探析多工器技術在調頻發射系統中的應用

高曉嵐（河南省廣播電視發射臺,鄭州　450001）

探析多工器技術在調頻發射系統中的應用

高曉嵐
（河南省廣播電視發射臺,鄭州450001）

近年來，隨著電子技術和通信技術的不斷發展，廣播電視事業也在不斷的進取，每一個電臺都把無線調頻廣播為主要發展方向，目前，多頻調制、頻率共享一個廣播天線是無線發射臺站最經濟實用，并廣泛使用方法。本文以調頻多工器為例，重點介紹了多工器的組成，工作原理及使用中存在的一些問題和注意事項。介紹了星型雙工器和恒輸入阻抗帶通橋式雙工器工作原理。希望通過本文的論述，對同行有所幫助。

多工器；調頻發射；定向耦合器

1　概況

調頻多工器是系統可以用來發送多個頻率的無源元件，它的一個顯著特點是不需要設置多個天饋系統，可以實現多頻點傳送在同一時間。實踐證明，多工器在調頻系統內的使用，不僅使無線發射系統天饋部分變得簡單，更節省了天線的空間，降低了設備投資和運行成本。并且由于多工器自身所有的隔離濾波作用，大大降低了多天線的近的距離所帶來的串擾現象。對發射機房室內空間的使用也有很大的幫助，因此，多工器被廣泛應用于調頻廣播發射系統。

2　調頻多工器的組成及工作原理

調頻多工器的構成是由一組星型雙工器和橋式雙工器（又稱濾波式雙工器）組合得來的，兩個帶通濾波器或諧振濾波器組合稱之為星型雙工器，每個輸入端都表現為窄帶特性。工作中對多工器的選用要因地制宜根據發送節目頻點之間的間隔和發送節目的數量來具體決定多工器的配備類型。橋式雙工器使用兩個3dB耦合器和兩個帶通濾波器,它的功率輸入端不選用諧振器件，因此在輸入端口呈現寬頻的性質有穩定的輸入阻抗，所以這種形式易于級聯擴展，并且頻點之間的隔離度能達到較為理想狀態。

2.1星型雙工器的工作原理

星型雙工器構成是以兩個帶通濾波器諧振腔（f1，f2）和T型三通連接構成，使用中兩個帶通濾波器的諧振腔分別對應自己相應的頻點而對另一個頻率起到很好的阻擋作用。又因為連線L1和L2的長度對f2和f1在T型接點均呈現全反射的開路特性，從而使得f1 和f2可以互不干擾一起通過饋管輸出。為保證通過星型雙工器兩個頻率點互相之間有較好的隔離度，選用的頻率f1和f2頻率間的隔離4MHz以上。

2.2橋式雙工器的工作原理

兩個相同的3dB定向耦合器（3dB耦合器作為功率分配和功率合成器廣泛應用于調頻系統內）、4個諧振腔帶通濾波器、兩條等長的同軸饋管及50Ω吸收負載共同作用組成橋式雙工器。通濾波器是由兩只同軸式諧振腔裝配而成。腔體之間的耦合用固定式耦合窗實現，窗口取得合適尺寸，就可以使濾波器的濾波性能在整個調頻波段內達到一致，此時，只要對腔體內的導體長度進行改變就可以讓需要的頻率通過，達到濾波的目的。改變腔體內的導體長度其本質是對電容量做出改變，從而達到調節輸入輸出耦合環調節電感進行濾波。

橋式雙工器由兩組帶通濾波器諧振腔和兩個3dB耦合器及吸收負載等組成，兩組帶通濾波諧振腔均諧振于F1，這樣F1信號被第一個3dB耦合器等分后直接通過兩組帶通濾波諧振腔，第二個3dB耦合器的作用是相反的，使被等分的信號在輸出端合并輸出，F2被第二個3dB耦合器等分后，由于濾波腔重新被第二個3dB耦合器合并到輸出端輸出，通常F1稱為窄帶輸入口，F2稱為寬帶輸入口，它能輸入除F1以外的所有頻率(要求與F1相隔1MHz以保證系統單元對隔離度的要求)。

3　多工器使用和調試步驟

隨著當今人們對精神生活的要求越來越高，廣播電臺的頻率設置也有了很大的發展。每個臺站都會根據不同的收聽人群推出廣播節目。我臺就使用了兩套多工器鄭州交通廣播（91.2MHz）、鄭州新聞頻道（98.6MHz）組成的調頻雙工器和省音樂頻道（88.1MHz）、省影視頻道（90.0MHz）、省新聞廣播（95.4MHz）、省戲曲廣播（97.6MHz）及省故事廣播（99.9MHz）組成的調頻五工器，調頻系統投入使用五工器，對機房最大的優勢是節約了有限的機房空間，降低了設備的維護成本，提升了系統的可靠度。

3.1多工器的安裝注意事項

多工器的使用對環境的要求不像發射機那樣對環境要求苛刻，但使用時候也要根據發射機的位置合理規劃多工器的安放地點，以便于安裝調試和降低射頻信號的衰減。必須注重饋管的內部連接芯必須使用和外部相同的國家標準件，因為新老件可能有一定的差異，如果因尺寸不一而造成的連接不緊，在設備的使用中極容易造成打火現象擊壞多工器。

3.2多工器的調試

由于多工器是每個無線發射臺站需要使用的設備，因此，設備的制造商對多工器的維修調試的工作量會增加，一旦各個臺站的設備出現故障，請工廠技術人員修復，不僅延遲時間，而且將會增加成本。所以，配置必要的工具，掌握調試經驗，縮短設備維修時間快速修復具有十分重要的意義。

（1）常用工具：網絡分析儀，和發射機距離相應的饋線若干以及標準阻抗原件。

（2）帶通和帶阻功能對某一頻率而言依靠于頻率合成器內調節腔內部導體長度進行調整的，通過長度計算調整使得諧振腔的諧振頻率和輸入頻率相同，另一個是腔帶通特性是通過調節耦合環從而進行改變，作為一個整體或帶通及諧振特性曲線可以由內部導體和耦合環改變長度進行調整，直到達到系統測試。

（3）橋式雙工器的調整步驟：首先確定3dB耦合器和帶通濾波器端口是否緊密的結合，按照測試規范狀態確定分析儀符合連接輸入和輸出的規格，插入腔損耗和反射值調整到最佳位置的規模，射頻在腔體的吸收負載端口處，其目的是衡量整個腔體的隔離度。最后，射頻連接到腔體輸入端口，測量寬帶輸入端口之間的隔離度以及窄帶輸入端口的隔離度，因為在橋式雙工器上配置有3dB耦合器和帶通濾波器，這兩個信號之間的隔離度高，一般大于40dB，反復調整，直到確認連接完好，指標符合要求。

（4）星型多工器調整順序如下用硬的饋線將兩個調整好的帶通濾波器連接，分析儀射頻進端與濾波器F1輸入端緊密連接，將測試儀的射頻輸出端和濾波器F2的輸出端連接，F2濾波腔輸入端接入標準的阻抗原件。反復調整，直到確保插入損耗和反射損耗達到最佳；然后射頻輸出端與F2濾波腔的輸入相連接，F1輸入端和標準阻抗連接，同時反復調整，使其測量數據達到最佳。調整后，F1濾波器輸入端和射頻輸出相連，射頻輸入端連接到F2濾波腔，可以測量F1，F2隔離度。

（5）該多工器的整體調整的步驟是：首先將各單元重新調整連接完成后組裝成一整體，再進行系統調整。調整順序應從靠近天線面板一端開始，指標測試達標后，將這一單元作為一個系統負載對前一級再次進行調整。直到系統全部調整完畢，最后要確認各連接單元間的緊固螺絲都處于鎖緊狀態。

3.3需要注意的一些事項

（1）寄生輻射。通過多工器向天饋系統進行饋電時候如果連接不緊密，很可能造成射頻泄露，隔離度不能滿足要求，這將是交叉調制而造成寄生輻射的作用。所以3dB耦合器在橋式雙工器是否產生泄漏中發揮很重要的用途，可以看到此處加帶通濾波器的用處；在星點雙工器內，對濾波器所具有的濾波特性要求較高。

（2）失真增大。對多工器而言拼接在一起的的寬帶特性，信號失真系數幾乎沒有任何增加，如橋式雙工器；但是，在某些頻帶窄的雙工器，像星型雙工器，當兩個載波間距很小，因為一個窄的帶通濾波器的傳輸特性，所以失真增加。但如果我們的星型雙工器頻率差在14.3MHz，基本不用考慮其失真的變化。

（3）信噪比、串音及左右分離度。寄生輻射如果處理不得當，落在載波頻率內，將直接導致該載波頻率的信噪比、串音、左右分離度指標都會產生變化，有此現象出現，要加以測量和及時調試修整。

4　結束語

調頻多工器是實現多頻率發射機共用一副天線的很好方式，多工器元件選用恰當，對發射機的覆蓋效果和工作狀態直接相關。本文首先對多工器的基本結構，功率合成原理以及實踐中常見的多工器類型入手，對多工器的調試方法、使用心得、維護技巧、注意事項與從事廣播電視工作的技術人員進行探討。多工器的使用可以很好地實現廣播電視發射不同工作頻率和提高天線使用價值的目的。多工器的維護相對簡單。首先，是要使散熱好，周圍的環境通風良好。此外，巡機時候加強對多工器連接節點的關注。如果的吸收電阻對功率吸收的容量不是太大，可能原因是天饋系統的失調（可能由分饋線接頭接觸不良造成）或某一個多工器的瞬態工作條件差狀態不好，從而導致了比較大的電源隔離，以致使吸收電阻燒壞，不再是50Ω阻抗，使整個系統端口阻抗失去匹配。因此，定期檢查吸收電阻以及發射臺站的天饋線系統。確保無線調頻信號可以順利通過調頻多工器和天饋系統被用戶良好接收。

[1]修慶波.淺析調頻發射天線多工器[J].才智,2012(32).

[2]張伍才.調頻發射天線多工器工作原理[J].內蒙古廣播與電視技術,2004(04).

[3]張英杰.調頻多工器工作原理與日常維護[J].電聲世界,2013(11).