（廣西廣播電視技術(shù)中心桂林分中心）

一、引言

隨著地面數(shù)字廣播電視技術(shù)的發(fā)展及普及，地面數(shù)字電視三工器在無(wú)線廣播電視領(lǐng)域得到了日益廣泛的應(yīng)用。地面數(shù)字電視三工器可以將三個(gè)不同頻道的發(fā)射機(jī)射頻信號(hào)轉(zhuǎn)化為組合信號(hào)，并通過(guò)一副寬頻天饋系統(tǒng)發(fā)射出去，節(jié)約了資源和成本。在技術(shù)方面，數(shù)字電視三工器具有良好的電氣性能，它本身就具有濾波隔離作用，不同頻道信號(hào)之間互不干擾，大大減小了使用多副天線近距離產(chǎn)生的串?dāng)_，且后期的調(diào)試維護(hù)成本低，因此其應(yīng)用范圍很廣。

二、地面數(shù)字電視三工器的結(jié)構(gòu)和工作原理

縣級(jí)臺(tái)站地面數(shù)字電視使用的是全橋三工器，如圖1所示，它由六個(gè)3dB定向耦合器、六個(gè)帶通濾波器、三個(gè)吸收負(fù)載及饋管連接而成，每?jī)蓚€(gè)3dB定向耦合器和兩個(gè)帶通濾波器組成一個(gè)橋式雙工器，依次經(jīng)過(guò)級(jí)聯(lián)合成數(shù)字電視三工器。

（一）3dB定向耦合器的原理

3dB定向耦合器是一個(gè)四端口器件，它由兩根長(zhǎng)度為λ/4 (或奇數(shù)倍λ/4)的帶狀傳輸線構(gòu)成，兩根帶狀線互相耦合，且有一個(gè)公共外導(dǎo)體。其原理是利用兩根帶狀線的信號(hào)傳輸與耦合實(shí)現(xiàn)不同端口的信號(hào)分配與合成。

如圖1所示，以3dB定向耦合器（3dB1）為例，A1-D1和B1-C1分別表示兩根互相耦合的帶狀傳輸線。假設(shè)A1端為信號(hào)輸入端，當(dāng)從A1端輸入功率為f1的信號(hào)時(shí)，則直通端D1輸出功率為f1/2，相位滯后A1端90°的直通信號(hào)；耦合端B1輸出功率為f1/2，相位與A1端相同的耦合信號(hào)；C1端是隔離端，電流為零，無(wú)功率輸出。

同樣，當(dāng)信號(hào)從B1端輸入時(shí)，即把B1端作為輸入端，則C1端為直通端，A1端為耦合端，D1端為隔離端。

假設(shè)A1、C1端同時(shí)送入同頻等幅、功率為f1的信號(hào)，且C1端信號(hào)滯后A1端90°，B1和D1端信號(hào)輸出情況如下：

圖1 地面數(shù)字電視三工器原理圖

B1端:C1端輸入的信號(hào)在B1端直通輸出，相位又延遲90°，與A1端耦合過(guò)來(lái)的信號(hào)相位相差180°，兩輸出信號(hào)反相疊加，輸出功率為零。

D1端:A1端輸入的信號(hào)在D1端直通輸出，相位延遲90°。C1端輸入的信號(hào)在D1端耦合輸出，相位不變。兩輸出信號(hào)在D1端同相疊加，輸出功率為2f1。

由上分析可知，3dB定向耦合器既可實(shí)現(xiàn)功率的分配，又可實(shí)現(xiàn)功率的合成。

（二）帶通濾波器的原理

帶通濾波器是一個(gè)允許特定頻段的信號(hào)通過(guò)同時(shí)屏蔽其它頻段信號(hào)的設(shè)備。它由RC元件或RLC元件構(gòu)成，一般由低通濾波器和高通濾波器組合而成，如圖2所示。帶通濾波器的上限截止頻率是低通濾波器的上限截止頻率，帶通濾波器的下限截止頻率是高通濾波器的下限截止頻率，即它可以濾掉低端頻率，又可以濾掉高端頻率，只讓指定頻率通過(guò)。

（三）橋式雙工器的原理

如圖1所示，以中間的橋式雙工器單元為例，它由兩個(gè)3dB定向耦合器（3dB3、3dB4）、兩個(gè)帶通濾波器（BPF3、BPF4）、吸收負(fù)載以及同軸饋管構(gòu)成。其工作原理是：

射頻信號(hào)f2從定向耦合器3dB3的A3端輸入，分別在B3和D3端輸出半功率信號(hào)，其中B3端相位與A3端相同，D3端相位滯后A3端90°，兩路信號(hào)分別通過(guò)帶通濾波器（BPF3、BPF4）輸出到定向耦合器3dB4的B4和D4端，由于A4端相位與B4端相同，滯后D4端90°，兩路信號(hào)在A4端正好反相位抵消，所以f2 信號(hào)在A4端沒(méi)有輸出。而C4端相位與D4端相同、滯后B4端90°，兩路信號(hào)在C4端正好同相位合成，輸出滯后90°的信號(hào)f2。

射頻信號(hào)f1從定向耦合器3dB4的A4端輸入，分別在B4端和D4端輸出相位相差90°的半功率信號(hào)，被帶通濾波器（BPF3、BPF4）全反射回到定向耦合器3dB4，由于相位的原因，在C4端兩路信號(hào)又重新合成，輸出滯后90°的信號(hào)f1。最終，兩射頻信號(hào)f1和f2在C4端合成輸出（f1+f2）信號(hào)。

實(shí)際上，兩個(gè)帶通濾波器并不能完全反射f1信號(hào)，會(huì)有一小部分信號(hào)泄漏到定向耦合器3dB3的B3和D3端，通常在C3端加入50Ω吸收負(fù)載進(jìn)行吸收，防止泄露信號(hào)傳到A3端對(duì)f2進(jìn)行串?dāng)_。

（四）地面數(shù)字電視三工器的信號(hào)合成原理

如圖1所示，WB為寬帶口，f1、f2、f3分別為470～870MHz頻率范圍內(nèi)任意三個(gè)不相同的地面數(shù)字電視頻道接口。其工作原理如下：

f1信號(hào)通過(guò)定向耦合器3dB1和帶通濾波器（BPF1、BPF1）后，經(jīng)3dB2在 C2端輸出f1信號(hào)，再輸出到3dB4的寬帶口A4端；

f2信號(hào)通過(guò)定向耦合器3dB3和帶通濾波器（BPF3、BPF4）后，經(jīng)3dB4與A4端的f1合成，在C4端輸出（f1+f2）信號(hào)，再輸出到3dB6的寬帶口A6端；

f3信號(hào)通過(guò)定向耦合器3dB5和帶通濾波器（BPF5、BPF6）后，經(jīng)3dB6與A6端的（f1+f2）合成，在 C6端輸出（f1+f2+f3）信號(hào)，最后經(jīng)饋線送到天線發(fā)射。

三、地面數(shù)字電視三工器的維護(hù)

地面數(shù)字電視三工器是無(wú)源設(shè)備，它承受的功率要大于發(fā)射機(jī)的功率，在安裝調(diào)整好后，一般無(wú)需再進(jìn)行調(diào)整。同時(shí)，它本身不產(chǎn)生功率和信號(hào)，相對(duì)于發(fā)射機(jī)等有源設(shè)備，數(shù)字電視三工器出現(xiàn)故障的概率要低得多。但由于長(zhǎng)時(shí)間使用或其它原因，會(huì)不可避免的出現(xiàn)一些故障。下文對(duì)這些故障作了具體分析，并對(duì)數(shù)字電視三工器的日常維護(hù)提出了一些建議。

（一）地面數(shù)字電視三工器的故障分析

故障一:三工器發(fā)燙。如果三工器溫度過(guò)高，甚至局部顏色發(fā)生變化，或產(chǎn)生異味，原因可能是:三工器接頭、彎頭接觸不良引起打火；插芯松動(dòng)或燒壞；三工器進(jìn)水；輸入、輸出端口積灰嚴(yán)重。

故障二:吸收負(fù)載燒壞。原因可能是:天饋系統(tǒng)失衡或多工器本身工作不穩(wěn)定，引起三工器的隔離端輸出較大功率，燒壞吸收負(fù)載。

（二）地面數(shù)字電視三工器日常維護(hù)事項(xiàng)

1.防水。機(jī)房樓頂要做好防水，室外饋線滴水彎要確保起作用，防止雨水沿著饋線進(jìn)入三工器引起短路、打火。

2.防塵。保證機(jī)房清潔干凈，防止灰塵進(jìn)入多工器的輸入、輸出端口和饋管彎頭，以防三工器工作性能下降。

3.防物理?yè)p壞。避免撞擊、磕碰、踩踏，以免三工器的諧振頻率等參數(shù)發(fā)生變化，影響三工器的指標(biāo)性能。

4.定期檢查三工器表面以及各接頭、彎頭的溫度是否過(guò)高，有無(wú)異味、異響。檢查輸入、輸出饋線以及饋管彎頭連接是否穩(wěn)固。

5.定期測(cè)量吸收負(fù)載的阻值，以及三工器輸入、輸出端口的駐波比等參數(shù)，確保三工器各項(xiàng)指標(biāo)在合格范圍內(nèi)。

四、結(jié)束語(yǔ)

地面數(shù)字電視三工器是地面數(shù)字電視發(fā)射系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分，它的維護(hù)較為簡(jiǎn)單，要確保三工器工作的外部環(huán)境溫度正常以及通風(fēng)性能良好，要定期對(duì)三工器進(jìn)行維護(hù)及性能測(cè)試，確保三工器的穩(wěn)定運(yùn)行。當(dāng)?shù)孛鏀?shù)字電視三工器工作指標(biāo)變差時(shí)，要及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決故障，把故障處理在萌芽中，消除隱患，確保地面數(shù)字電視信號(hào)的正常傳輸。