CN109756691B - 一种通用型高精度电控均衡补偿装置 - Google Patents

Abstract

一种通用型高精度电控均衡补偿装置，包括主控模块和基本电控均衡模块，所述基本电控均衡模块包括型号为PE4314的数字步进衰减器、以及数字步进衰减器的外围电路，其特征在于：还包括用于调节中高频的斜率选频模块、以及高频微调模块，所述斜率选频模块包括数控可调电容，所述高频微调模块包括变容二极管，所述数控可调电容的控制端与主控模块电连接，用于由主控模块控制数控可调电容输出可变电容以改善波形的凸起，所述变容二极管也与主控模块电连接，用于由主控模块控制变容二极管输出可变电容以改善高频点的波形下掉。该通用型高精度电控均衡补偿装置可在每一个斜率处均能获得良好的信号波形平坦度。

Description

一种通用型高精度电控均衡补偿装置

技术领域

本发明涉及有线电视网络技术领域，具体涉及一种通用型高精度电控均衡补偿装置。

背景技术

在有线电视网络(以下简称CATV)中，CATV信号在电缆/光纤的传输中会造成损耗。其中电缆/光纤的衰减特性随频率的增高而增大，另一方面，信号的衰减随电缆/光纤距离的增加而增加。因此对不同距离的传输电缆/光纤，传输信号会产生不同的衰减斜率，这就需要用不同斜率值的均衡电路来均衡信号的衰减，平衡带内曲线，以使信号能够稳定优质地远距离传输。

在下行放大器及节点中，一般位于产品的中间级放大器与末级放大器之间，设置有级间均衡电路来补偿信号的衰减斜率。目前传统所使用的均衡电路有以下几种方案：1、采用固定斜率的衰减器，并将衰减器及其外围电路做成一个可插拔的基本均衡模块，针对不同距离的传输电缆/光纤，更换具有不同斜率的基本均衡模块；2、采用固定斜率的直插式衰减器，但是直插式衰减器的外围电路不与直插式衰减器集成，而是设置在主板上，只要在主板上插拔不同的直插式衰减器即可改变斜率，以达到补偿目的。第二种方案相比第一种方案，设计成本更低，但是这两种方案都需要配备各种不同斜率值的基本均衡模块或者直插式衰减器，不但操作起来不方便，而且随着放大器及节点使用数量的增大，基本均衡模块或者直插式衰减器的需求量也将大大增加，在成本和维护上将花费很大一笔费用。第3种方案是设计一种通用型电控均衡模块，采用包括数字步进衰减器U1及外围电路构成的基本电控均衡模块，并通过主控模块远程或本地控制就可以对基本电控均衡模块的数字步进衰减器U1的信号斜率进行改变，以达到补偿信号衰减斜率的目的,主控模块可采用单片机、DSP等，为常规技术手段，图中未进行示意，外围电路包括第五电容C5、第十电容C10、阻抗匹配器T1、第七电感L7等，其具体电路如图1所示，这种方案在维护成本和操作上比前两种都有很大改善。

但是现有的通用型电控均衡模块仍然存在以下技术问题：由于数字步进衰减器U1的外围电路中的第五电容C5、第十电容C10都是根据某一斜率下的频率响应特性选择固定的参数，而通用型电控均衡模块的斜率变化幅度较大，通常在0dB至22dB之间，这样在数控衰减器U1的斜率发生变化时，由于阻抗的改变及电路本身的频率响应特性，导致数控衰减器U1在其他不同的斜率处信号波形平坦度会产生较大的变化，如图2所示，一般不同斜率的波形会随着斜率值的增大而凸起，且高频点会随着斜率值的增大而略微下掉，从而影响传输信号的特性和精度,信号波形平坦度是指增益在频率区间范围内与频率接近线性关系的程度，频率区间范围一般为54MHZ-1218MHZ。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种在每一个斜率处均能获得良好的信号波形平坦度的通用型高精度电控均衡补偿装置。

本发明的技术解决方案是：一种通用型高精度电控均衡补偿装置，包括主控模块和基本电控均衡模块，所述基本电控均衡模块包括型号为PE4314的数字步进衰减器、以及数字步进衰减器的外围电路,所述主控模块与数字步进衰减器的控制端电连接用于控制数字步进衰减器的斜率变化，所述外围电路包括第五电感、第七电感、第十二电感、阻抗匹配器、第二电容和第三电容，所述数字步进衰减器的引脚2通过第三电容与CATV信号的输入端电连接，所述阻抗匹配器的引脚1通过第二电容与CATV信号的输出端电连接，所述阻抗匹配器的引脚4与第七电感的一端电连接，所述第七电感的另一端与数字步进衰减器的引脚14电连接，所述阻抗匹配器的引脚2通过第十二电感接地，其特征在于：还包括用于调节中高频的斜率选频模块、以及高频微调模块，所述斜率选频模块包括数控可调电容，所述高频微调模块包括变容二极管，所述数控可调电容的两个输出端分别与数字步进衰减器的引脚2和第五电感的一端电连接，所述第五电感的另一端与阻抗匹配器的引脚1电连接，所述变容二极管与第十二电感并联，所述数控可调电容的控制端与主控模块电连接，用于由主控模块控制数控可调电容输出可变电容以改善波形的凸起，所述变容二极管也与主控模块电连接，用于由主控模块控制变容二极管输出可变电容以改善高频点的波形下掉。

采用上述结构后，本发明具有以下优点：

本发明通用型高精度电控均衡补偿装置将传统的数控衰减器的外围电路中的第十电容和第五电容分别替换为斜率选频模块和高频微调模块，由于斜率选频模块的数控可调电容和高频微调模块的变容二极管电容值可变，因而可在各斜率处调整频率响应特性，数控可调电容主要对中高频进行调节，使其随着斜率值的增大由主控模块控制数控可调电容输出可变电容来改善波形的凸起，调节范围广，起主要调节作用，而变容二极管对高频信号的调节作用较好，在高频点由主控模块控制变容二极管输出可变电容来改善高频点的波形下掉，起精调作用，将数控可调电容与变容二极管结合起来具有频率调节范围广，最终调节出来的信号波形平坦度更好，精度更高的优点，从而可在每一个斜率处均能获得良好的信号波形平坦度。

作为优选，所述数控可调电容的型号为PE64102，所述斜率选频模块还包括第一电感、第二电感、第三电感、第四电感、第一电容，所述数控可调电容的引脚2、5、8、11、13接地，所述数控可调电容的引脚6、7电连接作为斜率选频模块的一输出端用于与数字步进衰减器的引脚2电连接，所述数控可调电容的引脚9、10电连接作为斜率选频模块的另一输出端用于与第五电感的一端电连接，所述数控可调电容的引脚1、3、12为控制端，且分别通过第二电感、第一电感、第三电感与主控模块电连接，所述数控可调电容的引脚4依次串联第四电感和第一电容后接地，所述第四电感与第一电容的连接处还与电源电连接。该斜率选频模块频率调节范围广，性能优良稳定，可较好地对中高频进行调节。

作为优选，所述变容二极管为压控变容二极管，所述高频微调模块还包括第五电容、第六电容、第十三电感，所述压控变容二极管的阳极接地，所述压控变容二极管的阴极与第六电容的一端电连接，所述第六电容的另一端与阻抗匹配器的引脚2电连接，所述压控变容二极管的阴极与第六电容的连接处还依次串联第十三电感和第五电容后接地，所述第十三电感与第五电容的连接处还通过D/A转换单元与主控模块电连接。该高频微调模块结构简单，所需元器件较少，可较好地对高频信号进行微调，使最终调节出来的信号波形平坦度更好，精度更高。

作为优选，所述外围电路包括第四电容、第七电容、第六电感、第八电感、第九电感、第十电感、第十一电感，所述数字步进衰减器的引脚3、4、5为控制端且分别通过第八电感、第九电感、第十电感与主控模块电连接，所述数字步进衰减器的引脚13通过第六电感与电源VCC电连接，所述数字步进衰减器的引脚1、10、11、12、15、16、17、18、19、20、21电连接在一起，所述数字步进衰减器的引脚6、7、8、9电连接在一起，所述阻抗匹配器的端子2还依次串联第四电容、第十一电感和第七电容后接地，所述第十一电感与第七电容的连接处还与电源VCC电连接，所述阻抗匹配器的端子2还与数字步进衰减器的引脚10电连接，所述第四电容与第十一电感的连接处与数字步进衰减器的引脚6电连接。该设置使整体电路性能更优良稳定，频率响应特性更好。

作为优选，还包括PCB板，所述基本电控均衡模块、斜率选频模块、以及高频微调模块均为贴片元件且设置在PCB板上以形成单独的功能模块，所述PCB板的一侧或多侧边缘处设有一个或多个导电焊盘作为输入输出端子，所述各焊盘靠近边缘处还设置一贯穿PCB板上下表面的缺口，所述缺口的侧面设置与相应焊盘相连通的导电材料层，用于将焊锡填充到缺口时使功能模块固定在主板上且通过输入输出端子实现功能模块内部元件与外部元件的信号连接。该设置可将通用型高精度均衡补偿模块集成为一个单独的功能模块，使其作为一个通用的器件进行使用，焊接时，只需将焊锡填充在缺口内即可将功能模块固定在主板上并实现功能模块内外元件的信号连接。

附图说明：

图1为现有通用型电控均衡补偿装置的电路图；

图2为现有通用型电控均衡补偿装置在各斜率处的平坦度波形图；

图3为本发明通用型高精度电控均衡补偿装置的原理框图；

图4为本发明通用型高精度电控均衡补偿装置的电路图；

图5为本发明通用型高精度电控均衡补偿装置的PCB板的结构示意图；

图6为本发明通用型高精度电控均衡补偿装置在各斜率处的平坦度波形图；

现有技术图中：U1-数字步进衰减器,C5-第五电容、C10-第十电容、T1-阻抗匹配器、L7-第七电感；

本发明图中：1-PCB板，2-导电焊盘，3-斜率选频模块，4-高频微调模块，5-缺口，L1-第一电感,L2-第二电感,L3-第三电感,L4-第四电感,L5-第五电感,L6-第六电感,L7-第七电感,L8-第八电感,L9-第九电感,L10-第十电感,L11-第十一电感,L12-第十二电感,L13-第十三电感,C1-第一电容，C2-第二电容，C3-第三电容，C4-第四电容，C5-第五电容，C6-第六电容，C7-第七电容，U1-数字步进衰减器，T1-阻抗匹配器，RFIN-CATV信号的输入端，RFOUT-CATV信号的输出端，U2-数控可调电容,D1-压控变容二极管，VCC-电源。

具体实施方式

下面结合附图，并结合实施例对本发明做进一步的说明。

实施例：

如图3、图4所示，一种通用型高精度电控均衡补偿装置，包括主控模块和基本电控均衡模块，所述基本电控均衡模块包括型号为PE4314的数字步进衰减器U1、以及数字步进衰减器U1的外围电路,所述主控模块与数字步进衰减器U1的控制端电连接用于控制数字步进衰减器U1的斜率变化，所述外围电路包括第五电感L5、第七电感L7、第十二电感L12、阻抗匹配器T1、第二电容C2和第三电容C3，所述数字步进衰减器U1的引脚2通过第三电容C3与CATV信号的输入端RFIN电连接，所述阻抗匹配器T1的引脚1通过第二电容C2与CATV信号的输出端RFOUT电连接，所述阻抗匹配器T1的引脚4与第七电感L7的一端电连接，所述第七电感L7的另一端与数字步进衰减器U1的引脚14电连接，所述阻抗匹配器T1的引脚2通过第十二电感L12接地，还包括用于调节中高频的斜率选频模块3、以及高频微调模块4，所述斜率选频模块3包括数控可调电容U2，所述高频微调模块4包括变容二极管D1，所述数控可调电容U2的两个输出端分别与数字步进衰减器U1的引脚2和第五电感L5的一端电连接，所述第五电感L5的另一端与阻抗匹配器T1的引脚1电连接，所述变容二极管D1与第十二电感L12并联，所述数控可调电容U2的控制端与主控模块电连接，用于由主控模块控制数控可调电容U2输出可变电容以改善波形的凸起，所述变容二极管D1也与主控模块电连接，用于由主控模块控制变容二极管D1输出可变电容以改善高频点的波形下掉。

本发明通用型高精度电控均衡补偿装置将传统的数控衰减器的外围电路中的第十电容C10和第五电容C5分别替换为斜率选频模块3和高频微调模块4，由于斜率选频模块3的数控可调电容U2和高频微调模块4的变容二极管D1电容值可变，因而可在各斜率处调整频率响应特性，数控可调电容U2主要对中高频进行调节，使其随着斜率值的增大由主控模块控制数控可调电容U2输出可变电容来改善波形的凸起，调节范围广，起主要调节作用，而变容二极管单元D1对高频信号的调节作用较好，在高频点由主控模块控制变容二极管D1输出可变电容来改善高频点的波形下掉，起精调作用，将数控可调电容U2与变容二极管D1结合起来具有频率调节范围广，最终调节出来的信号波形平坦度更好，精度更高的优点，从而可在每一个斜率处均能获得良好的信号波形平坦度，可对比图2和图6直观看到波形平坦度显著变好。

作为优选，所述数控可调电容U2的型号为PE64102，所述斜率选频模块3还包括第一电感L1、第二电感L2、第三电感L3、第四电感L4、第一电容C1，所述数控可调电容U2的引脚2、5、8、11、13接地，所述数控可调电容U2的引脚6、7电连接作为斜率选频模块3的一输出端用于与数字步进衰减器U1的引脚2电连接，所述数控可调电容U2的引脚9、10电连接作为斜率选频模块3的另一输出端用于与第五电感L5的一端电连接，所述数控可调电容U2的引脚1、3、12为控制端，且分别通过第二电感L2、第一电感L1、第三电感L3与主控模块电连接，所述数控可调电容U2的引脚4依次串联第四电感L4和第一电容C1后接地，所述第四电感L4与第一电容C1的连接处还与电源VCC电连接，电源VCC一般为3.3V。该斜率选频模块3频率调节范围广，性能优良稳定，可较好地对中高频进行调节。

作为优选，所述变容二极管D1为压控变容二极管，所述高频微调模块4还包括第五电容C5、第六电容C6、第十三电感L13，所述压控变容二极管D1的阳极接地，所述压控变容二极管D1的阴极与第六电容C6的一端电连接，所述第六电容C6的另一端与阻抗匹配器T1的引脚2电连接，所述压控变容二极管D1的阴极与第六电容C6的连接处还依次串联第十三电感L13和第五电容C5后接地，所述第十三电感L13与第五电容C5的连接处还通过D/A转换单元与主控模块电连接。该高频微调模块4结构简单，所需元器件较少，可较好地对高频信号进行微调，使最终调节出来的信号平坦度更好，精度更高。

作为优选，所述外围电路包括第四电容C4、第七电容C7、第六电感L6、第八电感L8、第九电感L9、第十电感L10、第十一电感L11，所述数字步进衰减器U1的引脚3、4、5为控制端且分别通过第八电感L8、第九电感L9、第十电感L10与主控模块电连接，所述数字步进衰减器U1的引脚13通过第六电感L6与电源VCC电连接，所述数字步进衰减器U1的引脚1、10、11、12、15、16、17、18、19、20、21电连接在一起，所述数字步进衰减器U1的引脚6、7、8、9电连接在一起，所述阻抗匹配器T1的端子2还依次串联第四电容C4、第十一电感L11和第七电容C7后接地，所述第十一电感L11与第七电容C7的连接处还与电源VCC电连接，所述阻抗匹配器T1的端子2还与数字步进衰减器U1的引脚10电连接，所述第四电容C4与第十一电感L11的连接处与数字步进衰减器U1的引脚6电连接。该设置使整体电路性能更优良稳定，频率响应特性更好。

作为优选，如图5所示，还包括PCB板1，所述基本电控均衡模块、斜率选频模块3、以及高频微调模块4均为贴片元件且设置在PCB板1上以形成单独的功能模块，贴片元件为常规技术手段，图中未给出示意，所述PCB板1的一侧或多侧边缘处设有一个或多个导电焊盘2作为输入输出端子，所述各焊盘靠近边缘处还设置一贯穿PCB板1上下表面的缺口5，所述缺口5的侧面设置与相应焊盘相连通的导电材料层，用于将焊锡填充到缺口5时使功能模块固定在主板上且通过输入输出端子实现功能模块内部元件与外部元件的信号连接。该设置可将通用型高精度均衡补偿装置集成为一个单独的功能模块，使其作为一个通用的器件进行使用，焊接时，只需将焊锡填充在缺口5内即可将功能模块固定在主板上并实现功能模块内外元件的信号连接。

Claims (4)

1.一种通用型高精度电控均衡补偿装置，包括主控模块和基本电控均衡模块，所述基本电控均衡模块包括型号为PE4314的数字步进衰减器(U1)、以及数字步进衰减器(U1)的外围电路,所述主控模块与数字步进衰减器(U1)的控制端电连接用于控制数字步进衰减器(U1)的斜率变化，所述外围电路包括第五电感(L5)、第七电感(L7)、第十二电感(L12)、阻抗匹配器(T1)、第二电容(C2)和第三电容(C3)，所述数字步进衰减器(U1)的引脚2通过第三电容(C3)与CATV信号的输入端(RFIN)电连接，所述阻抗匹配器(T1)的引脚1通过第二电容(C2)与CATV信号的输出端(RFOUT)电连接，所述阻抗匹配器(T1)的引脚4与第七电感(L7)的一端电连接，所述第七电感(L7)的另一端与数字步进衰减器(U1)的引脚14电连接，所述阻抗匹配器(T1)的引脚2通过第十二电感(L12)接地，其特征在于：还包括用于调节中高频的斜率选频模块(3)、以及高频微调模块(4)，所述斜率选频模块(3)包括数控可调电容(U2)，所述高频微调模块(4)包括变容二极管(D1)，所述数控可调电容(U2)的两个输出端分别与数字步进衰减器(U1)的引脚2和第五电感(L5)的一端电连接，所述第五电感(L5)的另一端与阻抗匹配器(T1)的引脚1电连接，所述变容二极管(D1)与第十二电感(L12)并联，所述数控可调电容(U2)的控制端与主控模块电连接，用于由主控模块控制数控可调电容(U2)输出可变电容以改善波形的凸起，所述变容二极管(D1)也与主控模块电连接，用于由主控模块控制变容二极管(D1)输出可变电容以改善高频点的波形下掉；

所述变容二极管(D1)为压控变容二极管，所述高频微调模块(4)还包括第五电容(C5)、第六电容(C6)、第十三电感(L13)，所述压控变容二极管(D1)的阳极接地，所述压控变容二极管(D1)的阴极与第六电容(C6)的一端电连接，所述第六电容(C6)的另一端与阻抗匹配器(T1)的引脚2电连接，所述压控变容二极管(D1)的阴极与第六电容(C6)的连接处还依次串联第十三电感(L13)和第五电容(C5)后接地，所述第十三电感(L13)与第五电容(C5)的连接处还通过D/A转换单元与主控模块电连接。

2.根据权利要求1所述的一种通用型高精度电控均衡补偿装置，其特征在于：所述数控可调电容(U2)的型号为PE64102，所述斜率选频模块(3)还包括第一电感(L1)、第二电感(L2)、第三电感(L3)、第四电感(L4)、第一电容(C1)，所述数控可调电容(U2)的引脚2、5、8、11、13接地，所述数控可调电容(U2)的引脚6、7电连接作为斜率选频模块(3)的一输出端用于与数字步进衰减器(U1)的引脚2电连接，所述数控可调电容(U2)的引脚9、10电连接作为斜率选频模块(3)的另一输出端用于与第五电感(L5)的一端电连接，所述数控可调电容(U2)的引脚1、3、12为控制端，且分别通过第二电感(L2)、第一电感(L1)、第三电感(L3)与主控模块电连接，所述数控可调电容(U2)的引脚4依次串联第四电感(L4)和第一电容(C1)后接地，所述第四电感(L4)与第一电容(C1)的连接处还与电源(VCC)电连接。

3.根据权利要求1所述的一种通用型高精度电控均衡补偿装置，其特征在于：所述外围电路包括第四电容(C4)、第七电容(C7)、第六电感(L6)、第八电感(L8)、第九电感(L9)、第十电感(L10)、第十一电感(L11)，所述数字步进衰减器(U1)的引脚3、4、5为控制端且分别通过第八电感(L8)、第九电感(L9)、第十电感(L10)与主控模块电连接，所述数字步进衰减器(U1)的引脚13通过第六电感(L6)与电源(VCC)电连接，所述数字步进衰减器(U1)的引脚1、10、11、12、15、16、17、18、19、20、21电连接在一起，所述数字步进衰减器(U1)的引脚6、7、8、9电连接在一起，所述阻抗匹配器(T1)的端子2还依次串联第四电容(C4)、第十一电感(L11)和第七电容(C7)后接地，所述第十一电感(L11)与第七电容(C7)的连接处还与电源(VCC)电连接，所述阻抗匹配器(T1)的端子2还与数字步进衰减器(U1)的引脚10电连接，所述第四电容(C4)与第十一电感(L11)的连接处与数字步进衰减器(U1)的引脚6电连接。

4.根据权利要求1所述的一种通用型高精度电控均衡补偿装置，其特征在于：还包括PCB板(1)，所述基本电控均衡模块、斜率选频模块(3)、以及高频微调模块(4)均为贴片元件且设置在PCB板(1)上以形成单独的功能模块，所述PCB板(1)的一侧或多侧边缘处设有一个或多个导电焊盘(2)作为输入输出端子，所述焊盘靠近边缘处还设置一贯穿PCB板(1)上下表面的缺口(5)，所述缺口(5)的侧面设置与相应焊盘相连通的导电材料层，用于将焊锡填充到缺口(5)时使功能模块固定在主板上且通过输入输出端子实现功能模块内部元件与外部元件的信号连接。

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