对43CH、46CH天线故障维修的研究

刘卫东

(陕西广播电视台 发射部,西安 710061)



对43CH、46CH天线故障维修的研究

刘卫东

(陕西广播电视台 发射部,西安 710061)

通过43CH(中央一套)、46CH(中央七套)电视天线的两次故障维修，介绍了43CH、46CH天馈系统中一些简单的结构、原理及特点，重点叙述了天馈系统采用双馈传输的特点以及双馈传输在天线检修中体现出的优点.

天线维修;功分器;双馈传输

2007年国家广电总局经考察决定在陕西电视台九号发射台安装43CH(中央一套)、46CH(中央七套)电视发射机，转播中央一套电视节目和中央七套电视节目，用于村村通工程在陕西关中及周边地区的无线覆盖.整个工程于2007年12月30日零点完工并试播.天线系统使用20 kW八层四面四偶极子天线，采用双馈线传输方式.

1　天线安装方案

图1　43CH、46CH天线系统

图2　天线的安装方式

图3　UHF开关柜

发射台使用的4CH电视发射机和两套调频发射机同处于V波段，天馈系统都采用桅杆拉线塔架设蝙蝠翼天线.43CH(中央一套)、46CH(中央七套)同处于U波段，可以通过双功器共用一副偶极子天线，与原有的天线无法共塔，需建立一座50 m高的自立塔，架设一副20 kW八层四面四偶极子天线.天线分为上下两个单元，上四层十六面天线为一个单元，下四层十六面天线为一个单元，采用双馈线传输方式、斜置安装.上、下四层天线分别和一个1∶16功分器连接.从43CH(中央一套)、46CH(中央七套)功分器输出的功率经UHF开关柜分配成相等的两路，用两根SDY50-80-3馈管分别连接上四层天线单元功分器和下四层天线单元功分器.整个天线系统如图1所示.

平时八层天线同时工作，如果天线上四层单元出现故障，就通过UHF开关柜切换为只用下四层单元天线工作，对上四层单元天线进行检修；反之如果下四层单元天线故障，就只使用上四层单元天线工作，这样既可以保证上下四层天线互为备用，又节约了架设备用铁塔的成本.

天线有正置、偏置、斜置3种安装方式，如图2所示.由于铁塔天线区塔身为边长2.5 m的正方形，采用正置安装会使天线系统水平方向场形产生裂缝，影响收视效果，必须选择偏置或斜置安装.为了保证较好的场形，我们选用斜置安装天线的方式.

2　天线系统

43CH(中央一套)、46CH(中央七套)天线系统由UHF开关柜、软馈、功分器、分馈电缆、八层四面四偶极子单元板组成.

2.1UHF开关柜

UHF开关柜如图3所示，主要起到一个功率分配的作用，通过柜内的功分器和前面板上短接弯头的连接实现功率分配.若同时连接A—B、C—D、E—F端口，上下四层天线同时工作.连接A—C端口，其它端口不连接，使用下四层单元天线工作，连接C—E端口其它端口不连接，使用上四层单元天线工作.前面板的四个功率表中，表一、表二显示下四层单元天线的输出功率、反射功率，表三、表四显示上四层单元天线的输出功率、反射功率，通过四个功率表可以检测上、下单元天线的工作情况.

2.2功分器

功分器的作用主要是进行功率分配，把由SDY50-80-3馈管传输过来的功率进行1∶16分配后通过分馈电缆SDY50-15-3传输给16个单元面板天线.

2.3八层四面四偶极子单元板

八层四面四偶极子单元板由三十二面菱形板四偶极板天线组成，菱形板四偶极板天线工作于分米波第Ⅳ、Ⅴ电视波段(470～860 MHz)，技术指标如下：

①频率范围:F=470～860 MHz

②单元板功率容量:≥1.0 kW

创新政策举措。尊重群众意愿，把农村新型社区建设与改善低收入群众住房条件、建设美丽乡村和土地增减挂钩相结合，让低收入户、低保户等困难群众优先进入新型社区。今年上半年，全县新实施入库增减挂钩项目5537亩，占补平衡项目2900亩。

③输入阻抗:50 Ω

④输入接口:L27～50 kF

⑤天线增益：单片G≥6.8 dB、八层G≥15.3 dB

⑥驻波比:S≤1.09

⑦正面挡风面积:0.48 m2

⑨天线材料:振子为铜材，反射板为防腐蚀不锈钢板，天线面罩为玻璃钢罩

⑩防水密封材料:703硅胶+自溶性防水胶泥+PVC胶带

图4　偶极子单元板天线

八层四面四偶极子单元板天线是由四对菱形偶极子(带引向器)、一块反射板、一个玻璃钢护罩和同轴馈电装置所组成.如图4所示，天线的辐射器为菱形板偶极子，偶极臂用螺栓固定在平行线的两侧，在偶极子的前方安装了一对引向器，用聚四氟乙烯棒支撑在偶极子上面；在偶极子的后方紧靠馈电处，安装了一块用聚四氟乙烯板固定的电容板，反射板用防腐蚀不锈钢板制作.该天线单元频带宽、增益高、易于架设、可靠性高.

馈电系统采用不平衡的馈电方式.发射机的输出功率在到达天线单元板后被分成相等的两份，分别经上、下分支同轴馈线送到平衡转换处的小孔，同轴线的内导体穿过小孔于另一平行线相接，完成不平衡到平衡的转换，并再将功率分成相等的两半，经平行线馈给每个偶极子辐射器，构成等幅同相位的馈电系统.在反射板和引向器的作用下，形成四对八木天线阵，呈水平极化，定向辐射电磁波.

3　功分器发热故障维修

2008年3月3日对天线进行周检时，发现43CH(中央一套)、46CH(中央七套)电视下四层单元天线功分器连接法兰附近温度比较高，和以前相比较温度明显不正常.两部发射机工作正常，机器入、反射功率均正常，上、下四层单元天线的输出、反射功率也正常，由此可以分析故障点应该在功分器上，可能由于接触不良导致发热[1].利用晚上节目结束后停机时间，通过UHF开关柜倒换用上四层单元天线工作，对下四层单元天线的功分器进行检查维修，拆开功分器与面包天线的连接馈电电缆及功分器和软馈接头，把功分器从铁塔上拆下，拆开发热部位的法兰螺丝，检查发现功分器内导体连接螺丝松动，并且内导体连接部位有轻微打火迹象，用砂布、酒精清理打火造成的氧化层，紧固螺丝，重新安装功分器，用密封硅胶对功分器的各个连接部位做密封处理，等胶干后安装双功器到铁塔，并与软馈、面包天线连接.晚上停机后再通过UHF开关柜连接上、下四层单元天线同时工作，继续观测故障点温度，修复后第三天发现故障点又有明显的温度上升，并且伴有轻微的打火声，重新拆卸双功器，检查后发现功分器内导体的插芯用铁螺栓紧固，而且功分器故障处法兰盘接触面不平，法兰盘连接处局部有约1mm缝隙，铁螺栓用在射频紧固件里会产生涡流容易发热，把铁螺栓更换成铜螺栓，重新安装好法兰盘，密封功分器各连接部位，安装好功分器后用上、下四层单元天线同时工作，经长期观测功分器温度正常，故障排除.

4　功分器、馈管积水故障维修

2008年4月3日早上7点，46CH(中央七套)电视发射机反射功率50 W，正常情况下最大20 W，检查UHF开关柜天线功率表：UHF开关柜上四层单元天线反射功率表(表4)显示1 kW，表指针有不同幅度的摆动，最大到8 kW，入射功率(表三)从正常工作时10 kW降至2 kW，因为有双功器的隔离，所以没有引起发射机的反射保护.判断故障点可能在上四层单元天线的公共部位，某一个面包天线故障不会引起那么大的反射功率，检查功分器、软馈、硬馈、UHF开关柜和馈管的接头等关键部位都没有发现异常现象，也没有明显的温度过高、打火等现象.通过UHF开关柜倒换天线，用下四层单元天线工作，对上四层单元天线进行检修，先用兆欧表在机房软馈接口处测天馈系统电阻，测试为0 Ω，判断故障应该在机房软馈到天线之间[2].随后对天线各部位逐一进行检查，先拆去16根功分器和面包板相连接的馈电电缆，用兆欧表在机房软馈接口处测电阻阻抗为0 Ω，判断故障应该在功分器和软馈部分，然后拆开上四层单元功分器和软馈的连接，用兆欧表测量功分器内导体和外壳电阻为0 Ω，因为故障发生前有连续10多天降雨，怀疑功分器里面可能有水，从铁塔上拆下功分器检查，发现功分器里面有积水，用兆欧表在机房软馈接口处测软馈阻抗为0 Ω，分析软馈部分也可能有积水，由于软馈里面充有干燥的空气，所以积水可能在软馈和功分器之间连接的接口处，检查软馈法兰接头，拔掉插芯，发现法兰里有深约五厘米的积水，清理了积水后用兆欧表测量软馈阻抗约300 MΩ.清理了功分器里面积水，用热吹风吹干功分器，测量功分器阻抗约200 MΩ兆欧.可以断定这次故障是因为密封不好导致功分器、功分器和软馈接口处进水造成短路，使上四层单元天线输出功率反射.在地面上安装好功分器以后先用硅胶密封每一个螺丝口、法兰接口等可进水处，等胶干以后安装接入天线系统.通过UHF开关柜倒换上、下四层单元天线同时工作，上、下四层单元天线输出功率均为10 kW，反射功率都是0 kW，天线工作正常.

5　结语

通过两次天线故障的维修，更进一步的了解了43CH(中央一套)、46CH(中央七套)天馈系统的特点，对以后的工作也有所提示，总结有以下几点:

(1)天馈系统长时间工作在高频率、高功率的状态下，所以要求天馈系统的各个连接处的插芯、法兰盘等连接部位要接触良好，避免因为接触不良引起发热、打火等现象，因此对连接处要经常检查.

(2)我们发射台地处海拔2 900 m的秦岭之巅，自然环境恶劣，雨雾天气比较多，天馈系统如果密封不好就容易引起功分器、馈管接头、面包天线等积水，影响正常工作.在日常工作中要做好防范，定期检查天馈系统密封情况，发现有密封不好的地方要及时处理，定期给馈管充气，保证馈管里面干燥.

(3)在正常工作时通过UHF开关柜连接上、下四层单元天线同时工作，当其中某一单元天线出现故障时，就通过UHF开关柜切换用另一单元天线工作.天线维修不影响正常工作，上、下四层单元天线互为备用，实际上起到两幅天线的作用.

[1]丁友志.广播电视发射天线技术维护常见故障与对策[J].科技资讯，2013(18)：116.

[2]郭学敏.新世纪广播电视技术维护工作的特点与对策[J].科技传播，2011(12)：20-21.

[责任编辑仲圆]

Research on Fault Maintenance of Antennain the 43th Channel and the 46th Channel

LIU Wei-dong

(Transmitting Station, Shaanxi Broadcast Center, Xi’an 710061, China)

In this paper, the simple structure, principle and characteristics of the antenna feedback system in the 43th channel and the 46th channel were introduced through two cases of fault maintenance of antenna in the 43th channel and the 46th channel, and the characteristics of the antenna feedback system with doubly fed transmission and the advantages of doubly fed transmission that reflecting in the maintenance of the antenna were described mainly.

antenna maintenance; power divider; doubly fed transmission

1008-5564(2016)02-0033-04

2015-10-10

刘卫东(1970—)，男，陕西西安人，陕西广播电视台发射部助理工程师，主要从事广播电视无线发射技术研究.

TN941.5

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