Известные РРЛ передачи данных используют виды модуляции

Реклама
МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРИБОР
ДЛЯ КАБЕЛЬНОГО ТЕЛЕВИДЕНИЯ
Морозов А. А., Прохоренко А. В., Дьяченко В. Н., Бритков А. В., Заянчуковский В. В.,
Свириденко В. И., Горбанов Н. А., Мозговой Ю. В., Бородина Г. Н.,
Перькова Н. И., Сологуб В. В., Кутепов Д. А.
ООО «Бета ТВ ком» г. Донецк, ул. Университетская, 112, оф.15
тел./факс: 062-381-81-85, e-mail: [email protected]
Аннотация – Использование кабельным телевидением
диапазона частот до 3 ГГц (5…65 МГц – обратный канал,
48,5…862 МГц – передача ТВ каналов по кабелю,
950…2150 МГц – спутниковая ПЧ, 2500…2700 МГц –
ММДС) привело к необходимости разработать прибор, позволяющий измерять уровни спектральных составляющих в
указанных диапазонах. Дополнительно LFM серии 400 позволяет проводить измерения АЧХ и ФЧХ пассивных и активных устройств в диапазоне 5…1000 МГц, а также измерять интермодуляционные искажения (IMA3 по DIN 45004)
усилителей в верхнем диапазоне передачи ТВ каналов по
кабелю. Технические решения, используемые при создании
прибора, приведены в докладе.
I. Введение
Разработка анализатора спектра диапазона частот 5…65 МГц, 48,5..862 МГц, 950…2150 МГц,
2500…2700 МГц была вызвана необходимостью
иметь измерительный прибор для кабельного ТВ.
Возможность использовать этот прибор для регулировки аппаратуры заставила уделить внимание
снижению времени обзора анализатора.
II. Основная часть
Прибор состоит из шести модулей: четыре модуля
– по количеству частотных диапазонов, дополнительный модуль измерения IMA3 и АЧХ и шестой модуль –
модуль питания, см. структурную схему фиг. 1а,
внешний вид прибора – фиг. 1б.:
Модуль 1 (анализируемый сигнала поступает на
вход 1) производит фильтрацию сигналов обратного
канала (диапазон 5…65 МГц) и с помощью гетеродина
с частотой 303.825 МГц, выполненного на кварце
фирмы RFM, работающего на первой гармонике (не
требуется дополнительных элементов селекции) переносит указанный диапазон в диапазон модуля 2
(308,825…368,825 МГц). Внешний вид модуля приведен на фиг. 2
а)
а)
б)
Фиг. 1. а) Структурная схема LFM серии 400,
б) Внешний вид прибора (габаритные размеры
90х220х225 мм, вес 3,6 кг)
Fig. 1. a) Schematics of LFM 400;
b) Device appearance (dimensions 90x220x225mm,
weight 3.6kg)
б)
Фиг. 2. а) Модуль 2,
б) Вид спектрограммы двухполосного
телевизионного сигнала пятого канала
Fig. 2. a) Module 2, b) Channel 5 double-band
TV signal spectrogram
Модуль 2 – последовательный анализатор
спектра диапазона 47…862 МГц (анализируемый
сигнал поступает на вход 1) содержит типовой селектор каналов (СКВ), управляемый по шине I2C и «сбрасывающий» сигналы диапазона 47…860 МГц в первую
ПЧ – 38 МГц. После фильтрации ПАВ фильтром (с
шириной полосы прозрачности 0,5 МГц) сигналы поступают на микросхему FM-детектора – МС3362
(фирмы Motorola). Микросхема предназначена для
детектирования ЧМ сигнала FM диапазона и имеет
встроенный измеритель уровня (для настройки FM
приемника по максимуму уровня принимаемого сигнала). Выход этого измерителя уровня и используется
для индикации уровня спектральных составляющих.
Предварительно сигнал первой ПЧ 38 МГц переносится
в диапазон второй ПЧ – 6,5 МГц с полосой прозрачно-
2003ѝ13thѝInt.ѝCrimeanѝConferenceѝ“Microwaveѝ&ѝTelecommunicationѝTechnology”ѝ(CriMiCo’2003).ѝ8-12ѝSeptember,ѝSevastopol,ѝCrimea,ѝUkraineѝ
©ѝ2003:ѝCriMiCo’2003ѝOrganizingѝCommittee;ѝWeberѝCo.ѝISBN:ѝ966-7968-26-X.ѝIEEEѝCatalogѝNumber:ѝ03EX697
65
сти 200 кГц (используется пьезофильтр SFE-6,5, применяемый в телевизионных приемниках для фильтрации звуковой поднесущей), см. модуль 2 (фиг. 1). Сигнал АД1 детектора поступает на вход восьмиканального мультиплексора процессора С8051F020 фирмы
CYGNAL (USA). Выход мультиплексора подключен к
12-разрядному АЦП. Процессор также имеет два ЦАП
(12-разрядных), ПЗУ – 64 Кбайт, ОЗУ – 4 Кбайта. Тактовая частота процессора 20 МГц, см. фиг 3.
а)
Фиг. 3. Плата управления прибора
LFM серии 400
Fig. 3. Control board of LFM 400
Построение анализатора спектра в диапазоне частот 5…860 МГц далее становится очевидным. Следует только отметить, что стандартный синтезатор частот в СКВ имеет время настройки (на фиксированную
частоту) порядка 2 мс, что делает анализатор спектра
слишком «медленным». Уменьшение времени анализа достигнуто благодаря отключению синтезатора
СКВ на момент развертки гетеродина (синтезатор
включается только для определения напряжения Uн и
Uв с выхода фазового детектора ФД1 – СКВ). Эти напряжения соответствуют начальной и конечной частоте развертки гетеродина fн и fв. Далее процессор формирует пилообразное напряжение от Uн до Uв, при
отключенном синтезаторе. Внешний вид модуля приведен на фиг. 2.
Анализатор спектра имеет следующие характеристики: точность измерения уровней спектральных
составляющих ±2 дБ, точность измерения частоты
±200 кГц,
диапазон
по
входному
сигналу
30…120 дБ/мкВ, двухсигнальный динамический диапазон 60 дБ.
Модуль 3 – последовательный анализатор
спектра диапазона 950…2150 МГц (анализируемый
сигнал поступает на вход 2) содержит четыре коммутируемых аттенюатора по 10 дБ на pin-диодах
HSMP 3824 (Hewlett Packard), преселектор с подавлением зеркального канала не менее, чем на 40 дБ, выполненного на микрополосковых линиях с варикапами
ВВ 837, смеситель и ГУН – транзисторы BFG 67, синтезатор частоты – ТSА 5055 (комплектация фирмы
Philips), ПАВ фильтр на промежуточную частоту
490 МГц с полосой прозрачности 8 МГц (ФТКП 231-М,
Бутис-М, Россия), детектор уровня AD 8307 (Analog
Device, USA). Сигнал АД2 с выхода детектора поступает в процессор. При частоте ПЧ 490 МГц, верхняя и
нижняя частота гетеродина, управляемого процессором, соответственно равны 1440 МГц и 2640 МГц.
Формирование управляющего напряжения для ГУН
осуществляется аналогично, как в модуле 2. Внешний
вид модуля приведен на фиг. 4.
Анализатор спектра имеет следующие характеристики: точность измерения уровней спектральных составляющих ±3 дБ, точность измерения частоты
±8 МГц, диапазон по входному сигналу 30…110 дБ/мкВ,
двухсигнальный динамический диапазон 40 дБ.
66
б)
Фиг. 4. а) Модуль 3, б) Вид спектрограммы
сигналов путниковой ПЧ
Fig. 4. a) Module 3, b) Satellite IF signal spectrogram
Модуль 4 – последовательный анализатор
спектра диапазона 2380…2700 МГц (анализируемый
сигнал поступает на вход 2). Синтезатор, смеситель,
ГУН, детектор выполнены на аналогичных комплектующих, используемых в модуле 3. В качестве ПАВ
фильтра промежуточной частоты используется фильтр
фирмы RFM – ВР 1045 А (центральная частота 662,08
МГц, полоса прозрачности 780 кГц). Сигнал АД3 с выхода детектора поступает в процессор. При частоте ПЧ
662,08 МГц нижняя и верхняя частоты гетеродина соответственно равны 1758 МГц и 2078 МГц.
а)
б)
Фиг. 5. а) Модуль 4, б) Вид спектрограммы
сигналов ММДС с цветовой поднесущей и без нее
Fig. 5. a) Module 4, b) MMDS signal spectrogram with
and without chrominance carrier
2003ѝ13thѝInt.ѝCrimeanѝConferenceѝ“Microwaveѝ&ѝTelecommunicationѝTechnology”ѝ(CriMiCo’2003).ѝ8-12ѝSeptember,ѝSevastopol,ѝCrimea,ѝUkraineѝ
©ѝ2003:ѝCriMiCo’2003ѝOrganizingѝCommittee;ѝWeberѝCo.ѝISBN:ѝ966-7968-26-X.ѝIEEEѝCatalogѝNumber:ѝ03EX697
Развертка ГУН осуществляется путем последовательной загрузке кодов с процессора в синтезатор частоты. Внешний вид модуля приведен на фиг. 5.
Анализатор спектра имеет следующие характеристики: точность измерения уровней спектральных
составляющих ±2 дБ, точность измерения частоты
±500 кГц,
диапазон
по
входному
сигналу
30…120 дБ/мкВ, двухсигнальный динамический диапазон 55 дБ. Модуль 4 с полосой анализа
2380…2700 МГц,
кроме
сигналов
ММДС
(2500…2700 МГц), позволяет обнаруживать сигналы
Ethernet (2400…2480 МГц).
Модуль 5 – измерение интермодуляционных
искажений и АЧХ. Измерение IMA3 (по DIN 45004В)
усилителей кабельного ТВ осуществляется путем
формирования двух синусоидальных сигналов на
частотах 790 МГц и 820 МГц на мсх. TDA 8822
PHILIPS – см. фиг. 1, генераторы Г1 и Г2
Сигнал с выхода LFM-400 поступает на вход измеряемого усилителя, а его выход (усилителя) подключается ко входу 1 измерителя. Последний производит
измерение уровня комбинации с частотой2*820 – 790
= 850 МГц (пропуская ее через фильтр ПАВ – 847 МГц
с полосой прозрачности 10 МГц, см. фиг. 1, далее сигнал подается на модуль 2). Аттенюатор Атт1 служит
для выравнивания на выходе измеряемого усилителя
сигналов от генераторов Г1 и Г2, а Атт2 – для их одновременного изменения (до появления интермодуляционного отклика на уровне –54 дБ к уровню несущих генераторов Г1 и Г2). Внешний вид модуля приведен на фиг. 6а, на фиг. 6б – результаты измерений,
выводимых на ЖКИ.
рез ответвитель поступает на АФД4 – амплитуднофазовый детектор, выполненный на микросхеме
AD8302 Analog Device (USA), на второй вход которого поступает сигнал с исследуемого устройства. Измеритель АЧХ и ФЧХ имеет следующие характеристики: модуль коэффициента передачи измеряется в
диапазоне –25…+35 дБ с погрешностью ±1 дБ. Погрешность измерения фазы составляет 1о в диапазоне ±15…±165о и 6о в диапазонах 0…±15о,
о
±165…±180 . Точность измерения частоты 9 кГц.
Модуль 6 – источник питания. Питание прибора
осуществляется, как от промышленной сети 220 В,
50 Гц, так и автономно, от аккумуляторной батареи
емкостью 2,2 АЧ. Плата питания (см. фиг. 7) состоит
из: импульсного сетевого преобразователя (+20 В);
зарядного устройства для аккумуляторной батареи;
устройства включения питания прибора и коммутации внешнего питания 13 В или 18 В; экономичных
импульсных стабилизаторов +5 В, -5 В, +33 В, +13 В
или 18 В; генератора – 22 кГц; индикации: наличия
сети 220 В, заряда аккумуляторной батареи, перегрузки и наличия потребления по цепи внешнего питания. Внешний вид модуля см. на фиг. 7.
Фиг. 7. Модуль 6 – плата источника питания
Fig. 7. Module 6: power supply board
III. Заключение
В докладе не рассматривались специфические
функции прибора, в основном применяемые в кабельном телевидении, такие как: измерение отношения сигнал/шум в ТВ канале, построение гистограмм
уровней сигналов в кабельной сети и т.д.
IV Список литературы
1. А. Бителева. Новинки техники // Теле-Спутник. – 2002. –
№ 7.
а)
б)
Фиг. 6. а) Модуль 5, б) Результаты измерений IMA3
Fig. 6. a) Module 5, b) IMA3 measurement results
Замеренный уровень несущих, при которых отклик составляет –54 дБ есть IMA3 по DIN 45004В.
Диапазон измерения IMA3 от 100…127 дБ/мкВ с погрешностью измерения ±2 дБ. Для измерения АЧХ и
ФЧХ устройств генератор Г2 выполняется перестраиваемым в диапазоне частот 4…700 МГц и
700…1000 МГц, см. фиг. 1. Сигнал с генератора Г1
отключается процессором и на выход LFM-400 поступает сигнала с генератора Г2. Этот же сигнал че-
A MULTIFUNCTIONAL CTV
MEASURING DEVICE
Morozov A. A., Prokhorenko A. V., Dyachenko V. N.,
Britkov A. V., Zayanchukovskiy V. V., Sviridenko V. I.,
Gorbanov N. A., Mozgovoiy Yu. V., Borodina G. N.,
Perkova N. I., Sologub V. V., Kutepov D. A.
Beta TV Com Ltd
Office 115, 112 Universitetskaya St.,
Donetsk, Ukraine, 83004
phone/fax +380 (62) 3818185
e-mail: [email protected]
Abstract – The utilization of frequency ranges of up to 3GHz
(5…65MHz for return channel, 47…860MHz for CTV transmission, 950…2150MHz for satellite IF, 2500…2700MHz for
MMDS) in cable TV necessitated the design of a device allowing for the levels of spectral components in the given ranges to
be measured. The LFM 300 measures the AFC and PFC of
passive and active devices in the 5…1000MHz range, as well
as amplifier intermodulation distortion (IMA 3 according to
DIN 45004) across the top range of the TV channels transmitted over cable. The report presents technical solutions behind
the design of the device.
2003ѝ13thѝInt.ѝCrimeanѝConferenceѝ“Microwaveѝ&ѝTelecommunicationѝTechnology”ѝ(CriMiCo’2003).ѝ8-12ѝSeptember,ѝSevastopol,ѝCrimea,ѝUkraineѝ
©ѝ2003:ѝCriMiCo’2003ѝOrganizingѝCommittee;ѝWeberѝCo.ѝISBN:ѝ966-7968-26-X.ѝIEEEѝCatalogѝNumber:ѝ03EX697
67
Скачать