150kW短波发射机天线交换开关改造

张云鹤

摘要：针对现有150kW短波发射机天线交换开关的缺陷和无线局业务发展的实际需求，对501台甲机房150kW短波发射机天线交换开关进行了全面更新换代，机房4部短波发射机在安全播音过程中通过天线交换开关转接到不同方向的天线，实现在不同的時间使用不同频率，对不同地区广播的需求，达到稳定播出设备，提高安全播出质量，优化资源配置的目标。

关键词：天线交换开关；短波发射机；自动控制

中图分类号：TP3 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2017）17-0211-03

五0一台甲机房150kW短波发射机原先使用的天线交换开关为室外交换开关，高频损耗大接点容易受损易发生打火，由于暴露在室外距离远，故障处理时间长，安全性低，不便于维护，而且不利于自动交换系统和自动监测系统。平衡转换器也为室外型平衡转换器，不可调，损耗大由短波发射机频带宽，对应的天线也多，对某些频率发射机不能与天线很好的匹配，使发射机反射功率大工作不稳定，甚至某些频率不能开出。天线交换开关改造项目实施后室内平衡转换器可以进行调整，使发射机各频段与天线有良好的匹配，降低传输损耗。室内天线交换开关便于维护，提高了可靠性，降低维护难度，可以方便地在各天线出口进行取样，为将来的节目质量实时监测提供基础。在多部短波发射机中的任一部发生故障时，天线交换开关，可灵活倒动相应馈线通路，使机房处于热备份的代播发射机将其通路转接到播音天线或代播天线上，保证设备正常播出。

1 150kW短波发射机天线交换开关硬件改造实施

1.1天线交换开关室内外地线安装

良好的接地系统是保证发射机稳定工作和技术安全的重要保证，由于接地系统是隐蔽工程，在新建的天线交换开关室三面制作三个标准的射频接地地线坑，在开关室后部挖基坑时，为避免损坏原有的射频接地和保安接地，如果有损坏，及时焊接恢复。并且把天线交换室的射频接地和保安接地系统与机房的系统连接起来，形成一个整体。制作三个标准的射频地线坑，在天线交换室内铺设了“田”字型的铜皮，并且在每根立柱都引出了接地铜皮。为了确保接地点尽可能多，开挖基坑2000×1000×2000，放置2000×1000×6紫铜板一块，地线板引线需用200×1-1.5mm厚紫铜板做引线，使用加厚材料提高拉力强度以防地基虚土下沉导致引线断裂，基坑内按比例填充木炭、工业盐，用草酸清洁了铜板表面的氧化层，最后用300mm宽的铜皮与整个射频接地系统连接起来。

图1为150kW开关/支架屏蔽接地布局示意图，室内水泥浇注预留地线头前要绘址接地系统的图纸，把射频接地系统和保安接地系统的位置都清楚地标明，以便于和开关支架底脚完好连接，这样保证开关屏蔽外壳、支架接地良好有效防护高频对开关控制系统的干扰。地线安装完毕后，使用摇表遥测对地电阻测试，一般在干燥季节对地电阻不小于4Ω。

1.2天线交换开关室内支架安装

支架立柱安装时其垂直度偏差应在±2mm以内，杆位定位安装间距应在+5mm以内，安装时应使用重锤及水平尺校正。校正支架水平时应使用水准仪，一般水平误差校正时不超过±5mm以内，水平误差的减小就决定开关垂直度安装精度。

图2为150KW天线交换开关支柱支架定位图，基准定位图按室内建筑面积实际几何尺寸测量绘制，并校正几何尺寸偏差，保障减小硬件安装误差。天线交换开关支架一般采用Φ125×4镀锌钢管，并自制焊接管头法兰，杆体上下法兰厚度不小于16毫米，杆底固定法兰400×400×16×4孔，杆头法兰150×150×16不带孔平面钢板属于支撑平面，立柱安装调试完毕后使用120mm型槽钢进行支柱上平面框架连接，在上平面槽钢立面连接时应将框架头尾端与室内两侧墙连接牢固，使其整套开关支架和建筑物形成框架式结构，在承重时稳固牢靠保障人身及设备安装安全。框架承重量应在所承重物体重量的2倍。

1.3天线交换开关安装_

（1）、在安装前加装自制开关底脚，一般底脚高度不小于50毫米，直径不小于40毫米钢料以便于焊接工作。加装自制底脚主要原因是拆装底板时方便于检修工作，这也是弥补此种开关设计缺陷。

（2）、根据支架平面弹线基准将开关照线就位，开关就位偏差一般在+5mm以内，开关垂直度需使用水平尺校准。

（3）、以上两项条件满足后使用电焊机将开关4个底脚临时点焊起来，焊接时应注意检查定位尺寸核对，待所有开关全部就位以后，根据图纸尺寸要求逐步核对各部位尺寸。

（4）、开关就位后打开开关进出口面板，用手动的方式检查开关刀劈、刀口、节点、瓷片、固定螺丝几何尺寸及牢固度情况。加电运行查看电机、机械传动箱、开关整体传动机构运行状况。在开关内部机构几何尺寸局部发生变化时应进行细致调整，消除位置误差使各部位定位准确，保障运行安全。

1.4天线交换开关馈简及馈芯安装

150KW机和500KW机馈筒相同其外观尺寸为600×600法兰式铝方馈筒，馈心为Φ28紫铜管，馈心支架采用玻璃钢、环氧树脂板加装聚四氟乙烯绝缘管套作为支撑。

1）安装馈筒时应注意筒于筒法兰连接时必须平行对齐，以免连接馈筒节数较多较长时产生扭曲误差较大，整体扭曲误差一般不超过±10mm，误差越小开关与开关之间连接就方便。安装跨度较长馈筒时应注意提前做好吊装设备，以免人为抬、吊装折弯。

2）馈筒连接至馈线窗口时必须做好与窗口屏蔽地线完好接地。

3）馈心安装：如果馈管与开关的高出口相连接，将馈管置于触点连接板的下方，如果馈管与开关的低出口相连接，将馈管置于触点连接板的上方。

4）在选择使用馈心时，不能使用变形、弯曲度较大的铜管，以免馈心间距变化较大改变馈电参数给调试工作带来极大不便。

5）馈心连接至开关触点时，当孔距有误差时不能强行安装，以免拉坏开关磁片，导致馈电节点强行移位使开关内部几何尺寸发生变化，给下一步开关调试工带来不便。馈管与开关触点连接螺丝最好使用强度较高黄铜螺丝，不得使用铸件螺丝。

1.5天线交换开关调整及使用

该室内天线交换开关全称为：屏蔽式平衡式大功率短波切换开关；型号为：SWK-Ⅱ厂家为：北京地球站所属北京普瑞广科科技有限公司。整体是由一个主框架组成，主框架支撐整个开关，各部分都安装在主框架上。同时还固定主轴的位置，使整台开关运行平稳

1.5.1天线交换开关结构

天线交换开关结构如图3所示，分别由以下部分组成。

1）直通馈管：与两刀体相连，决定切换的方向，使信号横向或纵向传输；

2）转向馈管：与两刀体相连，决定切换的方向，使信号向左或向右传输；

3）刀体：与触点的良好接触保证切换的可靠性

4）鱼形绝缘子：高频陶瓷材质，支撑刀头，并使刀头与大地绝缘，耐压在50KV以上。

5）直绝缘子：高频陶瓷材质，支撑电极，并使电极与大地绝缘，耐压在50KV以上。

61触点弹性片：接点的活动连接保证了切换的可行性，同时它还要保证有良好的导电性能和弹性；

7）大轴：支撑和固定上下两个面上的鱼形绝缘子，在切换时起到传动作用；

1.5.2天线交换开关控制小盒

天线交换开关控制小盒控制系统原理如图4所示，主要包含如下硬件。

1）直通付接点及转向付接点

直通付接点及转向付接点位置如图5所示，拨轮槽轮机构上有一凸起，当凸起物压住付接点时，付接点的常开接点闭合，将+24V电压送到天线交换开关控制系统内，经过程序判断后，切断马达供电，马达停止运转；同时送出天线交换开关到位信号。也就是一个付接点同时负责“马达停止”和“到位信号”，调整方便，便于取得一致性。

2）变频器

使用的是OMRON公司的变频器，型号为：3G3JV-AB004。输入AC220V，输出可控制方向的3相220V电压，使电机正转和反转。上面有控制按钮，可以强制送出3相220V电压。

1.5.3传动机构

1）电动机

三相异步电动机；

型号：Y100-160功率：160W电流：0.65A电压：3Φ380V；

频率：50/60Hz转速：1350/1600r/分钟。

2）电磁离合器

进行电动与手动的切换。依靠变频器的MC、MA端子之间的常开接点进行控制。当变频器接收到直通驱动或者转向驱动的任意一个信号时，表示现在处于电动控制状态，变频器中控制逻辑运算后，使常开接点闭合，送出+24V电压给电磁离合器，离合器动作，由马达带动传动机构。当没有+24V电压给电磁离合器时，离合器不动作，此时由手动转盘带动传动机构。图7为电磁离合器控制原理，图8为手动操作传动轴。3）传动机构

采用了拨轮槽轮机构，行程结构如图9所示：

从“转向”状态到“直通”状态分为三个阶段：

①空转状态，拨轮转动，脱离开“转向付接点”，“天线交换开关到位”信号不成立，即使发射机忘记断高压，此时也会自动断高压，但天线交换开关主接点还没有转动，所以不会损伤主接点；

②带动主接点转动状态，拨轮卡入槽轮，带动天线交换开关主接点转动；主接点到位后，拨轮脱出槽轮；

③空转状态，拨轮脱出槽轮，拨轮转动，天线交换开关主接点不转动。当拨轮机构上凸起物压住“直通付接点”时，付接点的常开接点闭合，将+24V电压送到天线交换开关控制系统内，经过程序判断后，切断马达供电，马达停止运转；同时送出天线交换开关到位信号。也就是一个付接点同时负责“马达停止”和“到位信号”，调整方便，便于取得一致性。

从“直通”状态到“转向”状态分为三个阶段：

①空转状态，拨轮转动，脱离开“直通付接点”，“天线交换开关到位”信号不成立，即使发射机忘记断高压，此时也会自动断高压，但天线交换开关主接点还没有转动，所以不会损伤主接点；

②带动主接点转动状态，拨轮卡入槽轮，带动天线交换开关主接点转动；主接点到位后，拨轮脱出槽轮；

③空转状态，拨轮脱出槽轮，拨轮转动，天线交换开关主接点不转动。当拨轮机构上凸起物压住“转向付接点”时，付接点的常开接点闭合，将+24V电压送到天线交换开关控制系统内，经过程序判断后，切断马达供电，马达停止运转；同时送出天线交换开关到位信号。也就是一个付接点同时负责“马达停止”和“到位信号”，调整方便，便于取得一致性。

综合以上可以得到一个结论：由于采用了巧妙的拨轮槽轮结构，此天线交换开关彻底杜绝了误操作损伤主接点的危险，即使操作错误，没有断高压就倒天线交换开关，也会在转动主接点前自动切断发射机高压。

2结束语

150kW短波发射机天线交换开关改造本着保障安全播音，提高工作效率，实现自动监测和自动控制，融入无线局现代化传输发射调度体系，优化资源配置为目标。经实践应用证明，无论是控制系统和射频系统，工作稳定，维护简单，大大降低了天线交换开关的维护难度，提高了发射机的稳定性，取得了良好的效果。