調頻廣播多工合成饋電天線系統應用

鶴壁市第二電視轉播臺 武建斌

本文通過對河南省鶴壁市第二電視轉播臺調頻天線開關板及六工器系統的闡述，介紹了多工天線系統的功能要求、構成及性能，結合實際調試與應用，介紹了調頻廣播多工饋電天線系統的應用以及在實際使用中應注意的問題。

我國自20世紀50年代開始試驗性調頻廣播以來，在經歷了半個世紀后，由于調頻廣播具有聲音指標較高，抗干擾能力強的優勢，使聽眾群體進一步擴大，逐步促使調頻廣播發展進入了鼎盛時期。現在的調頻廣播電臺一般都有多套節目，采用不同頻率發射，而且大多都與電視發射同處一塔，為了節約天饋系統成本，更合理經濟的使用有限的鐵塔資源，一般都采用多工饋電方案解決，多部發射機共同使用一副大功率天線，這樣多工器就應運而生了，多工器有雙工器、三功器、四功器……，但這都是在雙工器的基礎上發展起來的，我臺用于轉播省電臺六套節目所使用的六工器，它由星點式濾波器與橋式濾波器級聯組成，圖1為其基本結構組成圖。

圖1 六工器

1 多工器的結構

1.1 星點式雙工器

星點式雙工器是由兩個帶通濾波器組成，如圖2所示，兩輸入端呈窄帶特性，兩個輸入頻率間隔應當不小于2MHz，其隔離度指標才能達到要求，否則兩個頻點之間將產生互調，使系統輸出指標劣化，而且為了滿足阻抗匹配，其級聯點前的線路長度與使用頻率有關，調整不便，所以在使用中兩個輸入頻率間隔必須保證大于3MHz。星點式雙工器的優點是：方案簡單、器件少、成本低。

圖2 星點式雙工器

1.2 橋式雙工器

橋式雙工器由兩個3dB耦合器和兩個帶通濾波器組成，如圖3所示，其功率輸入輸出端采用了3dB耦合器，所以它的輸入端成寬帶特性，而且輸入阻抗恒定，所以橋式雙工器易于級聯擴展，對各輸入端的相互隔離度較高，在實際應用中保證兩輸入頻率間隔大于1MHz即可，唯一缺點是其成本較星點式雙工器高。

圖3 橋式雙工器

2 多工器的技術指標

（1）反射特性（即輸入回波損耗）在負載端接標阻情況下，要求各輸入端口的反射損耗優于－26dB，即電壓駐波比VSWR＜1.1。

（2）傳輸特性（即插入損耗）要各輸入端口與總輸出端口之間的插入損耗要小于0.4dB。

（3）頻率隔離度：各輸入端之間的隔離度以及各輸入口到吸收負載之間的隔離度要優于26dB。

3 多工器的調整

整個系統的調試使用能同時測量反射特性和傳輸特性的惠普HP－8711B射頻網絡分析儀。整個調試過程從帶通濾波器開始，首先將分析儀的中心頻率設定為帶通濾波器腔體的工作中的頻率，在顯示器上觀察反射特性和傳輸特性兩條曲線，調整帶通濾波器諧振腔內導體的長度，改變諧振頻率范圍，使其諧振于設定工作頻率即可。調整腔體耦合環，使其具有較為理想的帶通特性，調整時要兩項指標的相互配合、兼顧，滿足插入損耗小于0.4dB，反射損耗優于26dB。

帶通濾波器根據其工作頻點單獨調整完畢后，用硬饋彎頭以及3dB耦合器分別組成星點式和橋式雙工器（3dB耦合器在出廠時已調好，在整個FM波段通用），然后分別對兩種雙工器進行調整。星點式雙工器調整時先將分析儀輸出端接一個頻點濾波器的輸入端，另一頻點濾波器輸入端接標阻，觀察顯示器雙曲線，進行微調，然后用相同的方式調整另一頻點濾波器的指標。橋式雙工器調整時先將分析儀輸出接入單頻點輸入端，分析儀輸入端接雙工器輸出端口，吸收負載端和寬帶輸入端接標阻。觀察曲線，兩組腔體兼顧調整，使反射損耗和插入損耗均達到最好。

單體雙工器調整完畢后，用硬饋將六工器聯接好，進行統調，統調的方法是從后至前，即先調靠近輸出端口的那一組，使其各項指標符合要求，然后將調試好的這一組做為前一級雙工器的負載，調整前一級雙工器。每級雙工器調整完畢后，將分析儀輸入端分別接其它各頻點輸入端，空余端口接標阻，則可測出該頻點輸入端與其它各頻點輸入端之間的隔離度，隔離度應優于40dB。全部調整完畢后，系統輸出端接入已調整好的天饋線單元，包括開關板、主饋電纜及天線，將所有指標重新測試一遍，滿足指標要求，既告調整結束。表1為我臺六工器調整后的實際指標測量結果。

表1 我臺六工器調整后的實際指標測量結果

4 開關板以及天線的安裝調試

開關板的作用是將六工器合成以后的射頻功率信號經功率分配器，平均分成雙路信號，經兩根4寸主饋電纜送到鐵塔上的上下兩幅天線功分器的輸入端，經分饋線分別饋送到各單幅天線，然后以電磁波的形式輻射出去，覆蓋整個服務區，開關板的另一個重要作用是當上下某幅天線出現故障時，可以經過彎頭轉接以及降低為半功率的方法來保證節目不停播，在故障半幅天線檢修結束后，調整彎頭位置，既可恢復全功率工作。天線開關板的指標調試在廠家已完成。饋線在施工現場完成，兩根饋線要求嚴格等長，指標的測試過程為先測出上半幅和下半幅的單獨指標，然后接入開關板再測天線的總指標，指標滿足既可將多工器接入。

5 使用中應注意的問題

（1）多工器在使用中應注意機房內的環境溫度，當工作中環境溫度過高后，功率通過雙工器濾波器腔體時，總會有一少部分功率將轉化為熱能，兩種溫度疊加，引起腔體內溫度上升，使其內外導體受熱發生物理熱應力變化，則其等效電感與等效電容參量也產生相應變化，從而引起腔體工作中心頻率偏移，頻率偏移后，其結果是將有更多的能量消耗在濾波器腔體內部，造成惡性循環。調機中，廠家技術人員告知，多工器腔體外表溫度在室溫基礎上允許其溫升攝氏30℃。否則將視為多工故障，那么有效的控制機房內部環境溫度和進風量，經常性對多工器腔體外部溫度進行測量，是正常維護工作中的一個重要環節。

（2）由于多部發射機、多個雙工器以及開關板之間的聯接均采用硬饋，因場地等原因造成了許多硬饋彎頭、插頭的存在，經常觀察各接頭處有無變色、升溫等異常變化，測量橋式雙工器負載電阻的溫度，經常性的維護將是整個系統運行的關健。

（3）由于該天線系統功率較大，在使用中應對饋管充氣設備的運行狀況進行巡視，建議饋管中的氣壓值也應做為巡機抄表中的一項重要內容。