同轴电缆的维护

同轴电缆的维护
摘要：介绍中波发射同轴电缆的结构和特点，在使用过程中需要进行充气处理，确保阻抗的稳定。

关键词：同轴电缆特性阻抗
中波天线的馈线绝大部分采用架空不平衡式，便于和不平衡式的天线振子连接。

馈线一般由内外二层导线组成，形成二个笼型，外层导线是接地的，起到屏蔽作用，减少沿内层导线传输的高频能量以辐射的形式外泄。

内层导线是馈电的，和外层导线间有绝缘子分开。

中波馈线是以地电流形式形成回路，在沿馈线的线路在地面下面埋设地线，地线沿每根馈线线杆向上，和外层导线焊接，用来减少损耗。

馈线按照承受功率的大小，发射机高频负载阻抗的要求，有不同的特性阻抗和结构性状。

我国目前使用的馈线包括：50kw功率以下的六线式馈线，50kw功率以上的多线式笼型馈线和同轴电缆。

采用由导线组成的同轴馈线，芯线为高电位，外部一圈导线均接地，芯线及外圈的导线均匀沿圆周均匀分布，导线的粗细及数量由馈线传导的功率的大小而决定。

这些馈线的外圈，并不完全屏蔽，这样就造成一部分能量的损耗。

随着中波技术的发展，技术投入的加大，设备的更新，原有的馈线形式也发生了改变,同轴电缆（即馈管）逐渐在中波台投入使用，代替了以往的6线制等馈线形式，满足现在广播领域低衰减，低驻波比的要求。

1，同轴电缆的结构和特点
采用同轴电缆传送射频能量的一个主要特征就是外导体外表面无电流，这是由于同轴线内导体上的电流由于高频电束作用，应只在外导体的内表面流，能量只在内外导体之间流通，不会流到外表面来，即使在外表面，由于外场（一般是不想要的干扰）的作用而产生了感应电流，而这个电流由于高频电流的集肤效应是流不进内导体上去的，所以它的屏蔽性能好，这也是越来越多的发射台选用同轴电缆作为射频传输线的原因。

目前在广播电视发射使用SDY系列空气绝缘同轴电缆，皱纹铜管外导体同轴电缆，根据输出功率，阻抗的不同选用不同的型号。

它的外导体采用皱纹铜管，结内导体为铜管或者皱纹铜管，内部绝缘介质为干燥的空气，外护套采用聚乙烯材料。

同轴电缆的特性阻抗的计算公式：Z c=138(lgD/d)/εr-1/2
:馈管的特性阻抗
Z
c
D:外导体的内径
d: 内导体外径
εr:介质的相对介电常数
通过以上公式可知：馈管的特性阻抗由馈管的内外同轴导体的几何位置关系和管内所充的气体的介电特性决定的。

因此，由于物理性损伤，造成内外径的改变；内部空气介质的温度，湿度，压力的变化，都会引起馈管的特性阻抗发生改变，使发射机的输出失配，影响正常的播出，严重的，甚至于会造成停播事故的发生。

2，现存的问题
我们机房2003年进行设备的更新和改造，选用全固态发射设备，输出阻抗为50Ω，
输出端采用天津609厂的SDY50-40 连接到天线调配间 , 使用两年来，没有发现异常，在今年三月底的日常维护测试中，发现：1008kHZ天调系统出现阻抗不稳的情况。

测量机房馈缆入口为70+j8，四月测量机房馈缆入口分别为95-j20，81-j17，而同期测量的调配网络的入口阻抗在50Ω附近有微小变化。

这一现象直接造成了发射机工作的不稳定。

3，分析，解决途径
根据测量数据，初步判断，问题出自馈管，通过对整个馈管的外部排查，没有发现异常，，选用开路短路法进行馈管特性阻抗测量。

为69，将高频阻抗电桥放在馈线的一端，馈线的另一端先开路，测得开路电抗为X
OP
为24。

再将其短路测得短路电抗X
S
同轴电缆特性阻抗的计算公式Z0=X OP X S-1/2
通过计算得出特性阻抗为40，说明馈管的特性阻抗的变化直接造成设备工作的不稳定。

通过分析特性阻抗的计算公式，了解到可能对特性阻抗产生影响的因素为：馈管的内外径和介电常数，由于已经排查过，没有出现破损等物理损伤的现象，因此，判定是由于馈管内介电常数的变化，造成特性阻抗发生变化。

分析馈管的结构特点，可以看到，馈管的法兰盘内接头，由于采用不同的材质制成，针对同样的环境温度变化，材料的收缩比不同，因而，随着环境温度变化，逐渐的，接头之间的密闭性会受到影响，成为外界的拽气通道。

冬季时关机后馈缆温度降低，由于虹吸现象外部有空气渗入但不能及时排除。

进入春季后气温升高，馈缆内气体膨胀，气压增大，造成内部的介电常数发生变化,从而造成阻抗的变化。

为了进一步验证分析的准确性，进行了电缆的充气实验，由于机房内没有电缆专门的充气设备，通过借用普通的充气设备，对电缆内进行充气，充气前，在机房软馈入口测量天线阻抗为115-j30，配谐间测量天调系统入口阻抗为49.5-j3。

打开调配间馈缆气密阀准备接入充气机时发现馈缆有向外喷气的现象并且时间较长。

馈缆两端气密阀全部打开后用3个大气压对馈缆进行充气，期间在馈缆内气压为3个大气压时测量机房馈缆入口阻抗为119+j20，一小时后在馈缆气压为常压的情况下封闭两端气密阀。

测量机房馈缆入口阻抗为52+j7，调配网络的入口阻抗为49-j20，将其调到50-j0.5后测量机房馈缆的入口阻抗为50+j1.5，解决了天调系统的问题。

由于充入的气体为普通空气，含有一定的湿度，所以对馈缆的特性阻抗还有一定的影响，应充入干燥气体。

4，必要性
连接发射机与天调网络的同轴传输系统，长度在百米左右，长期暴露在大自然中，有着比室内变化更大的环境气候条件。

同轴电缆内主要介质是空气。

外界气候的昼夜温差变化，可能引起馈管内潮气的凝聚，电缆充气措施，保持馈管内的介质始终为相对干燥均匀介质的空气，是减少潮气影响的简便而有效的办法；电缆充气，同时对空腔的同轴电缆，延缓物理衰老变形，起一定的保护作用。

因此，同轴电缆在使用过程中必须定期检查，保证防潮，确保它的稳定工作。

5，同轴电缆的维护
同轴电缆的电气指标的好坏将直接影响播出质量，传输系统驻波比升高会造成发射机工作不稳定。

因此，为确保同轴电缆的稳定，需要定期拆开检查结构上受到应力的部位，如馈线弯头等。

在一定的周期对同轴电缆进行大修并更换同轴电缆插芯等易于磨损
的部件，定期检查和更换插接件处的密封胶，定期检查充气气泵，气压保护情况和更换干燥剂等
充气过程中，一般要求电缆内的气压保持在2.5以上，新电缆气压可以高一些。

较高的气压对于消除潮气影响有好处，但是在夏天，过高的气压也使气体的膨胀，造成电缆变形。

因此，电缆充气时间正常为数分钟至20分钟；保气的时间，新电缆的为24-72小时/次，旧电缆为2-8小时/次。

同时，保气时间的长短也反映了系统气密性的好坏。

现在机房负责多套频率的播出工作，均使用40的馈管，平均长度近百米，机房内刚刚购进一台充气机，本着“既经济，有安全”的播出方针，利用有限的设备，完成多套电缆的维护工作。

在对电缆进行充气维护时，针对气候的变化，特别在温度由冷到热急剧变化的时期，利用周二夜间的维护时间，将电缆的充气阀打开，放出内部气体，然后对电缆进行充气；为了充分利用充气机，对馈管进行交替充气处理；注意观察充气机的工作状况，记录充气机启动次数，当表现异常，出现启动次数过多时，及时对馈管进行排查，检查是否出现物理损伤，确定馈管是否漏气和出现漏气的位置；周期性测量同轴电缆的特性阻抗，在气温变化剧烈的季节，缩短测量的周期；当通过测量，发现阻抗出现异常时，通过使用网络分析仪等测试设备，对馈管进行测试，确定物理变形或者内部积水等原因造成反射过大所在地位置，进行更进一步的排查，以便及时准确的处理，确保安全播出工作的进行。

参考书目：《广播电视技术手册》。