[发明专利]一种雷电自主监测及主动防御系统和方法

权利要求书

1.一种防雷电系统，包括：

电流传感器，安装在易形成上行连接先导并易于监测其形成的脉冲电流的金属物体上，用于检测上行连接先导产生的电流脉冲信号；

天线，安装在所述电流传感器附近，用于检测下行梯级先导产生的场脉冲信号；

信号处理和预警模块（MSPW），用于对所接收的电流脉冲信号和所接收的场脉冲信号进行检测并处理，并且在捕捉到雷电发展特征的情况下发出预警信号，

其特征在于：将所述预警信号发送到受控的浪涌保护器件（CSPD）和/或极化可重构防雷天线，作为响应，所述受控的浪涌保护器件（CSPD）在首次回击之前完成开关动作使得浪涌脉冲无法到达后端负载和/或所述极化可重构防雷天线变成仅接收/发射水平极化电磁波使得雷电电磁场无法通过天线耦合形成浪涌电流到达天线后端，其中所述受控的浪涌保护器件（CSPD）连接在电源与负载之间，无需后续的多级防护，并且所述极化可重构防雷天线在接收到所述预警信号时变成仅接收/发射水平极化电磁波的极化状态，通过PIN二极管控制贴片偶极子的不同部分与巴伦/同轴线相连来实现天线不同极化状态的转换，

所述受控的浪涌保护器件包括金属板、第一开关K1、第二开关K2、第三开关K3和气体放电管D3，其中在电源与负载之间串联连接第一开关K1和第二开关K2，在电源与第一开关K1之间的点A与地之间连接所述气体放电管D3，并且在所述第一开关K1和所述第二开关K2之间的点E与地之间串联连接所述第三开关K3和所述金属板，其中气体放电管D3的击穿电压高于电源电压而低于第一开关K1的击穿电压，其中所述受控的浪涌保护器件（CSPD）在首次回击之前完成开关动作使得浪涌脉冲无法到达后端负载并且无需后续的多级防护，并且所述开关K1、K2、K3为动作时间在微秒量级甚至更短的开关。

2.根据权利要求1所述的防雷电系统，其特征在于：所述金属物体是避雷针，并且所述天线离电流传感器的水平距离小于100m。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：通常使第一开关K1和第二开关K2闭合，第三开关K3断开，从而实现电源对负载供电的工作状态；而在检测到雷电时，在首次回击之前，使第一开关K1和第二开关K2断开，第三开关K3闭合，从而实现浪涌电流通过气体放电管泄放入地的防护状态。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于：在防护状态持续1-2秒后自动回到工作状态。

5.一种防雷电方法，包括：

通过电流传感器来检测金属物体上的上行连接先导产生的电流脉冲信号；

通过电流传感器附近的天线来监测下行梯级先导产生的场脉冲信号；

对所接收的电流脉冲信号和所接收的场脉冲信号进行处理，以确定雷电的发生；并且

在检测到雷电的情况下发出预警信号，

其特征在于：将所述预警信号发送到受控的浪涌保护器件（CSPD）和/或极化可重构防雷天线，作为响应，所述受控的浪涌保护器件（CSPD）在首次回击之前完成开关动作使得浪涌脉冲无法到达后端的负载和/或所述极化可重构防雷天线变成仅接收/发射水平极化电磁波使得雷电电磁场无法通过天线耦合形成浪涌电流到达天线后端，其中所述受控的浪涌保护器件（CSPD）连接在电源与负载之间，无需后续的多级防护，并且所述极化可重构防雷天线在接收到所述预警信号时变成仅接收/发射水平极化电磁波的极化状态，通过PIN二极管控制贴片偶极子的不同部分与巴伦/同轴线相连来实现天线不同极化状态的转换，

所述受控的浪涌保护器件包括金属板、第一开关K1、第二开关K2、第三开关K3和气体放电管D3，其中在电源与负载之间串联连接第一开关K1和第二开关K2，在电源与第一开关K1之间的点A与地之间连接所述气体放电管D3，并且在所述第一开关K1和所述第二开关K2之间的点E与地之间串联连接所述第三开关K3和所述金属板，其中气体放电管D3的击穿电压高于电源电压而低于第一开关K1的击穿电压，其中所述受控的浪涌保护器件（CSPD）在首次回击之前完成开关动作使得浪涌脉冲无法到达后端负载并且无需后续的多级防护，并且所述开关K1、K2、K3为动作时间在微秒量级甚至更短的开关。