多工器技术在调频广播发射系统中的应用研究

曹小山

（作者单位：贵州广播电视台）

多工器是调频广播发射系统中的组成部分，调频广播需要将发射系统作为传播通道，将信号传递到广播接收器中。多工器技术使信号传输的过程更加便捷，同时可以提高信号的传播强度，现阶段已经被广泛应用在调频广播发射系统中。调频广播系统通常情况下会在同一个时间使用相同的波段频率发出数量较多的信号，为了使这些信号在传播的过程中不受干扰，需要使用多工器将不同的信号转变成互不干扰的信号组，之后再使用一个发射设备进行信号传递，可以将发射天线的天馈系统简化，有效降低调频发射系统的运行成本，此外，也能减少铁塔的占地空间。因此，多工器技术已经在调频广播系统中被广泛运用。

1 多工器概述

1.1 多工器的主要构造和原理

多工器属于使用单套前探馈系统进行多频点发送的无缘装置，能够利用无源网络把原来质量相对偏低的调制频谱信息，融合为一个质量更高的调制频谱信息，而其中的“工”指的是组合后的频谱。调频多工器可以分为桥式双工器和星形双工器。其中桥式双工器可以被划分为4个谐振腔带通滤波器，2个3 dB定向耦合装置，2个直径相等的同轴馈管和50 Q的吸收负载。事实上，光通过滤波器时并不能够把所有的信息全部反射回去，会产生一些光信号记录通过的情况，但在定向耦合器的其中一端合成时，被光吸引的物质并不会进入端口一，对信号造成串扰。而星形双工器则分为T型三通滤波谐振腔和几个带通滤波谐振腔，在现实工作中，为了通过自身的高频点，谐振腔必须能阻拦另外的频率，而连接线直径的差异，使几种带通滤波谐振腔都能够在互不影响的前提下，直接通过馈管输出。在这个状态下，两个谐振腔间的频率差必须达到4 MHz以上。星型双工器的构造比较简单且成本也低，主要用于频率传输中改变阻抗，从而迅速地进行信号传输。星型双工器件在调频过程中并不影响其他滤波器的通频带。但是，劣势是合成频道数量较小、频率间隔大、调整维修困难。

其次，将多工器按其输入输出终端数量还可分成双工或多工。双工器是指同时具有三个终端的无源器件，它具有两个输入终端和一组输出终端。两种不同频段的信号可以从同一输入终端进入，并无损失地在输入输出终端之间重叠为一路宽带信号。如果几种输入与输出终端之间相互隔绝，其隔离度应达到30 dB以上，从而避免了几种信息彼此影响，让信息相互调制。多工器是多接口元件，有N个输入终端和一组输出终端。N个输入端中的每个终端和输入、输出端间的接入损失均应最小。多工器可以将N个信息无损组成同一路信息。对调频广播来说，双极化天线的总宽度基本能够满足87～108 MHz全频段的需求，而针对各种类型的调频工作频率，可采用各种补偿方式使其驻波比符合所规定的技术指数。

1.2 多工器技术概念

信息技术和无线光纤技术发展迅猛，被多个行业吸纳进来加以应用。同时，民众生活水平愈来愈高，其已开始追求高品位的生活。因此广播电视台就需要与时俱进，不断地满足民众的生活需要，进一步充实广播频道内容，优化广播电视台的管理手段。将多工器技术运用到无线调频中，可以使无线发射更加简便。多工器又称为多频道合成器，是指连接于电台的发射器和宽频带天线设备之中，完成多频共塔发射必不可少的装置。调频多工器系统能在同一个时间段内同时传输多个频率的电子元件，调频多工器系统和其他控制系统最主要的不同之处是，其他控制系统只有采用多个反馈系统才可以做到信号的同步传送，多工器技术可以对各种频段的信息进行综合处理，处理过程中能够避免不同信号相互干扰。

1.3 多工器特性

多工器在使用过程中具备以下几个特性：第一，能够减少铁塔的负荷，使铁塔实现最佳效益；第二，能够减少控制、配备维护技术人员的操作量，大幅减少人工操作费用，节约成本；第三，将多工器布设于几台发射器和宽频带的天线接收中间，由于所占地点相对隐秘，不但能避免雨淋，还能够减少由于暴雨冲刷所引起的侵蚀和损坏，因此不易出现问题，而且操作维护相对简单；第四，多工器可以提升电台的发送效率，促进频段延伸，提高调频发射系统的性价比。

1.4 多工器安装注意事项

在装配多工器时必须充分考虑到实际状况，科学合理地布置多工器的部位，在实现美观大方的视觉效果的时候，还要对多工器加以维护，避免因外部环境而对多工器造成损坏。在装配多工器时必须充分考虑到日后的调试与保养，硬馈连接不能过长，且硬馈内的连接芯与国标件必须相同。不同连接件间的结合并没有十分严密和坚固，调频设备在日后的运行过程中很容易摩擦发热和损坏，从而导致设备的机械损伤[1]。

2 多工器技术在广播电视调频发射系统中的应用

2.1 应用规划

第一，处理紧急广播生成内容的过程中，为高效完成紧急广播管理任务，政府部门应该加大关注力度，推进制组播控相关的管理工作，利用多工器调制频率广播发射系统。内容源寻找应从电台的直录方向和播间方向出发，将播出管理工作常态化。制作播控流程中，相关管理人员需重视紧急规避风险常识和普及，以便遇到不可抗因素引发事故后，第一时间介入紧急办公、应急广播等的重要内容源，同时，利用声音切换器将对应信息完成转换处理，结合实际情况合理设定紧急管理预案，畅通全控制系统运转流程。应急办公室是全国的紧急广播中心联网管理中心，以保证全国各紧急广播系统在突发事故后第一时间被启用。

第二，在调度传送工作中，可将直播间产生的视频信息压缩成TS码流，再利用光缆将其接入卫星发射地球站。对应的卫星站接收到码流后，高速完成编码处理任务，将数据信号进行压缩转换，并打包传输流完成格式变换后发送至微型转发器装置。微型转发器装置具备信息转换功能，可以将信息的频次进行差异性转换，即为C波段或者Ku频段，与之对应的卫星信息系统能完成备份，保证在发生事故后能安全传送[2]。

第三，为开展调频发射的管理工作，远程调频台站在使用卫星接收天线和接收机装置的过程，需要直接接收广播卫星信息，设置紧急广播信号源，将其介入国家级紧急广播系统。出现不可控事件后，也可以与播出命令、校验码配合，通过声音切换技术实现与卫星信号接收器的转换，作为紧急播出的信号接收机。当播出完毕之后，再自动化转换到一般的微型信号接收机。应用多工器进行广播调频发射控制系统的整个过程中，可利用GPS标准频率发射器装置、数字调频仪装置等完成数据处理，从而有效实现信息的统一调制，全面提升广播事业的效益。

第四，对调频接收装置也一定要设置系统化的接收程序。可以利用手机与移动终端、手持装置等设备实现调频模块的遥控，在区域范围内全面接收广播信息。在人数相对密集的地方，还可设置LED显示屏，并引入多媒体的操控方法。偏远地区则安装无线接收扬声器，便于播出相关的广播内容。

2.2 应用历史

中国第一个成功应用无线数据系统（Radio Data System，RDS）的是广东人民无线电台，利用RDS技术开展了广播传呼业务。美国于1993年1月正式通过了与RDS兼容的无线广播数据系统（Radio Broadcast Data System，RBDS）技术标准，该技术标准还充分考虑了使未采用RDS的中波无线电台和调频台有限度的RDS能力和与全球定位网络融合。我国也根据区域发展特性，研制了将辅助通讯授权（Subsidiary Communications Authorization，SCA）和RDS的广播电文、广播寻呼功能结合的双副载波制。日本于1993年5月通过了一种系统标准，定名为数据广播信道（DARC）控制系统，它的明显优势是数字率高，且误码纠正能力强。总而言之，多工器调频技术是一种很有发展前途的技术。使用这种技术时，除需要在发送端安装少量的装置（通常称为编码器）之外，还需要在接收端安装相应的解码器。

2.3 具体应用

首先，在设备安装过程中，需要保证外部连接芯和设备中的连接芯型号大小与规格是一致的，尽量避免由于元件之间的型号差异影响多工器的正常使用。在安装的过程中，安装人员应该严格按照流程进行，同时保证安装的位置和方式准确无误。其次，在安装结束之后需要对多工器进行反复的调试，保证该设备可以正常运作。对频率和带通进行调节，也需要对频率的合成器进行同步调整，调整多工器内部的导体长度，进而对多工器设备展开测试。在各个频率点输入端连接分析仪输入端，做好调频发射系统的准备工作之后，可将其连接到天馈系统中进行测试。如果运行与实际要求并不相符，就需要进行故障分析，对可能出现的故障原因逐一排除，如果运行的结果符合要求则设备安装成功。

3 实际应用维护措施

3.1 运用多工器应注意的问题

多工器在运行过程中会由于本身零部件和外界各种因素的影响而出现大量损耗，因此技术人员必须加强对多工器的管理，在运用多工器的过程中注意对周围环境的温度控制，这是由于温度升高可能会导致频漂出现，并因此增大插入损失。由于周围环境温度过高而导致的相互耦合器件内等效电容值和外等效电感值变化，从而引起高频漂移和内部功耗。因此，工作人员要适时地对多工器进行减热管理，并做好日常保护，以增加多工器的使用寿命，增强广播调制频率发射系统的功能性与稳定性，以推动广电行业的健康有序发展。

随着多工器技术的大规模使用，工作室内弯头和接口逐渐增多，因此应该随时关注其工作温度有无异常，颜色有没有突然改变，还要观察吸收负载的温度状况，并定期进行表面清洗保养，确保多工器处在正常运转状态[3]。

3.2 维护注意事项

维护多工器时应关注寄生辐射，寄生辐射是电气装置发出的不该有的电磁发射，会产生射频辐射干扰，影响机器的正常运行。其形成的原因有多种，主要是因为在接触发射的时候发生了泄露，从而导致隔离距离变短，出现交扰调制。因此，在对多工器进行维护时应当注意寄生辐射状况，要想减少泄露量，就要利用带通滤波器[4]。在一般状况下，器械在应用过程中不免会出现损耗，损耗量对器械的使用时间有非常大的影响，因此应当注意多工器维护中的插入损耗。通常情况下，出现不正常损耗有以下几种原因：其一，由于材料的问题和谐振器质量问题，信号在经过的对等点中不断减弱，导致不同的插入消耗；其二，是耦合器导致的损耗；其三，是温度升高产生频漂情况[5]。

3.3 多工器的调试与维护

多工器是发射系统的公共部分，工作状态会影响到播出节目的质量。运行状态不佳还会加速器件的磨损和老化。因此在平时的维护过程当中，更应该严谨认真，实时观察，一旦发现问题就应该立即处理，尽量减少安全隐患，延长多功器的使用寿命。具体调试维护过程有以下几点：首先，要定期检测电流大小是否误差太大，是否出现数值错误，还要随时关注其能接受的最大功率容量，能够接受的电阻功率，其只有大于窄带输入功率才可以避免出现一些不必要的问题。其次，在巡查时要做好防护，然后再用手触摸感受更多表面温度。如果感受到了温度过高的部位或者出现了异常升温低温的现象，则可以推断一般是部件接触不良或者松动而导致的。在发生这些状况时需要先报备，然后再进行统一的检查，检测部件问题。如果是零件连接出现的异常升温，一般的解决方案就是拆开重装。只要能保证其连接成功，该部件就可以继续使用。最后，机房环境温度要保持恒定温度，干燥通风。不能让其温度过高或者潮湿，避免零部件因为受潮加速老化。此外，多工器的调试所用仪器设备有网络分析仪、标阻和相关连接线。调试过程需要注意机械室安放部位要合理，既有美观大方也要考虑日后维修、调试方便。硬馈、插芯的规格型号与国家标准一样，但各个型号联接件间距要小。小功率合成器对某一频段的带通，经过调控谐振腔的内导线长来调控腔体谐振频段和输入频段，使其保持一致。总体来说，谐振腔的带通和谐振特点曲线都能够利用内导线长和协调耦合环来完成调控，直到满足整个控制系统的指标。

4 结语

本文从多工器的技术概念、特征、调控、基本结构与组成等入手，探究了多工器技术在调频广播发射系统中的应用方法。总体来说，工作人员只有熟悉多工器的原理，能够更早了解到多工器的用处，才能有计划、有目的地做好维护工作，保证多工器正常运行，确保广播节目安全播出。