董 偉

（白山市電視轉(zhuǎn)播臺(tái)，吉林 白山134300）

1.概況

白山市電視轉(zhuǎn)播臺(tái)現(xiàn)轉(zhuǎn)播10套廣播節(jié)目，都是采用模擬發(fā)射機(jī)進(jìn)行發(fā)射，其中除吉林經(jīng)濟(jì)、吉林旅游、吉林交通三部發(fā)射機(jī)通過(guò)三工器共用一部天線外，其余發(fā)射機(jī)都為獨(dú)立天線。鐵塔上先后安裝了10余副調(diào)頻天線，部分天線超過(guò)設(shè)計(jì)年限，功率容量下降，駐波比變大，覆蓋效果變差，不同頻率天線位置過(guò)近造成串?dāng)_等問(wèn)題。無(wú)法滿足今后多工技術(shù)要求和播出數(shù)字廣播CDR條件。需要將之前的10副天線改成使用多工器共用天線發(fā)射。天線數(shù)量減少，高度升高有利于提升覆蓋效果，并留有擴(kuò)容空間。

2.總體思路

經(jīng)過(guò)技術(shù)部門開會(huì)討論，決定新增兩副全頻段調(diào)頻天線，10部發(fā)射機(jī)通過(guò)兩部多工器實(shí)現(xiàn)兩副天線播發(fā)射10套節(jié)目。原鐵塔三平臺(tái)下兩層四面雙偶極子天線和一平臺(tái)下垂直極化單偶極子天線分別作為兩部多工器的備用天線。以達(dá)到主饋和兩副天線的獨(dú)立備份的目的，拆除多余天線，為后續(xù)發(fā)展騰出空間。[1]

3.技術(shù)方案和創(chuàng)新成果

3.1 天線

3.1.1 天線選型

第一，天線極化方式。天極化方式主要有橢圓極化、線極化、圓極化三種，發(fā)射天線的極化方式選用直接影響接收天線的放置。多數(shù)汽車接收天線采用斜拉以減小風(fēng)阻，有些采用水平放置。圓極化天線對(duì)接收天線放置要求不大，擁有較強(qiáng)抗鄰頻干擾能力，但在完成垂直極化分量和水平極化分量饋電過(guò)程中加速天線衰耗。垂直極化天線在大功率條件下無(wú)法滿足全頻帶要求。

相比較之下，水平極化方式是最佳選擇。

第二，明確天線重要參數(shù)。通過(guò)波束下傾和零點(diǎn)補(bǔ)償提升天線的輻射效率。設(shè)置一個(gè)合理的天線主向角度，通過(guò)公式θ=0.0278√h計(jì)算，其中h為天線距離地面高度。為了保證各區(qū)接收質(zhì)量，通過(guò)對(duì)每根分饋線及振子設(shè)定特定的長(zhǎng)度及相位，來(lái)進(jìn)行填充和補(bǔ)償零點(diǎn)獲得更佳的覆蓋效果。

按照吉林省廣播節(jié)目無(wú)線覆蓋工程實(shí)施要求，天線系統(tǒng)在全頻段工作頻率上的駐波比應(yīng)≤1.15，天線選用8片雙偶極子水平極化調(diào)頻發(fā)射天線組成兩層四面雙偶極子反射板天線陣列，功率容量為16kw，增益優(yōu)于原天線，系統(tǒng)在帶寬大于19MHZ時(shí)，駐波比≤1.10，滿足多頻率多工使用。系統(tǒng)主饋選用SDY-50-80空心充氣饋線，通過(guò)1/8功分器平均分配給8根50-12設(shè)計(jì)有足夠冗余。[2]

3.1.2 天線的技術(shù)指標(biāo)

1.頻率范圍：87.5MHZ-108MHZ

2.單元板輸入接口：L29

3.駐波比：S≤1.10

4.特性阻抗：50Ω

5.額定功率：16kw

6.增益：7.1dBd

7.極化方式：水平極化

單元板天線場(chǎng)型圖如下。

圖1 單元板天線場(chǎng)型圖

該天線振子和反射板采用不銹鋼材質(zhì)，耐腐蝕，不易變形，連接螺栓、螺母等配件采用熱鍍鋅工藝，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單結(jié)實(shí)耐用，可在大風(fēng)、雨雪等惡劣天氣下穩(wěn)定工作。[3]

3.2 多工器

3.2.1 多工器的設(shè)計(jì)

多工器是實(shí)現(xiàn)多部發(fā)射機(jī)共用一套天饋線的裝置。

目前常用調(diào)頻多工器有兩類——星型結(jié)構(gòu)和橋式結(jié)構(gòu)。[4]星型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，但由于只通過(guò)濾波器對(duì)射頻信號(hào)進(jìn)行隔離，致使要求的兩個(gè)射頻載波的間距較大，否則隔離度達(dá)不到要求的指標(biāo)無(wú)法使用?；诎咨绞须娨曓D(zhuǎn)播臺(tái)頻點(diǎn)較多，有些載波的間距較小，所以采用橋式結(jié)構(gòu)為宜。[5]

橋式雙工器基本原理。橋式雙工器有兩個(gè)3dB定向耦合器（D1、D2）、兩個(gè)帶通濾波器（B1、B2）、均衡負(fù)載及其連接的饋管組成。

圖2 橋式雙工器基本原理圖

射頻信號(hào)F1由D1的1端口窄帶口輸入，在3端和4端輸出各一半功率的信號(hào)，其中3端口與1端同相位，4端口比1端口滯后90度，通過(guò)帶通濾波器B1，B2到達(dá)3’端和4’端，4’端與2’同相位，3’端經(jīng)過(guò)90度延時(shí)到達(dá)2’端，對(duì)于F1信號(hào)正好在2’端完成同相位合成。同理，F(xiàn)2信號(hào)在1’端輸入，在3’端和4’端各輸出一半功率的F2信號(hào)，經(jīng)過(guò)帶通濾波器的全反射，在2’端完成合成F2，于是，在2’端合成了F1+F2。

實(shí)際上B1、B2并不會(huì)完全對(duì) F2全反射，有一部分泄露到D1的3、4端，在2端口相加后被R電阻吸收，不會(huì)串到端口1對(duì)F1造成串?dāng)_。

本次選用的六工器從結(jié)構(gòu)上講是橋式雙工器的級(jí)聯(lián)。為保證隔離度達(dá)到要求的指標(biāo)接入多工器的頻點(diǎn)進(jìn)行和合理分配，系統(tǒng)原理圖如下。

圖3 系統(tǒng)原理圖

兩部六工器都預(yù)留了寬帶口，留有功率容量，為以后擴(kuò)容提供了條件。

3.2.2 多工器的施工

第一，工程人員拆去產(chǎn)品各組件和部件的外包裝。工程人員需要注意對(duì)產(chǎn)品表面的保護(hù)，避免磕碰、劃傷等物理?yè)p壞。嚴(yán)格按照產(chǎn)品手冊(cè)進(jìn)行組裝。

第二，產(chǎn)品組裝恢復(fù)后，工程組應(yīng)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，得到產(chǎn)品的現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)指標(biāo)。將現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)指標(biāo)同用戶手冊(cè)中的出廠技術(shù)指標(biāo)相對(duì)照，查看兩次測(cè)得的結(jié)果是否吻合。如結(jié)構(gòu)差異較大，通過(guò)對(duì)多工器調(diào)整，使結(jié)果吻合。下圖為多工器部分實(shí)物圖。

圖4 多工器部分實(shí)物圖

利用Deviser德利網(wǎng)絡(luò)分析儀對(duì)多工器隔離度、插入損耗、反射損耗進(jìn)行了測(cè)試。

第三，同軸硬饋和1/2”跳接電纜的制作過(guò)程中嚴(yán)格計(jì)算尺寸，去除毛刺，保證接口連接緊密。安裝同軸開關(guān)以實(shí)現(xiàn)主備天饋線倒換。

圖5 同軸開關(guān)的安裝圖

第四、安裝多工器防塵罩。

圖6 多工器安裝完成實(shí)物圖

在工程完成之后測(cè)試發(fā)射機(jī)時(shí)發(fā)現(xiàn)有的頻點(diǎn)反射過(guò)大，分析是由于信號(hào)經(jīng)過(guò)傳輸線發(fā)生了相位改變?cè)斐傻淖杩共黄ヅ洌ㄟ^(guò)改變跳線尺寸使反射達(dá)到正常值。

4.系統(tǒng)指標(biāo)和實(shí)施效果

天饋線系統(tǒng)連接完整后在機(jī)房測(cè)量多工器指標(biāo)，電壓駐波比≤1.10，插入損耗≤0.7dB，隔離度≥45dB，無(wú)可察覺(jué)溫升。

本項(xiàng)目有效解決了鐵塔天線過(guò)多負(fù)載不均衡、天線近造成的串?dāng)_等問(wèn)題，也提高了發(fā)射機(jī)的運(yùn)行效率和安全播出保證。投入運(yùn)行以來(lái)工作穩(wěn)定，效果令人滿意。[6]

項(xiàng)目改造完成后，白山市電視轉(zhuǎn)播臺(tái)組織技術(shù)人員按照《廣播節(jié)目聲音質(zhì)量主觀評(píng)價(jià)方法和技術(shù)指標(biāo)要求》（GB/T 16463-1996）、《電視、調(diào)頻廣播場(chǎng)強(qiáng)測(cè)量方法》（GB/T 14109-1993）相關(guān)要求進(jìn)行了覆蓋收測(cè)和主觀評(píng)價(jià)，覆蓋區(qū)域和收聽效果達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。[7]下圖為101.6場(chǎng)強(qiáng)覆蓋圖。

圖6 101.6場(chǎng)強(qiáng)覆蓋圖

10套調(diào)頻廣播節(jié)目，因88.8MHZ標(biāo)稱功率300w能覆蓋市區(qū)，其他頻率覆蓋范圍：北至柳河縣涼水鎮(zhèn)；南至三道溝鎮(zhèn)滴臺(tái)3隊(duì)；西至通化市鴨園，水洞附近；東至靖宇和臨江邊緣，覆蓋效果良好，覆蓋人口數(shù)：市區(qū)人口62萬(wàn)，通化及周邊鄉(xiāng)鎮(zhèn)約10萬(wàn)人，白山市區(qū)內(nèi)覆蓋人口約99%，周邊鄉(xiāng)鎮(zhèn)行政村覆蓋人口約93%。達(dá)到了規(guī)劃覆蓋目標(biāo)。[8]

覆蓋收測(cè)效果良好，實(shí)現(xiàn)了多頻點(diǎn)通過(guò)多工器共用一套天饋線發(fā)射的預(yù)期目標(biāo)，節(jié)省了鐵塔空間資源，解決了鐵塔天線過(guò)近引起的頻率間的串?dāng)_問(wèn)題，為后續(xù)發(fā)展提供了空間。