六工器在廣播電視發(fā)射臺站中的應用

高元平

（山西省廣播電視局二二八臺，山西 太原 030012)

關健詞：廣播電視；調(diào)頻；六工器；播出

0 引 言

調(diào)頻廣播節(jié)目以其抗干擾能力強、音質(zhì)優(yōu)美好聽、技術指標高的優(yōu)點，深受聽眾喜歡。因此，各地電臺調(diào)頻廣播節(jié)目套數(shù)大大增加。傳統(tǒng)的節(jié)目發(fā)射是一套節(jié)目一部發(fā)射機使用一套天饋系統(tǒng)，這樣就需要很多的天饋系統(tǒng)和鐵塔。為了充分利用現(xiàn)有的天饋和鐵塔，大都引進多部發(fā)射機共用一部大功率發(fā)射天線發(fā)射的技術。多工器是將多部發(fā)射機與天饋聯(lián)系到一起的設備。多工器分為雙工器、三功器……六功器等，目前最多可達十二工器。山西省廣播電視局二二八臺播出的中央和山西省系列11套調(diào)頻廣播節(jié)目，就是使用2部六工器，分2組將節(jié)目信號饋送到2部大功率發(fā)射天線上發(fā)送出去的。

1 六工器的組成和特點

將六部發(fā)射機和一部天饋線進行聯(lián)絡的系統(tǒng)就是六工器系統(tǒng)。一套六工器系統(tǒng)包括6部發(fā)射機、1部六工器、1套天線開關板以及6個吸收負載等設備。六工器的特點：（1）將發(fā)射機信號進行功率合成；（2）可對發(fā)射機和天饋線進行功率匹配。

2 六工器的工作原理

2.1 六工器

六工器是多端口無源器件，由5部或6部雙工器組合而成，具有6個輸入端口和1個輸出端口。在正常工作情況下，六工器的任一輸入端與輸出端之間的插入損耗都應該很小。它能把6個發(fā)射機的射頻信號組合為一路更大功率的射頻信號傳輸?shù)教祓伾希覀鬏敁p耗很小。

2.2 雙工器

雙工器是有2個輸入端、1個輸出端的三端口無源器件。當不同頻率的2路射頻信號分別由2個輸入端口進入時，它能夠無損耗地在輸出端疊加為1路寬帶信號。下面將具體介紹2種型式——星點型和定阻型。

2.2.1 星點型雙工器

星點型雙工器由3部分組成：2段λ/4的饋管、2個不同頻率的帶通濾波器（BPF）和1個T型彎頭。把T型彎頭的中點稱為S點，也就是星點。把頻率為F1、F2的兩路信號分別連接到帶通濾波器BPF1、BPF2上，經(jīng)過λ/4連接饋線L1、L2連接到星點T型彎頭，T型彎頭的長端又與天線連接。為確保2部發(fā)射機之間的隔離度能夠達標，從S點分別向2部發(fā)射機位置看去，其阻抗對F1、F2的頻率來說應該都是高阻或是開路狀態(tài)，可通過調(diào)節(jié)L1和L2的長度來實現(xiàn)。星點型多工器的優(yōu)點是結構簡單、成本低，缺點是頻率間隔大、插入損耗大且調(diào)整困難。

2.2.2 定阻型雙工器

定阻型雙工器又稱橋式雙工器，由3部分組成：2個3 dB耦合器、2個帶通濾波器（BPF）和1個吸收負載。它的結構中有1個窄帶輸入口、1個寬帶輸入口和1個合成寬頻輸出口。窄帶輸入口是一個發(fā)射節(jié)目所確定的工作頻率F1，而2個帶通濾波器的工作頻率也是F1；寬帶輸入口是指除了窄帶端口確定頻率以外的其他頻率F2。2個3 dB耦合器在系統(tǒng)中分別起功率分配與功率合成作用，使得窄帶口和寬帶口之間的反射很小，所以產(chǎn)生一個恒定的阻抗特性，被稱作定阻抗雙工器，具有吸收發(fā)射機帶外雜波的能力。

2.3 天線開關板及其調(diào)試

天線開關板由3組接口、1個功率分配器和3組U形彎頭組成，起到將六工器與2組天饋線連接的開關作用。工作原理是將六工器合成后的射頻信號經(jīng)分配器平均分為2路信號，通過2根主饋電纜送到鐵塔的上下2半部天線上。當其中上半部天饋線出現(xiàn)故障時，可通過改變U形彎頭位置，將六工器輸出轉接到下半部天饋線上，并以降低全部發(fā)射機輸出為半功率的方法繼續(xù)播出，保證六套發(fā)射節(jié)目不停播。當故障排除后，恢復U形彎頭到原先位置，即可恢復該系統(tǒng)全功率工作。一般，廠家在出廠前已將天線開關板調(diào)試好。2組天饋線指標的測試為先分別測出上、下半部的指標，測試好后連接開關板，再測天饋線的總指標。

3 六工器的技術指標參數(shù)

山西省廣播電視局二二八臺的調(diào)頻六工器由6個定阻型雙工器級聯(lián)而成。實際上，該六工器也可以當做七工器使用：6個窄帶口接6部不同頻率的發(fā)射機，1個寬帶口可以接除上述6個頻率外的1個頻率的發(fā)射機，也可以接1部備機。六工器性能好壞可由駐波比、插入損耗以及隔離度等主要參數(shù)決定[1]。

（1）駐波比（即反射特性）：一般在負載端接標阻情況下，六工器的電壓駐波比應小于1.1（即反射損耗優(yōu)于-26.5 dB）。

（2）插入損耗（即傳輸特性）：插入損耗的好壞與其材料、結構、頻率間隔和溫度相關聯(lián)。插入損耗越小，說明消耗到六工器上的功率越小，發(fā)射效率越高。一般插入損耗在0.1～1 dB。

（3）隔離度：是指示各發(fā)射頻道之間相互影響糾結的指標，越大表明兩端口之間的影響越小。

4 多工器的安裝與調(diào)試

山西省廣播電視局二二八臺先在2003年使用了雙工器和三工器，2005年又增加了1部四工器。2016年，山西省廣播電視局二二八臺將90 m自立鐵塔上的2部調(diào)頻發(fā)射天線進行升級擴容改造到60 kW，同時增加2部調(diào)頻六工器，分別發(fā)射中央臺系列和山西省系列的調(diào)頻廣播共11套節(jié)目，在節(jié)約鐵塔和天饋資源上受益匪淺。

4.1 六工器的安裝注意事項

在發(fā)射機房安裝時，最好將六工器的排列接口和發(fā)射機位置一一對應，既整潔好看，又便于維護保養(yǎng)。雖然六工器對環(huán)境要求不高，但是良好的工作環(huán)境對其使用壽命具有直接影響。另外，在安裝使用硬饋內(nèi)接插芯時，一定選擇新的連接緊湊的插件，避免因虛接造成升溫、打火等嚴重后果。

山西省廣播電視局二二八臺的2部六工器是用6套定阻型雙工器級聯(lián)后加上天線開關板組成的。每部六工器均有6個窄帶、1個寬帶輸入口。寬帶口均可接1部備機[2]。

4.2 六工器的調(diào)試

4.2.1 常用的儀器

網(wǎng)絡分析儀、標阻等。

4.2.2 帶通濾波器

可使某指定頻率射頻信號通過，其他射頻信號及諧波皆被帶通濾波器濾除掉，輸出單一的射頻信號，由2個同軸式諧振腔組合建成。2個諧振腔之間耦合采用固定式耦合窗形式，當窗口取值恰當時，在整個調(diào)頻波段內(nèi)的濾波性能基本一致；調(diào)節(jié)諧振腔體內(nèi)導體彈簧片長短（改變電容量），就能得到所需頻率；調(diào)節(jié)輸入和輸出耦合環(huán)位置（改變電感量），就可以調(diào)整濾波性能。

4.2.3 定阻型雙工器調(diào)整步驟

（1）3 dB耦合器和帶通濾波器出廠前廠家已經(jīng)調(diào)好，只要微調(diào)即可；（2）把RF IN接到吸收負載端來測量整個腔體隔離度；（3）把RF IN接至寬帶輸入端，測量窄帶輸入和寬帶輸入口之間的隔離度；（4）因為有了2個3 dB耦合器和2個帶通濾波器的作用，所以2輸入口隔離度通常大于45 dB，反復調(diào)諧，使得各指標參數(shù)達標。

4.2.4 六工器的統(tǒng)調(diào)步驟

（1）將6個調(diào)整好的六工器級聯(lián)到一起進行統(tǒng)調(diào)；（2）統(tǒng)調(diào)的步驟是由后往前調(diào)，也就是先調(diào)靠近天線端口的雙工器單元，終端接標阻，調(diào)試使其參數(shù)指標符合要求；（3）把調(diào)試好的末端一組雙工器與第2組雙工器連接，并以末端一組為它的負載，調(diào)整該組雙工器；（4）以末端調(diào)好的2組為負載連接調(diào)試第3組，類推逐步調(diào)整并連接好六組雙工器單元；（5）復測所有指標，如發(fā)現(xiàn)不符要求的，再重復進行微調(diào)。

4.3 六工器在工作中應注意的事項

（1）六工器調(diào)試好，就可以穩(wěn)定工作；（2）不得隨意旋轉各腔體上的耦合環(huán)等，可能導致指標變壞；（3）不得擰松連接硬饋的卡扣，可能產(chǎn)生溫升而引起頻漂，增大插入損耗；（4）不得用尖銳硬物打砸腔體和硬饋，可能發(fā)生反射，增大駐波比。

4.4 日常維護的注意事項

（1）保持發(fā)射機房溫度在20 ℃左右，防止溫升引起頻漂而增加六工器插入損耗；（2）經(jīng)常清潔多工器系統(tǒng)表面；（3）每班要求檢查觸摸腔體、接插件以及硬饋管等，查看有無異常溫升點，當有異常溫升點時，可能是接觸不良或接插件松動情況。

4.5 某發(fā)射機異常反射增大開不起機器的檢查辦法

（1）先將該發(fā)射機倒備機，如備機能正常工作，則檢修主機；（2）如果主機正常，而接上六工器工作不正常，可能是多工器或天饋線故障；（3）用硬饋直接跨過六工器將發(fā)射機上天饋試機，如果工作正常，可以判定六工器故障。如果發(fā)射機工作不正常，檢查天饋系統(tǒng)。

5 結 論

筆者從調(diào)頻六工器的基本結構及組成進行闡述，剖析其工作原理、參數(shù)指標以及調(diào)試方法，并把六工器在工作中的注意事項、檢查方法等與廣電技術人員共享，達到各發(fā)射臺在選購多工器后，工程技術人員能夠迅速上手，熟練應用多工器知識，搞好廣播電視安全播出工作。