调频广播的天线升级研究
调频广播的天线升级研究徐州市铜山区广播电视发射台在海拔200多米的泉山上。铁塔50米高。在铁塔45米高的位置，安装有南京天线厂2005年产的调频半波偶极子天线。该天线为四层四面十六片布阵，水平极化式发射。使用近五六年来，只是在2010年夏季发生过因为玻璃钢罩破裂而进水的故障，修复后再没有出现过其他故障。天线虽然已经到报废年限(室外天线使用的寿命为四到五年)，但是没有明显老化的迹象，发射效果也一直令人满意：在调频一千瓦的功率时，有效覆盖半径达50公里。近期江苏省广播电台要在我台增加转播一套广播的节目。增加节El，常规的做法无非是再上一套发射机和天馈系统。可是El前5O米的铁塔上天线琳琅满目，2O米以上都已经装满了天线。铁塔旁边还有三层楼高的发射机房，所以2O米以下不可能再装天线。我台在播的广播节El有二套：一套是调频942MHz，功率是1KW，用的是上面提到的半波偶极子天线；一套是调频1011MHz一江苏交通之声，用的是两层垂直极化天线。现在需要再增加一套江苏音乐之声的节目(调频973MHz)，使用多工器共用天线是唯一可行的方法。如果能使用三工器将三套调频节El合成播出，连现在的垂直极化天线都可以拆除，共用一副天线发射。因此重点问题是偶极子天线可否同时发射三套节El。经过查找资料，以及和生产厂家沟通，认为使用多工器的方案可行。共用天线的发射效果在理论上和单独使用一副天线没有多大差别。El前在用的偶极子天线发射效果不错，这次工程是否能通过对它的升级改造来实现呢?这样既能减轻工作量还能节省资金。通过会议商讨，最终决定按改造的思路来实行。第一步就是到覆盖区做收测工作。2005年天线安装的时候，已经对收测数据的做了详细记录。我们以发射台为中心，先到南面宿州方向，距离发射台35公里，用标准的0db天线，架高到5米测得A套节El场强为42db，B套节目场强35db。接着向西面肖县方向，距离发射台34公里，测得A套节目场强41db，B套节目场强37db。向北面的利国方向，距离发射台33公里，测得A套节目场强有39db，B套节目31db，考虑到这个方向有高楼遮挡，数据不太准确，继续向东测。在东面的大许方向，距离发射台有36公里，A套节目场强有41db，B套节目35db。接着向五十公里处测试，先到北面山东微山。距离发射台约51公里，测得A套节目场强36db，收音机收听，音质良好；向东走到邳州方向，距离发射台约50公里，测得A套节目场强是365db。向西肖县西方向，距离发射台52公里，测得A套节目场强是368db。和以前安装时的记录对比，现在的场强略低。说明天线的老化不是很严重。第二步我们对天线的部件进行机械性能和电气性能检测。首先看阻抗变换器。该阻抗变换器为一比十六的。输入为50欧姆，输出为十六只5O欧姆的L2750KF接头。变换器的最粗直径只有32毫米。经过公式换算，该阻抗变换器的功率容量为1KW。再检测分馈电缆，电缆为SYZ505，防水罩是明显的老化。偶极子的外导体，还是和新天线一样。检测内导体，镀银点微微发暗。我们用主馈直接接单片偶极子，功率开到1KW发射，效果良好。接着把单片偶极子的天线图纸绘出，和生产厂家沟通，该天线单片可承受15KW。16片布阵时，系统功率可承载功率容量十千瓦。除了功率外，还要考虑到其他频率点的的使用，我们用网络分析仪检测，在馈管端口测试，发现天线的带宽只有3兆，与计划的情况有出入。大家分析了情况，认为有三种可能：一是天线定制时就是按我们的主频942MHz设计，系统部件只有3兆带宽，这种情况天线是满足不了要求的；二是为了提高增益，调试的时候把设计为宽带的天线调成了3兆带宽使用，这样的话通过调试还能再调整回来；三是部分器件按窄带设计，部分器件按宽带设计的，根据射频系统的乘法叠加原理，系统合成就成了窄带的，这种情况就需要判断哪些部件是窄带的，哪些部件是宽带的。接下来就要把系统结构分成几部分检测。先从阻抗变换器入手。卸掉16片单偶极子板，接上50欧姆的宽频带假负载，发现带宽只有35兆。然后用主馈直接接单片天线测试，带宽从85兆至11O兆之间的反射系数最低为25db。看来单片天线是宽带的，只是反射指标还不是太好(国标甲级指标为265db)，只能达到乙级指标。综合上述情况，决定进行升级改造，方案就是更换部件后系统调试。更换的主要部件：1原1KW功分器换成10KW的；2分馈电缆换成螺纹同轴电缆，单支电缆功率容量达到15KW以上；3防水罩，因为已经使用有五六年，明显老化了，况且在201of-夏天有几片破裂了，决定全部更换；4内导体考虑到它的重要性，也换成全新的。经过升级改造后，系统测试，调频广播全频带88兆至108兆内，反射系数达到29db以上，指标为优良。在后面的场强测试中，我们的主频道(原来也是这套天线发射的频道)D2005年天线安装时的场强数据相同。转播的广播(原是用两层垂直极化天线发射的)场强明显提高到和第一套节目持平。经过一周的艰苦奋战，使用多工器使三套节目在同一天线上发射。最后经过场强仪和实际收听的测试，各种指标和音质都达到了我们预期的效果，圆满、顺利地完成了这次调频天线的改造任务。
