數(shù)字電視發(fā)射機(jī)濾波器修復(fù)分析

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一、引言

廣播電視用的帶通濾波器具有頻率選擇過濾雜波的作用，其能對(duì)特定頻點(diǎn)以外的頻率進(jìn)行有效濾除，讓發(fā)射機(jī)能發(fā)送比較純正的載波，實(shí)現(xiàn)廣播電視節(jié)目較高質(zhì)量的視聽效果。濾波器通常在發(fā)射機(jī)輸出端與天線之間設(shè)置，是廣播電視發(fā)射系統(tǒng)中不可或缺的重要設(shè)備之一。本人結(jié)合“村村通”鄉(xiāng)鎮(zhèn)臺(tái)站裝機(jī)的案例，講述廣西地面數(shù)字電視濾波器故障的修復(fù)過程。

二、故障現(xiàn)象

凱騰四方50W數(shù)字電視發(fā)射機(jī)（如圖1），裝機(jī)接好信號(hào)源和發(fā)射機(jī)線路后，開機(jī)調(diào)試好設(shè)備。但發(fā)射機(jī)總是反射功率過大，設(shè)備進(jìn)行保護(hù)，功率開不起，調(diào)試軟件上輸出停播位告警。

三、故障分析

故障篩查，檢查發(fā)射機(jī)接線正確，復(fù)查調(diào)試環(huán)節(jié)也不存在問題。試著把發(fā)射機(jī)濾波器去掉，發(fā)射機(jī)出口饋線直接接天線，這時(shí)開啟發(fā)射機(jī)功率啟動(dòng)并能正常的發(fā)射信號(hào)，接收該信號(hào)也能正常的播放節(jié)目。從而確認(rèn)該凱騰四方發(fā)射機(jī)功率開不起是因?yàn)橹虚g環(huán)節(jié)的濾波器存在問題。濾波器一般在供應(yīng)商出廠的時(shí)候都有合格檢測，但在運(yùn)輸途中磕磕碰碰可能會(huì)出現(xiàn)問題。診斷濾波器的故障情況，需要用天饋線測試儀測試其駐波比。該凱騰四方數(shù)字電視發(fā)射機(jī)的濾波器是為36CH頻道過濾雜波，該頻道對(duì)應(yīng)的中心頻點(diǎn)是698MHz，用AnritsuS332D天饋線測試儀進(jìn)行檢測，測試步驟：1.打開天饋線測試儀S332D，選擇頻率-駐波比模式，設(shè)置頻率檢測范圍：起始頻率F1=680MHz，終止頻率F2==720MHz；設(shè)置振幅底線=1，頂線=5。儀器RFOUT口接上測試線，測試線另一端接上標(biāo)阻，按儀器上的STARTCAL鍵進(jìn)行校準(zhǔn)。2.儀器校準(zhǔn)成功后按HOLD鍵，暫停掃描。摘掉標(biāo)阻，測試線直接連接到濾波器輸入端In口，濾波器輸出端Out口接上50Ω電阻模塊。3.按儀器上RUN鍵開始測試濾波器駐波比。按MARKER鍵標(biāo)記節(jié)點(diǎn)M1=698MHz，測試出結(jié)果：該濾波器在698MHz頻率處，駐波比達(dá)到3.27（如圖2）。駐波比是用來表示天線、濾波器和電波發(fā)射臺(tái)是否匹配的一個(gè)數(shù)值。駐波比等于1時(shí)，表示阻抗完全匹配，此時(shí)高頻能量全部能輻射出去，沒有能量的反射損耗；駐波比為無窮大時(shí)，表示全反射，能量完全沒有輻射出去。該凱騰四方濾波器的駐波比為3.27，按照駐波反射的換算（SWR為駐波比）：功率反射率===28%發(fā)射機(jī)功率反射達(dá)到28%，反射過大設(shè)備進(jìn)行保護(hù)。所以要調(diào)節(jié)修復(fù)濾波器，讓其駐波比的值接近1，減少發(fā)射機(jī)的功率反射。

四、故障處理

帶通濾波器顧名思義是有特定的通頻帶，只允許通過某一范圍內(nèi)的頻率分量，其它范圍的頻率分量被衰減到極低水平。此篩選頻率分量功能由濾波器內(nèi)部的電阻、電感和電容組成的RLC諧振電路實(shí)現(xiàn)。凱騰四方50w數(shù)字電視的濾波器內(nèi)部為諧振腔體結(jié)構(gòu)，一個(gè)腔體能夠等效成電感并聯(lián)電容，從而形成一個(gè)諧振級(jí)，實(shí)現(xiàn)濾波功能。凱騰四方腔體濾波器內(nèi)部為六腔體結(jié)構(gòu)，為六階濾波，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖3與等效電路如圖4。腔體濾波器等效電路圖，圖中并聯(lián)電感電容表示單獨(dú)的諧振腔，串聯(lián)的電感表示諧振腔之間的磁耦合。LC并聯(lián)，發(fā)射機(jī)信號(hào)穿過濾波器電壓從Vi變成V0，信號(hào)的頻率低時(shí)電容阻抗大，但電感阻抗很小，電流都走電感，輸出電壓V0很小；信號(hào)頻率高時(shí)電感阻抗大，但電容阻抗很小，電流都走電容，輸出電壓V0很小；信號(hào)頻率適中不大不小時(shí)，電容與電感的阻抗相當(dāng)，此時(shí)通過兩者的電流大小相當(dāng)?shù)辔幌喾矗ハ嗟窒琇C并聯(lián)的綜合效果變成阻抗極大，電壓輸出V0很大。所以帶通濾波器能吸收不必要的雜波，只允許特定的頻率波通過。濾波器的好壞，關(guān)鍵在其阻抗是否匹配，阻抗若不匹配駐波比就會(huì)異常，修復(fù)需要機(jī)械調(diào)節(jié)諧振腔開路端和諧振腔之間的調(diào)諧螺釘，通過調(diào)整調(diào)諧螺釘改變電感、電容來改變阻抗，進(jìn)而改變其諧振頻率和帶寬。用儀器測試濾波器，邊調(diào)節(jié)調(diào)諧螺釘，邊觀測濾波器回波損耗的波形，將通頻帶的回波損耗降低到一定數(shù)值，其駐波比能得到相應(yīng)的改善。回波損耗是傳輸線端口的入射波功率與反射波功率之比，以對(duì)數(shù)形式來表示，單位是dB，一般是負(fù)值，其絕對(duì)值稱為反射損耗。根據(jù)回波損耗與駐波比的關(guān)系，當(dāng)回波損耗數(shù)值為0時(shí)，駐波比無窮大；當(dāng)回波損耗數(shù)值為負(fù)無窮大時(shí)，駐波比為1；回波損耗的數(shù)值達(dá)到23db時(shí)，對(duì)應(yīng)的駐波比約為1.15，符合濾波器駐波比的指標(biāo)要求。故修復(fù)此故障濾波器需要通過調(diào)節(jié)調(diào)諧螺釘改善其回波損耗，將濾波器通頻帶698MHz處回波損耗的波形大概降至-23db以下，對(duì)應(yīng)的駐波比為小于1.15，此處的功率反射足夠小，滿足發(fā)射機(jī)的要求。調(diào)試凱騰四方36CH（698MHz）濾波器的回波損耗：1.打開天饋線測試儀S332D，選擇頻率-回波損耗模式，設(shè)置檢測頻率范圍：起始頻率F1=680MHz，終止頻率F2==720MHz；設(shè)置振幅頂?shù)拙€=0db，底線=40db。儀器RFOUT口接上測試線，測試線另一端接上標(biāo)阻，按儀器上的STARTCAL鍵進(jìn)行校準(zhǔn)。2.儀器校準(zhǔn)成功后，摘下標(biāo)阻，測試線直接接到濾波器輸入端In口，濾波器輸出端Out口接上50Ω電阻模塊，進(jìn)行掃描。按MARKER鍵標(biāo)記節(jié)點(diǎn)M1=698MHz，M2=697MHz，M3=699MHz。標(biāo)記3個(gè)相近頻點(diǎn)，是為了在698MHz處調(diào)出足夠帶寬的波形，防止濾波器因溫度升高時(shí)，波形跑偏而影響駐波比。3.松動(dòng)濾波器的調(diào)諧螺釘螺帽，觀察濾波器的回波損耗曲線，此時(shí)回波損耗波形變化比較敏感，用手指按壓或抽拉每顆調(diào)諧螺釘，試探回波損耗波形的走向。用螺絲刀微扭調(diào)諧螺釘，先左右調(diào)節(jié)波形的頻率，把波形的波谷調(diào)至標(biāo)記的698MHz處，再把此處波形的波谷適當(dāng)調(diào)寬。然后上下調(diào)節(jié)波形的振幅，把調(diào)寬的波谷整體的往下移。這個(gè)過程需要細(xì)心，也需要耐心。4.調(diào)節(jié)濾波器698MHz處回波損耗的波形降至-23db以下（如圖5），切換天饋線測試儀的模式到頻率-駐波比模式，查看調(diào)節(jié)后的駐波比曲線（如圖6），此時(shí)698MHz處的駐波比為1.07，且駐波曲線的帶肩夠?qū)挘瑒t波形符合要求。5.調(diào)試好濾波器的駐波比后，對(duì)濾波器的調(diào)諧螺釘進(jìn)行螺帽緊固即可。緊固螺帽時(shí)，需同時(shí)觀察儀器上濾波器駐波比的變化，以免動(dòng)作過大而造成波形偏移。經(jīng)過調(diào)試修復(fù)，該凱騰四方濾波器的駐波比從3.27變到1.07，已符合發(fā)射機(jī)阻抗匹配的要求。我們將濾波器重新接回發(fā)射機(jī)線路，發(fā)射機(jī)開機(jī)成功且功率正常，并且接收信號(hào)能正常的播放節(jié)目。

五、結(jié)束語

廣播電視系統(tǒng)的每一個(gè)設(shè)備，都有其重要的作用。廣播電視濾波器在日常工作中，故障率相對(duì)較少，但掌握其檢修維護(hù)是我們廣電人的必備技能之一。為確保廣播電視節(jié)目的安全播出，保障人民群眾視聽節(jié)目的權(quán)益，廣播電視系統(tǒng)的每一環(huán)節(jié)都不容忽視。

參考文獻(xiàn)：

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[2]雷光,王培章,許舵.S波段電容加載型同軸腔體濾波器的設(shè)計(jì)[J].軍事通信技術(shù),2010(3).

作者:韋大福 莫雪祥 韋曦奇 單位:1.廣西廣播電視柳州分中心 2.廣西廣播電視百色分中心