調(diào)頻廣播的天線升級(jí)研究
時(shí)間:2022-03-14 09:10:00
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徐州市銅山區(qū)廣播電視發(fā)射臺(tái)在海拔200多米的泉山上。鐵塔50米高。在鐵塔45米高的位置,安裝有南京天線廠2005年產(chǎn)的調(diào)頻半波偶極子天線。該天線為四層四面十六片布陣,水平極化式發(fā)射。使用近五六年來,只是在2010年夏季發(fā)生過因?yàn)椴Aт撜制屏讯M(jìn)水的故障,修復(fù)后再?zèng)]有出現(xiàn)過其他故障。天線雖然已經(jīng)到報(bào)廢年限(室外天線使用的壽命為四到五年),但是沒有明顯老化的跡象,發(fā)射效果也一直令人滿意:在調(diào)頻一千瓦的功率時(shí),有效覆蓋半徑達(dá)50公里。近期江蘇省廣播電臺(tái)要在我臺(tái)增加轉(zhuǎn)播一套廣播的節(jié)目。增加節(jié)El,常規(guī)的做法無非是再上一套發(fā)射機(jī)和天饋系統(tǒng)。可是El前5O米的鐵塔上天線琳瑯滿目,2O米以上都已經(jīng)裝滿了天線。
鐵塔旁邊還有三層樓高的發(fā)射機(jī)房,所以2O米以下不可能再裝天線。我臺(tái)在播的廣播節(jié)El有二套:一套是調(diào)頻942MHz,功率是1KW,用的是上面提到的半波偶極子天線;一套是調(diào)頻1011MHz一江蘇交通之聲,用的是兩層垂直極化天線?,F(xiàn)在需要再增加一套江蘇音樂之聲的節(jié)目(調(diào)頻97.3MHz),使用多工器共用天線是唯一可行的方法。如果能使用三工器將三套調(diào)頻節(jié)El合成播出,連現(xiàn)在的垂直極化天線都可以拆除,共用一副天線發(fā)射。因此重點(diǎn)問題是偶極子天線可否同時(shí)發(fā)射三套節(jié)El。經(jīng)過查找資料,以及和生產(chǎn)廠家溝通,認(rèn)為使用多工器的方案可行。共用天線的發(fā)射效果在理論上和單獨(dú)使用一副天線沒有多大差別。
El前在用的偶極子天線發(fā)射效果不錯(cuò),這次工程是否能通過對它的升級(jí)改造來實(shí)現(xiàn)呢?這樣既能減輕工作量還能節(jié)省資金。通過會(huì)議商討,最終決定按改造的思路來實(shí)行。
第一步就是到覆蓋區(qū)做收測工作。2005年天線安裝的時(shí)候,已經(jīng)對收測數(shù)據(jù)的做了詳細(xì)記錄。我們以發(fā)射臺(tái)為中心,先到南面宿州方向,距離發(fā)射臺(tái)35公里,用標(biāo)準(zhǔn)的0db天線,架高到5米測得A套節(jié)El場強(qiáng)為42db,B套節(jié)目場強(qiáng)35db。接著向西面肖縣方向,距離發(fā)射臺(tái)34公里,測得A套節(jié)目場強(qiáng)41db,B套節(jié)目場強(qiáng)37db。向北面的利國方向,距離發(fā)射臺(tái)33公里,測得A套節(jié)目場強(qiáng)有39db,B套節(jié)目31db,考慮到這個(gè)方向有高樓遮擋,數(shù)據(jù)不太準(zhǔn)確,繼續(xù)向東測。在東面的大許方向,距離發(fā)射臺(tái)有36公里,A套節(jié)目場強(qiáng)有41db,B套節(jié)目35db。接著向五十公里處測試,先到北面山東微山。距離發(fā)射臺(tái)約51公里,測得A套節(jié)目場強(qiáng)36db,收音機(jī)收聽,音質(zhì)良好;向東走到邳州方向,距離發(fā)射臺(tái)約50公里,測得A套節(jié)目場強(qiáng)是36.5db。向西肖縣西方向,距離發(fā)射臺(tái)52公里,測得A套節(jié)目場強(qiáng)是36.8db。和以前安裝時(shí)的記錄對比,現(xiàn)在的場強(qiáng)略低。說明天線的老化不是很嚴(yán)重。
第二步我們對天線的部件進(jìn)行機(jī)械性能和電氣性能檢測。首先看阻抗變換器。該阻抗變換器為一比十六的。輸入為50歐姆,輸出為十六只5O歐姆的L27—50KF接頭。變換器的最粗直徑只有32毫米。經(jīng)過公式換算,該阻抗變換器的功率容量為1KW。再檢測分饋電纜,電纜為SYZ50—5,防水罩是明顯的老化。偶極子的外導(dǎo)體,還是和新天線一樣。檢測內(nèi)導(dǎo)體,鍍銀點(diǎn)微微發(fā)暗。我們用主饋直接接單片偶極子,功率開到1KW發(fā)射,效果良好。接著把單片偶極子的天線圖紙繪出,和生產(chǎn)廠家溝通,該天線單片可承受1.5KW。16片布陣時(shí),系統(tǒng)功率可承載功率容量十千瓦。
除了功率外,還要考慮到其他頻率點(diǎn)的的使用,我們用網(wǎng)絡(luò)分析儀檢測,在饋管端口測試,發(fā)現(xiàn)天線的帶寬只有3兆,與計(jì)劃的情況有出入。大家分析了情況,認(rèn)為有三種可能:一是天線定制時(shí)就是按我們的主頻94.2MHz設(shè)計(jì),系統(tǒng)部件只有3兆帶寬,這種情況天線是滿足不了要求的;二是為了提高增益,調(diào)試的時(shí)候把設(shè)計(jì)為寬帶的天線調(diào)成了3兆帶寬使用,這樣的話通過調(diào)試還能再調(diào)整回來;三是部分器件按窄帶設(shè)計(jì),部分器件按寬帶設(shè)計(jì)的,根據(jù)射頻系統(tǒng)的乘法疊加原理,系統(tǒng)合成就成了窄帶的,這種情況就需要判斷哪些部件是窄帶的,哪些部件是寬帶的。接下來就要把系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分成幾部分檢測。先從阻抗變換器入手。卸掉16片單偶極子板,接上50歐姆的寬頻帶假負(fù)載,發(fā)現(xiàn)帶寬只有3.5兆。然后用主饋直接接單片天線測試,帶寬從85兆至11O兆之間的反射系數(shù)最低為25db。
看來單片天線是寬帶的,只是反射指標(biāo)還不是太好(國標(biāo)甲級(jí)指標(biāo)為265db),只能達(dá)到乙級(jí)指標(biāo)。綜合上述情況,決定進(jìn)行升級(jí)改造,方案就是更換部件后系統(tǒng)調(diào)試。更換的主要部件:1.原1KW功分器換成10KW的;2.分饋電纜換成螺紋同軸電纜,單支電纜功率容量達(dá)到1.5KW以上;3.防水罩,因?yàn)橐呀?jīng)使用有五六年,明顯老化了,況且在201of-夏天有幾片破裂了,決定全部更換;4.內(nèi)導(dǎo)體考慮到它的重要性,也換成全新的。經(jīng)過升級(jí)改造后,系統(tǒng)測試,調(diào)頻廣播全頻帶88兆至108兆內(nèi),反射系數(shù)達(dá)到29db以上,指標(biāo)為優(yōu)良。在后面的場強(qiáng)測試中,我們的主頻道(原來也是這套天線發(fā)射的頻道)~D2005年天線安裝時(shí)的場強(qiáng)數(shù)據(jù)相同。轉(zhuǎn)播的廣播(原是用兩層垂直極化天線發(fā)射的)場強(qiáng)明顯提高到和第一套節(jié)目持平。經(jīng)過一周的艱苦奮戰(zhàn),使用多工器使三套節(jié)目在同一天線上發(fā)射。最后經(jīng)過場強(qiáng)儀和實(shí)際收聽的測試,各種指標(biāo)和音質(zhì)都達(dá)到了我們預(yù)期的效果,圓滿、順利地完成了這次調(diào)頻天線的改造任務(wù)。