電視臺無線電發(fā)射技術(shù)中駐波比和頻率特性的應(yīng)用分析

黃云霞

（甘肅省甘南州廣播電視臺，甘肅 甘南 747000）

引言

無線電發(fā)射技術(shù)在目前的廣播電視系統(tǒng)中有著十分關(guān)鍵的基礎(chǔ)性技術(shù)作用，是支撐現(xiàn)代廣播電視信號正常收發(fā)的技術(shù)基礎(chǔ)，其中天線反饋線路系統(tǒng)的工作運行狀態(tài)更是直接決定了廣播電視接收衛(wèi)星電視信號的速度與質(zhì)量。技術(shù)人員普遍承認，反饋系統(tǒng)本身的靈敏性與信息傳遞性將為廣播電視信號的安全傳送與播出貢獻出技術(shù)力量。

1 天饋系統(tǒng)分析

1.1 天饋系統(tǒng)與匹配的概念

天饋系統(tǒng)，是天線反饋系統(tǒng)的簡稱，從其命名內(nèi)容就可以看出天饋系統(tǒng)的技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施是由天線構(gòu)成。在實際應(yīng)用過程中，天饋系統(tǒng)內(nèi)部的天線直接指向天空發(fā)射以天線系統(tǒng)本身為圓心在一定范圍內(nèi)的有序電磁波以及電場信號[1]。通常情況將電場的實際方向與天線系統(tǒng)的磁級指示方向一致，而為了避免電場與磁場混亂造成天線反饋信息內(nèi)容的損耗，絕大多數(shù)天饋系統(tǒng)所采用的天線都是一極化天線。

天饋系統(tǒng)的匹配概念特指當反饋天線終端區(qū)域呈現(xiàn)電阻搭載的瞬間抗性與反饋天線本身所導(dǎo)游的特性電阻抗性相中和時，反饋天線實現(xiàn)與終端信號區(qū)域的連通狀態(tài)。在實際匹配動作開始前，反饋天線只負責預(yù)備傳入系統(tǒng)終端入射波的搭載，既不會與終端進行連通也不會從終端區(qū)域內(nèi)的接收到反射而來的電子信號，但為了最終連通功能的有效實施在實際天饋系統(tǒng)搭建施工過程中，技術(shù)人員需要保證天線本體與終端區(qū)域電磁信號流解碼的統(tǒng)一性，以保證天線本體在連通終端過程中能夠無損完整地傳播出其所接收的全部信號數(shù)據(jù)信息功率[2]。在實際案例中，如某信號接收終端電纜的電阻抗性為50Ω，技術(shù)人員則需要為目標天饋系統(tǒng)天線設(shè)置50Ω的匹配阻抗，若目標天饋系統(tǒng)天線設(shè)置只有50Ω的匹配阻抗，則其不能承擔起聯(lián)通80Ω電阻抗性的終端電纜。

在天饋系統(tǒng)中，其主要射頻技術(shù)的指標參數(shù)為電壓駐波比，是VSWR英譯，其可對各個結(jié)構(gòu)組件中匹配性優(yōu)良情況作出系統(tǒng)性與標準化的衡量評估。在具體頻譜發(fā)射技術(shù)的應(yīng)用過程中天饋系統(tǒng)本體天線與反饋通管一旦出現(xiàn)與終端系統(tǒng)區(qū)域以及發(fā)射機系統(tǒng)之間的接觸不良或參數(shù)誤差，高頻率的強反射能量將會反復(fù)折回與已經(jīng)形成的閉環(huán)通路間，宛若雷聲反復(fù)在山谷間獲得反射在，形成天線“回音”現(xiàn)象，具體表現(xiàn)為在天線中的入射與反射波相互疊加就會形成“駐波”[3]。

因此無論是發(fā)射機還是饋管，只要其與天線阻抗完全匹配才能夠達到最大功率進行傳輸，這種特征在高頻中特備重要。天線、饋管和發(fā)射機這三者的電阻抗性與實際功率的傳播能像都具備相互影響的協(xié)同性關(guān)系。為此在搭建或養(yǎng)護廣播電視信號發(fā)射系統(tǒng)過程中，若想測試反饋通路與天線本體的電阻抗性是否匹配，“駐波比”可以說是一項較為直觀匹配性衡量方式。

1.2 電阻抗性匹配程度與駐波的實際表現(xiàn)分析

1.2.1 當反饋線路電阻抗性同信號天線本體電阻抗性呈現(xiàn)高度不匹配

當反饋線路電阻抗性同信號天線本體電阻抗性呈現(xiàn)高度不匹配情況時，天饋系統(tǒng)由發(fā)射機進行發(fā)射的電波信號將會有一部分被攔截并折返回發(fā)射系統(tǒng)原路徑，進而在信號傳輸電纜網(wǎng)絡(luò)最終形成干擾作用的持續(xù)性反射信號波，最終通過反饋管線路重新回到反射機。這種延遲性的反射將會在信號通路中持續(xù)生成熱能，在熱能消耗過程中持續(xù)生成對目標信號進行干擾的噪音，嚴重影響信號接收過程中的精確度。

1.2.2 電視發(fā)射系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)電阻抗性的匹配與不配關(guān)系及其優(yōu)化計算

電視信號發(fā)射系統(tǒng)內(nèi)部的反饋管與信號天線的電阻抗性完全一致匹配，是電視發(fā)射系統(tǒng)技術(shù)人員所追求的理想目標，這樣能夠有效規(guī)避信號反射所造成的信號波干擾，同時保證反饋線路整體電壓、電流的恒定還將大幅提升系統(tǒng)運行的安全性，一定程度上能夠延長廣播電視信號發(fā)射設(shè)備的使用壽命，充分貫徹落實新時代廣播電視行業(yè)業(yè)內(nèi)的可持續(xù)發(fā)展理念；相反，當阻抗不匹配期間，在饋線中產(chǎn)生電壓波形，而此時在饋線中所駐留的電壓波形就被稱為駐波。

其中發(fā)射系數(shù)S可用下面計算公式計算：

式中：ZL代表信號輸入狀態(tài)下天線反饋線路所表現(xiàn)出的電阻抗性，ZO代表信號輸出狀態(tài)下天線反饋線路所表現(xiàn)出的電阻抗性，若計算結(jié)束數(shù)發(fā)現(xiàn)最終發(fā)射系數(shù)S的結(jié)果小于0，則可認定天線反饋限度正處于逆標準相位處理的狀態(tài)。

而對于目標駐波比率數(shù)值的計算則要將其帶入如下計算公式：

由此公式可以得出，目標駐波比率數(shù)值越高以為這目標天線反饋纜線內(nèi)的電阻抗性設(shè)置與目標終端配置之間的差異性也就越大。

但如若ZL代表所代表的信號輸入狀態(tài)下天線反饋線路所表現(xiàn)出的電阻抗性與ZO代表信號輸出狀態(tài)下天線反饋線路所表現(xiàn)出的電阻抗性的數(shù)值呈現(xiàn)出相等的狀態(tài)則可以視為目標信號天線反饋線路與目標終端已經(jīng)達成完美匹配情況，同時在最終發(fā)射系數(shù)S與駐波信號比率的結(jié)果表現(xiàn)上也會得出S=0與RSW=1的結(jié)果。但受限于實際信號傳輸之間所受到的阻力損耗與實際系統(tǒng)運行過程中來自于外界的各類因素影響，目標信號天線反饋線路與目標終端已經(jīng)達成完美匹配情況只屬于理論中理想層面的假設(shè)，在或多或少出現(xiàn)信號反射的干擾后，正常駐

波比率數(shù)值表現(xiàn)應(yīng)當在1以上進行浮動。

當輸入阻抗為50Ω、輸出阻抗為25Ω時，則有：

由此可知駐波比的最終數(shù)值大于1。

運算駐波比率數(shù)值大于1的結(jié)果是存在發(fā)射信號反射干擾的直觀表現(xiàn)，同時也意味著此時的信號反饋通管將會在電能轉(zhuǎn)換熱能的能量置換中受到高溫環(huán)境的威脅，此外若駐波比數(shù)值長期過高將會在發(fā)射系統(tǒng)的信號發(fā)射出口與電波接收機的入口端累積出高壓環(huán)境，嚴重威脅天饋系統(tǒng)中線路的穩(wěn)定性與安全性。而從射頻系統(tǒng)的本身功能表現(xiàn)而言，天饋設(shè)施需要在系統(tǒng)中負責將調(diào)頻信號發(fā)射機械內(nèi)部發(fā)出的射頻信號經(jīng)由反饋連通管道向天線系統(tǒng)進行輸送，而天線系統(tǒng)主要負責完成射頻電信號向電磁波信號的轉(zhuǎn)換并在天空中進行輻射，這樣就必須要研究其頻率的性質(zhì)，保障其這種特性能夠在電視臺無線發(fā)射技術(shù)中有著有效的應(yīng)用。

2 應(yīng)用頻率特性排查系統(tǒng)故障案例分析

2.1 案例概況

以某市本地電視臺發(fā)射中心為例，該電視臺負責33個頻道信號的傳播與接收，使用PAL與D/K制式進行運營，長期以來運營情況運作穩(wěn)定且信號傳播清晰，在區(qū)域內(nèi)獲取了一定的知名度。但在進行開辦的第33號電視頻道過程中，電視臺對原有老舊天饋系統(tǒng)與信號發(fā)射裝置進行的改造升級，升級后技術(shù)人員將設(shè)備調(diào)試到符合業(yè)內(nèi)信號標準的狀態(tài)，進行運營，最終記錄信號發(fā)射功率800 W且駐波比近似1∶1。

2.2 運行故障

某市本地電視臺在某日信號質(zhì)量例行檢查中發(fā)現(xiàn)，33頻道在經(jīng)過一段時間的運營后，間歇性出現(xiàn)設(shè)備監(jiān)控的報警反應(yīng)，技術(shù)人員與管理人員利用計算機調(diào)取設(shè)備運行數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)機器本體有效功率實現(xiàn)效率降低，同時駐波比率數(shù)值也飆升至1.25，使用其臺內(nèi)信號接收設(shè)備連接后發(fā)現(xiàn)該信號天饋系統(tǒng)的反饋接受畫面清晰度下降，同時影像內(nèi)出現(xiàn)噪點與重影現(xiàn)象。同時技術(shù)人員也通過對駐波比數(shù)據(jù)變更歷史的查閱發(fā)現(xiàn)了系統(tǒng)運行故障的規(guī)律，并將誘導(dǎo)設(shè)備出現(xiàn)運行異常的因素歸根于陰雨天氣情況上。

2.3 優(yōu)化措施

對33頻道這一故障進行原因分析，考慮到33頻道的全固態(tài)發(fā)射機是剛剛更換的，質(zhì)量應(yīng)當能夠得到保障，而天饋系統(tǒng)是承包給一家鐵塔公司所安裝的，這個系統(tǒng)可能存在一些隱患，因此工作人員決定到鐵塔上觀察饋管的安裝情況。檢查之后，發(fā)現(xiàn)接頭位置硅密封膠出現(xiàn)松動，區(qū)域存在裂紋，如果天氣氣候不好水氣就會從裂紋處進入到了饋管中，影響到饋管的輸出阻抗。

而后養(yǎng)護人員根據(jù)技術(shù)人員的意見將維修目標防止在信號電纜線路輸出輸入端口處的硅膠密封之上，在清除原有裂縫硅膠的基礎(chǔ)上，對目標接口處重新進行了防水密封處理，而后將目標頻道的發(fā)射系統(tǒng)設(shè)備重啟，并接通維修專用掃頻檢測設(shè)備對輸出信號進行檢查，結(jié)果顯示33號頻道發(fā)射信號輸出功率達到既定標準，同時天饋系統(tǒng)的駐波比表現(xiàn)也回歸至1.1以下，連通臺內(nèi)視音頻信號接收設(shè)備后，影像與聲音清晰度強且延遲處于可控范圍內(nèi)。

3 結(jié)語

在相關(guān)人員研究駐波比期間，不僅能夠分析全固態(tài)電視發(fā)射機的問題，還能夠結(jié)合頻率特性來排查其所存在的實際問題，在現(xiàn)階段電視臺無線電臺發(fā)射技術(shù)的應(yīng)用中有著十分重要的意義。因此為保障電視臺所播出節(jié)目的效果與質(zhì)量，需要技術(shù)人員具體分析其實際運行的情況，結(jié)合整體參數(shù)結(jié)構(gòu)和運行規(guī)律的調(diào)整，來促進我國電視產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。