调频广播天馈系统故障检修实例

Broadcast and Production - - Contents - 李军朝

【摘要】 调频广播天线、馈线系统是无线广播系统中的重要组成部分之一,天馈线系统的安装维护质量直接关系到广播信号的播出质量和听众的收听范围。由于一般来说我们的天馈线系统都是基于终身使用这一设计理念来进行的,所以如何有效的维护我们的天馈线系统,让天馈线系统发挥最大的经济效益,就是我们每一位广电技术人员面临的艰巨任务,而了解天馈线系统的构造特点则会给我们更多的帮助。

【关键字】广播 天馈线 故障检修

作为市级台,出于经济上的考虑,同时也未来使天馈资源得以最大的效率的利用,我台三套调频广播,同时空出一个频点用于日后频率专业化后的扩容,利用四工器共用一副天馈系统。我台天馈安装在高于140m的广播电视发射塔上,我台的天馈线系统是1997年安装的,采用的是四层四面双偶极子天线,其中馈管在2009年进行了扩充改造,更换为80馈管,近期又对16条分馈线进行了更换。期间几乎没有任何问题,实测驻波比在1.1以下,这与我们在安装时的严格操作规程,以及后期的精心维护密不可分。但是常年经受风雨的侵袭,气温的热胀冷缩,接口处难免会有松动或者开裂,下面我就结合我台的这套天馈线系统曾经出现的一次事故,谈一谈天馈线系统的检修与维护。

一.天馈系统组成

我台的这套播出系统共三个频率,一套备用频率组成,调频天馈系统包括发射天线振子、分馈线、分功器、主馈管(线)、多工器及连接发射机的馈线或硬馈管组成,自上而下结构如图1所示。

二.各部分的构结和功能

1.馈管部分,含分馈线,发射机到多功器的硬铜馈管,同轴电缆等,包括内导体、绝缘介质和外导体三部分,它们的材料和尺寸决定了射频信号的传输性能,所有馈管外导体上均有一层护套,起到绝缘和保护功能,如图2是我们所用的80主馈管。连接发射机与馈管处则采用硬同轴馈管,硬馈的内外导体分别由不同的铜管构成,中间用连续的聚四氟乙烯绝缘螺旋支撑把内外铜管固定、隔离。 图3 两种分功器 2.分功器分功器又叫功率分配器,是在射频信号在天馈系统传输过程中,将一路射频信号能量分成两路或多路相等或不相等能量的器件,此过程的反向能量传输也称为合路器。一个功分器的输出端口之间应保证一定的隔离度。在天馈系统初装时应对分工器技术指标包括频率范围、主路到支路的分配损耗、支路端口间的隔离度、每个端口的电压驻波比等仔细测量,确保安装的可靠度。

我台所用的分功器为两种(如图3),一种是连接主馈线和分馈线的一分二的分功器,它作为连接器件把80主馈管转换为较细的40馈管。另一种是连接分馈线和天线振子的一分八分功器,通过它把分馈线过来的功率均匀的分配给天线振子。

3.四工器如图4所示是我台所用四工器是随着我台频率专业化以来逐步由三工器发展而来,是为未来频率扩容做的准备,属于星点式四工器。四工器是在双工器的基础上发展起来的,它是多个双工器组合而成。 4.四层四面双偶级子天线我台采用了四层四面双偶极子天线,保证了足够的功率容量和全方向的发射覆盖效果,实测接收半径约为60km。

三.天馈系统故障分析和处理方法

广播电台的天馈线系统是以无线形式播出系统的关键部位,涉及的设备及器件结构相对简单,故障发生率相对于整个广播播出系统来说还是比较低的,但其所涉及的参数是分布参数,出现问题不易观察,需要专业的测量仪器检测。对维修人员来说最重要的一个参数是:驻波比。一般发射机的显示面板都会有此项指标,我们可以根据此项指标来判断天馈系统的正常与否。如果天馈系统驻波比过大,对全固态调频发射机来说,由于其有内部保护的功能,往往导致不能开机,或者功率下降,对安全播出造成严重影响。

2014年一场雷雨过后我台三台发射机同时报警,功率大幅下降,到发射机房一看:发射机智能化监控单元液晶显示屏显示P o降低,p r逐渐增大,s w r指示灯红灯亮,初步判断天线有问题。为了便于叙述,现列出系统的节点(图1)。

为了保障安全播出,我们先减低功率播出,然后迅速启动小功率电台应急广播,之后进行停机检修,以下 是我们进行故障处理的具体步骤。

1.断开节点①,用万用表测量天馈线方向直流电阻为10k欧(正常至少5兆欧)、用2500v摇表测为零。然后将发射机输出接入假负载,发射机工作常,可以确定只有天馈线系统有故障。

2.上塔之后发现节点②断裂,并且接头以下4米有烧灼的痕迹。如图断开节点②,从节点①处测量电阻仍为零,判断馈管内部有短路的地方。由于馈管有余量,于是从上分段锯掉馈管,直到从节点①处测的的电阻为约1000兆以上,然后安装馈管法兰头。把馈管提升、重新固定。

3.从节点②向上测量一分二分功器阻值接近零,发现靠近节点②有烧痕初步判定无修复可能,只好换掉。

4.从节点④向上处测直流电阻,仍然接近零,断开③处两个节点,发现一侧的一只一分八分功器阻值为零,另一侧为10多兆(正常)。断开故障的分功器所有节点⑤,卸下,测得其中只有一个端口有10K阻值,其他都为10多兆,由于没有明显异常,故把端口拆开,用酒精仔细擦拭后,之后测的阻值正常。

5.恢复铁塔上所有节点,在节点②处用摇表测的阻值为9兆,正常,测得天线驻波比为1.2。恢复节点②连接,发射机正常工作,同时发射机在本次事故中也损坏了一功放模块。

6.给所有节点封胶,给馈管充气。

可以说本次天馈线系统故障起因是雷击造成主馈线击穿,发射机输出保护,节点②开裂,雨水进入主馈管。一般来说天馈线系统故障其主要故障点全多发生在各部件的连接处,节点,馈管打弯处,主要原因就是天馈线系统处在室外高处,严寒、高温、大风大雨反复侵蚀,往往造成系统薄弱处(节点)伸缩、变形、破坏系统严密性所导致雨水、水汽进入馈管,从而导致天馈线短路,遭受破坏。

四.天馈线系统的维护

现在很多电台都对播出发射系统的重要设备有备份,但很少有对天馈线系统做备份,一是因为经济效率低,投入产出比小;二是受客观条件限制,发射塔承重是固定的,没有位置和容量。所以一旦发生故障,对安全播出来说是灾难性的,停播维修往往是不可避免的,所以对天馈线系统 日常维护工作显得异常重要。

一般来说天线末端上塔部分不需日常维护,可根据季节特点可进行极端天气后的检查即可。对室内部分则主要从以下几点来维护天馈线系统。

1.接口部位是否松动,室外天线受风吹颤动及人为的碰撞等影响,馈线、硬馈和多工器、发射机接口处往往会松动而造成接触不良,天馈进入是室内由于打弯处应力,可能造成接口法兰盘错位,甚至断裂,定期维护检查室外接头、螺口或法兰盘密封,内芯和外皮是否氧化生锈,室内转接件在运行过程中手摸是否发热,物理紧固有无松动等。一旦发现问题应在及时停机检修,对松动部位紧固、氧化部位除锈。同时对馈线进入室内处外侧馈线的低弯处悬挂导流布条,防

图2 射频馈管

图6 节点②分功器 馈管 断裂图

图4 四工器

图5 节点①

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