CN107769798B - 一种控制射频输出信号功率恒定的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种控制射频输出信号功率恒定的方法及装置，方法包括：获取光接收组件的电压值；根据电压值计算光接收组件接收的入射光信号的功率实际值；判断是否接收到射频信号手动增益控制指令；如果未接收到手动增益控制指令，则判断入射光信号的功率实际值是否满足预设控制范围；如果满足预设控制范围，则根据入射光信号的功率实际值确定入射光信号的衰减量，其中，入射光信号的功率实际值每增加一个单位，则衰减量增加预设单位；根据衰减量控制入射光信号的功率衰减，实现射频输出信号功率恒定。本申请公开的控制射频输出信号功率恒定的方法及装置，能够简化硬件电路，通过软件算法实现射频输出信号功率恒定。

Description

一种控制射频输出信号功率恒定的方法及装置

技术领域

本申请涉及光信号功率衰减领域，尤其涉及一种控制射频输出信号功率恒定的方法及装置。

背景技术

射频信号的输出功率对有线电视显示的图像质量影响很大，如果射频信号的输出功率太低，则射频信号的噪声大，导致电视屏幕上的图像掉彩，如果射频信号的输出功率太高，则容易产生非线性失真和不同步的现象，因此，为了保证图像质量，对射频信号的增益起到至关重要的作用。

目前，射频信号增益控制方案以硬件电路和自动调整为主，通过搭建射频增益控制回路，实现自动调整射频输出功率的恒定。光接收组件接收到入射光信号后，在射频信号增益控制回路中，使用数控式衰减器自动调节射频衰减量，但是，数控式衰减器在调节射频衰减量的过程中会产生电磁脉冲，从而干扰射频输出。一方面，硬件电路控制射频信号增益的原理复杂，而且硬件电路的调试难度大,对应的手动调整的原理也复杂；另一方面,当入射光信号的起控点偏移时,硬件电路计算衰减值的原理复杂。

因此，如何实现自动和手动双模式控制视频信号增益成为亟需解决的问题。

发明内容

本申请提供了一种控制射频输出信号功率恒定的方法及装置，以解决使用软件方案控制视频信号增益的问题。

第一方面，本申请提供了一种控制射频输出信号功率恒定的方法，所述方法包括：

获取光接收组件的电压值；

根据所述电压值计算所述光接收组件接收的入射光信号的功率实际值；

判断是否接收到射频信号手动增益控制指令；

如果接收到所述手动增益控制指令，则根据所述手动增益控制指令，控制所述入射光信号的功率衰减；

如果未接收到所述手动增益控制指令，则判断所述入射光信号的功率实际值是否满足预设控制范围；

如果满足预设控制范围，则根据所述入射光信号的功率实际值确定所述入射光信号的衰减量，其中，所述入射光信号的功率实际值每增加一个单位，则所述衰减量增加预设单位；

根据所述衰减量控制所述入射光信号的功率衰减。

第二方面，本申请还提供了一种控制射频输出信号功率恒定的装置，包括：光接收组件、第一功率放大器、压控衰减器、第二功率放大器、MCU及运算放大器，其中：

所述光接收模块、第一功率放大器、压控衰减器及第二功率放大器依次电连接；

所述MCU采集所述光接收模块正端引脚的电压值；

所述MCU执行所述第一方面所述的方法，以及将所述衰减值发送至压控衰减器；

所述压控衰减器根据所述衰减值控制所述入射光信号衰减。

本申请实施例提供的一种控制射频输出信号功率恒定的方法及装置，有益效果包括：

本申请实施例公开的装置中，通过压控衰减器对第一级功率放大器输出的射频信号进行衰减，其衰减水平受MCU中内置的控制射频输出信号功率恒定的方法得到的衰减量控制，从而使射频输出信号功率恒定。其中，内置于MCU中的控制射频输出信号功率恒定的方法中，获取光接收组件正端引脚的电压值，根据所述电压值计算所述入射光信号的功率实际值；在自动增益模式下，判断所述入射光信号的功率实际值是否满足预设控制范围；如果满足，则根据所述入射光信号的功率实际值确定所述入射光信号的衰减量，其中，所述入射光信号的功率实际值每增加一个单位，则所述衰减量增加预设单位；根据所述衰减量控制所述入射光信号的功率衰减，实现射频输出信号功率恒定。在手动增益模式下,根据接收到得手动增益控制指令,控制入射光信号的衰减量。与现有技术中通过硬件电路控制射频输出信号功率恒定的方案相比，本方法通过软件算法实现，不受硬件电路在工作过程中产生的电磁脉冲的影响，因此，衰减量的计算更加准确。另外，在软件算法控制衰减量的基础上，实现自动增益控制和手动增益控制双重模式，有效提高射频输出信号功率的控制效率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种控制射频输出信号功率恒定的装置；

图2为本申请实施例提供的一种控制射频输出信号功率恒定的方法流程示意图；

图3为本申请实施例提供的又一种控制射频输出信号功率恒定的方法流程示意图；

图4为本申请实施例提供的步骤S600流程示意图；

图5为本申请实施例提供的另一种控制射频输出信号功率恒定的方法流程示意图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。

随着光纤技术的发展，利用光纤作为介质进行信号传输的方式得到广泛应用，因其传输距离长、信号质量稳定、传输损耗小且易于双向传输，正逐渐替代同轴电缆成为有线电视信号传输的媒介。有线电视光接收机作为终端，其射频输出性能直接影响用户观看体验，在有线电视光接收机中，为了对射频输出电平进行准确控制，自动增益控制功能是必须的，自动增益控制功能通过动态调节增益以维持射频输出电平的恒定。

本申请实施例提供一种控制射频输出信号功率恒定的方法，从软件方面控制射频输出信号功率的恒定，从而控制射频输出电平的恒定。

参见图1，为本申请实施例提供的一种控制射频输出信号功率恒定的装置。

如图1所示，控制射频输出信号功率恒定的装置包括光接收组件10、第一功率放大器20、压控衰减器30、第二功率放大器40、MCU50及运算放大器60。其中，光接收组件10、第一功率放大器20、压控衰减器30及第二功率放大器40依次电连接，光接收组件10接收光纤传输的有线电视光信号，并将光信号转换成电信号，同时对转换得到的微弱电信号进行放大，放大后的电信号进入第一级功率放大器20和第二级功率放大器40进行放大。为了保证射频输出信号功率的恒定，在第一级功率放大器20和第二级功率放大器40之间设置压控衰减器30，用于调整电信号的大小，输出功率恒定的射频信号。

压控衰减器30的衰减水平受电压控制引脚接入的电压大小的影响，因此，本申请实施例提供的控制射频输出信号功率恒定的装置中设置MCU50，MCU50与光接收组件10电连接，通过检测光接收组件10正端引脚的电压对有线电视光信号功率进行检测，经MCU50中内置的控制射频输出信号功率恒定的算法计算，得到衰减值并转换为电信号输出，运算放大器60对输出的电信号进行转换、放大，输出至压控衰减器30，以控制第二功率放大器40输出的射频信号恒定。

因此，光接收组件10接收到入射光信号后，将入射光信号转换成电信号，并分为两路信号，一路信号发送至MCU50中计算衰减量，另一路发送至压控衰减器30中，压控衰减器30根据MCU50计算的衰减量控制电信号的衰减，从而使输出的射频信号的功率恒定。

参见图2，为本申请实施例提供的一种控制射频输出信号功率恒定的方法的流程示意图。

上述实施例中MCU执行本申请实施例提供的控制射频输出信号功率恒定的方法，也就是MCU中控制射频输出信号功率恒定的算法。

在步骤S100中，获取光接收组件的电压值。

将MCU的其中一个引脚与光接收组件的正端引脚电连接，从而获取光接收组件的电压值可以是根据采集光接收组件正端引脚的电压值。光接收组件接收从光纤传输过来的入射光信号，并将入射光信号转化成电信号，因此，从光接收组件正端引脚采集到的电压值可直接反应入射光信号的功率大小。

从光接收组件正端引脚采集的电压值是一个数字量AD值，可作为对有线电视光信号功率的量化值，所述AD值与电压值存在对应关系。

在步骤S200中，根据所述电压值计算所述光接收组件接收的入射光信号的功率实际值。

由于从光接收组件正端引脚采集到的AD值是对有线电视光信号功率的量化值，通过计算模型y＝Slope*AD+Offset，计算入射光信号的功率，其中，y为入射光信号的功率实际值，Slope和Offset为校准参数，此两项参数通过数学建模计算得到并写入MCU中。

在步骤S300中，判断是否接收到射频信号手动增益控制指令。

本申请实施例中在控制射频输出信号功率恒定时，通过手动增益控制和自动增益控制两种方式实现，其中，手动增益控制是用户通过手动调节有线电视或遥控器上的增益按钮进行调节。

在偏远地区，光信号在光纤中长时间传输后，光信号的功率发生衰减，使光信号的功率不在控制范围内，从而输出的射频信号不恒定，因此可手动调节增益控制范围，保证输出的射频信号功率恒定。当用户调节有线电视或遥控器上的增益按钮时，便生成手动增益控制指令。

在步骤S400中，如果接收到手动增益控制指令，则根据手动增益控制指令，控制入射光信号的功率衰减。

本申请实施例提供的方法还包括手动增益控制，参见图3，为本申请实施例提供的又一种控制射频输出信号功率恒定的方法的流程示意图。

如图3所示，在步骤S401中，如果接收到射频信号手动增益控制指令，则获取手动增益衰减量。

用户通过有线电视上或遥控器上的按钮设置手动增益衰减量，因此，用户可根据自身需求调整衰减量。有线电视在接收到手动增益衰减量后，为了避免输出电平过高，导致损坏放大芯片，针对不同入射光信号的功率，需要对可设置的衰减下限进行限定。

在步骤S402中，判断所述入射光信号的功率实际值是否满足第一预设范围、第二预设范围或第三预设范围。

例如，第一预设范围为入射光信号的功率RxPower≤-7dBm，手动增益衰减量的下限为0dBm，此时手动增益衰减量可设置的最小值为0dB，小于0dB的设置值不生效；

第二预设范围为-7＜RxPower≤+3dBm，手动增益衰减量可设置下限为2*(RxPower+7)dB，例如RxPower为-2dBm，此时手动增益衰减量可设置的最小值为10dB，小于10dB的设置值不生效。

第三预设范围为RxPower＞+3dBm，手动增益衰减量可设置下限锁定为20dB。

在步骤S403中，如果所述入射光信号的功率实际值满足第一预设范围、第二预设范围或第三预设范围，则判断所述手动增益衰减量是否满足所述第一预设范围、第二预设范围或第三预设范围对应的衰减范围。如果所述入射光信号的功率实际值不满足第一预设范围、第二预设范围或第三预设范围，则结束流程。

如果入射光信号的功率实际值满足第一预设范围、第二预设范围或第三预设范围，例如，当入射光信号的功率实际值满足第一预设范围时，判断手动增益衰减量是否大于0dB；当入射光信号的功率实际值满足第二预设范围时，判断手动增益衰减量是否大于2*(RxPower+7)；当入射光信号的功率实际值满足第三预设范围时，判断手动增益衰减量是否大于20dB。

在步骤S404中，如果是，则控制所述入射光信号根据所述手动增益衰减量衰减。

例如，RxPower为-2dBm，此时手动增益衰减量可设置的最小值为10dB，小于10dB的设置值不生效。如果此时手动增益衰减量为12dB，则将入射光信号衰减12dB。

在步骤S405中，如果否，则根据所述电压值在第一预设表格中的索引值及所述衰减范围的最小衰减量，确定所述入射光信号的索引值。

如果此时的手动增益衰减量不满足衰减范围，则根据公式：

index＝32*10+byMgcAttenuation*10计算索引值，其中，byMgcAttenuation为手动增益衰减量。依据索引值，查第二预设表格，利用插值法确定衰减量，在此不再赘述。

由上述描述可知，本申请实施例中为了避免MCU输出衰减量对应的电平过高，导致损坏压控衰减器芯片，因此，针对不同的输入光功率，对手动增益控制的衰减下限进行控制。

在步骤S500中，如果未接收到所述手动增益控制指令，则判断所述入射光信号的功率实际值是否满足预设控制范围。

射频信号增益控制过程中，对于入射光信号的控制范围有限制，一般情况下预设控制范围是-12～-2dBm，因此，在自动增益控制的情况下，需要确定入射光信号的功率实际值是否满足预设控制范围。

在步骤S600中，如果满足预设控制范围，则根据所述入射光信号的功率实际值确定所述入射光信号的衰减量。

在预设控制范围内，根据入射光信号的功率实际值确定入射光信号的衰减量，如果入射光信号的功率实际值较大，则衰减量便大，如果入射光信号的功率实际值较小，则衰减量便减小。因此，入射光信号的功率实际值每增加一个单位，则衰减量增加预设单位，从而保证射频输出信号功率恒定。具体的，参见图4，为本申请实施例提供的步骤S600流程示意图。

如图4所示，在步骤S601中，在第一预设表格中确定所述电压值对应的索引值；其中，所述第一预设表格中，每一个电压值分别对应一个索引值。

第一预设表格中包括电压值和索引值之间的对应关系，如表1所示。

表1

index	AD值	index	AD值	index	AD值	index	AD值
								0	282	16	282	32	613	48	3936
1	282	17	282	33	704	49	4492
								2	282	18	282	34	794	50	4989
3	282	19	282	35	889	51	5684
								4	282	20	282	36	994	52	6355
5	282	21	282	37	1129	53	7118
								6	282	22	282	38	1262	54	8022
7	282	23	282	39	1420	55	8947
								8	282	24	282	40	1571	56	10113
9	282	25	282	41	1774	57	10113
								10	282	26	305	42	1972	58	10113
11	282	27	349	43	2232	59	10113
								12	282	28	397	44	2476	60	10113
13	282	29	452	45	2783	61	10113
								14	282	30	494	46	3170	62	10113
15	282	31	569	47	3556	63	10113

以预设控制范围为-12～-2dBm为例，表1中，索引值32值52对应预设控制范围-12～-2dBm，也就是说，索引值32对应入射光信号的功率实际值为-12dBm，AD值是入射光信号的功率实际值为-12dBm时，光接收组件正端引脚的电压值。

在第一预设表格中根据电压值查找对应的索引值，在计算过程中，索引值放大10倍处理，以提高控制精度。例如，当采集到的AD值为1200时，查第一预设表格得到索引值为375，具体计算模型为：

其中，AD为电压值，index_base为所述第一预设表格中大于所述电压值对应的索引值，AD_base为index_base对应电压值，AD_base+1为索引index_base+1对应的电压值。

那么，当AD值为1200时，

在步骤S602中，在第二预设表格中确定所述索引值对应的衰减量；其中，所述索引值每增加一个单位，所述入射光信号的输入功率增加0.5dB，所述衰减量增加1dB，预设单位为2dB。

第二预设表格中，索引值对应衰减量，如表2所示：

表2

index	DA值	index	DA值	index	DA值	index	DA值
								0	1023	16	1023	32	1023	48	270
1	1023	17	1023	33	780	49	258
								2	1023	18	1023	34	720	50	250
3	1023	19	1023	35	680	51	242
								4	1023	20	1023	36	620	52	235
5	1023	21	1023	37	570	53	225
								6	1023	22	1023	38	520	54	218
7	1023	23	1023	39	470	55	210
								8	1023	24	1023	40	440	56	200
9	1023	25	1023	41	400	57	200
								10	1023	26	1023	42	375	58	200
11	1023	27	1023	43	345	59	200
								12	1023	28	1023	44	330	60	200
13	1023	29	1023	45	310	61	200
								14	1023	30	1023	46	295	62	200
15	1023	31	1023	47	280	63	200

表1中，DA值表示衰减量，通过上一步骤确定索引值后，在第二预设表格中根据索引值确定衰减量，但是，当索引值无法直接在第二预设表格中查找得到时，可通过插值法计算衰减量。

在步骤S700中，根据所述衰减量控制所述入射光信号的功率衰减，实现射频输出信号功率恒定。

衰减量是一个数字量，用于表示压控衰减器的衰减量。在实际控制衰减过程中，MCU的数模外设输出衰减量，输出的衰减量经放大器放大作用在压控衰减器上控制输出射频信号的电平恒定，从而保证射频输出信号的功率恒定。

本申请实施例中在入射光信号功率实际值的预设控制范围内，通过第一预设表格和第二预设表格确定电压值与衰减值的关系，通过查表确定入射光信号对应电压值的衰减量，从而保证输出电平的恒定，进而保证射频输出信号功率恒定。

参见图5，为本申请实施例提供的另一种控制射频输出信号功率恒定的方法的流程示意图。

在上述实施例的基础上，本申请实施例提供的控制射频输出信号功率恒定的方法还包括以下步骤。

在步骤S800中，如果所述入射光信号的功率实际值不满足预设控制范围，则确定所述入射光信号的功率实际值接近所述预设控制范围的边界值。

当入射光信号的功率实际值超出预设控制范围时，也就是说，入射光信号小于预设控制范围的最小值，或者大于预设控制范围的最大值，此时，入射光信号的功率实际值不满足预设控制范围。

根据入射光信号的功率实际值确定接近预设控制范围的边界值，当入射光信号小于预设控制范围的最小值时，入射光信号的功率实际值接近预设控制范围的最小值，此时，确定边界值为最小值；当入射光信号大于预设控制范围的最大值时，入射光信号的功率实际值接近预设控制范围的最大值，此时，确定边界值为最大值。

在步骤S900中，控制所述入射光信号的衰减值等于所述边界值对应的衰减值。

当入射光信号接近的边界值为最小值时，确定入射光信号的衰减量为最小值对应的衰减量，控制压控衰减器根据最小值对应的衰减量衰减；同理，当入射光信号接近的边界值为最大值时，确定入射光信号的衰减量为最大值对应的衰减量，控制压控衰减器最大值对应的衰减量衰减。

由上述描述可知，为保证入射光信号功率超出预设控制范围后，压控衰减器不失控，本申请实施例中以边界值状态保证衰减输出。

在偏远地区，光信号经长距离传输发生较大衰减，当光信号跌落至低于预设控制范围的最小值时，射频输出信号的功率减小，为保证在偏远地区射频输出信号的功率恒定，本申请实施例提供的方法中，支持对控制范围进行调整，也就是起控点偏移后，如何控制射频输出信号的功率恒定。

本申请实施例中，当起控点偏移后，在第一预设表格和第二预设表格的基础上，调整电压值对应的索引值。

例如,在第一预设表格中，预设控制范围的最小值为-12dBm，-12dBm对应的AD值为1200，则对应的索引值为375，当起控点偏移至-15dBm后，

index＝375-(-15-(-12))*2*10＝435；

起控值的调整，会产生输出电平的变化，例如原控制范围为-12～-2dBm，此时输出电平为82dBuV，当将起控值变为-15dBm(控制范围-15～-5dBm)，此时自动增益控制范围内输出电平变为82-2*(-12-(-15))＝76dBuV，其他依此类推。因此，当预设控制范围变化后，通过上述公式计算每一个入射光信号的功率值对应的索引值，从而使射频输出信号的功率恒定。

得到索引值后，利用插值法计算衰减量，例如计算得到索引值435，那么，入射光功率AD值为1200，起控点偏移至-15dBm时，衰减输出DA值为：

345为索引43对应的衰减量，330为索引44对应的衰减量。

由上述描述可知，本申请实施例提供的控制射频输出信号功率恒定的方法中，获取光接收组件的电压值，根据电压值计算光接收组件的入射光信号的功率实际值，如果接收到手动增益控制指令，则根据手动增益控制指令，控制入射光信号的功率衰减，如果未接收到手动增益控制指令，则进行自动增益控制。其中，自动增益控制利用软件算法实现，根据入射光信号的功率实际值，计算衰减量，根据衰减量控制入射光信号的功率衰减。对于手动增益控制，根据入射光信号的功率实际值对应的不同范围计算衰减量。因此，本申请提供的实施例在软件算法的基础上实现了自动和手动双重模式下的视频信号增益控制。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里发明的公开后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (7)

1.一种控制射频输出信号功率恒定的方法，其特征在于，所述方法包括：

获取光接收组件的电压值；

根据所述电压值计算所述光接收组件接收的入射光信号的功率实际值；

判断是否接收到射频信号手动增益控制指令；

如果接收到所述手动增益控制指令，则根据所述手动增益控制指令，控制所述入射光信号的功率衰减；

如果未接收到所述手动增益控制指令，则判断所述入射光信号的功率实际值是否满足预设控制范围；

如果满足预设控制范围，则在第一预设表格中确定所述电压值对应的索引值；其中，所述第一预设表格中，每一个电压值分别对应一个索引值；

在第二预设表格中确定所述索引值对应的衰减量；

根据所述衰减量控制所述入射光信号的功率衰减。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

如果所述入射光信号的功率实际值不满足预设控制范围，则确定所述入射光信号的功率实际值接近所述预设控制范围的边界值；

控制所述入射光信号的衰减值等于所述边界值对应的衰减值。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，如果接收到所述手动增益控制指令，则根据所述手动增益控制指令，控制所述入射光信号的功率衰减，包括：

如果接收到射频信号手动增益控制指令，则获取手动增益衰减量；

判断所述入射光信号的功率实际值是否满足第一预设范围、第二预设范围或第三预设范围；

如果所述入射光信号的功率实际值满足第一预设范围、第二预设范围或第三预设范围，则判断所述手动增益衰减量是否满足所述第一预设范围、第二预设范围或第三预设范围对应的衰减范围；

如果是，则控制所述入射光信号根据所述手动增益衰减量衰减；

如果否，则根据所述电压值在第一预设表格中的索引值及所述衰减范围的最小衰减量，确定所述入射光信号的索引值。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

如果接收到预设控制范围变化指令，则调整所述预设控制范围变化后电压值对应的索引值。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在第二预设表格中确定所述索引值对应的衰减量，包括：

根据插值法计算所述索引值对应的衰减量。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

如果在所述第一预设表格中未查找到所述电压值对应的索引值，则根据公式

计算所述电压值对应的索引值，其中，AD为电压值，index_base为所述第一预设表格中大于所述电压值对应的索引值，AD_base为index_base对应电压值，AD_base+1为索引index_base+1对应的电压值。

7.一种控制射频输出信号功率恒定的装置，其特征在于，包括：光接收组件、第一功率放大器、压控衰减器、第二功率放大器、MCU及运算放大器，其中：

所述光接收组件、第一功率放大器、压控衰减器及第二功率放大器依次电连接；

所述MCU采集所述光接收组件正端引脚的电压值；

所述MCU执行所述权利要求1-6任一所述的方法，以及将入射光信号的衰减值发送至压控衰减器；

所述压控衰减器根据所述入射光信号的衰减值控制所述入射光信号衰减。

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