褚春香

摘要 本文介紹了沙灣縣在實施農村中央大功率覆蓋工程中，在塔的高度受限的情況下，采用雙工器天線合成技術收到了很好的效果，文章闡述了系統(tǒng)的原理、指標及應用等方面的內容。

關鍵詞 分米波發(fā)射天線；雙工器；應用

中圖分類號G2

文獻標識碼A

文章編號1674-6708（2016）157-0084-02

在上級廣電部門的大力支持下，沙灣縣的廣播電視事業(yè)發(fā)展迅穩(wěn)，特別是農村大功率廣播電視無線覆蓋工程的實施使沙灣縣的廣播電視事業(yè)如虎添翼。自2007年到2015年沙灣縣實施了中央農村大功率覆蓋工程及自治區(qū)農村大功率覆蓋工程，這項黨的惠民工程解決了我縣12萬人看電視聽廣播問題。

縣級電視發(fā)射臺中央大功率覆蓋工程37頻道與自治區(qū)大功率覆蓋工程43頻道采用3dB藕合移相線式天線雙工器，用一副分米波天線同時發(fā)射兩個分米波頻道的電視節(jié)目，發(fā)射節(jié)目是中央7套電視節(jié)目及新疆2套電視節(jié)目。本文就基本原理及使用中注意的問題與同行交流。

1 概述

中央大功率工程實施時，會受到多種因素的影響，其中之一是天線高度的限制，如果再加裝多個天線難度很大。在這種情況下，能夠解決的途徑只能通過電視天線合成器完成。因為分類波波長短，每個頻道帶寬較寬，所以通過天線合器的使用，1付天線不僅可以發(fā)射2套分米波電視節(jié)目，同時也可以發(fā)射多套分米波的電視節(jié)目。功率等級不同的情況下也可以共享一副天線。

2 雙工器的工作原理

天線合成器使用必須滿足兩個條件：第一個條件是達到發(fā)射機的功率要求；第二個條件是滿足合成器間隔頻率的要求。天線合成器包括多工器和雙工器。多工器是由多個雙工器構成的。雙工器使用范圍很廣。天線雙工器屬于無源器件它包括3個端口，分別是一個輸出口，兩個輸入口。頻率不同輸入的信號端口也不一樣，通過雙工器完成輸出不僅沒損耗，同時信號也可疊加在一起。

雙工器的主要特點是通過不同頻率的兩臺發(fā)射機實現(xiàn)共享一副發(fā)射天線的目的。實現(xiàn)雙工器可的方法有多種，常見的雙工器方式主要有3種：第一種方式是星形濾波器式，第二種方式是恒定阻抗濾波器式，第三種方式是3dB藕合移相線式。

縣機電視發(fā)射臺雙工器使用的方式是第三種，其來源是由廠家配發(fā)，3dB定向藕合移相線式雙工器還有個名稱叫作不等臂3dB橋雙工器。兩段不相等的橋臂L、L十△L及兩個3dB定向藕合器共同構成3dB定向藕合移相線式。正確選擇選擇△L的長度，與f₁、f₂之間保持等距的同軸移相線，那么就可以完成兩套電視節(jié)目疊加及到公用天饋線的傳遞。對于分米波電視發(fā)射系統(tǒng)來講是使用頻率最多的雙工器，現(xiàn)在這類雙工器已經成為最佳選擇。它表現(xiàn)出來的優(yōu)點主要是經濟、結構簡單，成本低、體積小，維護方便。

A1與A2代表的內容是完全一致的兩個3dB定向藕合器，f₁與f₂的功率可以通過A2的④端口同相合成完成發(fā)射天線的傳遞，不過A2的③端口則表現(xiàn)反相，沒有輸出。R代表的內容是吸收負載，它的主要作用是完成A2③端漏出的功率的吸收。該泄漏是處于移相狀態(tài)不佳和3dB定向藕合器幅頻特性的不合理造成的。

國內目前的電視頻道信號是8MHz帶寬，不同頻道信號處于8M帶寬內完成科學傳輸是無法完成的，所以只能成為非理想雙工器。科學的雙工器是中心頻率距離在24MHz以上的兩個分米波。中心距與兩個傳輸特性之間的特性越遠越好，縣機電視發(fā)射臺的37頻道與43頻道就達到了雙工合成的要求，長期使用過程中效果良好。

3 雙工器的技術指標

1）工作頻率和帶寬。對于雙工器的使用頻率范圍來講不能低于無線頻道自身使用的工作頻率范圍。雙工器的帶寬也可以看成是相同的兩個等效帶阻濾波器的阻帶帶寬，與通帶帶寬關系不太緊密。由表現(xiàn)出來的頻率響應曲線看來，也就是兩個阻帶處于衰減量指定范圍VHF、UHF分米波電視的發(fā)射機中，其高頻輸出帶寬要高于8MHz以上，高頻輸入與輸出帶寬相對較寬，所以對于雙工器帶寬的要求寬度有一定范圍。常見的分米波電視天線雙工器工作頻率數(shù)值是470MHz～860MHz，頻道帶寬都是8MHz。

2）隔離度。雙工器的隔離度主要指的內容是不同的兩個頻率信號之間隔離能力的狀態(tài)，假如表現(xiàn)出來的隔離能力低的話，那么在兩個信號之間會出現(xiàn)互調，廣播或電視發(fā)射質量就會下降。多工器的任意兩臺發(fā)射機之間連接在一起，必須保證有足夠的隔離度。廣播雙工器的隔離度通常規(guī)定是高于30dB；電視雙工器的隔離度通常規(guī)定是高于45dB。

3）最小頻率間隔。一般來講雙工器的最小頻率間隔，必須是在性能指標處于穩(wěn)定狀態(tài)前提下，兩個輸入頻率之間規(guī)定的最小間隔值。我國使用雙工器的最小頻率數(shù)值間隔是24MHz，也可以理解成3個頻道，主要原因是不同頻道的帶寬值都是8MHz。

4）插入損耗。雙工器的插入損耗主要指的內容處于通道中表現(xiàn)出來的通帶頻點及對應的信號損耗，也可以理解成信號由雙工器完成工作出現(xiàn)的衰減。插入損耗，尤其是處于輸入通道的插入損耗，該指標非常關鍵。雙工器的插入損耗值越低，那么相對應的輸出功率就越高，效率提升以后相對應的整機射頻功放的發(fā)熱量就減少。主要原因是帶通濾波器諧振腔尺寸不同其使用的材質也不同，信號利用諧振腔完成衰減量的傳遞；3dB耦合器也有不同的插入損耗：提升溫度的同時會造成頻率漂移，并且頻率漂移會提升插入損耗，而插入損耗增大時又會快速提升溫度，屬于惡性循環(huán)。因此，插入損耗值越低越好。

5）頻率穩(wěn)定度。雙工器的頻率穩(wěn)定度表現(xiàn)出來的含義有兩種：第一種含義是其本身結構的穩(wěn)定性，主要功能是促進參數(shù)穩(wěn)定度增強；第二種含義是溫度穩(wěn)定性的提升。雙工器屬于分布參數(shù)的一種屬于腔體濾波器，它表現(xiàn)出來的頻率響應曲線與腔體分布參數(shù)關系密切。國家規(guī)定的要求是雙工器溫度范圍處于25℃～55℃的內，穩(wěn)定性非常強，對線電視的覆蓋效果沒有多大影響，還可以理解成雙工器的頻率響應曲線必須達到規(guī)定的溫度范圍內同時還要達到規(guī)定的頻譜位置要求與曲線形狀要求，一般情況下雙工器必須處于工作溫度范圍內必須高于+5ppm的穩(wěn)定度，這樣才可以達到無線電視發(fā)射的使用要求。

6）其它指標。雙工器不包括上述指標以外，還包括的指標有駐波比、特性阻抗和最大輸入功率等。雙工器的功率容量必須按照電視發(fā)射機的對應的功率完成確定，最大輸入功率可以看作是單個雙工器自身可以承受的輸入功率最大值，屬于雙工器安全性指標中的一項。無線電視發(fā)射的電視發(fā)射機的輸出阻抗必須滿足天線輸入阻抗的要求，輸出阻抗天/饋線的輸入阻抗數(shù)據(jù)一樣都是50Q，所以對雙工器的阻抗數(shù)值也可以是50Q。而且雙工器的阻抗與分布值有一定的關聯(lián)性，不同的輸入端對應的阻抗匹配值也不一樣，這樣做的目的是更好的完成能量傳輸。為確保整機有良好的通信效果及穩(wěn)定的安全性，一般情況下雙工器的輸入端電壓駐波規(guī)定值都處于1.1以下。

4 電視發(fā)射雙工器在我臺的應用

按照發(fā)射系統(tǒng)中電視發(fā)射天線雙工器表現(xiàn)出來的作用來看，電視發(fā)射雙工器應該達到下面幾點要求才可以確保電視發(fā)射機處于正常工作狀態(tài)：1）插入損耗相對合理；2）隔離度要合理；3）阻抗匹配值要合理。完成雙工器的選擇是應該全面掌握多工器使用的特點，與機房使用結合在一起完成選型，這樣才符合技術規(guī)定。

沙灣電視發(fā)射臺建立了兩個射點，一個是37CH（706MHz），另一個則是43CH （754MHz），使用的發(fā)射功率是3kW。因為較大的頻率間隔，沙灣電視臺雙工器的選型選擇余地非常大。進入到實際應用中，使用3dB藕合移相線式雙工器表現(xiàn)出來的優(yōu)點主要是占地面積少、造價低、功率容量大、插入損耗小。

1）頻率穩(wěn)定、無頻漂。正常的穩(wěn)定值必須要達到，連續(xù)一天不間斷工作，使用的頻率漂移量不大于0.005MHZ。

2）溫升低。此設備溫升≤28℃。

沙灣電視臺使用的頻道有兩個，一個頻道值是37CH（706MHz），另一個頻道值是43CH（754MHz），37CH與43CH包括一樣的分米波，良好的雙工器構成必須是中心頻率距離6個頻道48MHz。圖3顯示的內容是該電視臺3dB藕合移相線式雙工器原理圖。

5 在調試及使用中應注意的問題

1）溫升的問題

因為雙工器會出現(xiàn)不同程度的損耗，所以進入到工作狀態(tài)中會因為熱耗造成溫度上升，出現(xiàn)的結果是調諧腔體的調諧頻率與工作頻率偏離。表現(xiàn)出來的情況是反射功率增加與之對應的駐波比升高，嚴重的話會處于自動保護狀態(tài)，冷卻后還可以再次恢復到正常工作狀態(tài)的故障現(xiàn)象，所以需要高爾夫重點放在多工器工作溫度上，假如雙工器溫度達到50℃以上，這個時候冷卻系統(tǒng)必須安裝。為正確處理這種情況，可以將兩臺風扇安裝在機房墻壁上，使用了6年來效果一直不錯。

2）失真的問題

使用多工器的過程中，假如兩個發(fā)射頻率間隔不大的話，為確保隔離度合理化，帶通濾波器的帶寬不能寬，主要原因較寬的寬帶會造成失真系數(shù)提升。所以，完成多工器調試的過程中既要考慮帶寬同時還要考慮隔離，這樣做的目的是保證最佳發(fā)射效果。

3）維護運行應注意的事項

天線雙工器最大的影響來自于溫度和震動，處于安裝和工作狀態(tài)中千萬不能自行調整，沒有儀器的設定無法滿足指標的要求，并且廠家也完成出廠調試，如果需要更改工作頻道的話，雙工器也必須重新更換和安裝。多工器里的帶通濾波器主要是按照專用儀器的特點不同完成調試的，日常工作中做好相應維護即可，但是應注意以下幾個方面。

（1）天饋系統(tǒng)應該做好定期檢查，及時處理出現(xiàn)的有氧化或發(fā)熱情況。

（2）吸收電阻損壞時降低不匹配值的出現(xiàn)率，定期完成吸收電阻的更換。

（3）定期處理天饋的分饋線不平衡問題。

（4）在機房環(huán)境溫度高的環(huán)境下，會出現(xiàn)發(fā)射機工作狀態(tài)不穩(wěn)定，故障率頻率的情況，可以采取制冷手段與換氣扇結合完成熱風外抽，從而可以進一步降低機房溫度。