150kW短波發(fā)射機(jī)天線交換開關(guān)改造

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摘要：針對現(xiàn)有150kW短波發(fā)射機(jī)天線交換開關(guān)的缺陷和無線局業(yè)務(wù)發(fā)展的實(shí)際需求，對501臺甲機(jī)房150kW短波發(fā)射機(jī)天線交換開關(guān)進(jìn)行了全面更新?lián)Q代，機(jī)房4部短波發(fā)射機(jī)在安全播音過程中通過天線交換開關(guān)轉(zhuǎn)接到不同方向的天線，實(shí)現(xiàn)在不同的時間使用不同頻率，對不同地區(qū)廣播的需求，達(dá)到穩(wěn)定播出設(shè)備，提高安全播出質(zhì)量，優(yōu)化資源配置的目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：天線交換開關(guān)；短波發(fā)射機(jī)；自動控制

中圖分類號：TP3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2017）17-0211-03

五0一臺甲機(jī)房150kW短波發(fā)射機(jī)原先使用的天線交換開關(guān)為室外交換開關(guān)，高頻損耗大接點(diǎn)容易受損易發(fā)生打火，由于暴露在室外距離遠(yuǎn)，故障處理時間長，安全性低，不便于維護(hù)，而且不利于自動交換系統(tǒng)和自動監(jiān)測系統(tǒng)。平衡轉(zhuǎn)換器也為室外型平衡轉(zhuǎn)換器，不可調(diào)，損耗大由短波發(fā)射機(jī)頻帶寬，對應(yīng)的天線也多，對某些頻率發(fā)射機(jī)不能與天線很好的匹配，使發(fā)射機(jī)反射功率大工作不穩(wěn)定，甚至某些頻率不能開出。天線交換開關(guān)改造項(xiàng)目實(shí)施后室內(nèi)平衡轉(zhuǎn)換器可以進(jìn)行調(diào)整，使發(fā)射機(jī)各頻段與天線有良好的匹配，降低傳輸損耗。室內(nèi)天線交換開關(guān)便于維護(hù)，提高了可靠性，降低維護(hù)難度，可以方便地在各天線出口進(jìn)行取樣，為將來的節(jié)目質(zhì)量實(shí)時監(jiān)測提供基礎(chǔ)。在多部短波發(fā)射機(jī)中的任一部發(fā)生故障時，天線交換開關(guān)，可靈活倒動相應(yīng)饋線通路，使機(jī)房處于熱備份的代播發(fā)射機(jī)將其通路轉(zhuǎn)接到播音天線或代播天線上，保證設(shè)備正常播出。

1 150kW短波發(fā)射機(jī)天線交換開關(guān)硬件改造實(shí)施

1.1天線交換開關(guān)室內(nèi)外地線安裝

良好的接地系統(tǒng)是保證發(fā)射機(jī)穩(wěn)定工作和技術(shù)安全的重要保證，由于接地系統(tǒng)是隱蔽工程，在新建的天線交換開關(guān)室三面制作三個標(biāo)準(zhǔn)的射頻接地地線坑，在開關(guān)室后部挖基坑時，為避免損壞原有的射頻接地和保安接地，如果有損壞，及時焊接恢復(fù)。并且把天線交換室的射頻接地和保安接地系統(tǒng)與機(jī)房的系統(tǒng)連接起來，形成一個整體。制作三個標(biāo)準(zhǔn)的射頻地線坑，在天線交換室內(nèi)鋪設(shè)了“田”字型的銅皮，并且在每根立柱都引出了接地銅皮。為了確保接地點(diǎn)盡可能多，開挖基坑2000×1000×2000，放置2000×1000×6紫銅板一塊，地線板引線需用200×1-1.5mm厚紫銅板做引線，使用加厚材料提高拉力強(qiáng)度以防地基虛土下沉導(dǎo)致引線斷裂，基坑內(nèi)按比例填充木炭、工業(yè)鹽，用草酸清潔了銅板表面的氧化層，最后用300mm寬的銅皮與整個射頻接地系統(tǒng)連接起來。

圖1為150kW開關(guān)/支架屏蔽接地布局示意圖，室內(nèi)水泥澆注預(yù)留地線頭前要繪址接地系統(tǒng)的圖紙，把射頻接地系統(tǒng)和保安接地系統(tǒng)的位置都清楚地標(biāo)明，以便于和開關(guān)支架底腳完好連接，這樣保證開關(guān)屏蔽外殼、支架接地良好有效防護(hù)高頻對開關(guān)控制系統(tǒng)的干擾。地線安裝完畢后，使用搖表遙測對地電阻測試，一般在干燥季節(jié)對地電阻不小于4Ω。

1.2天線交換開關(guān)室內(nèi)支架安裝

支架立柱安裝時其垂直度偏差應(yīng)在±2mm以內(nèi)，桿位定位安裝間距應(yīng)在+5mm以內(nèi)，安裝時應(yīng)使用重錘及水平尺校正。校正支架水平時應(yīng)使用水準(zhǔn)儀，一般水平誤差校正時不超過±5mm以內(nèi)，水平誤差的減小就決定開關(guān)垂直度安裝精度。

圖2為150KW天線交換開關(guān)支柱支架定位圖，基準(zhǔn)定位圖按室內(nèi)建筑面積實(shí)際幾何尺寸測量繪制，并校正幾何尺寸偏差，保障減小硬件安裝誤差。天線交換開關(guān)支架一般采用Φ125×4鍍鋅鋼管，并自制焊接管頭法蘭，桿體上下法蘭厚度不小于16毫米，桿底固定法蘭400×400×16×4孔，桿頭法蘭150×150×16不帶孔平面鋼板屬于支撐平面，立柱安裝調(diào)試完畢后使用120mm型槽鋼進(jìn)行支柱上平面框架連接，在上平面槽鋼立面連接時應(yīng)將框架頭尾端與室內(nèi)兩側(cè)墻連接牢固，使其整套開關(guān)支架和建筑物形成框架式結(jié)構(gòu)，在承重時穩(wěn)固牢靠保障人身及設(shè)備安裝安全?？蚣艹兄亓繎?yīng)在所承重物體重量的2倍。

1.3天線交換開關(guān)安裝_

（1）、在安裝前加裝自制開關(guān)底腳，一般底腳高度不小于50毫米，直徑不小于40毫米鋼料以便于焊接工作。加裝自制底腳主要原因是拆裝底板時方便于檢修工作，這也是彌補(bǔ)此種開關(guān)設(shè)計缺陷。

（2）、根據(jù)支架平面彈線基準(zhǔn)將開關(guān)照線就位，開關(guān)就位偏差一般在+5mm以內(nèi)，開關(guān)垂直度需使用水平尺校準(zhǔn)。

（3）、以上兩項(xiàng)條件滿足后使用電焊機(jī)將開關(guān)4個底腳臨時點(diǎn)焊起來，焊接時應(yīng)注意檢查定位尺寸核對，待所有開關(guān)全部就位以后，根據(jù)圖紙尺寸要求逐步核對各部位尺寸。

（4）、開關(guān)就位后打開開關(guān)進(jìn)出口面板，用手動的方式檢查開關(guān)刀劈、刀口、節(jié)點(diǎn)、瓷片、固定螺絲幾何尺寸及牢固度情況。加電運(yùn)行查看電機(jī)、機(jī)械傳動箱、開關(guān)整體傳動機(jī)構(gòu)運(yùn)行狀況。在開關(guān)內(nèi)部機(jī)構(gòu)幾何尺寸局部發(fā)生變化時應(yīng)進(jìn)行細(xì)致調(diào)整，消除位置誤差使各部位定位準(zhǔn)確，保障運(yùn)行安全。

1.4天線交換開關(guān)饋簡及饋芯安裝

150KW機(jī)和500KW機(jī)饋筒相同其外觀尺寸為600×600法蘭式鋁方饋筒，饋心為Φ28紫銅管，饋心支架采用玻璃鋼、環(huán)氧樹脂板加裝聚四氟乙烯絕緣管套作為支撐。

1）安裝饋筒時應(yīng)注意筒于筒法蘭連接時必須平行對齊，以免連接饋筒節(jié)數(shù)較多較長時產(chǎn)生扭曲誤差較大，整體扭曲誤差一般不超過±10mm，誤差越小開關(guān)與開關(guān)之間連接就方便。安裝跨度較長饋筒時應(yīng)注意提前做好吊裝設(shè)備，以免人為抬、吊裝折彎。

2）饋筒連接至饋線窗口時必須做好與窗口屏蔽地線完好接地。

3）饋心安裝：如果饋管與開關(guān)的高出口相連接，將饋管置于觸點(diǎn)連接板的下方，如果饋管與開關(guān)的低出口相連接，將饋管置于觸點(diǎn)連接板的上方。

4）在選擇使用饋心時，不能使用變形、彎曲度較大的銅管，以免饋心間距變化較大改變饋電參數(shù)給調(diào)試工作帶來極大不便。

5）饋心連接至開關(guān)觸點(diǎn)時，當(dāng)孔距有誤差時不能強(qiáng)行安裝，以免拉壞開關(guān)磁片，導(dǎo)致饋電節(jié)點(diǎn)強(qiáng)行移位使開關(guān)內(nèi)部幾何尺寸發(fā)生變化，給下一步開關(guān)調(diào)試工帶來不便。饋管與開關(guān)觸點(diǎn)連接螺絲最好使用強(qiáng)度較高黃銅螺絲，不得使用鑄件螺絲。

1.5天線交換開關(guān)調(diào)整及使用

該室內(nèi)天線交換開關(guān)全稱為：屏蔽式平衡式大功率短波切換開關(guān)；型號為：SWK-Ⅱ廠家為：北京地球站所屬北京普瑞廣科科技有限公司。整體是由一個主框架組成，主框架支撐整個開關(guān)，各部分都安裝在主框架上。同時還固定主軸的位置，使整臺開關(guān)運(yùn)行平穩(wěn)

1.5.1天線交換開關(guān)結(jié)構(gòu)

天線交換開關(guān)結(jié)構(gòu)如圖3所示，分別由以下部分組成。

1）直通饋管：與兩刀體相連，決定切換的方向，使信號橫向或縱向傳輸；

2）轉(zhuǎn)向饋管：與兩刀體相連，決定切換的方向，使信號向左或向右傳輸；

3）刀體：與觸點(diǎn)的良好接觸保證切換的可靠性

4）魚形絕緣子：高頻陶瓷材質(zhì)，支撐刀頭，并使刀頭與大地絕緣，耐壓在50KV以上。

5）直絕緣子：高頻陶瓷材質(zhì)，支撐電極，并使電極與大地絕緣，耐壓在50KV以上。

61觸點(diǎn)彈性片：接點(diǎn)的活動連接保證了切換的可行性，同時它還要保證有良好的導(dǎo)電性能和彈性；

7）大軸：支撐和固定上下兩個面上的魚形絕緣子，在切換時起到傳動作用；

1.5.2天線交換開關(guān)控制小盒

天線交換開關(guān)控制小盒控制系統(tǒng)原理如圖4所示，主要包含如下硬件。

1）直通付接點(diǎn)及轉(zhuǎn)向付接點(diǎn)

直通付接點(diǎn)及轉(zhuǎn)向付接點(diǎn)位置如圖5所示，撥輪槽輪機(jī)構(gòu)上有一凸起，當(dāng)凸起物壓住付接點(diǎn)時，付接點(diǎn)的常開接點(diǎn)閉合，將+24V電壓送到天線交換開關(guān)控制系統(tǒng)內(nèi)，經(jīng)過程序判斷后，切斷馬達(dá)供電，馬達(dá)停止運(yùn)轉(zhuǎn)；同時送出天線交換開關(guān)到位信號。也就是一個付接點(diǎn)同時負(fù)責(zé)“馬達(dá)停止”和“到位信號”，調(diào)整方便，便于取得一致性。

2）變頻器

使用的是OMRON公司的變頻器，型號為：3G3JV-AB004。輸入AC220V，輸出可控制方向的3相220V電壓，使電機(jī)正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)。上面有控制按鈕，可以強(qiáng)制送出3相220V電壓。

1.5.3傳動機(jī)構(gòu)

1）電動機(jī)

三相異步電動機(jī)；

型號：Y100-160功率：160W電流：0.65A電壓：3Φ380V；

頻率：50/60Hz轉(zhuǎn)速：1350/1600r/分鐘。

2）電磁離合器

進(jìn)行電動與手動的切換。依靠變頻器的MC、MA端子之間的常開接點(diǎn)進(jìn)行控制。當(dāng)變頻器接收到直通驅(qū)動或者轉(zhuǎn)向驅(qū)動的任意一個信號時，表示現(xiàn)在處于電動控制狀態(tài)，變頻器中控制邏輯運(yùn)算后，使常開接點(diǎn)閉合，送出+24V電壓給電磁離合器，離合器動作，由馬達(dá)帶動傳動機(jī)構(gòu)。當(dāng)沒有+24V電壓給電磁離合器時，離合器不動作，此時由手動轉(zhuǎn)盤帶動傳動機(jī)構(gòu)。圖7為電磁離合器控制原理，圖8為手動操作傳動軸。3）傳動機(jī)構(gòu)

采用了撥輪槽輪機(jī)構(gòu)，行程結(jié)構(gòu)如圖9所示：

從“轉(zhuǎn)向”狀態(tài)到“直通”狀態(tài)分為三個階段：

①空轉(zhuǎn)狀態(tài)，撥輪轉(zhuǎn)動，脫離開“轉(zhuǎn)向付接點(diǎn)”，“天線交換開關(guān)到位”信號不成立，即使發(fā)射機(jī)忘記斷高壓，此時也會自動斷高壓，但天線交換開關(guān)主接點(diǎn)還沒有轉(zhuǎn)動，所以不會損傷主接點(diǎn)；

②帶動主接點(diǎn)轉(zhuǎn)動狀態(tài)，撥輪卡入槽輪，帶動天線交換開關(guān)主接點(diǎn)轉(zhuǎn)動；主接點(diǎn)到位后，撥輪脫出槽輪；

③空轉(zhuǎn)狀態(tài)，撥輪脫出槽輪，撥輪轉(zhuǎn)動，天線交換開關(guān)主接點(diǎn)不轉(zhuǎn)動。當(dāng)撥輪機(jī)構(gòu)上凸起物壓住“直通付接點(diǎn)”時，付接點(diǎn)的常開接點(diǎn)閉合，將+24V電壓送到天線交換開關(guān)控制系統(tǒng)內(nèi)，經(jīng)過程序判斷后，切斷馬達(dá)供電，馬達(dá)停止運(yùn)轉(zhuǎn)；同時送出天線交換開關(guān)到位信號。也就是一個付接點(diǎn)同時負(fù)責(zé)“馬達(dá)停止”和“到位信號”，調(diào)整方便，便于取得一致性。

從“直通”狀態(tài)到“轉(zhuǎn)向”狀態(tài)分為三個階段：

①空轉(zhuǎn)狀態(tài)，撥輪轉(zhuǎn)動，脫離開“直通付接點(diǎn)”，“天線交換開關(guān)到位”信號不成立，即使發(fā)射機(jī)忘記斷高壓，此時也會自動斷高壓，但天線交換開關(guān)主接點(diǎn)還沒有轉(zhuǎn)動，所以不會損傷主接點(diǎn)；

②帶動主接點(diǎn)轉(zhuǎn)動狀態(tài)，撥輪卡入槽輪，帶動天線交換開關(guān)主接點(diǎn)轉(zhuǎn)動；主接點(diǎn)到位后，撥輪脫出槽輪；

③空轉(zhuǎn)狀態(tài)，撥輪脫出槽輪，撥輪轉(zhuǎn)動，天線交換開關(guān)主接點(diǎn)不轉(zhuǎn)動。當(dāng)撥輪機(jī)構(gòu)上凸起物壓住“轉(zhuǎn)向付接點(diǎn)”時，付接點(diǎn)的常開接點(diǎn)閉合，將+24V電壓送到天線交換開關(guān)控制系統(tǒng)內(nèi)，經(jīng)過程序判斷后，切斷馬達(dá)供電，馬達(dá)停止運(yùn)轉(zhuǎn)；同時送出天線交換開關(guān)到位信號。也就是一個付接點(diǎn)同時負(fù)責(zé)“馬達(dá)停止”和“到位信號”，調(diào)整方便，便于取得一致性。

綜合以上可以得到一個結(jié)論：由于采用了巧妙的撥輪槽輪結(jié)構(gòu)，此天線交換開關(guān)徹底杜絕了誤操作損傷主接點(diǎn)的危險，即使操作錯誤，沒有斷高壓就倒天線交換開關(guān)，也會在轉(zhuǎn)動主接點(diǎn)前自動切斷發(fā)射機(jī)高壓。

2結(jié)束語

150kW短波發(fā)射機(jī)天線交換開關(guān)改造本著保障安全播音，提高工作效率，實(shí)現(xiàn)自動監(jiān)測和自動控制，融入無線局現(xiàn)代化傳輸發(fā)射調(diào)度體系，優(yōu)化資源配置為目標(biāo)。經(jīng)實(shí)踐應(yīng)用證明，無論是控制系統(tǒng)和射頻系統(tǒng)，工作穩(wěn)定，維護(hù)簡單，大大降低了天線交換開關(guān)的維護(hù)難度，提高了發(fā)射機(jī)的穩(wěn)定性，取得了良好的效果。