40KW四層四面雙偶極板調(diào)頻天線的安裝與維護(hù)檢修

王書剛

（山東廣播電視臺 山東 濟(jì)南 250062）

引言

調(diào)頻發(fā)射機(jī)房搬遷到新廣電中心大樓，機(jī)房內(nèi)發(fā)射機(jī)分2組播出，每組15KW，需要在新大樓鐵塔上新建2付40KW四層四面雙偶極板天線和1付20KW四層一面單偶極板備用天線，當(dāng)主天線發(fā)生故障時，倒至備用天線播出。

1 天線類型及極化方式的選取

調(diào)頻機(jī)房發(fā)射機(jī)采用南北2組5+1方式播出，我們決定在鐵塔頂端高23.5m桅桿上安裝RFS904VPS-16D兩組40KW垂直極化四層四面雙偶極板調(diào)頻天線，每組5+1用一組40KW雙偶極板天線，天線由平行的兩對半波偶極子及其反射板組成。根據(jù)濟(jì)南東、南面地形高，西、北面地形低，且東、南多山的特殊地形地貌情況，我們決定采用調(diào)頻垂直極化天線，它的水平面的場型接近一個圓，而垂直面內(nèi)有一定的方向性，這樣有利于山部地區(qū)和高樓遮擋區(qū)域收聽。

2 904VP-16D天線系統(tǒng)參數(shù)

天線板參數(shù)。型號904VP，數(shù)量16個，偶極子2極，每板增益（在中心頻率處）7.5dBd，每板輸入功率額定值3.5kw，天線板輸入連接器7-16。天線系統(tǒng)方向分布參數(shù)見表1。

天線塔參數(shù)。天線塔下部分寬為5m×5m，桅桿部分寬3.6m×3.6m，天線塔高48m，桅桿頂端安裝天線部分23.5m。

能量分配參數(shù)。輸入功率分配器為4路等功率分配，次級功率分配為8路等

表1 天線系統(tǒng)方向分布參數(shù)

功率分配，分支饋電電纜型號為lcf12-50J，長約11M。

電氣參數(shù)。天線型號904VPS-16D，頻率范圍87—108MHZ，垂直極化，阻抗50Ω，駐波比＜1.07，功率40KW，輸入功率連接器1×4-1/2法蘭，位于天線中央。天線增益7.11dBd(5.14倍)，波束傾斜1.0度，第一零點填充≥15%E／Emax，天饋系統(tǒng)水平場形不圓度＜±3dB。

機(jī)械參數(shù)。偶極子振子為不銹鋼材料，外導(dǎo)體采用厚壁≥2㎜的不銹鋼，帶有玻璃鋼保護(hù)蓋，中間用聚四氟乙稀絕緣。反射板由鍍鋅鋼管焊接而成，以減少天線的風(fēng)荷。功分器采用銅質(zhì)材料。天線板耐溫-10-50℃，耐壓10-35kpa，最大抗風(fēng)速240km/hr，重量約1450kg。

天線的方向性。由于振子后面的反射板的作用，雙偶極板線是一種有較強(qiáng)方向性的天線，天線在等距離的各點上產(chǎn)生的場強(qiáng)隨空間方向(θ,φ)變化的圖形即方向圖，從904VP-16D天線方向圖可以看出，該天線水平方向既實現(xiàn)了方向幅射，又盡量減小了水平方向的不圓度（水平方向的不圓度＜±3dB），垂直方向則很好的解決了零點填充問題。

3 功率分配器

功率分配器由一組同軸的阻抗變換線及其相應(yīng)的輸入、輸出接口組成。每組天線有1個一分四和4個一分八功分器，一分四分到天線的四個層面，然后再用4個一分八，每個一分八連接一層的8個振子，4個一分八連接到四層四面32個天線振子。每個功分器的輸入阻抗為50Ω，輸入、輸出間有阻抗變換，4路功分器的阻抗變換為50Ω/4:50Ω，8路功分器的阻抗變換為50Ω/8:50Ω，功分器中的阻抗變換線是多節(jié)的λ/4的阻抗變換線，其節(jié)數(shù)是按輸入、輸出阻抗變換比及對工作帶寬、駐波比的要求選定的。功分器的駐波比小于1.05，氣密性好。

4 主波束下傾與零點填充

主波束下傾、零點填充是調(diào)頻廣播天線安裝的2個重要技術(shù)環(huán)節(jié)，天線增益確定后，處理好這2個環(huán)節(jié)，才能保證天線幅射能量的合理有效分配，使發(fā)射天線在視距范圍內(nèi)達(dá)到良好的覆蓋效果。

4.1 主波束下傾

如果天線系統(tǒng)采用等幅同相饋電，天線系統(tǒng)的主波束垂直于鐵塔的中垂線，當(dāng)天線架設(shè)在高處且覆蓋半徑達(dá)到一定距離時，由于地球曲率的影響，大部分能量不能落在幅射區(qū)內(nèi)，造成能量損失。為了增加天線向下半空間幅射能量，提高電波能量的利用率，使遠(yuǎn)區(qū)場與天線附近區(qū)域有較均勻的場強(qiáng)，并且避免同頻干擾，應(yīng)使發(fā)射天線電波波束的主輻射方向朝地面方向傾斜一定角度。根據(jù)實際情況，我們安裝時天線振子和反射板向下傾科1.0度，這樣波束也向下傾斜1.0度，較好的達(dá)到了利用場強(qiáng)和防止同頻干擾的目的。

我說：“再過幾年，我就長大了，我不知道我長大了干什么。寧國江山被胡人占了一半，我不知道什么時候才能把胡人趕走?！?/p>

4.2 零點填充

增加天線層數(shù)也就增加了天線增益，使天線能量幅射有了方向性，一些方向天線幅射能量較強(qiáng)，一些方向幅射能量較弱，造成副瓣增多，零點值增多，天線鐵塔附近區(qū)域形成多圈零幅射環(huán)帶，即主瓣和副瓣之間的夾角，環(huán)帶內(nèi)沒有直射電磁波，只有繞射波和反射波，信號較弱，影響最大的第一和第二環(huán)帶需要進(jìn)行一定的填充。本天線采用電氣法，即不采用等幅同相饋電，根據(jù)天線所得位置和覆蓋區(qū)域，利用計算機(jī)軟件分析天線單元饋電相位或相位分布，得到最佳垂直面主波束下傾與零點填充幅度，本天線波束向下傾斜1.0度，第一零點填充≥15%E／Emax。由天線系統(tǒng)下傾角和天線單元的饋電相位確定天線單元分饋線的長度[1]。

5 天線的可視距離與覆蓋范圍

表2 T1、T2天線的覆蓋范圍

6 天線的安裝施工

兩層天線垂直間隔3.05m。兩副天線均采用四層四面垂直極化FM雙偶極板天線，天線作水平面全向發(fā)射，增益約7.5dBd。主饋線為單饋方式。天線采用90°相移饋電方式，還采取了使垂直面方向圖的主波束適當(dāng)下傾和零點填充的措施。

第一付天線T1 FM：天線播出五套節(jié)目：（設(shè)計頻率為97.4MHz）。發(fā)射機(jī)的五個工作頻率為：91.9MHz、96MHz、99.1MHz、101.1MHz和105MHz。發(fā)射機(jī)功率均為3KW，總功率為15kw。

第二付天線T2 FM：天線播出五套節(jié)目：（設(shè)計頻率為97.1MHz）。發(fā)射機(jī)的五個工作頻率為：89.8MHz、95MHz、97.5MHz、98.6MHz和102.1MHz。發(fā)射機(jī)功率均為3KW，總功率為15kw。

安裝時，反射板、天線振子要按所在位置用卡具固定好，饋線與轉(zhuǎn)換接頭、轉(zhuǎn)換接頭與功分器、功分器與分支電纜、分支電纜與天線振子之間均要可靠連接，連接好后要做好天線指標(biāo)的測試，邊測試邊調(diào)節(jié)天線各環(huán)節(jié)，直到天線參數(shù)達(dá)到要求。最后將各連接頭用硅膠防水膠布密封好，以防漏水。

7 主備天線的切換

在2付主天線的下面安裝了1付20KW4層1面單偶極子天線作為備用天線，機(jī)房安裝有主備天線切換開關(guān)，一旦主天線出現(xiàn)故障影響播出，可以將發(fā)射機(jī)降功率，倒至備用天線播出。

8 天線的維護(hù)檢修

天線架設(shè)在高樓鐵塔上，高空風(fēng)大，機(jī)械震動不止，反射板、振子、卡箍等金屬件容易疲勞受損，冬冷夏熱溫差大、濕度大，天線上的絕緣材料老化的快，天線又在高空鐵塔上出現(xiàn)問題不易及時發(fā)現(xiàn)，因此，除應(yīng)選用品質(zhì)優(yōu)良的天饋線外，還要加強(qiáng)對天饋線的經(jīng)常性維護(hù)。

8.1 維護(hù)檢修的內(nèi)容

①是檢查各功分器與主饋線、分饋線接頭處連接是否緊密，有無發(fā)熱現(xiàn)象，發(fā)熱說明連接松動，易打火擊穿。接頭封膠時間久容易老化進(jìn)潮氣，需要打開去除老化封膠，重新使用新封膠密封。

②是檢查主分饋線，看外皮是否有損壞、變形、燒焦等現(xiàn)象，定期測量饋線的絕緣電阻（≥100MΩ），查看外導(dǎo)體接地。

③是檢查天線振子、反射板、緊箍卡、緊箍線有無老化、銹蝕、裂紋、松動,絕緣材料有無老化現(xiàn)象，一旦有問題，及時更換。四是看鐵塔外表漆是否有剝落現(xiàn)象，剝落嚴(yán)重必須及時刷防銹漆和外漆。五是檢查電纜充氣，注意保持電纜內(nèi)的氣壓。

8.2 故障排除的方法

時常查看機(jī)房發(fā)射機(jī)駐波比，駐波比變壞應(yīng)及時找出原因，直到指標(biāo)恢復(fù)正常。尋找故障點，可采用分段測量的方法，先在主饋線的終端接上50Ω標(biāo)準(zhǔn)電阻，在其輸入端測量駐波比，判斷是否主饋線的問題。若不是，則問題出在天線上面。這時，可進(jìn)一步在天線上分段測量，判斷是哪個分支電纜或天線單元的問題。毛病多半出自雨雪天氣之后，天饋線或者功分器的某處進(jìn)了水或潮氣，使絕緣電阻大大下降，甚至形成短路，通過分段測量的辦法可以找到出問題的地方。然后將它們打開、擦干、用電吹風(fēng)吹干，駐波比指標(biāo)一般即可恢復(fù)，然后，重新熱塑、密封[3]。

9 結(jié)語

天線使用2年來，我們到濟(jì)南市區(qū)及郊區(qū)多個位置監(jiān)測收聽，播出信號基夲滿足市區(qū)66dB、農(nóng)村54dB以上的要求，發(fā)射機(jī)播出駐波比均在1.05以下，信號穩(wěn)定可靠，收聽信號清晰，達(dá)到了預(yù)期設(shè)計安裝效果[4-5]。