天线开关板切换系统的功能与原理

廖光源

摘 要：我台率先完成了全频段发射天线与双馈系统和开关板进行组合的技术改造实例，这样使得其中的半副天线阵列发生故障时，可以通过开关板切换至无故障的另半副天线阵列上进行工作，为广播电视的不间断和安全播出工作提供了可靠的安全保障。

关键词：天馈线；双馈；开关板；功分器；功率；安全播出

中图分类号：TN82 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）17-0061-02

Abstract： Our station took the lead in completing the technical transformation example of the combination of the full-band transmitting antenna with the doubly-fed system and the switch board， so that when the half-pair antenna array was broken down， The switch board can be switched to the other half of the antenna array without fault， which provides a reliable security for the uninterrupted and safe broadcast of radio and television.

Keywords： sky feeder； doubly-fed； switch board； power divider； power； safe broadcast

1 概述

广播和电视信息在无线传输的过程中，天馈线系统是其传播的最终端设备。因而，高度重视发射机天馈线系统的技术维护管理工作，制定安全可靠运行的技术安全保障措施，是确保广播电视安全播出、安全传输的重要技术手段。

2 开关板切换系统的功能与原理

天线开关板切换系统是在天馈线系统双馈技术的应用中，为解决天馈线系统发生故障时的安全播出问题而诞生的，是国家广播总局第62号令之广播电视实施细则条例中应急预案的体现。开关板的工作，离不开双馈线和天线，为此，我们不妨先对天饋线系统的原理作一些了解，以便对天馈线系统有必要的正确认识。

2.1 天馈线系统的结构

天馈线系统是广播电视信号传输中的重要设备，它由天线、分馈线、变阻器和主馈线组成。天馈线系统的构成较为复杂，一旦发生故障，就会使发射机产生较大的驻波比，对安全播出造成严重影响。

在双馈传输方式中，天线的层数由1至8层不等，方向的指向性分全向和定向两种。下面就以四层四面全向双馈发射天线为例进行分析。如图1所示。

2.2 发射天线的作用与原理

广播电视发射天馈线系统，要确保其工作的稳定性是非常关键的一项工作任务。天馈线系统的功率容量、天线增益和带宽都有了很大的提高，带宽也做得非常宽，能满足全频段的工作要求，给多工广播电视技术提供了便利和可靠的技术保障。

从图1的架构图中可以看出，天线分为四层，上半部两层为一组，下半部两层也为一组，天线振子通过分馈线分别对应连接于相应的8功率分配器，组成了一副四层四面全向发射天线系统。

2.3 双馈的功能与作用

双馈技术最主要的优势是有效地提高了天馈系统的功率容量和工作的可靠性。它是由两根电长度相等、相位差小于5度的主馈电缆分别对天线系统的上半副天线阵列和下半副天线阵列传送功率信号。也就说，由图2的四层四面全向双馈发射天线架构图可以看出，在双馈系统中，由两根主馈电缆分别连接于对应的上半副天线阵列和下半副天线阵列，各组成了一幅发射天线，当系统发生故障时，通过天线开关板的切换，可以选择无故障的另半副天线阵列进行工作，保障了安全播出工作。

3 天线开关板切换系统的功能与原理

开关板是广播电视无线发射天线双馈技术的核心设备。它是在功率分配器的基础上加以创新的结果，也就是在功率分配器的输入和输出端，增加几个可转换的接口，就很便捷的实现了发射机输出的功率信号可与整副天线阵列、上半副天线阵列（天线1）或下半副天线阵列（天线2）馈电的倒换，确保了广播电视的安全播出。在结构上有3dB耦合器型和直分型两种。3dB耦合器型开关板的两个输出端口有较高的隔离度，但直分型天线开关板的工作频带更宽。在数字电视发射普及的今天，直分型天线开关板更加常用。

3.1 天馈系统正常工作运行时

发射机的射频功率信号经开关板将总功率信号分为两路等功率和等相位，再分别馈送给上半副天线阵列（天线1）和下半副天线阵列（天线2），上、下半副天线阵列发射的电磁波信号在空中进行合成， 完成了整副天线的正常发射功能，原理图如图2所示：

3.2 下半副天线阵列发生故障时

当下半副天线阵列（天线2）出现故障时，把开关板上的信号输入端口和天线1端口通过转接器直接连接，将功分器旁路，此时的工作状态为发射机的功率信号通过开关板上的转接器后，再由单馈将功率信号传送到上半副天线阵列（天线1）工作，下半副天线阵列（天线2）停止运行，完成了正常播出。如图3所示。

3.3 上半副天线阵列发生故障时

当上半副天线阵列（天线1）出现故障时，把开关板上的信号输入端口和天线2端口通过转接器直接连接，将功分器旁路，此时的工作状态为发射机的功率信号通过开关板上的转接器后，再由单馈将功率信号传送到下半副天线阵列（天线2）工作，上半副天线阵列（天线1）停止运行，完成了正常播出。如图4所示。

4 结束语

在广播电视数字化大潮的推动下，我台在发射传输系统中率先完成了具有安全性、可靠性、科学性和先进性突出特点的全频段开关板切换系统的实例，将天馈线系统故障的影响降到了最低，提高了发射系统的稳定性，做到了不间断播出，为广播电视的安全播出工作提供了可靠的安全保障。

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