一種應用於雙向hfc網絡的回傳射頻多路選擇電路的製作方法

2023-07-20 02:24:06 1

專利名稱：一種應用於雙向hfc網絡的回傳射頻多路選擇電路的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種應用於雙向HFC網絡的回傳射頻多路選擇電路，該電路主要用於有線電視雙向光纖同軸混合網傳輸網絡(即雙向HFC網)中遠程選擇任一回傳通道，獲得任一光節點的反向頻譜信號並將該信號傳送回有線電視臺前端進行監測的多路射頻回傳監測信號遠程選通系統(該系統專門用於有線電視雙向HFC傳輸網絡反向通道的頻譜監測)。
背景技術：
當今社會，有線電視網絡已經擺脫了一直以來作為單向傳輸廣播電視信號這樣一種功能單一的網絡狀況，有線電視雙向網絡的建設和改造已經解決了有線電視網絡雙向傳輸功能，從而使有線電視網絡能夠提供交互式業務，即單向的廣播電視傳送業務和雙向的有線電視交互業務。
在說明雙向的有線電視交互業務時，我們一般用下行信號表示從交互業務前端(有線電視中心)設備到終端(終端用戶)設備的信號，用回傳信號表示從終端設備到交互業務前端設備的信號。下文中我們將用下行信號和回傳信號來表示交互業務前端設備和終端設備之間的信號方向，而用於傳送回傳信號的通道，我們統稱為回傳通道。
雙向HFC網的建設和改造，使有線電視網絡由先前單向的廣播傳送網絡發展成為可運營交互業務的雙向傳送網絡，但網絡中回傳通道的頻譜狀況會極大地影響有線電視回傳信號的傳送質量，極端惡劣的回傳通道噪聲頻譜信號甚至會中斷交互業務，因此及時、便利地獲取雙向HFC網的回傳信號對於網絡的建設和維護具有極為重要的意義。
現有雙向HFC網絡結構在實際建設和維護雙向網絡時存在著不少的問題，比如調試人員在調試不同光節點的網絡時或者所屬不同分中心網絡時，必須不斷在調試片區和分中心之間奔波，以便通過調整使前端調試設備與所調片區的上下行通道匹配，從而降低了工作的效率；而在雙向業務中斷時，我們通常首先懷疑網絡狀況的惡化，因此RF工程師必須奔赴分中心，以獲得反向頻譜來判斷網絡運行的質量，從而延長了判斷故障的時間；又比如在現有維護模式下，無法實時便利地觀察整個網絡的運行狀況，為我們維護和建設雙向網絡提供可靠的數據。
目前，獲取回傳信號的方法主要如圖1所示，圖1中，雙向HFC網的回傳信號在分中心接入回傳頻譜監測設備，每個分中心安裝一臺或多臺回傳頻譜監測設備才能達到對所有回傳通道的監測(因為一臺反向頻譜監測設備提供的射頻口數量有限，根據每個分中心的反向傳輸通道的數量，我們必須提供數量足夠的設備才能滿足全部監測的需要)。這種方式的主要缺點是1.一臺回傳頻譜測試設備的價格昂貴，通常達到幾十萬元，對於一個擁有多個分中心的有線電視運營商來說是非常昂貴的。
2.設備利用率低。運營商如果需要實現全網監測，則需要購置多臺回傳頻譜測試設備，每臺設備的監測範圍極為有限。

發明內容
本實用新型的目的是為了克服上述有線電視雙向網絡管理維護中存在的不足，提供一種可以在成本相對較低的情況下達到遠程選擇任一回傳通道，獲得任一光節點的回傳頻譜信號並將該信號傳送回有線電視臺前端進行監測的回傳信號頻譜選擇電路，即應用於雙向HFC網絡的回傳射頻多路選擇電路。
實現本實用新型目的的技術方案是這樣的一種應用於雙向HFC網絡的回傳射頻多路選擇電路，該電路主要用於有線電視雙向光纖同軸混合網傳輸網絡中遠程選擇任一回傳通道，以便遠程獲得任一光節點的反向頻譜，其特徵在於所述電路包括
電源模塊，用於給設備各部分提供電源；IP通信接口，其一端連接至公共IP網，另一端連接主控電路，用於將公共數據網上IP數據包轉換為設備可識別的信息幀；主控電路，其輸入端與所述的IP通信接口相連，輸出端連接至選通電路；選通電路，其輸入端與所述的主控電路相連，輸出端連接至多路模擬射頻選通電路，用於執行主控電路發出的控制指令；多路模擬射頻選通電路，其輸入端連與所述選通電路相連，輸出端連接至信號混合放大電路，用於按照所述選通電路控制信號選通一路回傳監測信號通道；信號混合放大電路，其輸入端與所述的多路模擬射頻選通電路相連，輸出端連接至雙向HFC網絡光回傳通道，用於將所選擇的信號進行一定的電平調整，以滿足射頻光回傳通道對於輸入信號的要求。
所述的IP通信接口主要由IP/串行轉換模塊和串行電平變換器兩部分組成，IP/串行轉換模塊的IP埠與外部IP公共數據網絡連接，而串行數據通過IP/串行轉換模塊的TX和RX接口分別與串行電平變換器的R1I和T10連接，接收和發送±12V的信號，R10和T1I與所述主控電路的RX和TX連接，接收和發送±5V的信號。
所述的主控電路由CPU控制晶片作為核心器件，所述的CPU控制晶片是8051單片機晶片，它的RX和TX引腳與通信接口電路的串行電平變換器的R10和T1I連接，接收和發送串行數據；P0.0～P0.7數據線與所述選通電路鎖存器的D0～D7口連接，用於發送選通指令數據，P2.0～P2.7數據線分別與所述選通電路中鎖存器的鎖存接口連接，與P0.0～P0.7接口配合使用達到選通目的。
所述的選通電路鎖存器的Q0～Q7口接至所述多路模擬射頻選通電路的控制接口，選通指令通過這個口傳送到所述多路模擬射頻選通電路，以便控制各個射頻開關的狀態。
所述的多路模擬射頻選通電路設有三種外部接口，一種是RFIN接口，系統中的HFC網絡的回傳信號就接入這些接口，另一種是RFOUT接口，通過控制信號被選擇的回傳信號通過這個接口輸出至所述信號混合放大電路，還有一種是S0～S3接口，這個接口與所述選通電路鎖存器的Q0～Q7相連接，接收從所述選通電路送來的選擇信號。多路模擬射頻選通電路的核心器件是射頻多路選擇開關，該射頻多路選擇開關的帶寬應不小於100MHz。
所述的信號混合放大電路將所述多路模擬射頻選通電路的RFOUT口混合接入回傳放大模塊，回傳放大模塊將信號放大至滿足射頻光回傳通道信號輸入要求，然後從RFOUT口輸出至射頻光回傳通道。
將本實用新型的應用於雙向HFC網絡的回傳射頻多路選擇電路(以下簡稱多路選擇電路)接入有線電視雙向HFC網絡多路射頻回傳監測信號遠程選通系統，由設置在有線電視臺中心(前端)的前端控制設備發出輪詢、特定回傳通道選取、關斷和遠程重啟等指令指令，同時配合相對成熟的反向回傳光傳輸技術，達到了可以在成本較低的情況下遠程選擇任一回傳通道，獲得任一光節點的回傳頻譜的目的。前端控制裝置和本實用新型的多路選擇電路之間通過公共的IP網絡提供的通訊通道進行指令傳送，多路選擇電路通過IP通信接口將IP數據包還原成其可識別的串口數據，多路選擇電路中的CPU將數據轉換為可識別的指令並發送至選通電路，由選通電路來控制多路模擬射頻選通電路以達到選取一路回傳監測信號並關斷其它回傳監測信號的目的，並將執行的結果以同樣的方式傳送給前端控制設備，使得設計和維護人員可以在臺中心機房內實時獲得自己需要的回傳信號頻譜進行分析、監測，本實用新型的多路選擇電路能夠保證在單個多路選擇電路中只有一路回傳監測信號被選擇。


圖1是目前雙向HFC網絡回傳信號獲取方式原理框圖；圖2是本實用新型的多路選擇電路原理框圖；圖3是本實用新型的多路選擇電路±5V電源電路原理圖；圖4是本實用新型的多路選擇電路+24V電源電路原理圖；圖5是本實用新型的多路選擇電路IP通信接口電路原理圖；圖6是本實用新型的多路選擇電路主控電路原理圖；圖7是本實用新型的多路選擇電路選通電路原理圖；圖8是本實用新型的多路選擇電路多路模擬射頻選通電路原理圖；圖9是本實用新型的多路選擇電路信號混合放大電路原理圖；圖10是本實用新型的多路選擇電路完整的電路原理圖。
具體實施方式
為使貴審查員及公眾能進一步了解本實用新型的多路選擇電路結構特徵及其有益效果，特結合附圖及實施例對本實用新型的具體實施方式
詳細描述如下多路選擇電路主要解決的是從多路輸入信號(IN)中可以人為地任意選擇一路信號輸出(OUT)的問題，用以解決遠程選擇任一回傳通道這一核心問題，同時配合相對成熟的反向回傳光傳輸技術，達到可以遠程獲得任一光節點反向頻譜的目的。圖2是多路選擇電路原理框圖，其包括電源模塊、IP通信接口、主控電路、選通電路、多路模擬射頻選通電路、信號混合放大電路，其中主控電路是本實用新型的多路選擇電路的核心部份。
其中電源模塊採用通用電源電路，分別為設備提供±5V和+24V直流電源，其電路原理分別如圖3和圖4所示。
IP通信接口的一端連接至系統通訊通道，另一端連接主控電路，用於將公共數據網上IP數據包轉換為設備可識別的信息幀，圖5示出了該IP通信接口的電路原理，通信接口電路主要由IP/串行轉換模塊和串行電平變換器兩部分組成a)IP/串行轉換模塊主要實現IP數據包和串行數據之間數據格式的相互轉換，其中IP數據包通過轉換模塊的IP埠與外部IP公共數據網絡連接，而串行數據通過轉換模塊TX和RX接口分別與串行電平變換器的R1I和T10連接，IP/串行轉換模塊一般可由專用RS232-TCP/IP的協議轉換器構成；b)由於標準串行數據電壓為±12V，而主控電路接收和發送電壓為±5V，所以使用了串行電平變換器進行相應的電壓轉換，串行電平變換器的R1I和TI0與IP/串行轉換模塊連接，接收和發送±12V的信號，R10和T1I與主控電路的RX和TX連接，接收和發送±5V的信號，串行電平變換器我們使用了MAX232晶片。
主控電路的電路原理如圖6所示，其分別連接至所述的IP通信接口和選通電路，由CPU控制晶片作為核心器件，組成控制電路，其中，所述的CPU被編程，CPU把由前端控制裝置發送過來的信息幀進行校驗、分析、判斷與重組，形成控制指令輸出至選通電路；我們使用了較為普通的8051單片機晶片，它的RX和TX引腳與通信接口電路的串行電平變換器的R10和T1I連接，接收和發送串行數據；P0.0～P0.7數據線與選通電路鎖存器的D0～D7口連接，用於發送選通指令數據，P2.0～P2.7數據線分別與選通電路中鎖存器的鎖存接口連接，與P0.0～P0.7接口配合使用達到選通目的。在使用前，我們必須將相應的配套軟體寫入單片機中，使單片機能夠對由PC前端控制裝置發送過來的信息幀進行校驗、分析、判斷與重組，形成控制外圍電路選通模塊的指令，然後通過P0.0～0.7和P2.0～2.7數據口將指令送至選通電路。
選通電路的電路原理如圖7所示，其分別連接至所述的主控電路和多路模擬射頻選通電路，其主要作用是執行主控電路的指令，並將指令轉換為特定引腳的特定電平送往多路模擬射頻選通電路。在本實施例的多路選擇電路中我們設計了8個選通電路，所有選通電路的D0～D7口都接至主控電路的P0.0～P0.7口，8個選通電路的鎖存口則分別與主控電路的P2.0～P2.7引腳連接，這樣我們首先通過P2.0～P2.7數據口選擇一路選通電路，然後再由P0.0～P0.7口通過被選擇的選通電路向多路模擬射頻選通電路發送選通指令；選通電路的Q0～Q7口接至多路模擬射頻選通電路的控制接口，選通指令通過這個口傳送到多路模擬射頻選通電路，以便控制各個射頻開關的狀態。本電路與主控電路配合可以保證所有輸入的回傳通道中只有一路被選通輸出，滿足了系統對於單路回傳信號的選擇。鎖存器我們使用了HC373晶片。
圖8是多路模擬射頻選通電路的電路原理，其分別連接至所述選通電路和信號混合放大電路，用於按照所述選通電路控制信號選通一路回傳監測信號通道。多路模擬射頻選通電路是實現RF通道選擇的一個重要部件，而射頻多路選擇開關則是模擬射頻選通矩陣電路的核心器件，它可以保證在有多路RF信號輸入的情況下，有且僅有一路RF信號輸出，並且被選擇的回傳通道的輸出信號與輸入信號完全一致。在選擇射頻多路選擇開關器件時不但需要考慮器件的體積、電壓等，更重要的是需要考慮選擇開關的帶寬，結合HFC反向頻譜的特點，至少需要開關器件的帶寬在100MHz以上。在本實施例的多路選擇電路中一共有8個多路模擬射頻選通電路，每個多路模擬射頻選通電路有三種外部接口，一種是RFIN接口，系統中的HFC網絡的回傳信號就接入這些接口，另一種是RFOUT接口，通過控制信號被選擇的回傳信號通過這個接口輸出至信號混合放大電路，還有一種是S0～S3接口，我們稱為控制接口，這個接口與選通電路的Q0～Q7相連接，接收從選通電路送來的選擇信號。在這裡我們選擇了視頻緩衝開關MAX4221晶片作為射頻多路選擇開關，選用的理由是此晶片帶寬範圍達300MHz，滿足我們100MHz帶寬範圍的要求，同時在頻率範圍內的平坦度達到了±0.5dB，而頻率範圍內衰減也只有0.5dB，能夠達到本發明的系統的要求。
圖9是信號混合放大電路的電路原理，其分別連接至所述的多路模擬射頻選通電路和所述的系統射頻光回傳通道，用於將所選擇的信號進行一定的電平調整，以滿足射頻光回傳通道對於輸入信號的要求。信號混合放大電路將8個多路模擬射頻選通電路的RFOUT口混合接入回傳放大模塊，回傳放大模塊將信號放大至滿足射頻光回傳通道信號輸入要求，然後從RFOUT口輸出至射頻光回傳通道。這裡混合模塊可使用有線電視雙向HFC網絡中專用的混合器，回傳放大模塊可使用有線電視雙向HFC網絡中專用的回傳放大模塊。
圖10為多路選擇電路完整的電路原理圖，其中1是多路選擇電路主控電路部分的電路原理，2是多路選擇電路IP通信接口部分電路原理，3是多路選擇電路選通電路部分電路原理，4是多路選擇電路多路模擬射頻選通電路部分電路原理，5是多路選擇電路信號混合放大電路部分電路原理，6是多路選擇電路±5V電源電路原理，7是多路選擇電路+24V電源電路原理。
權利要求1.一種應用於雙向HFC網絡的回傳射頻多路選擇電路，該電路主要用於有線電視雙向光纖同軸混合網傳輸網絡中遠程選擇任一回傳通道，以便遠程獲得任一光節點的反向頻譜，其特徵在於所述電路包括電源模塊，用於給設備各部分提供電源；IP通信接口，其一端連接至公共IP網，另一端連接主控電路，用於將公共數據網上IP數據包轉換為設備可識別的信息幀；主控電路，其輸入端與所述的IP通信接口相連，輸出端連接至選通電路；選通電路，其輸入端與所述的主控電路相連，輸出端連接至多路模擬射頻選通電路，用於執行主控電路發出的控制指令；多路模擬射頻選通電路，其輸入端與所述選通電路相連，輸出端連接至信號混合放大電路，用於按照所述選通電路控制信號選通一路回傳監測信號通道；信號混合放大電路，其輸入端與所述的多路模擬射頻選通電路相連，輸出端連接至雙向HFC網絡光回傳通道，用於將所選擇的信號進行一定的電平調整，以滿足射頻光回傳通道對於輸入信號的要求。
2.根據權利要求1所述的多路選擇電路，其特徵在於所述的IP通信接口主要由IP/串行轉換模塊和串行電平變換器兩部分組成，IP/串行轉換模塊的IP埠與外部IP公共數據網絡連接，而串行數據通過IP/串行轉換模塊的TX和RX接口分別與串行電平變換器的R1I和T10連接，接收和發送±12V的信號，R10和T1I與所述主控電路的RX和TX連接，接收和發送±5V的信號。
3.根據權利要求1所述的多路選擇電路，其特徵在於所述的主控電路由CPU控制晶片作為核心器件，所述的CPU控制晶片是8051單片機晶片，它的RX和TX引腳與通信接口電路的串行電平變換器的R10和T1I連接，接收和發送串行數據；P0.0～P0.7數據線與所述選通電路鎖存器的D0～D7口連接，用於發送選通指令數據，P2.0～P2.7數據線分別與所述選通電路中鎖存器的鎖存接口連接，與P0.0～P0.7接口配合使用達到選通目的。
4.根據權利要求1所述的多路選擇電路，其特徵在於所述的選通電路鎖存器的Q0～Q7口接至所述多路模擬射頻選通電路的控制接口，選通指令通過這個口傳送到所述多路模擬射頻選通電路，以便控制各個射頻開關的狀態。
5.根據權利要求1所述的多路選擇電路，其特徵在於所述的多路模擬射頻選通電路設有三種外部接口，一種是RFIN接口，系統中的HFC網絡的回傳信號就接入這些接口，另一種是RFOUT接口，通過控制信號被選擇的回傳信號通過這個接口輸出至所述信號混合放大電路，還有一種是S0～S3接口，這個接口與所述選通電路鎖存器的Q0～Q7相連接，接收從所述選通電路送來的選擇信號。
6.根據權利要求1所述的多路選擇電路，其特徵在於所述的多路模擬射頻選通電路設有射頻多路選擇開關，該射頻多路選擇開關的帶寬應不小於100MHz。
7.根據權利要求1所述的多路選擇電路，其特徵在於所述的信號混合放大電路將所述多路模擬射頻選通電路的RFOUT口混合接入回傳放大模塊，回傳放大模塊將信號放大至滿足射頻光回傳通道信號輸入要求，然後從RFOUT口輸出至射頻光回傳通道。
專利摘要本實用新型公開了一種應用於雙向HFC網絡的回傳射頻多路選擇電路，該電路主要用於有線電視雙向光纖同軸混合網傳輸網絡中遠程選擇任一回傳通道，以便遠程獲得任一光節點的反向頻譜，其特徵在於所述電路包括電源模塊、IP通信接口、主控電路、選通電路、多路模擬射頻選通電路以及信號混合放大電路。將本實用新型的多路選擇電路接入有線電視雙向HFC網絡多路射頻回傳監測信號遠程選通系統，可以在成本較低的情況下遠程選擇任一回傳通道，獲得任一光節點的回傳頻譜，使得設計和維護人員可以在臺中心機房內實時獲得自己需要的回傳信號頻譜進行分析、監測。
文檔編號H04N7/22GK2872771SQ20062006983
公開日2007年2月21日 申請日期2006年3月2日 優先權日2006年3月2日
發明者黃康, 沈鑫, 侯曉青, 尹平, 陳曉 申請人:蘇州有線電視網絡股份有限公司