广播天线大功率短波水平馈线跳笼改造设计与实现

李文志

国家新闻出版广电总局2024台，黑龙江佳木斯 154000

广播天线大功率短波水平馈线跳笼改造设计与实现

李文志

国家新闻出版广电总局2024台，黑龙江佳木斯 154000

本文主要介绍了大功率短波同向水平馈线跳笼支撑技术改造。选择用高频绝缘瓷棒竖支撑固定馈线跳笼，经实际改造，较好的解决了馈线跳笼变形打火故障。该方法科学合理，简单可行。

短波馈线；跳笼；绝缘支撑

馈线的特性阻抗，是由导线直径、数量及结构几何形状决定的。结构几何形状改变，或是馈线的跳笼间距改变，使馈线的阻抗发生变化，而馈线阻抗的改变会导致与天线失配，使行波系数驻波比变坏，反射功率增大，超过发射机保护限值就会使发射机自动保护，造成停播，甚至损坏发射机。

1 对馈线的要求

1.1 馈线的要求

馈线首先是可靠的传送额定的高频功率，其次是在传输中的能量损耗要降到最低限度。短波发射天线的馈线主要是架空平衡式。近年来，500kW馈线有采用9〞同轴电缆的，但因价格昂贵，并未得到广泛的使用。馈线最大允许功率由馈线的电晕场强，馈线导线表面上的最大场强所决定。馈线的传输损耗有两种：一种是导线损耗、地面损耗以及绝缘子及周围其他物件的损耗。另一种是辐射损耗。

1.2 馈线的主要型式

馈线是架空平衡式，其特性阻抗因传输功率的大小，分成不同的等级。最常用的是300Ω、600Ω等。和发射机配套使用的平衡变阻器，以及天线交换开关等都和馈线的特性阻抗有关。所以馈线的特性阻抗都是定值，结构也逐步定型，除特殊原因外，不用其他特性阻抗的馈线。馈线的主要形式有二线式、四线式、六线式还有双笼形线式。

二线式馈线是最简单的馈线型式，使用于50kW以下的功率，特性阻抗为600Ω（或是550Ω）。四线式、六线式适用于50-500kW功率，特性阻抗为300Ω。双笼形线式馈线适用于500kW功率，特性阻抗为300Ω。导线间距和组成笼形的导线的数目和直径随不同的要求而定。双笼形线式馈线相当于二线式馈线，单根导线的直径可以用笼形线的等效直径代替。这样可以用细的导线代替很粗的导线，价格便宜，功率容量更大，施工时也较为方便。但组成笼形线的诸多导线间的电流分配是不均匀的，对特性阻抗有影响，导线表面最大电场的计算困难。特性阻抗的计算公式为

式中：DEC—笼形振子的等效直径；

n—笼子的导线数；

馈线的导线有单根的，也有多股绞合的。对直径为d的单根导线，对于由多股细线绞合而成的直径为d的导线，由于其表面有凹陷，不是圆的，因此

上述馈线特性阻抗的计算公式都和馈线离地高度无关。经验表明，当馈线离地大于1.5m时，地面对特性阻抗的影响就可忽略。

2 馈线设计及存在的问题

大功率短波发射机输出功率高达上百千瓦，因此对于天馈线系统的阻抗匹配有严格要求，当出现阻抗失谐时，不仅得不到最大功率传输，直接影响短波广播的覆盖范围，甚至极易对设备产生损害，导致停播事故，因此在天馈线系统的设计中要格外注意各传输通路间的阻抗匹配和数据对比性测试比对，以便细微调整，保证其工作指标始终在合格范围内。

本工程设计主馈线采用特性阻抗为300Ω的双笼形馈线，馈线每个笼子由12根φ4.0的铜包钢线组成，异极性导线间距离为500mm功率容量为500kW。馈线的跳笼要严格等长，且距馈线杆和横担距离要大于500mm。馈线杆之间的距离一般可取22-28（m）。在整条馈线路由上杆距不等且交替布置。馈线连接靠馈线跳笼连接。馈线跳笼设计由绝缘尼龙绳固定，（固定方式如图1），馈线与尼龙绳由铜绑线固定，但在运行中发现如下问题。

1）大风或异常天气会使铜绑线松动，跳笼间距也会改变造、阻抗失谐导致反射功率过高，或跳笼间距小于安全距离，出现馈线打火故障。

2）由于绝缘尼龙绳为软线连接，当尼龙绳上落鸟时会使两跳笼间距变小造成阻抗失谐出现馈线打火故障。

3）长时间的运行，绝缘尼龙绳由于经历风、雪、雨、日晒等天气影响会造成材料老化绝缘值降低出现绝缘尼龙绳频繁打火故障。

3 馈线跳笼改造思路

此次改造在于使“大功率短波同向水平天馈线跳笼”更安全稳定的运行，天气及外界条件的变化影响，不会因为长时间运行影响支撑的绝缘度而造成打火故障。为实现上述目的，采用了以下改造技术方案。

将原有传统跳笼绝缘尼龙绳横固定更换为绝缘瓷棒竖支撑，竖支撑分5部分如图2：①开口可调节馈线跳笼抱箍。②绝缘竖支撑。③瓷棒支撑座。④竖板。⑤背板。

4 改造说明

1）①开口可调节的抱箍，抱箍的固定方式为柱形螺母及螺丝，抱箍使用材料为白钢。

2）②为绝缘竖支撑，使用材料为绝缘瓷棒。

3）③瓷棒支撑座与④背板相连可调节瓷支撑高度，支撑座使用材料为镀锌铝。

4）④竖板的使用材料为镀锌铝。

附图说明

图2为安装的结构图。

其中，1－开口可调节馈线跳笼抱箍，2－绝缘竖支撑，3－瓷棒支撑座，4－竖板，5－背板。

图3、图4为实物图。

5 具体改造安装方法

如图2所示，馈线跳笼绝缘支撑组件，其特征在于：1－开口可调节馈线跳笼抱箍可固定任意大小跳笼固定方式为螺杆与柱形螺母；3－瓷棒支撑座为可调节支撑座的所以适用各种高度不同的馈线跳笼，支撑座调整方式为内六角螺丝调节，4－竖板使用材料为镀锌铝板，镀锌铝板轻薄坚固而且耐腐蚀。此馈线跳笼绝缘支撑组件用，5－背板与横担固定。图5为跳笼改造后。

6 改造后的效果

通过对馈线跳笼的改造，经过一年的运行大大减少了馈线跳笼打火故障。保证了天馈线安全可靠的运行。

1）使用的材料为瓷棒硬支撑且容易固定跳笼，所以不会因为大风等异常天气改变跳笼间距，可保证馈线的安全运行。

2）原有尼龙绳固定改为瓷棒支撑，瓷棒的绝缘性能良好不会因为外界天气影响造成绝缘度降低也不会因为长时间使用造成绝缘度降低，大大增加了馈线跳笼的安全可靠性。

3）支撑座为可调节支撑座适用各种高度不同的馈线跳笼，所以可批量生产，无需根据不同高度的跳笼生产相应高度的支撑。

4）结构简单便于安装使用，且使用寿命较长。5）使用的材料都为传统材料成本较低便于推广。

7 结论

通过实际改造减少了馈线跳笼频繁打火现象。提高了馈线安全运行的稳定性这种馈线跳笼绝缘支撑结构简单便于安装实用性较高适于推广使用。继续改进的方向，选取合适强度的绝缘材料如聚四氟乙烯或胶木板，替换在这次改造中使用的镀锌铝板等金属材料，可进一步减少金属材料对于馈线电气指标的影响。

[1]潘哲昕，王文山，等.广播电视天线工艺技术手册（内部发行）.广播电影电视部人事司.

[2]李孝勖，王洁澄，等.广播电视手册（7分册）.国防工业出版社.

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A

1674-6708（2015）143-0059-02

李文志，维修室副主任，研究方向：天馈线系统、电力系统