多工器在调频广播中的应用研究陈为儒【摘要】随着微波技术的发展，频带资源变得日益拥挤，在尽可能小的频带内传输尽可能多的信息，越来越受到关注。多工器是有效利用频谱资源的手段之一，本文主要通过比较当下几种类型的多工器特点对不同的类型的多工器进行分析，并阐述多工器在调频广播中的应用。【关键词】多工器;调频广播：TN94：ADOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2021.01.0021.概述多工器在通信系统中的主要作用是进行射频信道的划分，将宽带信号划分成几个窄带信号，在满足频段信道化灵活性的同时又使单个信道中对功率放大器的性能要求降低了。与通信系统不同，在广播系中，其主要作用是合并多个窄带信号为一个单独的宽带混合信号，并使用共用天线来进行发射。2.几种常见的多工器在多工器的构造方面，从20世紀70年代中期开始，多工器的设计与实现有了很大的进展。其最常用的结构为混合电桥耦合多工器、环形器耦合多工器、定向滤波器多工器和多枝节耦合多工器，其中，多枝节耦合多工器还有一种特殊形式为星形结型多工器。下面我将对这几款多工器进行一个简要的对比。混合电桥耦合多工器，每个信道都由两个相同的滤波器和两个相同的90°混合电桥构成。这种结构的主要优点是方向性好，信道滤波器之间的相互干扰可以达到最小，同时每个滤波器仅需分担一半的输入功率。在高功率应用项目中采用这种结构的滤波器，还可以降低滤波器的设计难度。但是，它有两个需要考虑的问题，一个是体积较大，在空间有限的应用中容易受到局限;另外一个是当两路滤波器通过不同信道输出时，输出的信号就难免会产生相位偏差，这样当使用调谐器件无法很好平衡这个相位差的时候，就不得不通过提高加工精度来减小这一差距。环形耦合多工器的每一个通道有一个环形器和一个滤波器组成。环形器具有单向性，利用这一特性同样可以降低各信道之间的相互干扰。但是，由于环形器的应用，各信道在考虑插入损耗的时候，需要考虑环形器的插入损耗，因此采用这种结构的多工器会产生相对更高的插入损耗，另外如果它需要低损耗、高功率的铁氧体环形器，在设计成本上会高一些。定向滤波器多工器，主要是由一组定向滤波器级联而成，通常是个四端口器件，其中一个端口接负载，另外三个端口实际上可以看作与带通滤波器连接的环形器。采用这种结构的多工器不需要使用铁氧体环形器。这将使调试更加简单，同时也能满足信道滤波器之间无相互影响的条件。然而，这种类型的滤波器仍然存在一个系统性问题，那就是它具有一定的局限性，仅限于全极点函数，比如巴特沃斯和切比雪夫函数，同时滤波器的带宽也被限制了，大于1%带宽的滤波器实现起来并不容易。多枝节耦合多工器，这种类型的多工器其信道滤波器由多枝节或者公共接头连接，公共接头连接的多枝节耦合多工器又被称为星型结型多工器，区别于其他多枝节的耦合多工器的特点是所有的信道功率会在星型结的连接处集中，这会在星型结出产生较高的电压和热耗散，所以星型结型多工器对公共接头的功率容量和散热系统有一定的限制，从而导致了星型结型多工器所连接的信道数也受到了限制。而采用多枝节连接的多工器，其功率会沿着连接线呈现均匀分布状态。多枝节耦合多工器虽然可以实现最佳的绝对插入损耗、群延时响应等性能，但是仍然存在一个比较麻烦的问题，那就是它在设计中需要考虑信道之间的相互影响，需要进行一定的补偿，因此在应用场合上是没法对任意频率进行分配的，在调试过程中，也比较麻烦，加入或减少信道，都需要重新考虑信道补偿的问题，需要把改变后的多工器当成一个新的多工器来设计，这样是比较耗时的。3.多工器在调频广播中的工作原理在调频广播的多工器系统的应用中，并不是单一种类型的多工器来完成，常常是多种类型的多工器的组合，其中比较常见的多工器主要是定向滤波器多工器和多枝节耦合多工器的组合，而多枝节耦合多工器中的星型结多工器应用相对较多一些。下面我将阐述这两种多工器及其组合在调频广播中的工作原理。3.1星型结型多工器如图3.1所示，A和B部分分别是F1信号和F2信号的带通滤波器谐振腔，在工作中F1信号的带通滤波器谐振腔A对F2信号呈现出全反射状态...