多工器技术在广播电视调频发射系统中的应用

■文/李　峰

多工器技术在广播电视调频发射系统中的应用

■文/李峰

多工器技术能够使调频广播同时发送多个频率，且不需要设置多个天馈系统，在实际应用中具有较大的优势。多工器技术的使用既节省了天线的空间、设备的投资，还提高了天馈系统的敏捷性。本文主要就多工器的定义、组成和工作原理进行分析，进而引出多工器在应用过程中需要注意的各种事项。

多工器技术；调频发射系统；电视广播；应用

1.多工器的定义、组成和工作原理分析

多工器技术在广播电视调频发射系统中起着十分重要的作用，这主要取决于多工器的自身特点，比如不需要设置多个天馈系统就可以实现多频点同时发送，这样在很大程度上节省了空间，并提高了天馈系统的质量。在实际应用中，我们发现，多工器技术的应用在很大程度上精简了天馈系统，节约了铁塔的空间，这样就有效地减少了设备运行和投资的费用。其次，多工器本身就具有滤波隔离的作用，这样就在很大程度上减少了因为多种天线距离过近而导致的信号紊乱，由此可见多工器仪器能够利用天馈系统发送多个频点的特征在广播电视调频发射系统中得到了广泛的应用。

1.1多工器的定义

多工系统的工作方式，主要就是几个相对较弱的调频信号，分别通过一个无源网络，进而输出一组较强的调频信号。经过多工器处理，各个输入端的信号不但没有相互干扰，且提高了信号的强度，这个运行系统就是多工器，其中“工”主要就是经过组合的频率或频道。

1.2多工器的组合

混合型的多工器主要是由三分贝耦合器、带通滤波器以及吸收电阻和假负载这三部分组成。

1.2.1三分贝耦合器

三分贝耦合器是一种比较特殊的定向耦合器，能够合成功率和分配功率。在米波段，主要是采用平行带状线宽边的耦合形式。

三分贝耦合器的主要指标为：通过功率、输入阻抗、不平衡度以及隔离度。

耦合带通常会采用铜进行制作，外导体的截面为方形或圆形的大多数会采用铝进行制作。将两条电线长度为λ0/4的平行耦合线放在圆形或方形的外导体中，他们的特性阻抗为Z0。

1.2.2带通滤波器

带通滤波器在多工器中的主要作用就是通过大功率后产生较小的插入损耗，带通滤波器的通带平坦而窄小，具有较好的阻带特性，大多数都会采用同轴谐振腔滤波器。

带通滤波器的重要组成部分就是谐振腔。该部分主要是指在一定的体积内电磁能量，并激起的微波电磁震荡的结构。谐振腔的质量情况将直接影响到滤波器的性能质量。衡量谐振腔的主要指标分别为品质因数和谐振频率。品质因数也就是Q值和谐振回路的损耗程度息息相关，主要就是指谐振过程中，系统储存的磁能或电能和一周内损耗的能量的比的2π倍。Q值越大就说明谐振响应的曲线越尖锐。影响谐振腔的Q值分别为腔体采用的材料、电磁场的模式情况以及谐振腔的体积这三部分。谐振频率的大小和电磁场的模式以及回路的形状有关，主要就是指谐振回路中电磁能量转换频率的情况。

1.2.3吸收电阻和假负载

多工器技术应用的过程中，吸收电阻功率的容量大约是窄带通过功率的5%～10%。

吸收电阻大多数都是用无感电阻加指数先或者是圆锥外导体，可以做成卧式或立式的结构，采用的冷却方式主要是小功率采用自然冷却。

大功率的假负载是多工系统中非常重要的设备，需要有精确的特性阻抗以及足够的功率容量，采用的冷却方式主要是水冷、油冷或风冷。

1.3多工器的工作原理

1.3.1星型双工器的工作原理

构成星型双工器的主要部分分别为两个带通滤波器谐振腔，以及T行三通，工作原理主要是使用过程中两个带通滤波器的谐振腔能够分别对应出自己的频点，从而很好地阻挡另一个频率。在连线过程中L1以及L2的长度对两个带通滤波器在T型节点处都能呈现出全反射的开路，从而导致这两个信号可以互不干扰的同时通过馈管输出。为了确保星型双工器的两个频率之间具有较好的隔离度，我们选择频率之间的隔离应该大于4NMHz。

1.3.2桥式双工器的工作原理

桥式双工器主要包括两个相同的3dB定向耦合器、两条等长同轴馈管以及四个谐振腔带通滤波器和50Ω的吸收负载。滤波器主要是有两个同轴式的谐振腔组成的，腔体之间采用固定式的耦合窗新型耦合，合适的窗口尺寸能够确保滤波器的滤波性能和整个调频波段保持一致。因此，只要通过改变腔体内导体的长度就可以改变不同的频率，从而实现滤波的主要目的，这样做的本质就是改变腔体内的电容量，从而实现调节输入输出耦合调节电感，实现滤波的目的。

2.多工器技术在广播电视调频发射系统中的应用

随着人们精神需求的提高，广播电视台的频率设置也得到了迅速的发展，多工器能够有效地节约机房空间，降低设备成本，并提高了调频发射的质量。多工器技术在广播电视调频发射系统中应用十分广泛，这部分主要就多工器维护及注意事项进行分析。

2.1多工器的维护

多工器是提高广播电视调频质量的重要设备，是每个无线发射台站的重要部分，因此，在使用过程中需要对设备进行相应的维修和调试，如果每个调频系统出现故障的时候，都需要找工厂技术人员进行修复，不但会延迟修复时间，还会增加修复成本，因此，在应用过程中需要配置相应的人员和设备及时地对多工器进行修复。在维护过程中应重视以下几方面问题。

2.1.1控制多工器腔体外部的温度

相对而言，多工器的后期维护较为简单，首先需要为多工器提供一个宽敞的环境，以此来提高其散热性能，如果多工器工作环境中的温度过高，那么在运作过程中，多工器自身也会产生一部分热能，导致腔体的温度升高。内外导体出现热应力反应，这样一来，多工器的等效电容参量与等效电感也会发生相应的变化，导致腔体工作的中心频率出现偏移，这样一来，多工器的滤波器腔体的内部就会消耗更多的能量，导致恶性循环。多工器的腔体外表温度允许其在基本室温上上升30℃，如果超过这一温度就可以视为多工器故障。由此可见，有效地控制机房的进风量和环境温度是确保多工器正常工作的重要措施，因此，维修人员应该加强对多工器腔体外部温度测量的次数，确保其保证在正常温度下进行工作，这是确保多工器技术在广播电视调频发射系统中正行运行的基础部分。

2.1.2确保组件之间连接紧密

多工器、发射机以及开关板之间的连接方式都是采用同轴器件进行连接的。同轴器件主要包括同轴硬馈管、过度器、弯头和连接组件，为了确保多工器技术的正常应用，必须先将这些组件连接好，确保其各个接头处不存在温度过高和变色的状况，这是确保广播电视调频发射系统顺利进行的重要部分。对此，需要保证以下几方面，首先要确保连接器件的清洁工作，尤其是同轴硬馈管，还需要对外导体的表面进行清洁。其次，还要确保同轴盈馈管的内外导体属于同轴状态，根据同轴硬馈管的直径和长度，合理地选择馈管内支撑。另一方面，还应该确保同轴硬馈管内的导体和链接的插芯保持恰当的松紧度，保证二者之间连接紧密。确保抱箍和同轴硬馈管的外导体连接紧密，需要定期派人检查喉箍的数量和紧致程度。

2.1.3确保电阻值

如果吸收电阻功率的容量较小就很容易导致天馈系统出现失衡的状况，还可能导致多工器系统在某一时刻的工作状态降低，从而导致隔离端的功率过大，吸收电阻被烧坏，不再是原有的50Ω阻抗，导致多工器各个系统的端口阻抗不相符，故而，在应用多工器技术的过程中应该加强对吸收电阻阻值的检查频率，对天馈线系统和温度进行检测，只有这样才能够确保广播电视节目能够通过多工器技术顺利地传送到每个收视者的家中。

2.2多工器使用过程中的注意事项

2.2.1失真严重

就多工器而言，组合在一起的宽带特性、信号的失真系数基本没有增加，比如，桥式双工器，可是在一些频带窄小的双工器中，两个载波的距离比较小，同时因为窄小的带通滤波器的特性影响，失真现象会更加严重，因此需要确保星型双工器的频率差在14.3MHz，这样就不会考虑到失真的变化。

2.2.2串音、信噪比以及左右分离度

如果在处理寄生辐射的过程中存在不当的现象，落在载波频率内部就会导致载波频率出现串音、信噪比左右分离指标的变化，以此，维修人员发现这一问题的过程中就应该及时地对其进行测量和调整。

2.2.3寄生辐射

如果多工器在向天馈系统馈电的过程中存在连接不紧密，就很有可能出现射频泄露的现象，此时如果隔离度没有满足相应的要求就会造成交叉调制，从而出现寄生辐射，在桥式双工器中3dB耦合器是预防发生泄露的重要部分。

3.结束语

多工器技术在广播电视调频发射系统中具有十分广泛的应用，在使用过程中，有关人员必须充分认识到多工器的组成和原理，从而更加熟练地在使用过程中对其进行维护和管理，只有这样才能保证人们的收视质量。

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（作者单位：河南省鹤壁市第二电视转播台）

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