廣播電視發(fā)射系統(tǒng)的功率和雜散測(cè)量實(shí)例探討

朱亞磊（云南省無(wú)線電監(jiān)測(cè)中心，云南昆明，650228）

廣播電視發(fā)射系統(tǒng)的功率和雜散測(cè)量實(shí)例探討

朱亞磊
（云南省無(wú)線電監(jiān)測(cè)中心，云南昆明，650228）

在所有民用發(fā)射機(jī)中，廣播電視發(fā)射機(jī)的功率是最大的，同時(shí)也位于最高的發(fā)射點(diǎn)。由于廣播電視發(fā)射系統(tǒng)存在著諧波，雜散和互調(diào)信號(hào)，因此會(huì)對(duì)其它的通信系統(tǒng)，如民航通信造成一定的干擾。本文從云南省無(wú)線電監(jiān)測(cè)中心的應(yīng)用角度出發(fā)，討論了米波和分米波段大功率廣播電視發(fā)射系統(tǒng)的功率和雜散測(cè)量問(wèn)題。

廣播電視；功率；雜散； 測(cè)量

1 廣播電視發(fā)射系統(tǒng)概況

1.1 頻率劃分和功率等級(jí)

廣播電視發(fā)射系統(tǒng)占用VHF和UHF頻段，其頻率范圍為48-862MHz，功率為：VHF電視（省級(jí)10kw/地市1kw）；FM廣播（省級(jí)10kw/地市1-3kw）；UHF電視（省級(jí)30kw/地市10kw）。

1.2 廣播電視發(fā)射機(jī)的調(diào)制特性

不同的發(fā)射機(jī)有不同的調(diào)制特性：

調(diào)頻廣播發(fā)射機(jī)采用了FM調(diào)頻方式，其最大頻偏為±75kHz。由于調(diào)頻發(fā)射機(jī)所傳輸?shù)氖钦瓗У穆曇粜畔?，故可以采用非線性的C類放大器以提高整機(jī)效率。但是這種放大器的缺點(diǎn)就是諧波分量較大，這些諧波又會(huì)互相作用而產(chǎn)生新的互調(diào)和雜散信號(hào)，從而對(duì)其它通信系統(tǒng)（如民用航空通信）產(chǎn)生干擾。

PAL制的電視發(fā)射機(jī)的圖像信號(hào)發(fā)射機(jī)采用調(diào)幅的方式，每個(gè)頻道占用了8MHz的帶寬。由于圖像信號(hào)的寬帶特性，要求功率放大器的線性要好，否則會(huì)影響到圖象質(zhì)量。所以電視發(fā)射機(jī)的圖像發(fā)射機(jī)采用A類放大器，這種放大器效率很低，但線性很好，輸出頻譜比較純凈。

近年來(lái)正在發(fā)展的數(shù)字電視（DVB-T）和數(shù)字廣播（DAB）則采用了8-VSB和COFDM調(diào)制方式，這些調(diào)制方式的最大特點(diǎn)是具有很高的峰均功率比。

2 無(wú)線電監(jiān)測(cè)中心的關(guān)注點(diǎn)

結(jié)合無(wú)線電監(jiān)測(cè)中心的工作特點(diǎn)，總結(jié)出對(duì)廣播電視發(fā)射系統(tǒng)的測(cè)試關(guān)注點(diǎn)如下：

2.1 載頻輸出功率，頻率及其偏差

對(duì)于任何發(fā)射機(jī)來(lái)說(shuō)，載頻輸出功率和頻率及其偏差值是最基本的指標(biāo)。

2.2 調(diào)制帶寬和深度

在一些通信系統(tǒng)，如調(diào)頻雙向無(wú)線電通信系統(tǒng)中，增加調(diào)制深度可以提高系統(tǒng)的載噪比，但是會(huì)占用鄰近的工作頻道。而廣播電視是高保真的成熟系統(tǒng)，過(guò)度調(diào)制將會(huì)直接影響到信號(hào)的質(zhì)量，加上廣播電視的頻譜相對(duì)空閑，相鄰頻道之間有著足夠的保護(hù)帶寬。所以在廣播電視發(fā)射系統(tǒng)中，調(diào)制深度并沒(méi)有像在移動(dòng)通信系統(tǒng)中那樣被重視（在移動(dòng)通信系統(tǒng)中，常用鄰道功率指標(biāo)來(lái)衡量二個(gè)相鄰信道間的互相干擾）。

2.3 諧波和雜散

諧波和雜散是廣播電視發(fā)射系統(tǒng)突出的問(wèn)題，尤其是87.5-108MHz的FM調(diào)頻廣播。前面已經(jīng)提到，調(diào)頻廣播發(fā)射機(jī)采用了C類放大器，所以會(huì)產(chǎn)生大量的諧波信號(hào)，這些諧波信號(hào)除了會(huì)直接干擾其它的通信系統(tǒng)以外，還會(huì)在系統(tǒng)的輸出通路上產(chǎn)生互調(diào)，這些互調(diào)產(chǎn)物有很多不確定性，如何測(cè)量和分析這些互調(diào)產(chǎn)物，是廣播電視發(fā)射系統(tǒng)測(cè)量的重點(diǎn)。

3 廣播電視發(fā)射系統(tǒng)的測(cè)試點(diǎn)

無(wú)論哪種發(fā)射機(jī)的測(cè)量，無(wú)線電監(jiān)測(cè)中心的視角總是要比運(yùn)營(yíng)商更廣。比如在蜂窩基站的測(cè)量中，運(yùn)營(yíng)商所關(guān)心的是頻道內(nèi)，鄰道和帶內(nèi)指標(biāo)，而無(wú)線電監(jiān)測(cè)中心則更關(guān)心從9kHz-12.75GHz范圍內(nèi)的雜散指標(biāo)是否符合要求。這種不同的關(guān)注點(diǎn)導(dǎo)致了即使針對(duì)同一臺(tái)發(fā)射機(jī)的測(cè)試，無(wú)線電監(jiān)測(cè)中心的測(cè)量方法與運(yùn)營(yíng)商的方法也會(huì)有很大的差異甚至截然不同。

對(duì)于無(wú)線電監(jiān)測(cè)中心，選擇測(cè)試點(diǎn)可遵循以下原則：

√必須在主饋線上尋找測(cè)試點(diǎn)，發(fā)射機(jī)自帶的測(cè)試口沒(méi)有意義。

√單臺(tái)發(fā)射機(jī)輸出饋線上的任何測(cè)試點(diǎn)完全可以說(shuō)明該發(fā)射機(jī)的性能；

√合成系統(tǒng)后的測(cè)試點(diǎn)更加有助于分析產(chǎn)生干擾的原因。

4 廣播電視發(fā)射系統(tǒng)的測(cè)量方法

廣播電視發(fā)射系統(tǒng)的測(cè)量應(yīng)采用在線式（通過(guò)式）測(cè)量法，以下將分別討論功率和頻譜的在線式測(cè)量方法。

4.1 通過(guò)式功率測(cè)量法

通過(guò)式功率計(jì)實(shí)際上是一種信號(hào)激勵(lì)裝置，采用了一個(gè)無(wú)源的二極管射頻傳感器。在同軸線的二側(cè)分別裝有定向的，半波二極管檢測(cè)波電路，并將其接到已校正的表頭以讀出有效值功率。檢波電路與傳輸線通過(guò)介質(zhì)耦合，并根據(jù)置于傳輸線旁的傳感器的方向取樣出正向和反射功率（圖1）。

圖1.通過(guò)式功率計(jì)的工作原理

圖2.通過(guò)式頻譜測(cè)量法

這種通過(guò)式功率計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單易用，無(wú)需外接電源。與終端式功率計(jì)不同的是，通過(guò)式功率計(jì)真實(shí)的反映了一個(gè)發(fā)射系統(tǒng)中各個(gè)截面的正向功率和反射功率。

4.2 通過(guò)式頻譜測(cè)量法

和通過(guò)式功率測(cè)量法基本相同，通過(guò)式頻譜測(cè)量法也采用了二個(gè)高方向性的耦合器，分別用于取樣正向和反向頻譜（圖2）。

5 TC系列廣播電視功率和雜散測(cè)量系統(tǒng)的應(yīng)用

TC系列廣播電視功率和雜散測(cè)量系統(tǒng)是BXT?Technologies根據(jù)廣播電視系統(tǒng)的特點(diǎn)，結(jié)合無(wú)線電監(jiān)測(cè)中心的要求而開(kāi)發(fā)的。系統(tǒng)由功率取樣，頻譜取樣和顯示單元三部分組成（圖3），可用于測(cè)量所有米波段/分米波段廣播電視發(fā)射系統(tǒng)的功率和雜散。

圖3.TC系列產(chǎn)品的應(yīng)用

圖3為TC系列廣播電視功率和雜散測(cè)量系統(tǒng)的基本應(yīng)用，在此基礎(chǔ)上，可以測(cè)量發(fā)射系統(tǒng)的各項(xiàng)射頻指標(biāo)。

5.1 發(fā)射機(jī)的輸出功率及精度測(cè)量

參照?qǐng)D3，對(duì)于FM發(fā)射機(jī)，直接在顯示單元上的功率計(jì)讀出其平均功率即可；如果是電視發(fā)射機(jī)的圖像功率測(cè)量，由于圖像調(diào)制是采用調(diào)幅方式，需要在75%的調(diào)幅度時(shí)測(cè)試其平均功率，再乘以1.68即可得出其峰值功率（同步頂功率）。

5.2 發(fā)射機(jī)的VSWR測(cè)量

參照?qǐng)D3，從顯示單元上的功率計(jì)表頭讀出正向和反射功率，通過(guò)下式計(jì)算VSWR：

5.3 發(fā)射機(jī)的輸出頻譜測(cè)量

參照?qǐng)D3，從頻譜儀中可以直接讀出發(fā)射系統(tǒng)從48-862MHz范圍內(nèi)的輸出頻譜。

5.4 發(fā)射系統(tǒng)的互調(diào)分析

TC系列產(chǎn)品為發(fā)射系統(tǒng)的互調(diào)分析提供了有力手段，它可以測(cè)量并分析在不同條件下系統(tǒng)產(chǎn)生互調(diào)的原因。

當(dāng)二臺(tái)發(fā)射機(jī)的天線之間的隔離度不佳時(shí)，其中一臺(tái)發(fā)射機(jī)的信號(hào)會(huì)通過(guò)天線串入被測(cè)發(fā)射機(jī)。由于發(fā)射機(jī)輸出端存在非線性因素，最終會(huì)從被測(cè)發(fā)射機(jī)產(chǎn)生一些互調(diào)產(chǎn)物；當(dāng)發(fā)射合路系統(tǒng)的隔離度不佳時(shí)，被測(cè)發(fā)射機(jī)也會(huì)產(chǎn)生互調(diào)

在多載頻共用天線的場(chǎng)合，作為無(wú)源器件的合成系統(tǒng)在某種特定條件下（如接觸不良，鍍層氧化等）也會(huì)產(chǎn)生無(wú)源互調(diào)。

6 結(jié)束語(yǔ)

本文討論了廣播電視發(fā)射系統(tǒng)的功率和雜散測(cè)量問(wèn)題，希望有助于從事無(wú)線電設(shè)備檢測(cè)工作的實(shí)際應(yīng)用。

［1］AN-S102：廣播電視頻道劃分；

［2］AN-RM01：無(wú)線電檢測(cè)中若干問(wèn)題的討論。

朱亞磊，女（1979年1月），漢族，云南昆明，2001年畢業(yè)于重慶郵電學(xué)院通信工程專業(yè)，工程師（電子工程系列），現(xiàn)就職于云南省無(wú)線電監(jiān)測(cè)中心。

An example of the power and stray measurement of the broadcast and television transmission system

Zhu Yalei
（Radio monitoring center of Yunnan Province，Kunming Yunnan，650228）

In all civil transmitters， the power of the radio and television transmitter is the largest，but also at the highest point of transmission.Because of the broadcasting and TV transmission system there is a harmonic，spurious and intermodulation signal，thus to other communication systems，such as the civil aviation communication caused by interference.This departure from the point of view of the application of radio monitoring center of Yunnan Province，discusses the VHF and UHF band high power radio and television emission system power and spurious measurements.

Radio and television；power；spurious；measurement