多頻共塔發射系統高效經濟

姜 松 曾江川

我國廣播電視事業正在迅速發展，很多電臺電視臺都在增設調頻和電視頻道。使用多頻共塔播出，可以明顯節省錢，節省發射塔，還可以降低維護成本，所以多頻共塔發射使用得越來越多。我們從性價比來看看其實用性。

三套節目單發射和共塔設備造價比較

下面通過一個計算實例，證明采用多工器進行多頻道合成發射后，技術方案的性價比明顯提高。假設某電視臺有三個電視頻道，塔上放置十二層四面天線單元板，主饋線的長度為130m，發射機的輸出功率為1KW。方案A 采用發射機直接通過1 5/8”饋線連接四層四面天線；方案B 中三部發射機輸出的信號通過一部三工器合成，之后通過一根3 1/8”饋線連接十二層四面天線，如圖1 所示。以表1所示的數據為依據進行計算，計算結果如表2 所示。

圖1A：三部發射機三副天饋線圖

1B：采用三工器合成發射

表1：計算采用的數據

表2：兩種設計方案的性價比

可以看到，通過在發射系統中使用三工器，投資從25.8 萬元增加到30.2 萬元，但每個頻道的有效全向輻射功率可以從6.4KW 增加到22.7KW。在同樣接收場強的情況下，方案B 覆蓋面積可以擴大到方案A 的3.5 倍左右。采用多工器的方案B 的性價比差不多是方案A 的三倍。

安全性對比

廣播電視無線發射的不間斷播出，是目前考核各地發射臺的重要指標之一。如果采用傳統的單饋線方案，當天饋線系統出現故障時，就可能造成多個頻道同時停播的嚴重事故。因此，為了提高天饋線系統的可靠性，保證不間斷播出，越來越多的發射臺采用了天線開關板加雙天饋線的技術方案。一個六端口的天線開關板的示意圖如圖2 所示。天線開關板上層的三個端口分別是一個輸入端口和兩個輸出端口，兩個輸出端口分別接上下兩層天線。下層三個端口通過一個二分配器連接在一起。

圖2：工作在不同狀態的六端口天線開關板

當雙饋天線系統正常工作時，天線開關板上下三組端口通過三個U-Link 連接在一起，如圖2(a)所示。發射信號從天線開關板的輸入端口進入開關板，通過二分配器從兩個輸出端口進入兩路天饋線系統進行發射。

當下層天線或相連饋線發生故障時，將天線開關板的輸入端口和上層天線的輸出端口直接用U-Link 相連，如圖2(b)所示，發射信號直接從上層天饋線系統播出，此時就可以對發生故障的下層天線和饋線進行檢修而不會造成停播。檢修過程中一般需要降低發射功率播出。當天饋線故障排除后，重新切換天線開關板的U-Link 恢復到如圖2(a)所示的正常工作狀態。

上層天線或饋線發生故障時，按照如圖2(c)所示的情況進行切換。

天線開關板中的二分配器一般有兩種結構，一種是用阻抗變換直接分配，另一種是用三分貝耦合器來實現二分配。前者的結構相對簡單，可以帶寬工作；而后者因為兩個輸出端口的高隔離度，可以抑制因天線反射造成的圖像重影。

技術實現——網絡連接

同樣的，根據使用濾波器的不同，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三分貝耦合器、兩個帶通濾波器（BPF）或帶阻濾波器（BSF）、連接饋線和一個吸收負載組成的。其中窄帶輸入是指某個特定頻道（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的由來，它為吸收發射機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寬帶頻率的衰減。當寬帶端與窄帶端為非相鄰頻道時，寬帶端到窄帶端的隔離度一般可以達到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工作在寬帶端頻率帶通濾波器，這種結構的雙工器可稱為改進定阻抗型雙工器。

圖3 常被稱為一個定阻抗型雙工器單元，多個雙工器單元級聯就組成了定阻抗型多工器，做法是將一個單元的輸出連接到下一個單元的寬帶輸入，以此類推。目前，定阻抗型多工器在UHF 頻段已可實現10 個以上頻道的合成。

結論

在實際選用多工器時要具體問題具體分析，既要考慮到系統的可擴展性和功率的提升性，同時也要顧及到投資成本。對于應用在鄰頻道或頻點很近的調頻合成器，系統的隔離度和穩定性將是需要考慮的重要指標。