短波天線室內(nèi)開關(guān)交換系統(tǒng)的組成及控制原理

覃愛香

一、引言

短波天線交換系統(tǒng)是把短波廣播發(fā)射機(jī)產(chǎn)生的短波廣播射頻信號(hào)通過一定的路由交換到目標(biāo)短波廣播發(fā)射天線，使短波發(fā)射機(jī)產(chǎn)生的射頻信號(hào)通過正確的天線發(fā)射到服務(wù)區(qū)的系統(tǒng)。其中，天線交換開關(guān)是短波天線交換系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備之一，當(dāng)交換開關(guān)出現(xiàn)故障時(shí)，發(fā)射機(jī)輸出的功率信號(hào)就無(wú)法傳送到目標(biāo)天線上從而導(dǎo)致信號(hào)中斷。天線交換開關(guān)出現(xiàn)故障需要緊急搶修，在搶修時(shí)要求熟練掌握天線交換開關(guān)的硬件結(jié)構(gòu)及控制線路，才能根據(jù)故障現(xiàn)象盡快找到故障點(diǎn)，以下對(duì)廣西廣播電視技術(shù)中心南寧分中心機(jī)房使用的天線倒換系統(tǒng)進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹。

二、天線交換系統(tǒng)的組成

短波天線交換系統(tǒng)由短波天線交換開關(guān)支撐平臺(tái)、短波天線交換開關(guān)、饋線窗口及饋線組成，完成短波廣播發(fā)射機(jī)與短波廣播發(fā)射天線之間的射頻短波廣播信號(hào)路由的切換。短波天線交換開關(guān)包括50Ω的同軸交換開關(guān)、75Ω的同軸交換開關(guān)、300Ω的室內(nèi)平衡交換開關(guān)，本文主要分析300Ω的室內(nèi)平衡交換開關(guān)。300Ω的室內(nèi)平衡交換開關(guān)的電機(jī)通過機(jī)械傳動(dòng)裝置帶動(dòng)天線交換開關(guān)刀體切換，改變天線交換開關(guān)各輸入輸出接口之間的連接關(guān)系，從而改變短波天線交換系統(tǒng)的高頻路由，實(shí)現(xiàn)短波廣播射頻信號(hào)的交換。

短波天線交換開關(guān)系統(tǒng)由框架、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、減速定位裝置、傳動(dòng)裝置、接口、高頻信號(hào)通路、狀態(tài)指示、控制電路和防水防塵部件等組成。（1）框架是天線交換開關(guān)的骨架，起支撐開關(guān)各部件的作用。（2）驅(qū)動(dòng)電機(jī)是開關(guān)電動(dòng)控制的動(dòng)力來(lái)源，在室內(nèi)開關(guān)上使用AC380V的三相電機(jī)。（3）減速裝置除了完成把電機(jī)的轉(zhuǎn)速降低外，還實(shí)現(xiàn)了電動(dòng)操作與手動(dòng)操作的切換，這部分的功能決定了天線交換開關(guān)的操控性能。天線交換開關(guān)的傳動(dòng)裝置一般都是撥輪槽輪結(jié)構(gòu)，如圖1所示。這種結(jié)構(gòu)也叫馬耳他輪，具有定位可靠、精度高的優(yōu)點(diǎn)。（5）接口完成開關(guān)對(duì)外的連接和高頻切換刀體的切入切出。（6）高頻信號(hào)通路是高頻信號(hào)傳輸?shù)穆窂剑奶匦宰杩箾Q定了開關(guān)的傳輸特性阻抗。（7）狀態(tài)指示是開關(guān)工作的位置狀態(tài)的指示，開關(guān)上設(shè)計(jì)一個(gè)瞭望窗，可直接觀察開關(guān)的工作狀態(tài)。

圖1 撥輪槽輪結(jié)構(gòu)

三、天線交換系統(tǒng)的控制原理

（一）天線交換開關(guān)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的控制原理

天線開關(guān)的控制原理圖如圖2所示，圖中的A1和A2是控制開關(guān)1的繼電器，13和14腳是線包，“1、5、9”“2、6、10”“3、7、11”“4、8、12”分別是繼電器的 4 組通道，其中“9、10、11、12”是公共端，“1、2、3、4”是常閉端，“5、6、7、8”是常開端。

圖2 天線交換開關(guān)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的控制原理

天線交換開關(guān)馬達(dá)正反轉(zhuǎn)控制原理圖如圖3所示。如開關(guān)原來(lái)在“開關(guān)轉(zhuǎn)向”位置，想把開關(guān)轉(zhuǎn)到直通位置，在一體機(jī)屏幕軟件界面點(diǎn)擊“開關(guān)直通”，PLC的直通驅(qū)動(dòng)信號(hào)（PLC-OB-1）發(fā)出指令，該指令把24V通過A1繼電器的1腳—9腳送給開關(guān)1的直通繼電器D1的10腳，D1吸合，開關(guān)電機(jī)獲得AC380V，開關(guān)向直通方向轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)開關(guān)到達(dá)直通位置，開關(guān)里的限位開關(guān)ZT-SW被壓實(shí)，其公共端與常開端接觸，公共端的+24V電壓通過常開端送到繼電器A1的14腳，繼電器A1吸合，9腳與1腳斷開，PLC的開關(guān)1的直通驅(qū)動(dòng)信號(hào)（PLC-OB-1）被斷開，開關(guān)不再向直通方向轉(zhuǎn)動(dòng)，12腳與8腳接觸，8腳上的+24V電壓通過12腳送給PLC-IB-1，告訴PLC開關(guān)1到直通位置。

圖3 天線交換開關(guān)馬達(dá)正反轉(zhuǎn)控制原理圖

同理，如開關(guān)原來(lái)在“開關(guān)直通”位置，若想要開關(guān)轉(zhuǎn)向時(shí)，在一體機(jī)屏幕軟件界面點(diǎn)擊“開關(guān)轉(zhuǎn)向”，PLC的轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)信號(hào)（PLC-OB-2）發(fā)出指令，該指令把24V通過A2繼電器的1腳—9腳送給開關(guān)1的換向繼電器D2的10腳，D2吸合，開關(guān)電機(jī)得AC380V，開關(guān)向轉(zhuǎn)向方向轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)開關(guān)到達(dá)轉(zhuǎn)向位置，開關(guān)里的限位開關(guān)ZX-SW被壓實(shí)，其公共端與常開端接觸，公共端的+24V電壓通過常開端送到繼電器A2的14腳，繼電器A2吸合，9腳與1腳斷開，PLC的開關(guān)1的轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)信號(hào)（PLC-OB-2）被斷開，開關(guān)不再向轉(zhuǎn)向方向轉(zhuǎn)動(dòng)，12腳與8腳接觸，8腳上的+24V電壓通過12腳送給PLC-IB-2，告訴PLC開關(guān)1到轉(zhuǎn)向位置。繼電器D1、D2的（2、9）這組接點(diǎn)給開關(guān)里的電磁離合器供電，若沒有這個(gè)+24V供電，控制開關(guān)時(shí)，開關(guān)的電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，開關(guān)不切換。只有這個(gè)24V和AC380V同時(shí)供電時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)開關(guān)才會(huì)切換。

（二）天線交換系統(tǒng)天線閉鎖、高壓閉鎖的控制原理

在播音過程中，如果機(jī)器加高壓時(shí)倒換天線，則倒換開關(guān)因帶著高電壓，大電流轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)引起打火，同時(shí)發(fā)射機(jī)沒有負(fù)載反射功率過大。為了保護(hù)倒換開關(guān)和發(fā)射機(jī)，規(guī)定天線不到位時(shí)不允許發(fā)射機(jī)加高壓，而發(fā)射機(jī)加高壓后是不允許倒換天線的。為此，在控制電路中增加了天線閉鎖、高壓閉鎖控制電路。天線閉鎖和高壓閉鎖控制原理圖如圖4所示。

圖4 天線閉鎖和高壓閉鎖控制原理圖

1.天線閉鎖

如圖4，PLC判斷1號(hào)機(jī)不具備上高壓的條件，如開關(guān)不到位或開關(guān)正在切換過程中，PLC的OB模塊的9腳向B1的14腳送出+24V電壓，B1繼電器吸合，天線閉鎖接點(diǎn)BS01-1與BS01-2斷開，發(fā)射機(jī)1的高壓聯(lián)鎖繼電器1K23供電回路斷開，不能加高壓；當(dāng)PLC判斷1號(hào)機(jī)具備上高壓的條件，PLC的OB模塊的9腳向B1的14腳送出0V電壓，B1繼電器釋放，BS01-1與BS01-2短接，發(fā)射機(jī)1的高壓，聯(lián)鎖繼電器1K23閉合，發(fā)射機(jī)1能加高壓。

2.高壓閉鎖

GY-A01-2高壓閉鎖端子在天線控制柜上接地，當(dāng)發(fā)射機(jī)1已加高壓，高壓連鎖繼電器1K23吸合，其常開副接點(diǎn)（9、10）閉合，高壓閉鎖接點(diǎn)GY-A01-1與GY-A01-2導(dǎo)通接地，C1繼電器吸合PLC的IB模塊的9腳從C1繼電器的常開接點(diǎn)（9、5）上獲得+24V電壓，PLC認(rèn)為發(fā)射機(jī)1已經(jīng)加高壓，相關(guān)的天線倒換開關(guān)將會(huì)被禁止操作。

四、維護(hù)規(guī)程

在全面了解系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)和控制原理基礎(chǔ)上，為保證天線交換系統(tǒng)的正常工作，天線交換系統(tǒng)的維護(hù)人員必須對(duì)巡視工作認(rèn)真負(fù)責(zé)，按照巡視要求定期對(duì)天線交換系統(tǒng)進(jìn)行巡視。日常巡視中把天線交換開關(guān)的刀體的刀頭、刀體上的波紋管、觸點(diǎn)、瓷件、饋線與開關(guān)的連接點(diǎn)、饋線上的連接點(diǎn)、饋線的支撐、開關(guān)的接地等部位作為主要巡視目標(biāo)。維護(hù)規(guī)程如下。（1）每季度對(duì)天線交換系統(tǒng)進(jìn)行一次日常巡檢。（2）檢查天線交換開關(guān)的刀體的刀頭到位是否準(zhǔn)確，刀體的刀頭、天線交換開關(guān)的刀體上的波紋管、觸點(diǎn)、饋線與開關(guān)的連接點(diǎn)、饋線上的連接點(diǎn)、饋線的支撐和饋線窗口有沒有打火的痕跡或螺絲松動(dòng)的跡象，開關(guān)觸點(diǎn)與刀體之間的間隙是否過大，瓷件上有沒有打火、油污或積塵，開關(guān)的接地有沒有脫落等。（3）在夏初及冬初必須對(duì)饋線連接處的連接松緊度進(jìn)行一次詳細(xì)檢查，凡不符合要求的，及時(shí)調(diào)整。（4）在惡劣天氣過后，必須及時(shí)出巡，對(duì)大風(fēng)大雪等惡劣天氣所引起天線交換系統(tǒng)的損壞應(yīng)及時(shí)修復(fù)。

五、結(jié)語(yǔ)

本系統(tǒng)外圍電路簡(jiǎn)潔，易于檢修維護(hù)。對(duì)發(fā)射機(jī)的天線閉鎖，采用雙通道的常閉接點(diǎn)，避免一個(gè)接點(diǎn)的虛接導(dǎo)致停播。該處的邏輯是大部分時(shí)間滿足發(fā)射機(jī)加高壓的條件，因此用常閉節(jié)點(diǎn)完成此處的邏輯，繼電器B1的吸合時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于釋放時(shí)間，大大增加了該繼電器的使用壽命，有效提高了安全播出的保障能力。