《卫星地球站上行天线除冰融雪系统》

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卫星地球站,担负着将广播电视播控中心送出的电视及广播信号送上地球同步静止轨道卫星的传输任务。在广播电视信号星上传输系统中,地球站属最后一个传输环节,在整个卫星传输链路中,传输地位非常重要,不可或缺。保障卫星地球站的安全播出,对于整个广播电视的信号传输安全,意义重大。 为了满足上行信号的传输需要及冗余控制,保证播出系统所要求的可用度,地球站上行天线一般口径较大,并且架设在露天的空旷室外,无法避免自然天气状况(如落雪、化雪、结冰)对播出的影响。冰雪对播出系统的影响主要表现在两个方面,其一是,由于天线表面的大面积落雪及结冰,在融化过程中,在天线表面会形成随时变化的不均匀的水层,会改变天线的口面场函数,降低定向天线的汇集能力和方向性,造成信号能量的损耗及指向偏离,最终影响天线送到卫星转发器的信号强度大幅度降低,造成信号传输中断的恶果。其二是,在大规模的落雪和降水过程中,包括周边大气湿度过大,就会有大量的水气在天线表面凝结,在天气气温较低时,就会在天线表面一层一层的凝结,最终形成一个冰层,覆盖在天线反射面上,改变天线的口面场函数的同时,由于冰雪的自重过大,超过天线的承重能力也会造成天线自身的口面变形,进一步降低天线的汇集能力和指向指标,进而影响播出安全。在自然状态下,这个过程自然发生,对播出的影响是不可控的,唯一的办法就是及时清理天线表面的落雪结冰,保持天线表面的洁净,保证工作指标。 以前的除冰融雪是通过传统用扫帚清扫的方式,不但操作不方便,人员高空作业也存在安全隐患,希望一种不需要人工耗费体力的系统来完成除冰融雪工作。 通过观察实验和市场调查,通过对天线口面底部加热的方法是一种直接可靠的除冰融雪方式,也是比较符合卫星地球站特点的方式。 该项目就是一种热交换式的自动除冰融雪系统,采用贴敷电加热材料方式,即在天线背面安装加热材料给天线加热,并在加热材料外安装保温材料以提高工作效率。在落雪或者积雪初期对天线反射面进行升温,使积雪融化成水从天线口面滑落,从而保持天线的各种运行指标,保障播出安全。 该系统通过我站技术人员的调试安装,解决了加电初期电流过大的问题,经过测试,特别是2014年的冬季的2场中雪天气,系统运行安全可靠,远程控制有效,升温效果满足要求,能够完成低温条件下的融冰化雪要求,安全措施到位,彻底解决了人员高空作业的安全隐患,发挥了保障播出安全的作用。

成果说明

地球站除冰融雪系统自建设完成后,我们也对系统进行了一系列的测试,包括在无冰雪覆盖天线表面条件下的升温模拟测试,和实际融雪测试。测试内容主要包括:1)远程控制终端的数据检测及控制功能2)实际温升效果3)功率限制工作模式4)安全措施5)无开机冲击的多级功率控制模式6)手动控制工作模式。经过测试后于2013年底投入使用,在2014年和2015年的冬春季降雪中,系统运行安全可靠,远程控制有效,升温效果满足要求,能够完成低温条件下的除冰融雪要求。

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