專利名稱：數(shù)字電視發(fā)射機的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于一種電視傳輸發(fā)射設備，特別是一種數(shù)字電視發(fā)射機。
技術背景現(xiàn)有電視發(fā)射機，是為了滿足模擬電視傳輸技術的需求而設計的，其主要技術指標是幅頻特性。隨著我國廣播電視事業(yè)的不斷發(fā)展，數(shù)字電視技術已經(jīng)成為了廣電行業(yè)的發(fā)展方向，但是，現(xiàn)有的這些電視發(fā)射機，在線性度、相位噪聲以及帶內(nèi)平坦度等關鍵技術指標不能夠適應數(shù)字電視的需求。如圖1所示，模擬電視發(fā)射機混頻器的主要指標是變頻噪聲、混頻增益、變頻損耗和隔離度等。一般來講，混頻器有單平衡、雙平衡、三平衡等。單平衡的技術指標最差，雙平衡其次，而三平衡的技術指標是最好的。在模擬電視發(fā)射機中，一般采用的是單平衡或者是雙平衡混頻器。
在模擬電視發(fā)射機的本振電路中，它的壓控振蕩器VCO都是由三極管、電阻、電容，以及電感等分立元件組成，還有的發(fā)射機甚至采用插件元件來組成VCO。我們知道，VCO的主要技術指標，是可控帶寬和相位噪聲，在模擬電視技術中，基本上是沒有測試相位噪聲這項最重要的指標的。在濾波方面，模擬發(fā)射機都是采用小螺旋小腔體濾波器，且一般都是用多個小螺旋濾波器串聯(lián)使用。這樣一來，對群時延，帶內(nèi)平坦度和8MHz帶內(nèi)時延平坦度都有很大的影響。導致了發(fā)射機的指標下降，工作穩(wěn)定性差。
模擬電視發(fā)射機中的放大器，其放大的增益為30dB。放大器的主要作用是使輸出的射頻電平能夠達到110dBv左右，從而能夠推動后級電路的正常工作。推動級和末級功率放大器的作用是把小功率的小信號變成大功率信號，而能有效的發(fā)射出去。在模擬電視發(fā)射機中，這兩級都是采用AB類放大，甚至C類放大技術，這些放大技術，其突出的缺陷就是線性度差和相位噪聲大，三階交調(diào)也只能達到-20到-35dBc。
由以上的敘述可知，現(xiàn)有的模擬技術發(fā)射機根本不能適應當前數(shù)字電視技術推廣需求，也不能代表數(shù)字電視技術的發(fā)展趨勢。
技術內(nèi)容本實用新型的數(shù)字電視發(fā)射機的目的是為了數(shù)字電視技術的要求去開發(fā)的，它全方位的考慮到了數(shù)字電視技術中的線性度、相位噪聲和帶內(nèi)平坦度等一些關鍵的技術問題。
它包括本振LO、三平衡混頻器、腔體濾波器、放大器、單向器、導頻注入電路、自動功率控制電路ALC、本振、單片機、-90°分路器、第一導頻發(fā)生器，第一抵消器及功放電路、第二導頻發(fā)生器、第二抵消及功放電路、雙向耦合器和第二單向器；數(shù)字中頻輸入端IF與本振LO分別與三平衡混頻器相連接，該三平衡混頻器的依次連接腔體濾波器、放大器、單向器及導頻輸入電路；自動功率控制電路ALC與放大器相連接；數(shù)字中頻信號IF從數(shù)字中頻輸入端與本振LO信號分別輸入至三平衡混頻器，三平衡混頻器混頻后的數(shù)字射頻信號經(jīng)腔體濾波器濾波、放大器功率放大，單向器單向傳輸限制后輸入至導頻注入電路；所述單片機的控制信號輸入至第一導頻發(fā)生器，由該第一導頻發(fā)生器產(chǎn)生的導頻信號在導頻注入電路中與數(shù)字射頻信號合路生成含有導頻信號的數(shù)字射頻信號RFC；該導頻注入電路與-90°分路器相連接；所述-90°分路器與第一抵消及功放電路相連；所述第一抵消及功放電路包括第一延時線、和依次串聯(lián)的第一移相器、第一增益控制電路、第一A類功放電路、第一抵消器；以及串聯(lián)于第一抵消器的第一輸出端和單片機之間的分路器和第一導頻接收器；其中-90°分路器分別與第一延時線和第一移相器相連；第一移相器和第一增益電路的控制端分別與單片機的控制信號端相連接；所述第一抵消器的第一輸入端與第一A類功放電路相連，第二輸入端與第一延時線的另一端相連，第二輸出端與第二抵消及功放電路的第二延時線的一端相連接；在第一類功放電路與單片機之間器聯(lián)有第二導頻發(fā)生器；所述第二抵消及功放電路包括第二抵消耗器、第二延時線，該第二抵消器的第二輸入端與第二延時線相連，其第一輸入端與單片機之間依次串聯(lián)有第二移相器、第二增益控制電路和第二A類功放電路；第二抵消器的第二輸出端通過雙向藕合器與第二單向器相連；其中第二移相器還與第一抵消及功放電路的分路器相連；第二抵消及功放電路的第二延時線的另一端與第一抵消器的第二輸出端相連接；所述雙向藕合器的藕合輸出端與單片機之間串聯(lián)有第二導頻接收器；所述單片機與導頻注入電路之間串聯(lián)有第一導頻發(fā)生器；所述本振LO由參考源、頻率合成器及低相位噪聲VCO構成。


圖1為模擬電視發(fā)射機原理框圖；圖1為本實用新型電路原理框圖；圖3為導頻發(fā)生器原理框圖；圖4為導頻接收器原理框圖；圖5為抵消器原理框圖；圖6為導頻信號頻譜圖；圖7為數(shù)字射頻信號頻譜圖；圖8為導頻注入電路的輸出頻譜圖；圖9為第一A類功放電路輸出頻譜圖；圖10為經(jīng)第一抵消器抵消后的頻譜圖；圖11第二A類功放電路輸出頻譜圖；圖12為第二抵消器輸出頻譜圖。
具體實施方式
如圖2-5所示，它包括本振LO、三平衡混頻器、腔體濾波器、放大器、單向器、導頻注入電路、自動功率控制電路ALC、本振、單片機、-90°分路器、第一導頻發(fā)生器，第一抵消器及功放電路、第二導頻發(fā)生器、第二抵消及功放電路、雙向耦合器和第二單向器；數(shù)字中頻輸入端IF與本振LO分別與三平衡混頻器相連接，該三平衡混頻器的依次連接腔體濾波器、放大器、單向器及導頻輸入電路；自動功率控制電路ALC與放大器相連接；數(shù)字中頻信號IF從數(shù)字中頻輸入端與本振LO信號分別輸入至三平衡混頻器，三平衡混頻器混頻后的數(shù)字射頻信號經(jīng)腔體濾波器濾波、放大器功率放大，單向器單向傳輸限制后輸入至導頻注入電路；所述單片機的控制信號輸入至第一導頻發(fā)生器，由該第一導頻發(fā)生器產(chǎn)生的導頻信號在導頻注入電路中與數(shù)字射頻信號合路生成含有導頻信號的數(shù)字射頻信號RFC；該導頻注入電路與-90°分路器相連接；所述-90°分路器與第一抵消及功放電路相連；所述第一抵消及功放電路包括第一延時線、和依次串聯(lián)的第一移相器、第一增益控制電路、第一A類功放電路、第一抵消器；以及串聯(lián)于第一抵消器的第一輸出端和單片機之間的分路器和第一導頻接收器；其中-90°分路器分別與第一延時線和第一移相器相連；第一移相器和第一增益電路的控制端分別與單片機的控制信號端相連接；所述第一抵消器的第一輸入端與第一A類功放電路相連，第二輸入端與第一延時線的另一端相連，第二輸出端與第二抵消及功放電路的第二延時線的一端相連接；在第一類功放電路與單片機之間器聯(lián)有第二導頻發(fā)生器；所述第二抵消及功放電路包括第二抵消耗器、第二延時線，該第二抵消器的第二輸入端與第二延時線相連，其第一輸入端與單片機之間依次串聯(lián)有第二移相器、第二增益控制電路和第二A類功放電路；第二抵消器的第二輸出端通過雙向藕合器與第二單向器相連；其中第二移相器還與第一抵消及功放電路的分路器相連；第二抵消及功放電路的第二延時線的另一端與第一抵消器的第二輸出端相連接；所述雙向藕合器的藕合輸出端與單片機之間串聯(lián)有第二導頻接收器；所述單片機與導頻注入電路之間串聯(lián)有第一導頻發(fā)生器；所述本振LO由參考源、頻率合成器及低相位噪聲VCO構成。
由數(shù)字QAM調(diào)制器出來的中頻信號(35.25MHz，電平在80-100dBμ范圍)接發(fā)射機的數(shù)字中頻輸入端IF(即三平衡混頻器的IF端)，因為混頻器采用的是三平衡混頻器，所以它對中頻信號的電平強弱要求不高，并且RF端和IF端都呈現(xiàn)出相當好的線性度，變頻噪聲也低(3dB左右)，輸入輸出電平高(+10dBM左右)，變頻損耗小(-6dB左右)。變頻后的信號，載噪比高，在70dB以上。具體變頻到哪一個頻道，是根據(jù)本振的頻率來定。本振LO是由VCO、頻率合成器和參考源組成的。本機的VCO是采用低相位噪聲高輸出電平的集成貼片式VCO。VCO有一端受頻率合成器比較出的相位差電平來控制。整個VCO與頻率合成器、參考源形成了一個閉路。產(chǎn)生出絕對標準(±3KHZ)、低相位噪聲125dBc/Hz@100kHz的本振信號，此信號被接入三平衡混頻器的本振輸入端。三平衡混頻器的射頻端信號中，有比較弱的中頻IF和本振LO信號及鏡頻等，中頻IF和本振LO信號必須要抑制掉，本實用新型采用了高抑制比的四腔腔體濾波器，其特點是時延小(小于10ns)、高抑制度(大于70DB)和帶內(nèi)平坦度小(±0.1DB)等。保證有用數(shù)字射頻信號的暢通無阻，抑制無用信號的效果。
腔體濾波器的輸出端只留有基本上沒有損傷的數(shù)字RF信號，此信號電平(90DBμv左右)不足以直接推動功放，需要經(jīng)過增益在30DB左右的放大器放大到能推動功放的輸出電平。此放大器的相頻和幅頻特性優(yōu)越，具有寬頻帶放大效果，以保證整機的指標。經(jīng)放大器后，輸出電平(最大120dBμv)可以推動超線性功放。并且有一個受電壓控制的自動功率控制ALC，此電壓是受通過檢測超線性功放輸出端功率大小來控制的，也就是說，放大器的輸出電平是動態(tài)的，當超線性功放的輸出功率大，ALC衰減大，反之就衰減小了?？傊鞘钩€性功放的輸出功率自動控制在一個固定值上。單向器保證數(shù)字射頻信號的單向傳輸；導頻發(fā)生器產(chǎn)生一個導頻信號，此信號較弱(-7dBm)，與數(shù)字射頻信號合路出來的信號RFC中，導頻信號是用來模擬數(shù)字RF信號的。數(shù)字RF信號相位幅度等都能在導頻信號中得出分析。
RFC信號又經(jīng)一個相位比較穩(wěn)定的-90°分路器，將RFC信號等分成兩路。一路送進具有移相控制功能的第一移相器和第一增益控制電路后送入第一A類功放電路。該第一A類功放電路具有相當好的線性度，輸出的功率在30W左右。末級輸入注入了第二導頻發(fā)生器產(chǎn)生的導頻信號，其電平在+13DBm左右。該導頻信號是用來代表第一功放電路產(chǎn)生的諧波信號的，諧波信號的相位幅度，在第二導頻信號發(fā)生器產(chǎn)生的導頻信號中可以分析出來。另一路RFC信號經(jīng)第一延時線后與第一A類功放電路輸出的一部分信號進行抵消。若抵消充分，那么經(jīng)抵消后只留有諧波信號。此信號中，第一導頻發(fā)生器的導頻信號的幅度說明了當前抵消效果的好壞，導頻信號越弱，說明抵消效果越好，反之就越差；第一、二A類功放電路輸出的另一小部分分別至第一、二導頻接收器的導頻接收端，單片機檢測根據(jù)接收到的導頻信號強弱發(fā)出控制信號電壓至相應的功放電路、移相電路和增益控制電路，去完成功放、移相和增益的控制，使第一、二抵消器達到最好的抵消效果。
如圖6-12，經(jīng)雙向耦合器輸出至第二單向器的信號是不包含導頻信號的數(shù)字射頻信號。第二抵消器的輸出信號通過雙向耦合器分了一小部分信號用作RF檢測，絕大部分信號經(jīng)第二單向器輸出，輸出的信號送入功率合成器后可以射。
所述第一、第二導頻發(fā)生器包括頻率合成器、壓控振蕩器、放大器和聲表面濾波器；頻率合成器的串行時鐘，鎖定端口、串行數(shù)據(jù)端口、使能端口及參考源端口分別與單片機對應端口相連接，壓控振蕩器與頻率合成器雙向相連，其輸出端經(jīng)放大器與聲表面濾波器相連；開機時，由串行時鐘發(fā)送同步信號到頻率合成器，確定頻率合成器的數(shù)字格式，然后串行數(shù)據(jù)傳送分頻比，也就是確定導頻的頻率。在壓控振蕩器開始振蕩的時候，產(chǎn)生的頻率反饋到合成器。經(jīng)N分頻后與參考源相位作比較，比較的誤差電壓來控制壓控振蕩器的壓控端，當壓控振蕩器被鎖定后，頻率合成器的鎖定輸出端輸出高電平到單片機，頻率合成器已鎖定。此時，使能端立刻輸出低電平要求頻率合成器的分頻比存儲，導頻信號經(jīng)輸出端輸出。壓控振蕩器的輸出信號經(jīng)放大后，再經(jīng)窄帶聲表面濾波器濾波輸出。
所述第一、第二導頻接收器包括聲表面窄帶濾波器，雙平衡混頻電路、低頻放大和乘法檢波電路。
帶有導頻信號的數(shù)字射頻信號，經(jīng)聲表面波窄帶濾波器窄帶濾波后，數(shù)字射頻被抑制，只剩導頻信號，此信號與本振信號混頻得出100KHz的中頻信號IF，IF信號被乘法檢波電路乘法檢波，得出直流電壓。此電壓不穩(wěn)定，它是隨RFC中的導頻信號強弱，電壓跟著變化的，電壓被單片機檢測到，相應的，單片機產(chǎn)生控制信號。
如圖5所示，所述第一、第二抵消器是一個四端器件，可以作為分路器或者合路器使用。在用于合路器時，射頻信號從腳1輸入，腳3和腳4均有信號輸出，腳2理論上無信號輸出；用做抵消電路時，從腳1和腳4輸入相位相反、幅度及頻率相同的信號，腳2和腳3輸出的是腳1和腳4兩個端口的輸入信號抵消后的結果，其中一個端口必須通過假負載接地。
本實用新型的技術優(yōu)點1、采用三平衡混頻技術。
在數(shù)字電視發(fā)射機當中，首先它的混頻器采用的是三平衡混頻技術，那么在變頻噪聲和變頻損耗等方面，它的性能指標便不是模擬技術所能相比的。更加上三平衡混頻器，采用了先進的貼片工藝，于是，它的高頻特性相對于模擬技術來講，也更好了。
2、相位噪聲非常低。
我們知道，在電視技術當中，色度和亮度和時延差要求是不大于100ns的，對于模擬電視圖像而言，100ns只是相當于移動兩個相素。因此，對模擬電視圖像的影響是很小的。但是，對于我們的數(shù)字電視調(diào)制信號，數(shù)字前端系統(tǒng)采用了64QAM的調(diào)制方式，那么當系統(tǒng)碼率為10Mbit/s時，其周期就是100ns了。在傳輸系統(tǒng)中有了100ns的相移，會使數(shù)字電視信號恢復時，判斷錯誤而無法正常工作。由此可見，數(shù)字電視系統(tǒng)中因無線傳輸?shù)牟粌魲l件而使得相位噪聲成為了一個十分重要的技術指標而需要倍加的改善。很明顯，對于當前那些根本就不需要測試相位噪聲的模擬電視發(fā)射機而言，是無法滿足這些嚴格的條件的。本實用新型的壓控振蕩器VCO，采用了標準封裝，歸一化設計的集成VCO MIC。由于集成度非常高的原則，這種VCO用在數(shù)字電視技術中，便可以使發(fā)射機總體的高頻特性、相位噪聲等關鍵技術指標有了很大的提高，發(fā)射機的穩(wěn)定性也更好。另外，我們采用了低頻率漂移、低相位噪聲的參考源，這也使本振以及發(fā)射機的性能更上一層，從而能適應各種環(huán)境下全天候的正常工作。
3、高擬制比的腔體濾波器，也用在了我們的數(shù)字電視發(fā)射機中。
這種腔體濾波器的帶內(nèi)平坦特性優(yōu)于模擬電視發(fā)射機的總體性能。而且，在數(shù)字電視發(fā)射機中，只使用了一個腔體濾波器，這也就使發(fā)射機總機的時延更小，相對模擬發(fā)射機，它可以減少10-20ns級的時延。
4、數(shù)字發(fā)射機采用了超線性技術。
數(shù)字發(fā)射機當中，它的推動級和末級功率放大器都是工作在A類放大狀，本實用新型的數(shù)字電視發(fā)射機，考慮到了數(shù)字電視技術中的各項關鍵技術問題，所以相對于當前模擬的電視發(fā)射機而言，它的線性度高、相位噪聲低和帶內(nèi)平坦度好等性能，也更能適應在各種條件環(huán)境下的正常工作。再加上其全自動單片微機處理，數(shù)字電視發(fā)射機的穩(wěn)定性也更好，從而不會受到溫度、氣候等不良因素的影響。
權利要求1.一種數(shù)字電視發(fā)射機，其特征在于它包括本振LO、三平衡混頻器、腔體濾波器、放大器、單向器、導頻注入電路、自動功率控制電路ALC、本振、單片機、-90°分路器、第一導頻發(fā)生器，第一抵消器及功放電路、第二導頻發(fā)生器、第二抵消及功放電路、雙向耦合器和第二單向器；數(shù)字中頻輸入端IF與本振LO分別與三平衡混頻器相連接，該三平衡混頻器的依次連接腔體濾波器、放大器、單向器及導頻輸入電路；自動功率控制電路ALC與放大器相連接；數(shù)字中頻信號IF從數(shù)字中頻輸入端與本振LO信號分別輸入至三平衡混頻器，三平衡混頻器混頻后的數(shù)字射頻信號經(jīng)腔體濾波器濾波、放大器功率放大，單向器單向傳輸限制后輸入至導頻注入電路；所述單片機的控制信號輸入至第一導頻發(fā)生器，由該第一導頻發(fā)生器產(chǎn)生的導頻信號在導頻注入電路中與數(shù)字射頻信號合路生成含有導頻信號的數(shù)字射頻信號RFC；該導頻注入電路與-90°分路器相連接；所述-90°分路器與第一抵消及功放電路相連；所述第一抵消及功放電路包括第一延時線、和依次串聯(lián)的第一移相器、第一增益控制電路、第一A類功放電路、第一抵消器；以及串聯(lián)于第一抵消器的第一輸出端和單片機之間的分路器和第一導頻接收器；其中-90°分路器分別與第一延時線和第一移相器相連；第一移相器和第一增益電路的控制端分別與單片機的控制信號端相連接；所述第一抵消器的第一輸入端與第一A類功放電路相連，第二輸入端與第一延時線的另一端相連，第二輸出端與第二抵消及功放電路的第二延時線的一端相連接；在第一類功放電路與單片機之間器聯(lián)有第二導頻發(fā)生器；所述第二抵消及功放電路包括第二抵消耗器、第二延時線，該第二抵消器的第二輸入端與第二延時線相連，其第一輸入端與單片機之間依次串聯(lián)有第二移相器、第二增益控制電路和第二A類功放電路；第二抵消器的第二輸出端通過雙向藕合器與第二單向器相連；其中第二移相器還與第一抵消及功放電路的分路器相連；第二抵消及功放電路的第二延時線的另一端與第一抵消器的第二輸出端相連接；所述雙向藕合器的藕合輸出端與單片機之間串聯(lián)有第二導頻接收器；所述單片機與導頻注入電路之間串聯(lián)有第一導頻發(fā)生器；所述本振LO由參考源、頻率合成器及低相位噪聲VCO構成；
2.如權利要求1的一種數(shù)字電視發(fā)射機，其特征在于所述第一、第二導頻發(fā)生器包括頻率合成器、壓控振蕩器、放大器和聲表面濾波器；頻率合成器的串行時鐘，鎖定端口、串行數(shù)據(jù)端口、使能端口及參考源端口分別與單片機對應端口相連接，壓控振蕩器與頻率合成器雙向相連，其輸出端經(jīng)放大器與聲表面濾波器相連。
3.如權利要求1的一種數(shù)字電視發(fā)射機，其特征在于所述所述第一、第二導頻接收器包括聲表面窄帶濾波器，雙平衡混頻電路、低頻放大和乘法檢波電路。
專利摘要一種數(shù)字電視發(fā)射機，包括本振LO、三平衡混頻器、腔體濾波器、放大器、單向器、導頻注入電路、自動功率控制電路ALC、本振、單片機、－90°分路器、第一導頻發(fā)生器，第一抵消器及功放電路、第二導頻發(fā)生器、第二抵消及功放電路、雙向耦合器和第二單向器；滿足數(shù)字電視技術傳輸?shù)男枰?，相對于當前模擬的電視發(fā)射機而言，其的線性度高、相位噪聲低和帶內(nèi)平坦度好等性能，也更能適應在各種條件環(huán)境下的正常工作。
文檔編號H04N5/38GK2613112SQ0322705
公開日2004年4月21日 申請日期2003年2月28日 優(yōu)先權日2003年2月28日
發(fā)明者陳運龍 申請人:株洲翔達科技有限責任公司