多工器在廣播電視調頻發射系統中的應用

馮建通

（邯鄲新聞傳媒中心，河北 邯鄲 056011）

0 引 言

廣播電視信號收發塔附近的電磁輻射場存在各種長波、短波，導致環境較為復雜。不同波長的頻率會影響調頻發射信號的質量以及傳輸覆蓋范圍。隨著發射機和天饋線等設備越來越多，有限的安裝空間限制了調頻廣播電視業務的發展。多工器因設置簡單、可實現多頻共纜發射等特點，在廣播電視調頻發射系統中具有明顯的優勢，已被廣泛應用。

1 多工器運行原理與常見問題

1.1 多工器運行原理

多工器又稱為多頻道合成器，可通過單套發射天線，對多種頻點的信號進行整合，將多種低強度的調頻信號整合成高強度的調頻信號，同時發送。按照不同的結構進行分類，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組成部分，主要包括星型、橋式兩種主要結構。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行并聯，利用每個諧振腔（共3 個）發射頻率波（共3 種），每種頻率波單獨配置饋線（共3 條）完成傳輸。

在成本方面，星型雙工器的結構對比橋式雙工器簡單，價格較為低廉。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。在實際使用中，星型雙工器在調頻過程中不會影響對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，但考慮到各頻率點間的隔離度需滿足頻率差值高于4 MHz 以及后期的調試與維護，通常在廣播電視調頻發射系統中優先使用橋式多工器[2]。

1.2 多工器應用問題與解決對策

應用多工器時常見的問題主要為寄生輻射、信號失真以及信噪比低[3]。寄生輻射產生的主要原因是多工器各部件的連接密封性不夠，導致射頻信號在饋電環節發生泄漏，由于隔離度未能進行較好的控制導致交叉調制干擾，產生寄生輻射。對于寄生輻射，主要的處理方式是結合帶通濾波器進行多工器調試。

信號失真問題多發于星型多工器。由于結構原因，星型多工器的收發頻段縫隙較窄，一旦相鄰載波間隔度偏小，就會引發信號失真問題。對于信號失真問題的主要處理方式是提高頻率差值，完成對于信號失真的抑制。

信噪比低引發的串音等問題，主要是由寄生輻射導致。發生寄生輻射，會導致某一載波頻率質量下降，進而影響其他各項指標，造成指標的劇烈浮動。解決該問題的主要方式為做好雙工器指標測量以及調試工作。

2 多工器在廣播電視調頻發射系統中的具體應用

2.1 多工器的安裝與調試

安裝多工器時，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，減少射頻信號減弱情況的出現。此外，需要保證各連接件如饋管內部連接芯片等的質量、尺寸、連接的緊密性，需要滿足國家相關標準。

對于多工器技術指標的調試，包括對插入損耗、駐波比、端口阻抗等指標的調試。一般運行性能的調試采用網絡分析儀器，在停播時段進行上述技術指標的測定。進行每組多工器測定后，還需要測試兩兩頻點間的隔離度。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，測試各窄帶回波損耗，綜合分析各種測試結果，完成對多工器的調試，使其滿足技術指標的要求[4]。

以DF-2-1200 雙工器的調試為例，簡述多工器的調試過程。測試選用的網絡分析儀器的相關參數如表1 所示。

調試前，設定雙工器的功率、頻率，設置中心頻率為91.9 MHz，掃寬1 MHz。之后完成測試儀器接入。調試時，可從儀表屏幕上直接讀取雙工器的技術指標，根據獲取的反射損耗、隔離度[5]及插入損耗等參數結果，對雙工器的調節片進行調整，旋轉端口，使測試的結果滿足技術要求。調試后，需要對所有設備的整體運行情況進行檢查，保證可正常運行，并排查組件、單元的信號情況，進行單元微調，完成二次復核檢測。當所有指標均達標后結束調試。整體測試過程包含雙工器腔體、3 dB 駐波比測試和雙工器插入損耗測試兩個關鍵環節。

對于雙工器腔體、3 dB 駐波比的測試，應將E8000a 網絡分析儀輸出端與多工器腔體任一端口相連接，在另外端口接假負載，對于指定頻率點的駐波比應小于1.1，±200 kHz 處的駐波比應低于1.15。測試雙工器插入損耗時，應將E8000a 網絡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載，對雙工器的調節片進行調整，使其滿足指定頻率點插入損耗大于-0.3 dB，±200 kHz 處插入損耗大于-0.4 dB。

經測試，各頻率駐波比及損耗測試結果如表2所示。

表2 各頻率駐波比測試結果

經測試，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。符合指標要求。

2.2 多工器的運行維護

多工器是提升廣播電視調頻系統性能的重要設備。保證其高效工作，避免發生故障，才能充分發揮多工器的優勢。多工器的運行維護主要包括嚴格控制溫度條件、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）嚴格控制溫度條件。多工器在運行過程中會發熱，因此需為其提供寬敞的運行環境，并配置機房通風系統，保證其腔體能夠進行散熱，保證其運行效果。多工器在運行時，其腔體外表溫度不應超過室溫30 ℃以上[6]。超過這個溫度標準，多工器在高溫情況下極易發生故障。一旦溫度過高，多工器的內外導體會出現熱應力反應，進而引起等效電容參量和等效電感的變化，會導致濾波器腔體工作的中心頻率發生偏移，使得濾波器腔體內部消耗更多的能量，產生更多的熱，進而產生惡性循環。

（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、過渡器、彎頭和連接組件等元件組合，一同構成同軸器件。該種連接方式可有效保證系統的穩定性和牢固性，可減少接頭處溫度過高的情況出現。連接組件時，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。多工器在應用的過程中常發生的故障是電阻燒壞。造成這一故障的主要原因為天饋系統的吸收電阻功率容量過小，進而引發隔離端功率增長，最終導致多工器的電阻損壞[7]。因此，為保證多工器的高效運行，降低其發生故障的頻率，應重視對于吸收電阻阻值的定期檢測，通過檢測，及時發現異常、處理異常。

3 結 語

本文從多工器運行原理與特性分析出發，針對多工器應用存在的實際問題提出了相應的解決方法，并結合實例對多工器的安裝、調試、運行和維護等要點進行解析，對廣播電視調頻發射系統中多工器的應用進行了研究。只有充分掌握多工器的應用要點，才能有效提升廣播電視發射系統的工作穩定性，推動廣播電視行業高效發展。