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放大器的工作方式
在CATV网络中放大器的幅频特性必须与电缆传输特性相关,为此,放大器主要有如下三种工作方式。
①、使干线放大器的输入信号电平与频率无关(即输入信号是平坦的),输出信号电平补偿电缆的衰减变化值,即输出信号的正斜率(高低端输出电平差为正值)刚好补偿电缆所产生的负斜率(高低端输出电平差为负值),该方式称为输出全倾斜方式。如图3 a
②、使干线放大器的输出信号电平与频率无关(即输出信号是平坦的),放大器的增益补偿电缆的衰减变化值(即放大器所产生的正斜率刚好补偿电缆所产生的负斜率),该方式称为平坦输出方式。如图3 b
③、介于上述两者之间的方式,称为半倾斜输出方式。如图3c
工作于全倾斜方式的放大器出现在早期,这种放大器将整个传输频率范围分为高低两个通道分别进行放大,高端通道增益比低端通道高,现在已经很少采用。
工作于平坦输出方式的放大器是使用均衡与具有平坦特性的放大器组合在一起的,这种工作方式由于输入到放大模块的信号是平坦的,所以对改善非线失真有好处,但要使用大均衡量的均衡器,所以多使用在450MHZ及以下的CATV系统。
现在的放大器由于其工作的最高频率达750MHZ甚至860MHZ,所以无论是干线放大器、延长放大器,基本上都采用半倾斜输出方式。这种放大器通常由两块以上的放大模块所组成,它内部设置了两个均衡器,一个是输入均衡器,它的作用是保证输入到第一块放大模块的信号是平坦的;一个是级间均衡器,它使输出信号产生我们所需要的斜率。放大器工作方式的选择并非是随意的。例如放大器在设计时确定为平坦输出工作方式,如在实际应用中,该放大器不是置于平坦输出状态下工作,而是在半倾斜输出方式下工作,这样在调试时势必通过加大放大器输入端的均衡器的均衡量来达到半倾斜输出方式,这将会导致低端信号的C/N严重劣化。
2.2.3放大器的增益控制功能
放大器对电平的波动控制方式有:手动控制(MGC)、自动增益控制(AGC)、自动电平控制(ALC)、自动斜率控制(ASC)。手动控制由手动控制增益及均衡所组成,控制单元可以是机械的也可以是电调的,这种控制方式的放大器多用在网路较短的网络上。当网络较长时,由于电缆的温度特性影响,用户端的信号电平将会有较大的变化,这是不容许的,为此必须要采用具AGC控制的放大器,这类放大器是将工作频带内,靠近中间点的频道载波作为参考导频,来控制放大器的增益,从而稳定放大器的输出电平。但是从电缆的温度特性可知,当温度变化时不只是信号的电平会发生变化,信号的斜率也会发生变化,为此引入了自动斜率控制(ASC),通常将既有AGC功能又具有ASC功能的称为自动电平控制(ALC),ALC常采用如下两种方式:
①、用检温器,如使用热敏电阻或热敏半导体等温感元件取出温度的变化量来控制放大器的斜率和增益。
②、采用二个频率的导频信号,一个作AGC控制,而另一个作ASC控制。通常用低导频作ASC(可采用我国标准频道1或3 的载频);用高导频信号作AGC(可选标准频道42频的载频),这样使高端电平牢牢钳位不变,ASC以此作为参考电平通过其控制使低导频点与高导频点的相对电平保持在最佳值。
第一种的办法控制精度不高,但电路简单;第二种方法控制精度很高,但电路较复杂。通常高档的放大器均用第二种方法。
2.2.4放大器的供电
放大器的供电电压一般有两种:一种是交流220V供电,属于市电供电方式;一种是交流60V供电,属于线路供电方式。
市电供电方式的放大器其电源电路结构是:变压器+桥式整流+简单的稳压电路所组成。它对市电电压变化的适应能力较差,在±10%范围内,当市电电压波动较大时会出现交流声调制指标下降,造成50HZ或100HZ的干扰,反映在电视屏幕上是一条上下滚动的黑带(50HZ)干扰或两条黑带(100HZ)干扰。
线路供电方式的放大器其电源电路一般是采用开关式稳压电源,其电路结构是利用一个振荡器,产生几十KHZ的振荡信号,经放大、稳压、整流处理后,产生放大器所需的工作电压。这种电源电路稳压范围宽,当外电源在35V---90V变化时都能输出稳定的工作电压,所以现在大多主干放大器或延长放大器都使用这种电源电路。
在线路供电方式中,我们在线路上还需安装供电器和电源插入器。供电器是供给放大器电源的一个设备,此设备实际上是一个铁磁式的交流稳压器,输入市电220V的交流电压后,在其输出端将输出稳定的60V交流电压。电源插入器是供电器与线路间的接口器件。
2.2.5放大器的几项重要参数
①、放大器的最大输出电平:此参数的意义是指放大器在满负荷(对于750MHZ系统为78个PAL频道)时,放大器在一定的失真指标下所输出的上限电平。
②、放大器的噪声系数:由于放大器是一个有源器件,自身也必会产生噪声,放大器在对信号进行放大的同时也将噪声叠加到输出端,这样输出信号的载噪比必然低于输入信号的载噪比,噪声系数是输入载噪比和输出载噪比的比值。
③、CTB与CSO:这两个参数都是放大器的失真参数。CTB称为组合三次失真,CSO称为组合二次失真,它反映了满负荷下放大器在最大输出电平时所产生的失真状况。
④、增益:放大器对信号的放大能力。
以上几个参数在进行CATV网络设计和调试时都必不可少。
2.2.6放大器的放大模块
现在的CATV放大器内部都使用了放大模块,一般放大模块有三种:普通放大模块、功率倍增输出放大模块、四倍增功率输出放大模块。这些模块内部的放大电路均采用推挽型放大电路,这种电路能减少谐波失真,特别是二次失真。所以在进行系统设计时,我们只考虑CTB指标就行了,只要CTB指标达到了,CSO指标也就达到了。功率倍增型是并联了两个或四个推挽电路同时工作,采用这种模块的放大器在同样的失真指标下,输出电平可提高3db或6db。
2.2.7反向放大通道
由于多功能业务开展的需要,现在的放大器都设有反向通道,反向通道常采用手动增益控制,手动斜率控制电路和放大模块组成,可根据系统是否需要反向功能而选择。反向放大器带宽根据双向分割频率分3种:低分割(5-30MHZ)、中分割(5-42MHZ)和高分割(5-65MHZ)。
2.2.8放大器的应用总结
CATV网络中放大器的主要作用是补偿电缆对传输信号所造成的损耗,根据电缆的传输特性和温度特性,放大器内设置了自动增益控制电路(AGC)、自动斜率控制电路(ASC)和温度补偿电路。放大器的输入电平大小由载噪比(C/N)指标来确定,放大器的输出电平则由组合三次失真(CTB)指标来确定,放大器的增益则由串接的级数来定。
放大器的工作方式有输出全倾斜方式、平坦输出方式、半倾斜输出方式三种,现在大多数主干放大器都是半倾斜输出方式的,而楼层放大器多是平坦输出方式的。
放大器的调整主要包括两个方面,一是电平的调整,二是均衡的调整。一般是先调整斜率再调整电平。如果放大器采用导频控制模块(ALC)则要合理选取高低端的导频信号,一般来说低端的导频信号是利用低端信号的视频载波频率,高端的导频信号是利用高端信号的视频载波频率。如果放大器采用温度补偿模块则要注意该模块所标定的温度补偿范围和该模块的控制量,然后根据这两个参数设置好余量值以便调试。
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