中国核心期刊投稿调频多工器的应用成功解决民航通讯干扰

所属栏目:自动化论文 发布日期:2015-02-11 16:35 热度:

   摘 要:随着社会的发展人们生活水平的提高,调频广播以其新闻的及时性、音质好、抗干扰能力强、接收设备简单便利,越来越得到了广大听众的青睐,使得调频广播事业也得了迅猛的发展。但是随着频率的增加,频率间的互调干扰问题也日益突出,以至于影响了民航通讯,给民航安全带来了极大的威胁。本方案可以很好的解决调频互调干扰问题,达到了净化频率污染的目的。

  关键词:中国核心期刊投稿,调频广播,民航通讯,调频多工器,干扰

  1 民航通讯干扰概况

  1.1 问题的提出

  从2008年12月份开始,辽宁省无线电管理委员会反映,民航通讯飞机与塔台通话时常受到干扰,通话伴有广播或音乐等杂音,收听质量有所下降。到2009年的3月份,干扰情况逐渐加重,通话几乎被广播声覆盖,经过查找,干扰源出在我台的107.6MHz和102.3MHz调频广播发送设备上。

  1.2 问题的分析

  由于我台信号覆盖的区域上空正处于民航航线上,干扰民航通讯,问题重大,如果民航通讯不能保障,会给民航和人民群众的生命财产带来很大的安全隐患,其后果是不堪设想的。通过多次检查和调整发射机,寄生辐射指标始终不能达到国家要求的技术指标。最后经过厂家的专家鉴定结果是我台的电子管发射机使用和运行时间过长(中央人民广播电台设备已经工作了43年),元器件老化严重,特别是电子管功放的槽路箱内部的滤波元器件滤波性能变差,技术参数变化较大,造成发射机的二三次谐波输出较大,产生的谐波再次进入到发射机的谐振腔内,由于电子管的在非线性,产生了互调,其二三次谐波的差频正好落在了民航的通讯频率118.25 MHz上,由计算可知:

  107.6 MHz×3-102.3 MHz×2=118.2MHz

  通过检测也确实如此,二三次谐波输出达到了18dB,可以达到了150W发射机所发射的功率,而民航通讯的车载发信机功率才25W,这对民航的通讯干扰程度可想而知了。因此,必须尽快彻底消除互调干扰必须消除调频发射机的二三次谐波。

  1.3 问题的解决

  一是更换旧发射机电子管功放的槽路箱内所有滤波和调谐器件。二是更新发射机。更换槽路箱内器件已经不太可能,现在在市场上很难再找到相应的配件,更新发射机,投入较大,财政上很难得到支持。因此我台通过多方查找资料文献发现:定阻抗带通型桥式调频多工器可以彻底对二三次谐波进行吸收,可以解决互调干扰问题。

  定阻抗带通型桥式多工器是设在发射机和天馈线系统之间的装置,其造价成本低,构造比较简单,调整方便,技术指标较高,发射机之间互相干扰非常小,可扩展性好,增加频道方便,其工作原理如下:

  图1是定阻抗带通(CIN)型桥式多工器示意图,这是由4个3dB耦合器4个带通滤波器和2个吸收电阻组成的三频率多工器,它分为两个单元,每个单元的工作原理是相同的。

  在第一单元中,发射频率f2由3dB耦合器Ⅰ①端进入, 经过3dB耦合器Ⅰ的功率分配的作用,在②和④端得到功率均等(为发射频率f2功率的1/2)、相位相差90°的f2,送至2个带通滤波器内,由于这2个带通滤波器的谐振频率在f2上,因此只能允许f2带内频率通过,带外频率被反射了回去,通过带通滤波器的f2送到下一个3dB耦合器Ⅱ①和③端,经3dB耦合器Ⅱ合成作用,在④端得到输出。被带通滤波器反射回去的杂波频率在3dB耦合器Ⅰ功率的合成作用下,送到了3dB耦合器Ⅱ③端将其消耗在吸收电阻上,同时3dB耦合器Ⅰ的①端无任何输出,发射回来杂波频率不会对输入端f2的产生窜扰。

  在第一单元中发射频率f3由3dB耦合器Ⅱ②端进入, 经过3dB耦合器Ⅱ的功率分配的作用,在①和③端得到功率均等(为发射频率f3功率的1/2)、相位相差90°的f3,送至2个带通滤波器内,由于这2个带通滤波器的谐振频率在f2上,f3的频率被全部的反射了回来,反射回来的频率f3在3dB耦合器(Ⅱ)功率合成作用下,送到了3dB耦合器(Ⅱ)④端,这样在3dB耦合器(Ⅱ)④端得到了两个频率f2+f3,通过硬馈线送到了第二单元。

  在第二个单元工作原理与第一单元是完全相同的,不同的只是带通滤波器的谐振频率的差异,在第二单元中滤波器的谐振频率是f1,发射频率f1和f2+f3在3dB耦合器的功率分配和合成以及带通滤波器的共同作用下,把三个频率(f1+f2+f3)合成在一起通过一副天线发射出去。

  2 调频多工器的技术指标

  多工器的主要技术指标有:驻波比、插入损耗、隔离度、功率容量、带宽,频率间隔,其技术指标的大小与多工器合成频道的多少有关,合成的频道越多,指标会逐渐降低。

  2.1 驻波比:是指发射机与多工器多工器与天线阻抗的匹配,对于3频率多工器来说驻波比小于1.1。

  2.2 插入损耗(增益):是指发射机的输出功率通过多工器到天线上功率的增益的大小,也就是多工器消耗发射功率的大小,插入损耗要求为小于0.3dB。

  2.3 隔离度:是指各发射频率之间窜扰到对方的程度,应大于40dB。

  2.4 功率容量:是指多工器与天线之间所能传输的最大的功率,设计时所有要合成的发射功率总和小于天线与传输电缆的额定功率。

  2.5 带宽是指滤波器的通带宽度,通常要求是小于300K。

  2.6 频率间隔是指要合成的发射频率之间的间隔,必须大于1MHz,间隔过小容易产生频率重叠,隔离度指标较大。

  我台的改造方案基本与桥式带通定阻抗三工器原理是一样的,只是在窄带输入口加上一个带通滤波器,防止发射机的发射频率发生偏移,对其他发射频率造成干扰。

  3 多工器的调试与维护

  3.1 多工器的调试

  调试主要部分是带通滤波器和3dB耦合器,先单独调整,指标要求最高,为统调时留出足够的余量。各部件调好后,按照原理图组装成单元进行调整,最后把两个单元合成后统调,指标达到要求后,再连接到发射机和天线进行测试,指标满足后方可投入使用。

  3.2 调频多工器的主要指标因素

  3.2.1 由于带通滤波器谐振腔尺寸和材质有所不同,因此品质因数也不同,其影响指标最大的是插入损耗,3dB耦合器存在插入损耗问题,如果插损大,会造成设备的温升也大,使设备的品质因数降低,造成插损更大,如此循环,会使发射的功率都会消耗在滤波器上。所以,滤波器的谐振腔调谐杆的材质应采用膨胀系数低的材料,特别是频率调谐杆应采用殷钢为宜。

  3.2.2 每个输入和输出的阻抗必须匹配,否则无法最佳传输功率。

  3.2.3 任意两台发射机之间要有足够的隔离度,隔离度差会增加窜扰。

  3.2.4 吸收电阻端是对谐波吸收掉的主要部件,所使用的电阻功率一定要留出足够的富余量。

  4 结束语

  定阻抗带通型桥式多工器的应用,是非常成功的,它不但解决了由于发射机老化产生的谐波互调对民航的通讯干扰,保障了民航航线的通讯安全和人民群众的生命财产安全,同时多工器的可扩展性,为以后高山台站和发射台的事业建设做好了后序的准备工作。

  参考文献

  [1]广播科学研究所八二0小组.调频广播[Z].

  [2]电视发送设备编写组.电视发送设备[Z].

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