淺析調(diào)頻電視發(fā)射中的定阻抗型多工器

楊志義+徐進(jìn)

摘 要： 本文介紹了調(diào)頻電視多頻道共塔技術(shù)中的關(guān)鍵設(shè)備——多工器中的定阻抗型多工器的原理、應(yīng)用，并以我臺(tái)實(shí)際所用的多工器為例分析工作原理，供從事廣播電視無線發(fā)射的技術(shù)人員學(xué)習(xí)參考。

關(guān)鍵詞： 多工器；雙工器；3dB定向耦合器；帶通濾波器

一、引言

隨著我國廣播電視事業(yè)的在迅速發(fā)展，很多電臺(tái)、電視臺(tái)都在增設(shè)調(diào)頻頻道和電視頻道，單部發(fā)射機(jī)用一副天線已逐漸不適應(yīng)，迫切希望多部發(fā)射機(jī)共用一副天線，采用多工饋電饋送多個(gè)頻率，以便開辦幾套廣播電視，這樣多工器就在廣播電視發(fā)射領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，其原因是就是使用多工器后節(jié)約了成本，最大限度使用了資源，有很高的性價(jià)比。

雖說多工器能夠帶來很大的經(jīng)濟(jì)效益，但要做到合理運(yùn)用，必須對(duì)其有充分的了解。下面就分別介紹多工器的技術(shù)參數(shù)、組成多工器的重要部件以及常用的幾種多工器原理等。

二、定阻抗型多工器

1、定阻抗型多工器也稱為橋式多工器，可分為定阻抗帶通型和定阻抗陷波型兩種，圖4、圖5分別是兩種形式構(gòu)成的雙工器的電原理方框圖。

2、工作原理：由圖4、圖5可知，橋式雙工器是由兩個(gè)3dB定向耦合器和兩個(gè)帶通濾波器或陷波器以及若干連接線和一個(gè)吸收負(fù)載組成的。其中窄帶端是指某個(gè)特定頻道的輸入端，寬帶端是指除了窄帶端指定頻道以外的其它頻道的輸入端，帶通濾波器或陷波器工作在窄帶端頻道上。3dB定向耦合器能提供的隔離度一般在30dB以上，所以對(duì)圖4而言，窄帶端到寬帶端的隔離度要大于30dB，寬帶端到窄帶端的隔離度為3dB定向耦合器提供的隔離度加上帶通濾波器對(duì)寬帶頻率的衰減。

一般當(dāng)寬帶端與窄帶端為非相鄰頻道時(shí)，寬帶端到窄帶端的隔離度可以達(dá)到60dB以上。

為了提高窄帶端到寬帶端的隔離度，一般在寬帶端加上一個(gè)帶通濾波器。

在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)完全對(duì)稱的情況下，由于3dB定向耦合器的分配與合成作用，使得這種形式的多工器能在很寬的頻帶范圍內(nèi)使窄帶端和寬帶端的反射很小，即具有恒定阻抗特性，這就是定阻抗多工器名稱的由來，它為吸收發(fā)射機(jī)帶外雜波提供了條件。

下面是一個(gè)橋式雙工器，，它是由兩個(gè)相同的3dB定向耦合器四個(gè)諧振腔（濾波器或陷波器組成）、兩條等長的同軸饋管及一個(gè)吸收負(fù)載R組成。當(dāng)每個(gè)端口終接時(shí)，由任意一端看進(jìn)去的輸入阻抗都是在寬帶范圍內(nèi)的恒定阻抗，實(shí)現(xiàn)寬帶匹配。

低頻道f1信號(hào)從①（窄帶端）輸入，經(jīng)過3dB定向耦合器Ⅰ功率一分為二，分成兩路輸出到上下兩個(gè)諧振腔，因諧振腔對(duì)f1呈并聯(lián)諧振，信號(hào)無阻礙地通過濾波電路，傳導(dǎo)至3dB定向耦合器Ⅱ，功率在④端同相相加后送往天線，而在③端反相互相抵消，因此f1信號(hào)不會(huì)進(jìn)入f2對(duì)其造成串?dāng)_。高頻道信號(hào)f2從②（寬帶端）輸入，功率也分成兩路，諧振腔對(duì)f2為全反射，因此又通過3dB定向耦合器Ⅱ在④端同相合成，在②端反相互相抵消。當(dāng)f1、f2同時(shí)送入雙工器，最終在④端合成后送入天線，實(shí)現(xiàn)頻道合成。

由于諧振腔并非理想的全反射元件，仍有少部分功率泄露，但衰減帶內(nèi)的能量不會(huì)反射到①端，而被吸收負(fù)載R吸收，使輸入阻抗不變，又給末級(jí)提供恒定負(fù)載，濾波特性見圖7。

3、應(yīng)用：圖4、圖5常常被稱為一個(gè)合成器單元，許多這樣的單元接連起來就組成了多工器。具體做法是將本單元的輸出連接到下個(gè)單元的寬帶輸入，以此類推。

三、應(yīng)用實(shí)列

目前陜西廣播電視臺(tái)九號(hào)發(fā)射臺(tái)調(diào)頻發(fā)射廣播96.4MHz、106.6MHz和104.9MHz用的的是橋式三工器，它是由96.4MHz、和106.6MHz所雙用的雙工器升級(jí)而成的，實(shí)物如下圖9、圖10所示。

96.4MHz和106.6MHz雙工器工作原理：

如圖11所示：96.4MHz輸入口稱為窄帶輸入口，106.6MHz輸入口稱為寬帶輸入口，它能輸入96.4MHz外的所有信號(hào)，但要求與96.4MHz頻率間隔1 MHz以上，以保證隔離度。兩組96.4MHz帶通濾波器對(duì)96.4MHz信號(hào)呈通帶特性，因此96.4MHz信號(hào)被3dB定向耦合器Ⅰ等分成功率相等且相位差90度的兩路信號(hào)后通過帶通濾波器在3dB定向耦合器Ⅱ的端口④合成輸出，不會(huì)對(duì)106.6MHz信號(hào)造成串?dāng)_。而106.6MHz信號(hào)被3dB定向耦合器Ⅱ等分成功率相等且相位差90度的兩路信號(hào)后，由于兩組帶通濾波器對(duì)106.6MHz信號(hào)呈阻帶特性，因此兩路 信號(hào)均被反射回來重新被3dB定向耦合器Ⅱ合成由端口輸出，從而實(shí)現(xiàn)96.6MHz信號(hào)和106.6MHz信號(hào)的雙工。實(shí)際上，由于兩組96.4MHz帶通濾波器并不能完全對(duì)106.6MHz信號(hào)造成反射，必有一部分106.6MHz信號(hào)泄漏到3dB定向耦合器Ⅰ的②和④端口，在端口③合成后被吸收負(fù)載R吸收，不會(huì)對(duì)96.4MHz信號(hào)造成串?dāng)_。其作用是在共塔時(shí)保證隔離度，兩頻率不互相串?dāng)_，再經(jīng)過一副天線進(jìn)行發(fā)射。

而再加一組橋式雙工器，連接起來就構(gòu)成了三工器，連接方法如上圖12，其原理就不再贅述了。

四、多工器使用注意事項(xiàng)

多工器是無源器件，它承受的功率要大于發(fā)射機(jī)的功率，所以在安裝調(diào)試后好（一般出廠時(shí)各參數(shù)已按臺(tái)方要求調(diào)試好了），一般無需再進(jìn)行做調(diào)試，所以到發(fā)射臺(tái)后，只要檢查各部分器件正常后，按圖連接安裝后就可使用，但在使用過程中必須應(yīng)注意以下問題：

1、新安裝的多工器，要勤用手摸吸收負(fù)載、腔體、彎頭及各連接處的溫度，當(dāng)有指標(biāo)不好或接觸不良時(shí)，溫度會(huì)上升很快，發(fā)現(xiàn)問題要立即整改。

2、由于長時(shí)間的使用，加上震動(dòng)可能會(huì)使相關(guān)彎頭、硬饋的接頭及插芯這些東西出現(xiàn)松動(dòng)現(xiàn)象，所以我們平時(shí)巡視時(shí)要多注意一下各個(gè)彎頭及饋管接頭的溫度、顏色，當(dāng)接觸不良時(shí)，溫度會(huì)很快上升，饋管顏色也會(huì)有變化，碰到這樣的問題必須及時(shí)解決，或更換彎頭、插芯等，將故障處理在萌芽中。

五、結(jié)束語

本文介紹了定阻抗型多工器原理和以及多工器在我臺(tái)的使用實(shí)例。多工器的形式還有很多，比如用星點(diǎn)型和定阻抗型組合構(gòu)成的混合型，這種結(jié)構(gòu)可以提高整個(gè)系統(tǒng)的性價(jià)比，還有一種叫饋線重復(fù)型合成器，它的結(jié)構(gòu)簡單，但需要對(duì)濾波器、連接線和接頭進(jìn)行整體優(yōu)化設(shè)計(jì)。

在實(shí)際選用多工器時(shí)要具體問題具體分析，既要考慮到系統(tǒng)的可擴(kuò)展性和功率的提升性，同時(shí)也要顧及到投資成本。對(duì)于應(yīng)用在電視相鄰頻道或頻點(diǎn)很近的調(diào)頻廣播合成器，系統(tǒng)的頻率穩(wěn)定性將是需要考慮的重要指標(biāo)。■

參考文獻(xiàn)

[1] 北京飛卡科技.《技術(shù)資料與產(chǎn)品手冊(cè)》.endprint