龍向陽

(大連新聞傳媒集團發(fā)射臺,遼寧 大連 116000)

1 概述

新中國成立70年來，廣播電視作為主流價值的引領者、社會進步的謳歌者、中國故事的講述者，不僅見證了國家70年滄桑巨變，自身也經(jīng)歷了跨越式發(fā)展，目前正以融合創(chuàng)新的姿態(tài)跨入新時代。隨著社會的快速發(fā)展以及人民物質文化生活水平的提高，我國的廣播電視事業(yè)有了長足的進步。廣播電視臺制作的節(jié)目內容正在不斷細化，使得廣播電視臺制作的節(jié)目套數(shù)在不斷地增加。但是絕大部分的廣播電視發(fā)射臺的鐵塔容量小，且增設天線不易實現(xiàn)，限制了廣播電視節(jié)目套數(shù)的增加。在這種情況下，多工器設備應運而生，解決了以上困擾。

多工器是將兩部及以上廣播電視發(fā)射機發(fā)送的信號一起送入天線系統(tǒng)，使這幾路節(jié)目信號相互隔離的組合網(wǎng)絡。它實現(xiàn)了多部不同頻率的發(fā)射機共用一副發(fā)射天線，強有力地解決了鐵塔的有限空間與發(fā)射頻率點之間的矛盾。利用多工器可以實現(xiàn)多套廣播電視節(jié)目通過一套天饋線系統(tǒng)發(fā)射出去，使得每部發(fā)射機和天饋線系統(tǒng)良好匹配連接，且每部發(fā)射機之間都互不干擾。多工器極大地節(jié)約了資源，節(jié)省了經(jīng)費，對提高了鐵塔的發(fā)射效率，減少維護量起著極其重要的作用。同時由于多工器本身自帶的濾波器，極大減少了多副天線因為距離太近產(chǎn)生的串擾。

多工器是一種無源器件，它采用了頻率防漂移的工藝，可以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性。采用積木式這種設計方式，提高了系統(tǒng)的工作性能和穩(wěn)定性，根據(jù)頻道所使用的頻率間隔和頻率數(shù)來組合成雙工器、三工器、六工器、十二工器等各種形式，可以隨意的增加或減少輸入路數(shù)且安裝時方便迅速，能夠在全頻率段下覆蓋通用，這樣使得更改節(jié)目的頻點變得簡單方便。

2 多工器的工作原理

多工器是由幾個雙工器組合或擴展而成的。雙工器又被稱作天線共用器，是一種比較特殊的雙向三端口無源器件，包括了兩個信號輸入端口和一個信號輸出端口。兩種不同頻率的節(jié)目信號從兩個信號輸入端口分別進入，經(jīng)過雙工器的處理后，毫無損耗地在信號輸出端口合成為一路寬帶信號。多工器是一組非疊加的濾波器，這些濾波器在組合方式上確保不相互加載，并且在信號輸出的時候保持高度隔離。

雙工器是由螺旋振腔體濾波器串聯(lián)諧振來構成的，腔體濾波器由金屬整體切割而成，結構牢固。腔體的品質因素、耦合系數(shù)等參數(shù)都對濾波器濾波特性有很大的影響。由于雙工器的工作頻率很高，對雙工器的分布參數(shù)影響很大，于是常把它做成一個密閉的腔體，每個信號饋線都采用了屏蔽效果較好的同軸電纜腔來作為載體。腔體的形狀和材料本身也要求有一定的光潔度，為了利于散熱，它的外觀通常為黑色，這種技術叫做氧化發(fā)黑工藝。雙工器采用了這種工藝處理后,提升了輻射率也提高了散熱效果，另外還可以使雙工器的表面相對穩(wěn)定且不容易氧化。雙工器的兩個輸入信號端和一個輸出信號端在一般情況下，都采用標準的高頻接插件Q9頭或L16型射頻頭。

雙工器的‘雙工’功能可以由許多種方法實現(xiàn)，能夠實現(xiàn)‘雙工’的網(wǎng)絡有以下幾種：3DB耦合器、諧振帶通濾波器、T型濾波器等。但是單獨使用上述設備時卻很難兼顧帶寬、隔離度等技術指標。所以往往在實際使用雙工器時，大部分都是通過合理的組合以上各個部件來實現(xiàn)雙工。典型的電路有星型雙工器、濾波器和3DB耦合器組成的橋型雙工器。也可以將星型雙工器和橋型雙工器的寬帶輸入端擴展級聯(lián)組合成三工器、六工器、十二工器等具有多路輸入功能的多工器。

1) 星型雙工器的工作原理

星型雙工器的組成結構為兩個帶通濾波器腔體T型相連接，每一組選定的頻率就對應為一個帶通濾波器腔體，特定結構就把另一組頻率阻塞在外邊。這是因為帶通濾波器的諧振腔體長度對另一組頻率產(chǎn)生了全反射，呈現(xiàn)了開路這種特性。正是因為這樣，兩組不同頻率的信號就可以互不干擾地輸出。

2) 橋型雙工器的工作原理

橋型雙工器的組成結構為吸收負載、兩個濾波器諧振腔體、兩個完全相同的3DB定向耦合器、兩條同等長度的同軸饋管以及若干個彎頭共同組成的。從任意一個端口看進去的每個輸入阻抗都是在一定范圍內的恒定阻抗，從而實現(xiàn)了帶寬匹配。

其工作原理是一組頻率信號從左側輸入端經(jīng)過第一個3DB耦合器后一分為二，分別進入上下兩組濾波器的諧振腔體中，諧振腔體對這種頻率信號呈現(xiàn)并聯(lián)諧振狀態(tài)，信號毫無阻礙地通過了濾波電路，隨后進入到第二個3DB耦合器，信號在右側輸出端同相疊加后送往發(fā)射天線。且在右側輸入端反相與之抵消，因此這種頻率信號不會對另一組頻率信號產(chǎn)生串擾。另一組頻率信號從右側輸入端進入第二個3DB耦合器后一分為二，分別進入上下兩組濾波器諧振腔體當中，諧振腔體對另一組頻率信號呈現(xiàn)全反射狀態(tài)，信號在右側輸出端口同相相加，在右側輸入端口反相抵消。當兩組信號同時送入多工器時，最終在右側輸出端口合成后送往發(fā)射天線，實現(xiàn)了頻道合成功能。

3 雙工器的性能指標

1) 雙工器的工作頻率及其帶寬。雙工器的工作頻率范圍應當比節(jié)目信號本身的工作頻率范圍要寬。雙工器的帶寬可以理解為雙工器網(wǎng)絡中，等效的兩個帶阻濾波器的阻帶帶寬，而不是取決于濾波器的通帶帶寬。從雙工器的頻率響應曲線上來看，帶寬即是網(wǎng)絡中的兩個阻帶曲線在衰減到一定量時的頻率范圍。VHF波段(米波)和UHF波段(分米波)的電視發(fā)射機的高頻輸出帶寬不會低于8 MHz。電視發(fā)射機的高頻輸入和高頻輸出帶寬都是相對較寬的，所以對于電視發(fā)射機的雙工器帶寬就有一定要求，電視發(fā)射機雙工器的工作頻率范圍為470 MHz～860 MHz，頻道帶寬最低為8 MHz。

2) 雙工器的隔離度。雙工器的隔離度主要指的是雙工器對兩組不同的頻率信號產(chǎn)生相互影響大小的這種隔離能力。雙工器的隔離度越低，在兩組不同頻率的信號之間產(chǎn)生互調干擾的可能性也就越大?；フ{干擾越大，就會極大地降低廣播電視信號的發(fā)射能力。為了保證廣播電視節(jié)目安全優(yōu)質播出，在雙工器系統(tǒng)中，連接雙工器的任意兩部廣播電視發(fā)射機的隔離度要足夠的大。電視發(fā)射機的雙工器隔離度最低為45DB，廣播發(fā)射機的雙工器隔離度最低為30DB。

3) 雙工器的最小頻率間隔。通常來說，雙工器的最小頻率間隔指的是在保障廣播電視節(jié)目發(fā)射性能指標的情形下，雙工器的兩組不同輸入頻率之間的最小間隔值。我們國家規(guī)定雙工器的最小頻率間隔一般為24 MHz，也就是3個電視頻道的帶寬，因為每個電視頻道的帶寬都是8 MHz。

4) 雙工器的插入損耗。雙工器的插入損耗是指信號經(jīng)過雙工器后的衰減值，插入損耗越低整機輸出功率就越高，這樣大幅度地減少了整機功放的發(fā)熱量。濾波器諧振腔體的尺寸大小和材質都影響了插入損耗的大小。雙工器的溫度升高導致工作頻率產(chǎn)生漂移，工作頻率漂移會使插入損耗加大，而插入損耗的加大會使溫度進一步地升高，陷入惡循環(huán)狀態(tài)，所以要保證插入損耗要足夠的小。

5) 雙工器的頻率穩(wěn)定度。一般來講，雙工器的頻率穩(wěn)定度包含了兩個方面，一是雙工器自身結構的穩(wěn)定性，使雙工器的分布參數(shù)保持一定量的穩(wěn)定性；二是雙工器的溫度穩(wěn)定性。雙工器是一種具有分布參數(shù)的由金屬整體切割的腔體濾波器，腔體濾波器的分布參數(shù)決定了雙工器的頻率響應曲線。

總之，雙工器的技術指標有很多，但是它們并不是相互獨立的，而是互相影響的，所以我們在選擇雙工器時應當綜合考慮。

4 雙工器的安裝調試以及日常維護

1) 雙工器的所有信號輸入端要做到阻抗匹配，這樣才能比較好地傳輸能量。雙工器的插入損耗要盡可能的小、要有足夠的隔離度。插入損耗越小工作頻率就越穩(wěn)定，隔離度越低就會大幅度降低交調干擾。但是為了保證相互之間的隔離度，濾波器的帶寬就會做得比較窄，可能會使信號產(chǎn)生失真。因此，在調試雙工器的時候必須兼顧帶寬和隔離度，這樣才能使發(fā)射效果最佳。

2) 雙工器的吸收電阻在理論上是無輸出的，而在實際應用中卻存在一定的輸出。日常巡檢的時候若是發(fā)現(xiàn)吸收電阻存在損壞的話，應該及時換上新的，以免使得阻抗不匹配。

3) 雙工器易受工作環(huán)境以及震動所影響，在安裝以及設備正常使用時，切勿隨意調整位置以及參數(shù)。因為廠家在出廠前已經(jīng)調整完畢，自身因缺乏專業(yè)儀器很難達指標，使設備技術性能發(fā)生改變，影響發(fā)射機的正常使用。

4) 日常巡檢時，應注意雙工器的彎頭以及銅管的接頭和插芯。因設備長時間運行，以及機房的震動，可能會出現(xiàn)松動現(xiàn)象。設備接觸不良就會導致溫度上升，對安全優(yōu)質播出不利。碰到問題要及時解決，要把故障處理在萌芽之中。

5 結束語

在日常工作中，實際安裝使用多工器時，應該具體問題具體分析。對系統(tǒng)的可擴展性和頻率穩(wěn)定性要考慮周全，同時還要兼顧成本問題。應該特別注意，多工器的各個接口和相應插件要緊密配合，不能出現(xiàn)松動的跡象。多工器的技術指標，例如插入損耗、隔離度、頻率間隔、帶寬都要符合相應標準。