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中央广播电视塔电视调频天馈线系统改造项目工程总结

范文

林龙

【摘要】中央广播电视塔于2007年4月进行了大规模的天馈线设备更新。通过这项工作，使得FM（调频）、CH2天馈线系统工作状态更加稳定系统安全度提高。本文根据实际工程的特点，进行了详细的介绍和论述，并对安装、测试的一些问题进行了探讨。

【关键词】天馈线系统测试 KATHREIN

一、工程简述

1、中央塔天馈线系统现状：中央广播电视塔（以下简称中央塔）上的天馈线系统是1991年安装的，从安装完毕后至今未作大的调整和更新改造。塔上安装了2副UHF天线（意大利SIRA公司产品）；1副八层四面VHFⅢ波段天线；两副四层四面双偶极子FM天线；一副十二层四面单偶极子CH2天线（北京中天公司产品）。

2、改造项目工程：改造工程主要是对标高257米至292米天线段的CH2天线、标高292米至322米天线段的FM天线进行更新改造，不更换天线反射板，只更换天线振子。更换FM天线主馈线。机房内更新部分主馈线桥架。

二、工程实施

2.1前期准备

2.1.1 组织保证

2007年3月，进口的设备全部到货，中央塔也为改造工程做好了一切准备（包括申请停机时间、落实备份台的代播等）。在工程开始之前，为了确保工程改造的顺利实施，组成了专门的工程小组。在工程开始之前，全体工程人员召开了工程启动会议，主要内容是：1、强调中央塔改造工程的重要性，重点要抓好安全问题，既要保证设备安全，更要保证人员安全。2、通过合理安排施工进度，做好指导安装、测试配合等工作，争取做成样板工程。

2.1.2 明确任务

中央塔上现有的天馈线系统是中天公司的产品，此次改造工程只更换天线振子，不更换反射板，所以首要问题就是KATHREIN公司振子与中天公司反射板的机械配合问题。项目公司的技术人员通过和KATHREIN公司联系，取得了相关振子的安装尺寸图，为了保证以后安装的顺利进行，又到中央塔实地测量了构件。在仔细调查的基础上，技术人员在较短的时间内设计完成了天线匹配安装构件，并将图纸通过E-MAIL发至KATHREIN公司确认。经过外方的复核，安装构件投入生产。

2.2天线系统改造概述

中央电视发射塔系统改造工程需更换一副CH2十二层四面单偶极板天线，两副FM天线，调频主馈电缆，更新机房内部分主馈线桥架。

2.2.1 CH2电视发射天馈线系统

1副CH2电视发射天线采用十二层四面天线系统。天线为水平极化、采用不定向发射，天线增益约为10dB。主馈线为双馈，采用SUY-50-80-3同轴电缆（原有电缆），该天馈线系统的最大功率容量为60kW。天线振子、分支电缆、功率分配器及部分安装构件由KATHREIN公司供货，利用原有塔上中天公司生产的CH2反射板，中天公司提供部分安装构件和振子拉杆。

2.2.2 FM发射天馈线系统

2副FM发射天线采用四层四面双偶极板天线系统。天线为水极化、采用不定向发射，天线增益约为7.5dB。每付天线的主馈线均为双馈，采用4-1/8"同轴电缆。该天馈线系统的最大功率容量为100kW。

三、工程的分工及主要工作量

此次的安装工程由中广安装公司负责具体实施，中天公司与其有明确的分工。

3.1中天公司工作内容

1.完成天馈线系统设计，机房桥架及部分安装构件的设计。2.单片天线、分支电缆、变阻器指标测试。3.天线系统技术指标的测试。4.主馈电缆测试。5.指导安装、调试。6.监督安装施工。7.负责塔下防护脚手架的搭建。

3.2安装公司的工作内容

1.塔上安全网施工。2.完成天馈线系统的拆除。3.完成天馈线系统的安装。4.完成机房内桥架的安装。5.对天线段部分金属构件进行油漆。6.配合中天鸿大公司的系统测试。

四、工程施工顺序及进度

4.1施工前测试（3月27日至4月5日）

在此期间，技术人员主要在中央塔下的临时场地做安装前的测试工作，安装公司则在塔上对老的振子和要更换的主馈线进行拆除。我方具体的工作是：

1.在中央塔下指导搭建临时测试台，做好测试准备；落实塔下防护脚手架的搭建。

1.测试CH2天线（24对）

①VSWR指标。（要求≤1.15）②目测外观。

逐一保存测试记录，对天线进行标识。

2.测试FM单片天线（32片）

①VSWR指标。（要求≤1.15）②目测外观。

逐一保存测试记录，对天线进行标识。

3.分支电缆VSWR测试，摇绝缘。（要求≥500MΩ）

4.测试调频功率分配器。（要求≤1.10）

5.主馈电缆（四根）2×101.5米，2×109.5米 4 1/8”电缆。

①VSWR指标测试。（要求≤1.05）②等长测试（电气长度）。③绝缘电阻指标测试。（要求≥500MΩ）

对电缆进行标识。

3月25日天线系统运到施工现场后，测试组人员到现场同甲方协商落实测试场地，沟通测试工作的安排。

3月27日，测试组和安装指导人员正式到中央塔开展工作。在台方工作人员的大力配合下，测试工作开展的很顺利。只用了很短的时间，就完成了临时测试台的搭建；FM天线单元的指标测试；FM分支电缆的测试，FM功率分配器的测试等工作。

当测试工作进行到CH2天线时，拖延了几天的时间。主要的原因是：KATHREIN天线的馈电系统是上下两片天线一起作为一个单元测试的，而国内大部分的天线系统是单片来测试指标的。在CH2天线测试初期，测试组将单片天线作为独立的测试对象，测试的VSWR指标在1.3～1.5左右，不能满足厂家提供的性能指标。现场发现这种情况后，我方一方面与厂家技术人员取得联系，并将现场的测试指标和照片发到KATHREIN公司。通过不断的联系，解决了CH2天线的测试问题。造成这个问题主要是两个原因：

1.KATHREIN天线的馈电系统是上下两片天线一起作为一个单元测试的，所以当我们用一个2∶1功分器将两片天线连接好后，天线振子间距2.5米，测试结果就和厂家提供的数据一致了。

2.因为是利用CH2原有的反射板，KATHREIN提供的天线拉杆连接不到现有的反射板上，所以我们前期考虑就近固定，生产相应构件。后经和厂家联系，该连接杆对天线的阻抗起调配作用，所以按厂家的要求重新生产构件。

在和KATHREI公司联系沟通的时间里，我方技术人员配和安装公司将用于FM天线的4-1/8”电缆截好，并做好电缆头、对电缆头进行密封，对主馈电缆测试了VSWR指标和绝缘度以及电气长度，测试结果满足要求。

4.2天馈线系统的安装（4月6日至5月10日）

在完成地面的测试工作后，原有设备已经拆除完毕，新天线系统构件、主馈电缆等运到238米平台。我方安装指导人员将各构件分类清点，在安装之前给施工人员做交底。

每天施工之前，我方现场人员和安装人员交流施工进度安排，提前做好各方面的准备工作，保证双方配合默契。

在天馈线设备的安装过程中，由于是更新设备，有一些安装工作要在现有的条件下进行，例如：机房内馈线桥架位置已经非常紧张了，安装构件到达现场后，馈线桥架经过设计人员多次测量和现场协商，设计生产了新的构件。除补发了部分构件外，原来设计的一体式构件改成了散件，便于现场的连接。FM主馈电缆安装后，因为做电缆时，留了1.5米的余量，所以现场发现主馈的位置太高了，向下又调整了1米，保证FM分支电缆能够顺利安装。FM天线安装前，根据我方技术人员的要求和甲方的强调，将天线上的相关排水孔全部打开。CH2天线安装时，甲方提出：现在的安装构件是分段连接，既不美观也不牢固，希望能改成一体的连杆。我们在时间非常紧张的条件下，由安装设计人员现场设计，周末加班，提出了新的构件图纸，尽快的加工出了新构件。

“五一”期间，我们的安装指导人员也没有休息，因为塔外不能安装，在塔内我们安装好了各副天线的功率分配器。

在分支电缆密封的做法上，甲方提出了自己的要求：天线端电缆头采用热缩管密封，两头封红胶，不用原厂配发的防雨罩。我们根据甲方要求，重新配发了热缩管，并按以上工艺安装。

由于CH2端预留孔与天线的电缆头方向不一致，经和甲方、施工方共同协商，分支电缆从天线振子下方反射板后绕过，连接到天线电缆头上。

4.3天馈线系统测试，安装工程收尾（5月8日至5月15日）

工作内容：

天馈线系统连接后，对整个系统进行测试：⑴VSWR指标，绝缘度测试。⑵功率考验。在此期间，我们对安装好的天馈线系统在机房开关板处分别测试了VSWR和绝缘度指标，都能较好的满足厂家要求。根据甲方要求，在15日凌晨对FM天线又进行了系统测试，指标良好。同期，指导安装人员固定分支电缆，安装好机房内馈线桥架。

5月15日下午，对天馈线系统又进行了运行考验，天线工作状态稳定，情况良好，系统气密性满足要求。

三、总结

此次工程能够顺利圆满的完成，离不开甲方的大力配合和高度关注，地面测试和工程进行工程中，台方领导多次现场视察指导工作；同样也依赖于安装工人的精心施工，安全操作，安装人员牺牲了节假日，加班加点。

从工程前期，项目负责领导就做出明确指示“保证安全、保证质量”。在现场的工作人员更是积极努力，做好测试和安装指导工作，为工程的顺利进行提供了保证。

通过对整个工程的回顾，有以下几个问题可以总结：

1.天馈线系统的工作年限问题。在工程的开始阶段，中央塔的技术人员就和我们探讨过这个问题，当时大家对这个问题就没有一个明确的结论。有说10年的，有说15年的，还有一种观点认为只要天馈线系统不坏就可以持续工作。带着这个问题，我们利用当年9月份参观IBC展览的机会，到德国KATHREIN公司和他们的技术人员进行了探讨。德国工程师的意见是：只要机械结构不被破坏，天馈线系统就可以继续使用。并举例说，在其工厂附近的山上，天馈线系统已经连续工作了30年。结合国内的情况，部分天线的安装构件和天线本身机械强度都不大，再考虑到个别厂家偷工减料的情况，天馈线系统的使用年限只能根据具体情况来看。这个时候起决定作用不是技术问题，而是成本问题。

2.进一步加深了对KATHREIN公司产品的认识。KATHREIN天线并不单纯追求单片天线的指标，而是通过专业的加工和装配使单片天线的指标一致性很好，从而保证发射系统整体指标优异。例如在本次工程中，CH2天线单片指标和国内的天线相比还要差一些，但是由于天线指标的一致性特别好，通过相邻两层天线的耦合补偿，整体天线指标就很好，VSWR最大为1.05。而且CH2相邻两层天线分支电缆等长，实际上将上下两层天线作为一层双偶天线来使用，这样的思路也比较有新意。还有一点就是KATHREIN天线和变阻器的安装构件都比较讲究，加工的精度很好。在国外，铁塔等支持物的尺寸比较精确，可以和安装构件配合良好，但在国内，由于生产安装的尺寸不是很精确，有时候太精确的构件反倒安不上。这时，就需要配套生产一些过渡件来匹配。在国内，支持物的尺寸和图纸有出入的情况会经常发生，所以国内天线的安装构件通用性好一些，针对不同的支持物，安装构件都有一定的调节范围。在具体的工程中，就需要根据实际情况，对安装构件提出不同的要求，才能保证工程中天馈线设备安装的顺利进行。

3.CH2分支电缆的出口与天线振子不一致。这个问题是在分支电缆安装的过程中发现的，从前期一直到工程开始都没有发现。虽然经过协商，最后的解决方案甲方也认可，但不是很满意。如果在工程前期能细致一些，根据分支电缆洞口的位置给天线厂家提出要求，该问题完全是可以避免的。这个问题提醒我们，往往是一个很小的问题，如果你不注意，在工程中你会发现能改善的程度非常有限，就会留下遗憾。

4.机房馈线桥架也出现了两次修改，重新生产了一些构件。在设计初始阶段，我们考虑到安装的简便，将室内馈线桥架直接加工成2.5米一段的整体，现场安装直接吊装就可以。但在实际安装过程中，发现很多地方都行不通。因为是在装满了设备的机房安装，现场的位置很狭窄，馈线电缆交错，整体桥架没法吊装。我们的设计人员到现场后，经过仔细测量，重新设计了馈线桥架。将一段一段的桥架拆成散件，方便了现场的安装。

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