天饋線系統(tǒng)故障案例分析與維護(hù)

李曉燕

內(nèi)蒙古新聞出版廣電局微波傳輸總站 內(nèi)蒙古 呼和浩特市 010050

1 饋線系統(tǒng)

內(nèi)蒙古境內(nèi)干線微波設(shè)備分為全室內(nèi)型和分體式兩種。全室內(nèi)型微波設(shè)備特點(diǎn)是成本高，傳輸容量大，性能穩(wěn)定，適用于長(zhǎng)距離干線傳輸。分體式微波的特點(diǎn)是安裝維護(hù)方便，便于快速建網(wǎng)，目前應(yīng)用最廣泛，可用于中長(zhǎng)距和短距傳輸干線網(wǎng)。

分體式微波和全室內(nèi)型微波使用的饋線是不同的，分體式微波設(shè)備室內(nèi)單元與室外單元采用同軸電纜型饋線上下連接，電纜同時(shí)收發(fā)高頻信號(hào)和室內(nèi)、外單元通信數(shù)據(jù)，同時(shí)室內(nèi)單元向室外設(shè)備饋-48V 直流。全室內(nèi)型微波室內(nèi)設(shè)備與天線的連接采用波導(dǎo)型饋線連接，饋送微波信號(hào)時(shí)衰耗較同軸電纜要小。

無論采用同軸線或波導(dǎo)做饋線，都要求其傳輸衰減小，阻抗匹配好，收發(fā)信隔離度高，兼顧經(jīng)濟(jì)耐用的同時(shí)便于安裝調(diào)整。

2 波導(dǎo)型饋線常見故障特點(diǎn)及維護(hù)

全室內(nèi)型微波使用波導(dǎo)做饋線，其內(nèi)層由銅制螺紋材料制成，外層覆蓋膠質(zhì)護(hù)套。一端直接與天線饋源相連，室內(nèi)與分并路系統(tǒng)相連。為防止波導(dǎo)腔內(nèi)進(jìn)入水汽，影響高頻信號(hào)的傳輸，室內(nèi)的波導(dǎo)充氣機(jī)向波導(dǎo)腔內(nèi)充入有壓力的干燥氣體，波導(dǎo)兩端法蘭盤裝有密封節(jié)，使干燥氣體密閉在波導(dǎo)內(nèi)。

波導(dǎo)型饋線常見故障是波導(dǎo)管內(nèi)進(jìn)水，造成波導(dǎo)內(nèi)壁生銹，光潔度變差，駐波比變壞，當(dāng)水汽形成小水滴后對(duì)微波會(huì)造成散射衰耗。影響信號(hào)正常傳輸，嚴(yán)重時(shí)甚至造成電路中斷。

2.1 波導(dǎo)進(jìn)水的原因

波導(dǎo)進(jìn)水的原因主要有五種：波導(dǎo)兩端特別是室外連接法蘭密封不嚴(yán)或密封膠帶老化開裂，潮濕空氣慢慢進(jìn)入波導(dǎo)內(nèi)，日積月累出現(xiàn)積水；充氣機(jī)干燥劑失效，長(zhǎng)期不更換，導(dǎo)致充入波導(dǎo)內(nèi)的潮濕空氣積累；天線饋源防護(hù)罩損壞，上密封節(jié)漏氣、漏水，在夏季雷雨大風(fēng)天氣，雨水從饋源進(jìn)入饋線造成電路故障；冬季室內(nèi)外溫差較大的高山臺(tái)站，波導(dǎo)在室內(nèi)外結(jié)合部潮濕空氣出現(xiàn)冷凝積水；臺(tái)站條件較差，機(jī)房與生活區(qū)門窗隔離不好，導(dǎo)致生活潮氣進(jìn)入機(jī)房?jī)?nèi)。

2.2 波導(dǎo)進(jìn)水的特點(diǎn)

波導(dǎo)進(jìn)水現(xiàn)象多發(fā)生在氣候惡劣的高山臺(tái)站，有些波導(dǎo)在使用6、7 年后，由于各種原因波導(dǎo)內(nèi)進(jìn)水致使電路故障發(fā)生。

當(dāng)潮濕氣體累積到一定量后，微波設(shè)備收發(fā)信電平降低誤碼增大甚至電路中斷。特別在晝夜溫差交替變化大時(shí)表現(xiàn)的更加明顯，并且一天內(nèi)溫差的變化將直接影響設(shè)備的指標(biāo)。

2.3 波導(dǎo)進(jìn)水典型故障案例分析一

涉及站點(diǎn)：國(guó)干微波電路高山臺(tái)站

2012 年—2015 年期間，國(guó)干微波電路幾個(gè)高山微波站先后發(fā)生過幾次由于波導(dǎo)進(jìn)水導(dǎo)致設(shè)備收發(fā)信電平下降電路劣播或停傳的事故。幾次故障都發(fā)生在春季或秋冬季晝夜溫差變化較大的時(shí)間節(jié)點(diǎn)上。主要表現(xiàn)是微波傳輸設(shè)備工作正常，頻譜儀檢測(cè)室內(nèi)分并路接口發(fā)射功率符合設(shè)計(jì)要求，收信電平衰落較深。室外饋源處檢測(cè)收信電平正常，發(fā)信功率衰減與室內(nèi)收信電平衰減的數(shù)量相符，由此斷定是饋線的問題。經(jīng)過幾天的觀察發(fā)現(xiàn)，中午11 時(shí)后，隨著氣溫逐步回升，收信電平慢慢下降，中午1點(diǎn)半氣溫最高時(shí)收信電平衰落最大，之后隨著氣溫下降，收信電平逐漸提升直至設(shè)備恢復(fù)正常，這種每天周期性的變化非常有規(guī)律，觀察期個(gè)別天由于氣溫突然下降收發(fā)信電平正常無變化，這些現(xiàn)象表明是饋線進(jìn)水導(dǎo)致電路異常。更換饋線后設(shè)備恢復(fù)正常運(yùn)行。

2.4 波導(dǎo)進(jìn)水典型故障案例分析二

涉及站點(diǎn)：國(guó)干微波電路

該一跳電路采用雙極化傳輸方式，兩站水平極化收發(fā)信電平正常，垂直極化兩站收發(fā)信電平長(zhǎng)期較水平極化低15dBm并且全年無變化。頻譜儀檢測(cè)室內(nèi)發(fā)信功率較室外高12dBm、室內(nèi)收信電平較室外饋源處檢測(cè)低12dBm （其中饋線損耗3dBm）。打開室外波導(dǎo)法蘭，發(fā)現(xiàn)波導(dǎo)口內(nèi)壁生銹，斷定是波導(dǎo)進(jìn)入潮氣造成的。更換新波導(dǎo)后故障消失。

由于微波設(shè)備24 小時(shí)不停播，常年無檢修期，當(dāng)懷疑波導(dǎo)進(jìn)水，重要干線電路想要申請(qǐng)電路停傳檢查故障很難，基本不予批準(zhǔn)。所以維護(hù)人員對(duì)波導(dǎo)進(jìn)水后發(fā)生的典型現(xiàn)象應(yīng)有很好的理解，準(zhǔn)確判斷并及時(shí)更換新波導(dǎo)。

2.5 波導(dǎo)的日常維護(hù)

波導(dǎo)日常維護(hù)主要包括四個(gè)方面。第一，安裝波導(dǎo)時(shí)要將波導(dǎo)上下法蘭螺絲擰緊并密封嚴(yán)實(shí)。第二，安裝密封節(jié)時(shí)檢查是否完整無損傷。充氣機(jī)啟動(dòng)和停機(jī)有詳細(xì)記錄，如出現(xiàn)頻繁啟動(dòng)應(yīng)檢查氣管連接處是否漏氣、波導(dǎo)是否破裂、法蘭處是否漏氣（用肥皂水涂抹即可），盡量保持機(jī)房?jī)?nèi)空氣干燥，定期觀察干燥劑的顏色，藍(lán)色為正常，出現(xiàn)淺藍(lán)或發(fā)白必須及時(shí)炒制或更換。第三，日常上塔巡檢時(shí)檢查波導(dǎo)法蘭的密封是否完好無開裂。第四，留心觀察波導(dǎo)外套是否開裂。波導(dǎo)是否脫離卡子與鐵塔磨損。

2.6 安裝波導(dǎo)時(shí)注意事項(xiàng)

當(dāng)重新布放舊波導(dǎo)時(shí)，由于舊波導(dǎo)做地線時(shí)需剝掉波導(dǎo)外皮，所以地線連接處較脆弱，施工操作時(shí)該處易斷裂，因此有必要在沒有外套保護(hù)的接地處用較硬的東西（如兩根硬木頭）綁好防止斷裂。安裝布放波導(dǎo)時(shí)，波導(dǎo)兩端法蘭口子應(yīng)密封好，防止安裝波導(dǎo)時(shí)內(nèi)進(jìn)入水汽或雜物。布放饋線時(shí)操作人員務(wù)必保護(hù)施工現(xiàn)場(chǎng)，防止波導(dǎo)展開后被踩壓報(bào)廢。塔上固定波導(dǎo)時(shí)，防止重物碰擊波導(dǎo)。

3 同軸電纜型饋線常見故障及維

目前區(qū)干微波分體式微波饋線采用同軸電纜，最大的優(yōu)點(diǎn)是經(jīng)濟(jì)且安裝方便快速，饋線本身在安裝中不易折損，故障率低。軟饋用做ODU 和天線的連接，安裝方便，又能保證連接精度，具有扭轉(zhuǎn)的功能，缺點(diǎn)是損耗大。

3.1 同軸電纜型饋線常見故障

3.1.1 同軸電纜典型案例故障一

發(fā)生站點(diǎn)：區(qū)干微波電路

由于饋線膠泥老化，導(dǎo)致饋線進(jìn)水短路和銅線氧化腐蝕。我們?cè)?jīng)在一個(gè)站遇到發(fā)生故障的現(xiàn)象與ODU 設(shè)備發(fā)生故障非常相似，室內(nèi)、外設(shè)備換了個(gè)遍，重新下發(fā)數(shù)據(jù)等都排除不了問題。最后當(dāng)打開電纜接地密封處時(shí)，發(fā)現(xiàn)由于密封不好導(dǎo)致銅線氧化變色，更換新電纜后，故障解決。對(duì)這類問題，應(yīng)在日常維護(hù)中經(jīng)常檢查更換年久失修的密封膠泥。

小結(jié)：室外接頭（包括軟波導(dǎo)接頭、中頻電纜接頭、射頻電纜接頭、接地夾等）必須按規(guī)范做好防水處理，避免進(jìn)水或受潮發(fā)生故障。

3.1.2 同軸電纜典型案例故障二

故障站點(diǎn)：區(qū)干微波電路

故障排查及處理：區(qū)干西線電路某站8 槽位和12 槽位中頻板指示燈反映LINK 告警和ODU顯示紅色，上塔檢查兩根相對(duì)應(yīng)的電纜以及連接處密封狀況外部無老化開裂痕跡，更換對(duì)應(yīng)的ODU 設(shè)備故障指示依舊。該站鐵塔距機(jī)房較遠(yuǎn)走線架很長(zhǎng)，檢查走線架上的中頻線發(fā)現(xiàn)很多處有被咬過的小眼，萬用表測(cè)量饋線顯示短路。臺(tái)內(nèi)工作人員說當(dāng)?shù)攸S鼠狼經(jīng)常出沒在院子周邊，應(yīng)該是黃鼠狼磨牙時(shí)將走線架上的中頻電纜咬壞導(dǎo)致短路。更換中頻線纜后，故障清除。

小結(jié)：區(qū)內(nèi)絕大多數(shù)微波臺(tái)站都在野外鼠類活動(dòng)多的地方，所以建議野外臺(tái)站走線時(shí)做好防護(hù)，中頻電纜四周加防護(hù)網(wǎng)，既可防止鼠類啃咬，又可防止塔上重物下落砸傷饋線。

3.2 同軸電纜型饋線的安裝和日常維護(hù)

新饋線在安裝時(shí)詳細(xì)檢查饋線外皮是否受損，萬用表測(cè)量饋線短路或開路。微波電路施工時(shí)，曾發(fā)現(xiàn)過一卷中頻線50米處受損。

日常維護(hù)饋線時(shí)從下到上詳細(xì)檢查饋線的外皮是否完好無損；饋線卡子是否緊固；饋線是否固定不牢與鐵塔摩擦；饋線與ODU 的連接處密封是否出現(xiàn)老化開裂或線纜頭子松動(dòng)的問題，如發(fā)現(xiàn)上述現(xiàn)象，應(yīng)及時(shí)妥善處理防止電路中斷。

4 微波天線

天線的作用是把發(fā)信機(jī)發(fā)出的電波能量定向發(fā)送出去，或者把接收下來的電波能量送進(jìn)收信機(jī)。常用微波天線有拋物面天線和卡塞格侖天線。電波極化方向有垂直極化和水平極化兩種形式，天線收發(fā)可采用單極化或雙極化兩種形式，主要由饋源和分并路系統(tǒng)的功能而定。微波天線直徑一般分為：0.3m、0.6m、1.2m、1.6m、1.8m、2.0m、2.4m、2.5m、3.0m、3.2m 等。不同直徑的天線饋源不可互易使用。同一頻段內(nèi)的n個(gè)波道可共用一面天線。

4.1 微波天線故障分析

微波天線主要由反射面、饋源、天線罩布組成，作為無源器件故障率非常低，主要故障點(diǎn)如下。

4.1.1 微波天線故障案例一

發(fā)生站點(diǎn)：區(qū)干微波電路

故障現(xiàn)象：區(qū)干東線一跳A、B 兩站，2+1 配置。微波鏈路發(fā)生中斷，A站8板位和10板位主用ODU接收功率為-90dBm，鏈路 上 報(bào) RADIO_RSL_LOW 和MW_LOF告警。12 板位備用ODU接收功率為-40dBm 屬于正常值。

故障排除步驟

步驟1：更換A 站58、60 板位的主用ODU，查詢接收功率仍然為-90dBm。

步驟2：更換主用58、60 板位ODU 連接的軟波道，查詢接收功率仍然為-90dBm。

步驟3：仔細(xì)檢查ODU 與天線之間的連接，發(fā)現(xiàn)天線饋源口有水跡，繼而發(fā)現(xiàn)天線饋源喇叭嚴(yán)重積水，導(dǎo)致射頻信號(hào)無法傳輸。

步驟4：清空積水并干燥饋源喇叭。重新安裝后，查詢主用58 槽位ODU 接收功率為-35dBm，恢復(fù)正常。

小結(jié)：（1）由于饋源進(jìn)水導(dǎo)致射頻信號(hào)無法傳輸，但設(shè)備自身無法檢測(cè)，故障處理過程較為繁瑣，需逐步排除找到故障點(diǎn)。（2）室外接頭（包括軟波導(dǎo)接頭、中頻電纜接頭、射頻電纜接頭、接地夾等）必須按規(guī)范做好防水處理，避免進(jìn)水或受潮發(fā)生故障。（3）事后在總結(jié)故障原因時(shí)，認(rèn)為造成水平極化進(jìn)水的原因是安裝饋源時(shí)大風(fēng)降雪，安裝人員將水平極化饋源封口打開后放在室外地上，大風(fēng)將地上的積雪吹進(jìn)水平極化腔內(nèi)。垂直極化口是封閉的，所以腔內(nèi)無雜物。

波導(dǎo)傳輸具有趨膚效應(yīng)，當(dāng)波導(dǎo)腔內(nèi)有少量雪時(shí)，對(duì)傳輸影響不大，而當(dāng)雪融化成水甚至蒸發(fā)成氣體后，水汽對(duì)電磁波產(chǎn)生吸收、散射、反射等效應(yīng)，信號(hào)衰落造成電路收發(fā)信電平降低并產(chǎn)生大量誤碼。

4.1.2 微波天線故障案例二

我區(qū)境內(nèi)微波站大部分在氣候惡劣的高山，受氣候條件的影響，大風(fēng)會(huì)將固定天線的罩布鉤子慢慢松動(dòng)或脫落，使得天線圍子上的罩布松弛甚至撕裂，開裂的罩布使天線風(fēng)阻增大同時(shí)也增加了鐵塔負(fù)荷，使安全生產(chǎn)產(chǎn)生隱患，由于這類事故非常普遍，所以日常維護(hù)中補(bǔ)充缺失的鉤子和緊固鉤子螺絲的工作顯得尤為重要。

罩布在自然空間受風(fēng)雨的侵蝕，長(zhǎng)年使用后纖維組織斷裂，表面有起毛現(xiàn)象應(yīng)及時(shí)更換新罩布。罩布損壞如長(zhǎng)時(shí)間不更換，那么天線內(nèi)可能住鳥，導(dǎo)致信號(hào)傳播衰落。

4.2 天線維護(hù)及注意事項(xiàng)

天線調(diào)整好后，一定要鎖緊螺絲，防止松動(dòng)。調(diào)整絲桿和螺母均加黃油，并用麻袋等包扎，防止生銹。天線抱桿、水平拉桿定期刷油漆。定期緊固、補(bǔ)充罩布螺絲。

5 鐵塔日常維護(hù)

微波臺(tái)站每年聘請(qǐng)具有鐵塔維護(hù)資質(zhì)的單位對(duì)鐵塔進(jìn)行維護(hù)。維護(hù)項(xiàng)目包括緊固鐵塔所有螺絲，緊固天饋線所有螺絲以及固定饋線卡子螺絲固定罩布鉤子螺絲。天線微調(diào)絲桿上黃油和塔基螺絲上黃油。補(bǔ)充缺失的鐵塔構(gòu)件并補(bǔ)充缺失的螺絲。構(gòu)件檢查，垂直度測(cè)量，防雷接地地阻測(cè)量，防銹處理，基礎(chǔ)檢測(cè)等。

依照規(guī)定，鐵塔年檢保修一年，一年內(nèi)除不可抗拒因素外維護(hù)單位負(fù)責(zé)鐵塔使用中出現(xiàn)的各種問題隱患?；A(chǔ)檢測(cè)至少包括基礎(chǔ)相對(duì)沉降情況，地面塌陷情況，塔腳地腳螺絲螺母情況，樓面鐵塔所在建筑結(jié)構(gòu)受力情況等。垂直度檢測(cè)即測(cè)量鐵塔垂直度是否符合要求。構(gòu)件檢查包括焊縫有無開裂、鍍鋅或覆蓋層是否損壞、構(gòu)件有無明顯變形。防雷接地檢查應(yīng)測(cè)量接地地阻（≤5Ω）防銹處理應(yīng)根據(jù)鐵塔構(gòu)件生銹情況進(jìn)行除銹補(bǔ)漆。螺栓檢查包括螺栓有無缺損、銹蝕、松動(dòng)。

除此之外，定期做鐵塔日常巡檢，巡檢對(duì)象包括塔基、塔體、平臺(tái)與支架、接地電阻。在特殊天氣災(zāi)害前后進(jìn)行應(yīng)急巡檢，特殊天氣包括暴風(fēng)、暴雨、暴雪、地震等。正在使用的已超期的鐵塔有條件的應(yīng)建新塔，以防不測(cè)。距上一次刷漆若干年后，如塔體銹蝕情況嚴(yán)重，油漆脫落的鐵塔應(yīng)進(jìn)行刷漆防腐處理。