调频发射台多工器的改造

摘要：

@@1 问题的提出 调频多工器是指将多路不同工作频率的调频信号合在一起送至天馈线的设备。由于调频广播信号的带宽只有200 kHz,因此使用调频多工器可以使多路调频广播信号共用一副天线,从而简化了天馈线系统,降低设备的运行、维护费用。改造前,天津广播电视塔调频机房使用的调频多工器为德国凯世林(KATHREIN)公司生产的五工器,功率容量为5×10 kW,频率及对应发射机的台号和功率依次为:92.5 MHz(暂空)、99 MHz(音乐频道 10 kW)、102.9 MHz(暂空)、104.6 MHz(文艺频道 10 kW)、106.8 MHz(交通频道 1 kW)。调频天线为6层4面圆极化背腔天线,增益7.8 dB,中心标高为325.2 m,功率容量50 kW。主馈线为HF61/8英寸CUZY 50 Ω电缆,功率容量50 kW。 随着近年来调频广播的发展,2000年初天津人民广播电台计划将其用中波播出的3套节目增加调频播出,实现“双频播出”。新增频率为91.1 MHz(生活频道)、97.2 MHz(新闻频道)和101.2 MHz(经济频道),功率分别为300 W。天津广播电视塔原有调频广播的总发射功率为21 kW,新增3套节目后为21.9 kW ,小于现有天馈线的功率容量,可继续使用现有天馈线。但对多工器系统要进行更新或改造以满足使用要求,就这一问题有以下3个方案可供选择。 方案一:淘汰现有五工器,另外购置一部八工器并继续利用现有天馈线。此方案不但耗资较大并造成现有设备的浪费,而且需要拆动总输出馈线,耗时较多,易造成现有3套节目停播,故不宜采用。 方案二:购置一部三工器,另外架设一副小功率调频天线并敷设相应的馈线。考虑到天津塔的实际情况和将来的发展,此方案也不是最佳方案。 方案三:将现有五工器改造成八工器并继续利用现有天馈线。此方案可继续利用现有设备,特别是可充分利用现有天线的高度和增益的优势使新增3套节目清晰地覆盖天津市区及周边地区;而多工器的改造从理论和实践上都是可行的,只要安排适当就不会造成停播,故决定采用这一方案。2 多工器改造可行性分析 目前,调频多工器多采用由若干定向耦合双工器(桥式单元)及星型双工器组合而成。天津塔原有的五工器正是采用了这种形式(如图1所示)。现简要分析一下它的工作原理。2.1 3 dB耦合器 3 dB耦合器常被用作功率的合成与分配(如图2所示)。由于其耦合线长度为λ/4,因此当端口1输入信号功率为P1时,在耦合端口2得到的信号功率为P1/2且相位与端口1相同;在直通端口4得到的信号功率为P1/2且相位比端口1滞后90°,实现了功率的分配。端口3为隔离端,理想状态下没有信号输出,但由于两路输出通道很难作到完全匹配,故端口3也会消耗一定功率。反过来,当端口1和3同时有信号输入且功率相等,即P1= P3且端口3信号相位比端口1滞后90°时,在端口4得到的信号功率为2P1;而在端口2,由于两路信号幅度相等;相位差180°,互相抵消,因此输出为零。从而实现了端口1和3两路信号的功率合成且两路信号相互隔离。2.2 带通滤波器 此种滤波器的滤波性能在整个调频波段内基本一致,只要进行适当调节就可得到所需的频率和滤波性能。2.3 桥式单元 每个桥式单元由两个特定频率的带通滤波器、两个3 dB耦合器、一个吸收负载R及馈管、弯头组成(如图3所示)。由于两组f1带通滤波器对信号f1呈通带特性,因此信号f1被3 dB耦合器A等分成功率相等而相位差90°的两路信号后通过带通滤波器在3 dB耦合器B的端口4合成输出,不会对信号f2造成窜扰。而信号f2被3 dB耦合器B等分成功率相等而相位差90°的两路信号后,由于两组f1带通滤波器对信号f2呈阻带特性,因此两路信号均被反射回来重新被3 dB耦合器B合成由端口4输出,从而实现f1和f2的双工。通常f1输入口称为窄带输入口;f2输入口称为宽带输入口,它能输入除f1外的所有信号但要求与f1间隔1 MHz以上,以保证隔离度。实际上,由于两组f1带通滤波器并不能完全对f2造成反射,必有一部分f2信号泄漏到3 dB耦合器A的2和4端口,在端口3合成后被吸收负载R吸收,不会对f1造成窜扰。因此桥式单元的隔离度较高,频率间隔可以较小,但调整时要求较高。

机标关键词：调频多工器、发射台、信号功率、端口、带通滤波器、耦合器、天馈线、功率容量、调频广播信号、输入、相位、五工器、天津、输出、频率、频道、继续利用、天线、合成、广播电视塔

分类号：TN832(无线电设备、电信设备)

在线出版日期：2004-01-08（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共5页

页码：40-44