ALLESS轉(zhuǎn)動天線組態(tài)開關(guān)窗口組件國產(chǎn)化改造

吳琳琳

摘 ?要：文章從實際工作中碰到的問題入手，詳細闡述了進口天線設(shè)計中存在的缺陷，并提出了改造方案。

關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)動天線;組態(tài)開關(guān);窗口組件;改造

引言

我臺的ALLESS短波轉(zhuǎn)動天線是從德國湯姆遜公司引進的，世界上最先進的大功率短波發(fā)射天線。它是我國乃至亞洲地區(qū)第一座短波全方位、多組態(tài)、全自動、大功率轉(zhuǎn)動天線。正是由于其本身的技術(shù)優(yōu)勢，自正式開播以來，該設(shè)備一直承擔(dān)著大量的實驗和覆蓋任務(wù)。

1 存在問題

如此高強度的工作，對轉(zhuǎn)動天線的器件是個嚴峻的考驗。盡管發(fā)射機是進口的TSW2500型500KW瑞士短波發(fā)射機，本身和天線都是進口設(shè)備和天線有著很高的匹配率。而且轉(zhuǎn)動天線本身也具有高增益、駐波比小、輻射能量高的優(yōu)點。但是，在日常檢修維護過程中，我們發(fā)現(xiàn)天線高、低頻組態(tài)開關(guān)的窗口輸出饋線組件經(jīng)常打火、過熱，陶瓷部分有老化跡象。經(jīng)過幾年的連續(xù)運行，問題日益嚴重，已經(jīng)嚴重威脅到安全播出。經(jīng)過實際的觀察分析，發(fā)現(xiàn)該天線組態(tài)輸出窗口組件在設(shè)計上有一定的缺陷，正是由于這些缺陷，導(dǎo)致了設(shè)備故障率的增加。具體情況如下：（1）窗口組件阻抗變化大，過熱嚴重，特別是在高低頻2/2組態(tài)模式下，過熱情況更為嚴重。天線長期在過熱狀態(tài)下工作，導(dǎo)致饋線連接處打火，窗口絕緣子老化破裂，將直接威脅安全播出。（2）窗口組件的螺絲連接是對扣連接。這種連接方式導(dǎo)致維護不便，長期使用經(jīng)常出現(xiàn)螺絲過熱燒死，導(dǎo)致阻抗無法進行匹配，造成設(shè)備過熱，打火，并且更換起來非常麻煩，很容易出現(xiàn)斷絲的現(xiàn)象。

2 工作原理分析

組態(tài)開關(guān)的作用是將射頻能量傳遞到天線的全部或部分傳輸饋線上。再由饋線經(jīng)陣子傳遞給反射幕，然后將廣播信號發(fā)射出去。該天線的組態(tài)開關(guān)分為高頻和低頻兩組，分別對應(yīng)不同的頻率段。高、低頻組態(tài)各有四種工作模式可以選擇，分別是高頻4/4模式、高頻4/2模式、高頻2/4模式、高頻2/2模式和低頻4/4模式、低頻4/2模式、低頻2/4模式、低頻2/2模式。通過對組態(tài)開關(guān)模式的選擇，這使得選擇高、低頻天線傳輸面和偶極陣子成為可能。窗口組件部分直接與組態(tài)開關(guān)相連接，起到了阻抗變換的作用。射頻能量從組態(tài)開關(guān)傳輸?shù)酱翱诓糠?，再?jīng)過戶外的阻抗變換線，然后到達天線陣子。

當(dāng)工作模式為高頻4/4模式時，有八根饋線接通到室外天線;當(dāng)工作模式為高頻4/2模式時，有四根饋線接通到室外天線;當(dāng)工作模式為高頻2/4模式時，有四根饋線接通到室外天線;當(dāng)工作模式為高頻2/2模式時，有兩根饋線接通到室外天線。不同的組態(tài)模式可以改變覆蓋區(qū)域（見圖1）。低頻和高頻模式接通饋線相對應(yīng)，這里不再贅述。

圖1

組態(tài)開關(guān)的窗口組件是轉(zhuǎn)動天線的重要組成部分，是連接組態(tài)開關(guān)與天線陣子的中樞環(huán)節(jié)，起著將射頻信號能量從組態(tài)開關(guān)傳輸?shù)教炀€陣子的作用。在傳輸過程中，能夠進行阻抗變換，以達到高增益?zhèn)鬏敗Ｔ摬糠旨夹g(shù)要求高，阻抗變化大，射頻工作特性非常復(fù)雜。特別是當(dāng)組態(tài)開關(guān)切換到高頻（或者低頻）2/2模式時，能量傳輸將集中在兩根輸出饋線上，這兩根饋線的上承擔(dān)的能量將是別的組態(tài)模式的2倍乃至4倍。這就對饋線和碗口的導(dǎo)電性和絕緣性提出了更高的要求。若是產(chǎn)品性能存在缺陷，將直接導(dǎo)致過熱、打火，造成器件損壞，進而威脅安全播出，造成不可估量的損失。

3 技術(shù)改造的迫切性

為了解決饋線和碗口打火、過熱這一問題，我們在設(shè)備維護時，對這個部件進行了重點檢查測試，一旦發(fā)現(xiàn)饋線和碗口組件打火、過熱立即進行備件更換。但這樣做只是被動的，暫時性的辦法。由于發(fā)射機要經(jīng)常工作在高頻（或者低頻）2/2模式，經(jīng)常更換不僅會使得天線的阻抗產(chǎn)生變化，影響發(fā)射質(zhì)量，更為關(guān)鍵的是，已經(jīng)導(dǎo)致備件的不足。而且若是播出時出現(xiàn)故障，將造成停播，這對安全播音也是一個重大隱患。經(jīng)過與國外廠家的咨詢和溝通，了解到進口備件的報價相當(dāng)昂貴。而且供貨周期很長，已經(jīng)大大超過了我臺維護經(jīng)費的預(yù)算。

鑒于此，根據(jù)國家和無線局科技發(fā)展規(guī)劃，我們積極響應(yīng)進口設(shè)備國產(chǎn)化路線的號召，謀求走自主知識產(chǎn)權(quán)的道路。本著引進、消化、吸收、再創(chuàng)新的原則，我們決定對其構(gòu)造、工藝和性能進行深入的研究，以謀求對其實現(xiàn)國產(chǎn)化。

4 技術(shù)改造方案

在對設(shè)備原器件存在的問題進行認真細致的分析和研究的基礎(chǔ)上，我們經(jīng)過大量的查閱資料，積極聯(lián)系國內(nèi)廠家，詳細了解進口器件的工藝、參數(shù)和性能。同時結(jié)合我們自身的工作實際情況，我們提出了改造方案。

（1）改進原有的穿墻絕緣子材質(zhì)，提高工作的可靠性。將窗口絕緣子的材料由陶瓷更換為聚四氟乙烯，聚四氟乙烯比陶瓷性能更加優(yōu)良，具有耐高溫，耐低溫，耐腐蝕，耐氣候，電絕緣性好等優(yōu)點，更加適合東北嚴寒情況下設(shè)備工作的穩(wěn)定。此舉解決了播音時局部溫度高，絕緣子易破裂的問題。（2）重新設(shè)計窗口組件的連接方式，減少連接點，降低連接的復(fù)雜程度，以提高可靠性和穩(wěn)定性。將窗口組件部分的螺絲連接方式由對扣連接改為單扣連接。改造后該部分的阻抗變化減小，電導(dǎo)性能更好，大大減小了器件的發(fā)熱量，解決了窗口饋線工作溫度過高的問題。（3）對饋管表面進行工藝處理，改善高頻特性。在饋管表面處加鍍了一層銀，增加了窗口饋線的導(dǎo)電率，使能量能更加有效的傳輸，也大大減少了器件發(fā)熱問題。（4）改換連接件，使連接更加可靠。將饋管連接處的墊片由不銹鋼墊片更換為銅墊片，既保證了組態(tài)輸出饋線材料的一致性，也大大地增加了連接的可靠性。

5 技術(shù)改造的效果

我們將改造后的組態(tài)開關(guān)輸出碗口饋線組件進行了上機實驗，經(jīng)過近乎一年時間的實驗和測試，我們得出，改造之后的天線輸出組件完全符合設(shè)備正常工作的技術(shù)要求。成功的解決了設(shè)備存在的問題和隱患，大大增加了設(shè)備運行的穩(wěn)定性和可靠性，起到了非常好的實際效果。經(jīng)過在設(shè)備上進行實驗對比，改造后的輸出組件與當(dāng)前國內(nèi)外同類產(chǎn)品具有以下優(yōu)勢。

（1）運行穩(wěn)定，性能良好。技術(shù)參數(shù)與同型號進口配件相同，性能上達標(biāo)。并且部分超過了國外同種型號產(chǎn)品，實際運行可靠。（2）進行了工藝改進和創(chuàng)新。原窗口組件系統(tǒng)的設(shè)計存在一些問題，國產(chǎn)化備件改變了穿墻絕緣子的材質(zhì)和通過穿墻絕緣子的方式，消除了打火發(fā)熱潛在隱患。（3）饋管進行表面全鍍銀處理，優(yōu)化了高頻導(dǎo)電性能。（4）降低采購成本，縮短到貨周期。進口窗口價格昂貴，訂貨周期過長，國產(chǎn)備件價格合理，訂購周期短，備件能夠及時到位，可以更好保障安全播音。

參考文獻

[1]THALES.Control System Rotatable Antenna Qiqihar[R].German：BROADCAST MULTIME-DIA，2003.

[2]THALES.500KW Rotatable Antenna For Qiqihar Volume 4 100Ω Connections Mode Switches[Z].German：BROADCAST MULTIMEDIA，2003.