多頻道合成技術在電視機房的應用

徐燕　邢軍遼寧省廣播電視傳輸發射中心　（沈陽110016）

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多頻道合成技術在電視機房的應用

徐燕邢軍
遼寧省廣播電視傳輸發射中心（沈陽110016）

摘要目前，多頻道合成技術在廣播電視領域得到了廣泛的應用。本文以雙工器為例，介紹多頻道合成技術的實現方法，并詳細介紹本單位所采用定阻抗帶通式雙工器的工作原理。

關鍵詞多頻道合成技術；雙工器；廣播電視

隨著我國廣播電視事業逐步發展，越來越多的電臺、電視臺逐漸增設頻道，然而發射塔有限的塔上資源已逐漸達到飽和，采用多頻道合成技術可以解決這一矛盾。

多頻道合成技術是指不同頻道的多部發射機的射頻信號，共用同一寬頻帶天饋系統，同時互不干擾的進行開路發送的技術。采用多頻道合成技術可以充分利用天饋系統的資源提高發射效率，減少饋線和天線的數量，大幅度降低整個發射系統的成本，在增加頻道及系統改造時也具有巨大優勢。

實現不同頻率合成的設備稱為多頻道合成器（簡稱多工器）。多工器是一種多端口的無源器件，它包括若干個輸入端口和一個輸出端口，當若干個不同頻率的輸入信號由輸入端口輸入，經過多工器后，無損耗的在輸出端疊加為一路寬帶信號。

多頻道合成技術的實現方式主要有：星點式多工器（星型）、定阻抗式多工器（橋式）、延時線式多工器（或移相型）和混合式多工器。多工器是以雙工器為基礎發展出來的，下面以雙工器為例，結合本單位實際，介紹定阻抗帶通式雙工器的工作原理及使用。

由于定阻抗帶通式雙工器具有更優越性能和更高的指標，我單位電視機房的遼寧衛視CH10和中央1套CH12，共同采用的是定阻抗帶通式實現天線雙工的作用，如圖1所示。

1　定阻抗帶通式雙工器的組成及工作原理

該雙工器是由兩個3dB耦合器和兩個帶通濾波器（BPF）以及若干連接饋管和一個吸收負載組成的。其連接示意圖如圖2所示。

圖1　CH10和CH12雙工器

3dB耦合器和帶通濾波器是定阻抗帶通式雙工器的核心部件，下面分別做以介紹。

圖2　定阻抗帶通式雙工器連接示意圖

1.13dB耦合器

定向耦合器是一種具有方向性的功率分配器，它能從主傳輸線系統的正向波中按一定比例分出部分功率，實現功率的分支、分配或合成。3dB耦合器是一種特殊的定向耦合器，它采用平行帶狀線寬邊耦合形式，耦合線長度為1/4工作波長（如圖3）。

3dB耦合器共有四個端口，1端口為輸入端口，2端口為直通輸出端口，3端口為耦合輸出端口，4端口為隔平端口。在理想情況下，2、3端口各輸出一半功率，3端口與1端口同相，2端口相位滯后1端口90°。4端口無輸出。

1.2帶通濾波器

帶通濾波器是應用最為廣泛的濾波器，就廣播電視行業常用的是窄帶帶通濾波器，其典型結構是級聯式的耦合諧振腔結構。諧振腔是帶通濾波器最關鍵的部分。在一定體積內能限定電磁能量，其中激勵起微波電磁振蕩的結構。

該帶通濾波器主要由兩個1 /4波長的終端開路的諧振腔組成，兩個諧振腔之間通過小孔耦合，類似雙回路并聯諧振回路。輸入輸出采用環耦合，通過設計環耦合面積和耦合小孔的面積得到所需的通頻帶特性。

圖3　λ/43dB定向耦合器

1.3定阻抗帶通式雙工器工作原理

見圖2，在理想情況下，信號f1從窄帶端3dB耦合器1端口輸入，2、3端口各輸出一半功率，2端口相位滯后3端口90°。兩個帶通濾波器對f1呈通過特性，并且到達寬帶端3dB耦合器的7和6端口，這兩端口處功率相等，信號在7端口落后6端口相位90°。因為6端口信號到8端口相位也落后90°。這樣，在8端口處，兩路信號同相合成，送到天線輸出。5端口沒有f1信號，所以在5端口可以輸入另外一路信號f2，在6和7端口分別輸出一半功率，向右方傳輸時，由于帶通濾波器的作用，全部反射到6和7端口，并且信號在7端口落后6端口相位90°。與之前相同，6端口的信號到達8端口落后90°。這樣，f2的兩部分信號也在8端口同相合成輸出。從而實現了天線雙工的目的。

2　技術指標

（1）反射特性（即輸入回波損耗）在負載接標阻情況下，要求各輸入端口的反射損耗優于-26dB，即電壓駐波比VSWR＜1.1。

（2）傳輸特性（即插入損耗）要各輸入端口與總輸出端口之間的插入損耗要小于0.4dB。

（3）頻率隔平度各輸入端之間的隔平度以及各輸入口到吸收負載之間的隔平度要優于40dB。

3　多工器的調整

整個系統的調試使用能同時測量反射特性和傳輸特性的射頻網絡分析儀。整個調試過程從帶通濾波器開始，首先將分析儀的中心頻率設定為帶通濾波器腔體的工作中的頻率，在顯示器上觀察反射特性和傳輸特性兩條曲線，調整帶通濾波器諧振腔內導體的長度，改變諧振頻率范圍，使其諧振于設定工作頻率即可。調整腔體耦合環，使其具有較為理想的帶通特性，調整時要兩項指標的相互配合、兼顧，滿足插入損耗小于0.4dB，反射損耗優于26dB。

帶通濾波器根據其工作頻點單獨調整完畢后，將分析儀輸出接入單頻點輸入端，分析儀輸入端接雙工器輸出端口，吸收負載端和寬帶輸入端接標阻。觀察曲線，兩組腔體兼顧調整，使反射損耗和插入損耗均達到最好。調整完畢后，將分析儀輸入端分別接其兩個頻點輸入端，空余端口接標阻，則可測出該頻點輸入端與另一頻點輸入端之間的隔平度，隔平度應優于40 dB。

4　日常維護

雙工器或多工器在日常使用過程中，要注意保持清潔，使其有良好的散熱條件。工作人員在檢機時或是平時巡機過程中，可以使用遙控測溫儀檢測饋管、接頭等部件溫度是否正常。如果溫度過高，很可能是連接不夠緊固，從而導致發射機反射功率過大。

5　結語

現在乃至今后，越來越多的發射塔上安裝的天線設備逐漸達到飽和，如果繼續增加信號，頻道之間干擾大大增多。如果采用雙工器或者多工器，使幾套發射機共用一套天饋系統，可以提高發射效率、節省塔上資源、降低維護成本，得到更好的收視、收聽效果。因此，采用多頻道合成技術是廣播電視無線發射發展的必然選擇。

參考文獻

［1］張清泉.調頻雙工器原理及測試結果分析［J］.儀器儀表與分析監測，2003（2）：13-14.

［2］趙洪偉.FM廣播天線的測試與維護［J］.電大理工，2015（3），81-82.

中圖分類號：TN931

文獻標識碼：A

文章編號：1003-3319（2016）01-00013-02