探析多工器技術(shù)在調(diào)頻發(fā)射系統(tǒng)中的應(yīng)用

高曉嵐（河南省廣播電視發(fā)射臺(tái),鄭州　450001）

探析多工器技術(shù)在調(diào)頻發(fā)射系統(tǒng)中的應(yīng)用

高曉嵐
（河南省廣播電視發(fā)射臺(tái),鄭州450001）

近年來(lái)，隨著電子技術(shù)和通信技術(shù)的不斷發(fā)展，廣播電視事業(yè)也在不斷的進(jìn)取，每一個(gè)電臺(tái)都把無(wú)線調(diào)頻廣播為主要發(fā)展方向，目前，多頻調(diào)制、頻率共享一個(gè)廣播天線是無(wú)線發(fā)射臺(tái)站最經(jīng)濟(jì)實(shí)用，并廣泛使用方法。本文以調(diào)頻多工器為例，重點(diǎn)介紹了多工器的組成，工作原理及使用中存在的一些問題和注意事項(xiàng)。介紹了星型雙工器和恒輸入阻抗帶通橋式雙工器工作原理。希望通過本文的論述，對(duì)同行有所幫助。

多工器；調(diào)頻發(fā)射；定向耦合器

1　概況

調(diào)頻多工器是系統(tǒng)可以用來(lái)發(fā)送多個(gè)頻率的無(wú)源元件，它的一個(gè)顯著特點(diǎn)是不需要設(shè)置多個(gè)天饋系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)多頻點(diǎn)傳送在同一時(shí)間。實(shí)踐證明，多工器在調(diào)頻系統(tǒng)內(nèi)的使用，不僅使無(wú)線發(fā)射系統(tǒng)天饋部分變得簡(jiǎn)單，更節(jié)省了天線的空間，降低了設(shè)備投資和運(yùn)行成本。并且由于多工器自身所有的隔離濾波作用，大大降低了多天線的近的距離所帶來(lái)的串?dāng)_現(xiàn)象。對(duì)發(fā)射機(jī)房室內(nèi)空間的使用也有很大的幫助，因此，多工器被廣泛應(yīng)用于調(diào)頻廣播發(fā)射系統(tǒng)。

2　調(diào)頻多工器的組成及工作原理

調(diào)頻多工器的構(gòu)成是由一組星型雙工器和橋式雙工器（又稱濾波式雙工器）組合得來(lái)的，兩個(gè)帶通濾波器或諧振濾波器組合稱之為星型雙工器，每個(gè)輸入端都表現(xiàn)為窄帶特性。工作中對(duì)多工器的選用要因地制宜根據(jù)發(fā)送節(jié)目頻點(diǎn)之間的間隔和發(fā)送節(jié)目的數(shù)量來(lái)具體決定多工器的配備類型。橋式雙工器使用兩個(gè)3dB耦合器和兩個(gè)帶通濾波器,它的功率輸入端不選用諧振器件，因此在輸入端口呈現(xiàn)寬頻的性質(zhì)有穩(wěn)定的輸入阻抗，所以這種形式易于級(jí)聯(lián)擴(kuò)展，并且頻點(diǎn)之間的隔離度能達(dá)到較為理想狀態(tài)。

2.1星型雙工器的工作原理

星型雙工器構(gòu)成是以兩個(gè)帶通濾波器諧振腔（f1，f2）和T型三通連接構(gòu)成，使用中兩個(gè)帶通濾波器的諧振腔分別對(duì)應(yīng)自己相應(yīng)的頻點(diǎn)而對(duì)另一個(gè)頻率起到很好的阻擋作用。又因?yàn)檫B線L1和L2的長(zhǎng)度對(duì)f2和f1在T型接點(diǎn)均呈現(xiàn)全反射的開路特性，從而使得f1 和f2可以互不干擾一起通過饋管輸出。為保證通過星型雙工器兩個(gè)頻率點(diǎn)互相之間有較好的隔離度，選用的頻率f1和f2頻率間的隔離4MHz以上。

2.2橋式雙工器的工作原理

兩個(gè)相同的3dB定向耦合器（3dB耦合器作為功率分配和功率合成器廣泛應(yīng)用于調(diào)頻系統(tǒng)內(nèi)）、4個(gè)諧振腔帶通濾波器、兩條等長(zhǎng)的同軸饋管及50Ω吸收負(fù)載共同作用組成橋式雙工器。通濾波器是由兩只同軸式諧振腔裝配而成。腔體之間的耦合用固定式耦合窗實(shí)現(xiàn)，窗口取得合適尺寸，就可以使濾波器的濾波性能在整個(gè)調(diào)頻波段內(nèi)達(dá)到一致，此時(shí)，只要對(duì)腔體內(nèi)的導(dǎo)體長(zhǎng)度進(jìn)行改變就可以讓需要的頻率通過，達(dá)到濾波的目的。改變腔體內(nèi)的導(dǎo)體長(zhǎng)度其本質(zhì)是對(duì)電容量做出改變，從而達(dá)到調(diào)節(jié)輸入輸出耦合環(huán)調(diào)節(jié)電感進(jìn)行濾波。

橋式雙工器由兩組帶通濾波器諧振腔和兩個(gè)3dB耦合器及吸收負(fù)載等組成，兩組帶通濾波諧振腔均諧振于F1，這樣F1信號(hào)被第一個(gè)3dB耦合器等分后直接通過兩組帶通濾波諧振腔，第二個(gè)3dB耦合器的作用是相反的，使被等分的信號(hào)在輸出端合并輸出，F(xiàn)2被第二個(gè)3dB耦合器等分后，由于濾波腔重新被第二個(gè)3dB耦合器合并到輸出端輸出，通常F1稱為窄帶輸入口，F(xiàn)2稱為寬帶輸入口，它能輸入除F1以外的所有頻率(要求與F1相隔1MHz以保證系統(tǒng)單元對(duì)隔離度的要求)。

3　多工器使用和調(diào)試步驟

隨著當(dāng)今人們對(duì)精神生活的要求越來(lái)越高，廣播電臺(tái)的頻率設(shè)置也有了很大的發(fā)展。每個(gè)臺(tái)站都會(huì)根據(jù)不同的收聽人群推出廣播節(jié)目。我臺(tái)就使用了兩套多工器鄭州交通廣播（91.2MHz）、鄭州新聞?lì)l道（98.6MHz）組成的調(diào)頻雙工器和省音樂頻道（88.1MHz）、省影視頻道（90.0MHz）、省新聞廣播（95.4MHz）、省戲曲廣播（97.6MHz）及省故事廣播（99.9MHz）組成的調(diào)頻五工器，調(diào)頻系統(tǒng)投入使用五工器，對(duì)機(jī)房最大的優(yōu)勢(shì)是節(jié)約了有限的機(jī)房空間，降低了設(shè)備的維護(hù)成本，提升了系統(tǒng)的可靠度。

3.1多工器的安裝注意事項(xiàng)

多工器的使用對(duì)環(huán)境的要求不像發(fā)射機(jī)那樣對(duì)環(huán)境要求苛刻，但使用時(shí)候也要根據(jù)發(fā)射機(jī)的位置合理規(guī)劃多工器的安放地點(diǎn)，以便于安裝調(diào)試和降低射頻信號(hào)的衰減。必須注重饋管的內(nèi)部連接芯必須使用和外部相同的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)件，因?yàn)樾吕霞赡苡幸欢ǖ牟町悾绻虺叽绮灰欢斐傻倪B接不緊，在設(shè)備的使用中極容易造成打火現(xiàn)象擊壞多工器。

3.2多工器的調(diào)試

由于多工器是每個(gè)無(wú)線發(fā)射臺(tái)站需要使用的設(shè)備，因此，設(shè)備的制造商對(duì)多工器的維修調(diào)試的工作量會(huì)增加，一旦各個(gè)臺(tái)站的設(shè)備出現(xiàn)故障，請(qǐng)工廠技術(shù)人員修復(fù)，不僅延遲時(shí)間，而且將會(huì)增加成本。所以，配置必要的工具，掌握調(diào)試經(jīng)驗(yàn)，縮短設(shè)備維修時(shí)間快速修復(fù)具有十分重要的意義。

（1）常用工具：網(wǎng)絡(luò)分析儀，和發(fā)射機(jī)距離相應(yīng)的饋線若干以及標(biāo)準(zhǔn)阻抗原件。

（2）帶通和帶阻功能對(duì)某一頻率而言依靠于頻率合成器內(nèi)調(diào)節(jié)腔內(nèi)部導(dǎo)體長(zhǎng)度進(jìn)行調(diào)整的，通過長(zhǎng)度計(jì)算調(diào)整使得諧振腔的諧振頻率和輸入頻率相同，另一個(gè)是腔帶通特性是通過調(diào)節(jié)耦合環(huán)從而進(jìn)行改變，作為一個(gè)整體或帶通及諧振特性曲線可以由內(nèi)部導(dǎo)體和耦合環(huán)改變長(zhǎng)度進(jìn)行調(diào)整，直到達(dá)到系統(tǒng)測(cè)試。

（3）橋式雙工器的調(diào)整步驟：首先確定3dB耦合器和帶通濾波器端口是否緊密的結(jié)合，按照測(cè)試規(guī)范狀態(tài)確定分析儀符合連接輸入和輸出的規(guī)格，插入腔損耗和反射值調(diào)整到最佳位置的規(guī)模，射頻在腔體的吸收負(fù)載端口處，其目的是衡量整個(gè)腔體的隔離度。最后，射頻連接到腔體輸入端口，測(cè)量寬帶輸入端口之間的隔離度以及窄帶輸入端口的隔離度，因?yàn)樵跇蚴诫p工器上配置有3dB耦合器和帶通濾波器，這兩個(gè)信號(hào)之間的隔離度高，一般大于40dB，反復(fù)調(diào)整，直到確認(rèn)連接完好，指標(biāo)符合要求。

（4）星型多工器調(diào)整順序如下用硬的饋線將兩個(gè)調(diào)整好的帶通濾波器連接，分析儀射頻進(jìn)端與濾波器F1輸入端緊密連接，將測(cè)試儀的射頻輸出端和濾波器F2的輸出端連接，F(xiàn)2濾波腔輸入端接入標(biāo)準(zhǔn)的阻抗原件。反復(fù)調(diào)整，直到確保插入損耗和反射損耗達(dá)到最佳；然后射頻輸出端與F2濾波腔的輸入相連接，F(xiàn)1輸入端和標(biāo)準(zhǔn)阻抗連接，同時(shí)反復(fù)調(diào)整，使其測(cè)量數(shù)據(jù)達(dá)到最佳。調(diào)整后，F(xiàn)1濾波器輸入端和射頻輸出相連，射頻輸入端連接到F2濾波腔，可以測(cè)量F1，F(xiàn)2隔離度。

（5）該多工器的整體調(diào)整的步驟是：首先將各單元重新調(diào)整連接完成后組裝成一整體，再進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)整。調(diào)整順序應(yīng)從靠近天線面板一端開始，指標(biāo)測(cè)試達(dá)標(biāo)后，將這一單元作為一個(gè)系統(tǒng)負(fù)載對(duì)前一級(jí)再次進(jìn)行調(diào)整。直到系統(tǒng)全部調(diào)整完畢，最后要確認(rèn)各連接單元間的緊固螺絲都處于鎖緊狀態(tài)。

3.3需要注意的一些事項(xiàng)

（1）寄生輻射。通過多工器向天饋系統(tǒng)進(jìn)行饋電時(shí)候如果連接不緊密，很可能造成射頻泄露，隔離度不能滿足要求，這將是交叉調(diào)制而造成寄生輻射的作用。所以3dB耦合器在橋式雙工器是否產(chǎn)生泄漏中發(fā)揮很重要的用途，可以看到此處加帶通濾波器的用處；在星點(diǎn)雙工器內(nèi)，對(duì)濾波器所具有的濾波特性要求較高。

（2）失真增大。對(duì)多工器而言拼接在一起的的寬帶特性，信號(hào)失真系數(shù)幾乎沒有任何增加，如橋式雙工器；但是，在某些頻帶窄的雙工器，像星型雙工器，當(dāng)兩個(gè)載波間距很小，因?yàn)橐粋€(gè)窄的帶通濾波器的傳輸特性，所以失真增加。但如果我們的星型雙工器頻率差在14.3MHz，基本不用考慮其失真的變化。

（3）信噪比、串音及左右分離度。寄生輻射如果處理不得當(dāng)，落在載波頻率內(nèi)，將直接導(dǎo)致該載波頻率的信噪比、串音、左右分離度指標(biāo)都會(huì)產(chǎn)生變化，有此現(xiàn)象出現(xiàn)，要加以測(cè)量和及時(shí)調(diào)試修整。

4　結(jié)束語(yǔ)

調(diào)頻多工器是實(shí)現(xiàn)多頻率發(fā)射機(jī)共用一副天線的很好方式，多工器元件選用恰當(dāng)，對(duì)發(fā)射機(jī)的覆蓋效果和工作狀態(tài)直接相關(guān)。本文首先對(duì)多工器的基本結(jié)構(gòu)，功率合成原理以及實(shí)踐中常見的多工器類型入手，對(duì)多工器的調(diào)試方法、使用心得、維護(hù)技巧、注意事項(xiàng)與從事廣播電視工作的技術(shù)人員進(jìn)行探討。多工器的使用可以很好地實(shí)現(xiàn)廣播電視發(fā)射不同工作頻率和提高天線使用價(jià)值的目的。多工器的維護(hù)相對(duì)簡(jiǎn)單。首先，是要使散熱好，周圍的環(huán)境通風(fēng)良好。此外，巡機(jī)時(shí)候加強(qiáng)對(duì)多工器連接節(jié)點(diǎn)的關(guān)注。如果的吸收電阻對(duì)功率吸收的容量不是太大，可能原因是天饋系統(tǒng)的失調(diào)（可能由分饋線接頭接觸不良造成）或某一個(gè)多工器的瞬態(tài)工作條件差狀態(tài)不好，從而導(dǎo)致了比較大的電源隔離，以致使吸收電阻燒壞，不再是50Ω阻抗，使整個(gè)系統(tǒng)端口阻抗失去匹配。因此，定期檢查吸收電阻以及發(fā)射臺(tái)站的天饋線系統(tǒng)。確保無(wú)線調(diào)頻信號(hào)可以順利通過調(diào)頻多工器和天饋系統(tǒng)被用戶良好接收。

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