调频发射机天馈系统改造分析

2015-03-01刘晋

西部广播电视 2015年15期

关键词：发射机

刘晋

（作者单位：江西省宜春市811台）

调频发射机天馈系统改造分析

刘晋

（作者单位：江西省宜春市811台）

摘要：随着广播发射技术的快速发展，调频发射机单馈系统存在大量的安全隐患，因此，需要对天馈系统进行双馈改造，从而杜绝安全隐患，提高调频发射机的广播质量。本文结合江西省宜春市811台的实际情况对调频发射机天馈系统的双馈改造进行简单分析。

关键词：调频广播；发射机；天馈系统；双馈改造

江西省宜春市811台广播系统发射功率达到80kW，发射机天馈系统仍然采用单主馈配置，承担着多套本地广播节目的播出任务，播出任务较重。由于采用了单主馈配置天馈系统，天馈系统的检修、故障处理及消除播出系统瓶颈等工作面临较大的困难，为保证多套广播节目的稳定播出埋下了安全隐患，因此，需要在保证正常播放的同时实现调频发射机天馈系统的双馈改造工作。

1　天馈系统双馈改造实施

1.1 改造工程设计

天馈系统由天线系统和馈线系统两个部分构成。其中，天线系统通常由单个或多个发射天线以及对应的馈线部分构成；馈线系统则包括主馈电缆、开关板以及接插件等。

目前，针对811台天馈系统单馈配置存在的问题，制订了双偶6层四面馈电[1]的改造方案。双馈天线形式如图1所示，两个主馈分别连接天线系统的上、下半幅，然后由功率分配器将射频信号送入分馈电缆。

在双馈系统中，天线开关板是核心部件之一，它实现了双主馈之间的切换播出。天线开关板由功率分配器以及U-LINK和监测系统等部件构成。当双馈正常运行时，射频功率通过双馈上天线，而如果双馈系统中的单馈发生故障，则U-LINK连接器能够及时将射频功率从故障单馈脱离而在另一正常单馈上进行播出，通过这样的方式，能够在单馈线故障时，有效保证节目的正常播出。

1.2 工程实施

通过上、下半幅天线完成轮播，能够在不停播的状态下，进行天馈系统的双馈改造，具体按照下面的步骤实施：（1）新敷设一条6.125英寸主馈，连接机房到天线桅杆，并对新敷设主库的完整性进行测试，最后进行固定安装；（2）选择节目停播时段拆除现有的主变阻器，并完成新敷设主馈与上半幅天线的连接工作，然后适当调低调频发射机的发射功率，由上半幅天线完成单馈播出；（3）进行新主馈的硬馈和开关板安装，然后进行下半幅天线相关技术指标的测试工作；（4）选择节目停播时段进行开关板与播出系统的连接，并将发射功率切换至下半幅天线；（5）对上半幅天线馈电系统进行改造，并完成原主馈和上半幅天线振子到馈电系统的连接；（6）测试上半幅天线的相关技术指标；（7）完成开关板的集成安装，并将发射功率切换至双馈播出，并将调频发射机的功率恢复正常水平。

图1　双馈天线形式

2　改造过程中应注意的问题

在对调频发射机进行双馈改造的过程中，为了保证每个发射天线单元的馈电可靠性，需要确保双馈线系统的两根馈线等长。由于受到本身传输介质的影响，主馈电缆及分馈电缆的传输效率受

到一定程度的影响，等效为在真空条件下电磁波传输距离的增加，该等效的传输距离即为电缆的电气长度。可以通过下面的公式对电缆电气长度进行计算[2]：

电缆电气长度是双馈系统的重要指标，通过测量电缆电气长度，能够为双馈系统各发射天线单元的正确馈电提供可靠的数据支持，从而形成正确的方向图，更好地达到设计预期目标。当广播发射机在87～108MHz的工作频率下工作时，需要将两根主馈电缆的电气长度差值控制在7λ2以下，即天馈线系统双馈长度差值应控制在4cm以下。

2.1 测量电缆电气长度

可以通过矢量网络分析仪对电缆的电气长度进行测量。目前，大部分网络分析仪都具备时域故障点定位功能。通过人为制造故障点的方式，并结合矢量网络分析仪的故障点定位功能，实现对电缆电气长度的快速测量。

对相应的频段和频标进行设置，并校准矢量网络分析仪的单端口，然后将待测电缆的两段分别与短路器/开路器以及矢量网络分析仪进行连接。在smith圆图模式下，对电延时功能进行调节，使所设定的频标向圆图开路点或短路点移动，观察电延时中的电长度，取该长度的1/2为此工作频率下电缆的电气长度；或采用时域故障点定位功能，将波速比设置为1，测量电缆的电气长度[3]。

2.2 结合实际情况制作等长电缆

在本次改造工程中，施工单位为了保证主馈物理等长，希望同路由敷设两根主馈；同时希望正向放置开关板，以保证机房内的硬馈能够实现同路由等长。但是由于受到发射塔井道内部空间的限制，如果按照上述要求进行改造施工，则需要对管道间地面重新开凿施工，对现有馈线进行迁移，整体工程量较大，且施工难度大幅增加。因此，将新敷设的馈缆与原主馈分路由到达天线桅杆。这样处理，两根主馈电缆的物理长度必然产生差值，且由于主馈采购时间的差异，其波缩率也受到了一定影响而存在差异，这在一定程度上影响了两根主馈的电气长度。在机房内部，为避免开关板的安装影响后期维护工作，需要将开关板进行斜向安装，这就导致机房内的硬馈也存在一定差值。

针对这种问题，可以抓住电气等长这一实质特征，采用分段测量、硬馈补偿的方式进行等长电缆的制作。表1为测得的分段电气长度值。

根据表1的数据，可以知道下半幅馈缆比上半幅馈缆长73cm，大幅超出允许的标准差值。硬馈以空气作为传输介质，其波缩系数接近1，且能够对长度进行精确测量，在理论条件下，其电气长度与物理长度相同。基于硬馈的上述特性，选择硬馈补偿方法实现两主馈之间的电气长度差值修正，确保双馈物理等长。