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        調頻發(fā)射機天饋系統(tǒng)調試

        2022-11-16 06:34:30
        電視技術 2022年10期
        關鍵詞:發(fā)射機

        宋 卓

        (吉安八四一臺,江西 吉安 343000)

        0 引 言

        很多司機開車時,經常會通過收音機收聽調頻廣播。一般調頻廣播的音質與信號都比較好,抗干擾能力強。調頻廣播節(jié)目中可能有多個頻率來自同一個調頻廣播發(fā)射臺,調頻廣播要求信號強度高,覆蓋面積廣,這就需要將調頻天線架高,同時要求發(fā)射機的發(fā)射功率要大[1]。如果每個頻率的發(fā)射機都配備一個鐵塔作為天線,一座鐵塔的建設成本上百萬,將使造價成本變得非常昂貴。為節(jié)省資金,各個站臺都采用先進的多頻共塔技術,利用一座鐵塔便可架設多個發(fā)射機的天線,同樣可以很好地將廣播信號輻射出去。實現(xiàn)多頻共塔,需要用到多工器,將多工器通過饋管連接到發(fā)射機,再將饋線一端連接到多工器的輸出端,另外一端連接到鐵塔,將鐵塔作為發(fā)射機的天線。鐵塔建設完成后,饋線與鐵塔的參數(shù)就不再發(fā)生變化,在不同頻率下,其阻抗是不一樣的[2]。此時多工器就起著阻抗變換的作用。通過調節(jié)多工器,可使發(fā)射機與鐵塔天線之間的阻抗實現(xiàn)匹配,從而能夠降低反射功率,提高發(fā)射機的效率。

        1 調頻發(fā)射機與射頻網絡結構

        吉安八四一臺目前有4個調頻廣播,頻率分別為92.9 MHz,95.1 MHz,98.8 MHz,106.1 MHz。這幾個調頻廣播發(fā)射機天線都是共用同一座調頻鐵塔以及一根饋線,每個發(fā)射機都需要配備一個多工器與天線阻抗進行匹配。多工器在此不僅實現(xiàn)天線阻抗匹配的功能,同時還用作阻塞其他發(fā)射機頻率信號。每個多工器都是通過串聯(lián)的方式連接到饋線再到天線鐵塔,調頻發(fā)射機與其射頻網絡整體結構如圖1所示。

        圖1 調頻發(fā)射機與射頻網絡結構框圖

        2 雙工器種類與內部結構原理

        多工器實質是由多個雙工器串聯(lián)而成。如今市場上主流的雙工器主要有兩種,分別為星型雙工器和橋式雙工器[3]。

        星型雙工器內部有2個帶通濾波器,利用1/4射頻線纜連接在一起,接到饋線上。假設兩個帶通濾波器對應的頻率分別為f1和f2。針對f1帶通濾波器,其對頻率f1表現(xiàn)為低阻抗,衰減很小,而針對f2頻率,則表現(xiàn)為高阻抗,衰減很大。這兩個頻率都通過1/4波長的射頻線纜接到一起。盡管帶通濾波器具有很強的隔離效果,1/4波長的射頻線對其他頻率的信號也呈高阻效果[4],但這種雙工器的隔離效果還不是很理想。一旦兩個頻率信號之間跨度不是很大,雙工器的隔離效果將會很差,因此一般要求兩頻率之間的間隔大于4 MHz。雖然該雙工器的隔離效果不是很好,但是其價格比較便宜,因此,在實際使用中,需要根據調頻廣播頻率的實際情況購買。

        橋式雙工器內部有兩個帶通濾波器和兩個定向耦合器D1與D2。每個定向耦合器具有3 dB以上的隔離效果。其內部結構框圖如圖2所示。

        圖2 橋式雙工器結構圖

        橋式雙工器中,濾波器B1和B2都是針對頻率f1具有低阻抗,對于f2具有高阻抗。假設f1輸入的射頻信號功率強度為P,那么通過定向耦合器D1后,在3,4腳上便會有功率為P/2的射頻信號輸出,到達D2后,7,8腳上的P/2功率全部送往6端口,而6端口是接天線的,因此f1的信號幾乎沒有損耗就直接傳送到鐵塔天線上去了。而合成器的7,8腳功率輸出到5端口時,其相位剛好相差180度,相互抵消,因此D2的5端口沒有信號輸出。在該雙工器上,當f1輸入后,6腳輸出f1+f2波形,5腳則輸出0。當f2輸入一個頻率的信號后,該頻率會作用到D2的7,8腳上,但是由于濾波器B1和B2對f2是全反射,因此,D1的1腳沒有f2的信號輸出,由于受濾波器B1和B2全反射作用,將f2的信號全部反射到D2的6腳,再利用天線發(fā)射出去,因此,如果f1和f2都有信號輸入,該橋式雙工器外接天線端就有f1+f2信號輸出。橋式雙工器正是因為有帶通濾波器和定性耦合器的作用,使得它具有非常高的隔離度,即使f1與f2兩個頻率靠得非常近,相差800 kHz時,其隔離度衰減也能達到40 dB。在實際應用中一般要求兩個頻率間隔大于1 MHz[5]。

        3 發(fā)射機與多工器連接與調試

        由于吉安八四一臺的調頻廣播頻率比較接近且小于4 MHz,因此選擇橋式多工器與發(fā)射機進行連接。橋式雙工器的隔離度高,而吉安八四一臺有4個頻率的調頻廣播,因此只需要使用三個橋式雙工 器,將發(fā)射 機106.1 MHz、98.8 MHz、92.9 MHz分別接到1,2,3三個雙工器的輸入端,新增加的95.1 MHz發(fā)射機接到3號雙工器剩余的射頻接口,將1號雙工器輸出端接到鐵塔天線,這樣便完成了發(fā)射機射頻網絡的連接。具體連接如圖3所示。

        圖3 各調頻發(fā)射機射頻網絡連接示意圖

        發(fā)射機出廠后,廠家已經對其射頻輸出網絡進行了調試,已經調試成標準的50 Ω,而射頻饋線阻抗也是50 Ω,因此,只需要對多工器到鐵塔天線端進行阻抗匹配即可。需要利用網絡分析儀,將中心頻率設置為95.1 MHz,帶寬設置成2 MHz,調節(jié)3號雙工器上面的調諧旋鈕,使其在95.1 MHz頻率時的阻抗實部為50 Ω,虛部為0。通過調節(jié),3號多工器對于95.1 MHz頻率的阻抗在49.63+j3.82 Ω,具體如圖4所示。

        圖4 斯密特圓圖95.1 MHz阻抗顯示

        在斯密斯圓圖上完成了50 Ω阻抗調節(jié)后,再到網絡分析儀上,將其切換為駐波比顯示??梢钥吹剑?5.1 MHz,駐波比顯示為1.084 9,接近1,而且呈現(xiàn)帶通圖形,帶寬比較窄,效果比較好。具體駐波比顯示如圖5所示。

        圖5 駐波比顯示圖

        完成3號雙工器的阻抗調試之后,利用饋管將95.1 MHz發(fā)射機與3號多工器連接。完成連接后,開啟95.1 MHz發(fā)射機,將其功率慢慢提升,查看反射功率。當功率開滿3 kW后,反射功率為5 W,說明阻抗匹配得較好。通過收音機接聽95.1 MHz廣播信號,音頻質量較好。95.1 MHz發(fā)射機與多工器的實物連接如圖6所示。

        圖6 橋式多工器串聯(lián)實現(xiàn)多頻共塔

        4 結 語

        多個頻率的調頻發(fā)射機之間都是采用多頻共塔原理,利用多工器作為阻抗變換器連接到鐵塔天線。多工器實際就是由多個雙工器串聯(lián)而成。在選擇雙工器時,可根據各發(fā)射臺所擁有的廣播頻率的實際情況進行擇優(yōu)選擇。如果各調頻發(fā)射機頻率間距遠大于4 MHz,可選擇星型雙工器,它可以在保證各頻率廣播質量的前提下,節(jié)省成本;如果各調頻發(fā)射機頻率靠得比較近,則可選擇橋式雙工器,雖然成本高,但隔離度好,能保證各頻率廣播之間不會串擾。

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