電視臺(tái)無(wú)線(xiàn)電發(fā)射技術(shù)中駐波比和頻率特性的應(yīng)用分析

黃云霞

（甘肅省甘南州廣播電視臺(tái)，甘肅 甘南 747000）

引言

無(wú)線(xiàn)電發(fā)射技術(shù)在目前的廣播電視系統(tǒng)中有著十分關(guān)鍵的基礎(chǔ)性技術(shù)作用，是支撐現(xiàn)代廣播電視信號(hào)正常收發(fā)的技術(shù)基礎(chǔ)，其中天線(xiàn)反饋線(xiàn)路系統(tǒng)的工作運(yùn)行狀態(tài)更是直接決定了廣播電視接收衛(wèi)星電視信號(hào)的速度與質(zhì)量。技術(shù)人員普遍承認(rèn)，反饋系統(tǒng)本身的靈敏性與信息傳遞性將為廣播電視信號(hào)的安全傳送與播出貢獻(xiàn)出技術(shù)力量。

1 天饋系統(tǒng)分析

1.1 天饋系統(tǒng)與匹配的概念

天饋系統(tǒng)，是天線(xiàn)反饋系統(tǒng)的簡(jiǎn)稱(chēng)，從其命名內(nèi)容就可以看出天饋系統(tǒng)的技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施是由天線(xiàn)構(gòu)成。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，天饋系統(tǒng)內(nèi)部的天線(xiàn)直接指向天空發(fā)射以天線(xiàn)系統(tǒng)本身為圓心在一定范圍內(nèi)的有序電磁波以及電場(chǎng)信號(hào)[1]。通常情況將電場(chǎng)的實(shí)際方向與天線(xiàn)系統(tǒng)的磁級(jí)指示方向一致，而為了避免電場(chǎng)與磁場(chǎng)混亂造成天線(xiàn)反饋信息內(nèi)容的損耗，絕大多數(shù)天饋系統(tǒng)所采用的天線(xiàn)都是一極化天線(xiàn)。

天饋系統(tǒng)的匹配概念特指當(dāng)反饋天線(xiàn)終端區(qū)域呈現(xiàn)電阻搭載的瞬間抗性與反饋天線(xiàn)本身所導(dǎo)游的特性電阻抗性相中和時(shí)，反饋天線(xiàn)實(shí)現(xiàn)與終端信號(hào)區(qū)域的連通狀態(tài)。在實(shí)際匹配動(dòng)作開(kāi)始前，反饋天線(xiàn)只負(fù)責(zé)預(yù)備傳入系統(tǒng)終端入射波的搭載，既不會(huì)與終端進(jìn)行連通也不會(huì)從終端區(qū)域內(nèi)的接收到反射而來(lái)的電子信號(hào)，但為了最終連通功能的有效實(shí)施在實(shí)際天饋系統(tǒng)搭建施工過(guò)程中，技術(shù)人員需要保證天線(xiàn)本體與終端區(qū)域電磁信號(hào)流解碼的統(tǒng)一性，以保證天線(xiàn)本體在連通終端過(guò)程中能夠無(wú)損完整地傳播出其所接收的全部信號(hào)數(shù)據(jù)信息功率[2]。在實(shí)際案例中，如某信號(hào)接收終端電纜的電阻抗性為50Ω，技術(shù)人員則需要為目標(biāo)天饋系統(tǒng)天線(xiàn)設(shè)置50Ω的匹配阻抗，若目標(biāo)天饋系統(tǒng)天線(xiàn)設(shè)置只有50Ω的匹配阻抗，則其不能承擔(dān)起聯(lián)通80Ω電阻抗性的終端電纜。

在天饋系統(tǒng)中，其主要射頻技術(shù)的指標(biāo)參數(shù)為電壓駐波比，是VSWR英譯，其可對(duì)各個(gè)結(jié)構(gòu)組件中匹配性?xún)?yōu)良情況作出系統(tǒng)性與標(biāo)準(zhǔn)化的衡量評(píng)估。在具體頻譜發(fā)射技術(shù)的應(yīng)用過(guò)程中天饋系統(tǒng)本體天線(xiàn)與反饋通管一旦出現(xiàn)與終端系統(tǒng)區(qū)域以及發(fā)射機(jī)系統(tǒng)之間的接觸不良或參數(shù)誤差，高頻率的強(qiáng)反射能量將會(huì)反復(fù)折回與已經(jīng)形成的閉環(huán)通路間，宛若雷聲反復(fù)在山谷間獲得反射在，形成天線(xiàn)“回音”現(xiàn)象，具體表現(xiàn)為在天線(xiàn)中的入射與反射波相互疊加就會(huì)形成“駐波”[3]。

因此無(wú)論是發(fā)射機(jī)還是饋管，只要其與天線(xiàn)阻抗完全匹配才能夠達(dá)到最大功率進(jìn)行傳輸，這種特征在高頻中特備重要。天線(xiàn)、饋管和發(fā)射機(jī)這三者的電阻抗性與實(shí)際功率的傳播能像都具備相互影響的協(xié)同性關(guān)系。為此在搭建或養(yǎng)護(hù)廣播電視信號(hào)發(fā)射系統(tǒng)過(guò)程中，若想測(cè)試反饋通路與天線(xiàn)本體的電阻抗性是否匹配，“駐波比”可以說(shuō)是一項(xiàng)較為直觀匹配性衡量方式。

1.2 電阻抗性匹配程度與駐波的實(shí)際表現(xiàn)分析

1.2.1 當(dāng)反饋線(xiàn)路電阻抗性同信號(hào)天線(xiàn)本體電阻抗性呈現(xiàn)高度不匹配

當(dāng)反饋線(xiàn)路電阻抗性同信號(hào)天線(xiàn)本體電阻抗性呈現(xiàn)高度不匹配情況時(shí)，天饋系統(tǒng)由發(fā)射機(jī)進(jìn)行發(fā)射的電波信號(hào)將會(huì)有一部分被攔截并折返回發(fā)射系統(tǒng)原路徑，進(jìn)而在信號(hào)傳輸電纜網(wǎng)絡(luò)最終形成干擾作用的持續(xù)性反射信號(hào)波，最終通過(guò)反饋管線(xiàn)路重新回到反射機(jī)。這種延遲性的反射將會(huì)在信號(hào)通路中持續(xù)生成熱能，在熱能消耗過(guò)程中持續(xù)生成對(duì)目標(biāo)信號(hào)進(jìn)行干擾的噪音，嚴(yán)重影響信號(hào)接收過(guò)程中的精確度。

1.2.2 電視發(fā)射系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)電阻抗性的匹配與不配關(guān)系及其優(yōu)化計(jì)算

電視信號(hào)發(fā)射系統(tǒng)內(nèi)部的反饋管與信號(hào)天線(xiàn)的電阻抗性完全一致匹配，是電視發(fā)射系統(tǒng)技術(shù)人員所追求的理想目標(biāo)，這樣能夠有效規(guī)避信號(hào)反射所造成的信號(hào)波干擾，同時(shí)保證反饋線(xiàn)路整體電壓、電流的恒定還將大幅提升系統(tǒng)運(yùn)行的安全性，一定程度上能夠延長(zhǎng)廣播電視信號(hào)發(fā)射設(shè)備的使用壽命，充分貫徹落實(shí)新時(shí)代廣播電視行業(yè)業(yè)內(nèi)的可持續(xù)發(fā)展理念；相反，當(dāng)阻抗不匹配期間，在饋線(xiàn)中產(chǎn)生電壓波形，而此時(shí)在饋線(xiàn)中所駐留的電壓波形就被稱(chēng)為駐波。

其中發(fā)射系數(shù)S可用下面計(jì)算公式計(jì)算：

式中：ZL代表信號(hào)輸入狀態(tài)下天線(xiàn)反饋線(xiàn)路所表現(xiàn)出的電阻抗性，ZO代表信號(hào)輸出狀態(tài)下天線(xiàn)反饋線(xiàn)路所表現(xiàn)出的電阻抗性，若計(jì)算結(jié)束數(shù)發(fā)現(xiàn)最終發(fā)射系數(shù)S的結(jié)果小于0，則可認(rèn)定天線(xiàn)反饋限度正處于逆標(biāo)準(zhǔn)相位處理的狀態(tài)。

而對(duì)于目標(biāo)駐波比率數(shù)值的計(jì)算則要將其帶入如下計(jì)算公式：

由此公式可以得出，目標(biāo)駐波比率數(shù)值越高以為這目標(biāo)天線(xiàn)反饋纜線(xiàn)內(nèi)的電阻抗性設(shè)置與目標(biāo)終端配置之間的差異性也就越大。

但如若ZL代表所代表的信號(hào)輸入狀態(tài)下天線(xiàn)反饋線(xiàn)路所表現(xiàn)出的電阻抗性與ZO代表信號(hào)輸出狀態(tài)下天線(xiàn)反饋線(xiàn)路所表現(xiàn)出的電阻抗性的數(shù)值呈現(xiàn)出相等的狀態(tài)則可以視為目標(biāo)信號(hào)天線(xiàn)反饋線(xiàn)路與目標(biāo)終端已經(jīng)達(dá)成完美匹配情況，同時(shí)在最終發(fā)射系數(shù)S與駐波信號(hào)比率的結(jié)果表現(xiàn)上也會(huì)得出S=0與RSW=1的結(jié)果。但受限于實(shí)際信號(hào)傳輸之間所受到的阻力損耗與實(shí)際系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中來(lái)自于外界的各類(lèi)因素影響，目標(biāo)信號(hào)天線(xiàn)反饋線(xiàn)路與目標(biāo)終端已經(jīng)達(dá)成完美匹配情況只屬于理論中理想層面的假設(shè)，在或多或少出現(xiàn)信號(hào)反射的干擾后，正常駐

波比率數(shù)值表現(xiàn)應(yīng)當(dāng)在1以上進(jìn)行浮動(dòng)。

當(dāng)輸入阻抗為50Ω、輸出阻抗為25Ω時(shí)，則有：

由此可知駐波比的最終數(shù)值大于1。

運(yùn)算駐波比率數(shù)值大于1的結(jié)果是存在發(fā)射信號(hào)反射干擾的直觀表現(xiàn)，同時(shí)也意味著此時(shí)的信號(hào)反饋通管將會(huì)在電能轉(zhuǎn)換熱能的能量置換中受到高溫環(huán)境的威脅，此外若駐波比數(shù)值長(zhǎng)期過(guò)高將會(huì)在發(fā)射系統(tǒng)的信號(hào)發(fā)射出口與電波接收機(jī)的入口端累積出高壓環(huán)境，嚴(yán)重威脅天饋系統(tǒng)中線(xiàn)路的穩(wěn)定性與安全性。而從射頻系統(tǒng)的本身功能表現(xiàn)而言，天饋設(shè)施需要在系統(tǒng)中負(fù)責(zé)將調(diào)頻信號(hào)發(fā)射機(jī)械內(nèi)部發(fā)出的射頻信號(hào)經(jīng)由反饋連通管道向天線(xiàn)系統(tǒng)進(jìn)行輸送，而天線(xiàn)系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)完成射頻電信號(hào)向電磁波信號(hào)的轉(zhuǎn)換并在天空中進(jìn)行輻射，這樣就必須要研究其頻率的性質(zhì)，保障其這種特性能夠在電視臺(tái)無(wú)線(xiàn)發(fā)射技術(shù)中有著有效的應(yīng)用。

2 應(yīng)用頻率特性排查系統(tǒng)故障案例分析

2.1 案例概況

以某市本地電視臺(tái)發(fā)射中心為例，該電視臺(tái)負(fù)責(zé)33個(gè)頻道信號(hào)的傳播與接收，使用PAL與D/K制式進(jìn)行運(yùn)營(yíng)，長(zhǎng)期以來(lái)運(yùn)營(yíng)情況運(yùn)作穩(wěn)定且信號(hào)傳播清晰，在區(qū)域內(nèi)獲取了一定的知名度。但在進(jìn)行開(kāi)辦的第33號(hào)電視頻道過(guò)程中，電視臺(tái)對(duì)原有老舊天饋系統(tǒng)與信號(hào)發(fā)射裝置進(jìn)行的改造升級(jí)，升級(jí)后技術(shù)人員將設(shè)備調(diào)試到符合業(yè)內(nèi)信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)的狀態(tài)，進(jìn)行運(yùn)營(yíng)，最終記錄信號(hào)發(fā)射功率800 W且駐波比近似1∶1。

2.2 運(yùn)行故障

某市本地電視臺(tái)在某日信號(hào)質(zhì)量例行檢查中發(fā)現(xiàn)，33頻道在經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的運(yùn)營(yíng)后，間歇性出現(xiàn)設(shè)備監(jiān)控的報(bào)警反應(yīng)，技術(shù)人員與管理人員利用計(jì)算機(jī)調(diào)取設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)機(jī)器本體有效功率實(shí)現(xiàn)效率降低，同時(shí)駐波比率數(shù)值也飆升至1.25，使用其臺(tái)內(nèi)信號(hào)接收設(shè)備連接后發(fā)現(xiàn)該信號(hào)天饋系統(tǒng)的反饋接受畫(huà)面清晰度下降，同時(shí)影像內(nèi)出現(xiàn)噪點(diǎn)與重影現(xiàn)象。同時(shí)技術(shù)人員也通過(guò)對(duì)駐波比數(shù)據(jù)變更歷史的查閱發(fā)現(xiàn)了系統(tǒng)運(yùn)行故障的規(guī)律，并將誘導(dǎo)設(shè)備出現(xiàn)運(yùn)行異常的因素歸根于陰雨天氣情況上。

2.3 優(yōu)化措施

對(duì)33頻道這一故障進(jìn)行原因分析，考慮到33頻道的全固態(tài)發(fā)射機(jī)是剛剛更換的，質(zhì)量應(yīng)當(dāng)能夠得到保障，而天饋系統(tǒng)是承包給一家鐵塔公司所安裝的，這個(gè)系統(tǒng)可能存在一些隱患，因此工作人員決定到鐵塔上觀察饋管的安裝情況。檢查之后，發(fā)現(xiàn)接頭位置硅密封膠出現(xiàn)松動(dòng)，區(qū)域存在裂紋，如果天氣氣候不好水氣就會(huì)從裂紋處進(jìn)入到了饋管中，影響到饋管的輸出阻抗。

而后養(yǎng)護(hù)人員根據(jù)技術(shù)人員的意見(jiàn)將維修目標(biāo)防止在信號(hào)電纜線(xiàn)路輸出輸入端口處的硅膠密封之上，在清除原有裂縫硅膠的基礎(chǔ)上，對(duì)目標(biāo)接口處重新進(jìn)行了防水密封處理，而后將目標(biāo)頻道的發(fā)射系統(tǒng)設(shè)備重啟，并接通維修專(zhuān)用掃頻檢測(cè)設(shè)備對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行檢查，結(jié)果顯示33號(hào)頻道發(fā)射信號(hào)輸出功率達(dá)到既定標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)天饋系統(tǒng)的駐波比表現(xiàn)也回歸至1.1以下，連通臺(tái)內(nèi)視音頻信號(hào)接收設(shè)備后，影像與聲音清晰度強(qiáng)且延遲處于可控范圍內(nèi)。

3 結(jié)語(yǔ)

在相關(guān)人員研究駐波比期間，不僅能夠分析全固態(tài)電視發(fā)射機(jī)的問(wèn)題，還能夠結(jié)合頻率特性來(lái)排查其所存在的實(shí)際問(wèn)題，在現(xiàn)階段電視臺(tái)無(wú)線(xiàn)電臺(tái)發(fā)射技術(shù)的應(yīng)用中有著十分重要的意義。因此為保障電視臺(tái)所播出節(jié)目的效果與質(zhì)量，需要技術(shù)人員具體分析其實(shí)際運(yùn)行的情況，結(jié)合整體參數(shù)結(jié)構(gòu)和運(yùn)行規(guī)律的調(diào)整，來(lái)促進(jìn)我國(guó)電視產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。