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数字电视发射机APEX-M2X激励器原理简述

[日期:2018-02-25] 来源:  作者:山东 宿明洪 [字体: ]

 

  下图是安装了APEX-M2X激励器数字电视发射机的框图,此图包括激励器的传输码流,激励器输出信号与发射机预功放之间的连接,以及发射机射频输出系统到激励器的两路反馈信号。在末级大功率滤波器之前和滤波器之后,分别取得反馈信号,根据实际需要进行非线性和线性自适应预校正。  

  APEX-M2X激励器的控制和监测信号,既可以在发射机的前面板上进行操作,又可以通过以太网连接到外部计算机上,利用计算机进行控制。APEX-M2X激励器主要有以下功能:根据需要,对ASI(信号l和LP1)或SMPTE(信号2和LP2)输入信号进行选择和时钟信号进行分配;数据信号进行同步;信道编码;预校正;奈奎斯特滤波;上变频和RrrAC(实时自适应校正)。
  
  1、信号处理板:它位于激励器的右后角,主要目的是把输入信号转换成发射机功率放大器需要的模拟信号或者数字信号。激励器中的RTAC(实时自适应校正)校正电路预先产生失真,用来抵消功率放大器和大功率滤波器中出现的畸变错误。校正后的信号,具有好的EVM(误差矢量幅度)或MER(调制误差率),提高了数字信号的信噪比,使邻频互调干扰非常低。在数字操作模式下,信号处理板不间断地监测信号,并进行线性和非线性校正的RTAC处理,使数字信号一直保持最好的状态。数字信号传输码流或者模拟的视频、音频输入信号,通过可选择的模拟输入电路,送到可编程门序列调制器上。数据信号和时钟信号包含在传输码流中,根据信号处理板中的同步序列电路的要求,同步时钟信号被传输码流中的时钟锁定。当使用模拟信号时,视频和音频信号首先要数字化,产生新的数据和时钟信号,然后驱动信号处理板中的相关电路。
  
  2、调制过程:在调制过程中,FPGA调制器为数字信号增加前向纠错。前向纠错包括随机数据处理、里德所罗门编码、隔行扫描数据处理、格形编码,并且在某些调制方面可能使用频分复用,在其它方面需要给信号增加段同步和帧同步等。这些信号,使用数字滤波器对频带进行限制。FPGA调制器输出数字化处理过的中频信号,并经过带通滤波器滤波,然后送给数字预校正龟路。
  
  在数字模式下,预校正电路使用RTAC电路,预先校正数字中频信号。通过大功率滤波器之前的数字射频取样信号和大功率滤波器之后的数字射频取样信号,反馈到下变频器中,使用这些参数去进行预校正。输入模拟视频音频信号的情况下,预校正电路的校正量,可以利用电脑显示屏手动设置。模拟信号或者数字信号,经过调制和预校正后,再经过数模转换器处理,成为140MHz(中心频率)中频信号。140MHz中频信号送到上变频电路中,得到所需频道的频率和合适的幅度。在数字模式下,输出电平到达20dBm(平均值100mW)。在模拟模式下,输出电平到达23dBm(200mW)同步峰值电平。
  
  3、射频取样:这部分信号主要送到RTAC电路,和FPGA调制器滤波后的的数字中频信号进行比对,以达到预校正的目的。RTAC电路可以选择四路射频取样,这些信号必须统一时钟、统一电平。
  
  被选取的取样信号,向下进行频率转换,下变频到140MHz中频频率,然后数字化处理并送到数字预校正电路。下变频器的输入信号,由信号处理板控制着,从四路信号中选择一路。被选择信号的电平,也是由信号处理板控制的衰减器进行电平转换,得到混频器所需的电平。这个信号和参考频率板上的第二个锁相环路电路产生的本振信号—起,共同送到混频器。
  
  4、PFRU(基准参考频率单元)板:基准参考频率电路由四部分组成,它们分别是:提供一个可供选择的GPS单元;10MHz参考频率振荡器:一次本振锁相环路:二次本振锁相环路。在数模转换DAC时钟电路中,使用一次锁相环路。,PLL(锁相环路)振荡器,给中频数模转换电路提供一个时钟,给信号处理板产生一个140MHz中频输出信号。不同的调制方法要求数模转换器的时钟频率和偏置频率各不相同,例如DVB-T/H调制方式,数模转换器的时钟频率是438.857MHz,偏置频率是30.286MHz。NTSC/PAL调制方式,数模转换器的时钟频率是436.800MHz,偏置频率是30.800MHz。每种调制方法旨在给调制系统提供一个中频信号,此信号为数模转换器时钟频率的四分之一。因此,由FPGA调制器提供的偏置频率,将中频频率转换成140MHz。每个调制系统所需的偏置频率能够使用下列公式计算出来,偏置频率=140MHz-数模转换器时钟频率/4。

  5、上下变频器所需的基准参考频率单元板的2次本振电路:这个电路主要给上下变频器提供一个本振信号,用来在上变频器中产生对应频道的射频频率。电路中,用一个10MHz的参考频率进行相位检测,经过低通滤波器后,送到800-1600MHz压控振荡器。
  
  对于L波段,压控振荡器的输出信号送到变频器板。通道内输出频率是中频和本振信号之和。对于V波段和Ⅳ波段,压控振荡器的输出信号被分成两部分,输出范围400-800MHz,此信号被送到变频板。V波段通道内输出频率是中频和本振信号之和。对于j波段(60-88MHz)上半部分和Ⅲ波段的全部,压控振荡器的输出信号被分成4部分,输出范围200-400MHz。I波段(60-88MHz)下半部分,压控振荡器的输出信号被分成8部分,输出范围100-200MH。为了适应多种调制方法和输出信号的带宽,中频和本振频率在各个频段不同,输出信号带宽范围有5、6、7、8MHz。由于调制方法不同,中频频率误差范围定义为+/-0.5MHz。
  
  6、基准参考频率单元板参考晶体振荡器电路:它提供四个输出信号:数模转换器锁相环路晶体振荡器使用的10MHz或者54MHz参考频率:射频通道变频锁相环路晶体振荡器使用的10MHz参考频率:在J3输出口的备用一个10MHz参考频率和检测器使用的54MHz参考频率。

  7、上变频器:数字电视的频率波段包含:Ⅰ波段47-88MHz;Ⅲ波段174-240MHz;Ⅳ波段470-606MHz;Ⅴ,波段606-860MHz:L波段1400-1492MHz。最大输出功率,NTSC/PAL+23dBm同步峰值;DVB-T+20dBm。
  
  信号处理板的140MHz中频信号经过一个高通/低通滤波器滤波后,抑制不需要的258MHz及以上的数模转换信号。滤波过的中频信号通过一个可变衰减器衰减到SMA电平值,以便给混频器一个最合适的电平,目的是减少错误的混频信号。此衰减器根据系统控制器的调制形式,被设定成一个明确的固定值。定向耦合器得到一个中频取样信号,送到LT5534监测器集成电路上,输出成比例的取样电压。此电压经过A/D转换,被控制器用于监测诊断,看看信号是否过低或者信号的丢失情况。放大器后面是低损耗定向耦合器和低损耗射频继电器,耦合射频取样信号是离散的,一路是经过嵌入的带状线送到下变频器,弥补模拟滤波器的缺陷:另一路是适用于AD8362解调监测集成电路。输出信号适用于两条路径,第一条是为模拟检修提供同步电平峰值信号,另一条在很大程度上进行低功耗滤波,用来测量平均功率。射频继电器是一个低功耗,高隔离度的微波继电器。默认状态下,断电将激励器输出切换到50欧姆终端负载上。当保持信号链路激活时,允许封锁激励器的射频输出信号,便于激励器内部调谐、诊断等校正功能正常进行。当系统控制器取消封锁时,射频继电器将输出信号连接到激励器的后面板上的SMA接头上。


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