室外天线防雨水实践与处置

摘 要： 当下人们生活、工作与信息交流已经密不可分，各行各业中充满着各类信息，这些信息交流中很大一部分直接或间接是通过无线电传输方式来实现的。可是在天气环境恶劣时，特别是电闪雷鸣的下雨天，通过无线电传输所接收到的信息往往不稳定，甚至中断。这给人们的生活、工作带来相当大的不便和烦恼。如何应对并解决好这个问题，笔者经过长时间的研究与实践，找到了一种简单易行的防护方法。

关键词： 室外天线防雨水；功率；调制度

中图分类号： TN92 文献标识码： A 文章编号： 2095-8153（2016）03-0109-03

无线电信号传输的过程可以分成三个环节，即发射无线电信号、空间传输无线电信号和接收无线电信号，这三个环节中任何一个环节受到干扰都能影响到无线电信号稳定性。雨、雪天气直接干扰到无线电信号的空间传输，对其他两个环节也可能产生干扰和影响。在空间传输方面进行人为控制非常困难，成本高，控制范围有限。在发射和接收环节控制往往可以得到比较满意的效果，以下列举一个发射和监控接收天线距离很近的案例进行说明。

1 故障现象及影响

指点标设备（Marker Beacon，机场的一种通讯导航设备）遇下雨天经常会有信号电平（LEVEL代表信号功率）和信号调制度（Modulation）告警，同时伴有驻波比数据增大，引发设备故障关机。信号电平告警最大达到±40%范围（设备告警门限要求±20%内），信号调制度告警最大达到±30%范围（设备告警门限要求±5%内）。两种告警有时同时出现，有时只出现一种，而且数值大小变化也是随机的，没有规律可循。天晴几个小时后，设备又能自动回复正常。当指点标设备关机后，机场的精密进近程序就不能使用，只能改用低等级的进近程序（能见度要求高于1200米），能见度低于1200米时就会关闭机场，给飞行的安全和航班正常运营造成很大影响。

2 采取过的措施及效果分析

根据观察到的故障现象，初步判断是室外天线受潮引起的。该设备发射天线与监控天线和装在一起，共同装在一个铁塔上，中间有木块隔离，如图1。检查室外天线，发现发射天线、监控天线与天线电缆之间有受潮迹象。通过实验，分别采取过以下五个措施：

（1）用电吹风分别吹干发射天线和监控天线的电缆头，用专业防水胶带和玻璃胶进行两层防潮处理。

（2）更换监控天线。

（3）更换发射天线。

（4）更换发射电缆与监控电缆。

（5）更换室内设备

经过采取这些措施，把其中一台指点标设备整体做了更新，可是情况还是没有得到改善，究竟是什么原因导致的呢？经过长期观察注意到一个现象，下雨时，设备数据是突然跳变引发故障，设备自动回复正常时，也是数据突然跳变到正常值范围内。这种现象的发生是否与雨水导电有密切的关系呢？为了印证这个想法，笔者对没有更新的指点标设备制定了一系列检查方案，收到了较为理想的效果。

3 实施检查方案

（1）发航行通报该指点标设备不提供使用。

（2）该指点标设备拨到旁路工作状态（维护、维修时使用的强制开机状态）。

（3）记录监控器各项数据。

（4）记录用功率计测量的发射通道信号正、反向功率数据。

（5）记录用外场测试仪（PIR）测量的监控通道信号各项数据（频率、调制度、信号强度）。

（6）该指点标设备发射天线中间阵子与接收天线用铜线连接。

（7）记录监控通道信号PIR数据、监控器数据、发射通道信号正、反向功率数据。

（8）把步骤7的数据与步骤4、5的数据进行比较。如数据没有较大差别（说明设想与实际情况不符），恢复设备原样，开放使用并继续观察；如数据有较大差别，则进行下一步。

（9）把铜线裁剪成四节。

（10）把发射天线阵子、发射天线支柱、接收天线、接收天线支柱、铁塔五部分用铜线分段连接。

（11）记录监控通道信号PIR数据、监控器数据、发射通道信号正反向功率数据。

（12）分段拆除步骤10的连线并记录监控通道PIR数据和监控器数据、发射通道正反向功率数据。

（13）逐一比较数据，找出数据变化较大的连线。

（14）拆除连接铜线。

（15）把上一步找出连线两端部件进行隔离雨水处理。

（16）恢复设备正常状态，开放使用并继续观察。

检查最终得到结果是发射天线阵子与接收天线用铜线连接时数据变化最大；发射天线阵子与铁塔连接有较大变化；接收天线与铁塔连接时变化较小。检查结果与设想一致，决定实施改装天线。

4 实施改装方案

由于机场通讯导航设备要求“定期飞行效验”合格后才能准许继续运行，关键部件更换也需要“特殊飞行效验”合格后才能投产使用，所以改装的时间选择很重要，要尽量考虑到减少对航班的影响。决定选择在“定期飞行效验”前进行天线改装，按以下步骤实施并在表格中做好数据记录：

（1）发航行通报该指点标设备不提供使用。

（2）数据存盘，该指点标设备拨到旁路工作状态。

（3）记录监控器各项数据。

（4）记录用功率计测量的发射通道信号正、反向功率。

（5）记录用PIR测量的监控通道信号数据。

（6）拍摄天线图片，做高度、方向标记。

（7）关机。

（8）拆天线（先拆监控天线后拆发射天线）。

（9）进行天线加固、隔水理。

（10）安装发射天线（按6步的高度、方向），并在天线中间阵子和电缆接头上加装一个裁剪过的塑料瓶（发射天线由两截组成，塑料瓶镶到中间）。 （11）安装监控天线（按6步的高度、方向），并在天线阵子和电缆接头上加装一个裁剪过的塑料瓶。（图2）

（12）开机。

（13）测量、记录发射通道数据（与3、4步比较，如有大的差异，调整发射天线）。

（14）测量、记录接收通道PIR数据（与3、5步比较，如有大的差异，调整监控天线）。

（15）回复正常状态，观察运行（效飞合格后开放正式运行）。

经过半年时间跟踪观察，改装后的指点标设备正式运行后，没有任何故障。决定进一步找出设备故障的关键点，就把监控天线上的塑料瓶取下来，继续运行了两年多，仍然没有任何故障，长期困扰的问题得到了圆满解决。这种简单的防护雨水方法推广到其他无线电设备，也取得了显著的效果，减少了很多维护、维修量，特别是恶劣天气设备的抢修量大幅度地减少，在航班最需要保障时没有掉链子。

记录表格：

5 结语

指点标设备是采用垂直极化方式辐射信号，监控天线比较短小，距离发射天线很近，所以监控天线受雨水影响较小，拆除监控天线上的塑料瓶后，接收到的信号变化不大。如果，发射天线连通铁塔（铁塔一般都安装避雷针），铁塔又是与地网紧密相连，就会有部分辐射信号直接导入地下，同时改变了发射天线的阻抗，引起监控器显示信号电平减小及驻波比增大。另一种情况，发射天线与监控天线通过铁塔连通，就会加大监控天线接收到的信号强度，监控器显示功率增加。下雨时，发射天线与监控天线连通路径不定，再加上监控天线接收到的通过空间辐射来的信号，就形成了多个同频信号叠加，产生了调制度的大小变化不定（同频信号相位接近则增大调制度，同频信号相位相差较大则减小调制度）。以上结论在“实施检查”中得到过验证。发射天线加装防护塑料瓶后，就隔断了发射天线与铁塔及监控天线可能的连接，即保障了发射信号的正常，又没有干_到监控信号。当室外监控天线或接收天线距离发射天线较远，加上铁塔体积较大时，天线防雨水处理就非常必要了。

在发射无线电信号防护方面做得非常好的是一些雷达站，用一个很大的球形罩子把整个雷达天线罩住，形成室内环境，可以很好地控制球形罩内温度、湿度、酸碱度，同时又不影响信号的辐射。当然它的成本高、体积大，安装及维护复杂，运用范围比较小。像此案例中采用的简易室外天线防雨水处理方法，相信有很大运用前景，如果生产厂家在设计中采用类似方法，效果估计会更加好，更加美观。