UHF 频段电视发射天线自动除冰技术研究

刘澄宇*

（贵州省新闻出版广电局七九四台，贵州六枝，553400）

UHF 频段电视发射天线自动除冰技术研究

刘澄宇*

（贵州省新闻出版广电局七九四台，贵州六枝，553400）

长久以来冰冻灾害对人们的日常生活的影响很大，特别是对经济活动影响非常大；如交通运输等；在广播电视以及通信行业危害也是极其严重，其危害既有危及铁塔安全，也危及电波的传输和接收的安全。本文对结冰对高山发射天线的影响，结冰带来危害；对UHF频段电视发射天线自动除冰研究的解决，提供解决方案的思路。

UHF频段；冰冻雨雪；天线自动除冰；除冰单元

引言

由于高山台站多是地处高山，海拔较高，冬季周边环境寒冷恶劣，风大云雾多，冬季冰雪冻雨是经常出线的事情，特别是我们南方贵州，冻雨是一件非常头疼的事，而冰冻对我们广播电视的影响，对我们安全播出的影响，危害既有危及铁塔安全，也危及电波的传输和接收的安全。却是一件不可轻松的事情。

1 背景

我国幅员辽阔，从南到北纬度纵跨近50°，包括寒温带、中温带、暖温带、亚热带、热带和赤道带等6个不同气候带和一个特殊的青藏高寒区，从东南向西北依次包括湿润、亚湿润、亚干旱和干旱四种不同的干湿地区，从而形成了不同的温度带和干湿地区相互交织的地理气候特征。此外，我国地理环境的巨大差异，如距海远近、地形高低、山脉屏障及走向等，使得我国的地理气候又可分为高山气候、高原气候、盆地气候、森林气候、草原气候和荒漠气候等，从而造就了我国地理气候类型的多样性。气候的多样性会给人们带来丰富多彩的生活。冬季的冰雪能够形成一道亮丽风景线，冰雕、雪雕、雾凇等自然景观往往引人入胜，令人心驰神往。然而，美丽的冰雪也会给生产带来不利的影响，部分地区不必要的冰雪甚至会给人们生产生活带来灾难。

贵州省新闻出版广电局七九四台。隶属贵州省新闻出版广电局直属四大高山发射台之一。七九四台建于1979年4月，2002年成建制上划到贵州省广播电视局（现贵州省新闻出版广电局）。发射机房位于六枝特区关寨镇老马地大山（原堕却乡），海拔2016米。年降雨量1300多毫米，年平均日照1108.4小时左右，无霜期200至300天。办公区位于六枝特区那克社区文化路10号（原平寨镇）。目前转播4个频率4套节目，分别是：中央电视台一套节目（即综合频道，电视19频道）、贵州电视台一套节目（即贵州卫视，电视7频道）、中央人民广播电台一套节目（即中国之声，调频100.4MHz）、贵州人民广播电台一套节目（贵州新闻广播，调频103.4MHz）。信号覆盖安顺、六盘水、毕节和兴义四个地州市以及云南部分县乡。按国家统一规划，现正在进行《地面数字覆盖》工程，工程完成后，将有 6个频率19至23套节目。

由于高山台站多是地处高山，海拔较高，冬季周边环境寒冷恶劣，风大云雾多，冬季冰雪冻雨是经常出线的事情，特别是我们南方贵州，冻雨是一件非常头疼的事，而冰冻对我们广播电视的影响，对我们安全播出的影响，却是一件不可轻松的事情。

2008年春节前夕，我国南方地区遭遇历史罕见的冰冻雨雪灾害。交通、电力、广播、通信等遭受重创，1亿多人生活受到严重影响，直接经济损失达540多亿元。其中2008年1月26日，贵州省黔东南州丹寨县遭遇大面积冰冻灾害，一座连接电网主干线的铁塔因难以承受冰凝重负而被拉断，见图1。

同样由于受冰雪影响，贵州省新闻出版广播电视局自管的10kV高压输电线路多处损坏，20kW 调频发射天线振子局部断裂，1座20米不锈钢防雷塔倒塌，1根ESE400型避雷针和1根富兰克林避雷针折断，导致广播电视信号停播，造成安全播出事故，严重影响广大百姓收听收看广播电视。

图1 倒塌的电网主干线铁塔

另外，广播电视发射天线表面结冰后也会对天线本身性能造成影响。天线罩表面形成冰层后，由于冰层的不均匀性，电磁波会在冰层表面产生散射，进而影响天线的辐射效果，直接影响服务区域的信号稳定性以及覆盖区域。同时，电磁波会在冰层表面产生反射，造成传输损耗，影响辐射功率，使天线电压驻波比升高，严重时会造成发射机损坏。

为了确保雨雪天气广播电视发射系统的安全及设备的正常运行，目前常用的方法是采用人工清理的方法。然而铁塔往往较高，人工除冰方式操作困难，耗费资源，效率低，并且利用人工清理凝冰存在较大安全隐患，因此需要要对广播电视发射天线自动除冰技术进行研究。

现有较为成熟的广播通信天线防冰除冰技术包括：防护涂层、气热除冰和电热除冰三种，并且均在卫星接收天线领域得到广泛应用，而对于广播电视，尤其是UHF频段电视广播发射天线几乎无自动除冰技术应用的先例。因此，研究广播电视发射天线自动除冰技术，研制开发相应的自动除冰发射天线对保护发射系统设备，提高塔台服务质量和稳定性具有重要意义。

2 UHF频段电视发射天线自动除冰的主要研究内容

本项目将重点针对UHF频段电视广播除冰关键技术和相关算法进行研究。一般而言，具备自动除冰功能的电视广播发射天线系统主要包括远程监控单元、监测单元、控制单元以、除冰单元以及天线等五部分组成，如图2所示。

图2 广播电视发富天线除冰系统原理框图

（1）远程监控单元

主要功能是对天线除冰系统整体工作状况进行监测、对系统中的监测单元、控制单元、除冰单元进行控制，同时亦可对控制单元进行阈值设置。

（2）监测单元

监测单元由雨雪传感器、温度传感器、视频控制等模块构成，主要功能是对天线表面冰层、积雪情况进行实时监控，并向控制单元反馈监测数据。

（3）控制单元

控制单元由单片机、FPGA等控制电路组成，其主要功能包括：读取监测单元的实时监测数据、对监测数据进行分析处理、控制除冰单元采取除冰措施。

（4）除冰单元

除冰单元一般采用电热型除冰方式。电热型除冰单元由加热器以及铺有加热膜的天线组成，加热器由控制单元控制，对加热膜进行自动加热。

UHF频段电视发射天线自动除冰的研究过程中，要将重点针对以下技术难点开展相关技术研究，并提出相应解决方案：

①根据发射塔顶周围复杂多变的外部环境，快速确定融冰热量；

②选取加热膜的材质，研究加热膜对电磁辐射的影响；

③开展优化并提高系统除冰效率方法的研究；

④研究提出除冰系统实现智能自动控制的控制算法研究；

⑤研究提出控制单元对实时监测数据分析处理的算法；

⑥设计并实现具有除冰功能的 UHF频段电视广播发射天线。

3 项目实施

根据贵州省冬季雨雪天气的特点，总结贵州省广播电视发射天线结冰的规律以及冰雪对广播电视发射天线的影响，研究UHF频段电视广播发射天线自动除冰技术，在理论仿真的基础上，研制开发一套具备自动除冰功能的UHF频段电视广播发射天线，并对相应的性能和效果评估测试。

同时，选取典型的高山台站，进行实际安装使用，测试具备自动除冰的UHF频段电视广播发射天线的实际除冰效果以及天线的各项性能指标。结合实际使用情况，进一步优化UHF频段电视广播发射天线的技术参数。

4 结束语

次项目研究，如果能有效的实施，将极大的改善广播电视发射的安全播出环境，对广播电视安全播出的提高起到很大的作用。

[1]蔡南先. 电波与天线[J]. 中国广播电视出版社出版发行,1992,(7).

[2]李莉. 科学出版社出版、发行[J],2009,(8).

[3]王国才. 超短波天线增益测量误差与分析[J]. 电子技术应用,1982,(11).

[4]杨昌庆. 关于整合网络电视台的思考[J]. 中央电视台《现代电视技术》编辑部出版,现代电视技术,2014,(6).

[5]王志林. 广电网络应牢牢把握家庭互联网的主导权[J]. 中央电视台《现代电视技术》编辑部出版,现代电视技术,2015,(12).

Research on Automatic Deicing Technology of UHF Band TV Transmitting Antenna

LIU Chengyu*
(Guizhou provincial press and Publication Bureau of radio and television 794,Guizhou Guiyang,553400,China)

for a long time influence on people's daily lives of frost disaster,especially a very big impact on economic activity; such as transportation; in radio and television and communications industry harm is extremely serious,the harm not only endanger the tower safety,but also endanger the radio transmission and reception of the effect of icing on safety. Alpine antenna,freezing harm; on UHF band television transmitting antenna automatic deicing research,provide solution ideas.

UHF frequency band; freezing rain and snow; antenna automatic de icing; deicing unit

TN821.4

A

1672-9129(2017)06-0124-02

10.19551/j.cnki.issn1672-9129.2017.06.043

刘澄宇. UHF频段电视发射天线自动除冰技术研究[J]. 数码设计,2017,6(6)： 124-125.

Cite：LIU Chengyu. Research on Automatic Deicing Technology of UHF Band TV Transmitting Antenna[J]. Peak Data Science,2017,6(6)：124-125.

2017-02-03；

2017-03-16。

刘澄宇（1967-），贵州省新闻出版广电局七九四台-技术科科长，2002年取得工程师资格，1987年从事广播电视工程至今。

Email：421378094@qq.com