发射机同轴倒换开关故障分析与处理_汪家祺.pdf

广播与电视技术 2023年 第50卷 第1期93Wireless Coverage 无线覆盖传输覆盖发射机同轴倒换开关故障分析与处理【摘 要】同轴倒换开关是发射机主备切换，保障安全播出的关键设备。本文介绍了我台广播同轴开关倒换未到位导致开关损坏的问题。通过对倒换电机及其控制电路的分析测试，以及对工作状态良好的电视同轴开关的对比分析，发现问题在于同轴开关与控制单元失配。【关键词】同轴开关,自动倒换,倒换电机控制【中图分类号】TN934.81 【文献标识码】B 【DOI编码】10.16171/ki.rtbe.20230001019【本文献信息】汪家祺，沈斌，王敏海，吴星辰.发射机同轴倒换开关故障分析与处理J.广播与电视技术，2023,Vol.50(1).Fault Analysis and Treatment of Transmitter Coaxial SwitchWang Jiaqi,Shen Bin,Wang Minhai,Wu Xingchen(Suzhou Radio and Television Station,Jiangsu 215000,China)Abstract Coaxial change-over switch is the key equipment for switching between main and standby transmitters to ensure safe broadcasting.This paper introduces the problem that happened in our radio station in that the coaxial switch did not reach the designed position,resulting in the damage of the switch.Through the analysis and test of the switching motor and its control circuit,as well as the comparative analysis of the TV coaxial switch in good working condition,it is found that the problem lies in the mismatch between the coaxial switch and the control unit.Keywords Coaxial switch,Automatic switch,Control of switching motor汪家祺，沈斌，王敏海，吴星辰(苏州市广播电视总台，江苏 215000)0 引言2021 年 5 月，我台几个调频发射主机在开机时多次遇到反射过大导致发射机关停保护的问题。我台发射机采用一主一备的设备配置，经同轴开关连接天馈线及假负载。经过分析检查，备机上天线发射状态正常，同时主机在假负载上运行正常，由此排除发射机自身及天馈线问题，怀疑此问题由同轴开关引起。1 故障分析我台调频、电视发射在同一监控系统下进行监控管理，调频、电视使用的同轴转换开关品牌不同，却都使用监控系统厂商的同轴开关控制器来进行本地或远程电动、手动转换控制。1.1 调频同轴开关故障分析在分析同轴开关的问题过程中，对于调频同轴开关，我们多次在控制器上电动倒换同轴开关，在显示倒换到位后发现有时会出现手动转动钮仍能转动，尚未完全到位的情况。这说明电动倒换时出现了同轴开关未到位的情况，可能是调频同轴开关和监控厂家的同轴开关控制器配合有问题。在这样的情况下，我们担心同轴开关已经损坏，联系同轴开关厂商邮寄借用新同轴开关，由我们自己更换后寄回旧开关检查维修。在拆卸同轴开关的过程中，已经可以发现馈管连接处有打火痕迹，如图 1 所示。厂商检查结果也显示同轴开关内部打火损坏比较严重。这应是由于同轴开关主机到天线这一位置长期在未完全到位的情况下使用而导致的，而主机到假负载、备机到天线这一位置因较少使用所以问题并未积累显现。针对以上问题，初步猜想可能是同轴开关电机旋转力度不足或者是提前给了倒换到位的指令从而让电机停止转动。1.1.1 同轴开关电机旋转力度的分析与测试对于同轴开关电机旋转力度不足的问题，对照电路图，检查同轴开关控制器的内部电路。电机原理电路如图 2 所示，广播与电视技术 2023年 第50卷 第1期94无线覆盖 Wireless Coverage传输覆盖当两绕组通过单相交流电时，由于电容作用使这两绕组中的电流相位相差 90 度，从而产生磁场旋转，在旋转磁场的作用下，电机转子中产生感应电流，电流与旋转磁场互相作用产生电磁场转矩，使电机旋转起来。调换接进电容的电源线，就会产生相反的磁场旋转，从而让电机反转。电机实际控制电路如图 3 所示，1、4 接头分别通过电路提供正向或者反向的电压控制电机正向或者反向旋转。2、3脚之间的电容和电阻共同给电机提供启动电压，若该电容损坏，可能导致电机开启时间慢，甚至出现无法转动的问题。与之串联的陶瓷电阻有电阻值高、能承受大功率的特点，能有效保护电路。经过检查，该电阻、电容都符合要求。为了进一步确认问题，我们跳开其他控制电路，分别不间断给 1、4 接头提供正转和反转的供电，发现同轴开关可以倒换到位，手动转动旋钮也能证明确实旋转到位。因此，可以确定电机和电机旋转力度都符合要求，可能是控制正转和反转指令的电路出现问题。1.1.2 电机控制指令的逻辑电路分析与测试对于同轴开关倒换是否到位，以及控制电机旋转的电路框图如图 4 所示。从图 4 可以看出，该系统没有直接提供倒换是否到位的信号，是通过发射机连锁控制的指令来代替。其工作原理大致如下：当发射机 A 开机工作时，发射机 A 连锁接通，负载B 连锁接通，发射机 B 连锁断开，负载 A 连锁断开。当发射机 A 要关闭并倒换到发射机 B 开机时，首先要给发射机 A 的连锁发指令，让发射机 A 连锁断开，同时负载 B 连锁断开，此时触发电机转动，待倒换到位后，发射机 B 连锁接通，负载 A 连锁接通。查阅说明书，发现其发射机连锁点提前于高频主馈线接点动作时间 0.014 秒，这会导致发射机 A 在同轴图1 调频同轴开关的 内部打火图图2 电机原理图3 电机控制电路图图4 同轴开关控制系统框图开关倒换开始前 0.014 秒因连锁断开而关机，发射机 B 在同轴倒换到位前 0.014 秒连锁开关接通，发射机可以开机。如果按照连锁开关来判断同轴开关是否到位，并以此给电机旋转供电，就会出现可能同轴开关内部簧片刚接触上，离完全到位还有 0.014 秒时，就停止了供电，电机停止旋转导致同广播与电视技术 2023年 第50卷 第1期95Wireless Coverage 无线覆盖传输覆盖轴开关未完全到位，这样发射机输出大功率时会导致轻微打火，时间久了就会造成同轴倒换开关的严重损伤。因此，发射机连锁信号触发后需要再加上一定的延时，才能等同于同轴倒换到位时间。1.2 电视同轴开关的分析电视发射采用另一个公司的同轴倒换开关，该开关可以提供倒换到位的信息，如图 5 所示。从射频位置1到射频位置2的倒换，当到达射频位置2时，还要经过 9 毫秒，才会由 S3、S4 触发射频位置 2 信号连接的高电平信号，这样当同轴开关簧片触点接上时，仍然继续旋转 9 毫秒才触发到达射频位置 2 的指令，确保了倒换开关旋转到位。按照位置信息控制电机旋转是符合要求的，经过多年的工作，也没有发现反射过大、同轴开关损坏的问题，因此，电视同轴开关控制系统运行良好，没有控制方面的隐患。2 问题处理方案电视发射的同轴倒换开关控制系统没问题，因此只需要改动调频同轴开关控制系统即可。调频同轴倒换开关产生问题的原因是连锁时间早于倒换到位时间，所以需要添加一些延时。经过和监控厂家的协调，控制延时电路里面添加了单片机，把连锁触发后再手动延时 5 秒给电机，电机内部有限位电路，使得电机旋转到位后能制动，从而确保了同轴开关电机不会提前断电，能够完全倒换到位，并且不会在倒换到位后电机继续旋转，造成电机损伤。我们对同轴开关进行技术指标测试。在同轴开关输入端接入矢量网络分析仪测量，测试结果如图 6、图 7 所示。可见在倒换开关没有完全到位的情况下，长期使用后会造成同轴开关损坏，驻波比增大至发射机无法正常开机。添加延时电路后，倒换开关完全到位，其驻波比恢复正常。3 结束语通过一段时间的运行，整个系统运行状况良好，延迟电路能够有效保证同轴开关倒换到位，监控控制系统与同轴开关倒换系统匹配良好，为广播电视安全播出提供了坚实保障。参考文献：1 代克荣.发射机天馈线系统的技术保障方法探究J.科技创新与应用,2020(4):133-134.第一作者简介：汪家祺，男，1992 年出生，维护工程师，从事广播电视发射维护工作，曾参与“东吴塔搬迁”等重大项目，曾获得江苏省广播电视技术能手竞赛二等奖。图5 电视同轴倒换开关接口信息图6 故障同轴开关驻波比图7 修复后同轴开关驻波比