多工器技術(shù)在調(diào)頻廣播發(fā)射系統(tǒng)中的應(yīng)用研究

曹小山

（作者單位：貴州廣播電視臺）

多工器是調(diào)頻廣播發(fā)射系統(tǒng)中的組成部分，調(diào)頻廣播需要將發(fā)射系統(tǒng)作為傳播通道，將信號傳遞到廣播接收器中。多工器技術(shù)使信號傳輸?shù)倪^程更加便捷，同時可以提高信號的傳播強(qiáng)度，現(xiàn)階段已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在調(diào)頻廣播發(fā)射系統(tǒng)中。調(diào)頻廣播系統(tǒng)通常情況下會在同一個時間使用相同的波段頻率發(fā)出數(shù)量較多的信號，為了使這些信號在傳播的過程中不受干擾，需要使用多工器將不同的信號轉(zhuǎn)變成互不干擾的信號組，之后再使用一個發(fā)射設(shè)備進(jìn)行信號傳遞，可以將發(fā)射天線的天饋系統(tǒng)簡化，有效降低調(diào)頻發(fā)射系統(tǒng)的運(yùn)行成本，此外，也能減少鐵塔的占地空間。因此，多工器技術(shù)已經(jīng)在調(diào)頻廣播系統(tǒng)中被廣泛運(yùn)用。

1 多工器概述

1.1 多工器的主要構(gòu)造和原理

多工器屬于使用單套前探饋系統(tǒng)進(jìn)行多頻點(diǎn)發(fā)送的無緣裝置，能夠利用無源網(wǎng)絡(luò)把原來質(zhì)量相對偏低的調(diào)制頻譜信息，融合為一個質(zhì)量更高的調(diào)制頻譜信息，而其中的“工”指的是組合后的頻譜。調(diào)頻多工器可以分為橋式雙工器和星形雙工器。其中橋式雙工器可以被劃分為4個諧振腔帶通濾波器，2個3 dB定向耦合裝置，2個直徑相等的同軸饋管和50 Q的吸收負(fù)載。事實上，光通過濾波器時并不能夠把所有的信息全部反射回去，會產(chǎn)生一些光信號記錄通過的情況，但在定向耦合器的其中一端合成時，被光吸引的物質(zhì)并不會進(jìn)入端口一，對信號造成串?dāng)_。而星形雙工器則分為T型三通濾波諧振腔和幾個帶通濾波諧振腔，在現(xiàn)實工作中，為了通過自身的高頻點(diǎn)，諧振腔必須能阻攔另外的頻率，而連接線直徑的差異，使幾種帶通濾波諧振腔都能夠在互不影響的前提下，直接通過饋管輸出。在這個狀態(tài)下，兩個諧振腔間的頻率差必須達(dá)到4 MHz以上。星型雙工器的構(gòu)造比較簡單且成本也低，主要用于頻率傳輸中改變阻抗，從而迅速地進(jìn)行信號傳輸。星型雙工器件在調(diào)頻過程中并不影響其他濾波器的通頻帶。但是，劣勢是合成頻道數(shù)量較小、頻率間隔大、調(diào)整維修困難。

其次，將多工器按其輸入輸出終端數(shù)量還可分成雙工或多工。雙工器是指同時具有三個終端的無源器件，它具有兩個輸入終端和一組輸出終端。兩種不同頻段的信號可以從同一輸入終端進(jìn)入，并無損失地在輸入輸出終端之間重疊為一路寬帶信號。如果幾種輸入與輸出終端之間相互隔絕，其隔離度應(yīng)達(dá)到30 dB以上，從而避免了幾種信息彼此影響，讓信息相互調(diào)制。多工器是多接口元件，有N個輸入終端和一組輸出終端。N個輸入端中的每個終端和輸入、輸出端間的接入損失均應(yīng)最小。多工器可以將N個信息無損組成同一路信息。對調(diào)頻廣播來說，雙極化天線的總寬度基本能夠滿足87～108 MHz全頻段的需求，而針對各種類型的調(diào)頻工作頻率，可采用各種補(bǔ)償方式使其駐波比符合所規(guī)定的技術(shù)指數(shù)。

1.2 多工器技術(shù)概念

信息技術(shù)和無線光纖技術(shù)發(fā)展迅猛，被多個行業(yè)吸納進(jìn)來加以應(yīng)用。同時，民眾生活水平愈來愈高，其已開始追求高品位的生活。因此廣播電視臺就需要與時俱進(jìn)，不斷地滿足民眾的生活需要，進(jìn)一步充實廣播頻道內(nèi)容，優(yōu)化廣播電視臺的管理手段。將多工器技術(shù)運(yùn)用到無線調(diào)頻中，可以使無線發(fā)射更加簡便。多工器又稱為多頻道合成器，是指連接于電臺的發(fā)射器和寬頻帶天線設(shè)備之中，完成多頻共塔發(fā)射必不可少的裝置。調(diào)頻多工器系統(tǒng)能在同一個時間段內(nèi)同時傳輸多個頻率的電子元件，調(diào)頻多工器系統(tǒng)和其他控制系統(tǒng)最主要的不同之處是，其他控制系統(tǒng)只有采用多個反饋系統(tǒng)才可以做到信號的同步傳送，多工器技術(shù)可以對各種頻段的信息進(jìn)行綜合處理，處理過程中能夠避免不同信號相互干擾。

1.3 多工器特性

多工器在使用過程中具備以下幾個特性：第一，能夠減少鐵塔的負(fù)荷，使鐵塔實現(xiàn)最佳效益；第二，能夠減少控制、配備維護(hù)技術(shù)人員的操作量，大幅減少人工操作費(fèi)用，節(jié)約成本；第三，將多工器布設(shè)于幾臺發(fā)射器和寬頻帶的天線接收中間，由于所占地點(diǎn)相對隱秘，不但能避免雨淋，還能夠減少由于暴雨沖刷所引起的侵蝕和損壞，因此不易出現(xiàn)問題，而且操作維護(hù)相對簡單；第四，多工器可以提升電臺的發(fā)送效率，促進(jìn)頻段延伸，提高調(diào)頻發(fā)射系統(tǒng)的性價比。

1.4 多工器安裝注意事項

在裝配多工器時必須充分考慮到實際狀況，科學(xué)合理地布置多工器的部位，在實現(xiàn)美觀大方的視覺效果的時候，還要對多工器加以維護(hù)，避免因外部環(huán)境而對多工器造成損壞。在裝配多工器時必須充分考慮到日后的調(diào)試與保養(yǎng)，硬饋連接不能過長，且硬饋內(nèi)的連接芯與國標(biāo)件必須相同。不同連接件間的結(jié)合并沒有十分嚴(yán)密和堅固，調(diào)頻設(shè)備在日后的運(yùn)行過程中很容易摩擦發(fā)熱和損壞，從而導(dǎo)致設(shè)備的機(jī)械損傷[1]。

2 多工器技術(shù)在廣播電視調(diào)頻發(fā)射系統(tǒng)中的應(yīng)用

2.1 應(yīng)用規(guī)劃

第一，處理緊急廣播生成內(nèi)容的過程中，為高效完成緊急廣播管理任務(wù)，政府部門應(yīng)該加大關(guān)注力度，推進(jìn)制組播控相關(guān)的管理工作，利用多工器調(diào)制頻率廣播發(fā)射系統(tǒng)。內(nèi)容源尋找應(yīng)從電臺的直錄方向和播間方向出發(fā)，將播出管理工作常態(tài)化。制作播控流程中，相關(guān)管理人員需重視緊急規(guī)避風(fēng)險常識和普及，以便遇到不可抗因素引發(fā)事故后，第一時間介入緊急辦公、應(yīng)急廣播等的重要內(nèi)容源，同時，利用聲音切換器將對應(yīng)信息完成轉(zhuǎn)換處理，結(jié)合實際情況合理設(shè)定緊急管理預(yù)案，暢通全控制系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)流程。應(yīng)急辦公室是全國的緊急廣播中心聯(lián)網(wǎng)管理中心，以保證全國各緊急廣播系統(tǒng)在突發(fā)事故后第一時間被啟用。

第二，在調(diào)度傳送工作中，可將直播間產(chǎn)生的視頻信息壓縮成TS碼流，再利用光纜將其接入衛(wèi)星發(fā)射地球站。對應(yīng)的衛(wèi)星站接收到碼流后，高速完成編碼處理任務(wù)，將數(shù)據(jù)信號進(jìn)行壓縮轉(zhuǎn)換，并打包傳輸流完成格式變換后發(fā)送至微型轉(zhuǎn)發(fā)器裝置。微型轉(zhuǎn)發(fā)器裝置具備信息轉(zhuǎn)換功能，可以將信息的頻次進(jìn)行差異性轉(zhuǎn)換，即為C波段或者Ku頻段，與之對應(yīng)的衛(wèi)星信息系統(tǒng)能完成備份，保證在發(fā)生事故后能安全傳送[2]。

第三，為開展調(diào)頻發(fā)射的管理工作，遠(yuǎn)程調(diào)頻臺站在使用衛(wèi)星接收天線和接收機(jī)裝置的過程，需要直接接收廣播衛(wèi)星信息，設(shè)置緊急廣播信號源，將其介入國家級緊急廣播系統(tǒng)。出現(xiàn)不可控事件后，也可以與播出命令、校驗碼配合，通過聲音切換技術(shù)實現(xiàn)與衛(wèi)星信號接收器的轉(zhuǎn)換，作為緊急播出的信號接收機(jī)。當(dāng)播出完畢之后，再自動化轉(zhuǎn)換到一般的微型信號接收機(jī)。應(yīng)用多工器進(jìn)行廣播調(diào)頻發(fā)射控制系統(tǒng)的整個過程中，可利用GPS標(biāo)準(zhǔn)頻率發(fā)射器裝置、數(shù)字調(diào)頻儀裝置等完成數(shù)據(jù)處理，從而有效實現(xiàn)信息的統(tǒng)一調(diào)制，全面提升廣播事業(yè)的效益。

第四，對調(diào)頻接收裝置也一定要設(shè)置系統(tǒng)化的接收程序?？梢岳檬謾C(jī)與移動終端、手持裝置等設(shè)備實現(xiàn)調(diào)頻模塊的遙控，在區(qū)域范圍內(nèi)全面接收廣播信息。在人數(shù)相對密集的地方，還可設(shè)置LED顯示屏，并引入多媒體的操控方法。偏遠(yuǎn)地區(qū)則安裝無線接收揚(yáng)聲器，便于播出相關(guān)的廣播內(nèi)容。

2.2 應(yīng)用歷史

中國第一個成功應(yīng)用無線數(shù)據(jù)系統(tǒng)（Radio Data System，RDS）的是廣東人民無線電臺，利用RDS技術(shù)開展了廣播傳呼業(yè)務(wù)。美國于1993年1月正式通過了與RDS兼容的無線廣播數(shù)據(jù)系統(tǒng)（Radio Broadcast Data System，RBDS）技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，該技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)還充分考慮了使未采用RDS的中波無線電臺和調(diào)頻臺有限度的RDS能力和與全球定位網(wǎng)絡(luò)融合。我國也根據(jù)區(qū)域發(fā)展特性，研制了將輔助通訊授權(quán)（Subsidiary Communications Authorization，SCA）和RDS的廣播電文、廣播尋呼功能結(jié)合的雙副載波制。日本于1993年5月通過了一種系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)，定名為數(shù)據(jù)廣播信道（DARC）控制系統(tǒng)，它的明顯優(yōu)勢是數(shù)字率高，且誤碼糾正能力強(qiáng)?？偠灾?，多工器調(diào)頻技術(shù)是一種很有發(fā)展前途的技術(shù)。使用這種技術(shù)時，除需要在發(fā)送端安裝少量的裝置（通常稱為編碼器）之外，還需要在接收端安裝相應(yīng)的解碼器。

2.3 具體應(yīng)用

首先，在設(shè)備安裝過程中，需要保證外部連接芯和設(shè)備中的連接芯型號大小與規(guī)格是一致的，盡量避免由于元件之間的型號差異影響多工器的正常使用。在安裝的過程中，安裝人員應(yīng)該嚴(yán)格按照流程進(jìn)行，同時保證安裝的位置和方式準(zhǔn)確無誤。其次，在安裝結(jié)束之后需要對多工器進(jìn)行反復(fù)的調(diào)試，保證該設(shè)備可以正常運(yùn)作。對頻率和帶通進(jìn)行調(diào)節(jié)，也需要對頻率的合成器進(jìn)行同步調(diào)整，調(diào)整多工器內(nèi)部的導(dǎo)體長度，進(jìn)而對多工器設(shè)備展開測試。在各個頻率點(diǎn)輸入端連接分析儀輸入端，做好調(diào)頻發(fā)射系統(tǒng)的準(zhǔn)備工作之后，可將其連接到天饋系統(tǒng)中進(jìn)行測試。如果運(yùn)行與實際要求并不相符，就需要進(jìn)行故障分析，對可能出現(xiàn)的故障原因逐一排除，如果運(yùn)行的結(jié)果符合要求則設(shè)備安裝成功。

3 實際應(yīng)用維護(hù)措施

3.1 運(yùn)用多工器應(yīng)注意的問題

多工器在運(yùn)行過程中會由于本身零部件和外界各種因素的影響而出現(xiàn)大量損耗，因此技術(shù)人員必須加強(qiáng)對多工器的管理，在運(yùn)用多工器的過程中注意對周圍環(huán)境的溫度控制，這是由于溫度升高可能會導(dǎo)致頻漂出現(xiàn)，并因此增大插入損失。由于周圍環(huán)境溫度過高而導(dǎo)致的相互耦合器件內(nèi)等效電容值和外等效電感值變化，從而引起高頻漂移和內(nèi)部功耗。因此，工作人員要適時地對多工器進(jìn)行減熱管理，并做好日常保護(hù)，以增加多工器的使用壽命，增強(qiáng)廣播調(diào)制頻率發(fā)射系統(tǒng)的功能性與穩(wěn)定性，以推動廣電行業(yè)的健康有序發(fā)展。

隨著多工器技術(shù)的大規(guī)模使用，工作室內(nèi)彎頭和接口逐漸增多，因此應(yīng)該隨時關(guān)注其工作溫度有無異常，顏色有沒有突然改變，還要觀察吸收負(fù)載的溫度狀況，并定期進(jìn)行表面清洗保養(yǎng)，確保多工器處在正常運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)[3]。

3.2 維護(hù)注意事項

維護(hù)多工器時應(yīng)關(guān)注寄生輻射，寄生輻射是電氣裝置發(fā)出的不該有的電磁發(fā)射，會產(chǎn)生射頻輻射干擾，影響機(jī)器的正常運(yùn)行。其形成的原因有多種，主要是因為在接觸發(fā)射的時候發(fā)生了泄露，從而導(dǎo)致隔離距離變短，出現(xiàn)交擾調(diào)制。因此，在對多工器進(jìn)行維護(hù)時應(yīng)當(dāng)注意寄生輻射狀況，要想減少泄露量，就要利用帶通濾波器[4]。在一般狀況下，器械在應(yīng)用過程中不免會出現(xiàn)損耗，損耗量對器械的使用時間有非常大的影響，因此應(yīng)當(dāng)注意多工器維護(hù)中的插入損耗。通常情況下，出現(xiàn)不正常損耗有以下幾種原因：其一，由于材料的問題和諧振器質(zhì)量問題，信號在經(jīng)過的對等點(diǎn)中不斷減弱，導(dǎo)致不同的插入消耗；其二，是耦合器導(dǎo)致的損耗；其三，是溫度升高產(chǎn)生頻漂情況[5]。

3.3 多工器的調(diào)試與維護(hù)

多工器是發(fā)射系統(tǒng)的公共部分，工作狀態(tài)會影響到播出節(jié)目的質(zhì)量。運(yùn)行狀態(tài)不佳還會加速器件的磨損和老化。因此在平時的維護(hù)過程當(dāng)中，更應(yīng)該嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真，實時觀察，一旦發(fā)現(xiàn)問題就應(yīng)該立即處理，盡量減少安全隱患，延長多功器的使用壽命。具體調(diào)試維護(hù)過程有以下幾點(diǎn)：首先，要定期檢測電流大小是否誤差太大，是否出現(xiàn)數(shù)值錯誤，還要隨時關(guān)注其能接受的最大功率容量，能夠接受的電阻功率，其只有大于窄帶輸入功率才可以避免出現(xiàn)一些不必要的問題。其次，在巡查時要做好防護(hù)，然后再用手觸摸感受更多表面溫度。如果感受到了溫度過高的部位或者出現(xiàn)了異常升溫低溫的現(xiàn)象，則可以推斷一般是部件接觸不良或者松動而導(dǎo)致的。在發(fā)生這些狀況時需要先報備，然后再進(jìn)行統(tǒng)一的檢查，檢測部件問題。如果是零件連接出現(xiàn)的異常升溫，一般的解決方案就是拆開重裝。只要能保證其連接成功，該部件就可以繼續(xù)使用。最后，機(jī)房環(huán)境溫度要保持恒定溫度，干燥通風(fēng)。不能讓其溫度過高或者潮濕，避免零部件因為受潮加速老化。此外，多工器的調(diào)試所用儀器設(shè)備有網(wǎng)絡(luò)分析儀、標(biāo)阻和相關(guān)連接線。調(diào)試過程需要注意機(jī)械室安放部位要合理，既有美觀大方也要考慮日后維修、調(diào)試方便。硬饋、插芯的規(guī)格型號與國家標(biāo)準(zhǔn)一樣，但各個型號聯(lián)接件間距要小。小功率合成器對某一頻段的帶通，經(jīng)過調(diào)控諧振腔的內(nèi)導(dǎo)線長來調(diào)控腔體諧振頻段和輸入頻段，使其保持一致?？傮w來說，諧振腔的帶通和諧振特點(diǎn)曲線都能夠利用內(nèi)導(dǎo)線長和協(xié)調(diào)耦合環(huán)來完成調(diào)控，直到滿足整個控制系統(tǒng)的指標(biāo)。

4 結(jié)語

本文從多工器的技術(shù)概念、特征、調(diào)控、基本結(jié)構(gòu)與組成等入手，探究了多工器技術(shù)在調(diào)頻廣播發(fā)射系統(tǒng)中的應(yīng)用方法?？傮w來說，工作人員只有熟悉多工器的原理，能夠更早了解到多工器的用處，才能有計劃、有目的地做好維護(hù)工作，保證多工器正常運(yùn)行，確保廣播節(jié)目安全播出。