短波天線室內開關交換系統的組成及控制原理

覃愛香

一、引言

短波天線交換系統是把短波廣播發射機產生的短波廣播射頻信號通過一定的路由交換到目標短波廣播發射天線，使短波發射機產生的射頻信號通過正確的天線發射到服務區的系統。其中，天線交換開關是短波天線交換系統中的關鍵設備之一，當交換開關出現故障時，發射機輸出的功率信號就無法傳送到目標天線上從而導致信號中斷。天線交換開關出現故障需要緊急搶修，在搶修時要求熟練掌握天線交換開關的硬件結構及控制線路，才能根據故障現象盡快找到故障點，以下對廣西廣播電視技術中心南寧分中心機房使用的天線倒換系統進行簡單介紹。

二、天線交換系統的組成

短波天線交換系統由短波天線交換開關支撐平臺、短波天線交換開關、饋線窗口及饋線組成，完成短波廣播發射機與短波廣播發射天線之間的射頻短波廣播信號路由的切換。短波天線交換開關包括50Ω的同軸交換開關、75Ω的同軸交換開關、300Ω的室內平衡交換開關，本文主要分析300Ω的室內平衡交換開關。300Ω的室內平衡交換開關的電機通過機械傳動裝置帶動天線交換開關刀體切換，改變天線交換開關各輸入輸出接口之間的連接關系，從而改變短波天線交換系統的高頻路由，實現短波廣播射頻信號的交換。

短波天線交換開關系統由框架、驅動電機、減速定位裝置、傳動裝置、接口、高頻信號通路、狀態指示、控制電路和防水防塵部件等組成。（1）框架是天線交換開關的骨架，起支撐開關各部件的作用。（2）驅動電機是開關電動控制的動力來源，在室內開關上使用AC380V的三相電機。（3）減速裝置除了完成把電機的轉速降低外，還實現了電動操作與手動操作的切換，這部分的功能決定了天線交換開關的操控性能。天線交換開關的傳動裝置一般都是撥輪槽輪結構，如圖1所示。這種結構也叫馬耳他輪，具有定位可靠、精度高的優點。（5）接口完成開關對外的連接和高頻切換刀體的切入切出。（6）高頻信號通路是高頻信號傳輸的路徑，它的特性阻抗決定了開關的傳輸特性阻抗。（7）狀態指示是開關工作的位置狀態的指示，開關上設計一個瞭望窗，可直接觀察開關的工作狀態。

圖1 撥輪槽輪結構

三、天線交換系統的控制原理

（一）天線交換開關馬達驅動的控制原理

天線開關的控制原理圖如圖2所示，圖中的A1和A2是控制開關1的繼電器，13和14腳是線包，“1、5、9”“2、6、10”“3、7、11”“4、8、12”分別是繼電器的 4 組通道，其中“9、10、11、12”是公共端，“1、2、3、4”是常閉端，“5、6、7、8”是常開端。

圖2 天線交換開關馬達驅動的控制原理

天線交換開關馬達正反轉控制原理圖如圖3所示。如開關原來在“開關轉向”位置，想把開關轉到直通位置，在一體機屏幕軟件界面點擊“開關直通”，PLC的直通驅動信號（PLC-OB-1）發出指令，該指令把24V通過A1繼電器的1腳—9腳送給開關1的直通繼電器D1的10腳，D1吸合，開關電機獲得AC380V，開關向直通方向轉動。當開關到達直通位置，開關里的限位開關ZT-SW被壓實，其公共端與常開端接觸，公共端的+24V電壓通過常開端送到繼電器A1的14腳，繼電器A1吸合，9腳與1腳斷開，PLC的開關1的直通驅動信號（PLC-OB-1）被斷開，開關不再向直通方向轉動，12腳與8腳接觸，8腳上的+24V電壓通過12腳送給PLC-IB-1，告訴PLC開關1到直通位置。

圖3 天線交換開關馬達正反轉控制原理圖

同理，如開關原來在“開關直通”位置，若想要開關轉向時，在一體機屏幕軟件界面點擊“開關轉向”，PLC的轉向驅動信號（PLC-OB-2）發出指令，該指令把24V通過A2繼電器的1腳—9腳送給開關1的換向繼電器D2的10腳，D2吸合，開關電機得AC380V，開關向轉向方向轉動。當開關到達轉向位置，開關里的限位開關ZX-SW被壓實，其公共端與常開端接觸，公共端的+24V電壓通過常開端送到繼電器A2的14腳，繼電器A2吸合，9腳與1腳斷開，PLC的開關1的轉向驅動信號（PLC-OB-2）被斷開，開關不再向轉向方向轉動，12腳與8腳接觸，8腳上的+24V電壓通過12腳送給PLC-IB-2，告訴PLC開關1到轉向位置。繼電器D1、D2的（2、9）這組接點給開關里的電磁離合器供電，若沒有這個+24V供電，控制開關時，開關的電機轉動，開關不切換。只有這個24V和AC380V同時供電時，電機轉動時開關才會切換。

（二）天線交換系統天線閉鎖、高壓閉鎖的控制原理

在播音過程中，如果機器加高壓時倒換天線，則倒換開關因帶著高電壓，大電流轉動會引起打火，同時發射機沒有負載反射功率過大。為了保護倒換開關和發射機，規定天線不到位時不允許發射機加高壓，而發射機加高壓后是不允許倒換天線的。為此，在控制電路中增加了天線閉鎖、高壓閉鎖控制電路。天線閉鎖和高壓閉鎖控制原理圖如圖4所示。

圖4 天線閉鎖和高壓閉鎖控制原理圖

1.天線閉鎖

如圖4，PLC判斷1號機不具備上高壓的條件，如開關不到位或開關正在切換過程中，PLC的OB模塊的9腳向B1的14腳送出+24V電壓，B1繼電器吸合，天線閉鎖接點BS01-1與BS01-2斷開，發射機1的高壓聯鎖繼電器1K23供電回路斷開，不能加高壓；當PLC判斷1號機具備上高壓的條件，PLC的OB模塊的9腳向B1的14腳送出0V電壓，B1繼電器釋放，BS01-1與BS01-2短接，發射機1的高壓，聯鎖繼電器1K23閉合，發射機1能加高壓。

2.高壓閉鎖

GY-A01-2高壓閉鎖端子在天線控制柜上接地，當發射機1已加高壓，高壓連鎖繼電器1K23吸合，其常開副接點（9、10）閉合，高壓閉鎖接點GY-A01-1與GY-A01-2導通接地，C1繼電器吸合PLC的IB模塊的9腳從C1繼電器的常開接點（9、5）上獲得+24V電壓，PLC認為發射機1已經加高壓，相關的天線倒換開關將會被禁止操作。

四、維護規程

在全面了解系統的硬件結構和控制原理基礎上，為保證天線交換系統的正常工作，天線交換系統的維護人員必須對巡視工作認真負責，按照巡視要求定期對天線交換系統進行巡視。日常巡視中把天線交換開關的刀體的刀頭、刀體上的波紋管、觸點、瓷件、饋線與開關的連接點、饋線上的連接點、饋線的支撐、開關的接地等部位作為主要巡視目標。維護規程如下。（1）每季度對天線交換系統進行一次日常巡檢。（2）檢查天線交換開關的刀體的刀頭到位是否準確，刀體的刀頭、天線交換開關的刀體上的波紋管、觸點、饋線與開關的連接點、饋線上的連接點、饋線的支撐和饋線窗口有沒有打火的痕跡或螺絲松動的跡象，開關觸點與刀體之間的間隙是否過大，瓷件上有沒有打火、油污或積塵，開關的接地有沒有脫落等。（3）在夏初及冬初必須對饋線連接處的連接松緊度進行一次詳細檢查，凡不符合要求的，及時調整。（4）在惡劣天氣過后，必須及時出巡，對大風大雪等惡劣天氣所引起天線交換系統的損壞應及時修復。

五、結語

本系統外圍電路簡潔，易于檢修維護。對發射機的天線閉鎖，采用雙通道的常閉接點，避免一個接點的虛接導致停播。該處的邏輯是大部分時間滿足發射機加高壓的條件，因此用常閉節點完成此處的邏輯，繼電器B1的吸合時間遠遠小于釋放時間，大大增加了該繼電器的使用壽命，有效提高了安全播出的保障能力。