浅谈发射机多工器原理及维护

王安武

摘 要： 多工器工作原理，高山发射台技术人员通常要做的如何把多工器技术融入到发射系统中，发挥优势，及时发现和排除故障，更好地为广播电视发射服务。

关键词： 多工器；原理；维护；3db耦合器

一、基本情况

永州大华山电视调频转播台是湖南省十九个1KW以上骨干台之一，发射基地转播两个地面无线数字电视复合流、四套模拟电视节目和五套广播节目。两套中央数字无线发射使用一套多工和天馈系统，五套广播节目中中央台两套共一套天馈系统，湖南台交通频道和新闻频道以及永州交通音乐频道共一套天馈系统。随着调频发射、模拟发射和地面无线数字发射共存，且每个业务都在发展，而我台铁塔容量小，增设天线又存在经费不足，限制了发射节目套数的增加，在这种情况下，多工器的应用为我台解决了铁塔容量不足的困难。

二、多工器简介

多工器在广播电视领域中得到了广泛的应用，多工器就是使不同频率的多部发射机发射出来的广播电视节目用同一副天线同时互不干扰地发送各自节目的技术设备。特别在现在发射数字化，天馈资源紧张化，设备维护集中化的大环境下，使用多工器能更大力度的保障安全播出。现在中央地面无线覆盖工程基本都使用多工器完成资源的整合发射。

三、多工器的组成和工作原理

多工器是在双工器的基础上发展起来的它是多个由双工器组合而成的。多工器的主要类型有星点式、星点-定向耦合混合式、定向耦合双工器串联式等等。

3分贝定向耦合器和带通滤波器是组成多工器最主要、最基本的器件，两者缺一不可。因此对其运用的好坏，将对多工器的性能和指标产生影响，从而影响发射机的正常工作，下面就对发射台常用的多工器进行简单地介绍。

1、双工器

双工器是实现两台不同工作频率的调频发射机共用一副发射天线的设备。目前，常用的双工器主要是由3分贝定向耦合和带 通滤波器组合而成的，其主要形式有星点式双工器、定向耦合双工器两种。

①星点式双工器

星点式双工器是由两个带通滤波器和一个星形分支电路组成的。F1带通滤波器，只对功率信号F1呈低阻抗，对高于或低于F1的各频率都呈高阻抗，λ/4馈管和F2带通滤波器对功率信号F1都呈高阻抗，功率信号F1不能向功率信号F2方向传输。所以，功率信号只能通过F1带通滤波器和呈低阻抗的λ/4馈管到星点向天线传输；同理，功率信号F2只能通过F2带通滤波器和呈低阻抗的λ/4馈管到星点向天线传输，从而达到功率信号F1和F2的相互隔离，并达到双工的目的，其原理图如图4所示：

由于星点式双工器具有结构简单，造价较低，所以被广泛采用。但是由于它只能过一组滤波器对两个功率信号进行隔离，所以两个功率信号的最少频率间隔较大，否则会因为隔离度太低而无法正常使用。

②定向耦合双工器

定向耦合双工器是由两个3分贝定向耦合器A、B、两个F1带通滤波器、一个F2带通滤波器和一个吸收电阻R以及长度相等的同轴馈管所组成的，其原理图如图5所示：

当功率信号F1从3分贝定向耦合器A的1端输入时，根据3分贝定向耦合器原理，在其2、4端各输出F1/2的功率信号，且4端的输出与1端相同，2端的输出滞后1端90°。由于两个F1带通滤波器对功率信号F1都呈低阻抗，所以分别顺利传输到3分贝定向滤波器B的5端和7端。由于6端和7端相同，6端滞后5端90°，所以功率信号F1在6端得到相加，而传输到天线。

从F2带通滤波器输入功率信号F2，在3分贝定向耦合器B的5端有与8端同相位的F2/2的功率信号，7端有滞后于8端90°相位的F2/2功率信号。由于带通滤波器F1对功率信号F2呈高阻抗，所以两路功率信号都被反射5、7端，由于6端与7端同相位，滞后于5端90°，所以功率信号F2在6端相加，并传输到天线。

实际上，两个带通滤波器并不能完全对F2进行反射，必有一部分泄漏到3分贝定向耦合器A的2端和4端，在3端相加而被吸收电阻吸收，而不会串到1端对F1造成窜扰。

由于1端只能输入F1信号，所以又称为窄带输入口，8端可以输入除了F1以外的其他任何高频率功率信号，所以称这个端口为宽带输入端。

定向耦合双工器由于有3分贝定向耦合器和带通滤波器的混合使用，所以两个功率信号间的频率间隔可以取得较小而仍能有较高的隔离度。

2、三工器

①星点式三工器

星点式三工器由三个带通滤波器和长度的馈管组成。F1、F2、F3功率信号分别通过各自的F1、F2、F3带通滤波器后，经相同长度的电缆连接到星点汇合，然后共同送到天线达到三工目的，如图6所示：

星点式三工器的输入端具有窄带特性，其带通性能取于带通滤波器的特性。星点式三工器的结构简单，造价低廉，但要求三个功率信号间的频率间隔较大，并且插入损耗也偏大。

②星点-定向耦合器混合型三工器

混合型三工器构成的原理图见图7所示。它是由两个F1带通滤波器、一个F2带通滤波器、一个F3带通滤波器、两个3分贝定向耦合器（A、B）、一个吸收电阻R和适当的馈管组成的。

③定向耦合器串联型三工器

定向耦合器串联型三工器是由两个F1带通滤波器、两个F2带通滤波器、一个F3带通滤波器、两个吸收电阻（R1、R2）、四个3分贝定向耦合器（A、B、C、D）和适当的馈管组成的。其原理图如图8所示：

定向耦合器串联型三工器的结构比较复杂，但可获得较小的频率间隔、插入损耗和较高的隔离度。

四、多工器故障处理与经验总结

案例分析1、故障现象：硬质连接馈管温度高，取开馈管连接发现馈管内部有积水。经单独测试多工器指标没有问题。具体多工器连接如下图6。

故障分析与处理：硬质馈管内部连接表面观察没有问题，但大部分功率能量没有传导出去，导致馈管发热，晚上停机后因温差大，短时间快速形成冷凝水。冷凝水加重了天馈系统的功率反射，时间久了问题越发严重，铜馈颜色变深，最终导致影响发射机。铜馈反复拆卸安装没有问题，经查为铜馈与多工器的连接法兰的多工器内侧部分脱落致使多工器内功率无法良好辐射出来。通过拆卸多工器重新安装连接法兰后，多工器工作正常，发射正常。

案例分析2、故障现象：发射机和多工天馈系统一直正常工作，突然频道间隔近的（桥式单元宽带口进入的频道）出现发射功率大并保护的现象。

故障问题判断：发射机故障，检查发射机工作状态正常。多工器指标出现问题，测试多工器指标，检查多工器的驻波比情况，驻波比正常。最后判断为桥式单元吸收负载烧坏，测试桥式单元负载的指标，经测试确定为桥式单元负载烧坏。再跟厂家反复沟通此现象多为桥式单元负载烧坏导致上述现象。

案例分析3、故障现象：发射机和多工天馈系统正常工作一段时间，发射机需要逐步降低功率播出，如果功率不降低，发射机发射功率变大并保护，能听见多工器腔体内出现异响并且伴有异味。

故障问题判断：多工器容量不足，购买多工器已经计算容量并且使用过程中无任何发射功率增加。多工器故障，降低发射机输出功率能保障播出，但发射功率比设计之初要小，同时多工器腔体内有异响并伴有异味，用手触摸腔体有局部温度升高，基本判断多工器出现打火现象。联合工厂工程师现场打开多工器腔体和判断问题一直，更換内部损坏配件后工作正常。

总体来说，多工器的维护相对来说比较简单，首先要散热良好，周边环境宽敞，另外经常关注几个接头的发热情况，如果吸收电阻功率容量不是太大，有可能某个时候天馈系统失衡或者多工器瞬时系统工作状态不好，而引起隔离端出现较大功率，使得吸收电阻烧坏，不再是50欧姆的阻抗，从而使得多工器系统一个端口的阻抗不匹配。因此，应该定期检查吸收电阻的阻值以及天馈系统，这样才能保证无线发射台所有节目的优质安全播出。

参考文献

[1]无线覆盖工程新设备新技术.

[2]广播与电视技术.