調頻廣播的天線升級研究

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徐州市銅山區廣播電視發射臺在海拔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年產的調頻半波偶極子天線。該天線為四層四面十六片布陣，水平極化式發射。使用近五六年來，只是在2010年夏季發生過因為玻璃鋼罩破裂而進水的故障，修復后再沒有出現過其他故障。天線雖然已經到報廢年限(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，發射效果也一直令人滿意：在調頻一千瓦的功率時，有效覆蓋半徑達50公里。近期江蘇省廣播電臺要在我臺增加轉播一套廣播的節目。增加節El，常規的做法無非是再上一套發射機和天饋系統。可是El前5O米的鐵塔上天線琳瑯滿目，2O米以上都已經裝滿了天線。

鐵塔旁邊還有三層樓高的發射機房，所以2O米以下不可能再裝天線。我臺在播的廣播節El有二套：一套是調頻942MHz，功率是1KW，用的是上面提到的半波偶極子天線；一套是調頻1011MHz一江蘇交通之聲，用的是兩層垂直極化天線。現在需要再增加一套江蘇音樂之聲的節目(調頻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頻節El合成播出，連現在的垂直極化天線都可以拆除，共用一副天線發射。因此重點問題是偶極子天線可否同時發射三套節El。經過查找資料，以及和生產廠家溝通，認為使用多工器的方案可行。共用天線的發射效果在理論上和單獨使用一副天線沒有多大差別。

El前在用的偶極子天線發射效果不錯，這次工程是否能通過對它的升級改造來實現呢?這樣既能減輕工作量還能節省資金。通過會議商討，最終決定按改造的思路來實行。

第一步就是到覆蓋區做收測工作。2005年天線安裝的時候，已經對收測數據的做了詳細記錄。我們以發射臺為中心，先到南面宿州方向，距離發射臺35公里，用標準的0db天線，架高到5米測得A套節El場強為42db，B套節目場強35db。接著向西面肖縣方向，距離發射臺34公里，測得A套節目場強41db，B套節目場強37db。向北面的利國方向，距離發射臺33公里，測得A套節目場強有39db，B套節目31db，考慮到這個方向有高樓遮擋，數據不太準確，繼續向東測。在東面的大許方向，距離發射臺有36公里，A套節目場強有41db，B套節目35db。接著向五十公里處測試，先到北面山東微山。距離發射臺約51公里，測得A套節目場強36db，收音機收聽，音質良好；向東走到邳州方向，距離發射臺約50公里，測得A套節目場強是36．5db。向西肖縣西方向，距離發射臺52公里，測得A套節目場強是36．8db。和以前安裝時的記錄對比，現在的場強略低。說明天線的老化不是很嚴重。

第二步我們對天線的部件進行機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。偶極子的外導體，還是和新天線一樣。檢測內導體，鍍銀點微微發暗。我們用主饋直接接單片偶極子，功率開到1KW發射，效果良好。接著把單片偶極子的天線圖紙繪出，和生產廠家溝通，該天線單片可承受1．5KW。16片布陣時，系統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的的使用，我們用網絡分析儀檢測，在饋管端口測試，發現天線的帶寬只有3兆，與計劃的情況有出入。大家分析了情況，認為有三種可能：一是天線定制時就是按我們的主頻94．2MHz設計，系統部件只有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，調試的時候把設計為寬帶的天線調成了3兆帶寬使用，這樣的話通過調試還能再調整回來；三是部分器件按窄帶設計，部分器件按寬帶設計的，根據射頻系統的乘法疊加原理，系統合成就成了窄帶的，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。接下來就要把系統結構分成幾部分檢測。先從阻抗變換器入手。卸掉16片單偶極子板，接上50歐姆的寬頻帶假負載，發現帶寬只有3．5兆。然后用主饋直接接單片天線測試，帶寬從85兆至11O兆之間的反射系數最低為25db。

看來單片天線是寬帶的，只是反射指標還不是太好(國標甲級指標為265db)，只能達到乙級指標。綜合上述情況，決定進行升級改造，方案就是更換部件后系統調試。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到1．5KW以上；3．防水罩，因為已經使用有五六年，明顯老化了，況且在201of-夏天有幾片破裂了，決定全部更換；4．內導體考慮到它的重要性，也換成全新的。經過升級改造后，系統測試，調頻廣播全頻帶88兆至108兆內，反射系數達到29db以上，指標為優良。在后面的場強測試中，我們的主頻道(原來也是這套天線發射的頻道)~D2005年天線安裝時的場強數據相同。轉播的廣播(原是用兩層垂直極化天線發射的)場強明顯提高到和第一套節目持平。經過一周的艱苦奮戰，使用多工器使三套節目在同一天線上發射。最后經過場強儀和實際收聽的測試，各種指標和音質都達到了我們預期的效果，圓滿、順利地完成了這次調頻天線的改造任務。