姜 松 曾江川

我國(guó)廣播電視事業(yè)正在迅速發(fā)展，很多電臺(tái)電視臺(tái)都在增設(shè)調(diào)頻和電視頻道。使用多頻共塔播出，可以明顯節(jié)省錢(qián)，節(jié)省發(fā)射塔，還可以降低維護(hù)成本，所以多頻共塔發(fā)射使用得越來(lái)越多。我們從性?xún)r(jià)比來(lái)看看其實(shí)用性。

三套節(jié)目單發(fā)射和共塔設(shè)備造價(jià)比較

下面通過(guò)一個(gè)計(jì)算實(shí)例，證明采用多工器進(jìn)行多頻道合成發(fā)射后，技術(shù)方案的性?xún)r(jià)比明顯提高。假設(shè)某電視臺(tái)有三個(gè)電視頻道，塔上放置十二層四面天線(xiàn)單元板，主饋線(xiàn)的長(zhǎng)度為130m，發(fā)射機(jī)的輸出功率為1KW。方案A 采用發(fā)射機(jī)直接通過(guò)1 5/8”饋線(xiàn)連接四層四面天線(xiàn)；方案B 中三部發(fā)射機(jī)輸出的信號(hào)通過(guò)一部三工器合成，之后通過(guò)一根3 1/8”饋線(xiàn)連接十二層四面天線(xiàn)，如圖1 所示。以表1所示的數(shù)據(jù)為依據(jù)進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算結(jié)果如表2 所示。

圖1A：三部發(fā)射機(jī)三副天饋線(xiàn)圖

1B：采用三工器合成發(fā)射

表1：計(jì)算采用的數(shù)據(jù)

表2：兩種設(shè)計(jì)方案的性?xún)r(jià)比

可以看到，通過(guò)在發(fā)射系統(tǒng)中使用三工器，投資從25.8 萬(wàn)元增加到30.2 萬(wàn)元，但每個(gè)頻道的有效全向輻射功率可以從6.4KW 增加到22.7KW。在同樣接收?qǐng)鰪?qiáng)的情況下，方案B 覆蓋面積可以擴(kuò)大到方案A 的3.5 倍左右。采用多工器的方案B 的性?xún)r(jià)比差不多是方案A 的三倍。

安全性對(duì)比

廣播電視無(wú)線(xiàn)發(fā)射的不間斷播出，是目前考核各地發(fā)射臺(tái)的重要指標(biāo)之一。如果采用傳統(tǒng)的單饋線(xiàn)方案，當(dāng)天饋線(xiàn)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，就可能造成多個(gè)頻道同時(shí)停播的嚴(yán)重事故。因此，為了提高天饋線(xiàn)系統(tǒng)的可靠性，保證不間斷播出，越來(lái)越多的發(fā)射臺(tái)采用了天線(xiàn)開(kāi)關(guān)板加雙天饋線(xiàn)的技術(shù)方案。一個(gè)六端口的天線(xiàn)開(kāi)關(guān)板的示意圖如圖2 所示。天線(xiàn)開(kāi)關(guān)板上層的三個(gè)端口分別是一個(gè)輸入端口和兩個(gè)輸出端口，兩個(gè)輸出端口分別接上下兩層天線(xiàn)。下層三個(gè)端口通過(guò)一個(gè)二分配器連接在一起。

圖2：工作在不同狀態(tài)的六端口天線(xiàn)開(kāi)關(guān)板

當(dāng)雙饋天線(xiàn)系統(tǒng)正常工作時(shí)，天線(xiàn)開(kāi)關(guān)板上下三組端口通過(guò)三個(gè)U-Link 連接在一起，如圖2(a)所示。發(fā)射信號(hào)從天線(xiàn)開(kāi)關(guān)板的輸入端口進(jìn)入開(kāi)關(guān)板，通過(guò)二分配器從兩個(gè)輸出端口進(jìn)入兩路天饋線(xiàn)系統(tǒng)進(jìn)行發(fā)射。

當(dāng)下層天線(xiàn)或相連饋線(xiàn)發(fā)生故障時(shí)，將天線(xiàn)開(kāi)關(guān)板的輸入端口和上層天線(xiàn)的輸出端口直接用U-Link 相連，如圖2(b)所示，發(fā)射信號(hào)直接從上層天饋線(xiàn)系統(tǒng)播出，此時(shí)就可以對(duì)發(fā)生故障的下層天線(xiàn)和饋線(xiàn)進(jìn)行檢修而不會(huì)造成停播。檢修過(guò)程中一般需要降低發(fā)射功率播出。當(dāng)天饋線(xiàn)故障排除后，重新切換天線(xiàn)開(kāi)關(guān)板的U-Link 恢復(fù)到如圖2(a)所示的正常工作狀態(tài)。

上層天線(xiàn)或饋線(xiàn)發(fā)生故障時(shí)，按照如圖2(c)所示的情況進(jìn)行切換。

天線(xiàn)開(kāi)關(guān)板中的二分配器一般有兩種結(jié)構(gòu)，一種是用阻抗變換直接分配，另一種是用三分貝耦合器來(lái)實(shí)現(xiàn)二分配。前者的結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，可以帶寬工作；而后者因?yàn)閮蓚€(gè)輸出端口的高隔離度，可以抑制因天線(xiàn)反射造成的圖像重影。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)——網(wǎng)絡(luò)連接

同樣的，根據(jù)使用濾波器的不同，定阻抗型多工器可分為定阻抗帶通型和定阻抗帶阻型，如圖3 所示。

圖3(a)：定阻抗帶通型雙工器

圖3(b)：定阻抗帶阻型雙工器

定阻抗型雙工器是由兩個(gè)三分貝耦合器、兩個(gè)帶通濾波器（BPF）或帶阻濾波器（BSF）、連接饋線(xiàn)和一個(gè)吸收負(fù)載組成的。其中窄帶輸入是指某個(gè)特定頻道（也就是帶通濾波器或帶阻濾波器的工作頻道）的輸入端，寬帶輸入是指除了窄帶端指定頻道以外的其它頻道的輸入端。

由于三分貝耦合器的分配與合成作用，使得這種形式的多工器能在很寬的頻帶范圍內(nèi)使窄帶端和寬帶端的反射很小，即具有恒定阻抗特性。這就是定阻抗多工器名稱(chēng)的由來(lái)，它為吸收發(fā)射機(jī)帶外雜波提供了條件。

三分貝耦合器一般能提供30dB 以上的隔離度，因此，定阻抗型雙工器的窄帶端到寬帶端的隔離度一般會(huì)大于30dB。而寬帶端到窄帶端的隔離度為三分貝耦合器提供的隔離度加上帶通濾波器對(duì)寬帶頻率的衰減。當(dāng)寬帶端與窄帶端為非相鄰頻道時(shí)，寬帶端到窄帶端的隔離度一般可以達(dá)到45dB 以上。為了提高窄帶端到寬帶端的隔離度，一般可以在寬帶端加上一個(gè)工作在寬帶端頻率帶通濾波器，這種結(jié)構(gòu)的雙工器可稱(chēng)為改進(jìn)定阻抗型雙工器。

圖3 常被稱(chēng)為一個(gè)定阻抗型雙工器單元，多個(gè)雙工器單元級(jí)聯(lián)就組成了定阻抗型多工器，做法是將一個(gè)單元的輸出連接到下一個(gè)單元的寬帶輸入，以此類(lèi)推。目前，定阻抗型多工器在UHF 頻段已可實(shí)現(xiàn)10 個(gè)以上頻道的合成。

結(jié)論

在實(shí)際選用多工器時(shí)要具體問(wèn)題具體分析，既要考慮到系統(tǒng)的可擴(kuò)展性和功率的提升性，同時(shí)也要顧及到投資成本。對(duì)于應(yīng)用在鄰頻道或頻點(diǎn)很近的調(diào)頻合成器，系統(tǒng)的隔離度和穩(wěn)定性將是需要考慮的重要指標(biāo)。