|
眾所周知隨著信息產業的不斷發展，對信息傳輸通道的要求越來越高，HFC網絡的帶寬以及普及性有著它得天獨厚的優越性，這是時下其他網絡暫時不具有的。加上HFC光纖主干網的建設以及光節點的不斷延伸，都為有線電視網絡的發展帶來了許多機會。當然要在有線電視網上實現數據、語音、圖象等多媒體通訊，首先要將現有的單向廣播式網絡升級為能夠實現雙向傳輸的智能化網絡。為了讓有線電視器材生產廠家、以及廣大用戶更好的了解雙向放大器、同時設計、生產出合格的、有極高性價比的有線電視雙向放大器，本文將介紹一款采用“科健有線網絡公司”生產的正向和反向放大模塊設計的一款有線電視雙向放大器。該款放大器電路簡潔、可靠性高、產品一致性好；采用高頻雙面線路板、SMT貼片工藝；具有優良的帶內平坦度與反射損耗指標。而且無源平臺支持1000MHz帶寬，同一張PCB兼容550MHz、750MHz、860MHz、1GHz以及集中AC60V供電和獨立AC220V供電產品，同時具有較低的生產成本，利于廣大有線電視器材廠家的批量生產、工藝管理以及市場競爭。 一．原理簡介 圖一是這款放大器的電原理圖。下行的電視頻道RF信號由標有“RF IN”的F座引入放大器。RF信號通過高頻高壓瓷片電容C1耦合，經“雙向濾波器”（高頻通道）、“正向手動衰減器”、“正向手動均衡器”、“正向頻響矯正器”進入正向放大模塊。被放大后的RF信號經過“雙向濾波器”（高頻通道）、橋接分支/分配器、高頻高壓瓷片電容C19、最后由F座“RF OUT”再引出放大器，送往下一級或用戶。由橋接分支/分配器分離出來的另一路RF信號既可以按照用戶需要做成各種分支量的橋接信號通過C20、F座“RF BR”送出放大器。也可以衰減20 dB作為測試信號，為維護人員提供不間斷測試，這樣該測試信號的電平加上20 dB就是這臺放大器“RF OUT”端口的實際輸出電平。上行的回傳信號由F座“RF OUT”引入（作為橋接時“RF BR”引入的信號與“RF OUT”引入的信號在“橋接分支/分配器”處混合），經“雙向濾波器”（低頻通道）、“反向頻響矯正器”、“反向手動衰減器”、“反向固定均衡器”、三節低通濾波器、進入反向放大模塊。被放大后的RF信號經過“雙向濾波器”（低頻通道）、高頻高壓瓷片電容C1，最后由F座“RF IN”再引出放大器，送往上一級放大器或直接送往光節點。 L01、L02、L03、C05"C017組成了AC60V集中供電的濾波回路，AC60V的供給有可能是前饋、也有可能是后饋或混合式，放大器中的PASS IN、PASS OUT 和PASS BR過流插片將提供方便的饋電方式選擇。K為電源選擇開關，當線路供電低于AC50V時，請將此開關撥到“AC48V”擋，以免放大器出現工作不正常。但線路供電高于AC50V時，要將此開關撥到“AC60V”擋，否則會造成變壓器損壞或整臺放大器燒毀。 雙向濾波器是實現放大器具有雙向功能的重要部件，雙向濾波器的帶內平坦度、反射、帶外抑制比、陡峭度、隔離度、群時延等等都是重要的指標，本文這款放大器中的雙向濾波器是以“7節橢圓函數濾波器”為設計原形。低通濾波器的變換是以75Ω的阻抗和低通頻率標度系數（FSF）對所選濾波器原形進行“去歸一化”，即得到雙向濾波器低通部分。高通濾波器應該先進行低通到高通的頻率變換，然后再以75Ω的阻抗和高通頻率標度系數（FSF）進行“去歸一化”,即得到雙向濾波器高通部分。將得到的高、低通濾波器合并，如果有條件可以將得到的數據錄入專用的射頻仿真軟件進行自動仿真、優化，以得到較好的帶內平坦度、反射、隔離度等指標，最后再進行實際調試和修正。該濾波器包括電感全部采用SMT器件，所以一致性好、可靠性高、工藝性好，基本上不需要調試（濾波器的全部電容均采用精度為1%的SMD電容；電感必須采用優質SMD電感，否則指標難以達標）。采用上述方法設計、仿真優化、生產出來的雙向濾波器具有較好的特性：平坦度±0.45 dB、反射優于17.5 dB、隔離度優于50 dB、插入損耗優于0.60dB、群時延優于7.5nS。 圖二a是30MHz/6dB插片式固定均衡器電原理圖，它采用了橋“T”型電路，調整L1、L2可使30MHz諧振點損耗低于0.4dB，均衡誤差優于±0.5dB。 圖二b是42MHz/6dB插片式固定均衡器電原理圖，它采用了“T”型電路，調整L1、L2可使42MHz諧振點損耗低于0.6dB，均衡誤差優于±0.4dB。 圖三a、圖三b分別是以上兩款均衡器在專業射頻仿真軟件中得到的傳輸/反射曲線圖，與標量網絡分析儀實策指標相差不多（測試工裝的帶寬1000MHz、不平坦的為±0.20dB、反射優于-25dB）。 二．元件選擇 C1、C19、C20選用222/2KV或103/2KV的優質高頻高壓瓷片電容，該電容的外型尺寸不宜太大，否則會對反射造成影響，以至于難以補償。C05、C07、C010、C012 、C014、C016選用103/1KV的高頻高壓瓷片電容；C06、C09、C013選用104/250V的薄膜電容；C08、C011、C015、C017選用224/250V的薄膜電容。電源部分的C01、C03電容分別選用1000uF/63V和470 uF/50V、最高耐溫為105℃的優質電解電容；C02、C04選用104/63V的高頻瓷片電容。D1—D4可選用1N4004或耐壓更高的整流二極管。其他阻容元器件均為0805的表面貼片元件。 三．整機調試及注意事項 C2、C4、C5、C6是輸入端補償電容，C7是輸出端補償電容。該款放大器的調試較簡單，而且一致性很好，補償電容一般在0.5pF—2.0pF之間選取，適當的補償可改善帶內平坦度和輸入、輸出反射指標。這款放大器我們只在C2、C6、C7等出做了相應補償，就可以達到設計要求。另外要注意：對于采用AC60V內供電的放大器，無論是否插拔過流插片，都不應該在傳輸曲線上產生吸收、或凸點。 R1、L2、C3組成的一個串聯諧振回路，主要功能是用于矯正由電纜引起的“鼓包”現象。工程中常見的由電纜引起的“鼓包”，一般頻率在200MHz附近。R1用來調整矯正量，C5用來調整矯正頻率。這種“鼓包”與手動均衡器產生的“鼓包”不同，請多加注意。通過大量的實際應用，我們認為可以將該矯正電路的頻率范圍調在168M-200M之間，吸收量在-0.5dB左右即可。 四．測試指標及其他 此款雙向放大器中選用的模塊是采用管芯工藝的放大器模塊——KF888C和KR67AC。除了可靠性、穩定性較高外，它的“射頻特性”和“傳輸模式”也較為優秀。當然如果改用進口PHILIPS或MOTOROLA的模塊指標也會有一些提高，可以用于要求較高的網絡中。圖四是采用“惠普”網絡分析儀，對本文介紹的這款860MHz雙向放大器的正向傳輸/輸入反射的測試指標。從儀器上反映出來的帶內平坦度優于±0.4dB；輸入反射優于-16dB；下行87MHz—860MHz。非線性失真指標采用自產60路信號源、惠普HP8591C頻普分析儀測試（實際送入60路信號），當輸出電平為106dB時，22頻道的CTB指標為63.8dB，CSO指標為64.6dB。最大輸出電平采用國產3路信號源、惠普HP8591C頻普分析儀測試，輸入的三路信號頻率為735.25MHz、743.25 MHz、745.25 MHz，最大輸出電平為120.5dB 。當三路信號源的頻率變為847.25MHz、855.25MHz、857.25MHz時，最大輸出電平則降為119.3dB。噪聲系數采用惠普HP8970測試，正向為6.8dB、反向為4.7dB。實際工程中，在末端級聯6臺該款放大器，傳輸36路有線電視信號，在用戶端沒有發現由CSO、CTB指標引起的橫條或網狀干擾現象；由于濾波器采用專用射頻仿真軟件設計，因此群時延引起的彩色失真可以忽略。 |
