短波天线室内开关交换系统的组成及控制原理

2021-12-10覃爱香

视听 2021年12期

覃爱香

一、引言

短波天线交换系统是把短波广播发射机产生的短波广播射频信号通过一定的路由交换到目标短波广播发射天线，使短波发射机产生的射频信号通过正确的天线发射到服务区的系统。其中，天线交换开关是短波天线交换系统中的关键设备之一，当交换开关出现故障时，发射机输出的功率信号就无法传送到目标天线上从而导致信号中断。天线交换开关出现故障需要紧急抢修，在抢修时要求熟练掌握天线交换开关的硬件结构及控制线路，才能根据故障现象尽快找到故障点，以下对广西广播电视技术中心南宁分中心机房使用的天线倒换系统进行简单介绍。

二、天线交换系统的组成

短波天线交换系统由短波天线交换开关支撑平台、短波天线交换开关、馈线窗口及馈线组成，完成短波广播发射机与短波广播发射天线之间的射频短波广播信号路由的切换。短波天线交换开关包括50Ω的同轴交换开关、75Ω的同轴交换开关、300Ω的室内平衡交换开关，本文主要分析300Ω的室内平衡交换开关。300Ω的室内平衡交换开关的电机通过机械传动装置带动天线交换开关刀体切换，改变天线交换开关各输入输出接口之间的连接关系，从而改变短波天线交换系统的高频路由，实现短波广播射频信号的交换。

短波天线交换开关系统由框架、驱动电机、减速定位装置、传动装置、接口、高频信号通路、状态指示、控制电路和防水防尘部件等组成。（1）框架是天线交换开关的骨架，起支撑开关各部件的作用。（2）驱动电机是开关电动控制的动力来源，在室内开关上使用AC380V的三相电机。（3）减速装置除了完成把电机的转速降低外，还实现了电动操作与手动操作的切换，这部分的功能决定了天线交换开关的操控性能。天线交换开关的传动装置一般都是拨轮槽轮结构，如图1所示。这种结构也叫马耳他轮，具有定位可靠、精度高的优点。（5）接口完成开关对外的连接和高频切换刀体的切入切出。（6）高频信号通路是高频信号传输的路径，它的特性阻抗决定了开关的传输特性阻抗。（7）状态指示是开关工作的位置状态的指示，开关上设计一个瞭望窗，可直接观察开关的工作状态。

图1 拨轮槽轮结构

三、天线交换系统的控制原理

（一）天线交换开关马达驱动的控制原理

天线开关的控制原理图如图2所示，图中的A1和A2是控制开关1的继电器，13和14脚是线包，“1、5、9”“2、6、10”“3、7、11”“4、8、12”分别是继电器的 4 组通道，其中“9、10、11、12”是公共端，“1、2、3、4”是常闭端，“5、6、7、8”是常开端。

图2 天线交换开关马达驱动的控制原理

天线交换开关马达正反转控制原理图如图3所示。如开关原来在“开关转向”位置，想把开关转到直通位置，在一体机屏幕软件界面点击“开关直通”，PLC的直通驱动信号（PLC-OB-1）发出指令，该指令把24V通过A1继电器的1脚—9脚送给开关1的直通继电器D1的10脚，D1吸合，开关电机获得AC380V，开关向直通方向转动。当开关到达直通位置，开关里的限位开关ZT-SW被压实，其公共端与常开端接触，公共端的+24V电压通过常开端送到继电器A1的14脚，继电器A1吸合，9脚与1脚断开，PLC的开关1的直通驱动信号（PLC-OB-1）被断开，开关不再向直通方向转动，12脚与8脚接触，8脚上的+24V电压通过12脚送给PLC-IB-1，告诉PLC开关1到直通位置。

图3 天线交换开关马达正反转控制原理图

同理，如开关原来在“开关直通”位置，若想要开关转向时，在一体机屏幕软件界面点击“开关转向”，PLC的转向驱动信号（PLC-OB-2）发出指令，该指令把24V通过A2继电器的1脚—9脚送给开关1的换向继电器D2的10脚，D2吸合，开关电机得AC380V，开关向转向方向转动。当开关到达转向位置，开关里的限位开关ZX-SW被压实，其公共端与常开端接触，公共端的+24V电压通过常开端送到继电器A2的14脚，继电器A2吸合，9脚与1脚断开，PLC的开关1的转向驱动信号（PLC-OB-2）被断开，开关不再向转向方向转动，12脚与8脚接触，8脚上的+24V电压通过12脚送给PLC-IB-2，告诉PLC开关1到转向位置。继电器D1、D2的（2、9）这组接点给开关里的电磁离合器供电，若没有这个+24V供电，控制开关时，开关的电机转动，开关不切换。只有这个24V和AC380V同时供电时，电机转动时开关才会切换。

（二）天线交换系统天线闭锁、高压闭锁的控制原理

在播音过程中，如果机器加高压时倒换天线，则倒换开关因带着高电压，大电流转动会引起打火，同时发射机没有负载反射功率过大。为了保护倒换开关和发射机，规定天线不到位时不允许发射机加高压，而发射机加高压后是不允许倒换天线的。为此，在控制电路中增加了天线闭锁、高压闭锁控制电路。天线闭锁和高压闭锁控制原理图如图4所示。

图4 天线闭锁和高压闭锁控制原理图

1.天线闭锁

如图4，PLC判断1号机不具备上高压的条件，如开关不到位或开关正在切换过程中，PLC的OB模块的9脚向B1的14脚送出+24V电压，B1继电器吸合，天线闭锁接点BS01-1与BS01-2断开，发射机1的高压联锁继电器1K23供电回路断开，不能加高压；当PLC判断1号机具备上高压的条件，PLC的OB模块的9脚向B1的14脚送出0V电压，B1继电器释放，BS01-1与BS01-2短接，发射机1的高压，联锁继电器1K23闭合，发射机1能加高压。

2.高压闭锁

GY-A01-2高压闭锁端子在天线控制柜上接地，当发射机1已加高压，高压连锁继电器1K23吸合，其常开副接点（9、10）闭合，高压闭锁接点GY-A01-1与GY-A01-2导通接地，C1继电器吸合PLC的IB模块的9脚从C1继电器的常开接点（9、5）上获得+24V电压，PLC认为发射机1已经加高压，相关的天线倒换开关将会被禁止操作。

四、维护规程

在全面了解系统的硬件结构和控制原理基础上，为保证天线交换系统的正常工作，天线交换系统的维护人员必须对巡视工作认真负责，按照巡视要求定期对天线交换系统进行巡视。日常巡视中把天线交换开关的刀体的刀头、刀体上的波纹管、触点、瓷件、馈线与开关的连接点、馈线上的连接点、馈线的支撑、开关的接地等部位作为主要巡视目标。维护规程如下。（1）每季度对天线交换系统进行一次日常巡检。（2）检查天线交换开关的刀体的刀头到位是否准确，刀体的刀头、天线交换开关的刀体上的波纹管、触点、馈线与开关的连接点、馈线上的连接点、馈线的支撑和馈线窗口有没有打火的痕迹或螺丝松动的迹象，开关触点与刀体之间的间隙是否过大，瓷件上有没有打火、油污或积尘，开关的接地有没有脱落等。（3）在夏初及冬初必须对馈线连接处的连接松紧度进行一次详细检查，凡不符合要求的，及时调整。（4）在恶劣天气过后，必须及时出巡，对大风大雪等恶劣天气所引起天线交换系统的损坏应及时修复。