多工器在广播电视调频发射系统中的应用

2023-11-05冯建通

电视技术 2023年9期

冯建通

（邯郸新闻传媒中心，河北邯郸 056011）

0 引言

广播电视信号收发塔附近的电磁辐射场存在各种长波、短波，导致环境较为复杂。不同波长的频率会影响调频发射信号的质量以及传输覆盖范围。随着发射机和天馈线等设备越来越多，有限的安装空间限制了调频广播电视业务的发展。多工器因设置简单、可实现多频共缆发射等特点，在广播电视调频发射系统中具有明显的优势，已被广泛应用。

1 多工器运行原理与常见问题

1.1 多工器运行原理

多工器又称为多频道合成器，可通过单套发射天线，对多种频点的信号进行整合，将多种低强度的调频信号整合成高强度的调频信号，同时发送。按照不同的结构进行分类，多工器可分为桥式、宽带型、星型、混合型。

双工器是多工器的基础组成部分，主要包括星型、桥式两种主要结构。桥式双工器又称为恒定阻抗桥式双工器，主要由定向耦合器（3 dB）、带通滤波器、吸收电阻3 部分以及对称双单元组成[1]。星型多工器主要由带通滤波器（3 阶）组成，由T 型三通滤波谐振腔进行并联，利用每个谐振腔（共3 个）发射频率波（共3 种），每种频率波单独配置馈线（共3 条）完成传输。

在成本方面，星型双工器的结构对比桥式双工器简单，价格较为低廉。在阻抗方面，星型双工器具备阻抗变换的特性，桥式双工器的输入阻抗恒定。在实际使用中，星型双工器在调频过程中不会影响对其他滤波器的通频带，但是各组件频率间隔较大，后期维修难度较高。尽管桥式双工器的成本较高，但考虑到各频率点间的隔离度需满足频率差值高于4 MHz 以及后期的调试与维护，通常在广播电视调频发射系统中优先使用桥式多工器[2]。

1.2 多工器应用问题与解决对策

应用多工器时常见的问题主要为寄生辐射、信号失真以及信噪比低[3]。寄生辐射产生的主要原因是多工器各部件的连接密封性不够，导致射频信号在馈电环节发生泄漏，由于隔离度未能进行较好的控制导致交叉调制干扰，产生寄生辐射。对于寄生辐射，主要的处理方式是结合带通滤波器进行多工器调试。

信号失真问题多发于星型多工器。由于结构原因，星型多工器的收发频段缝隙较窄，一旦相邻载波间隔度偏小，就会引发信号失真问题。对于信号失真问题的主要处理方式是提高频率差值，完成对于信号失真的抑制。

信噪比低引发的串音等问题，主要是由寄生辐射导致。发生寄生辐射，会导致某一载波频率质量下降，进而影响其他各项指标，造成指标的剧烈浮动。解决该问题的主要方式为做好双工器指标测量以及调试工作。

2 多工器在广播电视调频发射系统中的具体应用

2.1 多工器的安装与调试

安装多工器时，需要注意多工器的安装位置，降低多工器的安装难度，提高日后检修的便利性，减少射频信号减弱情况的出现。此外，需要保证各连接件如馈管内部连接芯片等的质量、尺寸、连接的紧密性，需要满足国家相关标准。

对于多工器技术指标的调试，包括对插入损耗、驻波比、端口阻抗等指标的调试。一般运行性能的调试采用网络分析仪器，在停播时段进行上述技术指标的测定。进行每组多工器测定后，还需要测试两两频点间的隔离度。多工器与天线完成连接后，还需拆除多工器输入端口的馈管，测试各窄带回波损耗，综合分析各种测试结果，完成对多工器的调试，使其满足技术指标的要求[4]。

以DF-2-1200 双工器的调试为例，简述多工器的调试过程。测试选用的网络分析仪器的相关参数如表1 所示。

调试前，设定双工器的功率、频率，设置中心频率为91.9 MHz，扫宽1 MHz。之后完成测试仪器接入。调试时，可从仪表屏幕上直接读取双工器的技术指标，根据获取的反射损耗、隔离度[5]及插入损耗等参数结果，对双工器的调节片进行调整，旋转端口，使测试的结果满足技术要求。调试后，需要对所有设备的整体运行情况进行检查，保证可正常运行，并排查组件、单元的信号情况，进行单元微调，完成二次复核检测。当所有指标均达标后结束调试。整体测试过程包含双工器腔体、3 dB 驻波比测试和双工器插入损耗测试两个关键环节。

对于双工器腔体、3 dB 驻波比的测试，应将E8000a 网络分析仪输出端与多工器腔体任一端口相连接，在另外端口接假负载，对于指定频率点的驻波比应小于1.1，±200 kHz 处的驻波比应低于1.15。测试双工器插入损耗时，应将E8000a 网络分析仪输出端与窄带输入端连接，输入端与双工器输出端连接，并在吸收端口接假负载，对双工器的调节片进行调整，使其满足指定频率点插入损耗大于-0.3 dB，±200 kHz 处插入损耗大于-0.4 dB。

经测试，各频率驻波比及损耗测试结果如表2所示。

表2 各频率驻波比测试结果

经测试，91.9 MHz 指定频率驻波比1.081 8 ＜1.1，91.8 MHz、92 MHz 频率驻波比＜1.156，符合指标要求。91.9 MHz 指定频率插入损耗-0.25 dB 大于-0.3 dB，91.8 MHz、92 MHz 频率插入损耗＞-0.4 dB。符合指标要求。

2.2 多工器的运行维护

多工器是提升广播电视调频系统性能的重要设备。保证其高效工作，避免发生故障，才能充分发挥多工器的优势。多工器的运行维护主要包括严格控制温度条件、确保组件之间连接的紧密性和牢固性以及确保电阻值3 部分。

（1）严格控制温度条件。多工器在运行过程中会发热，因此需为其提供宽敞的运行环境，并配置机房通风系统，保证其腔体能够进行散热，保证其运行效果。多工器在运行时，其腔体外表温度不应超过室温30 ℃以上[6]。超过这个温度标准，多工器在高温情况下极易发生故障。一旦温度过高，多工器的内外导体会出现热应力反应，进而引起等效电容参量和等效电感的变化，会导致滤波器腔体工作的中心频率发生偏移，使得滤波器腔体内部消耗更多的能量，产生更多的热，进而产生恶性循环。

（2）确保组件之间连接的紧密性和牢固性。多工器组件的连接一般采用同轴器连接方式，即由同轴硬馈管、过渡器、弯头和连接组件等元件组合，一同构成同轴器件。该种连接方式可有效保证系统的稳定性和牢固性，可减少接头处温度过高的情况出现。连接组件时，需做好同轴硬馈管等连接器件的清洁工作，保证连接紧密。

（3）确保电阻值。多工器在应用的过程中常发生的故障是电阻烧坏。造成这一故障的主要原因为天馈系统的吸收电阻功率容量过小，进而引发隔离端功率增长，最终导致多工器的电阻损坏[7]。因此，为保证多工器的高效运行，降低其发生故障的频率，应重视对于吸收电阻阻值的定期检测，通过检测，及时发现异常、处理异常。