數(shù)字電視發(fā)射機濾波器修復實例

韋大福 莫雪祥 韋曦奇

（1.廣西廣播電視柳州分中心；2.廣西廣播電視百色分中心）

一、引言

廣播電視用的帶通濾波器具有頻率選擇過濾雜波的作用，其能對特定頻點以外的頻率進行有效濾除，讓發(fā)射機能發(fā)送比較純正的載波，實現(xiàn)廣播電視節(jié)目較高質(zhì)量的視聽效果。濾波器通常在發(fā)射機輸出端與天線之間設置，是廣播電視發(fā)射系統(tǒng)中不可或缺的重要設備之一。本人結(jié)合“村村通”鄉(xiāng)鎮(zhèn)臺站裝機的案例，講述廣西地面數(shù)字電視濾波器故障的修復過程。

二、故障現(xiàn)象

凱騰四方50W數(shù)字電視發(fā)射機（如圖1），裝機接好信號源和發(fā)射機線路后，開機調(diào)試好設備。但發(fā)射機總是反射功率過大，設備進行保護，功率開不起，調(diào)試軟件上輸出停播位告警。

圖1 凱騰四方發(fā)射機與濾波器

三、故障分析

故障篩查，檢查發(fā)射機接線正確，復查調(diào)試環(huán)節(jié)也不存在問題。試著把發(fā)射機濾波器去掉，發(fā)射機出口饋線直接接天線，這時開啟發(fā)射機功率啟動并能正常的發(fā)射信號，接收該信號也能正常的播放節(jié)目。從而確認該凱騰四方發(fā)射機功率開不起是因為中間環(huán)節(jié)的濾波器存在問題。

濾波器一般在供應商出廠的時候都有合格檢測，但在運輸途中磕磕碰碰可能會出現(xiàn)問題。診斷濾波器的故障情況，需要用天饋線測試儀測試其駐波比。

該凱騰四方數(shù)字電視發(fā)射機的濾波器是為36CH頻道過濾雜波，該頻道對應的中心頻點是698MHz，用Anritsu S332D天饋線測試儀進行檢測，測試步驟：

1.打開天饋線測試儀S332D，選擇頻率-駐波比模式，設置頻率檢測范圍：起始頻率F1=680MHz，終止頻率F2==720MHz；設置振幅底線=1，頂線=5。儀器RF OUT口接上測試線，測試線另一端接上標阻，按儀器上的START CAL鍵進行校準。

2.儀器校準成功后按HOLD鍵，暫停掃描。摘掉標阻，測試線直接連接到濾波器輸入端In口，濾波器輸出端Out口接上50Ω電阻模塊。

3.按儀器上RUN鍵開始測試濾波器駐波比。按MARKER鍵標記節(jié)點M1=698MHz，測試出結(jié)果：該濾波器在698MHz頻率處，駐波比達到3.27（如圖2）。

圖2 濾波器駐波比測試結(jié)果

駐波比是用來表示天線、濾波器和電波發(fā)射臺是否匹配的一個數(shù)值。駐波比等于1時，表示阻抗完全匹配，此時高頻能量全部能輻射出去，沒有能量的反射損耗；駐波比為無窮大時，表示全反射，能量完全沒有輻射出去。該凱騰四方濾波器的駐波比為3.27，按照駐波反射的換算（SWR為駐波比 ）：

發(fā)射機功率反射達到28%，反射過大設備進行保護。所以要調(diào)節(jié)修復濾波器，讓其駐波比的值接近1，減少發(fā)射機的功率反射。

四、故障處理

帶通濾波器顧名思義是有特定的通頻帶，只允許通過某一范圍內(nèi)的頻率分量，其它范圍的頻率分量被衰減到極低水平。此篩選頻率分量功能由濾波器內(nèi)部的電阻、電感和電容組成的RLC諧振電路實現(xiàn)。凱騰四方50w數(shù)字電視的濾波器內(nèi)部為諧振腔體結(jié)構，一個腔體能夠等效成電感并聯(lián)電容，從而形成一個諧振級，實現(xiàn)濾波功能。

凱騰四方腔體濾波器內(nèi)部為六腔體結(jié)構，為六階濾波，其內(nèi)部結(jié)構如圖3與等效電路如圖4。

圖3 腔體濾波器內(nèi)部結(jié)構實物圖

腔體濾波器等效電路圖，圖中并聯(lián)電感電容表示單獨的諧振腔，串聯(lián)的電感表示諧振腔之間的磁耦合。LC并聯(lián)，發(fā)射機信號穿過濾波器電壓從Vi變成V0，信號的頻率低時電容阻抗大，但電感阻抗很小，電流都走電感，輸出電壓V0很小；信號頻率高時電感阻抗大，但電容阻抗很小，電流都走電容，輸出電壓V0很小；信號頻率適中不大不小時，電容與電感的阻抗相當，此時通過兩者的電流大小相當?shù)辔幌喾矗ハ嗟窒琇C并聯(lián)的綜合效果變成阻抗極大，電壓輸出V0很大。所以帶通濾波器能吸收不必要的雜波，只允許特定的頻率波通過。

濾波器的好壞，關鍵在其阻抗是否匹配，阻抗若不匹配駐波比就會異常，修復需要機械調(diào)節(jié)諧振腔開路端和諧振腔之間的調(diào)諧螺釘，通過調(diào)整調(diào)諧螺釘改變電感、電容來改變阻抗，進而改變其諧振頻率和帶寬。用儀器測試濾波器，邊調(diào)節(jié)調(diào)諧螺釘，邊觀測濾波器回波損耗的波形，將通頻帶的回波損耗降低到一定數(shù)值，其駐波比能得到相應的改善。

回波損耗是傳輸線端口的入射波功率與反射波功率之比，以對數(shù)形式來表示，單位是dB，一般是負值，其絕對值稱為反射損耗。根據(jù)回波損耗與駐波比的關系，當回波損耗數(shù)值為0時，駐波比無窮大；當回波損耗數(shù)值為負無窮大時，駐波比為1；回波損耗的數(shù)值達到23db時，對應的駐波比約為1.15，符合濾波器駐波比的指標要求。故修復此故障濾波器需要通過調(diào)節(jié)調(diào)諧螺釘改善其回波損耗，將濾波器通頻帶698MHz處回波損耗的波形大概降至-23db以下，對應的駐波比為小于1.15，此處的功率反射足夠小，滿足發(fā)射機的要求。

調(diào)試凱騰四方36CH（698MHz）濾波器的回波損耗：

1.打開天饋線測試儀S332D，選擇頻率-回波損耗模式，設置檢測頻率范圍：起始頻率F1=680MHz，終止頻率F2==720MHz；設置振幅頂?shù)拙€=0db，底線=40db。儀器RF OUT口接上測試線，測試線另一端接上標阻，按儀器上的START CAL鍵進行校準。

圖4 等效電路圖

圖5 濾波器回波損耗曲線

圖6 濾波器駐波比曲線

2.儀器校準成功后，摘下標阻，測試線直接接到濾波器輸入端In口，濾波器輸出端Out口接上50Ω電阻模塊，進行掃描。按MARKER鍵標記節(jié)點M1=698MHz，M2=697MHz，M3=699MHz。標記3個相近頻點，是為了在698MHz處調(diào)出足夠帶寬的波形，防止濾波器因溫度升高時，波形跑偏而影響駐波比。

3.松動濾波器的調(diào)諧螺釘螺帽，觀察濾波器的回波損耗曲線，此時回波損耗波形變化比較敏感，用手指按壓或抽拉每顆調(diào)諧螺釘，試探回波損耗波形的走向。用螺絲刀微扭調(diào)諧螺釘，先左右調(diào)節(jié)波形的頻率，把波形的波谷調(diào)至標記的698MHz處，再把此處波形的波谷適當調(diào)寬。然后上下調(diào)節(jié)波形的振幅，把調(diào)寬的波谷整體的往下移。這個過程需要細心，也需要耐心。

4.調(diào)節(jié)濾波器698MHz處回波損耗的波形降至-23db以下（如圖5），切換天饋線測試儀的模式到頻率-駐波比模式，查看調(diào)節(jié)后的駐波比曲線（如圖6），此時698MHz處的駐波比為1.07，且駐波曲線的帶肩夠?qū)挘瑒t波形符合要求。

5.調(diào)試好濾波器的駐波比后，對濾波器的調(diào)諧螺釘進行螺帽緊固即可。緊固螺帽時，需同時觀察儀器上濾波器駐波比的變化，以免動作過大而造成波形偏移。

經(jīng)過調(diào)試修復，該凱騰四方濾波器的駐波比從3.27變到1.07，已符合發(fā)射機阻抗匹配的要求。我們將濾波器重新接回發(fā)射機線路，發(fā)射機開機成功且功率正常，并且接收信號能正常的播放節(jié)目。

五、結(jié)束語

廣播電視系統(tǒng)的每一個設備，都有其重要的作用。廣播電視濾波器在日常工作中，故障率相對較少，但掌握其檢修維護是我們廣電人的必備技能之一。為確保廣播電視節(jié)目的安全播出，保障人民群眾視聽節(jié)目的權益，廣播電視系統(tǒng)的每一環(huán)節(jié)都不容忽視。