地面數字電視同軸轉換開關控制系統解析與典型故障排查

馬宏波

（牡丹江市衛星地面收轉站，黑龍江 牡丹江 157011）

0 引 言

地面數字電視發射裝置在工作時具有瞬時電流大、局部電壓高以及高溫高頻等特點，極易導致部分電氣設備性能下降，觸發故障，導致停播。為了有效解決此類故障隱患，發射裝置基本做到了主/備發射機配置。同軸轉換開關是連接主/備發射機和天饋系統的中間件，完成主/備發射機與天線、假負載之間的切換。由于手動切換耗時長，極易造成切換手柄不到位導致發射機的駐波故障，而電動切換也無法實現遠程控制和自動保護等功能，仍然存在一定的安全播出事故風險[1]。因此，為了加快智能化建設進程，進一步提高同軸轉換開關的工作效率，同軸轉換開關控制系統得到全面應用，有效降低因發射裝置技術故障造成停播的概率。本文結合地面數字電視工作運行實際情況，對同軸轉換開關控制系統的綜合應用進行解析，給出典型故障的排查方法。

1 同軸轉換開關控制系統

同軸轉換開關控制系統主要由電動同軸開關和控制器組成，能夠完成主/備發射機與天線、假負載的快速切換連接，同時有效保護發射機和假負載的正常運行。

1.1 工作原理

同軸轉換開關有4 個接頭，可以順時針依次連接發射天線、主發射機、假負載及備發射機，如圖1所示。同軸轉換開關內部由一個可以正反步進90°的電機進行驅動，實現以上4 種設備一對一的連接[2]。同軸轉換開關內部設計了多個微動開關，可檢測4 種設備間接觸是否良好?？刂破魇沁@些設備的連接核心，由許多小型繼電器組成，能夠根據指令控制同軸轉換開關的正反轉，實施對發射機、假負載的保護，并通過繼電器的吸合或斷開完成信號的傳輸或中斷，用來控制相關設備。

圖1 同軸轉換開關的接口連接圖

1.2 主要功能

同軸轉換開關主要具有以下功能：

（1）加電條件下，利用遠程發送指令可自動控制4 種設備間的連接；

（2）斷電條件下，利用手動開關完成切換；

（3）具有通電保護機制，當突發情況導致發射機斷開負載，可有效保護發射機組件；當系統未處于工作狀態，可有效防止因散熱風扇未啟動而導致假負載被燒毀現象。

2 同軸轉換開關控制系統的指令傳輸鏈路

為了實時控制發射機A（主）、發射機B（備）、電動同軸轉換開關、假負載以及遠程控制計算機等設備的切換方式、時機等，同軸轉換開關控制系統需要通過連接線與各設備構建完整的指令傳輸鏈路[3]，如圖2 所示?？紤]到設備配置位置可能不同，連接線時需要考慮實際距離。

圖2 同軸轉換開關控制系統與各設備間的指令傳輸鏈路

2.1 控制器電源及接地裝置

控制系統的控制器電源接入的是220 V 市電。根據地面數字電視發射機極易受到干擾的實際情況，通常情況下，會在電源前端接入SG-630 三相阻隔變壓器以隔離高頻干擾信號。由于控制器的金屬材質需要考慮防雷擊問題，因此設置了地線接口的接地裝置。

2.2 發射機A 和發射機B

如圖2 所示，控制器通過連接線與發射機A 和發射機B 實現外部連鎖。此接口主要由同軸轉換開關和電機控制，主要有以下幾種工作狀態[4]：

（1）當控制器收到指令判斷發射機不應處于工作狀態，此時外部連鎖會直接斷開，發射機將無法開機，故障燈亮；

（2）當接入的假負載風機可打開，且接入的天線檢測開關閉合，此時同軸轉換開關控制外部連鎖處于閉合狀態，發射機故障燈滅，發射機可處于正常工作狀態；

（3）當發射機A 的外部連鎖處于工作狀態，為有效控制發射機B 隨時可以作為備用機使用，可將發射機A 的外部連鎖與發射機B 的外部連鎖進行串接，并利用電機控制線路切換。

主/備發射機、假負載、遠程控制計算機等設備與控制系統間的控制電路如圖3 所示?？梢钥闯?，控制器的外部節點是由直流電24 V 電壓為同軸轉換開關的電機供電，當主發射機常閉開關K5 或備發射機常閉開關K6 處于斷開狀態時，電機則無法工作，即當主/備發射機處于正常工作狀態時，控制系統的自動切換功能失去作用，發射機將無法使用保護機制。因此，當電源正常供電，設備運行正常，需要開啟發射機保護機制時，發射機常閉開關可處于閉合狀態或直接將外部接點短接，保證電機的正常供電，同軸轉換開關能夠正常接收指令，完成設備的切換。

圖3 同軸轉換開關控制系統與各設備間的控制電路

2.3 同軸轉換開關

將同軸轉換開關的電機控制接口與控制器的電機控制線連接，保證電機能夠正常接收指令，實時控制轉換開關即可。

2.4 假負載

為了保證控制器電路在初次上電（空載）可以直接進入連續模式，需要控制假負載電路在上電時接入整個電路，充當負載的作用。此時可展開驅動信號占空比，根據控制芯片的特性，驅動信號將一直工作在連續模式。如圖3 所示，控制器的假負載控制線通過電子開關分別與假負載的2 和3 兩個接口連接，當假負載風機處于工作狀態，電子開關閉合，否則開關將保持斷開，即一旦假負載風機無法正常工作，發射機同樣無法開機，可以解決風冷未開啟時燒壞假負載的問題。

2.5 遠程控制計算機

遠程控制計算機主要實現實時調控控制器的假負載風機電源對應狀態、主/備機上天線對應的位置狀態以及主/備機上天線對應的遠端控制等三組接口。

假負載風機電源對應狀態主要指的是能夠向遠程控制計算機反饋假負載的實時狀態。J4 可視為電子開關，當假負載工作時，J4 閉合，1 口會接收到輸入C 口傳輸的1 個+5 V 信號。此時2 口可正常返回輸出C 口1 個+5 V 信號。當返回信號為0 時，表示J4 斷開。

主/備機上天線對應的位置狀態主要指的是在控制器接收到上天線指令后向遠程控制計算機反饋是否完成了相應操作。位置狀態接口分別為1、2、3 和4 口?？刂破魍ㄟ^輸入B 口傳輸3 個+5 V 信號至1 口。當4 口能夠正常輸出1 個+5 V 信號至輸出B 口時，認為備用發射機的上天線操作完畢，K9 開關處于閉合狀態?？刂破魍ㄟ^輸入A 口傳輸1 個+5 V 信號至1 口，當2 口能夠正常輸出1 個+5 V 信號至輸出A 口時，認為主用發射機的上天線操作完畢，K11 開關處于閉合狀態。同理，當返回信號為0，則上天線指令無法執行，遠程控制計算機會出現提示故障信息。

主/備機上天線對應的遠端控制主要指的是遠程控制計算機向同軸轉換開關的控制器發出指令，完成主/備機上天線的一系列操作。工作原理與位置狀態控制基本一致。

3 典型故障排查與處置

3.1 發射機連鎖故障

執行主/備發射機上天線指令時，常出現連鎖故障提示。此時，應當首先檢查同軸轉換開關的控制器連接的發射機外部連鎖接頭是否出現松動現象。若無松動現象，則繼續檢查整個連接線是否處于斷路狀態。若連接口和連接線均正常，則判斷同軸轉換開關內部故障，可直接短接外部連鎖接口以排除故障[5]。

執行主/備發射機接入假負載時，可能出現連鎖故障提示。對此，主要考慮連鎖接口松動或接口損壞。此時可直接短接電路，即可解決問題。

3.2 發射機保護機制異常

前文提到，主/備發射機正常工作時，如果可以利用控制器或遠程控制計算機通過指令完成切換操作，則視為發射機的保護機制出現異常。對此，首先需要檢查SG-630 三相阻隔變壓器連接處的開關是否處于閉合狀態，如若閉合，再檢查發射機連鎖的串聯結構是否誤接為并聯結構。

3.3 遠程控制指令無法執行

遠程指令控制主/備發射機完成上天線操作時，當同軸轉換開關無響應，需要檢查控制電源的連接是否正確，直接測量電壓值是否在5 ～24 V。

當同軸轉換開關有響應，但返回的位置信息、狀態信息不正確，主要排查接口序號是否如圖3 所示連接。

4 結 語

現階段，同軸轉換開關控制系統在地面數字電視中得到了廣泛應用，對于發射臺站的正常運行起到了重要作用。本文深入研究控制系統的工作原理，解析了其與主/備發射機、假負載、天線等之間的連接關系和控制鏈路，給出了控制系統典型故障的排查方法，為技術人員的使用與維護提供了參考。