短波广播发射天馈线系统的分析与维护

摘 要 短波广播发射天线造价高昂，维护困难，但其在短波广播传输发射中又起着非常重要的作用，文章在详细介绍了短波发射天馈线的基本结构和参数的基础上，分析了易发生的故障，并提出了维护要点和应对措施，对搞好天馈线系统的维护具有一定的帮助作用。

关键词 短波广播；天馈线；分析；维护

中图分类号TN93 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2014）120-0009-02

0引言

由于短波广播传输距离远、覆盖广泛、接收容易，在远距离广播特别是对外广播中，起着其它广播不可替代的作用。天线作为无线传输发射最后的环节，起着非常重要的作用，而大功率短波发射天线，由于其造价高昂、维护困难，在国内数量并不多，因此维护好现有的大功率短波发射天线，对于确保优质高效地完成无线传输发射工作，显得尤其重要。

1 短波天馈线系统分析

短波广播是指利用在该频率范围内的无线电，借用高空中电离层的反射，可以进行远距离传播的一种广播和通信。因为在电离层中长距离传播，电波的损耗较大，同时又存在可以使用的频道满足不了需要的困难，因此在实际的构建短波广播中，通过三种方式加以改善：1）为了使无线电波能在远距离中持续传播，发射机的功率尽可能加大；2）天线系统的增益尽可能的高；3）接收天线系统具用定向宽频段和良好的电器特性。简单的说就是加大发射功率，加强服务区的自身场强，抵消减弱其它场强。因为发射功率较大，所以多采用笼形振子单元组件的同相水平短波天线。

短波天馈线系统有两部分组成，一是馈线系统（传输），二是天线系统（转换）。馈线都是架空平衡线式，形式主要有二线式、四线式、六线式和双笼形线式，现在多数大功率台站使用双笼形线式馈线。电波就由发射机经馈线传到天线，再由天线发射出去，这就是简单的短波传输发射系统。天、馈线简单结构图所示。

完整的大功率短波定向发射天线系统， 不仅要有高塔桅结构来支撑天线，而且有多根金属线编制而成的庞大的发射振子反射幕。为了解决馈线与天线的的阻抗匹配问题，馈线和天线间要加装由馈线制成的变阻线。宽频段幕形天线在分馈线处馈电，所以馈线末端还有分馈线、调配变阻线和各种转换开关。

3 天、馈线的主要参数

3.1馈线的特性阻抗

双笼形线式馈线的特性阻抗为300Ω，例如六线笼形平衡式的馈线，结构为6根直径为4mm的铜包钢线，经不锈钢环等距分割，压于环上构成笼形，两笼形馈线中心间距为400mm，特性阻抗的计算公式为：

=120

一般的馈线使用单根导线，也有多股绞线，单根导线=d，多股绞线的馈线由于表面有凹陷，不是圆形，看作d-0.2ds，其中ds为多股绞线单根线的直径。根据前面公式，带入数值（Dc=0.076m，n=6）可得到：

3.2 天线的输入阻抗

用仪器测出天线馈电端的电压和电流，电压与电流的比值即为天线的输入阻抗。天线与馈线的连接，要满足匹配状态，即通过匹配网络，使馈线特性阻抗与天线阻抗实部相等。匹配的好坏往往用反射系数、行波系数、驻波比和回波损耗来衡量，各个参数之间有紧密的关系，在天馈线的维护工作中，我们一般考虑的是驻波比与回波损耗者两个参数。

3.2.1驻波比VSWR

驻波比与行波系数会为倒数，其值最小为1，最大为无穷大。当驻波等于1时，说明匹配达到最佳状态；当驻波比为无穷大时，发射功率全部被反射回来，处于完全失配的状态。在短波系统中，一般要求驻波比小于1.1。

如果馈线与天线满足匹配条件，馈线上全部是入射波，反射波为0，天线将射频功率全部吸收，馈线上只有行波，导线上各点电压的幅度大小一样，馈线上每点的阻抗均为的特性阻抗。一旦天线与馈线不满足匹配条件时，即馈线的特性阻抗与天线阻抗不一致，天线不能吸收全部入射功率，一部分被折返回去，在馈线上产成反射波。

3.2.2回波损耗R

回波损耗的大小为反射系数的倒数，常常用dB来表示，最小为 0dB，最大为无穷大，其值越大表明匹配效果越不理想。

4短波天、馈线的常见故障和维护要点

4.1 短波天、馈线的常见故障

由于短波天线体积大，结构复杂，承载功率高，短波馈线路由较长，最长的馈线接近1公里，因此天馈线维护和抢修比较困难。天馈线系统常见的故障有以下几种：

1）反射网打火。短波天线是按照一定的频率带宽设计的，当发射机载波频率与天线带宽要求偏差较大时，反射网容易打火，甚至烧断引线。如果断线数目较少，进行维修即可，若断线数目较多，则考虑天线设计上问题，或者更换发射机载波频率。

2）馈线打火。若馈线几何尺寸加工不够精细，两线的长度不等，转弯处的跳笼一长一短，致使特性阻抗发生变化，引起馈线上电位梯度发生变化，一旦超过临界值，造成馈线打火。这种故障只需要恢复馈线的几何形状即可。

3）馈线跳笼接头处打火。这类情况多数是由于馈线与跳笼的连接螺栓松动，或跳笼距离过近所致，通过加强平时预防性检修，可以避免。

4）下引线打火。若馈线的特性阻抗与天线的输入阻抗偏差较大时，下引线上会产生高电位，出现打火现象。此时应该降低下引线的电位，如在打火处捆绑一个铜线，另外需要定期检查阻抗匹配是否在允许范围之内。

5）天线幕打火。如果天线振子和引下线的连接紧度不够，在大风天气里，天线摇摆较大，金属导线断开或虚接，引发天线振子或下引线馈电部位打火。

6）馈线路由上的哑铃绝缘子断裂。定期检查馈线上的绝缘子是否清洁，适时调整馈线的垂度、拉力，可以避免此类故障。

7）天线幕振子上的哑铃绝缘子断裂。此类故障原因是哑铃绝缘子不清洁，造成爬电、打火，或八字线、大吊线过紧，绝缘子受力过大。

8）塔桅杆垂直度超过标准。塔桅杆支持着天线幕和反射幕，当遇见大风天气和周边地理环境变化，天幕线对塔的负荷超过了一定限度，就会出现塔身向天线一侧倾斜的现象。所以要定期检查塔桅杆的垂度。

4.2 短波天、馈线的维护要点

针对于上述有可能出现的故障，维护人员就必须制定出详细的维护检修计划和维护规程，以预防性的检修为主，加强巡视，及时排除隐患，避免事故发生。

4.2.1天馈线系统的日巡视

天馈线日巡视，就是指工作人员每天都对天、馈线系统进行简单的检查巡视，及时发现问题及时解决，做到大风、大雨、暴雪等特殊天气重点部位加强观察巡视，做到防患于未然。

4.2.2天馈线系统的月检

根据不同季节和气候的变化，对天馈线系统进行有所侧重的检查。每次冬季换频和夏季换频前，需要及时对馈线、天线振子、引下线和塔桅拉线进行收紧或放松处理；对于灰尘较大的地方，定期对绝缘子进行清洁检查；检查跳笼连接螺丝、两跳笼的几何尺寸。馈线几何尺寸的要求非常重要，通过前面计算可清楚看到，如果馈线跳笼间的间距与规定值偏差较大，直接影响到发射机的稳定，使反射功率加大。设计方一般不要求在转弯双门杆的两跳笼之间安装固定瓷横撑，但从长期维护的角度考虑，最好加装瓷横撑，这才能更能确保整个馈线的特性阻抗长期不变。

4.2.3天馈线系统的年检

天馈线系统的年检，就是要求每年对整个系统进行全面彻底的检查，包括各部分性能的测试与比对，并做好记录。每一年需要对天线幕的垂度和天线振子的张力进行检测，过紧或过松势时进行调整；检查塔桅的垂直度和拉线的松紧度；天、馈线上全部的花篮螺丝涂抹黄油一次，确保调整时灵活可靠；检查所有地锚坑，基础坑培并夯实；检查机房的天线交换开关，并清洁各绝缘子和接头的灰尘，确保操作可靠；检测馈线的行波系数，测量馈线对地的绝缘大小；根据本地的气候环境对天馈线系统设备的影响，制定合理的大修计划，一般3～5年为宜。

5 结论

短波天馈线在无线传输发射系统中起着非常重要的作用，检修和维护工作非常复杂和困难，要求维护检修人员既有良好的天馈线理论知识，又要有一定的动手能力和丰富的维护经验，严格按照天馈线的维护方法，按时认真完成维修检修工作，准确、快速地排除和诊断故障，确保短波天馈线系统正常运行。

参考文献

[1]广播电视技术手册――第7分册.

[2]天线与电波.西安电子科技大学出版社.