波導(dǎo)進(jìn)水對(duì)數(shù)字微波電路傳輸?shù)挠绊?/h1>
2017-02-05 05:12:32李敏
數(shù)字傳媒研究 2017年11期
李 敏
內(nèi)蒙古新聞出版廣電局微波傳輸總站 內(nèi)蒙古 呼和浩特市 010050
微波具有視距傳輸?shù)奶攸c(diǎn)，微波站的選址大多在高海拔山區(qū)。受惡劣氣候的影響，置于室外的天饋線系統(tǒng)發(fā)生事故的概率偏高。由于線路的重要性，需臨時(shí)申請(qǐng)停傳，檢修設(shè)備受到制約，檢測手段少，故障點(diǎn)判斷困難。因此，總結(jié)積累天饋線故障維護(hù)經(jīng)驗(yàn)，能夠縮短故障排查和處理時(shí)間，確保電路安全穩(wěn)定的運(yùn)行。
1 典型案例分析
1.1 事故現(xiàn)象
2013年冬季，通過網(wǎng)管發(fā)現(xiàn)，京—晉—冀—蒙微波電路內(nèi)蒙古段其中一跳，兩站收信電平隨晝夜溫差的變化，規(guī)律性地發(fā)生衰落，溫度越高，衰落越深，氣溫下降后，電平恢復(fù)正常。
故障發(fā)生后，技術(shù)人員及時(shí)下站排查故障原因，室內(nèi)傳輸設(shè)備工作正常，室外波導(dǎo)外表完好無損，天線方位角和水平角正常。
開始一段時(shí)間，晝夜溫度起伏不大，因此信號(hào)衰落較小。隨著時(shí)間推移，晝夜溫差大，兩站收信電平白天時(shí)出現(xiàn)深衰落，發(fā)信滿功率發(fā)射。下面兩組數(shù)據(jù)是24小時(shí)內(nèi)收發(fā)信電平隨氣溫變化的情況，見附表1。
附表1數(shù)據(jù)顯示，當(dāng)氣溫下降后，兩站同時(shí)從前一日17時(shí)左右，收發(fā)信電平逐漸恢復(fù)正常，數(shù)值為收信Rx：-45dBm，發(fā)信Tx：25dBm。附表2數(shù)據(jù)顯示，11時(shí)到下午17時(shí)之間，溫度回升，兩站收信電平同時(shí)緩慢衰落，發(fā)信功率因設(shè)置在自動(dòng)適應(yīng)功率控制（ATPC）狀態(tài)，隨收信電平的衰落而自動(dòng)提升，14:30左右收發(fā)信電平接近門限，數(shù)值為Rx：-69dBm，Tx：33dBm。網(wǎng)管查看調(diào)制解調(diào)數(shù)據(jù)，通道無誤碼，信號(hào)可用。
表1 氣溫下降對(duì)發(fā)信電平的影響
表2 氣溫回升對(duì)發(fā)信電平的影響
1.2 故障排除
通過持續(xù)的收集、整理氣溫與收發(fā)信電平變化的關(guān)系，排除了室內(nèi)設(shè)備受氣溫影響，電路運(yùn)行出現(xiàn)異常的可能，斷定故障點(diǎn)發(fā)生在室外天、饋線系統(tǒng)。
由于衰落儲(chǔ)備嚴(yán)重不足，為確保電路安全運(yùn)行，更換新饋線勢在必行。由于微波具有雙向傳輸?shù)男阅埽惶娐啡绮荒苌暾?qǐng)停機(jī)檢查，很難具體判斷是哪站饋線進(jìn)水。根據(jù)故障現(xiàn)象和以往此類問題解決的思路判斷，饋線進(jìn)水可能發(fā)生在一跳中自然環(huán)境惡劣的高山臺(tái)站，但不排除另一站有問題。因此，新饋線長度應(yīng)兼顧兩站都能使用。
首選更換高山站新波導(dǎo)時(shí)，室外溫度已升高，電平出現(xiàn)深衰落，網(wǎng)管測試4個(gè)系統(tǒng)收信電平在-69dBm左右。打開波導(dǎo)與饋源連接法蘭，使用頻譜儀測量饋源口接收電平，4個(gè)系統(tǒng)收信電平為-35dBm。打開室內(nèi)波導(dǎo)與分并路系統(tǒng)法蘭，頻譜儀測得波導(dǎo)口接收電平為69dBm。正常接收電平-45dBm，100米波導(dǎo)損耗10dBm，很顯然額外損耗的24dBm是饋線進(jìn)水吃掉的。
查明故障點(diǎn)，更換新饋線后，室外溫度仍高，但接收電平恢復(fù)正常。經(jīng)長時(shí)間觀察，收發(fā)信電平無較大變化，傳輸恢復(fù)正常。
2 設(shè)備及波導(dǎo)類型
目前內(nèi)蒙古微波線路使用的傳輸設(shè)備，主要為全室內(nèi)型一體化和分體式兩種。分體式微波高頻ODU設(shè)備隨天線一起固定在塔上，高頻放大、變頻等在室外完成，變頻后的中頻信號(hào)通過電纜饋至室內(nèi)中頻板。成本低，維護(hù)方便快捷。全室內(nèi)型一體化微波傳輸設(shè)備其高頻、中頻、基帶信號(hào)的處理全部在室內(nèi)機(jī)架完成。室外天線饋源收發(fā)的高頻信號(hào)，通過波導(dǎo)至室內(nèi)分并路系統(tǒng)。波導(dǎo)管為中空金屬橢圓形波導(dǎo)，波導(dǎo)和橢矩變換器、法蘭接口，如圖1、2所示。
圖1 波導(dǎo)和橢矩變換器
圖2 矩形法蘭接口
3 波導(dǎo)進(jìn)水原因和預(yù)防措施
3.1 進(jìn)水原因
波導(dǎo)在日常使用中，其內(nèi)部應(yīng)不間斷充滿有壓力的干燥氣體，為保證氣體壓力長時(shí)間維持不變，波導(dǎo)兩端橢矩變換處法蘭盤連接需密封節(jié)密閉，使波導(dǎo)內(nèi)部保持干燥。
波導(dǎo)從安裝使用到進(jìn)入水汽水，不是短時(shí)間內(nèi)發(fā)生的，一般使用6～7年有些波導(dǎo)傳輸性能出現(xiàn)異常，站點(diǎn)多發(fā)生在條件惡劣的高山臺(tái)站。進(jìn)水主要原因?yàn)椋海?）波導(dǎo)兩端防水膠墊老化、開裂；（2）兩端密封節(jié)老化、開裂；（3）波導(dǎo)卡子安裝不到位，個(gè)別地方波導(dǎo)管長時(shí)間與鐵塔磨擦，致使管壁出現(xiàn)裂口；（4）氣候惡劣的高山臺(tái)站，冬季特別寒冷時(shí)，波導(dǎo)管室內(nèi)、外結(jié)合處受冷熱溫差的影響，波導(dǎo)管內(nèi)壁出現(xiàn)冷凝積水現(xiàn)象；（5）①充氣機(jī)不能正常工作，波導(dǎo)內(nèi)長時(shí)間無干燥氣體，②充氣機(jī)干燥劑失效，不能正常過濾空氣中的水分子，③連接充氣機(jī)和波導(dǎo)進(jìn)氣口的塑料管子老化漏氣。
一方面，室外風(fēng)大、氣候寒冷，容易出現(xiàn)波導(dǎo)器件損壞。另一方面，由于基礎(chǔ)設(shè)施較差，很難做到機(jī)房內(nèi)恒溫恒濕。機(jī)房和生活區(qū)隔離不好，天氣寒冷時(shí)門窗緊閉，室內(nèi)濕度大，充氣機(jī)長期工作在這樣的環(huán)境中，一旦干燥劑維護(hù)不到位，潮濕氣體緩慢進(jìn)入波導(dǎo)。日積月累，波導(dǎo)腔內(nèi)便形成積水，水汽對(duì)電磁波產(chǎn)生吸收、散射、反射等效應(yīng)。水汽的產(chǎn)生還會(huì)導(dǎo)致波導(dǎo)管光滑內(nèi)壁表面生銹，駐波比變壞，損耗變大，信號(hào)衰落。
3.2 預(yù)防措施
（1）改善機(jī)房環(huán)境，做到恒溫恒濕；（2）保證充氣機(jī)正常工作，出現(xiàn)故障及時(shí)維護(hù)或更換。干燥劑根據(jù)顏色變化情況（藍(lán)色正常，粉色或白色失效）上鍋炒制變藍(lán)或更換新干燥劑，塑料導(dǎo)氣管老化變硬及時(shí)更換；（3）每年春秋兩季對(duì)波導(dǎo)法蘭連接處的密封膠泥定期更換，法蘭盤螺絲緊固。
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故障發(fā)生后，技術(shù)人員及時(shí)下站排查故障原因，室內(nèi)傳輸設(shè)備工作正常，室外波導(dǎo)外表完好無損，天線方位角和水平角正常。
開始一段時(shí)間，晝夜溫度起伏不大，因此信號(hào)衰落較小。隨著時(shí)間推移，晝夜溫差大，兩站收信電平白天時(shí)出現(xiàn)深衰落，發(fā)信滿功率發(fā)射。下面兩組數(shù)據(jù)是24小時(shí)內(nèi)收發(fā)信電平隨氣溫變化的情況，見附表1。
附表1數(shù)據(jù)顯示，當(dāng)氣溫下降后，兩站同時(shí)從前一日17時(shí)左右，收發(fā)信電平逐漸恢復(fù)正常，數(shù)值為收信Rx：-45dBm，發(fā)信Tx：25dBm。附表2數(shù)據(jù)顯示，11時(shí)到下午17時(shí)之間，溫度回升，兩站收信電平同時(shí)緩慢衰落，發(fā)信功率因設(shè)置在自動(dòng)適應(yīng)功率控制（ATPC）狀態(tài)，隨收信電平的衰落而自動(dòng)提升，14:30左右收發(fā)信電平接近門限，數(shù)值為Rx：-69dBm，Tx：33dBm。網(wǎng)管查看調(diào)制解調(diào)數(shù)據(jù)，通道無誤碼，信號(hào)可用。
表1 氣溫下降對(duì)發(fā)信電平的影響
表2 氣溫回升對(duì)發(fā)信電平的影響
1.2 故障排除
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由于衰落儲(chǔ)備嚴(yán)重不足，為確保電路安全運(yùn)行，更換新饋線勢在必行。由于微波具有雙向傳輸?shù)男阅埽惶娐啡绮荒苌暾?qǐng)停機(jī)檢查，很難具體判斷是哪站饋線進(jìn)水。根據(jù)故障現(xiàn)象和以往此類問題解決的思路判斷，饋線進(jìn)水可能發(fā)生在一跳中自然環(huán)境惡劣的高山臺(tái)站，但不排除另一站有問題。因此，新饋線長度應(yīng)兼顧兩站都能使用。
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查明故障點(diǎn)，更換新饋線后，室外溫度仍高，但接收電平恢復(fù)正常。經(jīng)長時(shí)間觀察，收發(fā)信電平無較大變化，傳輸恢復(fù)正常。
2 設(shè)備及波導(dǎo)類型
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圖1 波導(dǎo)和橢矩變換器
圖2 矩形法蘭接口
3 波導(dǎo)進(jìn)水原因和預(yù)防措施
3.1 進(jìn)水原因
波導(dǎo)在日常使用中，其內(nèi)部應(yīng)不間斷充滿有壓力的干燥氣體，為保證氣體壓力長時(shí)間維持不變，波導(dǎo)兩端橢矩變換處法蘭盤連接需密封節(jié)密閉，使波導(dǎo)內(nèi)部保持干燥。
波導(dǎo)從安裝使用到進(jìn)入水汽水，不是短時(shí)間內(nèi)發(fā)生的，一般使用6～7年有些波導(dǎo)傳輸性能出現(xiàn)異常，站點(diǎn)多發(fā)生在條件惡劣的高山臺(tái)站。進(jìn)水主要原因?yàn)椋海?）波導(dǎo)兩端防水膠墊老化、開裂；（2）兩端密封節(jié)老化、開裂；（3）波導(dǎo)卡子安裝不到位，個(gè)別地方波導(dǎo)管長時(shí)間與鐵塔磨擦，致使管壁出現(xiàn)裂口；（4）氣候惡劣的高山臺(tái)站，冬季特別寒冷時(shí)，波導(dǎo)管室內(nèi)、外結(jié)合處受冷熱溫差的影響，波導(dǎo)管內(nèi)壁出現(xiàn)冷凝積水現(xiàn)象；（5）①充氣機(jī)不能正常工作，波導(dǎo)內(nèi)長時(shí)間無干燥氣體，②充氣機(jī)干燥劑失效，不能正常過濾空氣中的水分子，③連接充氣機(jī)和波導(dǎo)進(jìn)氣口的塑料管子老化漏氣。
一方面，室外風(fēng)大、氣候寒冷，容易出現(xiàn)波導(dǎo)器件損壞。另一方面，由于基礎(chǔ)設(shè)施較差，很難做到機(jī)房內(nèi)恒溫恒濕。機(jī)房和生活區(qū)隔離不好，天氣寒冷時(shí)門窗緊閉，室內(nèi)濕度大，充氣機(jī)長期工作在這樣的環(huán)境中，一旦干燥劑維護(hù)不到位，潮濕氣體緩慢進(jìn)入波導(dǎo)。日積月累，波導(dǎo)腔內(nèi)便形成積水，水汽對(duì)電磁波產(chǎn)生吸收、散射、反射等效應(yīng)。水汽的產(chǎn)生還會(huì)導(dǎo)致波導(dǎo)管光滑內(nèi)壁表面生銹，駐波比變壞，損耗變大，信號(hào)衰落。
3.2 預(yù)防措施
（1）改善機(jī)房環(huán)境，做到恒溫恒濕；（2）保證充氣機(jī)正常工作，出現(xiàn)故障及時(shí)維護(hù)或更換。干燥劑根據(jù)顏色變化情況（藍(lán)色正常，粉色或白色失效）上鍋炒制變藍(lán)或更換新干燥劑，塑料導(dǎo)氣管老化變硬及時(shí)更換；（3）每年春秋兩季對(duì)波導(dǎo)法蘭連接處的密封膠泥定期更換，法蘭盤螺絲緊固。
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