多频道合成技术在电视机房的应用

徐燕　邢军辽宁省广播电视传输发射中心　（沈阳110016）



多频道合成技术在电视机房的应用

徐燕邢军
辽宁省广播电视传输发射中心（沈阳110016）

摘要目前，多频道合成技术在广播电视领域得到了广泛的应用。本文以双工器为例，介绍多频道合成技术的实现方法，并详细介绍本单位所采用定阻抗带通式双工器的工作原理。

关键词多频道合成技术；双工器；广播电视

随着我国广播电视事业逐步发展，越来越多的电台、电视台逐渐增设频道，然而发射塔有限的塔上资源已逐渐达到饱和，采用多频道合成技术可以解决这一矛盾。

多频道合成技术是指不同频道的多部发射机的射频信号，共用同一宽频带天馈系统，同时互不干扰的进行开路发送的技术。采用多频道合成技术可以充分利用天馈系统的资源提高发射效率，减少馈线和天线的数量，大幅度降低整个发射系统的成本，在增加频道及系统改造时也具有巨大优势。

实现不同频率合成的设备称为多频道合成器（简称多工器）。多工器是一种多端口的无源器件，它包括若干个输入端口和一个输出端口，当若干个不同频率的输入信号由输入端口输入，经过多工器后，无损耗的在输出端叠加为一路宽带信号。

多频道合成技术的实现方式主要有：星点式多工器（星型）、定阻抗式多工器（桥式）、延时线式多工器（或移相型）和混合式多工器。多工器是以双工器为基础发展出来的，下面以双工器为例，结合本单位实际，介绍定阻抗带通式双工器的工作原理及使用。

由于定阻抗带通式双工器具有更优越性能和更高的指标，我单位电视机房的辽宁卫视CH10和中央1套CH12，共同采用的是定阻抗带通式实现天线双工的作用，如图1所示。

1　定阻抗带通式双工器的组成及工作原理

该双工器是由两个3dB耦合器和两个带通滤波器（BPF）以及若干连接馈管和一个吸收负载组成的。其连接示意图如图2所示。

图1　CH10和CH12双工器

3dB耦合器和带通滤波器是定阻抗带通式双工器的核心部件，下面分别做以介绍。

图2　定阻抗带通式双工器连接示意图

1.13dB耦合器

定向耦合器是一种具有方向性的功率分配器，它能从主传输线系统的正向波中按一定比例分出部分功率，实现功率的分支、分配或合成。3dB耦合器是一种特殊的定向耦合器，它采用平行带状线宽边耦合形式，耦合线长度为1/4工作波长（如图3）。

3dB耦合器共有四个端口，1端口为输入端口，2端口为直通输出端口，3端口为耦合输出端口，4端口为隔平端口。在理想情况下，2、3端口各输出一半功率，3端口与1端口同相，2端口相位滞后1端口90°。4端口无输出。

1.2带通滤波器

带通滤波器是应用最为广泛的滤波器，就广播电视行业常用的是窄带带通滤波器，其典型结构是级联式的耦合谐振腔结构。谐振腔是带通滤波器最关键的部分。在一定体积内能限定电磁能量，其中激励起微波电磁振荡的结构。

该带通滤波器主要由两个1 /4波长的终端开路的谐振腔组成，两个谐振腔之间通过小孔耦合，类似双回路并联谐振回路。输入输出采用环耦合，通过设计环耦合面积和耦合小孔的面积得到所需的通频带特性。

图3　λ/43dB定向耦合器

1.3定阻抗带通式双工器工作原理

见图2，在理想情况下，信号f1从窄带端3dB耦合器1端口输入，2、3端口各输出一半功率，2端口相位滞后3端口90°。两个带通滤波器对f1呈通过特性，并且到达宽带端3dB耦合器的7和6端口，这两端口处功率相等，信号在7端口落后6端口相位90°。因为6端口信号到8端口相位也落后90°。这样，在8端口处，两路信号同相合成，送到天线输出。5端口没有f1信号，所以在5端口可以输入另外一路信号f2，在6和7端口分别输出一半功率，向右方传输时，由于带通滤波器的作用，全部反射到6和7端口，并且信号在7端口落后6端口相位90°。与之前相同，6端口的信号到达8端口落后90°。这样，f2的两部分信号也在8端口同相合成输出。从而实现了天线双工的目的。

2　技术指标

（1）反射特性（即输入回波损耗）在负载接标阻情况下，要求各输入端口的反射损耗优于-26dB，即电压驻波比VSWR＜1.1。

（2）传输特性（即插入损耗）要各输入端口与总输出端口之间的插入损耗要小于0.4dB。

（3）频率隔平度各输入端之间的隔平度以及各输入口到吸收负载之间的隔平度要优于40dB。

3　多工器的调整

整个系统的调试使用能同时测量反射特性和传输特性的射频网络分析仪。整个调试过程从带通滤波器开始，首先将分析仪的中心频率设定为带通滤波器腔体的工作中的频率，在显示器上观察反射特性和传输特性两条曲线，调整带通滤波器谐振腔内导体的长度，改变谐振频率范围，使其谐振于设定工作频率即可。调整腔体耦合环，使其具有较为理想的带通特性，调整时要两项指标的相互配合、兼顾，满足插入损耗小于0.4dB，反射损耗优于26dB。

带通滤波器根据其工作频点单独调整完毕后，将分析仪输出接入单频点输入端，分析仪输入端接双工器输出端口，吸收负载端和宽带输入端接标阻。观察曲线，两组腔体兼顾调整，使反射损耗和插入损耗均达到最好。调整完毕后，将分析仪输入端分别接其两个频点输入端，空余端口接标阻，则可测出该频点输入端与另一频点输入端之间的隔平度，隔平度应优于40 dB。

4　日常维护

双工器或多工器在日常使用过程中，要注意保持清洁，使其有良好的散热条件。工作人员在检机时或是平时巡机过程中，可以使用遥控测温仪检测馈管、接头等部件温度是否正常。如果温度过高，很可能是连接不够紧固，从而导致发射机反射功率过大。

5　结语

现在乃至今后，越来越多的发射塔上安装的天线设备逐渐达到饱和，如果继续增加信号，频道之间干扰大大增多。如果采用双工器或者多工器，使几套发射机共用一套天馈系统，可以提高发射效率、节省塔上资源、降低维护成本，得到更好的收视、收听效果。因此，采用多频道合成技术是广播电视无线发射发展的必然选择。

参考文献

［1］张清泉.调频双工器原理及测试结果分析［J］.仪器仪表与分析监测，2003（2）：13-14.

［2］赵洪伟.FM广播天线的测试与维护［J］.电大理工，2015（3），81-82.

中图分类号：TN931

文献标识码：A

文章编号：1003-3319（2016）01-00013-02