CN1700746A - 一种用于数字电视同频转发的功率增强器系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于数字电视同频转发的功率增强器系统，包括施主天线、塔顶放大器、功率增强器主机和重发天线，施主天线与塔顶放大器输入端相连接；功率增强器主机由第一频道滤波器、第二频道滤波器、低噪声放大器、中频处理、功率放大单元、CPU控制单元以及电源所组成，第一频道滤波器、低噪声放大器、中频处理、功率放大单元和第二频道滤波器依次相连接，塔顶放大器与第一频道滤波器的输入端相连接，第二频道滤波器的输出端和重发天线相连接。本发明的优点是：使信号在同一频率内进行转发，适用数字电视同频转发功率增强器的不同频段、不同的输出功率。使用性能良好，能保证数字电视信号的质量及盲区的信号覆盖，使得数字电视信号不断向前延伸。

Description

一种用于数字电视同频转发的功率增强器系统

技术领域

本发明涉及数字电视发射设备，特别是一种用于数字电视同频转发的功率增强器系统。

背景技术

在数字电视日益推广的形势下，在一些商场、地下停车场、隧道、高层建筑、电梯、娱乐场所以及城郊及边远区域，如果没有数字电视信号的覆盖，将是难以想象的。结合数字电视发射机的特点，不可能在每一个数字电视信号覆盖差的区域或信号盲区都设立一个发射台，所以在这些区域通常都设立数字电视同频转发功率增强器系统装置，本系统装置很好的解决了这些问题。功率增强器是利用方向性天线将数字电视信号引入，将数字电视信号进行滤波放大，但不做任何频率变换，再用方向性天线发射到阴影区。但是由于输入、输出天线的隔离度有限，为了避免放大器自激，通常放大功率不能太大。功率增强器也可以被用于室内接收的改善，由于建筑物对电磁波的衰减，室内的信号强度大大低于室外信号的强度，功率增强器的主要参数是增益、灵敏度、输出功率、交调及线性。

发明内容

本发明要解决上述现有技术的缺陷，提供一种用于数字电视同频转发的功率增强器系统。该系统能有效解决数字电视发射机所不能覆盖区域数字电视信号质量的问题。

本发明解决其技术问题采用的技术方案。这种用于数字电视同频转发的功率增强器系统，主要包括施主天线、塔顶放大器、功率增强器主机和重发天线，其中主要接收来自主发射站的数字电视信号的施主天线通过同轴电缆线与塔顶放大器输入端相连接；功率增强器主机出第一频道滤波器、第二频道滤波器、低噪声放大器、中频处理、功率放大单元、CPU控制单元以及电源所组成，其中第一频道滤波器、低噪声放大器、中频处理、功率放大单元和第二频道滤波器依次相连接，塔顶放大器的输出端与第一频道滤波器的输入端相连接，第二频道滤波器的输出端通过同轴电缆线和重发天线相连接；CPU控制单元分别和低噪声放大器、中频处理和功率放大单元相连接。施主天线接收进来的数字电视信号通过塔顶放大器后，首先进入功率增强器主机内的第一频道滤波器进行滤波，然后送入低噪声放大器，再到中频处理后输出送往功率放大器单元，达到所需要的功率再通过第二频道滤波器经过同轴电缆线直接到重发天线发射。

本发明涉及的用于数字电视同频转发的功率增强器系统在领域内具有显著的特点：1、在原理上实现新型的电路结构，使信号在同一频率内进行转发，适用数字电视同频转发功率增强器的不同频段、不同的输出功率。使用性能良好，能保证数字电视信号的质量及盲区的信号覆盖，使得数字电视信号不断向前延伸；2、在性能上真正实现了无人值守，通过远程无线控制系统可对本装置的各项工作参数、工作模式进行调整；精准的GPS可直接定位本装置，有效地改善整个发射系统的同步问题；3、工程上使用了更易安装的结构，使得安装更方便，安装时间在2个小时之内；4、由于适应室外安装，因此使用的场合更加广泛。综上所述，这种数字电视同频转发GAP FILLER装置的使用具有划时代的意义，并且更具有使用价值。

附图说明

图1是本发明的原理方框示意图；

图2是本发明的结构示意图；

图3是本发明中低噪声放大器部分的电路图；

图4是本发明中功率放大器部分的电路图；

图5是本发明中塔顶放大器部分的电路图：

图6是本发明中频道滤波器部分的结构示意图；

图7是本发明中CPU控制单元部分的电路图。

附图标记说明：1-施主天线，2-塔顶放大器，3-功率增强器主机，4-重发天线，5-第一频道滤波器，6-第二频道滤波器，7-低噪声放大器，8-中频处理，9-功率放大器单元，10-CPU控制单元，11-电源，12-输入、输出连接器，13-双色指示灯，14-电源连接器，15-输入连接器，16-输出连接器，17-输入输出耦合线，18-腔体，19-金属圆柱，20-调谐螺杆，21-螺杆，22-顶盖。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步介绍：

参见以上附图说明，本发明涉及一种用于数字电视同频转发的功率增强器系统(见图2)，主要包括施主天线1、塔顶放大器2、功率增强器主机3和重发天线4，其中主要接收来自主发射站的数字电视信号的施主天线1通过同轴电缆线与塔顶放大器2输入端相连接；功率增强器主机3由第一频道滤波器5、第二频道滤波器6、低噪声放大器7、中频处理8、功率放大单元9、CPU控制单元10以及电源11所组成，其中第一频道滤波器5、低噪声放大器7、中频处理8、功率放大单元9和第二频道滤波器6依次相连接，塔顶放大器2的输出端与第一频道滤波器5的输入端相连接，第二频道滤波器6的输出端通过同轴电缆线和重发天线4相连接；CPU控制单元10分别和低噪声放大器7、中频处理8和功率放大单元9相连接。功率增强器主机3的底侧输入输出端各有一个连接器12，和指示主机工作状态用的双色指示灯13，以及供电用的电源连接器14；第一频道滤波器5和第一频道滤波器6可以是相同的，并且频率的范围是可以调节的。

施主天线1接收到信号后送入塔顶放大器2，放大后数字电视信号首先进入功率增强器主机3内的第一频道滤波器5进行滤波，然后送入低噪声放大器7，再到中频处理8输出送往功率放大器单元9，达到所需要的功率后再通过第二频道滤波器6经过同轴电缆线直接到重发天线4发射的一个过程，这样就可以保证数字电视信号覆盖差的区域或信号盲区的信号覆盖问题。

其中所述的施主天线1主要接收来自主发射站的数字电视信号，天线的要求是必须有一定的方向性、输入驻波要小、防雷性能好，接收性能稳定。重发天线4是将来自功率增强器主机的信号进行发射，重发天线4具有一定的方向性、输出驻波小、防雷性能好，另外还应具有高功率等级的要求，与施主天线1的后瓣要小，即重发天线4与施主天线1之间的隔离度要大。所述的塔顶放大器2是由一个输入滤波器和一个低噪声放大器所组成(如图1)，该低噪声放大器由CP0、CP1两个3dB定向耦合器作为Q2、Q3-SPF-2086TK低噪声放大管的分配与合成所组成的第一级和Q4-AGB3300高线性低噪声放大管所共同构成(如图5)，其中为了保证Q2、Q3放大管的线性，电路C2、C3、C33、C34和L2、L3组成了良好的匹配电路，Q4输入、输出阻抗是通过两端电感和电容来实现；所述功率增强器主机3由第一频道滤波器5、第二频道滤波器6、低噪声放大器7、中频处理8、功率放大器单元9、CPU控制单元10以及电源11所组成，第一频道滤波器5、第二频道滤波器6需要达到一定的标准，现阶段还没有适用的可以购买，需自己设计得到；由于现阶段还没有类似的功率增强器3装置，因此低噪声放大器7也需要通过设计加工，具体原理如图3所列，其中放大器原理与塔顶放大器是相同的，只是增加了一些控制接口电路，如塔顶放大器的电源开关、告警，低噪声放大器电流告警和信号电平检测等功能性接口电路。图3中1U8和1Q5等元件组成由CPU逻辑电平控制的塔顶放大器开关电路，由1U0、1U7、1U6等集成电路组成了塔顶放大器电流告警电路，其中TP7、TP8的电压是告警窗口。由1U9、1U4和1U5组成了低噪声放大器的告警电路，其中TP3和TP4的电压也是告警窗口。由1U2A、1U3等组成了信号输入电平检测电路；中频处理8是通过一个腔体滤波器来代替的，但滤波器的各项参数必须符合一定的要求；如图6此图为滤波器的去除顶盖22的俯视图，腔体18由同一块材料制成，一共分为六腔，最左和最右的腔体为吸收腔，此两腔与位于其中的金属圆柱19及调谐螺杆20构成吸收谐振单元，金属圆柱19为中空结构，调谐螺杆20插入其中，通过调节20的长度使两腔分别谐振于不同的频率，反映在滤波器的响应曲线上就是在相应的频率点上形成传输零点，从而提高滤波器的矩形系数，增加了选择性；其余四腔与位于其中的金属圆柱和调谐螺杆形成主谐振单元，是典型的同轴腔体梳状滤波器结构，它们产生切比雪夫滤波器响应，滤波器中心频率的调整主要依靠调节各主谐振单元的调谐螺杆20伸入金属圆柱19的长度。输入输出耦合线17的一端通过腔体18中的孔洞与输入输出连接器15、16相连，另一端与主谐振圆柱的第一节或最后一节相连。螺杆21位于各谐振腔之间，共有5个杆，通过调节其长度能调整各腔间的耦合系数，从而调节滤波器的整体性能。所述的功率放大器单元9必须达到一定的功率等级，分四级放大，放大器器件均可外购，但其电路结构需自行设计制造，见图4，其中第一、二、三级均采用高线性、低噪声、宽增益模块，输入、输出阻抗均为50欧姆，无需设计阻抗电路。三级的放大管分别是SGA-5486、AGB3300和MHL9318，各级之间需要一定的电容加以隔离，分别是C38、C39、C40和C41，LDU25为一功率放大器模块可外购，运用2个MRF90301功率放大管组成，功率放大器单元本身还带有检测功能，如输出功率检测、驻波检测、功率放大器电流检测等，输出功率的检测是通过CP1桥式耦合器，耦合出一部分能量后经A/D转换后到运算放大器放大后直接进入U8等组成的I²C电路，驻波检测的电路原理与输出功率检测的电路是一样的，只不过驻波检测信号的来源是通过IS01隔离器的耦合端得到的，隔离器耦合端得耦合量需要一定数量；桥式耦合器和隔离器需要达到一定的标准规范，否则将不可用。输出功率检测时，除了一部分给运放作输入外还有一部分送给U14、D3、U13、R32、L10、L11、D1、D2以及CP2所组成的自动增益控制电路，自动增益控制电路可以在电路增益过高或者功率放大器自激的时候控制放大器的整个增益，对功率放大器起一定的保护同时对功率放大器的线性也会有所改善。R21、U5、U7、Q1所组成的电路可以对功率放大器的电流进行检测和控制，由于本装置使用在室外，所以当电视台主发射站关掉后如果没有电源控制，本装置将一直运行，对节能是不利的，因此通过电路对功率放大器件的电源进行控制。上述功能的实现均可以通过CPU10来实现，其中U6、U8、U16和外部电路所构成1²C是CPU实现对功率放大器检测控制的窗口。CPU控制单元10的硬件部分：采用高速51单片机(AT89C51RD2)作为主控MCU；外扩32K容量SRAM(TC55257DFL-85L)，保证了设备可以嵌入实时操作系统，可以保存大量数据；外扩64K容量串行EERAM(AT24C512)，专门用于系统的在应用升级(IAP)；外扩串口扩展芯片(ST16C2550CQ)，可以方便的实现多种通信方式；选用GPRS模块G20，可以使用sms和gprs等多种通信方式实现设备的实时监控和报警；具有电源主备切换，可以实现掉电报警等功能；软件部分：内嵌实时操作系统，保证设备运行的稳定、可靠；具有应用升级(IAP)功能，保证由于网络等的改变需要升级系统，可以远程无人职守的方式升级；网管协议为联通网络管理协议；软件设计采用模块化设计，每个模块都通过单独测试，保证了设备运行的稳定、可靠。

Claims (5)

1、一种用于数字电视同频转发的功率增强器系统，其特征是：主要包括施主天线(1)、塔顶放大器(2)、功率增强器主机(3)和重发天线(4)，其中主要接收来自主发射站的数字电视信号的施主天线(1)通过同轴电缆线与塔顶放大器(2)输入端相连接；功率增强器主机(3)由第一频道滤波器(5)、第二频道滤波器(6)、低噪声放大器(7)、中频处理(8)、功率放大单元(9)、CPU控制单元(10)以及电源(11)所组成，其中第一频道滤波器(5)、低噪声放大器(7)、中频处理(8)、功率放大单元(9)和第二频道滤波器(6)依次相连接，塔顶放大器(2)的输出端与第一频道滤波器(5)的输入端相连接，第二频道滤波器(6)的输出端通过同轴电缆线和重发天线(4)相连接；CPU控制单元(10)分别和低噪声放大器(7)、中频处理(8)和功率放大单元(9)相连接。

2、根据权利要求1所述的用于数字电视同频转发的功率增强器系统，其特征是：所述的塔顶放大器(2)是由一个输入滤波器和一个低噪声放大器所组成，在数字电视信号强度低于一定数值时才能启用，其中低噪声放大器由CP0、CP1两个3dB定向耦合器作为Q2、Q3-SPF-2086TK低噪声放大管的分配与合成所组成的第一级和Q4-AGB3300高线性低噪声放大管所共同构成。

3、根据权利要求1或2所述的用于数字电视同频转发的功率增强器系统，其特征是：所述的塔顶放大器(2)的供电是从功率增强器主机(3)的电源(11)通过同轴电缆线直接向其供电，功率增强器主机(3)内的CPU控制单元(10)直接控制其通断。

4、根据权利要求1所述的用于数字电视同频转发的功率增强器系统，其特征是：所述的中频处理(3)是一个腔体滤波器，腔体(18)的最左和最右的腔体为吸收腔，此两腔与位于其中的金属圆柱(19)及调谐螺杆(20)构成吸收谐振单元，金属圆柱(19)为中空结构，调谐螺杆(20)插入其中；其余腔体与位于其中的金属圆柱(19)和调谐螺杆(20)形成主谐振单元，输入输出耦合线(17)的一端通过腔体(18)中的孔洞与输入连接器(15)和输出连接器(16)相连，另一端与主谐振圆柱的第一节或最后一节相连；螺杆(21)位于各谐振腔之间，用于调整各腔间的耦合系数。

5、根据权利要求1所述的用于数字电视同频转发的功率增强器系统，其特征是，功率增强器主机(3)的底侧输入输出端各有一个输入、输出连接器(12)，和指示主机工作状态用的双色指示灯(13)，以及供电用的电源连接器(14)。

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