室外天線防雨水實踐與處置

林晟

摘 要： 當下人們生活、工作與信息交流已經(jīng)密不可分，各行各業(yè)中充滿著各類信息，這些信息交流中很大一部分直接或間接是通過無線電傳輸方式來實現(xiàn)的?？墒窃谔鞖猸h(huán)境惡劣時，特別是電閃雷鳴的下雨天，通過無線電傳輸所接收到的信息往往不穩(wěn)定，甚至中斷。這給人們的生活、工作帶來相當大的不便和煩惱。如何應對并解決好這個問題，筆者經(jīng)過長時間的研究與實踐，找到了一種簡單易行的防護方法。

關鍵詞： 室外天線防雨水；功率；調(diào)制度

中圖分類號： TN92 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-8153（2016）03-0109-03

無線電信號傳輸?shù)倪^程可以分成三個環(huán)節(jié)，即發(fā)射無線電信號、空間傳輸無線電信號和接收無線電信號，這三個環(huán)節(jié)中任何一個環(huán)節(jié)受到干擾都能影響到無線電信號穩(wěn)定性。雨、雪天氣直接干擾到無線電信號的空間傳輸，對其他兩個環(huán)節(jié)也可能產(chǎn)生干擾和影響。在空間傳輸方面進行人為控制非常困難，成本高，控制范圍有限。在發(fā)射和接收環(huán)節(jié)控制往往可以得到比較滿意的效果，以下列舉一個發(fā)射和監(jiān)控接收天線距離很近的案例進行說明。

1 故障現(xiàn)象及影響

指點標設備（Marker Beacon，機場的一種通訊導航設備）遇下雨天經(jīng)常會有信號電平（LEVEL代表信號功率）和信號調(diào)制度（Modulation）告警，同時伴有駐波比數(shù)據(jù)增大，引發(fā)設備故障關機。信號電平告警最大達到±40%范圍（設備告警門限要求±20%內(nèi)），信號調(diào)制度告警最大達到±30%范圍（設備告警門限要求±5%內(nèi)）。兩種告警有時同時出現(xiàn)，有時只出現(xiàn)一種，而且數(shù)值大小變化也是隨機的，沒有規(guī)律可循。天晴幾個小時后，設備又能自動回復正常。當指點標設備關機后，機場的精密進近程序就不能使用，只能改用低等級的進近程序（能見度要求高于1200米），能見度低于1200米時就會關閉機場，給飛行的安全和航班正常運營造成很大影響。

2 采取過的措施及效果分析

根據(jù)觀察到的故障現(xiàn)象，初步判斷是室外天線受潮引起的。該設備發(fā)射天線與監(jiān)控天線和裝在一起，共同裝在一個鐵塔上，中間有木塊隔離，如圖1。檢查室外天線，發(fā)現(xiàn)發(fā)射天線、監(jiān)控天線與天線電纜之間有受潮跡象。通過實驗，分別采取過以下五個措施：

（1）用電吹風分別吹干發(fā)射天線和監(jiān)控天線的電纜頭，用專業(yè)防水膠帶和玻璃膠進行兩層防潮處理。

（2）更換監(jiān)控天線。

（3）更換發(fā)射天線。

（4）更換發(fā)射電纜與監(jiān)控電纜。

（5）更換室內(nèi)設備

經(jīng)過采取這些措施，把其中一臺指點標設備整體做了更新，可是情況還是沒有得到改善，究竟是什么原因導致的呢？經(jīng)過長期觀察注意到一個現(xiàn)象，下雨時，設備數(shù)據(jù)是突然跳變引發(fā)故障，設備自動回復正常時，也是數(shù)據(jù)突然跳變到正常值范圍內(nèi)。這種現(xiàn)象的發(fā)生是否與雨水導電有密切的關系呢？為了印證這個想法，筆者對沒有更新的指點標設備制定了一系列檢查方案，收到了較為理想的效果。

3 實施檢查方案

（1）發(fā)航行通報該指點標設備不提供使用。

（2）該指點標設備撥到旁路工作狀態(tài)（維護、維修時使用的強制開機狀態(tài)）。

（3）記錄監(jiān)控器各項數(shù)據(jù)。

（4）記錄用功率計測量的發(fā)射通道信號正、反向功率數(shù)據(jù)。

（5）記錄用外場測試儀（PIR）測量的監(jiān)控通道信號各項數(shù)據(jù)（頻率、調(diào)制度、信號強度）。

（6）該指點標設備發(fā)射天線中間陣子與接收天線用銅線連接。

（7）記錄監(jiān)控通道信號PIR數(shù)據(jù)、監(jiān)控器數(shù)據(jù)、發(fā)射通道信號正、反向功率數(shù)據(jù)。

（8）把步驟7的數(shù)據(jù)與步驟4、5的數(shù)據(jù)進行比較。如數(shù)據(jù)沒有較大差別（說明設想與實際情況不符），恢復設備原樣，開放使用并繼續(xù)觀察；如數(shù)據(jù)有較大差別，則進行下一步。

（9）把銅線裁剪成四節(jié)。

（10）把發(fā)射天線陣子、發(fā)射天線支柱、接收天線、接收天線支柱、鐵塔五部分用銅線分段連接。

（11）記錄監(jiān)控通道信號PIR數(shù)據(jù)、監(jiān)控器數(shù)據(jù)、發(fā)射通道信號正反向功率數(shù)據(jù)。

（12）分段拆除步驟10的連線并記錄監(jiān)控通道PIR數(shù)據(jù)和監(jiān)控器數(shù)據(jù)、發(fā)射通道正反向功率數(shù)據(jù)。

（13）逐一比較數(shù)據(jù)，找出數(shù)據(jù)變化較大的連線。

（14）拆除連接銅線。

（15）把上一步找出連線兩端部件進行隔離雨水處理。

（16）恢復設備正常狀態(tài)，開放使用并繼續(xù)觀察。

檢查最終得到結果是發(fā)射天線陣子與接收天線用銅線連接時數(shù)據(jù)變化最大；發(fā)射天線陣子與鐵塔連接有較大變化；接收天線與鐵塔連接時變化較小。檢查結果與設想一致，決定實施改裝天線。

4 實施改裝方案

由于機場通訊導航設備要求“定期飛行效驗”合格后才能準許繼續(xù)運行，關鍵部件更換也需要“特殊飛行效驗”合格后才能投產(chǎn)使用，所以改裝的時間選擇很重要，要盡量考慮到減少對航班的影響。決定選擇在“定期飛行效驗”前進行天線改裝，按以下步驟實施并在表格中做好數(shù)據(jù)記錄：

（1）發(fā)航行通報該指點標設備不提供使用。

（2）數(shù)據(jù)存盤，該指點標設備撥到旁路工作狀態(tài)。

（3）記錄監(jiān)控器各項數(shù)據(jù)。

（4）記錄用功率計測量的發(fā)射通道信號正、反向功率。

（5）記錄用PIR測量的監(jiān)控通道信號數(shù)據(jù)。

（6）拍攝天線圖片，做高度、方向標記。

（7）關機。

（8）拆天線（先拆監(jiān)控天線后拆發(fā)射天線）。

（9）進行天線加固、隔水處理。

（10）安裝發(fā)射天線（按6步的高度、方向），并在天線中間陣子和電纜接頭上加裝一個裁剪過的塑料瓶（發(fā)射天線由兩截組成，塑料瓶鑲到中間）。

（11）安裝監(jiān)控天線（按6步的高度、方向），并在天線陣子和電纜接頭上加裝一個裁剪過的塑料瓶。（圖2）

（12）開機。

（13）測量、記錄發(fā)射通道數(shù)據(jù)（與3、4步比較，如有大的差異，調(diào)整發(fā)射天線）。

（14）測量、記錄接收通道PIR數(shù)據(jù)（與3、5步比較，如有大的差異，調(diào)整監(jiān)控天線）。

（15）回復正常狀態(tài)，觀察運行（效飛合格后開放正式運行）。

經(jīng)過半年時間跟蹤觀察，改裝后的指點標設備正式運行后，沒有任何故障。決定進一步找出設備故障的關鍵點，就把監(jiān)控天線上的塑料瓶取下來，繼續(xù)運行了兩年多，仍然沒有任何故障，長期困擾的問題得到了圓滿解決。這種簡單的防護雨水方法推廣到其他無線電設備，也取得了顯著的效果，減少了很多維護、維修量，特別是惡劣天氣設備的搶修量大幅度地減少，在航班最需要保障時沒有掉鏈子。

記錄表格：

5 結語

指點標設備是采用垂直極化方式輻射信號，監(jiān)控天線比較短小，距離發(fā)射天線很近，所以監(jiān)控天線受雨水影響較小，拆除監(jiān)控天線上的塑料瓶后，接收到的信號變化不大。如果，發(fā)射天線連通鐵塔（鐵塔一般都安裝避雷針），鐵塔又是與地網(wǎng)緊密相連，就會有部分輻射信號直接導入地下，同時改變了發(fā)射天線的阻抗，引起監(jiān)控器顯示信號電平減小及駐波比增大。另一種情況，發(fā)射天線與監(jiān)控天線通過鐵塔連通，就會加大監(jiān)控天線接收到的信號強度，監(jiān)控器顯示功率增加。下雨時，發(fā)射天線與監(jiān)控天線連通路徑不定，再加上監(jiān)控天線接收到的通過空間輻射來的信號，就形成了多個同頻信號疊加，產(chǎn)生了調(diào)制度的大小變化不定（同頻信號相位接近則增大調(diào)制度，同頻信號相位相差較大則減小調(diào)制度）。以上結論在“實施檢查”中得到過驗證。發(fā)射天線加裝防護塑料瓶后，就隔斷了發(fā)射天線與鐵塔及監(jiān)控天線可能的連接，即保障了發(fā)射信號的正常，又沒有干擾到監(jiān)控信號。當室外監(jiān)控天線或接收天線距離發(fā)射天線較遠，加上鐵塔體積較大時，天線防雨水處理就非常必要了。

在發(fā)射無線電信號防護方面做得非常好的是一些雷達站，用一個很大的球形罩子把整個雷達天線罩住，形成室內(nèi)環(huán)境，可以很好地控制球形罩內(nèi)溫度、濕度、酸堿度，同時又不影響信號的輻射。當然它的成本高、體積大，安裝及維護復雜，運用范圍比較小。像此案例中采用的簡易室外天線防雨水處理方法，相信有很大運用前景，如果生產(chǎn)廠家在設計中采用類似方法，效果估計會更加好，更加美觀。