调频广播多工合成馈电天线系统应用

鹤壁市第二电视转播台 武建斌

本文通过对河南省鹤壁市第二电视转播台调频天线开关板及六工器系统的阐述，介绍了多工天线系统的功能要求、构成及性能，结合实际调试与应用，介绍了调频广播多工馈电天线系统的应用以及在实际使用中应注意的问题。

我国自20世纪50年代开始试验性调频广播以来，在经历了半个世纪后，由于调频广播具有声音指标较高，抗干扰能力强的优势，使听众群体进一步扩大，逐步促使调频广播发展进入了鼎盛时期。现在的调频广播电台一般都有多套节目，采用不同频率发射，而且大多都与电视发射同处一塔，为了节约天馈系统成本，更合理经济的使用有限的铁塔资源，一般都采用多工馈电方案解决，多部发射机共同使用一副大功率天线，这样多工器就应运而生了，多工器有双工器、三功器、四功器……，但这都是在双工器的基础上发展起来的，我台用于转播省电台六套节目所使用的六工器，它由星点式滤波器与桥式滤波器级联组成，图1为其基本结构组成图。

图1 六工器

1 多工器的结构

1.1 星点式双工器

星点式双工器是由两个带通滤波器组成，如图2所示，两输入端呈窄带特性，两个输入频率间隔应当不小于2MHz，其隔离度指标才能达到要求，否则两个频点之间将产生互调，使系统输出指标劣化，而且为了满足阻抗匹配，其级联点前的线路长度与使用频率有关，调整不便，所以在使用中两个输入频率间隔必须保证大于3MHz。星点式双工器的优点是：方案简单、器件少、成本低。

图2 星点式双工器

1.2 桥式双工器

桥式双工器由两个3dB耦合器和两个带通滤波器组成，如图3所示，其功率输入输出端采用了3dB耦合器，所以它的输入端成宽带特性，而且输入阻抗恒定，所以桥式双工器易于级联扩展，对各输入端的相互隔离度较高，在实际应用中保证两输入频率间隔大于1MHz即可，唯一缺点是其成本较星点式双工器高。

图3 桥式双工器

2 多工器的技术指标

（1）反射特性（即输入回波损耗）在负载端接标阻情况下，要求各输入端口的反射损耗优于－26dB，即电压驻波比VSWR＜1.1。

（2）传输特性（即插入损耗）要各输入端口与总输出端口之间的插入损耗要小于0.4dB。

（3）频率隔离度：各输入端之间的隔离度以及各输入口到吸收负载之间的隔离度要优于26dB。

3 多工器的调整

整个系统的调试使用能同时测量反射特性和传输特性的惠普HP－8711B射频网络分析仪。整个调试过程从带通滤波器开始，首先将分析仪的中心频率设定为带通滤波器腔体的工作中的频率，在显示器上观察反射特性和传输特性两条曲线，调整带通滤波器谐振腔内导体的长度，改变谐振频率范围，使其谐振于设定工作频率即可。调整腔体耦合环，使其具有较为理想的带通特性，调整时要两项指标的相互配合、兼顾，满足插入损耗小于0.4dB，反射损耗优于26dB。

带通滤波器根据其工作频点单独调整完毕后，用硬馈弯头以及3dB耦合器分别组成星点式和桥式双工器（3dB耦合器在出厂时已调好，在整个FM波段通用），然后分别对两种双工器进行调整。星点式双工器调整时先将分析仪输出端接一个频点滤波器的输入端，另一频点滤波器输入端接标阻，观察显示器双曲线，进行微调，然后用相同的方式调整另一频点滤波器的指标。桥式双工器调整时先将分析仪输出接入单频点输入端，分析仪输入端接双工器输出端口，吸收负载端和宽带输入端接标阻。观察曲线，两组腔体兼顾调整，使反射损耗和插入损耗均达到最好。

单体双工器调整完毕后，用硬馈将六工器联接好，进行统调，统调的方法是从后至前，即先调靠近输出端口的那一组，使其各项指标符合要求，然后将调试好的这一组做为前一级双工器的负载，调整前一级双工器。每级双工器调整完毕后，将分析仪输入端分别接其它各频点输入端，空余端口接标阻，则可测出该频点输入端与其它各频点输入端之间的隔离度，隔离度应优于40dB。全部调整完毕后，系统输出端接入已调整好的天馈线单元，包括开关板、主馈电缆及天线，将所有指标重新测试一遍，满足指标要求，既告调整结束。表1为我台六工器调整后的实际指标测量结果。

表1 我台六工器调整后的实际指标测量结果

4 开关板以及天线的安装调试

开关板的作用是将六工器合成以后的射频功率信号经功率分配器，平均分成双路信号，经两根4寸主馈电缆送到铁塔上的上下两幅天线功分器的输入端，经分馈线分别馈送到各单幅天线，然后以电磁波的形式辐射出去，覆盖整个服务区，开关板的另一个重要作用是当上下某幅天线出现故障时，可以经过弯头转接以及降低为半功率的方法来保证节目不停播，在故障半幅天线检修结束后，调整弯头位置，既可恢复全功率工作。天线开关板的指标调试在厂家已完成。馈线在施工现场完成，两根馈线要求严格等长，指标的测试过程为先测出上半幅和下半幅的单独指标，然后接入开关板再测天线的总指标，指标满足既可将多工器接入。

5 使用中应注意的问题

（1）多工器在使用中应注意机房内的环境温度，当工作中环境温度过高后，功率通过双工器滤波器腔体时，总会有一少部分功率将转化为热能，两种温度叠加，引起腔体内温度上升，使其内外导体受热发生物理热应力变化，则其等效电感与等效电容参量也产生相应变化，从而引起腔体工作中心频率偏移，频率偏移后，其结果是将有更多的能量消耗在滤波器腔体内部，造成恶性循环。调机中，厂家技术人员告知，多工器腔体外表温度在室温基础上允许其温升摄氏30℃。否则将视为多工故障，那么有效的控制机房内部环境温度和进风量，经常性对多工器腔体外部温度进行测量，是正常维护工作中的一个重要环节。

（2）由于多部发射机、多个双工器以及开关板之间的联接均采用硬馈，因场地等原因造成了许多硬馈弯头、插头的存在，经常观察各接头处有无变色、升温等异常变化，测量桥式双工器负载电阻的温度，经常性的维护将是整个系统运行的关健。

（3）由于该天线系统功率较大，在使用中应对馈管充气设备的运行状况进行巡视，建议馈管中的气压值也应做为巡机抄表中的一项重要内容。