天線(xiàn)開(kāi)關(guān)板切換系統(tǒng)的功能與原理

廖光源

摘 要：我臺(tái)率先完成了全頻段發(fā)射天線(xiàn)與雙饋系統(tǒng)和開(kāi)關(guān)板進(jìn)行組合的技術(shù)改造實(shí)例，這樣使得其中的半副天線(xiàn)陣列發(fā)生故障時(shí)，可以通過(guò)開(kāi)關(guān)板切換至無(wú)故障的另半副天線(xiàn)陣列上進(jìn)行工作，為廣播電視的不間斷和安全播出工作提供了可靠的安全保障。

關(guān)鍵詞：天饋線(xiàn)；雙饋；開(kāi)關(guān)板；功分器；功率；安全播出

中圖分類(lèi)號(hào)：TN82 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2018）17-0061-02

Abstract： Our station took the lead in completing the technical transformation example of the combination of the full-band transmitting antenna with the doubly-fed system and the switch board， so that when the half-pair antenna array was broken down， The switch board can be switched to the other half of the antenna array without fault， which provides a reliable security for the uninterrupted and safe broadcast of radio and television.

Keywords： sky feeder； doubly-fed； switch board； power divider； power； safe broadcast

1 概述

廣播和電視信息在無(wú)線(xiàn)傳輸?shù)倪^(guò)程中，天饋線(xiàn)系統(tǒng)是其傳播的最終端設(shè)備。因而，高度重視發(fā)射機(jī)天饋線(xiàn)系統(tǒng)的技術(shù)維護(hù)管理工作，制定安全可靠運(yùn)行的技術(shù)安全保障措施，是確保廣播電視安全播出、安全傳輸?shù)闹匾夹g(shù)手段。

2 開(kāi)關(guān)板切換系統(tǒng)的功能與原理

天線(xiàn)開(kāi)關(guān)板切換系統(tǒng)是在天饋線(xiàn)系統(tǒng)雙饋技術(shù)的應(yīng)用中，為解決天饋線(xiàn)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)的安全播出問(wèn)題而誕生的，是國(guó)家廣播總局第62號(hào)令之廣播電視實(shí)施細(xì)則條例中應(yīng)急預(yù)案的體現(xiàn)。開(kāi)關(guān)板的工作，離不開(kāi)雙饋線(xiàn)和天線(xiàn)，為此，我們不妨先對(duì)天饋線(xiàn)系統(tǒng)的原理作一些了解，以便對(duì)天饋線(xiàn)系統(tǒng)有必要的正確認(rèn)識(shí)。

2.1 天饋線(xiàn)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

天饋線(xiàn)系統(tǒng)是廣播電視信號(hào)傳輸中的重要設(shè)備，它由天線(xiàn)、分饋線(xiàn)、變阻器和主饋線(xiàn)組成。天饋線(xiàn)系統(tǒng)的構(gòu)成較為復(fù)雜，一旦發(fā)生故障，就會(huì)使發(fā)射機(jī)產(chǎn)生較大的駐波比，對(duì)安全播出造成嚴(yán)重影響。

在雙饋傳輸方式中，天線(xiàn)的層數(shù)由1至8層不等，方向的指向性分全向和定向兩種。下面就以四層四面全向雙饋發(fā)射天線(xiàn)為例進(jìn)行分析。如圖1所示。

2.2 發(fā)射天線(xiàn)的作用與原理

廣播電視發(fā)射天饋線(xiàn)系統(tǒng)，要確保其工作的穩(wěn)定性是非常關(guān)鍵的一項(xiàng)工作任務(wù)。天饋線(xiàn)系統(tǒng)的功率容量、天線(xiàn)增益和帶寬都有了很大的提高，帶寬也做得非常寬，能滿(mǎn)足全頻段的工作要求，給多工廣播電視技術(shù)提供了便利和可靠的技術(shù)保障。

從圖1的架構(gòu)圖中可以看出，天線(xiàn)分為四層，上半部?jī)蓪訛橐唤M，下半部?jī)蓪右矠橐唤M，天線(xiàn)振子通過(guò)分饋線(xiàn)分別對(duì)應(yīng)連接于相應(yīng)的8功率分配器，組成了一副四層四面全向發(fā)射天線(xiàn)系統(tǒng)。

2.3 雙饋的功能與作用

雙饋技術(shù)最主要的優(yōu)勢(shì)是有效地提高了天饋系統(tǒng)的功率容量和工作的可靠性。它是由兩根電長(zhǎng)度相等、相位差小于5度的主饋電纜分別對(duì)天線(xiàn)系統(tǒng)的上半副天線(xiàn)陣列和下半副天線(xiàn)陣列傳送功率信號(hào)。也就說(shuō)，由圖2的四層四面全向雙饋發(fā)射天線(xiàn)架構(gòu)圖可以看出，在雙饋系統(tǒng)中，由兩根主饋電纜分別連接于對(duì)應(yīng)的上半副天線(xiàn)陣列和下半副天線(xiàn)陣列，各組成了一幅發(fā)射天線(xiàn)，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，通過(guò)天線(xiàn)開(kāi)關(guān)板的切換，可以選擇無(wú)故障的另半副天線(xiàn)陣列進(jìn)行工作，保障了安全播出工作。

3 天線(xiàn)開(kāi)關(guān)板切換系統(tǒng)的功能與原理

開(kāi)關(guān)板是廣播電視無(wú)線(xiàn)發(fā)射天線(xiàn)雙饋技術(shù)的核心設(shè)備。它是在功率分配器的基礎(chǔ)上加以創(chuàng)新的結(jié)果，也就是在功率分配器的輸入和輸出端，增加幾個(gè)可轉(zhuǎn)換的接口，就很便捷的實(shí)現(xiàn)了發(fā)射機(jī)輸出的功率信號(hào)可與整副天線(xiàn)陣列、上半副天線(xiàn)陣列（天線(xiàn)1）或下半副天線(xiàn)陣列（天線(xiàn)2）饋電的倒換，確保了廣播電視的安全播出。在結(jié)構(gòu)上有3dB耦合器型和直分型兩種。3dB耦合器型開(kāi)關(guān)板的兩個(gè)輸出端口有較高的隔離度，但直分型天線(xiàn)開(kāi)關(guān)板的工作頻帶更寬。在數(shù)字電視發(fā)射普及的今天，直分型天線(xiàn)開(kāi)關(guān)板更加常用。

3.1 天饋系統(tǒng)正常工作運(yùn)行時(shí)

發(fā)射機(jī)的射頻功率信號(hào)經(jīng)開(kāi)關(guān)板將總功率信號(hào)分為兩路等功率和等相位，再分別饋送給上半副天線(xiàn)陣列（天線(xiàn)1）和下半副天線(xiàn)陣列（天線(xiàn)2），上、下半副天線(xiàn)陣列發(fā)射的電磁波信號(hào)在空中進(jìn)行合成， 完成了整副天線(xiàn)的正常發(fā)射功能，原理圖如圖2所示：

3.2 下半副天線(xiàn)陣列發(fā)生故障時(shí)

當(dāng)下半副天線(xiàn)陣列（天線(xiàn)2）出現(xiàn)故障時(shí)，把開(kāi)關(guān)板上的信號(hào)輸入端口和天線(xiàn)1端口通過(guò)轉(zhuǎn)接器直接連接，將功分器旁路，此時(shí)的工作狀態(tài)為發(fā)射機(jī)的功率信號(hào)通過(guò)開(kāi)關(guān)板上的轉(zhuǎn)接器后，再由單饋將功率信號(hào)傳送到上半副天線(xiàn)陣列（天線(xiàn)1）工作，下半副天線(xiàn)陣列（天線(xiàn)2）停止運(yùn)行，完成了正常播出。如圖3所示。

3.3 上半副天線(xiàn)陣列發(fā)生故障時(shí)

當(dāng)上半副天線(xiàn)陣列（天線(xiàn)1）出現(xiàn)故障時(shí)，把開(kāi)關(guān)板上的信號(hào)輸入端口和天線(xiàn)2端口通過(guò)轉(zhuǎn)接器直接連接，將功分器旁路，此時(shí)的工作狀態(tài)為發(fā)射機(jī)的功率信號(hào)通過(guò)開(kāi)關(guān)板上的轉(zhuǎn)接器后，再由單饋將功率信號(hào)傳送到下半副天線(xiàn)陣列（天線(xiàn)2）工作，上半副天線(xiàn)陣列（天線(xiàn)1）停止運(yùn)行，完成了正常播出。如圖4所示。

4 結(jié)束語(yǔ)

在廣播電視數(shù)字化大潮的推動(dòng)下，我臺(tái)在發(fā)射傳輸系統(tǒng)中率先完成了具有安全性、可靠性、科學(xué)性和先進(jìn)性突出特點(diǎn)的全頻段開(kāi)關(guān)板切換系統(tǒng)的實(shí)例，將天饋線(xiàn)系統(tǒng)故障的影響降到了最低，提高了發(fā)射系統(tǒng)的穩(wěn)定性，做到了不間斷播出，為廣播電視的安全播出工作提供了可靠的安全保障。

參考文獻(xiàn)：

[1]梅楊，李曉晴，黃偉超.級(jí)聯(lián)式雙向DC-DC變換器的模型預(yù)測(cè)控制[J].電氣工程學(xué)報(bào)，2017（03）.

[2]戴喜良，李尚盛，孫建軍，等.電能質(zhì)量擾動(dòng)發(fā)生器控制策略及其實(shí)現(xiàn)[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2014（23）.

[3]李瓊林，劉會(huì)金，宋曉凱，等.基于切換系統(tǒng)理論的三相變流器建模及其穩(wěn)定性分析[J].電工技術(shù)學(xué)報(bào)，2009（11）.

[4]戴喜良，李尚盛，孫建軍，等.電能質(zhì)量擾動(dòng)發(fā)生器控制策略及其實(shí)現(xiàn)[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2014（23）.

[5]陸艷紅，郭康權(quán)，王建偉，等.數(shù)字農(nóng)業(yè)平臺(tái)軌道切換系統(tǒng)的研究[J].農(nóng)機(jī)化研究，2007（03）.

[6]趙菊娣，傅琴，章英，等.軌道牽引車(chē)制動(dòng)裝置國(guó)產(chǎn)化改造設(shè)計(jì)[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2006（10）.

[7]梁宗澤，陳宇，鄒旭東，等.基于九開(kāi)關(guān)變換器的雙饋風(fēng)電系統(tǒng)運(yùn)行原理與控制研究[J].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2015（05）.

[8]張國(guó)榮，張鐵良，丁明，等.具有光伏并網(wǎng)發(fā)電功能的統(tǒng)一電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器仿真[J].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2007（14）.