中波大功率天饋切換裝置設(shè)計

馬沖 段晶 江蘇省廣播電視總臺廣播發(fā)射中心

一、引言

安全播出是廣播發(fā)射任務(wù)的首要任務(wù)。中波發(fā)射臺一個廣播頻率一般采用一主、一備兩臺發(fā)射機，通過一個同軸開關(guān)輸出到天線。一旦同軸開關(guān)出現(xiàn)故障進行更換時，需花費較長時間，從而造成長時間停播，對安全播出造成極大威脅。具有多模式切換功能的天饋切換裝置，當同軸開關(guān)出現(xiàn)故障時，能盡快通過跨接的方法，跳過同軸開關(guān)將發(fā)射機輸出功率直接送往天線，從而避免較長時間的停播，提高發(fā)射系統(tǒng)的安全播出保障能力。

二、設(shè)計要求

為了提高發(fā)射系統(tǒng)的安全播出保障能力，對于普通頻率我臺采用單天線雙網(wǎng)絡(luò)配置，如圖1所示。

設(shè)計要求當同軸開關(guān)K1、K2中某一個出現(xiàn)故障或兩個同時出現(xiàn)故障不能使用時，天饋切換裝置能盡快通過跨接方式將發(fā)射機輸出功率跳過同軸開關(guān)直接送到主調(diào)配網(wǎng)絡(luò)或備調(diào)配網(wǎng)絡(luò)。

對于重點保障頻率，我臺配備主、備雙天線，主調(diào)配網(wǎng)絡(luò)、備調(diào)配網(wǎng)絡(luò)1、備調(diào)配網(wǎng)絡(luò)2的配置，如圖2所示。

設(shè)計要求當同軸開關(guān)K4、K5、K6中某一個出現(xiàn)故障或者三個同時出現(xiàn)故障不能使用時，天饋切換裝置能盡快通過跨接方式將發(fā)射機輸出功率跳過同軸開關(guān)送到主調(diào)配網(wǎng)絡(luò)或備調(diào)配網(wǎng)絡(luò)1、備調(diào)配網(wǎng)絡(luò)2。

三、天饋切換裝置的設(shè)計

1. 普通頻率單天線雙網(wǎng)絡(luò)天饋切換裝置設(shè)計

在同軸開關(guān)可以正常使用的情況下，可以通過圖3、圖4所示的方式實現(xiàn)切換。

圖3、圖4所示為通過同軸開關(guān)K1、K2切換，來實現(xiàn)將主機輸出的功率送到主調(diào)配網(wǎng)絡(luò)或備調(diào)配網(wǎng)絡(luò)，然后上天線。圖中的粗線表示傳輸路徑，U1、U2、U3為U型彎頭。同樣的方法，備機也可以用類似的方式來實現(xiàn)到主、備調(diào)配網(wǎng)絡(luò)的切換。

當同軸開關(guān)出現(xiàn)故障，不能通過電動、手動方式切換時，需要使用跨接的方式，跳過同軸開關(guān)，將發(fā)射機輸出功率直接送往主、備調(diào)配網(wǎng)絡(luò)，如圖5、圖6所示。

圖5、圖6所示為當同軸開關(guān)K1、K2出現(xiàn)故障不能使用時，采用U型彎頭跨接，跳過同軸開關(guān)，直接將主機輸出功率送往主、備調(diào)配網(wǎng)絡(luò)。圖中粗線為跨接時功率傳輸路徑，打“×”表示出故障的原傳輸路徑。同樣，備機也可用類似的方式來實現(xiàn)跨接，跳過同軸開關(guān)直接將功率送往主或備調(diào)配網(wǎng)絡(luò)。

由于本系統(tǒng)具有多模式切換功能，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，為了提高設(shè)計效率，節(jié)省研發(fā)成本，避免在制造切換裝置時才發(fā)現(xiàn)各部件之間有不協(xié)調(diào)的問題而造成人力、物力的浪費，先采用三維建模的方法優(yōu)化設(shè)計結(jié)構(gòu)，逐步完善系統(tǒng)各零件、部件之間的安裝位置，使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)以最

簡潔的方式來布局，三維模型如圖7、圖8所示。

圖7、圖8為普通頻率單天線雙網(wǎng)絡(luò)天饋切換裝置的三維模擬圖，正常情況下可通過電動控制同軸開關(guān)實現(xiàn)切換。當電動出現(xiàn)故障不能倒換時，可以關(guān)掉電源，通過旋轉(zhuǎn)同軸開關(guān)前面的轉(zhuǎn)盤來實現(xiàn)手動倒換。當同軸開關(guān)出現(xiàn)嚴重故障手動也不能倒換時，就需要跨接。圖7、圖8中所有U型彎頭都可以拆卸，各接口之間按照等邊三角形布置，這樣可以盡量讓需要跨接的彎頭等長度。圖7、圖8中所示結(jié)構(gòu)可以讓主、備機通過跨接，跳過同軸開關(guān)直接連接到主調(diào)配網(wǎng)絡(luò)或備調(diào)配網(wǎng)絡(luò)，完全滿足設(shè)計要求。

2. 重點保障頻率雙天線三網(wǎng)絡(luò)天饋切換裝置設(shè)計

在同軸開關(guān)可以正常使用的情況下，可以通過圖9、圖10、圖11所示的方式實現(xiàn)切換。

圖9、圖10、圖11所示為通過同軸開關(guān)K3、K4、K5切換，來實現(xiàn)將主機輸出功率送到主調(diào)配網(wǎng)絡(luò)、備調(diào)配網(wǎng)絡(luò)1或備調(diào)配網(wǎng)絡(luò)2，然后上天線，圖中的粗線表示傳輸路徑。同樣的方法，備機也可以用類似的方式來實現(xiàn)到主、備調(diào)配網(wǎng)絡(luò)1或備調(diào)配網(wǎng)絡(luò)1的切換。

當同軸開關(guān)出現(xiàn)故障，不能通過電動、手動的方式切換時，需要使用跨接的方式，跳過同軸開關(guān)，將發(fā)射機輸出功率直接送往調(diào)配網(wǎng)絡(luò)，如圖12、圖13、圖14所示。

圖12 主機-主網(wǎng)絡(luò)-主天線（跨接）圖13主機-備網(wǎng)絡(luò)1-主天線（跨接）圖14主機-備網(wǎng)絡(luò)2-備天線（跨接）

圖12、圖13、圖14所示為當同軸開關(guān)K3、K4、K5出現(xiàn)故障不能使用時，采用U型彎頭跨接，跳過同軸開關(guān)，直接將主機輸出功率送往主調(diào)配網(wǎng)絡(luò)、備調(diào)配網(wǎng)絡(luò)1或備調(diào)配網(wǎng)絡(luò)2。圖中粗線為跨接時功率傳輸路徑，打“×”表示出故障的原傳輸路徑。同樣，備機也可以用類似的方式來實現(xiàn)跨接，跳過同軸開關(guān)直接將功率送往調(diào)配網(wǎng)絡(luò)。

雙天線三網(wǎng)絡(luò)天饋切換裝置的三維模型如圖15、圖16所示。

圖15、圖16所示為重點保障頻率雙天線三網(wǎng)絡(luò)天饋切換裝置的三維模擬圖，和普通頻率單天線雙網(wǎng)絡(luò)切換裝置一樣，此裝置具有電動、手動、跨接的功能，可以在同軸開關(guān)出現(xiàn)各種故障時將發(fā)射機輸出功率送往調(diào)配網(wǎng)絡(luò)，完全滿足設(shè)計要求。

四、進一步工作展望

本文闡述了一種具有多模式切換功能的天饋切換裝置的設(shè)計思路和方法，通過三維建模的方式優(yōu)化裝置的結(jié)構(gòu)布局，得到了簡潔的結(jié)構(gòu)形式。此裝置具有電動、手動、跨接的功能，克服了以往發(fā)射系統(tǒng)同軸開關(guān)單一節(jié)點的弱點，提高了發(fā)射系統(tǒng)的可靠性，增強了系統(tǒng)的安全播出保障能力。下一步的工作就是按照仿真模型將各零件、部件加工成實物，進行裝配和調(diào)試。由于本裝置結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，彎頭較多，所以對彎頭的加工、裝配工藝有較高的要求。此天饋切換裝置若加入整個發(fā)射系統(tǒng)的自動化控制系統(tǒng)中，可通過遠程遙控自動倒換同軸開關(guān)，實現(xiàn)天饋切換裝置的自動化控制。

[1] 廣播電視安全播出管理規(guī)定及專業(yè)實施細則

[2] 張丕灶，劉鐵軒等. 全固態(tài)中波發(fā)送系統(tǒng)調(diào)整與維護

[3] CATIA實用教程