有線電視雙向放大器的設(shè)計(jì)

1、有線電視雙向放大器的設(shè)計(jì)眾所周知隨著信息產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，對(duì)信息傳輸通道的要求越來越高，HFC網(wǎng)絡(luò)的帶寬以及普及性有著它得天獨(dú)厚的優(yōu)越性，這是時(shí)下其他網(wǎng)絡(luò)暫時(shí)不具有的。加上HFC光纖主干網(wǎng)的建設(shè)以及光節(jié)點(diǎn)的不斷延伸，都為有線電視網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展帶來了許多機(jī)會(huì)。當(dāng)然要在有線電視網(wǎng)上實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)、語音、圖象等多媒體通訊，首先要將現(xiàn)有的單向廣播式網(wǎng)絡(luò)升級(jí)為能夠?qū)崿F(xiàn)雙向傳輸?shù)闹悄芑W(wǎng)絡(luò)。為了讓有線電視器材生產(chǎn)廠家、以及廣大用戶更好的了解雙向放大器、同時(shí)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)出合格的、有極高性價(jià)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(wǎng)絡(luò)公司”生產(chǎn)的正向和反向放大模塊設(shè)計(jì)的一款有線電視雙向放大器。該款放大器電路簡(jiǎn)潔

2、、可靠性高、產(chǎn)品一致性好；采用高頻雙面線路板、SMT貼片工藝；具有優(yōu)良的帶內(nèi)平坦度與反射損耗指標(biāo)。而且無源平臺(tái)支持1000MHz帶寬，同一張PCB兼容550MHz、750MHz、860MHz、1GHz以及集中AC60V供電和獨(dú)立AC220V供電產(chǎn)品，同時(shí)具有較低的生產(chǎn)成本，利于廣大有線電視器材廠家的批量生產(chǎn)、工藝管理以及市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)。 一原理簡(jiǎn)介 圖一是這款放大器的電原理圖。下行的電視頻道RF信號(hào)由標(biāo)有“RF IN”的F座引入放大器。RF信號(hào)通過高頻高壓瓷片電容C1耦合，經(jīng)“雙向?yàn)V波器”（高頻通道）、“正向手動(dòng)衰減器”、“正向手動(dòng)均衡器”、“正向頻響矯正器”進(jìn)入正向放大模塊。被放大后的RF信號(hào)經(jīng)過

3、“雙向?yàn)V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(jí)或用戶。由橋接分支/分配器分離出來的另一路RF信號(hào)既可以按照用戶需要做成各種分支量的橋接信號(hào)通過C20、F座“RF BR”送出放大器。也可以衰減20 dB作為測(cè)試信號(hào)，為維護(hù)人員提供不間斷測(cè)試，這樣該測(cè)試信號(hào)的電平加上20 dB就是這臺(tái)放大器“RF OUT”端口的實(shí)際輸出電平。上行的回傳信號(hào)由F座“RF OUT”引入（作為橋接時(shí)“RF BR”引入的信號(hào)與“RF OUT”引入的信號(hào)在“橋接分支/分配器”處混合），經(jīng)“雙向?yàn)V波器”（低頻通道）、“反向頻響矯正器”、“反向手動(dòng)衰減器

4、”、“反向固定均衡器”、三節(jié)低通濾波器、進(jìn)入反向放大模塊。被放大后的RF信號(hào)經(jīng)過“雙向?yàn)V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(jí)放大器或直接送往光節(jié)點(diǎn)。 L01、L02、L03、C05C017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(guān)，當(dāng)線路供電低于AC50V時(shí)，請(qǐng)將此開關(guān)撥到“AC48V”擋，以免放大器出現(xiàn)工作不正常。但線路供電高于AC50V時(shí)，要將此開關(guān)撥到“AC60V”擋，否則會(huì)造成

5、變壓器損壞或整臺(tái)放大器燒毀。 雙向?yàn)V波器是實(shí)現(xiàn)放大器具有雙向功能的重要部件，雙向?yàn)V波器的帶內(nèi)平坦度、反射、帶外抑制比、陡峭度、隔離度、群時(shí)延等等都是重要的指標(biāo)，本文這款放大器中的雙向?yàn)V波器是以“7節(jié)橢圓函數(shù)濾波器”為設(shè)計(jì)原形。低通濾波器的變換是以75的阻抗和低通頻率標(biāo)度系數(shù)（FSF）對(duì)所選濾波器原形進(jìn)行“去歸一化”，即得到雙向?yàn)V波器低通部分。高通濾波器應(yīng)該先進(jìn)行低通到高通的頻率變換，然后再以75的阻抗和高通頻率標(biāo)度系數(shù)（FSF）進(jìn)行“去歸一化”,即得到雙向?yàn)V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(shù)據(jù)錄入專用的射頻仿真軟件進(jìn)行自動(dòng)仿真、優(yōu)化，以得到較好的帶內(nèi)平坦度、反射

6、、隔離度等指標(biāo)，最后再進(jìn)行實(shí)際調(diào)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(diào)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(yōu)質(zhì)SMD電感，否則指標(biāo)難以達(dá)標(biāo)）。采用上述方法設(shè)計(jì)、仿真優(yōu)化、生產(chǎn)出來的雙向?yàn)V波器具有較好的特性：平坦度±0.45 dB、反射優(yōu)于17.5 dB、隔離度優(yōu)于50 dB、插入損耗優(yōu)于0.60dB、群時(shí)延優(yōu)于7.5nS 30MHz/6dB插片式固定均衡器電，它采用了橋“T”型電路，調(diào)整L1、L2可使30MHz諧振點(diǎn)損耗低于0.4dB，均衡誤差優(yōu)于±0.5dB。 42MHz/6dB插片式固定均

7、衡器電，它采用了“T”型電路，調(diào)整L1、L2可使42MHz諧振點(diǎn)損耗低于0.6dB，均衡誤差優(yōu)于±0.4dB。 二元件選擇 C1、C19、C20選用222/2KV或103/2KV的優(yōu)質(zhì)高頻高壓瓷片電容，該電容的外型尺寸不宜太大，否則會(huì)對(duì)反射造成影響，以至于難以補(bǔ)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(yōu)質(zhì)電解

8、電容；C02、C04選用104/63V的高頻瓷片電容。D1D4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(jī)調(diào)試及注意事項(xiàng) C2、C4、C5、C6是輸入端補(bǔ)償電容，C7是輸出端補(bǔ)償電容。該款放大器的調(diào)試較簡(jiǎn)單，而且一致性很好，補(bǔ)償電容一般在0.5pF2.0pF之間選取，適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償可改善帶內(nèi)平坦度和輸入、輸出反射指標(biāo)。這款放大器我們只在C2、C6、C7等出做了相應(yīng)補(bǔ)償，就可以達(dá)到設(shè)計(jì)要求。另外要注意：對(duì)于采用AC60V內(nèi)供電的放大器，無論是否插拔過流插片，都不應(yīng)該在傳輸曲線上產(chǎn)生吸收、或凸點(diǎn)。 R1、L2、C3組成的一個(gè)串聯(lián)諧振回路，主要功能是用于矯

9、正由電纜引起的“鼓包”現(xiàn)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(diào)整矯正量，C5用來調(diào)整矯正頻率。這種“鼓包”與手動(dòng)均衡器產(chǎn)生的“鼓包”不同，請(qǐng)多加注意。通過大量的實(shí)際應(yīng)用，我們認(rèn)為可以將該矯正電路的頻率范圍調(diào)在168M-200M之間，吸收量在-0.5dB左右即可。 四測(cè)試指標(biāo)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(wěn)定性較高外，它的“射頻特性”和“傳輸模式”也較為優(yōu)秀。當(dāng)然如果改用進(jìn)口PHILIPS或MOTOROLA的模塊指標(biāo)也會(huì)有一些提高，可以用于要求較高的網(wǎng)絡(luò)中。圖四是采用“惠普”網(wǎng)絡(luò)分析儀，對(duì)

10、本文介紹的這款860MHz雙向放大器的正向傳輸/輸入反射的測(cè)試指標(biāo)。從儀器上反映出來的帶內(nèi)平坦度優(yōu)于±0.4dB；輸入反射優(yōu)于-16dB；下行87MHz860MHz。非線性失真指標(biāo)采用自產(chǎn)60路信號(hào)源、惠普HP8591C頻普分析儀測(cè)試（實(shí)際送入60路信號(hào)），當(dāng)輸出電平為106dB時(shí)，22頻道的CTB指標(biāo)為63.8dB，CSO指標(biāo)為64.6dB。最大輸出電平采用國(guó)產(chǎn)3路信號(hào)源、惠普HP8591C頻普分析儀測(cè)試，輸入的三路信號(hào)頻率為735.25MHz、743.25 MHz、745.25 MHz，最大輸出電平為120.5dB 。當(dāng)三路信號(hào)源的頻率變?yōu)?47.25MHz、855.25MHz、857