導(dǎo)語：數(shù)字電視多工器原理與維護(hù)一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

1引言

數(shù)字電視多工器能夠?qū)⒍鄠€(gè)不同頻道的數(shù)字電視發(fā)射機(jī)發(fā)射的射頻信號(hào)轉(zhuǎn)化為組合信號(hào)，并通過一個(gè)寬頻天饋系統(tǒng)發(fā)射出去，這樣無需增加額外的天線，減少了廣播電視塔的占地空間，降低了發(fā)射系統(tǒng)建設(shè)投資的費(fèi)用。在技術(shù)方面，多工器系統(tǒng)具有良好的電氣、機(jī)械性能，各頻道信號(hào)之間互不干擾，各端口之間有較高的隔離度，后期的調(diào)試維護(hù)成本低，因此其應(yīng)用范圍很廣。隨著地面數(shù)字廣播電視技術(shù)的發(fā)展及普及，數(shù)字電視多工器在無線廣播電視領(lǐng)域得到了日益廣泛的應(yīng)用。

2數(shù)字電視多工器的工作原理

地面廣播電視發(fā)射系統(tǒng)所使用的數(shù)字電視多工器通常都是以橋式雙工器為基本單元，經(jīng)級(jí)聯(lián)后，組合成數(shù)字電視多工器。2.1橋式雙工器的基本構(gòu)成和原理。下面以橋式雙工器的實(shí)現(xiàn)原理為例，分析多工器的工作原理。橋式雙工器結(jié)構(gòu)組成示意圖如圖1所示。橋式雙工器由兩個(gè)中心頻率不同的3dB定向耦合器（3dB1、3dB2）和兩個(gè)帶通濾波器（BPF1、BPF2）連接構(gòu)成。其工作原理是：數(shù)字電視發(fā)射機(jī)射頻信號(hào)f1經(jīng)A1端口輸入，經(jīng)定向耦合器3dB1分別在B1、D1端口形成功率各一半的輸出信號(hào)，其中，B1端口與A1端口同相位，D1端口經(jīng)λ/4，滯后B1端口90°，兩路信號(hào)分別通過帶通濾波器（BPF1和BPF2）輸出到定向耦合器3dB2的B2和D2端口，由于C2端口與D2端口同相位，C2端口經(jīng)λ/4，滯后B2端口90°，兩路信號(hào)在C2端口同相位合成，輸出滯后90°的信號(hào)f1。由于B2與A2同相位，A2滯后D2信號(hào)90°，兩路信號(hào)在A2端口相位相差180°，f1信號(hào)經(jīng)定向耦合器（3dB2）在A2端口沒有輸出。f1信號(hào)經(jīng)3dB1端口A1輸入，輸出兩路信號(hào)相差90°，在C1端口形成反向180°的信號(hào)，相互抵消，在C1端口無輸出。數(shù)字電視發(fā)射機(jī)射頻信號(hào)f2經(jīng)A2端口輸入，經(jīng)定向耦合器3dB2端口B2、D2輸出相位差90°信號(hào)，經(jīng)帶通濾波器（BPF1和BPF2）全反射，再經(jīng)定向耦合器3dB2后，在C2端口合成輸出滯后90°的信號(hào)f2；在A2端口形成反向180°信號(hào)相抵消，無輸出。自此，兩部數(shù)字電視發(fā)射機(jī)輸出信號(hào)f1和f2在C2端口合成輸出f1+f2。實(shí)際上，兩個(gè)濾波器并不能完全反射f2信號(hào)，會(huì)有一小部分信號(hào)泄漏到3dB1的B1和D1端，通常在C1端加入50Ω吸收負(fù)載進(jìn)行吸收，不會(huì)傳到A1端口，對(duì)f1進(jìn)行串?dāng)_。2.2帶通濾波器的原理與調(diào)試。帶通濾波器是對(duì)輸入信號(hào)的頻率具有選擇性的一個(gè)二端口網(wǎng)絡(luò)，它允許某些頻率范圍的信號(hào)通過，而其他頻率的信號(hào)幅值均要受到衰減或抑制。帶通濾波器由RLC元件或RC元件構(gòu)成，一般由低通濾波器和高通濾波器組合而成，如圖2所示。帶通濾波器的上限截止頻率是低通濾波器的上限截止頻率，帶通濾波器的下限截止頻率是高通濾波器的下限截止頻率，即它可以濾掉低端頻率，又可以濾掉高端頻率，只讓指定頻率通過。用于廣播發(fā)射系統(tǒng)的帶通濾波器通常是腔體濾波器，它能夠滿足發(fā)射系統(tǒng)大功率容量的需求，帶通濾波器分為傳統(tǒng)級(jí)聯(lián)濾波器和交叉耦合濾波器。傳統(tǒng)級(jí)聯(lián)濾波器各諧振腔體通過耦合結(jié)構(gòu)首尾相連，腔體個(gè)數(shù)越多，越容易滿足性能要求，其缺點(diǎn)是插入損耗的帶外抑制度平緩，這樣會(huì)導(dǎo)致相鄰頻道間產(chǎn)生干擾；交叉耦合濾波器的諧振單元，除首尾各連接一個(gè)諧振腔外，側(cè)壁往往通過耦合結(jié)構(gòu)連接其余諧振單元。交叉耦合濾波器可用更少的諧振單元實(shí)現(xiàn)相同的目標(biāo)，其缺點(diǎn)是調(diào)試過程較復(fù)雜。數(shù)字廣播電視帶通濾波器通常采用交叉耦合濾波器，其關(guān)鍵是要調(diào)節(jié)腔內(nèi)部諧振柱導(dǎo)體的長度，也就是通過改變耦合電容的大小，來調(diào)整腔體的諧振頻率，使其與輸入頻率相同，并滿足帶寬要求。三腔帶通濾波器結(jié)構(gòu)示意圖如圖3所示。數(shù)字腔體濾波器將激勵(lì)的方式改變?yōu)榭烧{(diào)結(jié)構(gòu)，例如通過設(shè)置可上下移動(dòng)、左右旋轉(zhuǎn)可調(diào)的耦合環(huán)，改變環(huán)形饋電激勵(lì)的耦合大小等。三腔帶通濾波器反射系數(shù)曲線調(diào)試過程圖如圖4所示，調(diào)試過程如下：首先微調(diào)環(huán)形饋電激勵(lì)的螺栓，改變耦合度大小和強(qiáng)度，使得反射曲線中出現(xiàn)明顯的三個(gè)極點(diǎn)，依次調(diào)節(jié)三個(gè)諧振柱的螺栓和微調(diào)諧振柱的螺栓，使反射曲線極點(diǎn)落于所需頻道中心，如圖4中的反射曲線1所示；此時(shí)再次調(diào)整環(huán)形饋電激勵(lì)的螺栓，改變耦合度大小和強(qiáng)度，使得三個(gè)極點(diǎn)向中心頻率靠攏逼近，再依次調(diào)節(jié)三個(gè)諧振柱的螺栓和微調(diào)諧振柱的螺栓，使極點(diǎn)再次落在頻道中心，如圖4中的反射曲線2所示；依次循環(huán)上述操作，直至頻道內(nèi)回波損耗指標(biāo)滿足要求，如圖4中的反射曲線3所示。由上述調(diào)試過程可知：此種三腔帶通濾波器調(diào)節(jié)方式既節(jié)約時(shí)間，又能夠較為準(zhǔn)確地得到反射曲線，且頻點(diǎn)偏移更小。2.3定向耦合器的調(diào)試。3dB定向耦合器作為橋式雙工器的基本結(jié)構(gòu)，其使用最為廣泛的是單節(jié)λ/4定向耦合器，單節(jié)λ/4寬邊定向耦合器結(jié)構(gòu)示意圖如圖5所示。其阻抗和頻帶帶寬都應(yīng)滿足整個(gè)發(fā)射系統(tǒng)的頻道要求，并且耦合端與直通端插入損耗的幅度和相位差應(yīng)整體保持在較小誤差范圍內(nèi)，帶外信號(hào)在端口反相相消的效果才會(huì)更好，各頻道之間的隔離度才會(huì)更高。3dB定向耦合器三種不同尺寸直通端和耦合端的插入損耗對(duì)比圖如圖6所示。由圖6可知：在所用調(diào)頻頻帶88~108MHz范圍內(nèi)，應(yīng)保證兩個(gè)端口插入損耗的差值越小越好。在圖6中，曲線3輸出兩端口的插入損耗差值過大，并且呈現(xiàn)上下脫離的趨勢，因此與理想指標(biāo)相差甚遠(yuǎn)；曲線2在頻帶兩端頻點(diǎn)能夠達(dá)到零差值，但是頻帶中心范圍插損差值較大；曲線1雖然零點(diǎn)在頻帶內(nèi)，但是頻帶內(nèi)插入損耗整體差值比前者小。經(jīng)過上述比較，曲線3的效果相對(duì)好一些。耦合器正常工作情況下，帶外信號(hào)反相抵消作用更明顯，因此，在保證各端口反射系數(shù)指標(biāo)要求的情況下，調(diào)試過程中應(yīng)使耦合端和直通端插入損耗差值盡可能小。在耦合端和直通端插入損耗差值過大情況下，最簡單實(shí)用的方法是，調(diào)節(jié)耦合板寬度，進(jìn)而調(diào)節(jié)耦合度。

3數(shù)字電視多工器的維護(hù)

數(shù)字電視多工器是通過多個(gè)橋式雙工器串聯(lián)得到的，以數(shù)字電視多工器中的四工器為例，介紹其維護(hù)的方法。數(shù)字電視四工器連接圖如圖7所示，數(shù)字電視四工器由六個(gè)六腔帶通濾波器、六個(gè)3dB定向耦合器、三個(gè)吸收負(fù)載及饋管連接而成。其中，f1輸入端口為DTMB寬帶口，f2、f3、f4分別為470~870MHz頻率連續(xù)可調(diào)的任意三個(gè)數(shù)字電視頻道接口。其工作原理是，f2信號(hào)通過3dB定向耦合器和帶通濾波器后，在經(jīng)3dB定向耦合器與寬帶口的f1頻率合成輸出為（f1+f2）頻率；f3信號(hào)通過3dB定向耦合器和帶通濾波器后，再經(jīng)3dB耦合器與寬帶口的（f1+f2）合成為（f1+f2+f3）信號(hào)；f4信號(hào)通過3dB定向耦合器和帶通濾波器后，再經(jīng)3dB定向耦合器與（f1+f2+f3）合成，總輸出（f1+f2+f3+f4）信號(hào)，最后經(jīng)饋線送到天線發(fā)射。數(shù)字電視四工器應(yīng)滿足如下技術(shù)指標(biāo)要求：輸入端口反射系數(shù)大于26dB；輸入窄帶端口到寬帶端口隔離度大于50dB、寬帶端口到窄帶端口隔離度大于35dB；中心頻率f0插入損耗小于0.5dB；f0±3.8MHz頻率小于0.7dB；f0±4.2MHz頻率抑制度大于4dB；f0±4.2MHz頻率抑制度大于40dB。其中心頻率f0為電視頻道所占帶寬的中心頻率。為滿足上述各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)，保證多工器正常工作，需對(duì)其進(jìn)行如下維護(hù)。3.1控制多工器的外部溫度。由于機(jī)房環(huán)境溫度升高或多工器工作中溫度升高，會(huì)造成濾波器溫度上升，由于熱脹冷縮的原因，溫度每升高1℃，濾波器的諧振頻率降低20kHz左右。當(dāng)濾波器溫度上升30℃時(shí)，它的整個(gè)通帶頻率將向低漂移600kHz左右，多工器無法正常工作，因此，數(shù)字多工器中的帶通濾波器溫度的穩(wěn)定性非常重要。同時(shí)，較高的溫度也會(huì)降低多工器連接件的機(jī)械強(qiáng)度，造成3dB耦合器和帶通濾波器接口處同軸饋線的連接件變形。因此，在多工器運(yùn)行過程中，應(yīng)定期測試工作環(huán)境的溫度，通常要求溫度的上限在30℃左右，一旦發(fā)現(xiàn)工作環(huán)境溫度的異?；蚨喙て鞅砻娼饘贉囟冗^高，都應(yīng)采取相應(yīng)的冷卻措施，保證多工器在正常的溫度下進(jìn)行工作。3.2保證多工器器件具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度。除了溫度過高會(huì)影響多工器的機(jī)械強(qiáng)度外，另一個(gè)重要因素是各個(gè)機(jī)械加工件是否能滿足足夠的承重和機(jī)械強(qiáng)度。（1）通常腔體濾波器各腔之間是通過耦合窗實(shí)現(xiàn)電耦合，在腔體之間的金屬隔板之間開窗，使得腔內(nèi)能量之間能夠相互耦合（見圖3），但金屬隔板的厚度不夠或耦合窗口過大，都會(huì)導(dǎo)致因其機(jī)械強(qiáng)度不夠，都會(huì)使得濾波器腔體上側(cè)金屬板和腔內(nèi)耦合板承受更大的重力，很容易使其變形。（2）腔體濾波器除了可以調(diào)節(jié)腔內(nèi)諧振柱實(shí)現(xiàn)頻道的轉(zhuǎn)換外，更多的是將濾波器輸入輸出端口激勵(lì)設(shè)置成可調(diào)結(jié)構(gòu)，以配合諧振柱調(diào)節(jié)，這樣做，使得可調(diào)范圍和靈活性變大。對(duì)于耦合器及各組件安裝在濾波腔體側(cè)面的情況，輸入輸出端口處的處理，通常都是將外部同軸饋線的內(nèi)導(dǎo)體延伸進(jìn)濾波器腔體內(nèi)一段距離后，再連接激圖7數(shù)字電視四工器連接圖勵(lì)器件（比如可旋轉(zhuǎn)金屬環(huán)或金屬板等），這樣會(huì)導(dǎo)致延伸進(jìn)腔體的內(nèi)導(dǎo)體需要承受激勵(lì)器件的全部重力，并且在調(diào)節(jié)過程中，也會(huì)受到輕微變形產(chǎn)生的應(yīng)力。由于內(nèi)導(dǎo)體的尺寸有相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)限制（內(nèi)外導(dǎo)體尺寸通常固定），這就要求激勵(lì)器件不能過大或過小，過大會(huì)導(dǎo)致內(nèi)導(dǎo)體產(chǎn)生變形甚至斷裂；過小會(huì)使其失去調(diào)節(jié)作用，并且降低了濾波器的可調(diào)范圍。3.3確保各連接件之間連接緊密。對(duì)于多工器加工后的組裝，應(yīng)保證各器件之間連接的緊密性。濾波器與耦合器之間同軸饋管及連接組件應(yīng)確保連接緊密，否則會(huì)導(dǎo)致射頻信號(hào)能量泄露和多工器指標(biāo)變差。通常濾波器和耦合器都設(shè)有微調(diào)諧柱，通過在諧振腔和耦合器外壁開小孔并內(nèi)插可調(diào)螺柱達(dá)到微調(diào)指標(biāo)性能的作用。微調(diào)柱過多或由加工誤差引起的螺柱小孔螺紋未能緊密結(jié)合，都會(huì)導(dǎo)致信號(hào)能量的泄露，并且會(huì)降低多工器的功率容量；若多工器與天線的饋電部分連接不夠緊密，同樣也會(huì)導(dǎo)致信號(hào)能量的泄露及多工器的隔離度指標(biāo)變差。因此，在調(diào)試之前，應(yīng)首先要保證各連接件的緊密性，避免在能量泄露的情況下，調(diào)試多工器的性能指標(biāo)。3.4統(tǒng)調(diào)多工器指標(biāo)。多工器的調(diào)試過程，應(yīng)注意先后順序，首先要對(duì)濾波器和耦合器的指標(biāo)進(jìn)行調(diào)試，濾波器可調(diào)性大，通常只需調(diào)節(jié)諧振柱與輸入輸出端口激勵(lì)環(huán)便能達(dá)到指標(biāo)要求；耦合器加蓋封裝后，可直接調(diào)節(jié)的器件只有微調(diào)螺柱，微調(diào)螺柱主要影響耦合器直通端和耦合端的插入損耗指標(biāo)，并且其影響較?。辉诮M裝連接后，應(yīng)由天線端口向輸入端口逐級(jí)進(jìn)行調(diào)試，并保證所有的連接點(diǎn)螺釘緊固，這樣一旦發(fā)現(xiàn)指標(biāo)不滿足要求或射頻泄露，便于查明原因。在保證上述測試調(diào)試過程無誤，且各項(xiàng)指標(biāo)滿足要求的條件下，再對(duì)多工器進(jìn)行整體測試，一般地，反射指標(biāo)和端口隔離度指標(biāo)若有頻帶偏差或未能達(dá)到要求，除了檢查各連接口緊密性和調(diào)整吸收負(fù)載外，應(yīng)主要調(diào)整濾波器單元，改善整體的測試指標(biāo)。

4結(jié)束語

多工器在數(shù)字廣播電視發(fā)射系統(tǒng)中具有廣泛的應(yīng)用，選用合適的多工器能夠增強(qiáng)發(fā)射系統(tǒng)的覆蓋范圍，提高天饋系統(tǒng)的工作效率。本文針對(duì)多工器的基本結(jié)構(gòu)和原理進(jìn)行分析，并從多工器的維護(hù)方法入手，對(duì)多工器后期維護(hù)維修等問題進(jìn)行了探討，現(xiàn)提出如下三點(diǎn)注意事項(xiàng)。（1）要選用合適的多工器結(jié)構(gòu)，有利于組裝，避免在調(diào)試過程中，遇到不必要的問題，減少后期調(diào)試維護(hù)的時(shí)間周期。（2）多工器的維護(hù)和調(diào)試過程較為簡單，要確保多工器工作的外部環(huán)境溫度的正常以及通風(fēng)性能良好，要定期對(duì)多工器進(jìn)行維護(hù)及性能測試，確保多工器的正常運(yùn)行。（3）要熟悉多工器后期調(diào)試及維護(hù)流程，只有這樣，才能有效發(fā)揮多工器的作用，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行更合理的維護(hù)和管理，確保數(shù)字廣播電視信號(hào)的傳輸發(fā)送。

作者:劉淑文 單位:遼寧省廣播電視中心發(fā)射臺(tái)