多工器在廣播電視調(diào)頻發(fā)射系統(tǒng)中的應(yīng)用

馮建通

（邯鄲新聞傳媒中心，河北 邯鄲 056011）

0 引 言

廣播電視信號(hào)收發(fā)塔附近的電磁輻射場(chǎng)存在各種長(zhǎng)波、短波，導(dǎo)致環(huán)境較為復(fù)雜。不同波長(zhǎng)的頻率會(huì)影響調(diào)頻發(fā)射信號(hào)的質(zhì)量以及傳輸覆蓋范圍。隨著發(fā)射機(jī)和天饋線等設(shè)備越來(lái)越多，有限的安裝空間限制了調(diào)頻廣播電視業(yè)務(wù)的發(fā)展。多工器因設(shè)置簡(jiǎn)單、可實(shí)現(xiàn)多頻共纜發(fā)射等特點(diǎn)，在廣播電視調(diào)頻發(fā)射系統(tǒng)中具有明顯的優(yōu)勢(shì)，已被廣泛應(yīng)用。

1 多工器運(yùn)行原理與常見問(wèn)題

1.1 多工器運(yùn)行原理

多工器又稱為多頻道合成器，可通過(guò)單套發(fā)射天線，對(duì)多種頻點(diǎn)的信號(hào)進(jìn)行整合，將多種低強(qiáng)度的調(diào)頻信號(hào)整合成高強(qiáng)度的調(diào)頻信號(hào)，同時(shí)發(fā)送。按照不同的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分類，多工器可分為橋式、寬帶型、星型、混合型。

雙工器是多工器的基礎(chǔ)組成部分，主要包括星型、橋式兩種主要結(jié)構(gòu)。橋式雙工器又稱為恒定阻抗橋式雙工器，主要由定向耦合器（3 dB）、帶通濾波器、吸收電阻3 部分以及對(duì)稱雙單元組成[1]。星型多工器主要由帶通濾波器（3 階）組成，由T 型三通濾波諧振腔進(jìn)行并聯(lián)，利用每個(gè)諧振腔（共3 個(gè)）發(fā)射頻率波（共3 種），每種頻率波單獨(dú)配置饋線（共3 條）完成傳輸。

在成本方面，星型雙工器的結(jié)構(gòu)對(duì)比橋式雙工器簡(jiǎn)單，價(jià)格較為低廉。在阻抗方面，星型雙工器具備阻抗變換的特性，橋式雙工器的輸入阻抗恒定。在實(shí)際使用中，星型雙工器在調(diào)頻過(guò)程中不會(huì)影響對(duì)其他濾波器的通頻帶，但是各組件頻率間隔較大，后期維修難度較高。盡管橋式雙工器的成本較高，但考慮到各頻率點(diǎn)間的隔離度需滿足頻率差值高于4 MHz 以及后期的調(diào)試與維護(hù)，通常在廣播電視調(diào)頻發(fā)射系統(tǒng)中優(yōu)先使用橋式多工器[2]。

1.2 多工器應(yīng)用問(wèn)題與解決對(duì)策

應(yīng)用多工器時(shí)常見的問(wèn)題主要為寄生輻射、信號(hào)失真以及信噪比低[3]。寄生輻射產(chǎn)生的主要原因是多工器各部件的連接密封性不夠，導(dǎo)致射頻信號(hào)在饋電環(huán)節(jié)發(fā)生泄漏，由于隔離度未能進(jìn)行較好的控制導(dǎo)致交叉調(diào)制干擾，產(chǎn)生寄生輻射。對(duì)于寄生輻射，主要的處理方式是結(jié)合帶通濾波器進(jìn)行多工器調(diào)試。

信號(hào)失真問(wèn)題多發(fā)于星型多工器。由于結(jié)構(gòu)原因，星型多工器的收發(fā)頻段縫隙較窄，一旦相鄰載波間隔度偏小，就會(huì)引發(fā)信號(hào)失真問(wèn)題。對(duì)于信號(hào)失真問(wèn)題的主要處理方式是提高頻率差值，完成對(duì)于信號(hào)失真的抑制。

信噪比低引發(fā)的串音等問(wèn)題，主要是由寄生輻射導(dǎo)致。發(fā)生寄生輻射，會(huì)導(dǎo)致某一載波頻率質(zhì)量下降，進(jìn)而影響其他各項(xiàng)指標(biāo)，造成指標(biāo)的劇烈浮動(dòng)。解決該問(wèn)題的主要方式為做好雙工器指標(biāo)測(cè)量以及調(diào)試工作。

2 多工器在廣播電視調(diào)頻發(fā)射系統(tǒng)中的具體應(yīng)用

2.1 多工器的安裝與調(diào)試

安裝多工器時(shí)，需要注意多工器的安裝位置，降低多工器的安裝難度，提高日后檢修的便利性，減少射頻信號(hào)減弱情況的出現(xiàn)。此外，需要保證各連接件如饋管內(nèi)部連接芯片等的質(zhì)量、尺寸、連接的緊密性，需要滿足國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

對(duì)于多工器技術(shù)指標(biāo)的調(diào)試，包括對(duì)插入損耗、駐波比、端口阻抗等指標(biāo)的調(diào)試。一般運(yùn)行性能的調(diào)試采用網(wǎng)絡(luò)分析儀器，在停播時(shí)段進(jìn)行上述技術(shù)指標(biāo)的測(cè)定。進(jìn)行每組多工器測(cè)定后，還需要測(cè)試兩兩頻點(diǎn)間的隔離度。多工器與天線完成連接后，還需拆除多工器輸入端口的饋管，測(cè)試各窄帶回波損耗，綜合分析各種測(cè)試結(jié)果，完成對(duì)多工器的調(diào)試，使其滿足技術(shù)指標(biāo)的要求[4]。

以DF-2-1200 雙工器的調(diào)試為例，簡(jiǎn)述多工器的調(diào)試過(guò)程。測(cè)試選用的網(wǎng)絡(luò)分析儀器的相關(guān)參數(shù)如表1 所示。

調(diào)試前，設(shè)定雙工器的功率、頻率，設(shè)置中心頻率為91.9 MHz，掃寬1 MHz。之后完成測(cè)試儀器接入。調(diào)試時(shí)，可從儀表屏幕上直接讀取雙工器的技術(shù)指標(biāo)，根據(jù)獲取的反射損耗、隔離度[5]及插入損耗等參數(shù)結(jié)果，對(duì)雙工器的調(diào)節(jié)片進(jìn)行調(diào)整，旋轉(zhuǎn)端口，使測(cè)試的結(jié)果滿足技術(shù)要求。調(diào)試后，需要對(duì)所有設(shè)備的整體運(yùn)行情況進(jìn)行檢查，保證可正常運(yùn)行，并排查組件、單元的信號(hào)情況，進(jìn)行單元微調(diào)，完成二次復(fù)核檢測(cè)。當(dāng)所有指標(biāo)均達(dá)標(biāo)后結(jié)束調(diào)試。整體測(cè)試過(guò)程包含雙工器腔體、3 dB 駐波比測(cè)試和雙工器插入損耗測(cè)試兩個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

對(duì)于雙工器腔體、3 dB 駐波比的測(cè)試，應(yīng)將E8000a 網(wǎng)絡(luò)分析儀輸出端與多工器腔體任一端口相連接，在另外端口接假負(fù)載，對(duì)于指定頻率點(diǎn)的駐波比應(yīng)小于1.1，±200 kHz 處的駐波比應(yīng)低于1.15。測(cè)試雙工器插入損耗時(shí)，應(yīng)將E8000a 網(wǎng)絡(luò)分析儀輸出端與窄帶輸入端連接，輸入端與雙工器輸出端連接，并在吸收端口接假負(fù)載，對(duì)雙工器的調(diào)節(jié)片進(jìn)行調(diào)整，使其滿足指定頻率點(diǎn)插入損耗大于-0.3 dB，±200 kHz 處插入損耗大于-0.4 dB。

經(jīng)測(cè)試，各頻率駐波比及損耗測(cè)試結(jié)果如表2所示。

表2 各頻率駐波比測(cè)試結(jié)果

經(jīng)測(cè)試，91.9 MHz 指定頻率駐波比1.081 8 ＜1.1，91.8 MHz、92 MHz 頻率駐波比＜1.156，符合指標(biāo)要求。91.9 MHz 指定頻率插入損耗-0.25 dB 大于-0.3 dB，91.8 MHz、92 MHz 頻率插入損耗＞-0.4 dB。符合指標(biāo)要求。

2.2 多工器的運(yùn)行維護(hù)

多工器是提升廣播電視調(diào)頻系統(tǒng)性能的重要設(shè)備。保證其高效工作，避免發(fā)生故障，才能充分發(fā)揮多工器的優(yōu)勢(shì)。多工器的運(yùn)行維護(hù)主要包括嚴(yán)格控制溫度條件、確保組件之間連接的緊密性和牢固性以及確保電阻值3 部分。

（1）嚴(yán)格控制溫度條件。多工器在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)發(fā)熱，因此需為其提供寬敞的運(yùn)行環(huán)境，并配置機(jī)房通風(fēng)系統(tǒng)，保證其腔體能夠進(jìn)行散熱，保證其運(yùn)行效果。多工器在運(yùn)行時(shí)，其腔體外表溫度不應(yīng)超過(guò)室溫30 ℃以上[6]。超過(guò)這個(gè)溫度標(biāo)準(zhǔn)，多工器在高溫情況下極易發(fā)生故障。一旦溫度過(guò)高，多工器的內(nèi)外導(dǎo)體會(huì)出現(xiàn)熱應(yīng)力反應(yīng)，進(jìn)而引起等效電容參量和等效電感的變化，會(huì)導(dǎo)致濾波器腔體工作的中心頻率發(fā)生偏移，使得濾波器腔體內(nèi)部消耗更多的能量，產(chǎn)生更多的熱，進(jìn)而產(chǎn)生惡性循環(huán)。

（2）確保組件之間連接的緊密性和牢固性。多工器組件的連接一般采用同軸器連接方式，即由同軸硬饋管、過(guò)渡器、彎頭和連接組件等元件組合，一同構(gòu)成同軸器件。該種連接方式可有效保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和牢固性，可減少接頭處溫度過(guò)高的情況出現(xiàn)。連接組件時(shí)，需做好同軸硬饋管等連接器件的清潔工作，保證連接緊密。

（3）確保電阻值。多工器在應(yīng)用的過(guò)程中常發(fā)生的故障是電阻燒壞。造成這一故障的主要原因?yàn)樘祓佅到y(tǒng)的吸收電阻功率容量過(guò)小，進(jìn)而引發(fā)隔離端功率增長(zhǎng)，最終導(dǎo)致多工器的電阻損壞[7]。因此，為保證多工器的高效運(yùn)行，降低其發(fā)生故障的頻率，應(yīng)重視對(duì)于吸收電阻阻值的定期檢測(cè)，通過(guò)檢測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常、處理異常。

3 結(jié) 語(yǔ)

本文從多工器運(yùn)行原理與特性分析出發(fā)，針對(duì)多工器應(yīng)用存在的實(shí)際問(wèn)題提出了相應(yīng)的解決方法，并結(jié)合實(shí)例對(duì)多工器的安裝、調(diào)試、運(yùn)行和維護(hù)等要點(diǎn)進(jìn)行解析，對(duì)廣播電視調(diào)頻發(fā)射系統(tǒng)中多工器的應(yīng)用進(jìn)行了研究。只有充分掌握多工器的應(yīng)用要點(diǎn)，才能有效提升廣播電視發(fā)射系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性，推動(dòng)廣播電視行業(yè)高效發(fā)展。