高山臺(tái)站廣播電視發(fā)射天饋系統(tǒng)的管理和維護(hù)

潘中奎

摘 要 本文簡(jiǎn)要介紹米波分米波段廣播電視發(fā)射天線原理、天饋系統(tǒng)構(gòu)成和各部分作用，從實(shí)際工作中遇到的問(wèn)題出發(fā)，剖析產(chǎn)生問(wèn)題的原因和本臺(tái)的應(yīng)對(duì)經(jīng)驗(yàn)以及展望。

關(guān)鍵詞 天線；天饋系統(tǒng)；故障；管理與維護(hù)

中圖分類(lèi)號(hào) TN93 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1674-6708（2018）205-0063-03

天饋系統(tǒng)是廣播電視無(wú)線發(fā)射的重要組成部分，工作在室外，環(huán)境復(fù)雜，特別是在高山臺(tái)站，天饋系統(tǒng)工作環(huán)境更是惡劣。筆者工作的發(fā)射臺(tái)是貴州省廣播電視無(wú)線覆蓋的一個(gè)大功率高山發(fā)射臺(tái)，地處海拔1 800m的黔北大婁山脈筍子山頂，長(zhǎng)期霧罩積水，冬天積雪裹冰4個(gè)月左右，發(fā)射天饋系統(tǒng)的穩(wěn)定工作，對(duì)于我們的工作任務(wù)的影響顯示出了它的重要。文章從原理出發(fā)，重點(diǎn)結(jié)合實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，淺談高山臺(tái)站天饋系統(tǒng)的管理和維護(hù)。

1 發(fā)射天線的基本原理

電以接近光速在導(dǎo)體中傳播，當(dāng)遇到導(dǎo)體的不連續(xù)點(diǎn)時(shí)，它就會(huì)被反射回信號(hào)源。如果電流是交變的，并且反射電流在恰當(dāng)?shù)臅r(shí)刻返回原點(diǎn)或饋電點(diǎn)，那么電流就會(huì)受到后面各周期的強(qiáng)化，從而只需要很小的能量就可維持天線內(nèi)的駐波。即由于駐波的存在使天線處于諧振狀態(tài)。從而向空間反射電波。在諧振狀態(tài)下，電壓在電流為最大值的中點(diǎn)（振子的中點(diǎn)）是很少，在兩端卻有極大值，歐姆定律適用于天線，在中點(diǎn)由于電流大，電壓低，所以電阻較小，在兩端情形恰好相反，因而阻抗較高。也就是說(shuō)天線把依靠導(dǎo)體傳輸?shù)碾娦盘?hào)轉(zhuǎn)化為不依靠特定介質(zhì)傳輸?shù)碾姶挪ㄐ盘?hào)。

2 發(fā)射天線主要的電性能指標(biāo)

頻段、增益、駐波比、極化方式、方向圖、波束寬度、前后比等。

1）頻段：無(wú)論是發(fā)射天線還是接收天線，它們總是在一定的頻率范圍（頻帶寬度）內(nèi)工作。

2）增益：天線的增益，其實(shí)就是最大輻射方向上的輻射效果，與無(wú)方向性的理想點(diǎn)源相比把輸入功率放大的倍數(shù)。其實(shí)，我們一般說(shuō)的增益，都是指的是天線最大方向增益，描述的是天線對(duì)能量的“輻射能力”以及“集束程度”。

3）駐波比：由于天線本身不產(chǎn)生信號(hào)或者放大信號(hào)，天線本身的工作效率就很重要。駐波比（簡(jiǎn)稱(chēng)SWR）就是描述電壓反射程度的重要指標(biāo)。駐波比的公式：SWR=R/r=（1+K）/（1-K） k為反射系數(shù)，公式是：K=（R-r）/（R+r）（k為負(fù)值時(shí)表明相位相反） 式中R和r分別是輸出阻抗和輸入阻抗。根據(jù)公式可以看出，當(dāng)兩個(gè)阻抗數(shù)值一樣時(shí)，即達(dá)到完全匹配，反射系數(shù)K等于0，駐波比為1。這是一種理想的狀況，實(shí)際上總存在反射，所以，駐波比總是大于1的。反射系數(shù)越大，駐波比就越大，或反射功率越大，駐波比就越大，反過(guò)來(lái)說(shuō)駐波比越大，反射功率就越大。也就是說(shuō)天線的駐波比越小，發(fā)射效率就越高。

4）方向圖（場(chǎng)型）：發(fā)射天線的基本功能之一是把從饋線取得的能量向周?chē)臻g輻射出去，基本功能之二是把大部分能量朝所需的方向輻射。至于極化方式、波束寬度、前后比就不一一介紹了。

3 天線選擇

由于我們臺(tái)的定義是電視和調(diào)頻廣播骨干發(fā)射，所以這就決定了傳播的電磁波所在頻段為米波分米波，其傳播方式是視距傳播（也稱(chēng)直線傳播），方向圖為近似圓形。根據(jù)地球球體的特點(diǎn)，我們的發(fā)射點(diǎn)就必須建立在足夠高的地方盡可能擴(kuò)大視距來(lái)增加覆蓋半徑（還與發(fā)射功率有關(guān)）。為了覆蓋區(qū)域與安裝物理位置兼顧，我們調(diào)頻廣播發(fā)射天線選擇6層雙偶極子天線，米波電視發(fā)射天線選擇兩節(jié)八縫縫隙天線，分米波電視發(fā)射選擇六層四偶極子面包板天線。

4 天饋系統(tǒng)的構(gòu)成

天饋系統(tǒng)由主饋管、變阻器及功分器、分饋線、發(fā)射天線4部分構(gòu)成。如果存在主備發(fā)射機(jī)或者多部發(fā)射機(jī)或者主備天饋線還需要中間連接選擇件。

4.1 中間連接選擇件

圖1是貴州省新聞出版廣電局八四一臺(tái)發(fā)射機(jī)及天饋系統(tǒng)簡(jiǎn)圖。其中紅色線框內(nèi)是天饋系統(tǒng)，中間連接選擇件包含輸出濾波器、同軸開(kāi)關(guān)、多工器等，其作用是帶通、功率疊加和天饋線選擇，是發(fā)射機(jī)與天饋線之間的連接，共同的主要要求是損耗要小，反射系數(shù)要低，功率容量要大和物理強(qiáng)度要夠。同軸開(kāi)關(guān)的作用是主備發(fā)射機(jī)與主備發(fā)射天線之間的選擇切換；濾波器作用是有效信號(hào)的最大通過(guò)和無(wú)用信號(hào)的最大抑制，要求帶寬邊帶效應(yīng)要好；多工器是雙工、三工及N工器的簡(jiǎn)稱(chēng)，可以按照需要疊加，輸入部分也相當(dāng)于濾波器，輸出則把多個(gè)頻率信號(hào)疊加在一起，多工器的作用就是功率疊加，以減少輸出天饋線的需求最大限度利用鐵塔資源，要求帶寬滿(mǎn)足和隔離度要大。中間件工作在室內(nèi)，一般不易出問(wèn)題。

4.2 主饋管和分饋線

兩者都是同軸結(jié)構(gòu)，主饋管連接中間件與變阻器，其作用是把發(fā)射機(jī)的輸出電信號(hào)饋送到變阻器，分饋線則把變阻器阻抗變換并經(jīng)過(guò)功分器分配的能量饋送到天線振子。對(duì)主饋管和分饋線的要求是功率容量要大、傳輸損耗要小、屏蔽要好、物理強(qiáng)度要夠。

4.3 變阻器及功分器

變阻器及功分器是主饋管和分饋線之間的轉(zhuǎn)換器，其作用是變換阻抗使主饋管和分饋線匹配，并把功率分配到多個(gè)端口。

4.4 對(duì)天饋系統(tǒng)的要求

對(duì)天饋系統(tǒng)的要求是功率容量要夠、帶內(nèi)駐波比要小、物理強(qiáng)度要高、密閉性要好。

5 天饋系統(tǒng)的故障表現(xiàn)及原因

監(jiān)測(cè)發(fā)射效果的圖像有不規(guī)則道子或者監(jiān)測(cè)聲音有噪音，通常是天饋系統(tǒng)有打火現(xiàn)象；發(fā)射機(jī)顯示反射增大，一般濃霧天氣天饋系統(tǒng)內(nèi)外芯之間潮濕或者有少量積水或者部分分饋線及部分天線開(kāi)路；發(fā)射機(jī)保護(hù)關(guān)機(jī)，天饋系統(tǒng)存在嚴(yán)重積水或者開(kāi)路短路。

6 天饋系統(tǒng)的管理與維護(hù)

根據(jù)我們的經(jīng)驗(yàn)和網(wǎng)絡(luò)搜索結(jié)果，高山臺(tái)站發(fā)射天饋系統(tǒng)的問(wèn)題到目前為止還沒(méi)有一勞永逸的解決辦法：主饋管充氣或者主被動(dòng)打孔放水防積水、分饋線密封或者低點(diǎn)割口防積水，接頭處聚四氟等防水膠包裹防水，變阻器遮雨包裹防水，聽(tīng)見(jiàn)經(jīng)驗(yàn)就試，不能徹底解決。我們的主饋管、變阻器功分器、分饋線和天線都發(fā)生過(guò)積水、打火、開(kāi)路、短路、燒毀等情況。產(chǎn)生的原因有幾個(gè)方面：1）天饋系統(tǒng)工作在露天高空，西南氣候變化大，風(fēng)、雪、雨、霧、冰多發(fā)生，天饋系統(tǒng)是多部分用接插件連接，熱脹冷縮，密封件和器件都容易老化；2）對(duì)天饋系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)停留在學(xué)術(shù)的重要上，政府監(jiān)督管理缺失，低價(jià)競(jìng)標(biāo)更加助長(zhǎng)天饋系統(tǒng)生產(chǎn)商選用不合格材質(zhì)和粗制濫造；3）安裝粗放；4）普遍存在的服務(wù)意識(shí)問(wèn)題，生產(chǎn)商把產(chǎn)品生產(chǎn)銷(xiāo)售完全地看作是生意而不是事業(yè)，唯求質(zhì)保期不出問(wèn)題，缺少對(duì)用戶(hù)意見(jiàn)的研究，對(duì)產(chǎn)品沒(méi)有針對(duì)不同氣候區(qū)域的方案。endprint

針對(duì)上述問(wèn)題和原因，我們對(duì)天饋系統(tǒng)的維護(hù)管理從以下幾個(gè)方面著手。

6.1 天饋系統(tǒng)維護(hù)管理制度化

發(fā)射臺(tái)深知天饋系統(tǒng)的重要，將天饋系統(tǒng)的維護(hù)管理制度化是必要的。現(xiàn)在發(fā)射機(jī)都有反射功率指示，發(fā)射機(jī)工作時(shí)，反射功率的大小變化也能客觀反映天饋系統(tǒng)的電壓駐波比指標(biāo)的變化情況，反射功率變大，則說(shuō)明天饋系統(tǒng)電壓駐波比變大。天饋系統(tǒng)安裝調(diào)試完成后，測(cè)量的電壓駐波比為本套天饋系統(tǒng)的最小值，對(duì)應(yīng)發(fā)射機(jī)的反射功率指示記錄最小值以便今后觀察比較，反射功率指示不會(huì)比此值小（過(guò)去老式發(fā)射機(jī)經(jīng)常調(diào)整倒是會(huì)出現(xiàn)匹配變好而減小），除非發(fā)射機(jī)檢測(cè)出了故障。要求值班巡機(jī)觀察反射變化，值班表有記錄要求；定期不定期測(cè)試天饋系統(tǒng)電壓駐波比指標(biāo)。每周二例行維護(hù)時(shí)都要按規(guī)定測(cè)試主備天饋系統(tǒng)的通帶內(nèi)電壓駐波比指標(biāo)，這也是設(shè)備交接的一項(xiàng)內(nèi)容，最近的測(cè)試結(jié)果與發(fā)射機(jī)的其它指標(biāo)作為月報(bào)季報(bào)數(shù)據(jù)。天饋系統(tǒng)故障處理后首先要測(cè)量其電壓駐波比；定期維護(hù)天饋系統(tǒng)，特別是雨季前后和冬季前后都要進(jìn)行天饋系統(tǒng)維護(hù)檢查，維護(hù)檢查范圍包括電壓駐波比測(cè)量、天饋系統(tǒng)外觀，重點(diǎn)觀察接頭、主饋抱箍、分饋綁扎等處的情況，冬季結(jié)束后要觀察化冰時(shí)大冰塊掉落軋傷饋管、振子和分饋線的情況；為主饋充氣保持主饋的內(nèi)外導(dǎo)體之間干燥和檢查饋管的密封狀態(tài)。

6.2 安裝天饋系統(tǒng)備份

燒毀一個(gè)東西要等上好幾天這是我們等不起的，就是有備件更換譬如做一個(gè)主饋頭也是要花不少時(shí)間的，況且在冬天裹冰特別是化冰最容易出現(xiàn)積水時(shí)，出于安全考慮是不能上塔處理的，所以我們?cè)谶m當(dāng)時(shí)機(jī)建立了備塔，順次建立了天饋系統(tǒng)的備份，同等維護(hù)，為我臺(tái)停播率任務(wù)的完成奠定了最后的基礎(chǔ)。

6.3 天饋安裝和復(fù)裝的管理

天饋系統(tǒng)故障修復(fù)后的復(fù)裝故然是我們自己，在過(guò)去時(shí)期，天饋初裝也是我們自己干，吊裝工具從滑輪、手動(dòng)絞盤(pán)到電動(dòng)升降機(jī)，后來(lái)服務(wù)專(zhuān)業(yè)化，賣(mài)天饋的包安裝了（由于包安裝工人并非專(zhuān)業(yè)，我們就出現(xiàn)粗暴安裝至變阻器直角彎頭焊接部位扭裂開(kāi)口進(jìn)水燒毀的情況）。對(duì)于天饋系統(tǒng)的安裝和復(fù)裝首在人身安全，要求持有高空作業(yè)證，按照高空作業(yè)安全要求操作。次在防止粗暴安裝。安裝時(shí)，要求各部件自然契合，沒(méi)有雜質(zhì)，插芯材質(zhì)、鍍銀工藝、彈性良好，保證接插件之間緊配合并且接觸面積大，固定時(shí)不能強(qiáng)力將不同部件在不同方向上緊固；防雨防風(fēng)固定扎實(shí)。

6.4 天線振子聚四氟保護(hù)殼放水孔的利弊

根據(jù)我們西南的天氣情況，我們要求在天線振子聚四氟保護(hù)殼的低點(diǎn)預(yù)打放水孔，這樣，霧天反射會(huì)增大，但振子被燒毀的機(jī)會(huì)大大減小了。既然堵不如疏，在適當(dāng)?shù)奈恢妙A(yù)留放水孔杜絕積水，與保持天饋指標(biāo)和使用壽命三者之間的平衡應(yīng)該是天線生產(chǎn)商可以研究的。

7 結(jié)論

加強(qiáng)貴州省新聞出版廣電局八四一臺(tái)的天饋系統(tǒng)的管理和維護(hù)，不僅能降低本臺(tái)停播率，且在實(shí)際的工作中找出問(wèn)題，與本省各高山臺(tái)相互交流學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)各兄弟臺(tái)的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，使本臺(tái)在今后的播出中更可靠、更安全。

參考文獻(xiàn)

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