[科普中国]-微波发射机

单频道发射机

单频道发射机根据图像和伴音是否分开处理分为双通道方式和单通道方式，以双通道为例，单频道发射机由中频调制器、上变频器、前置放大器、功率放大器、A/V双工器和频道合成器组成。输入的视频(V)、音频信号(A)，需要先进行调制变为中频信号38MHz．再上变频为微波信号。通过前置放大，驱动功率放大器输出额定功率，这些放大器都应处于线性工作状态或准线性工作状态，伴音和图像分开输出，输出的微波伴音功率要远小于微波图像功率，各个频道图像和伴音需经双工器合成1路后才送入频道合成器。

中频调制器与一般中频调制器不同，MMDS用中频调制器的本振是1个高稳定晶体振荡器作为基准的频率锁相器，以便实现±2/3行频偏置运用。其他很多技术指标也优于一般中频调制器。

图像通道包括视频处理、调幅度指示、中频AM调制、相位和振幅非线性校正、群时延均衡、自动电干控制电路，具有视频加扰、中频加扰接口。伴音通道包括音频处理、伴音调频、上变频到中频、手动和自动伴音电平控制、频偏指示电路。

MMDS用中频调制器与一般中频调制器相比，其特点有：

(1)图像和伴音的ALC取样信号来自微波放大器输出，因此可大大减小温度变化等因素造成的输出功率不稳定现象。

(2)由于微波频道滤波器和合成器通带很窄，通带两侧上升沿不对称，因此先在中频部分来进行群时延均衡。

(3)微波发射机的功率放大器处于线性工作状态，不需要非线性预失真校正。但是，在中频调制器内作一些辅助性的相位和振幅非线性校正还是必要的，如黑电平扩张、同步信号的相位微调等。

(4)具有完善的视频处理功能，包括钳位、输入共模抑制、同步电子压缩或扩张、白电平限幅等。

上变频器MMDS发射机用的双通道式上变频器由双平衡混频器、频道滤波器、频率锁相振荡器、高稳定本振、倍频器、放大器等组成。

MMDS发射机用的上变频器相位噪声必须很低。一般模拟电视用上变频器的相位噪声为一85dBc/Hz(偏离载频10kHz)，数字用上变频器的相位噪声为一95dBc/Hz(偏离载频10kHz)。MMDS发射机用的上变频器则要求相位噪声为一100dBc/Hz(偏离载频10kHz)，数字发射机用上变频器的相位噪声为一110dBc/Hz(偏离载频10kHz)。

当需要精密频率偏置时，基准频率稳定度应达到 ，以满足士1Hz的要求。一般情况下，基准频率稳定度应达到 ，以满足±500Hz的要求。

为了抑制本振泄漏和非线性失真产物，频道滤波器是一个高选择性的多腔带通滤波器。

微波功率放大器微波功率放大器常常采用积木化结构，通过几种模块(例如l、5、10、25、50W,5种模块)的组合来实现各个档次输出功率。图(a)为20W功率放大器，图像通道由1W模块(增益大约26dB)和25W模块(增益大约20dB)组成，可输出图像功率20W；伴音通道由5W模块(增益大约37dB)组成，输出伴音功率2W。图(b)为50W功率放大器，图像通道由1W模块和50W模块(增益大约18dB)组成，可输出图像功率50W；伴音通道由5W模块组成，输出伴音功率5W。

图像通道末级功率放大器之后的隔离器能防止其他频道由于频道合成器隔离度不良而串人的干扰，并且提供一定的负载失配保护作用。

功率放大器最主要的问题是超线性设计，以解决大输出功率和微分增益、微分相位等非线性指标的矛盾，即既要输出功率在IdB压缩点以下留有余量，又要保证非线性指标满足要求。在小于某个输入功率的范围内，放大器增益是恒定值，输出输入特性曲线是线性的。当输入功率继续增加时，进入准线性区及饱和区，此时，增益开始下降并且产生非线性失真。为了说明放大器进入非线性区的程度，定义增益G下降1dB的增益G’叫做"1db压缩点增益”，与其对应的输出功率叫做“1dB压缩点输出功率PldB"。

微波频道合成器微波频道合成器用来将各个单频道发射机的输出混合成1路，再经过馈线传输至发射天线。

微波频道合成器有两种，1种适用于非邻频系统，1种适用于邻频系统。前者又分为两类：第l类由微带滤波器构成，其体积小，价格便宜，通过功率较小，插入损耗较大，隔离度较差。第2类由波导定向滤波器构成，其体积较大，这类波导定向滤波器可构成16路频道合成器。

邻频系统频道合成器由波导定向滤波器构成，形状与非邻频系统采用的波导定向滤波器相似，其高度增加到大约28英寸。在技术指标方面，插入损耗和相互隔离度比非邻频系统采用的波导定向滤波器稍差，其余指标类似，这类波导定向滤波器可构成31路频道合成器。1

宽频带发射机由CATV前端来的电视频道信号经发射机的输入端口进入前置放大器，其输出经电调衰减器后自动调节到合适的电平，再与本振信号在微波双平衡混频器中混频，混频输出中有多种频率信号，经过同轴带通滤波器取出载频并且经过带阻滤波器抑制泄漏的本振信号，微波载频由多级低噪声场效应晶体管放大器放大，最后通过环形器与天馈系统连接。

本振由高稳定晶体振荡器、锁相频率合成器和倍频器组成。晶体振荡器装在恒温箱内，具有长期高稳定度，也可以外接参考频率，多为10MHz，供精密频率锁相用。混频器为双平衡式，可抑制谐波分量和本振泄漏。宽频带发射机内的混频器(上变频器)与双通道方式的上变频器相比，比较简单、便宜。

同轴带通滤波器具有高品质因数、低驻波比和低插入损耗。环形器为末级功放失配时提供保护作用。

宽频带发射机内所有的放大器都是宽带的、模块式的，为了使它们都处于线性工作状态，一般是1只晶体管激励2只晶体管，2只晶体管激励4只晶体管，依此类推。

监测电路由输出端耦合出一部分信号，下变频获得电视射频信号。这个内置于发射机的电路单元可以直接在射频频段上测试发射机输出信号的技术参数，监测电路还可以对各种直流参数以及晶体参考频率进行测量。

发射机到发射天线之间的馈线为椭圆形波导(如EM一20和BT一26型)或空气介质电缆、泡沫介质电缆，它们都要加压驱潮。发射机结构多为19英寸标准机箱，1个机箱可装多个单元。1

微波发射机选择要点(1)采用砷化镓金属场效应放大器(GaAsMESFET)的发射机性能优于双极晶体管(BJT)放大器，功率放大器必须处于线性放大工作状态，最好不要预失真补偿电路。

(2)实际使用的发射机功率留有适当余量，如比1dB压缩输出功率还可低1dB。发射机功率有l、5、10、20、50、100W等多种，选用哪种功率应根据服务区范围决定。由于微波视距的限制，发射机功率太大是不必要的。

(3)具有中频加扰接口，能与通用的加/解扰系统连接。

(4)单频道发射机双通道方式的非线性失真要优于单通道方式。

(5)注意发射机内本振和上变频器质量，要求本振的相位噪声低，谐波分量和泄漏小，稳定度高，精密频率偏置要求更高。

(6)选择单频道发射机或宽频带发射机主要根据频道配置和成本。

1、从频道配置要求来选择：如果要求连续的相邻频道配置，可选用宽频带发射机。

2、从投资大小来选择：在传输同样频道数情况下，宽频带发射机投资比单频道发射机小：宽频带发射机容易作到室外安装，即安装在发射塔上。因此，比室内安装省去了波导、接头的投资，同时也减小了损耗l~3dB，相当于发射功率增加。

(7)在更换器件容易、测试方便和散热良好条件下，模块积木化和小型化。

(8)除了具有完善的监测和告警电路外，还应有保护电路和备份，如天线故障保护、电源保护和备份。

(9)易于功能扩展，如数字压缩、遥控。

(10)可靠性高(MTBF大于10万小时)。1