淺談發射機多工器原理及維護

王安武

摘 要： 多工器工作原理，高山發射臺技術人員通常要做的如何把多工器技術融入到發射系統中，發揮優勢，及時發現和排除故障，更好地為廣播電視發射服務。

關鍵詞： 多工器；原理；維護；3db耦合器

一、基本情況

永州大華山電視調頻轉播臺是湖南省十九個1KW以上骨干臺之一，發射基地轉播兩個地面無線數字電視復合流、四套模擬電視節目和五套廣播節目。兩套中央數字無線發射使用一套多工和天饋系統，五套廣播節目中中央臺兩套共一套天饋系統，湖南臺交通頻道和新聞頻道以及永州交通音樂頻道共一套天饋系統。隨著調頻發射、模擬發射和地面無線數字發射共存，且每個業務都在發展，而我臺鐵塔容量小，增設天線又存在經費不足，限制了發射節目套數的增加，在這種情況下，多工器的應用為我臺解決了鐵塔容量不足的困難。

二、多工器簡介

多工器在廣播電視領域中得到了廣泛的應用，多工器就是使不同頻率的多部發射機發射出來的廣播電視節目用同一副天線同時互不干擾地發送各自節目的技術設備。特別在現在發射數字化，天饋資源緊張化，設備維護集中化的大環境下，使用多工器能更大力度的保障安全播出。現在中央地面無線覆蓋工程基本都使用多工器完成資源的整合發射。

三、多工器的組成和工作原理

多工器是在雙工器的基礎上發展起來的它是多個由雙工器組合而成的。多工器的主要類型有星點式、星點-定向耦合混合式、定向耦合雙工器串聯式等等。

3分貝定向耦合器和帶通濾波器是組成多工器最主要、最基本的器件，兩者缺一不可。因此對其運用的好壞，將對多工器的性能和指標產生影響，從而影響發射機的正常工作，下面就對發射臺常用的多工器進行簡單地介紹。

1、雙工器

雙工器是實現兩臺不同工作頻率的調頻發射機共用一副發射天線的設備。目前，常用的雙工器主要是由3分貝定向耦合和帶 通濾波器組合而成的，其主要形式有星點式雙工器、定向耦合雙工器兩種。

①星點式雙工器

星點式雙工器是由兩個帶通濾波器和一個星形分支電路組成的。F1帶通濾波器，只對功率信號F1呈低阻抗，對高于或低于F1的各頻率都呈高阻抗，λ/4饋管和F2帶通濾波器對功率信號F1都呈高阻抗，功率信號F1不能向功率信號F2方向傳輸。所以，功率信號只能通過F1帶通濾波器和呈低阻抗的λ/4饋管到星點向天線傳輸；同理，功率信號F2只能通過F2帶通濾波器和呈低阻抗的λ/4饋管到星點向天線傳輸，從而達到功率信號F1和F2的相互隔離，并達到雙工的目的，其原理圖如圖4所示：

由于星點式雙工器具有結構簡單，造價較低，所以被廣泛采用。但是由于它只能過一組濾波器對兩個功率信號進行隔離，所以兩個功率信號的最少頻率間隔較大，否則會因為隔離度太低而無法正常使用。

②定向耦合雙工器

定向耦合雙工器是由兩個3分貝定向耦合器A、B、兩個F1帶通濾波器、一個F2帶通濾波器和一個吸收電阻R以及長度相等的同軸饋管所組成的，其原理圖如圖5所示：

當功率信號F1從3分貝定向耦合器A的1端輸入時，根據3分貝定向耦合器原理，在其2、4端各輸出F1/2的功率信號，且4端的輸出與1端相同，2端的輸出滯后1端90°。由于兩個F1帶通濾波器對功率信號F1都呈低阻抗，所以分別順利傳輸到3分貝定向濾波器B的5端和7端。由于6端和7端相同，6端滯后5端90°，所以功率信號F1在6端得到相加，而傳輸到天線。

從F2帶通濾波器輸入功率信號F2，在3分貝定向耦合器B的5端有與8端同相位的F2/2的功率信號，7端有滯后于8端90°相位的F2/2功率信號。由于帶通濾波器F1對功率信號F2呈高阻抗，所以兩路功率信號都被反射5、7端，由于6端與7端同相位，滯后于5端90°，所以功率信號F2在6端相加，并傳輸到天線。

實際上，兩個帶通濾波器并不能完全對F2進行反射，必有一部分泄漏到3分貝定向耦合器A的2端和4端，在3端相加而被吸收電阻吸收，而不會串到1端對F1造成竄擾。

由于1端只能輸入F1信號，所以又稱為窄帶輸入口，8端可以輸入除了F1以外的其他任何高頻率功率信號，所以稱這個端口為寬帶輸入端。

定向耦合雙工器由于有3分貝定向耦合器和帶通濾波器的混合使用，所以兩個功率信號間的頻率間隔可以取得較小而仍能有較高的隔離度。

2、三工器

①星點式三工器

星點式三工器由三個帶通濾波器和長度的饋管組成。F1、F2、F3功率信號分別通過各自的F1、F2、F3帶通濾波器后，經相同長度的電纜連接到星點匯合，然后共同送到天線達到三工目的，如圖6所示：

星點式三工器的輸入端具有窄帶特性，其帶通性能取于帶通濾波器的特性。星點式三工器的結構簡單，造價低廉，但要求三個功率信號間的頻率間隔較大，并且插入損耗也偏大。

②星點-定向耦合器混合型三工器

混合型三工器構成的原理圖見圖7所示。它是由兩個F1帶通濾波器、一個F2帶通濾波器、一個F3帶通濾波器、兩個3分貝定向耦合器（A、B）、一個吸收電阻R和適當的饋管組成的。

③定向耦合器串聯型三工器

定向耦合器串聯型三工器是由兩個F1帶通濾波器、兩個F2帶通濾波器、一個F3帶通濾波器、兩個吸收電阻（R1、R2）、四個3分貝定向耦合器（A、B、C、D）和適當的饋管組成的。其原理圖如圖8所示：

定向耦合器串聯型三工器的結構比較復雜，但可獲得較小的頻率間隔、插入損耗和較高的隔離度。

四、多工器故障處理與經驗總結

案例分析1、故障現象：硬質連接饋管溫度高，取開饋管連接發現饋管內部有積水。經單獨測試多工器指標沒有問題。具體多工器連接如下圖6。

故障分析與處理：硬質饋管內部連接表面觀察沒有問題，但大部分功率能量沒有傳導出去，導致饋管發熱，晚上停機后因溫差大，短時間快速形成冷凝水。冷凝水加重了天饋系統的功率反射，時間久了問題越發嚴重，銅饋顏色變深，最終導致影響發射機。銅饋反復拆卸安裝沒有問題，經查為銅饋與多工器的連接法蘭的多工器內側部分脫落致使多工器內功率無法良好輻射出來。通過拆卸多工器重新安裝連接法蘭后，多工器工作正常，發射正常。

案例分析2、故障現象：發射機和多工天饋系統一直正常工作，突然頻道間隔近的（橋式單元寬帶口進入的頻道）出現發射功率大并保護的現象。

故障問題判斷：發射機故障，檢查發射機工作狀態正常。多工器指標出現問題，測試多工器指標，檢查多工器的駐波比情況，駐波比正常。最后判斷為橋式單元吸收負載燒壞，測試橋式單元負載的指標，經測試確定為橋式單元負載燒壞。再跟廠家反復溝通此現象多為橋式單元負載燒壞導致上述現象。

案例分析3、故障現象：發射機和多工天饋系統正常工作一段時間，發射機需要逐步降低功率播出，如果功率不降低，發射機發射功率變大并保護，能聽見多工器腔體內出現異響并且伴有異味。

故障問題判斷：多工器容量不足，購買多工器已經計算容量并且使用過程中無任何發射功率增加。多工器故障，降低發射機輸出功率能保障播出，但發射功率比設計之初要小，同時多工器腔體內有異響并伴有異味，用手觸摸腔體有局部溫度升高，基本判斷多工器出現打火現象。聯合工廠工程師現場打開多工器腔體和判斷問題一直，更換內部損壞配件后工作正常。

總體來說，多工器的維護相對來說比較簡單，首先要散熱良好，周邊環境寬敞，另外經常關注幾個接頭的發熱情況，如果吸收電阻功率容量不是太大，有可能某個時候天饋系統失衡或者多工器瞬時系統工作狀態不好，而引起隔離端出現較大功率，使得吸收電阻燒壞，不再是50歐姆的阻抗，從而使得多工器系統一個端口的阻抗不匹配。因此，應該定期檢查吸收電阻的阻值以及天饋系統，這樣才能保證無線發射臺所有節目的優質安全播出。

參考文獻

[1]無線覆蓋工程新設備新技術.

[2]廣播與電視技術.