ALLESS轉(zhuǎn)動(dòng)天線組態(tài)開關(guān)窗口組件國(guó)產(chǎn)化改造

吳琳琳

摘 ?要：文章從實(shí)際工作中碰到的問(wèn)題入手，詳細(xì)闡述了進(jìn)口天線設(shè)計(jì)中存在的缺陷，并提出了改造方案。

關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)動(dòng)天線;組態(tài)開關(guān);窗口組件;改造

引言

我臺(tái)的ALLESS短波轉(zhuǎn)動(dòng)天線是從德國(guó)湯姆遜公司引進(jìn)的，世界上最先進(jìn)的大功率短波發(fā)射天線。它是我國(guó)乃至亞洲地區(qū)第一座短波全方位、多組態(tài)、全自動(dòng)、大功率轉(zhuǎn)動(dòng)天線。正是由于其本身的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，自正式開播以來(lái)，該設(shè)備一直承擔(dān)著大量的實(shí)驗(yàn)和覆蓋任務(wù)。

1 存在問(wèn)題

如此高強(qiáng)度的工作，對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)天線的器件是個(gè)嚴(yán)峻的考驗(yàn)。盡管發(fā)射機(jī)是進(jìn)口的TSW2500型500KW瑞士短波發(fā)射機(jī)，本身和天線都是進(jìn)口設(shè)備和天線有著很高的匹配率。而且轉(zhuǎn)動(dòng)天線本身也具有高增益、駐波比小、輻射能量高的優(yōu)點(diǎn)。但是，在日常檢修維護(hù)過(guò)程中，我們發(fā)現(xiàn)天線高、低頻組態(tài)開關(guān)的窗口輸出饋線組件經(jīng)常打火、過(guò)熱，陶瓷部分有老化跡象。經(jīng)過(guò)幾年的連續(xù)運(yùn)行，問(wèn)題日益嚴(yán)重，已經(jīng)嚴(yán)重威脅到安全播出。經(jīng)過(guò)實(shí)際的觀察分析，發(fā)現(xiàn)該天線組態(tài)輸出窗口組件在設(shè)計(jì)上有一定的缺陷，正是由于這些缺陷，導(dǎo)致了設(shè)備故障率的增加。具體情況如下：（1）窗口組件阻抗變化大，過(guò)熱嚴(yán)重，特別是在高低頻2/2組態(tài)模式下，過(guò)熱情況更為嚴(yán)重。天線長(zhǎng)期在過(guò)熱狀態(tài)下工作，導(dǎo)致饋線連接處打火，窗口絕緣子老化破裂，將直接威脅安全播出。（2）窗口組件的螺絲連接是對(duì)扣連接。這種連接方式導(dǎo)致維護(hù)不便，長(zhǎng)期使用經(jīng)常出現(xiàn)螺絲過(guò)熱燒死，導(dǎo)致阻抗無(wú)法進(jìn)行匹配，造成設(shè)備過(guò)熱，打火，并且更換起來(lái)非常麻煩，很容易出現(xiàn)斷絲的現(xiàn)象。

2 工作原理分析

組態(tài)開關(guān)的作用是將射頻能量傳遞到天線的全部或部分傳輸饋線上。再由饋線經(jīng)陣子傳遞給反射幕，然后將廣播信號(hào)發(fā)射出去。該天線的組態(tài)開關(guān)分為高頻和低頻兩組，分別對(duì)應(yīng)不同的頻率段。高、低頻組態(tài)各有四種工作模式可以選擇，分別是高頻4/4模式、高頻4/2模式、高頻2/4模式、高頻2/2模式和低頻4/4模式、低頻4/2模式、低頻2/4模式、低頻2/2模式。通過(guò)對(duì)組態(tài)開關(guān)模式的選擇，這使得選擇高、低頻天線傳輸面和偶極陣子成為可能。窗口組件部分直接與組態(tài)開關(guān)相連接，起到了阻抗變換的作用。射頻能量從組態(tài)開關(guān)傳輸?shù)酱翱诓糠郑俳?jīng)過(guò)戶外的阻抗變換線，然后到達(dá)天線陣子。

當(dāng)工作模式為高頻4/4模式時(shí)，有八根饋線接通到室外天線;當(dāng)工作模式為高頻4/2模式時(shí)，有四根饋線接通到室外天線;當(dāng)工作模式為高頻2/4模式時(shí)，有四根饋線接通到室外天線;當(dāng)工作模式為高頻2/2模式時(shí)，有兩根饋線接通到室外天線。不同的組態(tài)模式可以改變覆蓋區(qū)域（見(jiàn)圖1）。低頻和高頻模式接通饋線相對(duì)應(yīng)，這里不再贅述。

圖1

組態(tài)開關(guān)的窗口組件是轉(zhuǎn)動(dòng)天線的重要組成部分，是連接組態(tài)開關(guān)與天線陣子的中樞環(huán)節(jié)，起著將射頻信號(hào)能量從組態(tài)開關(guān)傳輸?shù)教炀€陣子的作用。在傳輸過(guò)程中，能夠進(jìn)行阻抗變換，以達(dá)到高增益?zhèn)鬏敗Ｔ摬糠旨夹g(shù)要求高，阻抗變化大，射頻工作特性非常復(fù)雜。特別是當(dāng)組態(tài)開關(guān)切換到高頻（或者低頻）2/2模式時(shí)，能量傳輸將集中在兩根輸出饋線上，這兩根饋線的上承擔(dān)的能量將是別的組態(tài)模式的2倍乃至4倍。這就對(duì)饋線和碗口的導(dǎo)電性和絕緣性提出了更高的要求。若是產(chǎn)品性能存在缺陷，將直接導(dǎo)致過(guò)熱、打火，造成器件損壞，進(jìn)而威脅安全播出，造成不可估量的損失。

3 技術(shù)改造的迫切性

為了解決饋線和碗口打火、過(guò)熱這一問(wèn)題，我們?cè)谠O(shè)備維護(hù)時(shí)，對(duì)這個(gè)部件進(jìn)行了重點(diǎn)檢查測(cè)試，一旦發(fā)現(xiàn)饋線和碗口組件打火、過(guò)熱立即進(jìn)行備件更換。但這樣做只是被動(dòng)的，暫時(shí)性的辦法。由于發(fā)射機(jī)要經(jīng)常工作在高頻（或者低頻）2/2模式，經(jīng)常更換不僅會(huì)使得天線的阻抗產(chǎn)生變化，影響發(fā)射質(zhì)量，更為關(guān)鍵的是，已經(jīng)導(dǎo)致備件的不足。而且若是播出時(shí)出現(xiàn)故障，將造成停播，這對(duì)安全播音也是一個(gè)重大隱患。經(jīng)過(guò)與國(guó)外廠家的咨詢和溝通，了解到進(jìn)口備件的報(bào)價(jià)相當(dāng)昂貴。而且供貨周期很長(zhǎng)，已經(jīng)大大超過(guò)了我臺(tái)維護(hù)經(jīng)費(fèi)的預(yù)算。

鑒于此，根據(jù)國(guó)家和無(wú)線局科技發(fā)展規(guī)劃，我們積極響應(yīng)進(jìn)口設(shè)備國(guó)產(chǎn)化路線的號(hào)召，謀求走自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的道路。本著引進(jìn)、消化、吸收、再創(chuàng)新的原則，我們決定對(duì)其構(gòu)造、工藝和性能進(jìn)行深入的研究，以謀求對(duì)其實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化。

4 技術(shù)改造方案

在對(duì)設(shè)備原器件存在的問(wèn)題進(jìn)行認(rèn)真細(xì)致的分析和研究的基礎(chǔ)上，我們經(jīng)過(guò)大量的查閱資料，積極聯(lián)系國(guó)內(nèi)廠家，詳細(xì)了解進(jìn)口器件的工藝、參數(shù)和性能。同時(shí)結(jié)合我們自身的工作實(shí)際情況，我們提出了改造方案。

（1）改進(jìn)原有的穿墻絕緣子材質(zhì)，提高工作的可靠性。將窗口絕緣子的材料由陶瓷更換為聚四氟乙烯，聚四氟乙烯比陶瓷性能更加優(yōu)良，具有耐高溫，耐低溫，耐腐蝕，耐氣候，電絕緣性好等優(yōu)點(diǎn)，更加適合東北嚴(yán)寒情況下設(shè)備工作的穩(wěn)定。此舉解決了播音時(shí)局部溫度高，絕緣子易破裂的問(wèn)題。（2）重新設(shè)計(jì)窗口組件的連接方式，減少連接點(diǎn)，降低連接的復(fù)雜程度，以提高可靠性和穩(wěn)定性。將窗口組件部分的螺絲連接方式由對(duì)扣連接改為單扣連接。改造后該部分的阻抗變化減小，電導(dǎo)性能更好，大大減小了器件的發(fā)熱量，解決了窗口饋線工作溫度過(guò)高的問(wèn)題。（3）對(duì)饋管表面進(jìn)行工藝處理，改善高頻特性。在饋管表面處加鍍了一層銀，增加了窗口饋線的導(dǎo)電率，使能量能更加有效的傳輸，也大大減少了器件發(fā)熱問(wèn)題。（4）改換連接件，使連接更加可靠。將饋管連接處的墊片由不銹鋼墊片更換為銅墊片，既保證了組態(tài)輸出饋線材料的一致性，也大大地增加了連接的可靠性。

5 技術(shù)改造的效果

我們將改造后的組態(tài)開關(guān)輸出碗口饋線組件進(jìn)行了上機(jī)實(shí)驗(yàn)，經(jīng)過(guò)近乎一年時(shí)間的實(shí)驗(yàn)和測(cè)試，我們得出，改造之后的天線輸出組件完全符合設(shè)備正常工作的技術(shù)要求。成功的解決了設(shè)備存在的問(wèn)題和隱患，大大增加了設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性，起到了非常好的實(shí)際效果。經(jīng)過(guò)在設(shè)備上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)對(duì)比，改造后的輸出組件與當(dāng)前國(guó)內(nèi)外同類產(chǎn)品具有以下優(yōu)勢(shì)。

（1）運(yùn)行穩(wěn)定，性能良好。技術(shù)參數(shù)與同型號(hào)進(jìn)口配件相同，性能上達(dá)標(biāo)。并且部分超過(guò)了國(guó)外同種型號(hào)產(chǎn)品，實(shí)際運(yùn)行可靠。（2）進(jìn)行了工藝改進(jìn)和創(chuàng)新。原窗口組件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)存在一些問(wèn)題，國(guó)產(chǎn)化備件改變了穿墻絕緣子的材質(zhì)和通過(guò)穿墻絕緣子的方式，消除了打火發(fā)熱潛在隱患。（3）饋管進(jìn)行表面全鍍銀處理，優(yōu)化了高頻導(dǎo)電性能。（4）降低采購(gòu)成本，縮短到貨周期。進(jìn)口窗口價(jià)格昂貴，訂貨周期過(guò)長(zhǎng)，國(guó)產(chǎn)備件價(jià)格合理，訂購(gòu)周期短，備件能夠及時(shí)到位，可以更好保障安全播音。

參考文獻(xiàn)

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