多工器技術在廣播電視調(diào)頻發(fā)射系統(tǒng)中的應用

■文/李　峰

多工器技術在廣播電視調(diào)頻發(fā)射系統(tǒng)中的應用

■文/李峰

多工器技術能夠使調(diào)頻廣播同時發(fā)送多個頻率，且不需要設置多個天饋系統(tǒng)，在實際應用中具有較大的優(yōu)勢。多工器技術的使用既節(jié)省了天線的空間、設備的投資，還提高了天饋系統(tǒng)的敏捷性。本文主要就多工器的定義、組成和工作原理進行分析，進而引出多工器在應用過程中需要注意的各種事項。

多工器技術；調(diào)頻發(fā)射系統(tǒng)；電視廣播；應用

1.多工器的定義、組成和工作原理分析

多工器技術在廣播電視調(diào)頻發(fā)射系統(tǒng)中起著十分重要的作用，這主要取決于多工器的自身特點，比如不需要設置多個天饋系統(tǒng)就可以實現(xiàn)多頻點同時發(fā)送，這樣在很大程度上節(jié)省了空間，并提高了天饋系統(tǒng)的質(zhì)量。在實際應用中，我們發(fā)現(xiàn)，多工器技術的應用在很大程度上精簡了天饋系統(tǒng)，節(jié)約了鐵塔的空間，這樣就有效地減少了設備運行和投資的費用。其次，多工器本身就具有濾波隔離的作用，這樣就在很大程度上減少了因為多種天線距離過近而導致的信號紊亂，由此可見多工器儀器能夠利用天饋系統(tǒng)發(fā)送多個頻點的特征在廣播電視調(diào)頻發(fā)射系統(tǒng)中得到了廣泛的應用。

1.1多工器的定義

多工系統(tǒng)的工作方式，主要就是幾個相對較弱的調(diào)頻信號，分別通過一個無源網(wǎng)絡，進而輸出一組較強的調(diào)頻信號。經(jīng)過多工器處理，各個輸入端的信號不但沒有相互干擾，且提高了信號的強度，這個運行系統(tǒng)就是多工器，其中“工”主要就是經(jīng)過組合的頻率或頻道。

1.2多工器的組合

混合型的多工器主要是由三分貝耦合器、帶通濾波器以及吸收電阻和假負載這三部分組成。

1.2.1三分貝耦合器

三分貝耦合器是一種比較特殊的定向耦合器，能夠合成功率和分配功率。在米波段，主要是采用平行帶狀線寬邊的耦合形式。

三分貝耦合器的主要指標為：通過功率、輸入阻抗、不平衡度以及隔離度。

耦合帶通常會采用銅進行制作，外導體的截面為方形或圓形的大多數(shù)會采用鋁進行制作。將兩條電線長度為λ0/4的平行耦合線放在圓形或方形的外導體中，他們的特性阻抗為Z0。

1.2.2帶通濾波器

帶通濾波器在多工器中的主要作用就是通過大功率后產(chǎn)生較小的插入損耗，帶通濾波器的通帶平坦而窄小，具有較好的阻帶特性，大多數(shù)都會采用同軸諧振腔濾波器。

帶通濾波器的重要組成部分就是諧振腔。該部分主要是指在一定的體積內(nèi)電磁能量，并激起的微波電磁震蕩的結構。諧振腔的質(zhì)量情況將直接影響到濾波器的性能質(zhì)量。衡量諧振腔的主要指標分別為品質(zhì)因數(shù)和諧振頻率。品質(zhì)因數(shù)也就是Q值和諧振回路的損耗程度息息相關，主要就是指諧振過程中，系統(tǒng)儲存的磁能或電能和一周內(nèi)損耗的能量的比的2π倍。Q值越大就說明諧振響應的曲線越尖銳。影響諧振腔的Q值分別為腔體采用的材料、電磁場的模式情況以及諧振腔的體積這三部分。諧振頻率的大小和電磁場的模式以及回路的形狀有關，主要就是指諧振回路中電磁能量轉換頻率的情況。

1.2.3吸收電阻和假負載

多工器技術應用的過程中，吸收電阻功率的容量大約是窄帶通過功率的5%～10%。

吸收電阻大多數(shù)都是用無感電阻加指數(shù)先或者是圓錐外導體，可以做成臥式或立式的結構，采用的冷卻方式主要是小功率采用自然冷卻。

大功率的假負載是多工系統(tǒng)中非常重要的設備，需要有精確的特性阻抗以及足夠的功率容量，采用的冷卻方式主要是水冷、油冷或風冷。

1.3多工器的工作原理

1.3.1星型雙工器的工作原理

構成星型雙工器的主要部分分別為兩個帶通濾波器諧振腔，以及T行三通，工作原理主要是使用過程中兩個帶通濾波器的諧振腔能夠分別對應出自己的頻點，從而很好地阻擋另一個頻率。在連線過程中L1以及L2的長度對兩個帶通濾波器在T型節(jié)點處都能呈現(xiàn)出全反射的開路，從而導致這兩個信號可以互不干擾的同時通過饋管輸出。為了確保星型雙工器的兩個頻率之間具有較好的隔離度，我們選擇頻率之間的隔離應該大于4NMHz。

1.3.2橋式雙工器的工作原理

橋式雙工器主要包括兩個相同的3dB定向耦合器、兩條等長同軸饋管以及四個諧振腔帶通濾波器和50Ω的吸收負載。濾波器主要是有兩個同軸式的諧振腔組成的，腔體之間采用固定式的耦合窗新型耦合，合適的窗口尺寸能夠確保濾波器的濾波性能和整個調(diào)頻波段保持一致。因此，只要通過改變腔體內(nèi)導體的長度就可以改變不同的頻率，從而實現(xiàn)濾波的主要目的，這樣做的本質(zhì)就是改變腔體內(nèi)的電容量，從而實現(xiàn)調(diào)節(jié)輸入輸出耦合調(diào)節(jié)電感，實現(xiàn)濾波的目的。

2.多工器技術在廣播電視調(diào)頻發(fā)射系統(tǒng)中的應用

隨著人們精神需求的提高，廣播電視臺的頻率設置也得到了迅速的發(fā)展，多工器能夠有效地節(jié)約機房空間，降低設備成本，并提高了調(diào)頻發(fā)射的質(zhì)量。多工器技術在廣播電視調(diào)頻發(fā)射系統(tǒng)中應用十分廣泛，這部分主要就多工器維護及注意事項進行分析。

2.1多工器的維護

多工器是提高廣播電視調(diào)頻質(zhì)量的重要設備，是每個無線發(fā)射臺站的重要部分，因此，在使用過程中需要對設備進行相應的維修和調(diào)試，如果每個調(diào)頻系統(tǒng)出現(xiàn)故障的時候，都需要找工廠技術人員進行修復，不但會延遲修復時間，還會增加修復成本，因此，在應用過程中需要配置相應的人員和設備及時地對多工器進行修復。在維護過程中應重視以下幾方面問題。

2.1.1控制多工器腔體外部的溫度

相對而言，多工器的后期維護較為簡單，首先需要為多工器提供一個寬敞的環(huán)境，以此來提高其散熱性能，如果多工器工作環(huán)境中的溫度過高，那么在運作過程中，多工器自身也會產(chǎn)生一部分熱能，導致腔體的溫度升高。內(nèi)外導體出現(xiàn)熱應力反應，這樣一來，多工器的等效電容參量與等效電感也會發(fā)生相應的變化，導致腔體工作的中心頻率出現(xiàn)偏移，這樣一來，多工器的濾波器腔體的內(nèi)部就會消耗更多的能量，導致惡性循環(huán)。多工器的腔體外表溫度允許其在基本室溫上上升30℃，如果超過這一溫度就可以視為多工器故障。由此可見，有效地控制機房的進風量和環(huán)境溫度是確保多工器正常工作的重要措施，因此，維修人員應該加強對多工器腔體外部溫度測量的次數(shù)，確保其保證在正常溫度下進行工作，這是確保多工器技術在廣播電視調(diào)頻發(fā)射系統(tǒng)中正行運行的基礎部分。

2.1.2確保組件之間連接緊密

多工器、發(fā)射機以及開關板之間的連接方式都是采用同軸器件進行連接的。同軸器件主要包括同軸硬饋管、過度器、彎頭和連接組件，為了確保多工器技術的正常應用，必須先將這些組件連接好，確保其各個接頭處不存在溫度過高和變色的狀況，這是確保廣播電視調(diào)頻發(fā)射系統(tǒng)順利進行的重要部分。對此，需要保證以下幾方面，首先要確保連接器件的清潔工作，尤其是同軸硬饋管，還需要對外導體的表面進行清潔。其次，還要確保同軸盈饋管的內(nèi)外導體屬于同軸狀態(tài)，根據(jù)同軸硬饋管的直徑和長度，合理地選擇饋管內(nèi)支撐。另一方面，還應該確保同軸硬饋管內(nèi)的導體和鏈接的插芯保持恰當?shù)乃删o度，保證二者之間連接緊密。確保抱箍和同軸硬饋管的外導體連接緊密，需要定期派人檢查喉箍的數(shù)量和緊致程度。

2.1.3確保電阻值

如果吸收電阻功率的容量較小就很容易導致天饋系統(tǒng)出現(xiàn)失衡的狀況，還可能導致多工器系統(tǒng)在某一時刻的工作狀態(tài)降低，從而導致隔離端的功率過大，吸收電阻被燒壞，不再是原有的50Ω阻抗，導致多工器各個系統(tǒng)的端口阻抗不相符，故而，在應用多工器技術的過程中應該加強對吸收電阻阻值的檢查頻率，對天饋線系統(tǒng)和溫度進行檢測，只有這樣才能夠確保廣播電視節(jié)目能夠通過多工器技術順利地傳送到每個收視者的家中。

2.2多工器使用過程中的注意事項

2.2.1失真嚴重

就多工器而言，組合在一起的寬帶特性、信號的失真系數(shù)基本沒有增加，比如，橋式雙工器，可是在一些頻帶窄小的雙工器中，兩個載波的距離比較小，同時因為窄小的帶通濾波器的特性影響，失真現(xiàn)象會更加嚴重，因此需要確保星型雙工器的頻率差在14.3MHz，這樣就不會考慮到失真的變化。

2.2.2串音、信噪比以及左右分離度

如果在處理寄生輻射的過程中存在不當?shù)默F(xiàn)象，落在載波頻率內(nèi)部就會導致載波頻率出現(xiàn)串音、信噪比左右分離指標的變化，以此，維修人員發(fā)現(xiàn)這一問題的過程中就應該及時地對其進行測量和調(diào)整。

2.2.3寄生輻射

如果多工器在向天饋系統(tǒng)饋電的過程中存在連接不緊密，就很有可能出現(xiàn)射頻泄露的現(xiàn)象，此時如果隔離度沒有滿足相應的要求就會造成交叉調(diào)制，從而出現(xiàn)寄生輻射，在橋式雙工器中3dB耦合器是預防發(fā)生泄露的重要部分。

3.結束語

多工器技術在廣播電視調(diào)頻發(fā)射系統(tǒng)中具有十分廣泛的應用，在使用過程中，有關人員必須充分認識到多工器的組成和原理，從而更加熟練地在使用過程中對其進行維護和管理，只有這樣才能保證人們的收視質(zhì)量。

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（作者單位：河南省鶴壁市第二電視轉播臺）

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