主备发射机与天线切换系统设计

李龙武

（江西七〇六电视调频台，江西 吉安 343000）

0 引 言

近年来，由于受到自媒体的冲击，广播电视行业不是很景气[1]。受限于资金短缺的现实情况，部分广播电视新设备无法及时更新。市场上虽然有较为先进的设备，但是价格高昂。为缓解电视台资金压力，本文设计了一套价格低廉的主备机与天线手动切换系统。该系统可以实现主、备发射机之间与主、备天线之间的切换，有效地保障安全播出工作。

1 系统方案设计

广播电视发射台一般都有主天线系统和备用天线系统2 套天线系统，以保障安全播出。一般一个频率的广播电视节目会配两台发射机（一主一备）。当主发射机或者主天线系统出现故障，则启动备用发射机或者启用备用天线进行播出[2]。为了方便、快速地实现主、备系统的切换，本文设计了一款主备发射机与天线切换系统。该系统具有4 种切换模式：主发射机→主天线，主发射机→备用天线，备用发射机→主天线，备用发射机→备用天线。

通过上述4 种模式，不管是主发射机出现故障还是主天线出现故障，都可以启动备用发射机与备用天线，从而保障安全播出[3]。根据主备发射机与天线切换系统的要求，设计出系统整体架构，如图1 所示。

图1 主、备发射机机与天线切换系统架构

2 真空继电器特点

在本系统中，主、备发射机之间的切换和主、备天线之间的切换都需要用到24 V 真空继电器。由于发射机的射频信号需要通过真空继电器才能传输到天线，再利用天线辐射出去，而发射机发射的功率和频率都比较大，这就对继电器的要求比较高。而真空继电器刚好可以满足条件，它具有以下特点：

（1）真空继电器的外壳为玻璃或陶瓷，同时内部为真空，绝缘性好，具有良好的灭弧效果[4]；

（2）真空继电器内部不存在氧气问题，其触点在使用的过程中不会出现氧化现象，能够确保其长期使用，接触稳定可靠且不易磨损，使用寿命长；

（3）真空继电器所能承受的电流比较大，所能通过的功率比较强，同时其触点之间的阻抗非常小，工作比较稳定，且噪声也较小，耐击穿电压高，通断速度比较快，可运用在各种恶劣环境中[5]。

3 系统电路工作原理分析

一个真空继电器有8 个端子，其内部为双刀双掷。本文使用一个真空继电器作为主、备发射机的切换开关使用，使用另一个真空继电器作为天线切换开关使用。设计出主备机与天线切换电路如图2所示。

图2 主备机与天线切换电路

在上述电路中，真空继电器RLY1 的主要功能是对主、备发射机进行切换，真空继电器RLY2 的主要功能是对主天线ANT1 和备用天线ANT2 进行切换。其工作原理如下。

SEND1 为备用发射机的射频输出口，将其接到RLY1 继电器的5，6 脚。SEND2 为主发机射频输出口，接到RLY1 继电器的3，4 脚。继电器RLY1的1 和2 脚接在一起，并连接到RLY2 的1，2 脚。SEND_CTRL 为继电器的控制信号，接到继电器的8 脚，RLY1 的7 脚接地。当SEND_CTRL 为低电平，RLY1 不动作，其3，4 脚和1，2 脚接触在一起，选通主发射机。反之，当SEND_CTRL 为24 V 高电平，RLY1 继电器吸合，从而使其5，6 脚与1，2 脚短接在一起，从而选通备用发射机。

继电器RLY2 用于对主、备天线的切换控制。将主天线ANT1 接至继电器RLY2 的3，4 脚，备用天线ANT2 接继电器RLY2 的5，6 脚。ANT_CTRL 用于控制RLY2 继电器对天线的选择。当ANT_CTRL 为低电平，RLY2 继电器的1，2 脚与3，4 脚接通，则使发射机与主天线ANT1 接通；当ANT_CTRL 为24 V 高电平，继电器RLY2 线圈通电，产生磁力，将继电器闭合，从而使其1，2 脚与3，4 脚断开，同时1，2 脚与5，6 脚闭合，使发射机连接到备用天线ANT2。

上述SEND_CTRL 与ANT_CTRL 的高低电平由控制模块进行控制。控制模块通过拨动开关S1和S2，实现对主、备发射机与铁塔天线之间的切换控制。拨动开关的控制原理如图3 所示。

图3 拨动开关控制电路

系统有两个拨动开关，分别为S1 和S2。开关S1 用于对主、备天线的选择，开关S2 用于主、备发射机的选择。整个系统使用24 V 电源供电，当S1拨动开关拨到右边，继电器K1 线圈接通24 V 电压，继电器闭合，从而使3，5 脚接通，ANT_CTRL为24 V 高电平，此时LED1 被点亮，选通备用天线ANT2；反之，当S1 拨动到左边，继电器K1 线圈与24 V 电压断开，因此继电器不工作，在弹力的作用下，其3，4 脚闭合，3 脚与5 脚断开，ANT_CTRL为低电平，LED1 熄灭，此时选通主天线ANT1。

拨动开关S2 用于主、备发射机切换控制，其原理与S1 拨动开关一致。S2 拨动到右边时，继电器K2 的3，5 脚接通，SEND_CRTL 为24 V 高电平，LED2 点亮，选择备用发射机工作；S2 拨动到左边时，K2 的3，5 脚断开，SEND_CTRL 变成低电平，LED2 熄灭，此时控制真空继电器RLY1 选择主发射机工作。用户可通过LED1 和LED2 灯的亮灭状态得知目前所使用的发射机与天线。

4 实物展示

购买24 V 真空继电器2 个，普通继电器2 个以及24 V 开关电源1 个，根据原理图接线。接线完成后，实物如图4 所示。安装完成后，对主、备发射机与主、备天线之间进行切换操作，广播电视发射系统能正常工作。系统工作时的状态如图5所示。需要注意是，使用该切换系统，需要先将发射机关闭，之后才能切换；完成切换之后，才能再开发射机。因为切换过程中，发射机与天线之间会有短时间的断开，如果发射机在工作时进行切换，会导致发射机没有天线，信号反射突然增大，有损坏发射机的风险。目前，市场上的其他天线切换器在使用时也都需要先关闭发射机才能进行切换。

图4 安装实物图

图5 实物指示图

5 结 语

本文设计的切换系统虽然需手动进行切换，但是整套系统所需的部件较少，实现的成本较低。而市场上的自动切换系统价格高昂，这对于很多资金受限的广播电视发射台而言难以承受。因此本系统在成本方面具有明显的优势。本系统能稳定地保障安全播出工作，深受各广播电视发射台的喜爱。