如何高效做好短波天线的维护

2021-07-02武文越

通信电源技术 2021年5期

武文越

（国家广播电视总局二〇二四台，黑龙江佳木斯 154027）

0 引言

短波发射天线是无线通信系统最为重要的组成部分之一。作为当下远距离无线通信的重要技术之一，区别于卫星需要中继站、电缆及光纤通信需要有线传输，短波通信不需要中继站和有线载体。从通信能力和造价等方面来看，短波通信造价低，运行成本低，通信能力强，因此短波通信运用比较普遍。短波天线种类繁多，根据特性不同，使用范围也不一样。这给维护工作提出了更高的要求。一旦天线出现故障，发射系统也会随之停止运行，从而导致通信中断。因此，做好短波天线的维护工作非常有必要，必须保障天线设备的完好[1,2]。

1 短波天线的传输方式

短波天线是工作波段在1～30 MHz的发射或接收天线。根据传输路径的不同，短波传输方式主要分为天波和地波两种。天波通过电离层反射来达到传输目的。由于太阳运动会对电离层造成不同程度影响，因此天波方式的传输波长跟随太阳运动的路径和活跃程度发生相应变化。地波沿地表传输，这种传输方式会产生一定程度的信号损耗，主要是受电导率和相对介电常数的影响。海水和江水的电导率和相对介电常数比陆地的大，传输效率好、损耗小，因此地波在海上航运及海上其他活动的通信运用较为普遍[3]。短波天线传输如图1所示。

图1 短波天线传输

2 短波天线的种类

2.1 外置短波天线

随着科技的发展，短波天线衍生出很多样式、形状及模式，运用较普遍的有同相水平天线、对称天线、角型天线、倍波天线、V型天线、鱼骨形天线以及菱形天线等。和长波天线相比，短波天线具有传输效果好、功效高、辐射作用电阻大、方向性优异以及增益良好等优点。长波天线通过地表面传输信号，由于长波衰减缓慢，因此从发射台发出的地波会妨碍传播途径上的其他发射台和接收台的正常接发信号[4]。

2.2 内置短波天线

内置短波天线经常使用在必须使用内置天线的接收终端，如收音机。收音机的内置天线使用磁性天线，由铜线在磁棒进行紧密绕线而成。磁性天线的制作方法主要有两种。一种是烧结铁氧体方法，采用传统的绕线方式，其优点是增益较高，但是由于临近电路板噪声过大，电路板产生的噪声会被铁氧体拾取，因此会导致整体降噪比下降，而且成品不抗振、易碎裂。另一种方法采用有机磁性材料，通过绕线制作而成。其优点是磁性天线与频率没有关系，因此降噪比较好，与铁氧体相比，有机磁性材料指标要多出2～3 dB，并且成品质量好，抗振、抗摔[5]。

3 短波天线的维护

3.1 短波天线维护的重要性

天线是无线通信和广播电视信号发射所需的重要设备。要保持通信畅通、信号接收良好，必须以天线设备的良好运行作为支撑。天线维护工作应该由专业人员实施。天线、馈线、桅杆及拉线组成了十分复杂的庞大系统，要求实施维护的天线工具有过硬专业技术和很强的责任心。维护工作可分为天线系统巡检和系统测试及调整两部分。

3.1.1 天线系统巡检

维护人员应每天对天线系统的重要部位进行巡检，定期对系统进行全面巡检和维护。例如，以月、季、半年等作为定期检查周期，同时做好相应计划，对各个部位依次进行专项巡检和维护。如遇特殊天气和特殊时期（如雷雨、大风及暴雪等天气和入冬入夏等重要时期），要进行特殊的巡检和维护工作。如在巡检中发现问题，维护人员应该及时进行妥善有效的处理。如果不能处理，维护人员应该第一时间上报，并请专业的技术人员来处理[6]。

3.1.2 系统测试及调整

系统测试及调整工作包括根据天线的使用情况和各使用单位规定的检修周期进行检修和测试，并提出大修计划；根据季节变化对塔桅拉线进行调整；根据播出频率的变化对天线系统进行调试。天线大修由专业施工队伍进行施工，主要任务包括塔桅结构检查、塔桅拉线绝缘检查、短波天线幕检查以及馈线全面检查。根据各地方条件不同，这些检查周期可定为5年或者其他时间[7]。

3.2 短波天线维护工作的类目及重点

短波天线维护工作可分为一般性维护（日常维护）和定期维护（以周、月为周期）。

一般性维护（日常维护）即维护人员每天对天线系统进行一次外观全方面的巡检，包括各个节点重要部位有无脱落、变形及锈蚀等现象。具体可采用望远镜和无人机等设备进行巡检。重点在于“日巡和全面”，以保证设备的经常完好。如遇特殊天气，相关单位应根据具体天气情况，通过相应地增加巡检次数、增加人员以增强巡检力量，加强对天线系统重点部位的排查。

定期维护是根据使用单位的相关规定和规程，制定计划和检修周期，按照检修周期的计划实施维护。例如，每周一次沿馈线线路进行巡检，包括馈线、馈线杆及双门的连接点等。具体维护工作为：检查是否有螺丝脱落、部件发生形变以及起火痕迹等；针对天线塔桅、天线拉线拉杆、天线幕、反射幕以及下引线等主要部件，查看松紧度是否良好，是否有断线和裂痕等；对检查场地偏向开关，检查其密封性是否良好，有无漏雨或起火痕迹。大型电台的所有天线部位应在一个月内全部检查一遍。

根据巡检周期不同，相应的维护工作内容不同。

以月度为周期的定期维护工作内容有：每月对场地偏向开关进行一次传动部分和接触头的检查，同时做好接触头和绝缘子的清洁工作。

以季度为周期的定期维护工作内容有：每季对塔桅进行检查，至少一次上塔检査铁塔结构和连接螺拴的松紧情况。

以年度为周期的定期维护工作有以下内容。

（1）每年对天线的天线幕、反射幕及天线振子松弛度进行一次调节，同时对塔身的垂直度和天线拉线拉力进行测试和调节。（2）每年对馈线拉线和天线拉线的花兰螺丝使用黄油做好防腐蚀、防老化工作，保证日后工作螺丝的良好使用。（3）每年对馈线底座基础进行检查，并对拉线地锚基础进行培土巩固。一般地，地锚应高出自然地面20 cm。也可以将馈线路由基坑等做成硬化的地面，提高维护的质量。（4）每年对馈线的行波系数和绝缘电阻进行一次测试。

特殊时期的定期维护工作内容有：在每年冬夏交替之际，维护人员可以根据《中、短波天馈线运行维护》规程要求和当地气候，适度对馈线线路和天线下引线的张弛进行调节，这样可以有效地避免因季节变化带来的热胀冷缩，导致馈线松紧不一，破坏平行，造成不良影响。

根据使用单位的情况不同，天线和地域不同等，相关单位应分别制定巡检、维护的周期和计划，并保证在周期内完成检修。维护人员在检查过程中发现问题应及时处理，一时不能处理的，要及时制定方案，准备材料，组织人力，利用停机时间抓紧处理。对于实在因人手、设备及时间等原因不能处理的故障，维护人员可根据情况请专业大修队伍协助处理。

每次维护检修处理结束，要形成详细的文字记录，尤其是对故障的处理和技术改造等，要明确时间、地点、天线型号以及故障部位处理方法等。故障处理完毕后，相关人员及时进行分析和总结，并做好存档。

天线维护人员必须经过培训和考核，并取得相关的从业资格证书，能够掌握天线的专业知识和基本的操作技能，熟练掌握天线施工的安全制度和相关的规程，同时能够在实践中不断总结提高专业维护技能。

4 短波天线容易出现问题的部位、原因及处理方法

4.1 天线部分

短波天线的天线部分经常出现的故障有以下几种。

（1）天线幕起火。有可能是大风造成天线振子或下引线摇晃，造成松动或者断线，该故障容易出现在天线幕的馈电点上。（2）引下线起火。引下线起火可能是由引下线局部高电位导致。可以通过在起火部位绑扎同等直径的铜线来降低高电位解决，同时还要对馈线线路进行细致检查。（3）反射幕起火。反射幕起火原因是发射频率不匹配或不符合。反射幕是按照固定频率制作的，而短波天线频带较宽，如果设计频率与使用频率匹配度较低或者相差较大，反射网容易发生起火甚至断线。（4）天线幕振子上哑铃绝缘断裂。对于这种情况，应该及时检查天线幕绝缘子是否有污渍，应定期做好清洁或调整尾巴绳拉力。（5）馈线杆倾斜。造成这种情况的原因一般有大风造成的摆动、外力产生的碰撞或雨后馈线基坑塌陷。应及时扶正馈杆，填实基坑并加装拉线，加强巡视杆路。（6）阻抗失衡。馈线形状改变或者馈线太松会造成阻抗失衡，应及时调整馈线垂度。

4.2 馈线部分

短波天线的馈线部分经常出现的故障有以下几种。

（1）馈线起火导致断线。馈线起火的原因一般有两个，一是功率过载、容量不够；二是在海拔较高的地区，馈线的临界电位梯度变低，电位梯度超过馈线的临界电位梯度，造成起火。发现起火后，维护人员应做好相应的安全措施，对故障点进行及时处理。在没有断线的情况下，应该对故障点进行打磨和抛光，防止造成二次起火；如果发生形变，应该尽可能恢复馈线初始形态，以保证技术指标可靠。在断线的情况下，应首先对故障点进行打磨、抛光和切除，之后进行接线。接线主要有铜线绑扎法和套管压接法两种方法。铜线绑扎法：取适用长度、同等直径的铜包钢线，用铜线对铜钢线两端与断线点两端进行缠绕绑扎对接。套管压接法：取适用长度、同等直径的铜包钢线和对应大小铜套管，将铜包钢线与断线依次插入套管内，用手动液压钳或者便携式电动液压钳进行压接。此方法便捷高效，能大大缩减故障处理时间[8]。（2）馈线垂吊装置起火导致馈线脱落。这种情况可能是由于特殊天气造成的起火。例如，在雾天或者空气质量较差、灰尘较多的天气，垂直吊棒或者吊绳绝缘度降低而发生起火。馈线采用两路馈电水平运行的方式，如果在巡检中发现馈线一侧的馈电垂吊装置断裂，维护人员应及时上报，并且做紧急处理，可将另一侧的垂吊装置打断，保持两路馈电线路的水平一致，优先保证信号质量，之后做好相应的安全措施，组织人员对垂吊装置进行更换[9]。（3）馈线绝缘横支撑断裂导致线间起火。在雾霾、雷雨大风天气情况下，瓷棒表面有污垢可导致绝缘度降低，固定螺丝有毛刺出现，尖端放电，可能造成线间起火。如果在巡检中发现此问题，维护人员应该及时上报并做好紧急处理，之后做好相应安全措施，及时更换损坏的横支撑。在特殊天气情况下，维护人员应加强巡检，在巡检中发现瓷棒有污垢应及时处理。对于固定螺栓，可以加装螺母盖，不仅可以有效防止尖端放电，还可以防灰、防水及防止腐蚀。（4）落鸟导致馈线起火。在巡检中发现此问题，维护人员应立即上报，并及时用绝缘杆将鸟身或鸟爪清除，之后做好安全措施，对起火点进行打磨处理。对于此类问题，可以根据实际情况加装驱鸟器，同时做好日常的巡检工作[10]。