對(duì)43CH、46CH天線故障維修的研究

劉衛(wèi)東

(陜西廣播電視臺(tái) 發(fā)射部,西安 710061)

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對(duì)43CH、46CH天線故障維修的研究

劉衛(wèi)東

(陜西廣播電視臺(tái) 發(fā)射部,西安 710061)

通過43CH(中央一套)、46CH(中央七套)電視天線的兩次故障維修，介紹了43CH、46CH天饋系統(tǒng)中一些簡單的結(jié)構(gòu)、原理及特點(diǎn)，重點(diǎn)敘述了天饋系統(tǒng)采用雙饋傳輸?shù)奶攸c(diǎn)以及雙饋傳輸在天線檢修中體現(xiàn)出的優(yōu)點(diǎn).

天線維修;功分器;雙饋傳輸

2007年國家廣電總局經(jīng)考察決定在陜西電視臺(tái)九號(hào)發(fā)射臺(tái)安裝43CH(中央一套)、46CH(中央七套)電視發(fā)射機(jī)，轉(zhuǎn)播中央一套電視節(jié)目和中央七套電視節(jié)目，用于村村通工程在陜西關(guān)中及周邊地區(qū)的無線覆蓋.整個(gè)工程于2007年12月30日零點(diǎn)完工并試播.天線系統(tǒng)使用20 kW八層四面四偶極子天線，采用雙饋線傳輸方式.

1　天線安裝方案

圖1　43CH、46CH天線系統(tǒng)

圖2　天線的安裝方式

圖3　UHF開關(guān)柜

發(fā)射臺(tái)使用的4CH電視發(fā)射機(jī)和兩套調(diào)頻發(fā)射機(jī)同處于V波段，天饋系統(tǒng)都采用桅桿拉線塔架設(shè)蝙蝠翼天線.43CH(中央一套)、46CH(中央七套)同處于U波段，可以通過雙功器共用一副偶極子天線，與原有的天線無法共塔，需建立一座50 m高的自立塔，架設(shè)一副20 kW八層四面四偶極子天線.天線分為上下兩個(gè)單元，上四層十六面天線為一個(gè)單元，下四層十六面天線為一個(gè)單元，采用雙饋線傳輸方式、斜置安裝.上、下四層天線分別和一個(gè)1∶16功分器連接.從43CH(中央一套)、46CH(中央七套)功分器輸出的功率經(jīng)UHF開關(guān)柜分配成相等的兩路，用兩根SDY50-80-3饋管分別連接上四層天線單元功分器和下四層天線單元功分器.整個(gè)天線系統(tǒng)如圖1所示.

平時(shí)八層天線同時(shí)工作，如果天線上四層單元出現(xiàn)故障，就通過UHF開關(guān)柜切換為只用下四層單元天線工作，對(duì)上四層單元天線進(jìn)行檢修；反之如果下四層單元天線故障，就只使用上四層單元天線工作，這樣既可以保證上下四層天線互為備用，又節(jié)約了架設(shè)備用鐵塔的成本.

天線有正置、偏置、斜置3種安裝方式，如圖2所示.由于鐵塔天線區(qū)塔身為邊長2.5 m的正方形，采用正置安裝會(huì)使天線系統(tǒng)水平方向場形產(chǎn)生裂縫，影響收視效果，必須選擇偏置或斜置安裝.為了保證較好的場形，我們選用斜置安裝天線的方式.

2　天線系統(tǒng)

43CH(中央一套)、46CH(中央七套)天線系統(tǒng)由UHF開關(guān)柜、軟饋、功分器、分饋電纜、八層四面四偶極子單元板組成.

2.1UHF開關(guān)柜

UHF開關(guān)柜如圖3所示，主要起到一個(gè)功率分配的作用，通過柜內(nèi)的功分器和前面板上短接彎頭的連接實(shí)現(xiàn)功率分配.若同時(shí)連接A—B、C—D、E—F端口，上下四層天線同時(shí)工作.連接A—C端口，其它端口不連接，使用下四層單元天線工作，連接C—E端口其它端口不連接，使用上四層單元天線工作.前面板的四個(gè)功率表中，表一、表二顯示下四層單元天線的輸出功率、反射功率，表三、表四顯示上四層單元天線的輸出功率、反射功率，通過四個(gè)功率表可以檢測上、下單元天線的工作情況.

2.2功分器

功分器的作用主要是進(jìn)行功率分配，把由SDY50-80-3饋管傳輸過來的功率進(jìn)行1∶16分配后通過分饋電纜SDY50-15-3傳輸給16個(gè)單元面板天線.

2.3八層四面四偶極子單元板

八層四面四偶極子單元板由三十二面菱形板四偶極板天線組成，菱形板四偶極板天線工作于分米波第Ⅳ、Ⅴ電視波段(470～860 MHz)，技術(shù)指標(biāo)如下：

①頻率范圍:F=470～860 MHz

②單元板功率容量:≥1.0 kW

創(chuàng)新政策舉措。尊重群眾意愿，把農(nóng)村新型社區(qū)建設(shè)與改善低收入群眾住房條件、建設(shè)美麗鄉(xiāng)村和土地增減掛鉤相結(jié)合，讓低收入戶、低保戶等困難群眾優(yōu)先進(jìn)入新型社區(qū)。今年上半年，全縣新實(shí)施入庫增減掛鉤項(xiàng)目5537畝，占補(bǔ)平衡項(xiàng)目2900畝。

③輸入阻抗:50 Ω

④輸入接口:L27～50 kF

⑤天線增益：單片G≥6.8 dB、八層G≥15.3 dB

⑥駐波比:S≤1.09

⑦正面擋風(fēng)面積:0.48 m2

⑨天線材料:振子為銅材，反射板為防腐蝕不銹鋼板，天線面罩為玻璃鋼罩

⑩防水密封材料:703硅膠+自溶性防水膠泥+PVC膠帶

圖4　偶極子單元板天線

八層四面四偶極子單元板天線是由四對(duì)菱形偶極子(帶引向器)、一塊反射板、一個(gè)玻璃鋼護(hù)罩和同軸饋電裝置所組成.如圖4所示，天線的輻射器為菱形板偶極子，偶極臂用螺栓固定在平行線的兩側(cè)，在偶極子的前方安裝了一對(duì)引向器，用聚四氟乙烯棒支撐在偶極子上面；在偶極子的后方緊靠饋電處，安裝了一塊用聚四氟乙烯板固定的電容板，反射板用防腐蝕不銹鋼板制作.該天線單元頻帶寬、增益高、易于架設(shè)、可靠性高.

饋電系統(tǒng)采用不平衡的饋電方式.發(fā)射機(jī)的輸出功率在到達(dá)天線單元板后被分成相等的兩份，分別經(jīng)上、下分支同軸饋線送到平衡轉(zhuǎn)換處的小孔，同軸線的內(nèi)導(dǎo)體穿過小孔于另一平行線相接，完成不平衡到平衡的轉(zhuǎn)換，并再將功率分成相等的兩半，經(jīng)平行線饋給每個(gè)偶極子輻射器，構(gòu)成等幅同相位的饋電系統(tǒng).在反射板和引向器的作用下，形成四對(duì)八木天線陣，呈水平極化，定向輻射電磁波.

3　功分器發(fā)熱故障維修

2008年3月3日對(duì)天線進(jìn)行周檢時(shí)，發(fā)現(xiàn)43CH(中央一套)、46CH(中央七套)電視下四層單元天線功分器連接法蘭附近溫度比較高，和以前相比較溫度明顯不正常.兩部發(fā)射機(jī)工作正常，機(jī)器入、反射功率均正常，上、下四層單元天線的輸出、反射功率也正常，由此可以分析故障點(diǎn)應(yīng)該在功分器上，可能由于接觸不良導(dǎo)致發(fā)熱[1].利用晚上節(jié)目結(jié)束后停機(jī)時(shí)間，通過UHF開關(guān)柜倒換用上四層單元天線工作，對(duì)下四層單元天線的功分器進(jìn)行檢查維修，拆開功分器與面包天線的連接饋電電纜及功分器和軟饋接頭，把功分器從鐵塔上拆下，拆開發(fā)熱部位的法蘭螺絲，檢查發(fā)現(xiàn)功分器內(nèi)導(dǎo)體連接螺絲松動(dòng)，并且內(nèi)導(dǎo)體連接部位有輕微打火跡象，用砂布、酒精清理打火造成的氧化層，緊固螺絲，重新安裝功分器，用密封硅膠對(duì)功分器的各個(gè)連接部位做密封處理，等膠干后安裝雙功器到鐵塔，并與軟饋、面包天線連接.晚上停機(jī)后再通過UHF開關(guān)柜連接上、下四層單元天線同時(shí)工作，繼續(xù)觀測故障點(diǎn)溫度，修復(fù)后第三天發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)又有明顯的溫度上升，并且伴有輕微的打火聲，重新拆卸雙功器，檢查后發(fā)現(xiàn)功分器內(nèi)導(dǎo)體的插芯用鐵螺栓緊固，而且功分器故障處法蘭盤接觸面不平，法蘭盤連接處局部有約1mm縫隙，鐵螺栓用在射頻緊固件里會(huì)產(chǎn)生渦流容易發(fā)熱，把鐵螺栓更換成銅螺栓，重新安裝好法蘭盤，密封功分器各連接部位，安裝好功分器后用上、下四層單元天線同時(shí)工作，經(jīng)長期觀測功分器溫度正常，故障排除.

4　功分器、饋管積水故障維修

2008年4月3日早上7點(diǎn)，46CH(中央七套)電視發(fā)射機(jī)反射功率50 W，正常情況下最大20 W，檢查UHF開關(guān)柜天線功率表：UHF開關(guān)柜上四層單元天線反射功率表(表4)顯示1 kW，表指針有不同幅度的擺動(dòng)，最大到8 kW，入射功率(表三)從正常工作時(shí)10 kW降至2 kW，因?yàn)橛须p功器的隔離，所以沒有引起發(fā)射機(jī)的反射保護(hù).判斷故障點(diǎn)可能在上四層單元天線的公共部位，某一個(gè)面包天線故障不會(huì)引起那么大的反射功率，檢查功分器、軟饋、硬饋、UHF開關(guān)柜和饋管的接頭等關(guān)鍵部位都沒有發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象，也沒有明顯的溫度過高、打火等現(xiàn)象.通過UHF開關(guān)柜倒換天線，用下四層單元天線工作，對(duì)上四層單元天線進(jìn)行檢修，先用兆歐表在機(jī)房軟饋接口處測天饋系統(tǒng)電阻，測試為0 Ω，判斷故障應(yīng)該在機(jī)房軟饋到天線之間[2].隨后對(duì)天線各部位逐一進(jìn)行檢查，先拆去16根功分器和面包板相連接的饋電電纜，用兆歐表在機(jī)房軟饋接口處測電阻阻抗為0 Ω，判斷故障應(yīng)該在功分器和軟饋部分，然后拆開上四層單元功分器和軟饋的連接，用兆歐表測量功分器內(nèi)導(dǎo)體和外殼電阻為0 Ω，因?yàn)楣收习l(fā)生前有連續(xù)10多天降雨，懷疑功分器里面可能有水，從鐵塔上拆下功分器檢查，發(fā)現(xiàn)功分器里面有積水，用兆歐表在機(jī)房軟饋接口處測軟饋?zhàn)杩篂? Ω，分析軟饋部分也可能有積水，由于軟饋里面充有干燥的空氣，所以積水可能在軟饋和功分器之間連接的接口處，檢查軟饋法蘭接頭，拔掉插芯，發(fā)現(xiàn)法蘭里有深約五厘米的積水，清理了積水后用兆歐表測量軟饋?zhàn)杩辜s300 MΩ.清理了功分器里面積水，用熱吹風(fēng)吹干功分器，測量功分器阻抗約200 MΩ兆歐.可以斷定這次故障是因?yàn)槊芊獠缓脤?dǎo)致功分器、功分器和軟饋接口處進(jìn)水造成短路，使上四層單元天線輸出功率反射.在地面上安裝好功分器以后先用硅膠密封每一個(gè)螺絲口、法蘭接口等可進(jìn)水處，等膠干以后安裝接入天線系統(tǒng).通過UHF開關(guān)柜倒換上、下四層單元天線同時(shí)工作，上、下四層單元天線輸出功率均為10 kW，反射功率都是0 kW，天線工作正常.

5　結(jié)語

通過兩次天線故障的維修，更進(jìn)一步的了解了43CH(中央一套)、46CH(中央七套)天饋系統(tǒng)的特點(diǎn)，對(duì)以后的工作也有所提示，總結(jié)有以下幾點(diǎn):

(1)天饋系統(tǒng)長時(shí)間工作在高頻率、高功率的狀態(tài)下，所以要求天饋系統(tǒng)的各個(gè)連接處的插芯、法蘭盤等連接部位要接觸良好，避免因?yàn)榻佑|不良引起發(fā)熱、打火等現(xiàn)象，因此對(duì)連接處要經(jīng)常檢查.

(2)我們發(fā)射臺(tái)地處海拔2 900 m的秦嶺之巔，自然環(huán)境惡劣，雨霧天氣比較多，天饋系統(tǒng)如果密封不好就容易引起功分器、饋管接頭、面包天線等積水，影響正常工作.在日常工作中要做好防范，定期檢查天饋系統(tǒng)密封情況，發(fā)現(xiàn)有密封不好的地方要及時(shí)處理，定期給饋管充氣，保證饋管里面干燥.

(3)在正常工作時(shí)通過UHF開關(guān)柜連接上、下四層單元天線同時(shí)工作，當(dāng)其中某一單元天線出現(xiàn)故障時(shí)，就通過UHF開關(guān)柜切換用另一單元天線工作.天線維修不影響正常工作，上、下四層單元天線互為備用，實(shí)際上起到兩幅天線的作用.

[1]丁友志.廣播電視發(fā)射天線技術(shù)維護(hù)常見故障與對(duì)策[J].科技資訊，2013(18)：116.

[2]郭學(xué)敏.新世紀(jì)廣播電視技術(shù)維護(hù)工作的特點(diǎn)與對(duì)策[J].科技傳播，2011(12)：20-21.

[責(zé)任編輯仲圓]

Research on Fault Maintenance of Antennain the 43th Channel and the 46th Channel

LIU Wei-dong

(Transmitting Station, Shaanxi Broadcast Center, Xi’an 710061, China)

In this paper, the simple structure, principle and characteristics of the antenna feedback system in the 43th channel and the 46th channel were introduced through two cases of fault maintenance of antenna in the 43th channel and the 46th channel, and the characteristics of the antenna feedback system with doubly fed transmission and the advantages of doubly fed transmission that reflecting in the maintenance of the antenna were described mainly.

antenna maintenance; power divider; doubly fed transmission

1008-5564(2016)02-0033-04

2015-10-10

劉衛(wèi)東(1970—)，男，陜西西安人，陜西廣播電視臺(tái)發(fā)射部助理工程師，主要從事廣播電視無線發(fā)射技術(shù)研究.

TN941.5

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