波导切换系统的改造实施与分析

魏玉雷

（山东广播电视台地球站，山东 济南 250014）

0 引言

广播电视卫星地球站是承担广播电视卫星传输任务的重要载体，为我国广播电视事业发展承担着不可或缺的责任，发挥着重要的作用。性能良好、配置合理的上行传输系统是广播电视卫星传输的根本保障。本次工程改造分析介绍范围为：卫星传输系统的主播系统与备播系统之间的3台旋转式机电波导切换开关，以及各波导切换开关之间的连接波导，以下统称为“主备播波导切换系统”。

1 实施规划及注意事项

改造工程实施前，需要制定了详细的施工方案，细化每一步施工步骤，并详细分配施工任务，充分考虑每一步骤的注意事项和可能发生的意外情况以及应对措施。充分的准备工作和制定详细的施工流程与应急预案，是成功实施改造工程的坚实基础。

主备播波导切换系统位于主备播系统功放和主备天线之间，共有3台旋转式机电波导切换开关、开关控制器和若干节硬质波导组成，3台旋转式机电波导切换开关分别命名为S1开关、S2开关、S3开关。其中，S1开关又称之为“主备播切换开关”，通常配合波导开关控制器可以实现主备播系统间的自动和手动切换功能，该控制器可以检测主播系统功放耦合信号和下行接收信号状态，一旦二者信号同时中断，控制器则判断主播系统故障，会立即控制S1开关发生旋转动作，自动切换至备播系统播出。S2开关为“主备天线切换开关”，实现主备天线间的手动切换功能，通常采用手动控制方式。

需要特殊说明的是S3开关，S3开关定义为“应急切换开关”，主要用于S1、S2开关间的连接波导或主用天馈线遭到损坏等特殊状态下的应急操作。需要时可以手动控制S3开关发生旋转动作，将备播系统功放输出的信号直接连接到备天线上行播出。不过要特别注意的是，在主天线正常工作的状态下，不能进行S3开关的切换动作，否则很容易造成主备系统双机并发的自我干扰，所以进行S3开关的操作需要十分谨慎。

本系统最大的特点是解决了单节点问题。从功能实现方面来讲，S1、S2两台波导切换开关已可以实现主备系统、主备天线间的交叉连接切换，但S1、S2之间的连接波导存在单节点问题，不符合相关规定。增加S3开关后，有效解决了单节点问题，但系统复杂度有所提高。具体波导切换系统结构如图1所示。

图1 波导切换系统结构示意图

本次工程改造内容是更换老化的S1、S2、S3开关以及三者之间的连接波导，同时将整个切换系统整体搬移至室内。既然是整体搬移也就意味着需要重新设计、测量与功放系统相连接的接口尺寸，由于波导器件都是硬质金属材料，所以在测量时的误差都是毫米级的，测量数据的准确性是决定了后期改造工程能否顺利进行的重要基础。

在前期工作充分准备后，改造工程实施步骤计划分两大部分进行。一是将在线的主播系统下线，由备播系统由通过S3开关连接至备天线播出，以便拆除更换S1、S2开关以及连接波导。二是将S1、S2开关以及连接波导更换完成后，将在线播出的备播系统及备天线下线，由主播系统通过S1、S2开关连接至主天线进行播出，以便更换S3开关及其连接波导。

改造过程中第一部分的内容风险相对较高，要充分考虑到备播系统功放额定功率较小和没有自动功率控制系统的弊端。一旦出现干扰、降雨等需要提升功率的情况时，需要快速进行手动提升上行功率；同时还要考虑到备播系统功放上行能力不足，如果同转发器其他载波出现大功率上行时，会对上行载波形成压制。所以S1、S2开关的更换工作越快越好，要最大限度地减少操作时间，以确保正常传输和安全播出。

2 工程改造具体实施

2.1 拆除更换S1、S2开关以及连接波导

按照提前规划报备的维修时间向上级主管领导部门汇报相关情况，获得批准后方可实施工程改造。

首先旋转S1开关，将主播系统功放对准假负载后旋转S3开关，此时备播系统连接至备天线播出。如图2所示。

图2 备播系统、备天线在线播出

将主播系统功放进行断电关机，随后迅速拆除室外的S1、S2开关以及连接波导。拆除后一定注意保护两端波导口，应避免异物进入到波导内后期形成大的驻波干扰。同时在室内安装更换新的S1、S2开关以及连接波导，安装时应注意使用定位销钉固定对接的法兰盘，以确保各个法兰盘接口的对接精度，防止出现对接不良而引起反射功率过大。然后按对角线方式逐个拧紧固定螺栓，各接口的对接固定螺栓的力矩紧度应保持尽量一致。

新的S1、S2开关以及连接波导安装完成后，还需要进行S1、S2开关的控制测试，以确保波导切换控制器正常控制S1、S2开关。测试完毕后，将S1开关至于假负载状态，S2开关至于主天线状态，此时一定注意合理配置S1开关、S2开关的初始状态，S1开关必须处于假负载状态，这样保证主播系统功放开机后不会形成双机并发的自我干扰，然后开启主播系统功放。此时第一部分工作基本完成。

2.2 拆除更换S3开关及其连接波导

主播系统功放运行正常后，先旋转S3开关，使备播系统连接至主天线，随后旋转S1开关，此时主播系统连接至主天线播出。确认播出正常后进行下一步工作，首先关闭备播系统功放，然后拆除S3开关及其与S1、S2开关间的连接波导，拆除后注意两端波导口的保护，避免异物的进入。

安装更换新的S3开关及其与S1、S2开关间的连接波导。同样，安装时应注意使用定位销钉固定，确保各个法兰盘接口的对接精度，防止出现对接不良而引起反射功率过大。同时按对角线方式逐个拧紧固定螺栓，各接口的对接固定螺栓的力矩紧度应保持尽量一致。

新的S3开关及其与S1、S2开关间的连接波导安装完成后，进行S3开关的控制测试，确认控制器正常控制S3开关后，将S3开关至于正常工作状态。然后将备播系统功放开机运行，确认各设备运行正常后，可以通过旋转S1开关来确定备播系统的工作状态是否正常。再次检查各设备状态，确保所有设备均工作在正常状态后，整理相关工具、打扫清理施工场所后，此次改造工作结束。

3 结束语

通常工程改造的顺利实施得益于施工前制定详细的工程改造方案、应急预案，以及施工人员对系统的熟悉掌握和细致的施工准备；同时，专业素质较高的施工人员和对施工中涉及的每一个细节的熟悉掌握、根据实际情况准备充足的施工工具和备品备件，也是工程改造顺利实施的重要条件。合理的工程改造为广播电视卫星传输及相关节目安全播出奠定坚实基础，此次工程改造对其他地球站相关实际工作中的具体实践和应用具有一定的借鉴或指导性意义。■