縣級(jí)電視發(fā)射臺(tái)分米波發(fā)射天線雙工器的應(yīng)用及實(shí)踐

褚春香

摘要 本文介紹了沙灣縣在實(shí)施農(nóng)村中央大功率覆蓋工程中，在塔的高度受限的情況下，采用雙工器天線合成技術(shù)收到了很好的效果，文章闡述了系統(tǒng)的原理、指標(biāo)及應(yīng)用等方面的內(nèi)容。

關(guān)鍵詞 分米波發(fā)射天線；雙工器；應(yīng)用

中圖分類號(hào)G2

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A

文章編號(hào)1674-6708（2016）157-0084-02

在上級(jí)廣電部門的大力支持下，沙灣縣的廣播電視事業(yè)發(fā)展迅穩(wěn)，特別是農(nóng)村大功率廣播電視無線覆蓋工程的實(shí)施使沙灣縣的廣播電視事業(yè)如虎添翼。自2007年到2015年沙灣縣實(shí)施了中央農(nóng)村大功率覆蓋工程及自治區(qū)農(nóng)村大功率覆蓋工程，這項(xiàng)黨的惠民工程解決了我縣12萬人看電視聽廣播問題。

縣級(jí)電視發(fā)射臺(tái)中央大功率覆蓋工程37頻道與自治區(qū)大功率覆蓋工程43頻道采用3dB藕合移相線式天線雙工器，用一副分米波天線同時(shí)發(fā)射兩個(gè)分米波頻道的電視節(jié)目，發(fā)射節(jié)目是中央7套電視節(jié)目及新疆2套電視節(jié)目。本文就基本原理及使用中注意的問題與同行交流。

1 概述

中央大功率工程實(shí)施時(shí)，會(huì)受到多種因素的影響，其中之一是天線高度的限制，如果再加裝多個(gè)天線難度很大。在這種情況下，能夠解決的途徑只能通過電視天線合成器完成。因?yàn)榉诸惒úㄩL(zhǎng)短，每個(gè)頻道帶寬較寬，所以通過天線合器的使用，1付天線不僅可以發(fā)射2套分米波電視節(jié)目，同時(shí)也可以發(fā)射多套分米波的電視節(jié)目。功率等級(jí)不同的情況下也可以共享一副天線。

2 雙工器的工作原理

天線合成器使用必須滿足兩個(gè)條件：第一個(gè)條件是達(dá)到發(fā)射機(jī)的功率要求；第二個(gè)條件是滿足合成器間隔頻率的要求。天線合成器包括多工器和雙工器。多工器是由多個(gè)雙工器構(gòu)成的。雙工器使用范圍很廣。天線雙工器屬于無源器件它包括3個(gè)端口，分別是一個(gè)輸出口，兩個(gè)輸入口。頻率不同輸入的信號(hào)端口也不一樣，通過雙工器完成輸出不僅沒損耗，同時(shí)信號(hào)也可疊加在一起。

雙工器的主要特點(diǎn)是通過不同頻率的兩臺(tái)發(fā)射機(jī)實(shí)現(xiàn)共享一副發(fā)射天線的目的。實(shí)現(xiàn)雙工器可的方法有多種，常見的雙工器方式主要有3種：第一種方式是星形濾波器式，第二種方式是恒定阻抗濾波器式，第三種方式是3dB藕合移相線式。

縣機(jī)電視發(fā)射臺(tái)雙工器使用的方式是第三種，其來源是由廠家配發(fā)，3dB定向藕合移相線式雙工器還有個(gè)名稱叫作不等臂3dB橋雙工器。兩段不相等的橋臂L、L十△L及兩個(gè)3dB定向藕合器共同構(gòu)成3dB定向藕合移相線式。正確選擇選擇△L的長(zhǎng)度，與f₁、f₂之間保持等距的同軸移相線，那么就可以完成兩套電視節(jié)目疊加及到公用天饋線的傳遞。對(duì)于分米波電視發(fā)射系統(tǒng)來講是使用頻率最多的雙工器，現(xiàn)在這類雙工器已經(jīng)成為最佳選擇。它表現(xiàn)出來的優(yōu)點(diǎn)主要是經(jīng)濟(jì)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低、體積小，維護(hù)方便。

A1與A2代表的內(nèi)容是完全一致的兩個(gè)3dB定向藕合器，f₁與f₂的功率可以通過A2的④端口同相合成完成發(fā)射天線的傳遞，不過A2的③端口則表現(xiàn)反相，沒有輸出。R代表的內(nèi)容是吸收負(fù)載，它的主要作用是完成A2③端漏出的功率的吸收。該泄漏是處于移相狀態(tài)不佳和3dB定向藕合器幅頻特性的不合理造成的。

國(guó)內(nèi)目前的電視頻道信號(hào)是8MHz帶寬，不同頻道信號(hào)處于8M帶寬內(nèi)完成科學(xué)傳輸是無法完成的，所以只能成為非理想雙工器。科學(xué)的雙工器是中心頻率距離在24MHz以上的兩個(gè)分米波。中心距與兩個(gè)傳輸特性之間的特性越遠(yuǎn)越好，縣機(jī)電視發(fā)射臺(tái)的37頻道與43頻道就達(dá)到了雙工合成的要求，長(zhǎng)期使用過程中效果良好。

3 雙工器的技術(shù)指標(biāo)

1）工作頻率和帶寬。對(duì)于雙工器的使用頻率范圍來講不能低于無線頻道自身使用的工作頻率范圍。雙工器的帶寬也可以看成是相同的兩個(gè)等效帶阻濾波器的阻帶帶寬，與通帶帶寬關(guān)系不太緊密。由表現(xiàn)出來的頻率響應(yīng)曲線看來，也就是兩個(gè)阻帶處于衰減量指定范圍VHF、UHF分米波電視的發(fā)射機(jī)中，其高頻輸出帶寬要高于8MHz以上，高頻輸入與輸出帶寬相對(duì)較寬，所以對(duì)于雙工器帶寬的要求寬度有一定范圍。常見的分米波電視天線雙工器工作頻率數(shù)值是470MHz～860MHz，頻道帶寬都是8MHz。

2）隔離度。雙工器的隔離度主要指的內(nèi)容是不同的兩個(gè)頻率信號(hào)之間隔離能力的狀態(tài)，假如表現(xiàn)出來的隔離能力低的話，那么在兩個(gè)信號(hào)之間會(huì)出現(xiàn)互調(diào)，廣播或電視發(fā)射質(zhì)量就會(huì)下降。多工器的任意兩臺(tái)發(fā)射機(jī)之間連接在一起，必須保證有足夠的隔離度。廣播雙工器的隔離度通常規(guī)定是高于30dB；電視雙工器的隔離度通常規(guī)定是高于45dB。

3）最小頻率間隔。一般來講雙工器的最小頻率間隔，必須是在性能指標(biāo)處于穩(wěn)定狀態(tài)前提下，兩個(gè)輸入頻率之間規(guī)定的最小間隔值。我國(guó)使用雙工器的最小頻率數(shù)值間隔是24MHz，也可以理解成3個(gè)頻道，主要原因是不同頻道的帶寬值都是8MHz。

4）插入損耗。雙工器的插入損耗主要指的內(nèi)容處于通道中表現(xiàn)出來的通帶頻點(diǎn)及對(duì)應(yīng)的信號(hào)損耗，也可以理解成信號(hào)由雙工器完成工作出現(xiàn)的衰減。插入損耗，尤其是處于輸入通道的插入損耗，該指標(biāo)非常關(guān)鍵。雙工器的插入損耗值越低，那么相對(duì)應(yīng)的輸出功率就越高，效率提升以后相對(duì)應(yīng)的整機(jī)射頻功放的發(fā)熱量就減少。主要原因是帶通濾波器諧振腔尺寸不同其使用的材質(zhì)也不同，信號(hào)利用諧振腔完成衰減量的傳遞；3dB耦合器也有不同的插入損耗：提升溫度的同時(shí)會(huì)造成頻率漂移，并且頻率漂移會(huì)提升插入損耗，而插入損耗增大時(shí)又會(huì)快速提升溫度，屬于惡性循環(huán)。因此，插入損耗值越低越好。

5）頻率穩(wěn)定度。雙工器的頻率穩(wěn)定度表現(xiàn)出來的含義有兩種：第一種含義是其本身結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，主要功能是促進(jìn)參數(shù)穩(wěn)定度增強(qiáng)；第二種含義是溫度穩(wěn)定性的提升。雙工器屬于分布參數(shù)的一種屬于腔體濾波器，它表現(xiàn)出來的頻率響應(yīng)曲線與腔體分布參數(shù)關(guān)系密切。國(guó)家規(guī)定的要求是雙工器溫度范圍處于25℃～55℃的內(nèi)，穩(wěn)定性非常強(qiáng)，對(duì)線電視的覆蓋效果沒有多大影響，還可以理解成雙工器的頻率響應(yīng)曲線必須達(dá)到規(guī)定的溫度范圍內(nèi)同時(shí)還要達(dá)到規(guī)定的頻譜位置要求與曲線形狀要求，一般情況下雙工器必須處于工作溫度范圍內(nèi)必須高于+5ppm的穩(wěn)定度，這樣才可以達(dá)到無線電視發(fā)射的使用要求。

6）其它指標(biāo)。雙工器不包括上述指標(biāo)以外，還包括的指標(biāo)有駐波比、特性阻抗和最大輸入功率等。雙工器的功率容量必須按照電視發(fā)射機(jī)的對(duì)應(yīng)的功率完成確定，最大輸入功率可以看作是單個(gè)雙工器自身可以承受的輸入功率最大值，屬于雙工器安全性指標(biāo)中的一項(xiàng)。無線電視發(fā)射的電視發(fā)射機(jī)的輸出阻抗必須滿足天線輸入阻抗的要求，輸出阻抗天/饋線的輸入阻抗數(shù)據(jù)一樣都是50Q，所以對(duì)雙工器的阻抗數(shù)值也可以是50Q。而且雙工器的阻抗與分布值有一定的關(guān)聯(lián)性，不同的輸入端對(duì)應(yīng)的阻抗匹配值也不一樣，這樣做的目的是更好的完成能量傳輸。為確保整機(jī)有良好的通信效果及穩(wěn)定的安全性，一般情況下雙工器的輸入端電壓駐波規(guī)定值都處于1.1以下。

4 電視發(fā)射雙工器在我臺(tái)的應(yīng)用

按照發(fā)射系統(tǒng)中電視發(fā)射天線雙工器表現(xiàn)出來的作用來看，電視發(fā)射雙工器應(yīng)該達(dá)到下面幾點(diǎn)要求才可以確保電視發(fā)射機(jī)處于正常工作狀態(tài)：1）插入損耗相對(duì)合理；2）隔離度要合理；3）阻抗匹配值要合理。完成雙工器的選擇是應(yīng)該全面掌握多工器使用的特點(diǎn)，與機(jī)房使用結(jié)合在一起完成選型，這樣才符合技術(shù)規(guī)定。

沙灣電視發(fā)射臺(tái)建立了兩個(gè)射點(diǎn)，一個(gè)是37CH（706MHz），另一個(gè)則是43CH （754MHz），使用的發(fā)射功率是3kW。因?yàn)檩^大的頻率間隔，沙灣電視臺(tái)雙工器的選型選擇余地非常大。進(jìn)入到實(shí)際應(yīng)用中，使用3dB藕合移相線式雙工器表現(xiàn)出來的優(yōu)點(diǎn)主要是占地面積少、造價(jià)低、功率容量大、插入損耗小。

1）頻率穩(wěn)定、無頻漂。正常的穩(wěn)定值必須要達(dá)到，連續(xù)一天不間斷工作，使用的頻率漂移量不大于0.005MHZ。

2）溫升低。此設(shè)備溫升≤28℃。

沙灣電視臺(tái)使用的頻道有兩個(gè)，一個(gè)頻道值是37CH（706MHz），另一個(gè)頻道值是43CH（754MHz），37CH與43CH包括一樣的分米波，良好的雙工器構(gòu)成必須是中心頻率距離6個(gè)頻道48MHz。圖3顯示的內(nèi)容是該電視臺(tái)3dB藕合移相線式雙工器原理圖。

5 在調(diào)試及使用中應(yīng)注意的問題

1）溫升的問題

因?yàn)殡p工器會(huì)出現(xiàn)不同程度的損耗，所以進(jìn)入到工作狀態(tài)中會(huì)因?yàn)闊岷脑斐蓽囟壬仙?，出現(xiàn)的結(jié)果是調(diào)諧腔體的調(diào)諧頻率與工作頻率偏離。表現(xiàn)出來的情況是反射功率增加與之對(duì)應(yīng)的駐波比升高，嚴(yán)重的話會(huì)處于自動(dòng)保護(hù)狀態(tài)，冷卻后還可以再次恢復(fù)到正常工作狀態(tài)的故障現(xiàn)象，所以需要高爾夫重點(diǎn)放在多工器工作溫度上，假如雙工器溫度達(dá)到50℃以上，這個(gè)時(shí)候冷卻系統(tǒng)必須安裝。為正確處理這種情況，可以將兩臺(tái)風(fēng)扇安裝在機(jī)房墻壁上，使用了6年來效果一直不錯(cuò)。

2）失真的問題

使用多工器的過程中，假如兩個(gè)發(fā)射頻率間隔不大的話，為確保隔離度合理化，帶通濾波器的帶寬不能寬，主要原因較寬的寬帶會(huì)造成失真系數(shù)提升。所以，完成多工器調(diào)試的過程中既要考慮帶寬同時(shí)還要考慮隔離，這樣做的目的是保證最佳發(fā)射效果。

3）維護(hù)運(yùn)行應(yīng)注意的事項(xiàng)

天線雙工器最大的影響來自于溫度和震動(dòng)，處于安裝和工作狀態(tài)中千萬不能自行調(diào)整，沒有儀器的設(shè)定無法滿足指標(biāo)的要求，并且廠家也完成出廠調(diào)試，如果需要更改工作頻道的話，雙工器也必須重新更換和安裝。多工器里的帶通濾波器主要是按照專用儀器的特點(diǎn)不同完成調(diào)試的，日常工作中做好相應(yīng)維護(hù)即可，但是應(yīng)注意以下幾個(gè)方面。

（1）天饋系統(tǒng)應(yīng)該做好定期檢查，及時(shí)處理出現(xiàn)的有氧化或發(fā)熱情況。

（2）吸收電阻損壞時(shí)降低不匹配值的出現(xiàn)率，定期完成吸收電阻的更換。

（3）定期處理天饋的分饋線不平衡問題。

（4）在機(jī)房環(huán)境溫度高的環(huán)境下，會(huì)出現(xiàn)發(fā)射機(jī)工作狀態(tài)不穩(wěn)定，故障率頻率的情況，可以采取制冷手段與換氣扇結(jié)合完成熱風(fēng)外抽，從而可以進(jìn)一步降低機(jī)房溫度。