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六工器的吸收负载为何全面损坏

2008-05-28 陈小珊 湖南电台 依马狮广电资讯网


    湖南广播电台调频发射台天馈系统使用的是六工合成,其方框原理图附后,已经使用两年有余,故障并不多,但日前出现某台发射机驻波比突然增大的情况,经检查,天线并没有明显故障,而发射机接假负载工作时,驻波比很好,这说明发射机也没有问题,疑问便集中在多工器上,经检查,发现这一组腔体的吸收负载烧坏了,不仅直流电阻大大偏离了原阻值,其驻波比也已经在1.4以上。将这个假负载换了以后,故障解除。
    虽然故障排除了,但是为什么会出现这种情况呢?其他五个吸收负载是否无恙呢?为了将问题追查到底,我们将其他的假负载全部拆下来量了一遍,结果真是大跌眼镜,所有的假负载都不同程度的损坏了,有些负载的直流电阻甚至到了200兆欧以上(这个型号的直流电阻应该是50欧姆),在调频段的驻波比有的大到了60以上。
    经过仔细的分析,我认为主要的可能性有以下几点:
    1.3DB定向耦合器的指标不理想,隔离度、平衡度恶化;
    2.带通滤波器的带宽太宽,截断的指标不理想;
    3.发射机的谐波过于丰富;
    4.假负载使用的功率容量太小,发射机的调制度太大;
    5.天线的瞬间短路。
    首先来回顾一下多工器的原理,通过附图的原理框图可以看出,FM六工器有五组桥式双工器组成,先简单介绍一下桥式二工器的原理。
    组成:
    1.两个3DB定向耦合器D1、D2
    2.两个F2频率的带通滤波器B2。
    3.一个吸收负载R
    4.连接的硬馈。

六工器的吸收负载为何全面损坏

    原理:
    射频信号F2通过电桥D1的1口在3口和4口形成功率一半输出,其中3口和1口相位同相,4口相位比1口滞后90度。两路信号通过B2滤波器到达D2电桥的3口和4口。其中D2耦合器的4口2口的相位相同,3口经过90度延时后到达D2的2口。对于F2信号在D2的2口正好同相和成。而在D2的1口,已经延时90度的D2的4口信号经过3DB耦合器后再延时90度,共延时180度,于D2的3口过来没有延时的F2信号正好反相抵消,因此F2在D2的1口没有功率输出。
    信号F1通过D21端输入,在3和4端口输出功率一半的F1信号,在带通滤波器输入口变全反射,由于相位关系在D2的2端口和成,因此在D2的2口有F1+F2输出。
    实际上,3DB定向耦合器的指标不可能是绝对理想,也就是说,隔离口不可能一点功率都没有,如果说指标坏到一定的程度以后,将大于假负载所能够承受,这就会导致假负载的损坏;
    同时,带通滤波器的特性曲线绝对不是一个理想的矩形,而是一个有一定斜度的山峰,这样带通滤波器并不能对F1全反射,会有一定的信号泄露到D1的3和4端口,尤其是当F1接近于通过频率时泄漏的将更多,它们在2口相加被负载R吸收。如果此时带通滤波器的带宽宽到一定程度,2口的实际功率将会超过假负载的承受程度;而且目前的调频发射机(不管是进口的还是国产的)为了能够在调频87-108M都能工作,在它的输出只是使用了低通滤波器,而不是带通滤波器,国内的调频广播为了盲目地追求响度,经常把调制度调得很大,比如,我们台,在没有使用音频处理器时,调制度最大一般都会大于120%,从调频输出带宽的公式可知,频偏越大,输出带宽越大,这样,当调制度增大,调频输出的频带就会大大扩展,那么,相应的假负载就会需要吸收更多的功率;而我们的多工器是国外进口的,有着十年的质保,他们对自己的器件指标相当自信,在我们六台发射机共发射60KW功率的情况下,六个假负载都才使用100W的容量。所有这几种因素集中在一起,会使得假负载100W的容量承受不住而损坏。
    另外,天线对多工器的影响也是极大的,因为二者是一种前级和末级的关系,当天线受到恶劣天气的影响,如持续雨雪冰冻、狂风等,发生短时间短路、断路或者驻波比恶化时,会有大量功率返回到多工器上面来,因而损坏假负载也就不足为奇了,很多高山台的经验教训也证明了这一点。
    而且,发射机的谐波也不可忽视,FM发射机的带外谐波主要在2次3次谐波,但现在的调频发射机都使用了低通滤波器,因而这便成了一个非常次要而可以忽略不计的因素了。
    通过上面的这些分析,我认为,也不一定是某一种因素造成了这些假负载的大面积损坏,更多的可能性是多种因素集中在一起,才造成了这种局面,正因为所有器件都正常时,假负载上吸收的功率并不多,因而在发射机上并没有表象出来,只是当某种异常情况发生时,需要假负载吸收功率时,负载不能正常工作,这将会给发射机造成极大的损害,而这短时间的恶劣情况或许并不一定立即让值班员发觉,但危害一定是极大的。所以,必须采取相应的措施,如:
    更换功率容量更大的假负载;
    频率接近的两个频率要增加带通滤波器腔体的数目,使滤波效果更好;
    保证硬馈的可靠连接;
    及时维护铁塔上的天线,发现并消除隐患;
    定时检查3DB耦合器和带通滤波器的指标。
    多工器是天馈系统的重要组成部分,而且是公共部分没有备份的一段,它的指标大大影响着播出质量,因此对它的维护切不可掉以轻心,必须时时关注,慎重对待。

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