浅谈数字音频广播（CDR）与VHF数字调频、电视发射机天馈线系统的维护与检修

2017-04-03赵久晶扈广义

数字传媒研究 2017年12期

关键词：驻波比馈线发射机

赵久晶　扈广义

1.2.赤峰市802转播台　内蒙古　赤峰市　025350

1　天馈线系统的组成

天馈线系统通过天线向空中辐射电磁波，将发射系统送来的导行波的能量转换成向空间传播的电磁波能量，从而将信号传送到覆盖区域，主要由一个或若干个发射天线单元及一些相应的馈电部件，如天线、馈线、多功器、同轴开关、充气机等部分组成。如图1所示。

同轴开关的作用是将音频广播和电视发射系统中，主机、备机与天馈系统和假负载之间的连接和快速切换装置。

图1　天馈线系统方框图

硬馈和软馈是射频信号的通道，采用硬馈主要是机房内部走向横平竖直，布局美观。

多功器的作用是将多部不同频道、不同频率发射机的输出合为一路，实现多台发射机共用一副天线的功能，主要是减少发射成本。

充气机的作用是使馈线内保持一定压力的干燥空气，保证馈线内的空气干燥，以确保外部潮湿空气及水分不能进入其中，从而使传输特性稳定，保证信号的传输质量。

天线是一种变换器，它是将馈线上传输的电信号，变换成无线空间中传播的电磁波，具有互易性。802台主要采用的是偶极子天线和缝隙天线。

2　天馈线系统的测试

2.1　指标说明

在广播电视天馈线系统中，天线与馈线的阻抗不匹配，天线与发射机的阻抗不匹配，高频能量就会产生发射折回，在馈线上产生电压驻波。驻波的主要参数有四个，即反射系数、行波系数、驻波比和回波损耗，它们之间有固定的数值关系。工程上常用驻波比和回波损耗作为天馈线的电气指标。

电压驻波比VSWR是射频技术中最常用的参数，它是驻波腹处的电压辐值Vmax与波节处的电压Vmix辐值之比：

VSWR的理想值是1，如果VSWR值过高，会降低发射机系统的工作效率，给发射机和馈线造成严重损坏。

2.2　天馈线系统的测试

天馈线系统技术指标可以参考GY/T5051-94《电视和调频广播发射天线馈线系统技术指标》和GY/T5052-94《电视和调频广播发射天线馈线系统技术指标测量方法》。测试驻波比工程上常采用网络矢量分析仪DS7631A/50Ω进行测量。测试流程如图2所示。

图2　测试流程

3　常见故障

3.1　发射功率降低

在日常维护中，发射机屏显VSDVR≥1.2以上或发射机功率未变，反射功率较以前增加，说明发射系统异常。

VSWR值过高，天馈线中反射波的成份多，发射机的输出功率有相当一部分被反射回来，没有发射出去，因而降低了发射功效率。

首先，检查天馈线的接口端有无发热现象。一般情况下，馈管头过热多半是馈芯与馈芯之间接触不良造成的，特别是室外天线与馈线连接的馈管头，有时也会出现锈蚀和封闭胶脱落造成潮湿空气进入馈管中造成馈管头过热；检查硬馈的固定卡子是否松动。其次，用网络分析仪测量驻波比，若VSWR≥1.3，说明天馈线系统出现故障，要逐级测试，判断故障部位。实践中出现如下情况，初装时，同轴开关以后的驻波比正常，硬馈与发射机之间驻波比就高，当拆下硬馈仔细检查时，发现硬馈里面的支架移位，插芯与管壁不同心，阻抗发生了变化，更换新的支架，调整好插芯位置后驻波比正常。

3.2　损坏发射设备

VSWR过高，反射功率大，易使发送设备产生自激或过载。虽然，近几年生产的数字发射机设计有失谐保护功能和VSWR保护措施，当VSWR过高时，会自动启动设备的保护，自动降低发射功率，有时过高仍会损坏发送设备，当VSWR＞2.0时，极易损坏发送设备。

3.3　损坏天线、馈线系统

当VSWR很高时，反射波在天线和发射机之间来回反复时，会丧失一部分能量而转化为热能损耗。这部分热量增加了馈线对热损耗的承受，会产生破坏作用。在特殊情况下，VSWR很高会引起高电压在馈线的连接处产生电弧，特别是连接点接触不好和长久失修锈蚀的地方，电弧若穿过馈线绝缘体的连接处或者绞合处，则会降低该处的耐压参数，该地方会被以后更低的电弧击穿。因而，VSWR很高会破坏天线、馈线的技术指标，减少天线系统的使用年限。

若VSWR＞2.0时，称之为全反射，在没有自动保护的前提下，极易损坏发射系统。

赤峰市C115微波站1KW数字调频发射机曾发生过这样的故障：发射机采用的主馈是SDY-50-40软馈，天线采用VHF双偶极子水平极化GME9A-400型天线，春季冰雪融化之时，发射机因反射功率过大而自动关机。我们首先测量了天馈线的驻波比≥2.0形成了全反射，从多功器末端逐级加假负载进行测量，硬馈和多功器均正常，登塔检查天线正常，判断是软馈出现故障，经逐尺检查馈线，发现盘在地面的馈线外皮有一处破损，怀疑融化的雪水渗进馈管内，造成全反射。我们截去了从破损处到机房内的馈线，放空积水，进行了烘干处理，重新做好馈管头连接完毕后，驻波比≤1.15，发射机恢复正常。我们总结出馈线不能过长，会增加传输损耗；不能盘在地面之上，应放在走线架上，至少要离开地面1～1.5米以上；馈线紧固在走线架上，防止大风使馈线外皮磨损，造成雪水或雨水漫渗到馈管之中，防止馈管内的铜质外壁与走线架短路，造成事故。