收隔离

CPR-229G

1.25

49°K

42°K

40°K

0.87°

1.87°

0.4 dB

85 dB

30 dB

CPR-137G

环境特性

保精度工作风速 20 m/s，阵风27 m/s

降精度工作风速

不破坏风速

湿度

环境温度

地震

系统寿命

32 m/s

56 m/s

100%

室外：-40℃ ～ +60℃

室内： 0℃ ～ +30℃

水平： 0.3g

垂直： 0.15g

≥18年

1.25

0.74°

1.63°

0.4 dB

5 KW

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天线的安装（见附图1）

3.1 安装天线座架

从座架包装箱取出座架（序号2），清理地基表面及地脚螺栓上的锈蚀并涂上润滑脂。将底架下法兰盘与地基相连接，用6个M20的螺母、平垫圈、弹簧垫圈将座架固定在地基上。

3.2 安装中心体

打开中心体包装箱，取出中心体（序号8）等。将中心体抬上天线座，并将底部孔与俯仰架（序号21）孔对准，注意孔的相对位置（确保副面支撑杆与俯仰轴成45°交叉的位置）；反复拧紧全部螺钉防止松动。

中心体底部孔旁有两个M6的孔，安装中心体时孔应与俯仰丝杠应分别处于中心体底部法兰盘直径的两端。从而保证副面支撑杆与俯仰轴成45°交叉。

注意：中心体应安装平稳，防止安装主反射面时倾倒。在搬运时应注意中心体下表面涂层的保护。

3.3 安装主反射面

主反射面（序号12）是天线的重要部件，其安装精度对天线性能有很大影响，在安装过程中应遵守以下步骤小心安装。

1) 打开支撑板包装箱，取出支撑板（序号11）。将辐射状支撑板上的标号与中心体标号一一对应，依次将支撑板全都安装在中心体上，安装步骤如下：

a. 每片先拧上3个M8螺钉（勿拧紧）；

b. 每片楔入2个φ6圆锥销定位；

c. 拧紧全部螺钉，防止松动。

2) 打开主反射面包装箱，取出单块主反射面，按逆时针方向安装固定。先将单块主反射面环向筋卡在左边支撑板缺口处，右边插入螺钉（或用手托平），将单块主反射面与支撑板暂时连接（防止反射面掉下损坏精度），再装下一块主反射面，装法与上相同。二块主反射面用M8螺钉连接（暂不拧紧）。螺钉应从辐射板向主反射面背筋插入。插入圆锥销定位（其方向从主反射面背筋向支撑板插入，其顺序从内圈向外圈穿入圆锥销）等四块主反射面全部装入后，螺钉全部带上（装时最好用钢钎或十字螺丝刀对销子孔）。调整主反射面之间的间隙、单块主反射面表面与中心体上法兰盘平面的平整之后，拧紧全部螺钉。最后进行检查。保证重装精度。

主反射面是一个精度要求很高的部件，搬运和安装时要十分小心，以防止引起主反射面变形或损坏。

3.4 副反射面及支撑调整机构的安装和调整

打开馈源、副反射面包装箱，验证清单无误后，取出副反射面（序号16）及螺钉袋组装副反射面及副面支架。取出副面支杆（序号15）及脚板（序号14）与主反射面相连，四根副面支杆的另一端与四爪相连。取出馈源（序号17）将馈源筒底部波导管上的两个半圆压片取下（注意别丢失内部的钢垫圈），然后将双工器（序号20）压入波导管内并带紧半圆压片（注意双工器的极化方向）。将馈源支架法兰盘与中心体上平面法兰盘相连。并用副面调整样板调整付面到喇叭口面的距离和其相对称的位置。

副面调整样板是用它的三个定位板对副面进行调整定位的，将副面调整样板的小口径端卡在喇叭上（小心不要损伤喇叭膜）；调整副面到副面样板的距离（调整时用右手手指压紧定位板大口径端空隙处从而保证定位板能够稳稳的压在喇叭上），副面到副面调整样板的距离不能大于1mm。旋转副面调整样板让定位板位于副面螺栓附近，然后调整副面使其两端与调整样板上刻线吻合，将螺母带上（注意不要太紧）。将副面调整样板旋转90°，再次调整副面使其两端与调整样板上刻线吻合，将螺栓带上（注意不要太紧）。反复旋转副面调整样板并继续调整直至副面和副面调整样板上两端的刻线吻合或余量对称。

3.5 安装两端口微波馈电网路

连接网路的输入与馈源系统的输出，双工器发射端用软波导或用电缆经波导转换与室外单元（ODU）相连，接收端与LNB连接，LNB与ODU要用支架支撑，以防双工器受力过大。

4 天线系统的使用与维护

4.1 天线系统的使用

天线系统安装完毕后应处于安全状态，即处于收藏状态（俯仰角度在90°位置时）。

天线系统的对星：首先确定所在位置的经纬度，先用罗盘对准俯仰角，再移动方位精确对星。

天线使用时的注意事项：

a. 当风速达到或超过216km/h时，天线必须处于朝天收藏锁定状态；

b. 站上操作人员，必须经过培训方可上岗；

c. 出现异常声音或情况后应立即停机检查，故障排除后方能开机。

4.2 紧固件的维护

天线系统的连接紧固件包括：螺钉、螺母、平垫圈、弹簧垫圈、圆锥销等。定期检查紧固件的状态，是保证系统正常工作的重要环节。