电视与调频广播发射天线建设与改造

电视、调频广播发射天线建设与改造1、发射天线的作用与重要性发射天线的作用是将发射机输出的高频电能转换成向空间辐射的电磁波能量，并按预期的发射场型和电场强度对服务区进行有效覆盖。在发射台塔桅和天线都是基础性的关键设备。（塔桅的作用主要是把天线举高）在基建或改扩建时塔桅和天线方案规划设计的好坏，选用设备品质的优劣，架设与安装施工是否专业，设备维护是否到位，都直接关系到节目的播出质量和设备的稳定与安全播出。关系到一个工程的投资，也关系到对服务区覆盖的效果以及对周边其它台服务区的干扰。可以说，一个电视或调频广播覆盖网的成功规划与建设，是与正确选择发射天线分不开的。一个发射台能否正常、有效地工作与它的天线质量也是分不开的。2、电视与调频广播的有关技术政策我国的电视与调频广播是由中央、省（自治区，直辖市）、市（地、州、盟）和县（旗）电视台开办的电视和调频广播节目组成四级混合覆盖网，以保证全国95%以上的人口能够看好电视、听好广播。在国家无线电管理委员会划分给电视和调频广播使用的频段内，电视米波频段48.5MHz—223MHz内设置了12个频道，也称为VHF频段。电视分米波段470MHz—960MHz内设置了56个频道，也称为UHF频段。并规定了各电视频道图象载频和伴音载频的频率。在VHF频段内，包含了调频广播的频段；在UHF频段中包含了与其它行业合用的部分。我国的彩色电视每个电视频道的必要带宽为8MHz；其中图象带宽为6MHz；伴音载频与图象载频相距6.5MHz。彩色电视的发射，图象采用调幅方式，伴音采用调频方式。图象信号与伴音信号的载波功率比为10：1。我国的调频广播频段为87MHz--108MHz，每个频道的必要带宽为200KHz，频道间隔为100KHz的整数倍，共210个频道，采用频率复用制。为了防止与电视信号相互干扰，电视的4、5频道已不使用。关于电视和调频广播的服务场强：在彩色电视和调频立体声广播覆盖网中，一个重要的技术规定就是服务区边缘地区的最低场强要多大即可以满足接收。根据1993年公布的国标（国标选用了ITU—R第1087—1号报告书应给予保护的最低场强值）：彩色电视为：波段Ⅰ--46dB（µv/m）；10米高接收天线。波段Ⅱ--48dB（µv/m）；10米高接收天线。波段Ⅲ--49dB（µv/m）；10米高接收天线。波段Ⅳ--53dB（µv/m）；10米高接收天线。波段Ⅴ--58dB（µv/m）；10米高接收天线。调频广播为：农村--54dB（µv/m）；10米高接收天线。城市--66dB（µv/m）；10米高接收天线。覆盖区和覆盖半径：发射机的服务场强等于或大于可用场强的区域称为覆盖区，其边界称为覆盖区边界（边界上的服务场强等于最低可用场强）。发射机到覆盖区边界的距离称为覆盖半径。电视和调频广播的电波覆盖主要靠直射波，为了提高最佳的有效人口覆盖率，在发射台台址的选择上，最好靠近人口密集的市中心，这样就可以最小的有效辐射功率，覆盖最多的人口。为了降低同、邻频干扰，希望服务半径最大不得超过本级行政区划边界，不超过或少超过视距。为了防止对周围环境的电磁污染和降低干扰场强，避免出现大功率发射机使用低增益、矮天线的不合理情况，对不同标称功率等级发射机的相关技术参数有如下规定：发射机标称功率（千瓦）10310.30.10.03天线最低高度（米）150150100757550天线增益（分贝）≥8≥8≥6≥3≥3≥2馈线损耗（分贝）≤2≤2≤2≤1≤1≤1关于服务区场强的预测和接收，对于电视和调频广播服务场强的计算有多种方法，根据我国电视调频覆盖网规划方法的技术标准规定：传播曲线采用ITU—R370—5建议书推荐的传播曲线。在距发射台D（KM）远处的场强E（dBµv/m）可由下式计算：E=P+E1-A（dBµv/m）式中P1—天线的有效辐射功率dB；E1—从相关统计曲线上查到的场强值（dBµv/m）；与地形崎岖度⊿h有关的衰减校正系数dB。天线的有效辐射功率P1可由下式计算得到：P1=P+G-L式中P—发射机输出的额定功率dB；G—发射天线的增益dB；L—馈电系统的损耗dB。关于接收天线的高度与场强值：目前国际上大多使用10米接收天线，建议曲线中给出的也是10米天线的场强值。多年来大家熟悉的是4米接收天线的场强值。有的单位在实际测试时没有10米天线，只能使用4米或1米接收天线，用实测场强值与标准值进行比较，天线由10米降到4米，场强值下降8-12dB，天线由10米降到1米，场强值下降20dB，（米波段，50公里距离）。3、电视调频发射天线系统综述根据人口覆盖的事业重点。目前，我国的电视和调频发射台，大多建在城市人口密集的中心地带，采用全向天线，服务区是圆形的，这样的覆盖场形效率最高，服务区半径10—120公里。服务区的大小依赖于发射台不同的技术参数如：天线高度，天线增益、发射机功率及地形地貌等。有些台则必须使用定向天线，其服务区可能是各种形状，例如大连及北戴河等沿海城市。总之采用何种形式的天线，要根据服务区覆盖的需要，尽可能使服务区的边缘场强满足所需的最低可用场强。在各发射台，塔桅和天线即是播出设备的一部分又是基础性的永久设施。作为将天线举高的铁塔可以使用几十年，按国际惯例一副天线也可以正常使用10-15年。因此，在天线方案的规划、设计、选型、安装和维护等方面都提出了很高的要求，天线的好坏将直接影响节目的播出质量，服务区的场强覆盖和安全播出。3-1天线高度与视线距离地面电视与调频广播频段的频率范围在48.5MHz—960MHz，在无线电波的频谱中属于超短波范围。超短波传播的特点：1、因其频率高、波长短，地波的衰减很大，电波穿入电离层又不能反射回地面，因此地波和天波都不能利用，而主要靠距地面10公里以内的、由直射波和地面反射波组成的空间波传播。2、具有几何光学的性质，视线所及的地方，电波才能达到，在视距范围内可以稳定接收，因此也称为视距波传播。3、因电波离地面较近，受地球曲率的影响，传播距离不远一般只有几十公里，为了扩大服务范围天线需要架高。但是，天线的高度主要根据服务区的大小来确定，增加天线的离地高度，远区的场强增加，天线附近的区域场强要减小。服务区通常以视线距离为限，视线距离与接收和发射天线的关系：视距D的计算：D=4.12（+）（公里）；式中h1—为发射天线的高度（米）；h2—为接收天线的高度（米）。由公式可见，发射天线和接收天线越高，可视距离就越大。由于受地球表面大气折射的影响，水平传播的电磁波经常沿着微微向下弯曲的路径传播，因此，电波的实际传播距离为视距的1.2倍。3-2天线的有效辐射功率在台址和天线高度选定以后，根据服务区覆盖场强的要求，便可以确定各个方向的有效辐射功率或允许的有效辐射功率。从而选择各方向的天线增益和发射机的功率。天线的有效辐射功率由下式表示：有效辐射功率ERP=P（dB）+G（dB）-L（dB）；式中：P—发射机功率；G—天线增益；L—天线系统中主、分馈电缆，功率分配器等总的损耗。由此，可以看出要增加天线的有效辐射功率，可以采用增加发射机功率或提高天线的增益以及减小系统损耗的办法。3-3天线增益天线的增益随天线的层数增加而增加。天线增益高，有效辐射功率大，服务范围就大，比单纯扩大发射机功率要经济。但增加天线层数，要受到桅杆长度的限制，同时天线增益太高，近区反而接收不好。因此，要根据服务区的实际需要，合理选择各方向的天线增益。3-4全向与定向天线主要根据服务区场形覆盖的需要。全向天线一般采用四面安装，各方向的增益相同。天线的水平面方向图是一个近似的圆，这样的场形覆盖效率最高。定向天线，可以采用一面、二面或三面安装，各面的增益相同，也可以四面安装天线，各面的增益不同等多种组合方式。使天线的水平面方向图有不同的形状。3-5天线的波束下倾对于等幅同相馈电的天线来说，发射的主瓣方向与桅杆垂直，因为地球曲率的关系，可能使主瓣达不到地面。为了减少天线向上半空辐射能量，提高电波的利用率，经常使用电气或机诫下倾的方法，使天线的主瓣向地面倾斜一定角度。下倾角可按下式计算：θí=（1.5—2）×0.0278（度）Ht-发射天线离地高度（米）机诫倾斜：可以有两种方式：1、在塔较高时，馈电相位不变，使顶层天线下倾一定角度；2、在塔较矮时，使各层天线都下倾一定角度，下倾的角度可以相同也可以不同，这样的倾斜对天线增益没有损伤。电气下倾：改变各层天线的馈电相位，即使各分支电缆的长度不同，这样的倾斜将损伤天线增益。3-6天线的零点填充对于等幅同向馈电的多层天线，垂直面方向图中会出现一些零场强点。造成的原因是天线层数增加时，方向图副瓣增加，主瓣与副瓣、副瓣与副瓣之间存在零辐射点。这样处在电视台附近的地区将形成一圈圈零辐射的环带，在此区域内由于场强很弱将影响接收。为了弥补这一缺陷，通常采用改变各层天线的馈电相位，使各层天线的合成场不再为零。从而将零点区域内的场强提高一定数值。一般主要填充靠近电视塔的第一和第二零点，填充量一般为场强最大值的5--20%即可。3-7天线的馈电系统天线的馈电系统有多种组合方式，一般由主馈电缆、功率分配器、移相器和分支电缆构成，对天线的各辐射单元馈电。其中使用一根主馈电缆的称为单主馈方式；将天线分为上下两部分，使用两根主馈电缆分别馈电的称为双主馈方式。功率分配器有多种变比，可以对各辐射单元等功率馈电；也可以不等功率馈电。为实现对服务区的有效覆盖，对天线的各辐射单元，通常使用的馈电方式：1、等功率同相馈电：即对各辐射单元以等功率同相位馈电。2、等功率900相位差馈电：即对各辐射单元以等功率，但使四面相邻单元保持900相位差的馈电方式。这样的馈电方式对系统有补偿功能，可以提高系统的驻波比指标。3、不等功率900相位差馈电：根据需要，可以使多面安装的天线各方向馈以不同的功率，同时使相邻单元有900相位差的馈电方式。这样的馈电方式，水平面方向图的圆度更好，而且可以提高系统的驻波比指标。2-8天线的安装方式各种天线因其特点有不同的安装方式，例如：蝙蝠翼天线只能正交地安装在塔顶桅杆上，若桅杆的直径超过0.2λ，天线水平面方向图的圆度将变坏；用于全向发射的隙缝天线，也需要顶装；使用在UHF频段的四偶极子单元板天线也适合安装在桅杆上。考虑大风时，使桅杆摆动对天线的影响，天线的层数一般不超过12层。为防止灰尘、雨雪或裹冰等自然环境因素对UHF频段天线的影响，可以使用在塔顶天线桅杆的外面安装大型玻璃钢罩的方式加以保护。带有反射板的天线，例如：偶极子天线、背腔天线等，适合安装在塔桅直线段的侧面。因为塔直线段的机诫强度较高，可以多层安装，以组成不同增益和方向性的天线阵。4、常用电视调频发射天线系统在工程上，一副完整的电视或调频发射天线，均是以多层多面组单元天线组成阵列的形式工作的。组阵的依据是：服务区场形覆盖的需要、塔的高度、类型及桅杆长度、发射机的功率、结合各类单元天线的方向图、增益和功率容量等参数进行选择，组成全向或定向发射的天线系统。组阵的要求是，同一副天线的振子要相同，各层振子的层间距要一致。在用于全向发射时，单元天线通常安装在塔桅的四个侧面，组成全向天线，服务区的水平场型是呈圆形或梅花形的。根据塔桅的截面形式和宽度，可以采用偏置安装，即天线不装在桅杆的中心线上，而是偏离一定的距离，此距离的大小与工作频率、桅杆尺寸等因素有关，且四面天线的馈电相位依次相差900。这种方式可以改善水平面方向图的圆度，也有利于改善系统的驻波比指标。也可以采用斜置安装，即天线安装在桅杆四角对角线的延长线上。一般当塔桅直径较大、振子面数较少时采用这种方式，通过调整振子与桅杆的距离、各层振子的相对位置等可以改善水平面方向图的圆度。如图示：在用于定向发射时，在正方形截面的塔上，可以采用一面、二面或三面安装天线的方式，各面轴向也可以采用不同的层数。此时，覆盖区的水平场型有多种形式，其水平面方向图如图示：垂直面方向图则由天线的层数和各层的馈电相位来决定，层数越多天线的增益就越高，但要受到桅杆允许使用长度的制约。为了实现主波束下倾和零点填充的目的，可以采用机诫下倾和各层天线不同相位馈电的方式。4--1单主馈的全向天线系统一般由多层四面单元天线组成的阵列，使用一根主馈电缆馈电的天线我们称之为单主馈全向天线系统。当前这样的系统使用的最多，但可靠性不高，若主馈电缆或系统发生故障需要处理时，可能导致停播。一副5工使用的4层4面单主馈馈电的调频天线系统图如图示：当天线系统故障需要停机检修时，可能要影响到5套节目播出。系统配置表序号名称型号规格数量1天线双偶极子单元板16片2分馈线SDY-50-15-316根IF-453功分器50Ω/8:50Ω2套IF-110/IF-454功分器50Ω/2:50Ω1套IF-110/IF1105连接器IF1102套6主馈线SDY-50-80-3200米4--2双主馈全向天线系统为了提高系统的可靠性，将由8层4面单元天线组成的阵列，分成上下两个半副，分别使用两根主馈电缆馈电的天线系统，称为双主馈全向天线系统。正常情况下是整副天线工作，当某半副天线故障时，可以使用另外半副维持播出，不致造成停播。此时，若半副天线可以承受全功率的话，因天线减少一半而使发射场强降低3dB服务区面积有所缩小。双主馈系统需要在机房内主馈电缆的输入端增加开关板等设备。需要倒用半副天线时，可以在开关板上通过U形连接器的倒换来实现，方便、快捷。另外，为了使上下两个半副天线的馈电相位相同，两根主馈电缆的电长度要相等。一副8层4面双主馈馈电的天线系统如图示：双主馈天线系统图系统配置表序号名称规格型号数量备注1单元天线4偶极子单元板32面IF452分馈线SDY-50-15-332根IF45/IF453功分器50Ω/4:50Ω8套IF-45/IF-704功分器50Ω/4:50Ω2套IF-70/IF-1105移相器90度4套IF-70/IF-706弯头馈管法兰等边直角2套IF-110/IF-1107主馈线SUY-50-80-3200米2根IF-110/IF-1108开关板1套5、电视调频发射天线系统的安装方法与技术要求电视调频天馈线系统的安装方法一副安装完好的高质量天、馈线系统，各项电气指标应满足设计要求，而且性能稳定，运行可靠，经得起长时间、满功率的考验。⑴安装前制定施工方案施工方案是指导安装施工的依据。在塔上完成天线系统安装是一项精度要求高、难度大的工作，高空作业有一定的危险。为了保证施工安全和工程质量，通常在安装之前需要认真审核工程图纸，并到现场进行实地考察后制定施工方案。在方案中应包含以下内容：①结合工程设计要求和现场条件选择安装施工的方法；②施工人员、工具设备和仪器的配置；③满足设计要求的质量保证措施；④结合工程特点制定的安全保证措施等；⑵天线安装的方法和顺序天线安装通常是在所有天馈线元件经现场检测合格之后，采用机诫吊装的方式，将天馈线元件分批从地面吊运到塔上安装位置，再由塔上人员按图纸和工艺要求完成各种连接和固定,最后进行系统各项指标的测试。在安装过程中应坚持安装一步，测试一步的原则。即：先吊装主馈电缆，经测试合格后，继续吊装测试节、功率分配器等，经测试合格后，再吊装天线单元，最后吊装分支电缆等。安装过程中的测试可在塔下机房内主馈输入端处进行，在塔上接标准电阻。①安装前的检测，在现场对所有天馈线系统元件、组件进行检测。清点数量，外观检查有无缺损、变形或进水。必须测量的项目是电压驻波比和绝缘电阻指标，并作检测记录，合格的以备安装。主馈电缆的驻波比指标在使用频段内应不大于1.08；其它元件、组件指标应不大于1.1，绝缘电阻不小于1000MΩ。A、在测量过程中仪器和附件要经常校准以保证精度。B、测量中，需要翻转并轻轻振动被测件，观察曲线的变化。发现问题要设法解决，以适应高空吊装的不利情况。②吊运，将天馈线元件、组件分批吊至塔上安装位置。A、使用卷扬机、钢丝绳、滑轮、套子绳和尼龙绳（尾巴绳）等组成机诫强度足够的吊组；B、吊运过程中，要防止坠落或与塔发生碰撞，可使用尾巴绳进行控制并使用对讲机保持上下联络；③安装A、严格保证各天线单元的层间距、偏置尺寸和机诫下倾角度；B、保证天线阵的中心标高，和与其它天线或平台的距离；C、使各层各面的天线振子保持一致，从两个相互垂直的方向观测，保证各元件的横平竖直和可靠固定；D、分支电缆的连接按图纸要求对号入座，不可错接。④主馈电缆吊装A、主馈电缆在吊装之前，应按敷设路由仔细丈量尺寸后截断，（单主馈时，丈量其机诫长度即可，双主馈时，必须保证两根电缆电长度相等）。然后安装两端的电缆连接器。（连接器可以请生产厂家安装）连接器的安装应认真仔细，以保证内外导体的连接尺寸和气密性。B、吊装口径在1-5/8″以上的电缆应使用辅助钢丝绳和钢丝网兜。为防止发生碰撞应采取措施对电缆连接器进行保护或有人上塔跟随。在塔上敷设需要转弯时要考虑允许的最小弯曲半径。C、电缆吊装到位后，使用卡具在塔柱或桥架上进行固定，卡具与塔柱或桥架连接的一端要可靠固定，与电缆固定的一端要松紧适度。⑤安装后系统测试待天线元件全部安装就位后进行系统测试。可在机房内主馈电缆输入端测量。（参照天馈线系统技术指标和测量方法）各项指标合格后，加功率试机一小时，再次测试系统指标。按设计进行服务区场强测试。天馈线系统驻波比指标：模拟电视甲级：1.1；乙级：1.15；丙级1.2；调频广播甲级：1.15；乙级：1.2；丙级1.3数字电视和广播甲级：1.2；乙级：1.25；丙级1.3；⑥系统密封为防止日后雨水或融化后的雪水浸入到系统内部，应对安装好的系统各连接点进行细致可靠的密封。可以使用自粘胶带加热缩管的方式对个各连接点密封。⑦系统防雷A、为防雷击，各天线单元应安装在塔顶避雷针以下450角保护范围之内。天线反射板等通过安装构件与塔身做多点可靠连接，必要时可以使安装构件与塔桅实施点焊。B、功率分配器通常由多点固定在塔上，为防雷击，可使其中几套卡具不垫胶皮直接与其外导体和塔柱连接。C、为防雷电引入，主馈电缆在进入机房之前应再次接地。进入机房以后，主馈电缆头通过与之相连接的开关板、频道合成器或多工器等设备再次接地。D、使用地阻摇表测量各塔柱的接地电阻，合格值为R≤4Ω。6、天线新技术的采用90年代以后，在引进国外天线系统的同时，许多相关技术也被消化吸收并在国产天线系统中被广泛采用。改善了广播电视节目的播出质量和覆盖效果。天线在塔上的安装方式采用“偏置安装与同层振子相差900相位差馈电技术”。该技术的采用可以改善天线系统的驻波比指标和覆盖场型的水平面圆度。通过改变系统中各层天线振子馈电相位的方式，达到使天线的辐射主瓣向地面倾斜一定角度和提高地面零辐射区域内场强的目的。此即“波束下倾”和“零点填充”技术，该技术的采用可以提高电波的利用率和改善覆盖效果的作用。在系统中采用不等功率的分配方式，使某些天线振子辐射的功率小一些，以改善天线的覆盖效果。系统采用“双主馈方式”，即使用两根等长的主馈电缆同时为一副天线馈电（天线被分为上下两个半副，平时整副工作），当天线故障时，可以使用半副（或整副，设计功率容量许可）天线维持播出，以提高天线的可靠性。受塔上天线安装段的限制，安装的天线总是有限的，建成后的塔和天线不易改变。多工技术的采用，有效地解决了节目多，天线少的矛盾。目前，我国电视播出已作到三工，调频广播作到七工，甚至更多。在系统中使用自动充气机为主馈电缆充入干燥空气，并保持0.35公斤/平方厘米左右气压，这样可以使电缆内保持干燥，传输足够的功率容量。有的天线系统可以充至分馈线。在系统中加入测试节，以方便检修测试，不用经常拆开系统而造成故障的隐患。测试节可以安装在塔上主馈的末端，也可以安装在机房内主馈的始端。在主馈电缆的始端或开关板上安装偶合器和功率表及报警器，监测天线系统的入射功率和反射功率，通过在功率表上设置的反射功率门限值触发报警器。天线的频带宽度扩展，一副天线可以覆盖整个调频频段，2-3副天线可以覆盖整个UHF频段，只要提出要求可以个性化设计。制造天线的结构材质，也有很大变化工艺质量也更高了，天线的性能指标也更高了、一致性更好了。7、电视调频天线与多工技术天线的多工使用，是我国近20年来被普遍采用的一项新技术。即使用一副天线同时发射几套不同频率的电视或调频节目，可以节约塔和天线投资，经济效益十分明显。90年代以来，广播电视事业得到了较大发展，各级发射台都需要增加电视和调频节目，但是，在已建成的塔上天线桅杆的长度、适合安装天线的位置是有限的，要增加节目和天线往往很困难。多工技术的采用较好地解决了这一矛盾。例如：使用频道合成器可以将2—3套电视节目合成输出至一副天线发射，使用调频多工器可以将几套不同频率的调频节目合成至一副天线同时播出。多工技术对天线的要求：要有足够的频带宽度和功率容量；对天线的可靠性提出了更高的要求，因为天线故障时，要影响几套电视或调频节目的播出。多工技术的采用需要增加电视频道合成器、调频多工器和同轴开关等设备。多工器的种类有很多，例如：三分贝定向耦合器、滤波式频道合成器、相位式频道合成器、调频五工器等等。目前，以桥式多工器应用最为普遍。①三分贝定向耦合器三分贝耦合器，是由两条长度为λ/4且相互平行的带状金属板（或金属管）为内导体，以截面为正方形的长方体（或园柱体）金属盒为外导体组成的。四个端口均为50Ω的同轴式结构。能量从1口输入，有一半的功率从2口输出（称为耦合输出）电压与1口同相。另一半功率从4口输出（称为传输输出）电压滞后于1口900，3口无输出（称为隔离端）。反之亦然，能量在3口输入，在2、4口各有一半功率输出但相位相差900。因三分贝定向耦合器的结构及工作原理可知，1口和3口之间是相互隔离的，若从这两个端口输入两路相同频率（或不同频率）且相位相差900的信号，则可以在2口或4口的一个有合成输出，故三分贝定向耦合器也可以作为双工器使用。更多的情况在多工器中的同一位置三分贝耦合器即作为分配器使用又作为合成器使用。②滤波器式频道合成器为了提高频道之间的隔离度，避免相互之间的窜扰和互调，通常采用三分贝耦合器与滤波器组合使用的方式。滤波式频道合成器（或称滤波式双工器、桥式双工器）有多种形式，其结构及原理如图示：桥式双工器桥式双工器，由两个3dB定向耦合器(D1、D2)、两个带通滤波器(B1、B2)、一个均衡负载(R)和连接馈管组成。信号f1由3dB定向耦合器D1的1口输入，由2口、4口输出两路功率各为一半的信号，其中2口与1口同相，4口比1口滞后90°。两路信号通过带通滤波器B1、B2到达3dB定向耦合器D2的2′、4′口，由于4′口与3′口同相，2′口比3′口滞后90°，故两路信号合成至3′口输出。信号f2由D2的1′口输入，在2′、4′口输出两路功率各一半的信号，在带通滤波器处被全反射回D2，由于相位的关系，两路信号被合成至3′口。由于3dB定向耦合器D1的1口只能输入f1信号，所以称为窄带输入口，D2的1′口可输入除f1以外的信号，故称为宽带输入口。另一种滤波式频道合成器，其原理见下图：滤波式双工器滤波式频道合成器的工作原理与用于调频的滤波式双工器相同，因为用于电视两个频道、4个载波的合成，故要求通带更宽，需要的谐振腔数量就多。这种形式的频道合成器由于使用了三腔带通滤波器，具有更高的隔离度，用于电视发射机的合成时，要求工作频率间隔两个频道以上。③调频五工器调频五工器，是五套不同频率的节目共用一副天线的设备，由五个滤波式双工器组成。其结构及工作原理如图示：调频五工器f1通过第一个滤波式双工器I1后到达第二个滤波式双工器I2的宽带口，通过I2的作用与f2合成并送至I3的宽带口，与f3合成，再依次与f4、f5合成至天线。实际上，3dB定向耦合器的隔离端之间总会有一些泄漏，带通滤波器也不可能把带外信号完全反射，因此五工器的各输入端之间会有一定的窜扰。根据五工器的频率安排，带通滤波器可使用两腔或三腔，两个频率之间如果间隔较远，使用两腔就足够；当频率间隔较近时，可以使用三腔的滤波器，以加大带外衰减，从而获得良好的隔离度。一般各输入端的频率间隔要求在1MHz以上。④调频5+1多工系统调频5+1多工系统的结构及工作原理如图示：该系统由5部10KW发射机（2部5KW合成）、1部5KW备用发射机（频率可以调整）、1套桥式五工器、5个同轴开关、1个10KW假负载、5个2KW吸收负载和若干连接使用的同轴馈管、弯头等组成。发射机的主、备机与五工器、假负载和天线通过同轴转换开关连接在一起。图中同轴开关实线表示各发射机处于正常工作状态，此时，各发射机信号通过同轴开关进入五工器合成输出到天线。备机通过各同轴开关连接到10KW假负载。当某部发射机出现故障时，其所对应的同轴开关转换到图中虚线位置（其它开关仍保持原状态）将故障机连接到假负载，并将备机信号送入五工器，保证节目的正常播出。同时，可以在假负载上对故障机进行测试和处理。8、多工器与同轴开关的安装⑴安装前的准备工作工系统在安装之前，先进行平面设计。应结合设备的体积、机房内的可用面积和空间，以尽量靠近发射机并留有足够的检修通道为宜。同轴开关可以设计安装在多工器上方，且方便手动切换的地方。②安装前的检测，外观检查并进行试组装。指标测试主要有：各输入端口的驻波比、输入到输出端口的插入损耗、各输入端口之间的隔离度和3dB带宽。③按设计图纸，在机房内地面划线定位，为了设备稳定，可使用角钢焊制固定各滤波器箱体等设备的地框。④制做安装固定同轴开关使用的支架和布置控制线缆的桥架。⑵系统安装①为方便搬运移动，可将桥式双工器作标记后分解，按设计图使各滤波器在各地框内就位，并与各频率发射机位置一一对应。在移动滤波器时，应避免大的振动或碰撞其箱体。②按标记重组双工器。对正各同轴端口的内外导体轻轻插入到底，并拧紧喉箍，完成3dB耦合器、滤波器及平衡负载等各部件的连接。③在滤波器上多点固定支架后安装同轴开关，为了美观各套同轴开关的位置、方向和高度应保持一致。在多工器系统的一侧安装假负载并使用地脚螺丝固定。④尽量使用规格型号相同的同轴馈管和转接件等进行各设备之间的连接。连接应保证高效可靠。⑤外导体连接的方式有两种：1、使用活法兰和螺栓紧固连接；2、使用套筒抱箍和喉箍紧固的方式。内导体的连接则均使用插芯。不论采用那种方式，均要使内外导体紧密接触并保持同心，以使连接部位的反射最小。⑥在完成各种连接之后，还应对悬空连接的馈管采取加支撑或吊杆固定的措施以防止变形脱落。⑦再次测试系统各项指标，应符合设计要求（参照多工器指标测试）。⑧安装同轴开关控制线缆桥架、布线并连接。在多工器两端的滤波器箱体下部，使用铜皮与机房的工艺地线进行可靠连接。9、多工器的使用与维护对于已调试好投入使用的多工器，维护中主要是保持其性能的稳定。多工器的可调谐部件有3dB定向耦合器两端的调谐螺钉、带通滤波器内导体的长度以及微调电容等，在正常的使用中不能再对这些部件进行改动。带通滤波器的频率特性容易受温度变化的影响，如果经常处于高温状态会造成滤波器失谐。尤其要注意的是不能给滤波器强烈的冲撞，一旦造成变形将无法正常工作。多工器最常见的故障是由于温升或变形造成频率失谐，使反射、窜扰、插损等指标下降。因此应注意使多工器工作环境的温度保持比较平均，在维护中如发现滤波器、3dB定向耦合器有异常的温升（达到100C以上时），应及时查找原因，并采取应急的降温措施。由于多工器的失谐，会使泄漏到均衡负载的功率增大，负载温度上升甚至烧毁。因此如发现负载温度异常，也需要及时调整多工器的谐振点。在多工器各输入端加功率后，考验24小时内的温度变化。设备温度减去环境温度为设备的温升。设备的温升达230C时为极限。（此时馈管内外导体的温度差为600C）多工器连接馈管的温度因功率的逐级增加会不断升温，特别在最后一级功率最大温度也最高。一般设备的温度在加功率后一小时左右达到恒定。否则就视为不正常，应查找原因进行处理。如上所述，多工器可能会因为滤波器和三分贝失谐引起指标的变化。例如多工器中某个吸收负载发热，或测试驻波比指标变坏，需要进行调整。一般调整在测试条件下进行，使用网络分析仪设置频率范围，选择通道1和通道2分别按测试反射和传输校准，将多工器的反射特性曲线和插入损耗曲线同时显示在屏幕上，调整时，要兼顾两条曲线的合格值。调整滤波器铟钢螺栓的长短可以使频率点左右移动；调整左右耦合环的大小可以改变曲线的状态，经反复调整可以使两项指标达到合格值。调整三分贝耦合器两端的补偿电容片，可以使两输出端的平衡度和驻波比指标得到改善。10、多工器指标测试多工器的指标主要测试以下几项：①各输入端口驻波比；②各输入端口之间的隔离度；③各输入端口到输出端口的插入损耗；④各输入端口与吸收负载的隔离度。测试仪器使用HP8752A网络分析仪。⑴测试各输入端口驻波比在仪器上选择“反射”测量；设置频率范围；经校准后，仪器的输出端接多工器F1的输入端。多工器的输出端和其它频率的输入端接标准负载，测试结果打印。合格值为S≤1.1，同理，测试F2、F3FN。驻波比测试接线图⑵测试各输入端口之间的隔离度在仪器上选择“传输”测量；设置频率范围；经校准后，仪器的输出端接多工器F1的输入端，仪器的输入端接F2，多工器的其它输入和输出端接标准负载，测试结果打印。仪器的输入端接F3—F4FN，即可得F1对F2、F3FN的隔离度，合格值为≥45dB。同理可以测得其余端口之间的隔离度。隔离度测试接线图⑶测试各输入端到输出端口的插入损耗在仪器上选择“传输”测量；设置频率范围；经校准后，仪器的输出端接多工器的F1输入端，仪器的输入端接多工器的输出端，多工器其它输入端接标准负载，结果打印。仪器的输出端分别接F2—F3FN，可以测得各频率对输出端口的插入损耗。合格值为0.2dB左右。插入损耗测试接线图⑷各输入端口与吸收负载的隔离度在仪器上选择传输测量；设置频率范围；经校准或，仪器输出端接多工器F1输入端口，F1接吸收负载的端口改接仪器输入端，结果打印。合格值为：≥60dB，同理分别测得其他频率对吸收负载的隔离度。与负载隔离度测试接线图11、电视调频天线系统维护与检修天线系统及附属设备检修周期日检：天线维护人员每天要巡检一次塔桅附近的责任区和机房内属于天线维护的设备。例如：频道合成器、调频五工器、天线开关板、各设备之间的连接馈管和弯头，充气机系统等；检查其工作是否正常，记录设备连接点的温度和环境温度，记录入、反射功率表、气压表的表头值，充气机的启动次数。在塔桅和责任区内，查看有无危及天线系统设备安全运行的施工，若有时，应提出注意事项，并配合至施工结束。周检：充分利用每周二下午的停机时间，对塔上或机房有异态的设备进行检修和测试。月检：主要是对附属设备的检修。例如：塔上的航空障碍灯系统、天线区的配电系统、充气机系统等。还有工具设备的安全检查和保养。季检：主要是结合季节变化进行的设备检修。例如：冬季前后，主、分馈电缆加固和塔的结构检查；雨季到来之前，塔上避雷系统的安全检修和天线系统接地及天线密封的检修等。做好设备的安全渡夏和越冬方面的工作。半年检：天线系统电气指标测试，塔上天线系统结构检查。年检：频道合成器、调频五工器电气指标测试，塔桅接地电阻测量，塔体垂直度及沉降观测，天线发射场强测量等。以上内容可以编制一个“天线测试项目及周期表”见表1；和“天线设备年度检修计划表”见表2；根据设备情况列出维护的项目和计划实施时间，在正常情况下应按照计划进行各项检修和测试工作。如遇到设备故障需要枪修、技改大修工程和重要播出任务等情况，可酌情顺延。每次检修完毕，应详细填写检修记录，以供查对及作为今后维护的参考。表1测试项目周期备注系统驻波比半年系统绝缘电阻半年系统直流电阻半年调频五工器指标：驻波比、隔离度、插入损耗一年频道合成器指标：驻波比、隔离度、插入损耗一年发射场强一年塔体接地电阻一年塔体垂直度及沉降观测一年12、天线系统设备的防雷保护雷电的形成雷电是一种自然界中云与云或云与地之间的放电现象。因为雷电过程对人身安全和设备安全构成较大危害，因此多年来一直为人们所关注，并一直在探索它的奥秘，寻找避免和减少被雷击的方法。关于雷电的成因，有观点认为是大气层中云的积累，即从淡积云向浓积云发展成雷雨云，并伴随着复杂的微物理过程。云中的水滴在高速气流中作剧烈运动，被分裂成带负电的较大颗粒和带正电的较小颗粒，前者落至低空，而后者被上升气流带至高空，因此，雷雨云团中电荷的分布特点是正电荷集中在云的上部，负电荷集中在云的下部。由于静电感应，地面及地面上的物体带正电荷。当云地之间的静电场达到一定强度时，便会发生就近对地放电现象，若放电通路不畅时，则会发生雷击并伴有电闪雷鸣。广播、电视天线塔桅属于高耸建筑，一般都大大高于附近的其它建筑物，根据尖端放电原理，经常是雷击的首要目标。但是，从安全播出的要求来说广播电视在任何情况下都不能停播，无论雷电有多么大都不能影响播出。因此，在设计塔桅和天线时对防雷系统都给予了充分的考虑。问题是，在不断发生的雷击事件中，大量符合规范要求的防雷装置，有时起不到保护作用的事例让人深思。近年来，在讨论传统防雷装置的功过时，的确有不少新的避雷、防雷装置问世，但同时也引起学术界、工程技术界的不同意见和争鸣，是传统的防雷装置过时了吗?还是有其他的原因。有观点认为：目前，没有任何一种避雷、防雷装置能全面防止雷电灾害，必须采取多级防护的办法。避雷系统的结构传统的避雷系统由接闪器、引下线和接地装置三部分组成。⑴接闪器：即避雷针，有多种形式。例如：原北京月坛塔，高184米三角形组合断面自立式钢塔，其避雷针由一根长.0.6米、Φ28mm的富兰克林针和一根长4米、Φ100mm的钢管组成，安装在桅杆的顶部。而中央塔，高405米方园形钢筋混凝土塔，其接闪器是由一根长3米、Φ80mm的富兰克林针、6米长的钢结构避雷针架和4根各长2米的角钢制横向避雷针组成的，使用螺栓加焊接的方式固定在塔顶上。⑵引下线：即连接接闪器与接地装置的金属导体。对一般的广播、电视钢塔桅来说，塔桅本身就作为引下线。混凝土电视塔的引下线与众不同，这部分结构充分利用了建筑混凝土内密集的钢筋体和钢桅杆，以及众多的钢结构的可利用部分，并采用焊接的方式将它们连接为一体。⑶接地装置：即埋入地下的基础和接地体。有多种形式，按建筑防雷规范的要求，一般钢塔桅的接地体是单独埋设的，与基础施工同时进行。而混凝土电视塔的接地装置，即埋入地下的混凝土基础钢筋。例如：中央塔庞大的接地体，采用了硅酸盐为基料的水泥，其内钢筋密布，埋深达23米与周围的地下水接触形成散流导体。设计要求的接地电阻R≤4Ω。有雷电发生时，使强大的闪击电流经接闪器、引下线和接地装置迅速泻入大地。⑷设备接地与防雷方式：以上三部分的设计及施工均要符合建筑防雷规范的要求。以中央塔为例：在全高135米的天线桅杆上，安装有7副天线的272个振子、58套功率分配器、14根主馈电缆和众多的附属设备及电气管线如：节日照明系统、航空障碍灯系统、通讯天线系统和天线区的工作配电系统等。它们的防雷接地均是通过其安装构件、予埋件与塔的主筋相连，天、馈线系统元件的外导体与钢桅杆或接地端子要有良好接触，电气线路均穿钢管或敷设在槽钢内、塔外的各层航空障碍灯使用了铅皮电缆，以使放电通路畅通，从而达到防雷击的目的。主馈电缆的另一端在机房内接地。塔楼全高59米，中心对地高度237米，外展最大直径41米。由于钢结构梁及所有建筑物的金属部分均连为一体并与引下线连接，使塔楼的内部成为避雷的法拉第笼。发射机房设在塔楼内，主馈电缆的下端和天线开关板、多工器等设备分别通过地沟内的接地线与引下线连接。因此中央塔的防雷系统可以说是富兰克林针和法拉第笼的结合。防雷系统的维护与检修根据气象部门的统计，北京地区属于多雷暴区域，年平均雷暴日数在38—46天，且集中在4-10月间，其中市区为40天左右，多发生在傍晚至半夜的时间段。主要是城市的热岛效应，使市区上空的热空气对流加强导致雷暴增多，这种情况在其它城市也同样存在。目前，中央塔仍是北京地区最高的建筑，自93年建成投入使用至今，塔上发射天线及附属设备还没有遭受雷击的记录。但是，因雷击有很大的随机性，未遭雷击，并不意味就安全可靠。随着时间的推移，北京地区地下水位降低，有可能使土壤的导电率降低、接地电阻增大，增加被雷击的机会。因此需要在日常维护中定期测试塔的接地电阻，定期检查天线及附属设备的接地端子和塔顶接闪器的结构，以保持防雷通路的畅通。基接地电阻的测试：按维护周期要求每年至少测试一次塔的接地电阻，时间一般选择在3月或11月的干燥季节，目的是了解接地电阻的变化。按防雷规范要求可以使用ZC—8型地阻摇表进行测试，其测试结果要与原始记录进行比较。以一般的电视调频天线塔为例，地阻测试接线如下图所示：塔桅地阻测试接线示意图A、仪器与工具：地阻摇表1只，20米、40米测量线各1根，2米测量线两根，0.5米钢钎两把，手锤1把，钢锉1把。B、测试步骤：a、在塔桅的各主柱靠近地面处选择一点，用钢锉除去表面油漆以使接触良好；b、在地面选好方向，充分放开测量线，一端接摇表，另一端接钢钎，并用手锤将钢钎打入地下约0.4米；c、用短线接摇表和塔柱；d、以每分钟120转的速率转动摇表，当指针对准0位时记录表头读数；e、依次测试其余塔柱的地阻并记录读数。需要指出的是，这种沿用多年的检测方法有一定的局限性，因为工频接地的电阻与落雷时的冲击接地电阻是有区别的。必要时可以请专业的避雷检测部门使用冲击阻抗测试仪进行测试。⑵塔顶接闪器的结构检查：安装在塔顶的接闪器，受高塔鞭梢效应的影响容易疲劳、开裂或折断。具了解已有几座高塔曾发生过塔顶接闪器坠落的事故。中央塔在96年的一次例行检修中，也曾发现一根横向避雷针在螺栓的固定部位出现断裂，由于发现及时，人为地把它折断而没有造成事故。检查周期一般每季度一次，选择晴朗无风的周二下午上塔，应仔细检查接闪器结构的完整性和连接部位的可靠性，发现问题要及时处理。天线及附属设备接地端子检查：天线系统和附属设备的防雷接地是通过与安装构件的可靠连接来实现的，各接地点应保持良好的连接和接触。由于塔高风振等恶劣环境的影响，会使连接、固定螺栓变松，日久金属构件的连接处会生锈增加接触电阻，特别是附加在线缆上的接地线，有可能接触不良或脱落。以上问题如果在维护中失检、漏检均会造成使设备遭雷击的可能。因此，防雷系统的检修是天线维护工作的重要内容。天线系统及附属设备的防雷接地检查，是按天线检修周期每半年一次进行的，发现问题要及时处理。所有连接点的防腐处理是与钢塔桅每3—5年一次的防腐涂覆一起进行的。需要注意的一些问题随着城市面积的扩大，建筑物的增高，电视塔的高度也在不断增加，为了防止侧击雷，在塔上任何高度安装的设备均要认真考虑接地问题。在设备安装时特别是连接、固定部位应与塔柱或接地端子保持良好接触。某台的有线电视被雷击，其原因是安装在平台塔柱上的接收天线，在固定部位垫有胶皮，使放电通路受阻所致。⑵天线主馈电缆的两端均要良好接地，塔上在电缆连接器处或使电缆的外导体与塔连接接地。另一端应在进入机房之前接地或在机房内接地。某通讯台机房设备被雷击，即因为天线安装在塔上，另外敷设的馈电电缆在机房端未按规范接地，造成雷电引入。⑶一般钢塔桅在避雷系统中是作为引下线使用的，因此，天线塔桅在架设过程中，除结构安装应符合规范外，单元塔节之间的连接必须保持良好接触，法兰接触面的油漆涂层应除去，以使避雷系统放电通路畅通。⑷各种天线振子在现场组装和塔上安装时，均要认真考虑防雷的接地问题，特别是振子与反射板、反射板与塔桅的连接面应保持良好接触，不能有油漆层或绝缘物，必要时可以施焊以充分接地。⑸设置在塔上或塔下机房内的微电子设备，因其耐压较低，且联网使用愈来愈多，极易遭受雷击损坏。有时几百米外的落雷都会影响它的正常使用，这是因为强大的雷电流引起的感应电动势超过了微电子设备的绝缘强度带来的影响。因此，除线路穿管、屏蔽并接地以外，应与塔的防雷接地通路保持一定距离。⑹为使雷电尽快泻放入地，塔上、塔下任何需要防雷的设备，都必须要有良好的接地线，其载流截面要足够，接地电阻尽可能小。并且应使设备的工艺接地和塔的防雷接地连为一体形成等电位，以防止雷电反击造成的设备损坏。一般塔的防雷系统采用的是传统方式，这种方式沿用至今已有近200年的历史，目前，仍是建筑物防雷设施的首选。它是将雷电引入自身，然后通过引下线、接地装置迅速泻入大地，这种防雷方式只是把雷击的概率和强度降低了。实践表明，云地之间的放电现象是经常发生的，只要是阴雨天气，就会有静电场形成，只是强度不同罢了。因为塔的高度达数百米，只要有较低的云层在塔的附近各高度经过时，就会有放电现象发生。这是云地之间的一种放电方式，且随机性很强，可以发生在塔上的各部位。电闪雷鸣并伴随疾风暴雨的情形，一般发生在有大尺度雷雨云和较强静电场形成的强对流天气，而且多发生在云与云之间。若环境地物适合，云地之间的放电也会同时发生，此时若某设备的防雷放电通路不畅，则有可能被雷击中。因此，只要是塔上的接闪器、引下线和接地装置保持良好连接，系统接地电阻小于4Ω，安装在塔上任何高度的设备，其接地与塔柱或接地端子良好连接，并使接地线有足够的载流截面，就能达到防止直击和侧击雷的目的。雷电是自然界中频繁发生的规模宏大的放电现象，在放电通路中瞬时电流可达数千上万安培，在能量释放的同时向周围空间产生强烈的电磁感应、电磁脉冲……，对广播电视塔桅和天线等设施具有一定的潜在破坏力。因此，防雷工作不可小视，在维护工作中，保持防雷系统的完整，并使设备防雷泻放通路畅通是非常必要的。同时对这个尚未完全认知的领域，还需要我们在实践中不断的学习和探讨。13、电视、调频天馈线系统故障及处理关于天线系统故障的分析及处理，我想通过在中央塔遇到的实际问题来说明。1、TVCH15-21开关板1﹕2功分器的短路环处外导体烧穿。故障时间：93年11月25日故障天线及部位：TVCH15-21开关板1﹕2功分器的短路环处外导体烧穿。故障现象：1.发射机保护；2.检查发现开关板1﹕2功分器下部发热，很快变红并有火花出现，外管烧穿。故障处理：1.在开关板处倒半副天线，降低功率（40kW）继续播出；2.拆下损坏的1﹕2功分器，使用网络分析仪测试波比，S（CH15）=1.13，S（CH21）=1.17。测二输出端平衡正常。拆开功分器发现短路环变松；3.因该1﹕2功分器无备份，送理工大学修复，测试指标正常后重新安装使用。功分器的修复方法是将短路环处的外导体锯断，重新焊接了一段同等长度的厚壁外管，并注意了保持其内壁的圆度。故障分析：经分析认为，该短路环处的外管不圆，造成短路环与外管接触不良，在虚接处发热，是短路环变松并产生位移，进一步恶化产生高热烧毁外导体。经验教训：1.进口设备也存在质量问题（外导体不圆是因焊接造成的）；2.设备投入运行的开始阶段，注意巡视、检查，可以尽早发现问题。小结：此次设备故障为中央塔开播后的第一次，对新设备的维护还没有经验，巡检过程中发现短路环处发热，认为是正常的（安装在该处的温度计显示45℃—47℃，环境温度27℃—29℃）。据了解该处短路电流很大，故会发热，并未意识到持续发热带来的后果。即开机时发热，关机后变冷，使短路环热胀冷缩，长期的反复造成短路环松动并产生位移，导致打火烧毁。对进口产品的盲目迷信，该设备投入使用仅几个月，何种状态正常心中无数，不敢自行处理。此故障的教训是深刻的。进口产品也有质量问题，该短路环处外管不圆是加工时焊接变形造成的（故障处理时加厚了该处外管并注意了圆度，至今未出现问题就是例证）。此次故障处理过程中，半副天线降功率播出3天，停播10秒。此故障是由于产品质量问题造成，也有经验不足的问题。2、FM北机房上半副天线，在塔上西侧最上层一个双偶极子板振子烧毁。故障时间：94年1月4日故障天线及部位：FM北机房上半副天线，在塔上西侧最上层一个双偶极子板振子烧毁。故障现象：1.机房内无反映；2.振子在防雨罩的喉箍处烧毁穿孔。故障处理：1.在机房内开关板处倒半副天线降功率播出；2.与设计院天线所联系，告之天线损坏情况并要求更换一个天线振子；3.新的天线振子运到后经指标测试合格，S=1.1，绝缘电阻R=∞；4.周二下午上塔拆除故障天线，吊运并安装新的天线，在机房测试系统指标合格后即投入使用。故障分析：1.可能是振子组装时，内部螺栓未拧紧，或运输过程中螺栓变松造成接触不良；2.可能是吊装过程中发生过碰撞，使振子内部结构变形。经验教训：1.天线振子在安装前一定要经测试合格方可安装2.吊装过程中防止发生碰撞；3.维护检修中一定要逐个振子认真检查。小结：本故障为自开播以来天线振子烧毁的第一例。可能是安装过程中碰撞造成内部结构变形或变松而烧毁振子，但在机房内反射功率表无反映，测试系统指标也没有变化。1月4日发现问题，1月18日新的振子运到才进行更换，其间半副天线降功率播出。旧振子拆除，新振子运上塔安装，因运输通道问题困难较大。3、TVCH6-8上半副天线功分器烧毁。故障时间：94年5月9日故障天线及部位：TVCH6-8上半副天线功分器烧毁。故障现象：1.发射机抑制载波输出（门限S=1.5）；2.在开关板处倒上半副天线，发射机仍保护，倒下半副天线正常，初步判断为上半副天线故障；3.上塔检查发现上半副天线1﹕4功分器输入端处颜色改变（功分器外面涂有灰色油漆）。故障处理：1.发射机降低功率，半副天线播出；2.上塔拆开上半副天线1﹕4功分器，发现功分器以下经测试节到主馈电缆头处总长约6米的范围完全变黑，是因为馈管内聚四氟乙烯绝缘片烧毁炭化后造成。测试节内部绝缘片、弹簧片全部烧毁，测试节以上约1米的内导体严重过火变色，测试节与主馈电缆头连接处的内导体插芯变形，已有部分熔化，呈160°角连接。主馈电缆头以下的电缆内部轻微受损；3.将烧毁过火的功分器馈管、测试节、主馈电缆头等拆运下塔，交设计院天线所修复；4.因电缆头损坏不能测试驻波比，用2500V摇表测主馈电缆绝缘电阻R=1500MΩ；5.5月13日，修复的元件送回重新安装。因测试节一时难以修复，故使用一段等长硬馈代替。测试系统驻波比S=1.05；6.处理了主馈电缆头的漏气问题后即投入使用。故障分析：1.在系统安装时，测试节与主馈电缆头连接的内导体插芯未对正即用螺栓固定，造成内导体160°连接；2.1﹕4功分器与同轴硬馈管连接处的内导体插芯也有问题（已烧毁，看不出是何原因，可能是内导体插芯未拧紧，造成虚接发热）。经验教训：1.系统安装认真细致非常重要，小的失误可能造成严重后果；2.内导体插芯存在缺陷，其结构由两节组成，之间的连接如果未拧紧会造成虚接的隐患；3.安装工人经验不足，应加强理论学习，提高专业素质；4.维护中应加强巡视检查，可以及早发现问题，避免出现严重的后果。小结：此故障非常严重，是由于安装不仔细造成的。从烧毁的器件分析，测试节与电缆头连接的内导体插芯未能插正，呈160°角（有照片保存）。另外，功分器下面一个插芯因结构为组合式，安装时未拧紧也会发热。此故障造成一个进口测试节（德国）烧毁，价值近8万元，至今未能修复。加上6米硬馈内导体过火，聚四氟乙烯绝缘片烧毁，一只电缆头内部烧毁，使用资金约10万元。故障发生后，5月9日—13日半副天线降功率播出。故障发生时倒换天线停播3秒。拆除损坏的器件和重新安装各用了一天的时间。从故障的发生看，维护也有一定的责任。主要是经验不足，没有较好的办法能及时发现故障的存在。今后，凡巡视检查天馈系统时，发现有不正常发热的部位，应及时拆开检查，以避免严重的后果。4、TVCH27-33双工器与开关板连接馈管中一只直角弯头的内导体存在质量问题，引起局部高热。故障时间：95年1月4日故障天线及部位：TVCH27-33双工器与开关板连接馈管中一只直角弯头的内导体存在质量问题，引起局部高热。故障现象：连接馈管在弯头处不正常发热，温度计显示80℃，环境温度27℃，。故障处理：1.最初怀疑是该弯头的截止频率不够，因工作频率高（近700MHz）、功率大（60kW）而造成发热。曾向SIRA公司咨询，未获满意答复；2.将该处馈管的内导体全部镀银处理，以获得良好的传输效率，但发热仍未缓解；3.更换了发热的SIRA弯头，情况明显好转。故障分析：分解SIRA弯头，发现其结构为分体组合式，在内导体连接时，因绝缘片较正常值厚了约1mm（0.92-0.98mm），造成接触不良而发热，连接处的3条M6螺栓已烧坏熔化。经验教训：1.进口产品也有一致性不同的质量问题；2.系统安装前应认真检查元件质量和组装质量，避免类似故障发生；3.此故障发现及时，处理得当，未造成大的损失。但因此故障发生在机房里，较易发现和处理。若发生在塔上，则不易发现和处理。以此为戒，应加强塔上设备的巡视检查，及早发现问题。小结：由于以前没有接触过此类现象，分析故障时，一开始认为是频率高、功率大造成，走了弯路。处理此故障使我们知道进口产品一致性方面也有问题，而国产加工的元件质量并不差。此外，在大功率、高频率系统中，系统的连接问题显得更突出、更重要。本故障属产品质量问题。5、TVCH27-33上半副天线主1﹕2功分器短路环故障。故障时间：95年5月16日故障天线及部位：TVCH27-33上半副天线主1﹕2功分器短路环故障。故障现象：1.例行测试天线指标时，发现该天线驻波比变坏10dB左右，分别测试上、下半副，确认是上半副天线故障。5月27日再次测试，进一步确认是上半副天线指标变坏；2.发射机并无反映；故障处理：1.向生产厂商SIRA公司反映了情况，同时通知设计院天线所；2.对于故障的处理，设计院认为是SIRA的产品，要求对方来人解决；3.经与SIRA公司联系，可以来人协助处理，但费用由我们支付，并且时间至少要到9月份。鉴于时间和经费的问题，经研究决定由我们自己解决；4.为处理故障，申请从7月18日-7月24日的夜间1-6时停机一周，其余时间降功率播出；5.准备工作：敷设电话线和视频电缆，安装照明灯及电源线，准备抢修工具、器材和仪器。同时研究了故障处理方案，力争在最快的时间内完成；6.7月18日夜开始查找故障点。在机房内和塔上功分器处各用一台网络分析仪测试。天线工上塔检查各振子及分支电缆，但是对指标影响不大。测量系统时域特性，最大反射点在塔上端；7月19日夜继续查找。使用塔上的网络分析仪在测试节处测试天线指标和时域反射。经实际测量、计算和查找，发现反射点在1﹕2功分器的短路环处。轻轻拍打该处，指标有明显变化，初步判断故障点在此处；7月20日夜继续工作。天线工提前上塔，待停机后在短路环处摸温，手感在60℃以上。同时机房内用网络分析仪监看系统指标，并用摄像头和视频线把测量曲线图像传送到塔上的监视器，使工作人员能够在调试时看到指标的变化情况。由于短路环结构和带宽的原因，调整非常困难，用了约两小时才找到最佳位置，将短路环固定好，使系统指标恢复到验收时的水平。初步判断为短路环处的外管不圆，造成虚接发热，引起短路环位移，使系统指标变坏；7.经过进一步分析故障原因，并结合CH15-21开关板故障，认定是由于功分器焊接时发生变形，外导体不圆。为此，我们设计了一个钢套，请理工大学加工后，于7月22日夜安装紧固在该处短路环外管上，以规范外管的圆度，使内外导体能充分短路，同时再次调整短路环，使系统指标进一步提高，优于验收时的水平；8.7月24日前故障处理完毕，设备投入运行，以后几周复测指标稳定；9.在该短路环处加装了一只温度传感器，在230米电缆井道内设置显示器，可以随时查看该处温度的变化情况。正常值在30℃左右。故障分析：功分器在加工过程中，焊接变形，造成外管不圆，使短路不充分。工作时，虚接部分发热，使短路环松动，产生位移，影响系统指标。经验教训：1.进口产品也有质量问题。这种结构的功分器在我塔共有10套，出现故障的已有2套；2.此故障与CH15-21开关板故障十分相似，因及时发现，降功率播出，并及时处理，没有造成烧毁设备的重大损失；3.采用加装钢套的办法只是暂时的，最根本的还是要更新1﹕2功分器，并加装调配器；4.处理此次故障，使天线科人员得到了锻炼和提高。小结：本故障属于进口产品的质量问题。处理过程中停机一周（每天1-6点），实际提前2天完成。因为是意大利产品，设计院以不负产品责任为由，坚持要请意方来人处理。由于费用、时间等问题不好解决，故障处理又不能等待，我们成立了抢修小组，自主解决了问题，锻炼了队伍，丰富了经验，同时节约了时间和近10万元的开支。对大功率、高频率的天馈系统，投入运行后有一段磨合期，在此期间应加强巡视、摸温和系统测试，测量次数一般每年4次以上，可以及时发现问题，避免严重后果。6、FM北机房下半副天线主馈电缆烧毁。故障时间：96年9月5日故障天线及部位：FM北机房下半副天线主馈电缆烧毁。故障现象：1.发射机（10kW）保护（门限值S=1.15）；2.开关板上定向耦合器的反射功率表过限；3.上塔检查天馈系统，在302米即测试节以下的主馈电缆约4米处外皮烧毁熔化。故障处理：1.倒半副天线，降功率播出；2.拆开塔上主馈电缆终端头，发现电缆头内外导体间聚四氟乙烯绝缘片已烧毁炭化。往上拆开测试节、两个直角弯头，其内绝缘片均已炭化。再往上拆开90゜移相器，一端绝缘片炭化，另一端绝缘片烧坏，内导体严重过火。往下距电缆头4米处锯断主馈，发现电缆内已变黑（绝缘片炭化后形成），再往下20米处电缆内仍是黑的。使用2500V摇表测绝缘电阻为短路（聚四氟乙烯炭化后变为导体）。再往下30米处（水箱间内，标高242米）锯断电缆，其内仍有碳黑，测绝缘电阻R=∞。经研究，决定更换整条电缆。到天津609厂购SUY-50-80-3电缆126米，实用108米。因塔内各层已封闭，电缆吊装按原始敷设有一定困难。制定吊装方案后，从电梯井道内吊运上塔，并把电缆从中间锯断为各54米两段（机房内的一段已抽出）。电缆的中间接头为IF120-J129型2套，终端电缆头为IF110-J129型2套；3.用2500V摇表测绝缘电阻为∞；4.用网络分析仪测系统驻波比为1.08；5.系统分支电缆头重新密封后投入使用，经一段时间的监视，运行正常。故障分析：1.系统中，直角弯头与90°移相器连接处的内导体插芯为分体结构，安装时未拧紧，引起局部发热；2.发热烧毁炭化后的聚四氟乙烯粉尘弥漫在电缆内，造成短路。经验教训：1.系统安装过程至关重要，特别是内、外导体的连接要讲究，对正拧紧；2.维护中要加强巡视，必须认真仔细；3.有条件时应在系统中各弯头处加装温度监控探头，出现发热等异态时能及时发现。小结：此故障是较严重的。故障原因是一个内导体插芯未拧紧造成。该插芯有结构问题，安装时未拧紧，造成系统局部发热，维护中又未及时发现。在处理中也有经验不足的问题。从烧毁的电缆看，在距故障点约4米处有烧毁的痕迹，在处理时因无经验，仅从烧毁处截断，没有认识到聚四氟乙烯炭化后变为导体。在更换了4米电缆后，加压试机又造成电缆烧毁多处，不得不更换整条电缆。整个故障更换SUY-50-80-3电缆一根，IF110和IF120电缆头各两套，使用资金近10万元。更换电缆的施工，因塔的电梯前室已封闭，只好由1号电梯井道内吊运上塔。此故障的教训是沉重的，为此，我们对系统进行了深层次的检修，更换了全部内导体插芯，并对分支电缆头全部重新密封。7、FM北机房上半副天线，主馈电缆中有异物造成电缆短路。故障时间：96年9月14日故障天线及部位：FM北机房上半副天线，主馈电缆中有异物造成电缆短路。故障现象：1.发射机保护；2.开关板上的定向耦合器反射功率表过荷；3.停机后用2500V摇表测系统绝缘电阻为0。故障处理：1.上塔后，在主馈终端测试节处将主馈开路，用摇表测主馈绝缘电阻为0，判断为电缆短路；2.塔上天线工轻轻敲打电缆，机房内继续测绝缘电阻变为40MΩ。继续敲打，发现电缆中有异物滑动坠落，测绝缘电阻又变为∞；3.降低发射功率，倒用南机房下半副天线工作；4.在水箱间内距终端54米处锯断主馈，轻轻敲打振动电缆，使异物从短口处掉出，发现是一长约5mm的内导体；5.在断开处做头连接电缆，测试指标正常，恢复使用。故障分析：由于主馈电缆在做头时不仔细，致使一段锯下的内导体留在电缆内。当电缆受到振动时，异物移位造成内外导体短路。经验教训：1.发现及时，处理得当，未造成烧毁电缆的事故；2.电缆做头时不仔细，小的失误造成大的隐患。小结：此故障发生在该副天线下半副电缆烧毁后的处理过程中，造成整副天线无法使用。我们采取了紧急措施，用硬馈把北机房的节目送到南机房的半副天线播出，南机房的节目使用另外半副天线，未造成停播事故。此故障是施工人员粗心大意造成的。整条电缆从中间截断，重新连接使用了2套IF120电缆头，使用资金近4000元。8、FM北机房上半副天线，主馈末端测试节处一个插芯过热氧化。故障时间：97年1月14日故障天线及部位：FM北机房上半副天线，主馈末端测试节处一个插芯过热氧化。故障现象：按照维护周期正常测试天线指标时，发现该天线上半副指标变坏约10dB，时域反射量约为6.9%，反射点在115.7米处。故障处理：1.请求停机处理；2.当夜倒用下半副天线降功率播出；3.15日上塔，丈量距离，找到故障点。拆开接头后发现，在主馈末端测试节处一个内导体插芯（设计院生产，分体式）因过热已氧化，更换一体化插芯后，测试驻波比正常。故障分析：由于内导体插芯的结构问题和安装经验共同造成此故障。该内导体为分体式，靠螺纹连接，若安装时未拧紧则会造成隐患，加功率后在虚接处发热，如不及时发现和处理会引发严重后果。小结：1.一个小插芯的故障可能引起系统指标的较大变化；2.安装天线过程中，每个环节均要仔细认真；3.利用网络分析仪的时域功能，可以比较准确的查找故障点的位置；4.今后遇此类故障，应及时倒用半副天线降功率播出，避免严重的后果。应该给发射台在紧急情况下倒半副天线的权利。9、TVCH27-33上半副主1﹕2功分器短路环变化，使系统指标变坏6dB左右。故障时间：97年9月2日故障天线及部位：TVCH27-33上半副主1﹕2功分器短路环变化，使系统指标变坏6dB左右。故障现象：在例行测试指标时，发现该天线驻波比下降6dB左右，时域特性显示故障在上半副主1﹕2功分器短路环处。故障处理：1.经请示同意后，9月4日夜上塔进行处理。未停机前天线工上塔，待停机后摸温，短路环处很热，约50℃左右。机房内使用网络分析仪测试系统指标，用摄像头把测量曲线图像传送到塔上；2.把短路环处的钢套螺丝拧紧了一扣，仪器显示系统指标已变好，接近正常值；3.为进一步查明原因，取出短路环，经检查未发现异常。重新安装并调整短路环位置，由于时间已到下塔；4.9月9日，再次上塔调整短路环，经过近2个小时的调整才使系统指标恢复到正常值。试机正常后恢复播出。故障分析：自95年5月该短路环发生故障后，已有2年时间。虽然采取了一定的改进措施，但由于短路环结构上的原因，经过一段时间后仍然发生微小的变化，引起系统指标下降。经验教训：1.该1﹕2功分器的带宽、驻波比均不高；2.短路环的微小变化，对系统指标影响较大；3.加装钢套只是暂时的措施，最终解决还是要更换此功分器。小结：此故障是由于功分器本身存在的问题未得到根本的解决，塔上设备受风振等因素影响，长时间后发生变化，导致系统指标变坏。对此类1﹕2功分器应更换以从根本上解决故障隐患，同时可加装调配器，提高系统指标。在目前的条件下，只有加强巡视，定期测试，及早发现问题。10、FM北机房下半副天线功分器内导体连接节点松动，外管开裂。故障时间：97年10月22日故障天线及部位：FM北机房下半副天线功分器内导体连接节点松动，外管开裂。故障现象：当天下午4∶30分机房试机时，北机房下半副天线定向耦合器反射报警，反射功率表摆动，似有打火现象。故障处理：当天下午倒用上半副天线降功率播出。夜里停机后，测试系统驻波比，指标稍有下降，时域显示在塔上功分器处有10.6%的反射。上塔拆开功分器，发现内导体变换节点松动，外管焊接处开裂。把功分器拆下送理工大学修理。在清理内导体时，发现功分器90°拐角处有摔过的痕迹，造成连接丝扣不易拧紧，连接不实。修复后的功分器单件驻波比提高约10dB。运回塔上重新安装，测量系统驻波比较前有很大提高。加功率试机无问题，恢复正常播出。故障分析；1.功分器在组装安装时曾摔过，造成变形而连接不良；2.功分器外管开焊，造成进水；3.由于风振等原因，使该点进一步松动，造成发射增大，并有轻微打火。小结：本故障属于设备的加工和组装问题，由于发生在功分器内部，不易发现。外管开焊与焊接的质量、安装时的受力有关。凡巡视时发现有馈管不是横平竖直或在转角等处应仔细检查，可以发现一些问题。11、FM北机房五工器101.8MHz输入端3dB定向耦合器。故障时间：2000年7月18日故障天线及部位：故障现象：巡检时发现该3dB定向耦合器的均衡负载温度过高，达58℃，而环境温度为35℃。101.8MHz发射机显示反射量偏大。故障处理：1.当夜利用停机间隙进行处理。测量101.8MHz输入口驻波比，约为1.5；2.拆下两个3dB定向耦合器，单独测量该频率的两组滤波器，指标皆正常；3.为了比较，拆下两个正常的3dB定向耦合器进行测试，记录其指标并将其换到101.8MHz滤波器上，再从输入口测试驻波比正常，判断为101.8MHz的输入3dB定向耦合器有故障；4.单独测试此3dB定向耦合器，输入端驻波比为1.43。拆开后发现在一端耦合线与同轴线转换处的连接螺丝已烧黑；5.更换新螺丝，并对其他元件检查清洁后重新组装。测试该3dB定向耦合器指标，反复调整补偿电容，使驻波比和频响指标恢复正常；6.重新安装系统，加功率试机正常。故障分析：厂家在组装3dB定向耦合器时，此处的连接螺丝未拧紧，使用中由于虚接打火烧毁，使3dB定向耦合器失配，驻波比变坏，隔离端口之间的隔离度降低，功率传输到均衡负载使负载发热。小结：本故障属于设备的加工和组装问题。这样的情况在测试时由于信号小，不易发现，而加功率使用后就会暴露出来。故障部位是3dB定向耦合器最敏感的地方，在该处由于结构上的突变而形成一附加感抗，一般通过调节两端的电容片来进行补偿，以获得最佳匹配。由于连接螺丝烧毁使匹配破坏，造成这次故障。12、FM南机房五工器103.9MHz滤波器。故障时间：2000年10月8日故障天线及部位：FM南机房五工器103.9MHz滤波器。故障现象：巡检时发现该滤波器温度过高，达40℃，而环境温度为28℃，按中央塔维护规程，设备温度超过环境温度10℃即视为故障，需要进行处理。故障处理：1.利用周二停机时间处理。测量103.9MHz输入口驻波