浅析微波电视站天馈系统的应用调试与维护 |
| 2012-06-11 16:24 作者：李成峰 来源：硅谷网-《硅谷》杂志 HV： 编辑： 【搜索试试】
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摘要：以多工器调频发射系统解决资源有限条件下微波电视站多频发射难题为背景，在总结微波电视站天馈系统的基础上，阐释天馈系统重要扩展部件多工器的分类及原理，重点探讨多工器调频发射系统的应用调试及维护方法。
关键词：天馈系统；微波电视站；应用；调试；多工器
中图分类号：TN927.2文献标识码：A文章编号：1671—7597（2012）0410
伴随人们物质文化生活需求的增长，调频广播发射站点越来越多，由于不同微波电视台的资源条件不同，一个频点配置一套天馈系统，不仅耗资巨大，而且容易造成资源浪费。微波电视节目以多个调频频点通过多工馈电方式共用一套天线播出，最为经济实用，较好的解决了资源短缺问题。多工器是当前多工馈电方式电视节目播出的主要支撑设备，使用多工器可以大大简化天馈系统，降低建设和运行费用，多工器的应用及调试是否科学恰当，直接影响微波电视节目的播出质量。
1微波电视站天馈系统概述
微波电视站天馈系统主要包括天线系统和馈线系统两种。天线系统在不同空间方向上有不同的辐射和接收能力，称之为天线的方向性。衡量天线方向性一般使用方向图，在水平方向，辐射、接收无最大方向的称为全向天线，有一个或多个最大方向的称为定向天线。全向天线多在点对多点通信中心台中使用；定向天线由于有明确的最大辐射、接收方向，能量相对集中、增益较高，加之抗干扰能力强，适用于远距离点对点通信。
馈线系统是微波电视播出系统与天线的重要连接设备。不同粗细、质量的馈线会对通信的距离产生不同的影响。电视信号在馈线中传输，除发生导体电阻性损耗外，还人会发生与绝缘材料相关的介质损耗，两种损耗随着馈线长度的增加和工作频率的提高而增加。因此，馈线长度的确定成为影响发射信号质量的重要影响因素之一。一般情况下，阻抗50Ω、截面3的馈线损耗为0.2dB/m，阻抗50Ω、截面7的馈线损耗为0.1dB/m，阻抗50Ω、截面9的馈线损耗为0.07dB/m。
2多工器分类及其工作原理
多工器准确的称为调频多工器，主要有星型、定向耦合型和混合型三种，其基本结构单元是双工器。
2.1星型双工器
星型双工器由带通滤波器谐振腔两个和T型三通一个彼此连接构成，每个带通滤波器谐振腔对应特定频率，并阻塞另一个频率。连线L1长度对f2在T型接点上呈开路特性，L2长度对f1在T型接点上也呈开路特性，f1和f2在互不干扰状态下输出。星型双工器结构简单、价格低廉，其输入端有窄带特性，带通性则取决于带通滤波器特性。星型双工器由于很难保持高串扰抑制度，要求工作频率的间隔越大越好，至少在2MHZ以上。同时由于星型双工器损耗较大，在大功率应用中需要配备专门的冷却系统冷却。
2.2定向耦合型双工器
定向耦合型双工器，又称为桥式双工器。其构成主要包括两个3dB耦合器、两个带通滤波器和一个吸收电阻以及长度相等的同轴馈管。定向耦合型双工器其构成和结构较为复杂，但比较容易获得较小的频率间隔和较高的隔离度，功率容量也较大，因此造价较高，常用于多频点、大功率的调频发射机房。
2.3混合型双工器
混合型双工器，是由星点--定向耦合混合型双工器组合而成。由于采用两种组合的混合结构，可以根据实际频率间隔和整体发射环境及应用要求灵活的进行配置，造价相对于单一结构而言较为低廉。
3微波电视站天馈系统的应用调试
衡量多工器在天馈系统中性能，主要有三个指标：一是隔离度，指双工器对两个不同频率信号之间的隔离能力，隔离能力较低，两信号间则会产生互调，降低调频广播质量。一般隔离度要求优于35dB；二是插入损耗，也称输入和输出口间的电平差值，要求小于0.25dB；三是各输入端口的反射损耗，即输入端电压驻波比要求小于1.1。
天馈系统调试多使用网络分析仪，以使上述三个性能指标达到最优。方法是先调部件再调单元，最后调整个系统，反复检查调整所有指标，直至指标符合要求。网络分析仪RF输出端依次连接各窄带输入口，RF输入端依次连接输出端口，宽带输入口和吸收负载端连接标阻为50欧。两组腔体需兼顾调整，使各窄带输入口反射与插入损耗达到最佳状态。然后，将RF输入端接至吸收负载处，测量各输入信号在吸收负载端的隔离度。最后，将RF输入端接至宽带输入口，测量各窄带输入和宽带输入之间的隔离度，要求达到35dB以上。经过2到3次的反复调试，最后在发射机功放输出端口上测量，直至所有指标符合要求。
4微波电视站天馈系统常见问题及维护
4.1天馈系统的安装
对于多工器、功分器和天线振子要求，要使用抗氧化、耐腐蚀和膨胀系数较低的材质制造，以延长使用寿命。在多工器安装过程中各接口和接插件要紧密结合，避免出现松动，多工器需垂直安装在发射机附近，安装调试后不能随意移动或倾斜，以免影响多工器性能。
4.2多工器温升问题
一般情况下，随着多工器插入损耗的增加，温度会逐渐上升，致调谐频率偏离工作频率，反映在发射机上则是发射功率增加、驻波比升高，严重时可能发生驻波保护，停机冷却后则恢复正常。通常异常温升情况的出现多是由接触不良或接口松动造成的。
4.3天馈系统的密封
整个天馈系统的安装、维护过程，对各接头密封的处理是关键，密封质量好坏直接影响天馈系统寿命。天馈系统密封材料多年来只局限于703胶、704胶、PVC胶带、自粘胶带、环氧树脂和丁基胶等，寿命一般为1到2年，之后会逐斩出现老化、脱落现象。针对这一问题，可以采用带胶热缩管，填充玻璃胶等材料进行改善，效果较好。在连接各部位前将各连接点套入一段相应直径和长度的热缩管，用酒精等清洁剂处理，然后用填充胶来填平连接器的凹凸部位，整体完成，测试天线各单元指标合格后进行密封。
4.4天馈系统驻波比检测
天馈系统驻波比的升高，主要有以下几个原因：1）天线、功分器老化，损坏；2）天馈系统不牢固，出现摆动，连接头接触不良或结构松动；3）连接部位未充分接触，致阻抗不匹配；4）连接部位密封不良，进水或受潮，使馈线系统内部绝缘闪弧产生电击穿；长期受潮也会使铜皮发生氧化降低效率，在大功率运行时过多放热。针对以上问题，要严格按要求安装天馈系统，定期检查、检测每个连接点的密封情况及各单元指标；检查各设备系统的牢固可靠性，定期用充气机对主馈充干燥空气，以免发生受潮；针对天线振子问题，则需要拆下检修。
参考文献：
[1]黄沛江，天馈系统互调干扰的工程处理方法探讨[J].移动通信，2011（22）.
[2]提文雁，浅析调频多工器[J].视听界（广播电视技术），2011（04）.（注：本文版权归作者本人和硅谷杂志所有，禁止他人未经授权转载） |
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