县级电视发射台分米波发射天线双工器的应用及实践

褚春香

摘要 本文介绍了沙湾县在实施农村中央大功率覆盖工程中，在塔的高度受限的情况下，采用双工器天线合成技术收到了很好的效果，文章阐述了系统的原理、指标及应用等方面的内容。

关键词 分米波发射天线；双工器；应用

中图分类号G2

文献标识码A

文章编号1674-6708（2016）157-0084-02

在上级广电部门的大力支持下，沙湾县的广播电视事业发展迅稳，特别是农村大功率广播电视无线覆盖工程的实施使沙湾县的广播电视事业如虎添翼。自2007年到2015年沙湾县实施了中央农村大功率覆盖工程及自治区农村大功率覆盖工程，这项党的惠民工程解决了我县12万人看电视听广播问题。

县级电视发射台中央大功率覆盖工程37频道与自治区大功率覆盖工程43频道采用3dB藕合移相线式天线双工器，用一副分米波天线同时发射两个分米波频道的电视节目，发射节目是中央7套电视节目及新疆2套电视节目。本文就基本原理及使用中注意的问题与同行交流。

1 概述

中央大功率工程实施时，会受到多种因素的影响，其中之一是天线高度的限制，如果再加装多个天线难度很大。在这种情况下，能够解决的途径只能通过电视天线合成器完成。因为分类波波长短，每个频道带宽较宽，所以通过天线合器的使用，1付天线不仅可以发射2套分米波电视节目，同时也可以发射多套分米波的电视节目。功率等级不同的情况下也可以共享一副天线。

2 双工器的工作原理

天线合成器使用必须满足两个条件：第一个条件是达到发射机的功率要求；第二个条件是满足合成器间隔频率的要求。天线合成器包括多工器和双工器。多工器是由多个双工器构成的。双工器使用范围很广。天线双工器属于无源器件它包括3个端口，分别是一个输出口，两个输入口。频率不同输入的信号端口也不一样，通过双工器完成输出不仅没损耗，同时信号也可叠加在一起。

双工器的主要特点是通过不同频率的两台发射机实现共享一副发射天线的目的。实现双工器可的方法有多种，常见的双工器方式主要有3种：第一种方式是星形滤波器式，第二种方式是恒定阻抗滤波器式，第三种方式是3dB藕合移相线式。

县机电视发射台双工器使用的方式是第三种，其来源是由厂家配发，3dB定向藕合移相线式双工器还有个名称叫作不等臂3dB桥双工器。两段不相等的桥臂L、L十△L及两个3dB定向藕合器共同构成3dB定向藕合移相线式。正确选择选择△L的长度，与f₁、f₂之间保持等距的同轴移相线，那么就可以完成两套电视节目叠加及到公用天馈线的传递。对于分米波电视发射系统来讲是使用频率最多的双工器，现在这类双工器已经成为最佳选择。它表现出来的优点主要是经济、结构简单，成本低、体积小，维护方便。

A1与A2代表的内容是完全一致的两个3dB定向藕合器，f₁与f₂的功率可以通过A2的④端口同相合成完成发射天线的传递，不过A2的③端口则表现反相，没有输出。R代表的内容是吸收负载，它的主要作用是完成A2③端漏出的功率的吸收。该泄漏是处于移相状态不佳和3dB定向藕合器幅频特性的不合理造成的。

国内目前的电视频道信号是8MHz带宽，不同频道信号处于8M带宽内完成科学传输是无法完成的，所以只能成为非理想双工器。科学的双工器是中心频率距离在24MHz以上的两个分米波。中心距与两个传输特性之间的特性越远越好，县机电视发射台的37频道与43频道就达到了双工合成的要求，长期使用过程中效果良好。

3 双工器的技术指标

1）工作频率和带宽。对于双工器的使用频率范围来讲不能低于无线频道自身使用的工作频率范围。双工器的带宽也可以看成是相同的两个等效带阻滤波器的阻带带宽，与通带带宽关系不太紧密。由表现出来的频率响应曲线看来，也就是两个阻带处于衰减量指定范围VHF、UHF分米波电视的发射机中，其高频输出带宽要高于8MHz以上，高频输入与输出带宽相对较宽，所以对于双工器带宽的要求宽度有一定范围。常见的分米波电视天线双工器工作频率数值是470MHz～860MHz，频道带宽都是8MHz。

2）隔离度。双工器的隔离度主要指的内容是不同的两个频率信号之间隔离能力的状态，假如表现出来的隔离能力低的话，那么在两个信号之间会出现互调，广播或电视发射质量就会下降。多工器的任意两台发射机之间连接在一起，必须保证有足够的隔离度。广播双工器的隔离度通常规定是高于30dB；电视双工器的隔离度通常规定是高于45dB。

3）最小频率间隔。一般来讲双工器的最小频率间隔，必须是在性能指标处于稳定状态前提下，两个输入频率之间规定的最小间隔值。我国使用双工器的最小频率数值间隔是24MHz，也可以理解成3个频道，主要原因是不同频道的带宽值都是8MHz。

4）插入损耗。双工器的插入损耗主要指的内容处于通道中表现出来的通带频点及对应的信号损耗，也可以理解成信号由双工器完成工作出现的衰减。插入损耗，尤其是处于输入通道的插入损耗，该指标非常关键。双工器的插入损耗值越低，那么相对应的输出功率就越高，效率提升以后相对应的整机射频功放的发热量就减少。主要原因是带通滤波器谐振腔尺寸不同其使用的材质也不同，信号利用谐振腔完成衰减量的传递；3dB耦合器也有不同的插入损耗：提升温度的同时会造成频率漂移，并且频率漂移会提升插入损耗，而插入损耗增大时又会快速提升温度，属于恶性循环。因此，插入损耗值越低越好。

5）频率稳定度。双工器的频率稳定度表现出来的含义有两种：第一种含义是其本身结构的稳定性，主要功能是促进参数稳定度增强；第二种含义是温度稳定性的提升。双工器属于分布参数的一种属于腔体滤波器，它表现出来的频率响应曲线与腔体分布参数关系密切。国家规定的要求是双工器温度范围处于25℃～55℃的内，稳定性非常强，对线电视的覆盖效果没有多大影响，还可以理解成双工器的频率响应曲线必须达到规定的温度范围内同时还要达到规定的频谱位置要求与曲线形状要求，一般情况下双工器必须处于工作温度范围内必须高于+5ppm的稳定度，这样才可以达到无线电视发射的使用要求。

6）其它指标。双工器不包括上述指标以外，还包括的指标有驻波比、特性阻抗和最大输入功率等。双工器的功率容量必须按照电视发射机的对应的功率完成确定，最大输入功率可以看作是单个双工器自身可以承受的输入功率最大值，属于双工器安全性指标中的一项。无线电视发射的电视发射机的输出阻抗必须满足天线输入阻抗的要求，输出阻抗天/馈线的输入阻抗数据一样都是50Q，所以对双工器的阻抗数值也可以是50Q。而且双工器的阻抗与分布值有一定的关联性，不同的输入端对应的阻抗匹配值也不一样，这样做的目的是更好的完成能量传输。为确保整机有良好的通信效果及稳定的安全性，一般情况下双工器的输入端电压驻波规定值都处于1.1以下。

4 电视发射双工器在我台的应用

按照发射系统中电视发射天线双工器表现出来的作用来看，电视发射双工器应该达到下面几点要求才可以确保电视发射机处于正常工作状态：1）插入损耗相对合理；2）隔离度要合理；3）阻抗匹配值要合理。完成双工器的选择是应该全面掌握多工器使用的特点，与机房使用结合在一起完成选型，这样才符合技术规定。

沙湾电视发射台建立了两个射点，一个是37CH（706MHz），另一个则是43CH （754MHz），使用的发射功率是3kW。因为较大的频率间隔，沙湾电视台双工器的选型选择余地非常大。进入到实际应用中，使用3dB藕合移相线式双工器表现出来的优点主要是占地面积少、造价低、功率容量大、插入损耗小。

1）频率稳定、无频漂。正常的稳定值必须要达到，连续一天不间断工作，使用的频率漂移量不大于0.005MHZ。

2）温升低。此设备温升≤28℃。

沙湾电视台使用的频道有两个，一个频道值是37CH（706MHz），另一个频道值是43CH（754MHz），37CH与43CH包括一样的分米波，良好的双工器构成必须是中心频率距离6个频道48MHz。图3显示的内容是该电视台3dB藕合移相线式双工器原理图。

5 在调试及使用中应注意的问题

1）温升的问题

因为双工器会出现不同程度的损耗，所以进入到工作状态中会因为热耗造成温度上升，出现的结果是调谐腔体的调谐频率与工作频率偏离。表现出来的情况是反射功率增加与之对应的驻波比升高，严重的话会处于自动保护状态，冷却后还可以再次恢复到正常工作状态的故障现象，所以需要高尔夫重点放在多工器工作温度上，假如双工器温度达到50℃以上，这个时候冷却系统必须安装。为正确处理这种情况，可以将两台风扇安装在机房墙壁上，使用了6年来效果一直不错。

2）失真的问题

使用多工器的过程中，假如两个发射频率间隔不大的话，为确保隔离度合理化，带通滤波器的带宽不能宽，主要原因较宽的宽带会造成失真系数提升。所以，完成多工器调试的过程中既要考虑带宽同时还要考虑隔离，这样做的目的是保证最佳发射效果。

3）维护运行应注意的事项

天线双工器最大的影响来自于温度和震动，处于安装和工作状态中千万不能自行调整，没有仪器的设定无法满足指标的要求，并且厂家也完成出厂调试，如果需要更改工作频道的话，双工器也必须重新更换和安装。多工器里的带通滤波器主要是按照专用仪器的特点不同完成调试的，日常工作中做好相应维护即可，但是应注意以下几个方面。

（1）天馈系统应该做好定期检查，及时处理出现的有氧化或发热情况。

（2）吸收电阻损坏时降低不匹配值的出现率，定期完成吸收电阻的更换。

（3）定期处理天馈的分馈线不平衡问题。

（4）在机房环境温度高的环境下，会出现发射机工作状态不稳定，故障率频率的情况，可以采取制冷手段与换气扇结合完成热风外抽，从而可以进一步降低机房温度。