夏利元

（国家新闻出版广电总局501台，云南 昆明 650302）

广播发射台卫星天线融雪系统的改造与研究

夏利元

（国家新闻出版广电总局501台，云南 昆明 650302）

文章以国家新闻出版广电总局501台技改项目为背景，介绍了几种卫星天线的除雪方案，并对最终选型的融雪系统构成、工作原理作了详尽的分析，阐述了其主要功能和系统特点，提出系统的日常维护事项，期望对同行有一定的借鉴意义。

雪衰；融雪系统；冰雪传感器；加热膜

卫星天线是卫星地面站接收卫星信号的重要装置，专门负责收集卫星辐射到地面的微弱电磁波能量，将其传送到高频头，转换为高频电流以供接收机作进一步放大处理。由于卫星传输系统具有开放性的无线传输特性，当电磁波穿越大气层时，对流层内的降雨、降雪等自然天气会吸收、散射信号能量从而造成信号衰减，尤其以堆积在卫星天线主反射面的积雪引起的雪衰为最，其使天线增益、接收系统品质因素（G／T值）等技术指标急剧下降，严重时可导致接收信号中断。因此，卫星天线融雪技术一直为业内人士所关注。

1 项目背景

国家新闻出版广电总局501台地处云南昆明境内，是全国大型中短波发射中心之一。节目源信号从卫星接收而来，现有4.5 m C波段卫星天线2副，3.7 m KU波段卫星天线1副，2.4 m KU波段卫星天线4副。虽说昆明素有“春城”美誉，但近年来由于全球环境气候恶化，极端天气时有发生。从2011年开始，每年的11月至次年2月间，昆明总会迎来一两场强度不等的降雪。为克服往年人工扫雪效率低，且存在诸多不安全因素的情况，2016年10月，国家新闻出版广电总局501台决定对4.5 m C波段，3.7 m KU波段两副主用卫星天线先行进行融雪系统改造。

目前国内市场卫星天线除雪应用主要有：高压水流冲击、安装加热风机、加装发热电缆、安装发热膜几种技术方案。在综合考虑各方案利弊，结合台区所在当地气候昼夜温差大的特点后，国家新闻出版广电总局501台决定选用在卫星天线背面每个扇区加装柔性硅橡胶发热膜（带保温材料）的融雪除冰方案。

2 系统构成及工作原理

该系统由冰雪传感器（DiS）、温度采集盒（TSA）、温度传感器、发热膜、系统控制器等部件组成。如图1所示，其核心部分采用最新的AVR16位单片机控制和专用系统逻辑控制技术，系统通过温度传感器实时采集天线反射面不同区域的表面温度，并且监测天线外界环境温度，当天线主反射面某个区域（加热通道）表面温度低于16℃（可设），同时环境温度低于4℃（可设）存在降雪和下雨的条件或冰雪传感器检测到天线表面有积雪、结冰现象时，采集到的信号经过CPU处理后，输出控制信号，逐一启动每个加热通道。此时附着在天线背面的加热膜开始发热，使天线面上的积雪迅速融化，达到设定的温度上限时，系统自动停止加热。在此期间，如果持续降雪或下雨且天线表面温度下降到低于设定温度5℃时，系统将自动启动，继续加热。一旦降雨或降雪停止，系统将延时加热180 min，防止天线表面残留积雪或积水结冰。同时，为保证系统安全可靠运行，天线扇区的每个发热单元内部均植入温度保护开关，防止加热单元过热导致天线材料变形。

图1 天线融雪系统构成原理

3 系统功能描述

该系统具备以下主要功能：

（1）能自动识别、检测雨、雪、寒冷天气等自然条件，启动或停止加热。

（2）天线每个加热扇区（通道）独立控制、运行且具有过流、过载防护功能。

（3）可运行于自动模式和手动模式，支持本地控制和远程控制方式。

（4）通过RS-485远程通信接口，能实现远程控制、监测运行状态。

（5）控制软件具有故障告警和输出告警日志。

4 系统特点

该系统采用最新发热材料和智能温度控制，能够实时、全天候监测天线周围环境状况，一旦检测到天线表面存在积雪情况，系统可快速启动且长时间运行，支持预加热功能。

系统采用的硅橡胶电热膜和橡胶海绵保温材料具有寿命长，防水，耐高温、阻燃、防老化、热效率高等优点。且形状可根据天线各扇区形状任意裁剪加工，安装后完整贴合天线背面，外形美观，如图2所示。每片加热膜独立供电，一旦出现故障或损坏，只需更换该故障加热膜，不会影响融雪系统的整体运行。

考虑到卫星天线大都安装在室外，不便于现场控制，因此，该系统还配备了计算机远程控制软件，通过通信接口，在中控室就可以在计算机上观察传感器温度、加热启停温度、控制器工作状态等信息，并设定加热启停温度等，室内远程监控界面如图3所示。

5 系统维护事项

为确保该系统长期稳定、可靠运行，需定期对系统各部分进行必要检查和维护。主要有以下项目：

（1）雨雪天气后，检查控制箱和端子盒内部是否有浸水、表面腐蚀及灰尘杂质。

（2）定期清理冰雪传感器表面灰尘或附着物，以免产生错误信号。

（3）用万用表定期测量每个加热通道负载电阻值。如有偏差需检查每个加热通道供电端子盒中所连接的每片发热膜，测量其电阻值是否正常。若电阻为无穷大或电阻值为零，说明发热膜已经损坏。

（4）系统运行时，实时查看并详细记录远程监控软件的系统告警信息，为故障判断、处理提供依据。

6 结语

该套卫星天线融雪系统设备简单、安装方便、不用改造现有设备，具有简洁的人机监控、操作界面，已能满足国家新闻出版广电总局501台卫星天线的融雪现实需求，经2016年12月27日和2017年1月4日两次极端低温天气检验，系统运行稳定可靠，为保障国家新闻出版广电总局501台卫星信号节目源信号安全稳定作出了贡献。

图2 安装完成后的天线整体外观

图3 室内远程监控界面

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Reformation and research on the snow melting system of satellite antenna for radio transmitting station

Xia Liyuan
（Channel 501 of State Press and Publication Administration of Radio, Film and Television, Kunming 650302, China）

This paper takes technical projects of Channel 501 of State Press and Publication Administration of Radio, Film and Television as the background, introduces the scheme of several satellite antenna snow removal, and the final selection of the composition of snow melting system, and working principle are analyzed in detail, which describes the main functions and system characteristics of the scheme. This paper proposed daily maintenance items of the system, expecting to have certain reference significance to the peer.

snow decay; snow melting system; snow and ice sensor; heating film

夏利元（1979— ），男，云南昆明，硕士研究生，工程师；研究方向：电子与通信工程。