調(diào)頻廣播多工合成饋電天線系統(tǒng)應(yīng)用

鶴壁市第二電視轉(zhuǎn)播臺(tái) 武建斌

本文通過對(duì)河南省鶴壁市第二電視轉(zhuǎn)播臺(tái)調(diào)頻天線開關(guān)板及六工器系統(tǒng)的闡述，介紹了多工天線系統(tǒng)的功能要求、構(gòu)成及性能，結(jié)合實(shí)際調(diào)試與應(yīng)用，介紹了調(diào)頻廣播多工饋電天線系統(tǒng)的應(yīng)用以及在實(shí)際使用中應(yīng)注意的問題。

我國(guó)自20世紀(jì)50年代開始試驗(yàn)性調(diào)頻廣播以來，在經(jīng)歷了半個(gè)世紀(jì)后，由于調(diào)頻廣播具有聲音指標(biāo)較高，抗干擾能力強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，使聽眾群體進(jìn)一步擴(kuò)大，逐步促使調(diào)頻廣播發(fā)展進(jìn)入了鼎盛時(shí)期?，F(xiàn)在的調(diào)頻廣播電臺(tái)一般都有多套節(jié)目，采用不同頻率發(fā)射，而且大多都與電視發(fā)射同處一塔，為了節(jié)約天饋系統(tǒng)成本，更合理經(jīng)濟(jì)的使用有限的鐵塔資源，一般都采用多工饋電方案解決，多部發(fā)射機(jī)共同使用一副大功率天線，這樣多工器就應(yīng)運(yùn)而生了，多工器有雙工器、三功器、四功器……，但這都是在雙工器的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，我臺(tái)用于轉(zhuǎn)播省電臺(tái)六套節(jié)目所使用的六工器，它由星點(diǎn)式濾波器與橋式濾波器級(jí)聯(lián)組成，圖1為其基本結(jié)構(gòu)組成圖。

圖1 六工器

1 多工器的結(jié)構(gòu)

1.1 星點(diǎn)式雙工器

星點(diǎn)式雙工器是由兩個(gè)帶通濾波器組成，如圖2所示，兩輸入端呈窄帶特性，兩個(gè)輸入頻率間隔應(yīng)當(dāng)不小于2MHz，其隔離度指標(biāo)才能達(dá)到要求，否則兩個(gè)頻點(diǎn)之間將產(chǎn)生互調(diào)，使系統(tǒng)輸出指標(biāo)劣化，而且為了滿足阻抗匹配，其級(jí)聯(lián)點(diǎn)前的線路長(zhǎng)度與使用頻率有關(guān)，調(diào)整不便，所以在使用中兩個(gè)輸入頻率間隔必須保證大于3MHz。星點(diǎn)式雙工器的優(yōu)點(diǎn)是：方案簡(jiǎn)單、器件少、成本低。

圖2 星點(diǎn)式雙工器

1.2 橋式雙工器

橋式雙工器由兩個(gè)3dB耦合器和兩個(gè)帶通濾波器組成，如圖3所示，其功率輸入輸出端采用了3dB耦合器，所以它的輸入端成寬帶特性，而且輸入阻抗恒定，所以橋式雙工器易于級(jí)聯(lián)擴(kuò)展，對(duì)各輸入端的相互隔離度較高，在實(shí)際應(yīng)用中保證兩輸入頻率間隔大于1MHz即可，唯一缺點(diǎn)是其成本較星點(diǎn)式雙工器高。

圖3 橋式雙工器

2 多工器的技術(shù)指標(biāo)

（1）反射特性（即輸入回波損耗）在負(fù)載端接標(biāo)阻情況下，要求各輸入端口的反射損耗優(yōu)于－26dB，即電壓駐波比VSWR＜1.1。

（2）傳輸特性（即插入損耗）要各輸入端口與總輸出端口之間的插入損耗要小于0.4dB。

（3）頻率隔離度：各輸入端之間的隔離度以及各輸入口到吸收負(fù)載之間的隔離度要優(yōu)于26dB。

3 多工器的調(diào)整

整個(gè)系統(tǒng)的調(diào)試使用能同時(shí)測(cè)量反射特性和傳輸特性的惠普HP－8711B射頻網(wǎng)絡(luò)分析儀。整個(gè)調(diào)試過程從帶通濾波器開始，首先將分析儀的中心頻率設(shè)定為帶通濾波器腔體的工作中的頻率，在顯示器上觀察反射特性和傳輸特性兩條曲線，調(diào)整帶通濾波器諧振腔內(nèi)導(dǎo)體的長(zhǎng)度，改變諧振頻率范圍，使其諧振于設(shè)定工作頻率即可。調(diào)整腔體耦合環(huán)，使其具有較為理想的帶通特性，調(diào)整時(shí)要兩項(xiàng)指標(biāo)的相互配合、兼顧，滿足插入損耗小于0.4dB，反射損耗優(yōu)于26dB。

帶通濾波器根據(jù)其工作頻點(diǎn)單獨(dú)調(diào)整完畢后，用硬饋彎頭以及3dB耦合器分別組成星點(diǎn)式和橋式雙工器（3dB耦合器在出廠時(shí)已調(diào)好，在整個(gè)FM波段通用），然后分別對(duì)兩種雙工器進(jìn)行調(diào)整。星點(diǎn)式雙工器調(diào)整時(shí)先將分析儀輸出端接一個(gè)頻點(diǎn)濾波器的輸入端，另一頻點(diǎn)濾波器輸入端接標(biāo)阻，觀察顯示器雙曲線，進(jìn)行微調(diào)，然后用相同的方式調(diào)整另一頻點(diǎn)濾波器的指標(biāo)。橋式雙工器調(diào)整時(shí)先將分析儀輸出接入單頻點(diǎn)輸入端，分析儀輸入端接雙工器輸出端口，吸收負(fù)載端和寬帶輸入端接標(biāo)阻。觀察曲線，兩組腔體兼顧調(diào)整，使反射損耗和插入損耗均達(dá)到最好。

單體雙工器調(diào)整完畢后，用硬饋將六工器聯(lián)接好，進(jìn)行統(tǒng)調(diào)，統(tǒng)調(diào)的方法是從后至前，即先調(diào)靠近輸出端口的那一組，使其各項(xiàng)指標(biāo)符合要求，然后將調(diào)試好的這一組做為前一級(jí)雙工器的負(fù)載，調(diào)整前一級(jí)雙工器。每級(jí)雙工器調(diào)整完畢后，將分析儀輸入端分別接其它各頻點(diǎn)輸入端，空余端口接標(biāo)阻，則可測(cè)出該頻點(diǎn)輸入端與其它各頻點(diǎn)輸入端之間的隔離度，隔離度應(yīng)優(yōu)于40dB。全部調(diào)整完畢后，系統(tǒng)輸出端接入已調(diào)整好的天饋線單元，包括開關(guān)板、主饋電纜及天線，將所有指標(biāo)重新測(cè)試一遍，滿足指標(biāo)要求，既告調(diào)整結(jié)束。表1為我臺(tái)六工器調(diào)整后的實(shí)際指標(biāo)測(cè)量結(jié)果。

表1 我臺(tái)六工器調(diào)整后的實(shí)際指標(biāo)測(cè)量結(jié)果

4 開關(guān)板以及天線的安裝調(diào)試

開關(guān)板的作用是將六工器合成以后的射頻功率信號(hào)經(jīng)功率分配器，平均分成雙路信號(hào)，經(jīng)兩根4寸主饋電纜送到鐵塔上的上下兩幅天線功分器的輸入端，經(jīng)分饋線分別饋送到各單幅天線，然后以電磁波的形式輻射出去，覆蓋整個(gè)服務(wù)區(qū)，開關(guān)板的另一個(gè)重要作用是當(dāng)上下某幅天線出現(xiàn)故障時(shí)，可以經(jīng)過彎頭轉(zhuǎn)接以及降低為半功率的方法來保證節(jié)目不停播，在故障半幅天線檢修結(jié)束后，調(diào)整彎頭位置，既可恢復(fù)全功率工作。天線開關(guān)板的指標(biāo)調(diào)試在廠家已完成。饋線在施工現(xiàn)場(chǎng)完成，兩根饋線要求嚴(yán)格等長(zhǎng)，指標(biāo)的測(cè)試過程為先測(cè)出上半幅和下半幅的單獨(dú)指標(biāo)，然后接入開關(guān)板再測(cè)天線的總指標(biāo)，指標(biāo)滿足既可將多工器接入。

5 使用中應(yīng)注意的問題

（1）多工器在使用中應(yīng)注意機(jī)房?jī)?nèi)的環(huán)境溫度，當(dāng)工作中環(huán)境溫度過高后，功率通過雙工器濾波器腔體時(shí)，總會(huì)有一少部分功率將轉(zhuǎn)化為熱能，兩種溫度疊加，引起腔體內(nèi)溫度上升，使其內(nèi)外導(dǎo)體受熱發(fā)生物理熱應(yīng)力變化，則其等效電感與等效電容參量也產(chǎn)生相應(yīng)變化，從而引起腔體工作中心頻率偏移，頻率偏移后，其結(jié)果是將有更多的能量消耗在濾波器腔體內(nèi)部，造成惡性循環(huán)。調(diào)機(jī)中，廠家技術(shù)人員告知，多工器腔體外表溫度在室溫基礎(chǔ)上允許其溫升攝氏30℃。否則將視為多工故障，那么有效的控制機(jī)房?jī)?nèi)部環(huán)境溫度和進(jìn)風(fēng)量，經(jīng)常性對(duì)多工器腔體外部溫度進(jìn)行測(cè)量，是正常維護(hù)工作中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。

（2）由于多部發(fā)射機(jī)、多個(gè)雙工器以及開關(guān)板之間的聯(lián)接均采用硬饋，因場(chǎng)地等原因造成了許多硬饋彎頭、插頭的存在，經(jīng)常觀察各接頭處有無變色、升溫等異常變化，測(cè)量橋式雙工器負(fù)載電阻的溫度，經(jīng)常性的維護(hù)將是整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的關(guān)健。

（3）由于該天線系統(tǒng)功率較大，在使用中應(yīng)對(duì)饋管充氣設(shè)備的運(yùn)行狀況進(jìn)行巡視，建議饋管中的氣壓值也應(yīng)做為巡機(jī)抄表中的一項(xiàng)重要內(nèi)容。