波導切換系統的改造實施與分析

魏玉雷

（山東廣播電視臺地球站，山東 濟南 250014）

0 引言

廣播電視衛星地球站是承擔廣播電視衛星傳輸任務的重要載體，為我國廣播電視事業發展承擔著不可或缺的責任，發揮著重要的作用。性能良好、配置合理的上行傳輸系統是廣播電視衛星傳輸的根本保障。本次工程改造分析介紹范圍為：衛星傳輸系統的主播系統與備播系統之間的3臺旋轉式機電波導切換開關，以及各波導切換開關之間的連接波導，以下統稱為“主備播波導切換系統”。

1 實施規劃及注意事項

改造工程實施前，需要制定了詳細的施工方案，細化每一步施工步驟，并詳細分配施工任務，充分考慮每一步驟的注意事項和可能發生的意外情況以及應對措施。充分的準備工作和制定詳細的施工流程與應急預案，是成功實施改造工程的堅實基礎。

主備播波導切換系統位于主備播系統功放和主備天線之間，共有3臺旋轉式機電波導切換開關、開關控制器和若干節硬質波導組成，3臺旋轉式機電波導切換開關分別命名為S1開關、S2開關、S3開關。其中，S1開關又稱之為“主備播切換開關”，通常配合波導開關控制器可以實現主備播系統間的自動和手動切換功能，該控制器可以檢測主播系統功放耦合信號和下行接收信號狀態，一旦二者信號同時中斷，控制器則判斷主播系統故障，會立即控制S1開關發生旋轉動作，自動切換至備播系統播出。S2開關為“主備天線切換開關”，實現主備天線間的手動切換功能，通常采用手動控制方式。

需要特殊說明的是S3開關，S3開關定義為“應急切換開關”，主要用于S1、S2開關間的連接波導或主用天饋線遭到損壞等特殊狀態下的應急操作。需要時可以手動控制S3開關發生旋轉動作，將備播系統功放輸出的信號直接連接到備天線上行播出。不過要特別注意的是，在主天線正常工作的狀態下，不能進行S3開關的切換動作，否則很容易造成主備系統雙機并發的自我干擾，所以進行S3開關的操作需要十分謹慎。

本系統最大的特點是解決了單節點問題。從功能實現方面來講，S1、S2兩臺波導切換開關已可以實現主備系統、主備天線間的交叉連接切換，但S1、S2之間的連接波導存在單節點問題，不符合相關規定。增加S3開關后，有效解決了單節點問題，但系統復雜度有所提高。具體波導切換系統結構如圖1所示。

圖1 波導切換系統結構示意圖

本次工程改造內容是更換老化的S1、S2、S3開關以及三者之間的連接波導，同時將整個切換系統整體搬移至室內。既然是整體搬移也就意味著需要重新設計、測量與功放系統相連接的接口尺寸，由于波導器件都是硬質金屬材料，所以在測量時的誤差都是毫米級的，測量數據的準確性是決定了后期改造工程能否順利進行的重要基礎。

在前期工作充分準備后，改造工程實施步驟計劃分兩大部分進行。一是將在線的主播系統下線，由備播系統由通過S3開關連接至備天線播出，以便拆除更換S1、S2開關以及連接波導。二是將S1、S2開關以及連接波導更換完成后，將在線播出的備播系統及備天線下線，由主播系統通過S1、S2開關連接至主天線進行播出，以便更換S3開關及其連接波導。

改造過程中第一部分的內容風險相對較高，要充分考慮到備播系統功放額定功率較小和沒有自動功率控制系統的弊端。一旦出現干擾、降雨等需要提升功率的情況時，需要快速進行手動提升上行功率；同時還要考慮到備播系統功放上行能力不足，如果同轉發器其他載波出現大功率上行時，會對上行載波形成壓制。所以S1、S2開關的更換工作越快越好，要最大限度地減少操作時間，以確保正常傳輸和安全播出。

2 工程改造具體實施

2.1 拆除更換S1、S2開關以及連接波導

按照提前規劃報備的維修時間向上級主管領導部門匯報相關情況，獲得批準后方可實施工程改造。

首先旋轉S1開關，將主播系統功放對準假負載后旋轉S3開關，此時備播系統連接至備天線播出。如圖2所示。

圖2 備播系統、備天線在線播出

將主播系統功放進行斷電關機，隨后迅速拆除室外的S1、S2開關以及連接波導。拆除后一定注意保護兩端波導口，應避免異物進入到波導內后期形成大的駐波干擾。同時在室內安裝更換新的S1、S2開關以及連接波導，安裝時應注意使用定位銷釘固定對接的法蘭盤，以確保各個法蘭盤接口的對接精度，防止出現對接不良而引起反射功率過大。然后按對角線方式逐個擰緊固定螺栓，各接口的對接固定螺栓的力矩緊度應保持盡量一致。

新的S1、S2開關以及連接波導安裝完成后，還需要進行S1、S2開關的控制測試，以確保波導切換控制器正?？刂芐1、S2開關。測試完畢后，將S1開關至于假負載狀態，S2開關至于主天線狀態，此時一定注意合理配置S1開關、S2開關的初始狀態，S1開關必須處于假負載狀態，這樣保證主播系統功放開機后不會形成雙機并發的自我干擾，然后開啟主播系統功放。此時第一部分工作基本完成。

2.2 拆除更換S3開關及其連接波導

主播系統功放運行正常后，先旋轉S3開關，使備播系統連接至主天線，隨后旋轉S1開關，此時主播系統連接至主天線播出。確認播出正常后進行下一步工作，首先關閉備播系統功放，然后拆除S3開關及其與S1、S2開關間的連接波導，拆除后注意兩端波導口的保護，避免異物的進入。

安裝更換新的S3開關及其與S1、S2開關間的連接波導。同樣，安裝時應注意使用定位銷釘固定，確保各個法蘭盤接口的對接精度，防止出現對接不良而引起反射功率過大。同時按對角線方式逐個擰緊固定螺栓，各接口的對接固定螺栓的力矩緊度應保持盡量一致。

新的S3開關及其與S1、S2開關間的連接波導安裝完成后，進行S3開關的控制測試，確認控制器正?？刂芐3開關后，將S3開關至于正常工作狀態。然后將備播系統功放開機運行，確認各設備運行正常后，可以通過旋轉S1開關來確定備播系統的工作狀態是否正常。再次檢查各設備狀態，確保所有設備均工作在正常狀態后，整理相關工具、打掃清理施工場所后，此次改造工作結束。

3 結束語

通常工程改造的順利實施得益于施工前制定詳細的工程改造方案、應急預案，以及施工人員對系統的熟悉掌握和細致的施工準備；同時，專業素質較高的施工人員和對施工中涉及的每一個細節的熟悉掌握、根據實際情況準備充足的施工工具和備品備件，也是工程改造順利實施的重要條件。合理的工程改造為廣播電視衛星傳輸及相關節目安全播出奠定堅實基礎，此次工程改造對其他地球站相關實際工作中的具體實踐和應用具有一定的借鑒或指導性意義。■