Abstract
The lightning with high voltage and current can enter the basestations for mobile communication through their antenna. The device which can protect the basestation against the lightning, is surge arrestor. In this paper, the concept, kind, operating mechanism, design and fabrication of surge arrestor were studied. Based on the studied data, variable surge arrestors were designed for the current mobile communication service like a cellular, GSM and PCS and the next generation mobile communication like a IMT-2000. Computer simulation for the prediction of their characteristics and inner structure optimization for the improvement of their electrical characteristics were carried with high frequency 3D structure simulator. Quarter wave short stub surge arrestors for IMT-2000 were fabricated with their final design and then the measurement of electrical characteristics and the lightning test were executed. As a results of measurement, we obtained below 1.05 of VSWR, -0.035 dB of insertion loss, -150 dBc of intermodulation and 7∼ll V of residual voltage.
고전압 전류 특성의 낙뢰는 안테나를 통해 지상에 설치된 이동 통신 기지국으로 도입될 수 있으며, 이를 방지하기 위한 장치가 서지 어레스터이다. 본 논문에서는 서지 어레스터의 개념, 종류, 동작 원리, 설계 및 제작 등을 검토하고, 이를 기반으로 현재 국내외에서 이용되고 있는 이동 통신 서비스인 셀룰라, GSM 및 PCS 등과 차세대 이동 통신 서비스인 IMT-2000의 기지국에 적용 가능한 서지 어레스터들을 설계하였다. 초기 설계된 서지 어레스터들은 고주파 3차원 구조 시뮬레이터 상에서 특성 예측을 위한 컴퓨터 모의 실험과 서지 어레스터의 전자기적 특성 개선을 위한 내부 구조 최적화 작업이 수행되었다. 서지 어레스터의 최종 설계도를 기반으로 실제 IMT-2000 기지국용 4분의 1 파장 단락 스터브 방식의 서지 어레스터를 제작하였으며, 전자기적 전송 특성 측정과 낙뢰 전달 테스트를 수행하여 제작된 서지 어레스터의 성능을 측정하였다. 측정 결과, 전압 정재파 비는 1.05 이하, 삽입 손실은 -0.035 dB이하, 상호변조 특성은 -150 dBc 이하의 특성을 얻었으며, 잔여 전압 특성은 7∼ll V 정도의 특성을 보였다.