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高山台站广播电视发射天馈系统的管理和维护
摘 要 本文简要介绍米波分米波段广播电视发射天线原理、天馈系统构成和各部分作用,从实际工作中遇到的问题出发,剖析产生问题的原因和本台的应对经验以及展望.
关键词 天线；天馈系统；故障；管理与维护
中图分类号 TN93 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2018）205-0063-03
天馈系统是广播电视无线发射的重要组成部分,工作在室外,环境复杂,特别是在高山台站,天馈系统工作环境更是恶劣.笔者工作的发射台是贵州省广播电视无线覆盖的一个大功率高山发射台,地处海拔1 800m 的黔北大娄山脉笋子山顶,长期雾罩积水,冬天积雪裹冰4 个月左右,发射天馈系统的稳定工作,对于我们的工作任务的影响显示出了它的重要.文章从原理出发,重点结合实际经验,浅谈高山台站天馈系统的管理和维护.
1 发射天线的基本原理
电以接近光速在导体中传播,当遇到导体的不连续点时,它就会被反射回信号源.如果电流是交变的,并且反射电流在恰当的时刻返回原点或馈电点,那么电流就会受到后面各周期的强化,从而只需要很小的能量就可维持天线内的驻波.
即由于驻波的存在使天线处于谐振状态.从而向空间反射电波.在谐振状态下,电压在电流为最大值的中点（振子的中点）是很少,在两端却有极大值,欧姆定律适用于天线,在中点由于电流大,电压低,所以电阻较小,在两端情形恰好相反,因而阻抗较高.也就是说天线把依靠导体传输的电信号转化为不依靠特定介质传输的电磁波信号.
2 发射天线主要的电性能指标
频段、增益、驻波比、极化方式、方向图、波束宽度、前后比等.
1）频段：无论是发射天线还是接收天线,它们总是在一定的频率范围（频带宽度）内工作.2）增益：天线的增益,其实就是最大辐射方向上的辐射效果,与无方向性的理想点源相比把输入功率放大的倍数.其实,我们一般说的增益,都是指的是天线最大方向增益,描述的是天线对能量的“辐射能力”以及“集束程度”.
3）驻波比：由于天线本身不产生信号或者放大信号,天线本身的工作效率就很重要.驻波比（简称SWR）就是描述电压反射程度的重要指标.驻波比的公式：SWR等于R/r等于(1+K)/(1-K) k 为反射系数,公式是：K等于(R-r)/(R+r)(k 为负值时表明相位相反) 式中R 和r 分别是输出阻抗和输入阻抗.根据公式可以看出,当两个阻抗数值一样时,即达到完全匹配,反射系数K 等于0,驻波比为1.这是一种理想的状况,实际上总存在反射,所以,驻波比总是大于1 的.反射系数越大,驻波比就越大,或反射功率越大,驻波比就越大,反过来说驻波比越大,反射功率就越大.也就是说天线的驻波比越小,发射效率就越高.
4）方向图（场型）：发射天线的基本功能之
一是把从馈线取得的能量向周围空间辐射出去,基本功能之二是把大部分能量朝所需的方向辐射.至于极化方式、波束宽度、前后比就不一一介绍了.
3 天线选择
由于我们台的定义是电视和调频广播骨干发射,所以这就决定了传播的电磁波所在频段为米波分米波,其传播方式是视距传播（也称直线传播）,方向图为近似圆形.根据地球球体的特点,我们的发射点就必须建立在足够高的地方尽可能扩大视距来增加覆盖半径（还与发射功率有关）.为了覆盖区域与安装物理位置兼顾,我们调频广播发射天线选择6 层双偶极子天线,米波电视发射天线选择两节八缝缝隙天线,分米波电视发射选择六层四偶极子面包板天线.
4 天馈系统的构成
天馈系统由主馈管、变阻器及功分器、分馈线、发射天线4 部分构成.如果存在主备发射机或者多部发射机或者主备天馈线还需要中间连接选择件.
4.1 中间连接选择件
图1 是贵州省新闻出版广电局八四一台发射机及天馈系统简图.其中红色线框内是天馈系统,中间连接选择件包含输出滤波器、同轴开关、多工器等,其作用是带通、功率叠加和天馈线选择,是发射机与天馈线之间的连接,共同的主要要求是损耗要小,反射系数要低,功率容量要大和物理强度要够.同轴开关的作用是主备发射机与主备发射天线之间的选择切换；滤波器作用是有效信号的最大通过和无用信号的最大抑制,要求带宽边带效应要好；多工器是双工、三工及N 工器的简称,可以按照需要叠加,输入部分也相当于滤波器,输出则把多个频率信号叠加在一起,多工器的作用就是功率叠加,以减少输出天馈线的需求最大限度利用铁塔资源,要求带宽满足和隔离度要大.中间件工作在室内,一般不易出问题.
4.2 主馈管和分馈线
两者都是同轴结构,主馈管连接中间件与变阻器,其作用是把发射机的输出电信号馈送到变阻器,分馈线则把变阻器阻抗变换并经过功分器分配的能量馈送到天线振子.对主馈管和分馈线的要求是功率容量要大、传输损耗要小、屏蔽要好、物理强度要够.
4.3 变阻器及功分器
变阻器及功分器是主馈管和分馈线之间的转换器,其作用是变换阻抗使主馈管和分馈线匹配,并把功率分配到多个端口.
4.4 对天馈系统的要求
对天馈系统的要求是功率容量要够、带内驻波比要小、物理强度要高、密闭性要好.
5 天馈系统的故障表现及原因
监测发射效果的图像有不规则道子或者监测声音有噪音,通常是天馈系统有打火现象；发射机显示反射增大,一般浓雾天气天馈系统内外芯之间潮湿或者有少量积水或者部分分馈线及部分天线开路；发射机保护关机,天馈系统存在严重积水或者开路短路.
6 天馈系统的管理与维护
根据我们的经验和网络搜索结果
,高山台站发射天馈系统的问题到目前为止还没有一劳永逸的解决办法：主馈管充气或者主被动打孔放水防积水、分馈线密封或者低点割口防积水,接头处聚四氟等防水胶包裹防水,变阻器遮雨包裹防水,听见经验就试,不能彻底解决.我们的主馈管、变阻器功分器、分馈线和天线都发生过积水、打火、开路、短路、烧毁等情况.产生的原因有几个方面：1）天馈系统工作在露天高空,西南气候变化大,风、雪、雨、雾、冰多发生,天馈系统是多部分用接插件连接,热胀冷缩,密封件和器件都容易老化；2）对天馈系统的认识停留在学术的重要上,政府监督管理缺失,低价竞标更加助长天馈系统生产商选用不合格材质和粗制滥造；3）安装粗放；4）普遍存在的服务意识问题,生产商把产品生产销售完全地看作是生意而不是事业,唯求质保期不出问题,缺少对用户意见的研究,对产品没有针对不同气候区域的方案.
针对上述问题和原因,我们对天馈系统的维护管理从以下几个方面着手.
6.1 天馈系统维护管理制度化发射台深知天馈系统的重要,将天馈系统的维护管理制度化是必要的.现在发射机都有反射功率指示,发射机工作时,反射功率的大小变化也能客观反映天馈系统的电压驻波比指标的变化情况,反射功率变大,则说明天馈系统电压驻波比变大.天馈系统安装调试完成后,测量的电压驻波比为本套天馈系统的最小值,对应发射机的反射功率指示记录最小值以便今后观察比较,反射功率指示不会比此值小（过去老式发射机经常调整倒是会出现匹配变好而减小）,除非发射机检测出了故障.要求值班巡机观察反射变化,值班表有记录要求；定期不定期测试天馈系统电压驻波比指标.每周二例行维护时都要按规定测试主备天馈系统的通带内电压驻波比指标,这也是设备交接的一项内容,最近的测试结果与发射机的其它指标作为月报季报数据.天馈系统故障处理后首先要测量其电压驻波比；定期维护天馈系统,特别是雨季前后和冬季前后都要进行天馈系统维护检查,维护检查范围包括电压驻波比测量、天馈系统外观,重点观察接头、主馈抱箍、分馈绑扎等处的情况,冬季结束后要观察化冰时大冰块掉落轧伤馈管、振子和分馈线的情况；为主馈充气保持主馈的内外导体之间干燥和检查馈管的密封状态.
6.2 安装天馈系统备份
烧毁一个东西要等上好几天这是我们等不起的,就是有备件更换譬如做一个主馈头也是要花不少时间的,况且在冬天裹冰特别是化冰最容易出现积水时,出于安全考虑是不能上塔处理的,所以我们在适当时机建立了备塔,顺次建立了天馈系统的备份,同等维护,为我台停播率任务的完成奠定了最后的基础.
6.3 天馈安装和复装的管理
天馈系统故障修复后的复装故然是我们自己,在过去时期,天馈初装也是我们自己干,吊装工具从滑轮、手动绞盘到电动升降机,后来服务专业化,卖天馈的包安装了（由于包安装工人并非专业,我们就出现粗暴安装至变阻器直角弯头焊接部位扭裂开口进水烧毁的情况）.对于天馈系统的安装和复装首在人身安全,要求持有高空作业证,按照高空作业安全要求操作.次在防止粗暴安装.安装时,要求各部件自然契合,没有杂质,插芯材质、镀银工艺、弹性良好,保证接插件之间紧配合并且接触面积大,固定时不能强力将不
同部件在不同方向上紧固；防雨防风固定扎实.6.4 天线振子聚四氟保护壳放水孔的利弊根据我们西南的天气情况,我们要求在天线振子聚四氟保护壳的低点预打放水孔,这样,雾天反射会增大,但振子被烧毁的机会大大减小了.
既然堵不如疏,在适当的位置预留放水孔杜绝积水,与保持天馈指标和使用寿命三者之间的平衡应该是天线生产商可以研究的.
7 结论
加强贵州省新闻出版广电局八四一台的天馈系统的管理和维护,不仅能降低本台停播率,且在实际的工作中找出问题,与本省各高山台相互交流学习,学习各兄弟台的先进经验,使本台在今后的播出中更可靠、更安全.
参考文献
[1]卢革达.广播电视发射天馈系统常见故障的分析与处理[J].电子世界,2014（1）：78.
[2]程鹏.浅谈广播电视天馈系统检修[J].声屏世界,2016（a01）：43.
广播电视论文范文结:
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