用於地面數位電視單頻網發射系統的頻率同步信號發生裝置的製作方法
2023-05-29 05:38:46
專利名稱：用於地面數位電視單頻網發射系統的頻率同步信號發生裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及地面數位電視單頻網發射系統的配套設備,特別涉及一種用於地面數字 電視單頻網發射系統的頻率同步信號發生裝置。
背景技術：
地面數位電視單頻網發射系統的頻率同步信號發生裝置，是一種以GPS(全球定位系統) 接收的高精度時鐘信號為參考源而設計的信號發生裝置。在組建地面數位電視單頻網覆蓋 時，為了使整個單頻網發射系統的所有發射機工作在相同的載波頻率，通過具有GPS接收功 能的信號發生裝置能方便地提供一個任何地點都同步的系統時鐘10MHz和參考時間信息 lpps，從而保證了各臺發射機的頻率與GPS衛星同步，也就確保了整個單頻網發射系統的頻 率同步。目前類似頻率同步的信號發生裝置主要應用於數位電視單頻網發射系統和調頻廣播 無線發射系統，都以GPS精準的時鐘頻率為參考源，但所需的頻率各不相同，輸出信號頻率 準確度和頻率穩定度的要求也不一樣。如果採用VCO (壓控振蕩器)， 一般很難達到1E-10 量級的頻率準確度。實用新型內容本實用新型的目的正是為了實現上述功能，而提供一種用於地面數位電視單頻網發射系 統的頻率同步信號發生裝置，既能保持GPS頻率準確度在lE-ll/日以上，使發射機之間的頻率偏離達到1E-10的量級，又能以可變分頻的方式來達到輸出不同頻率時鐘目的。本實用新型解決其技術問題採用的技術方案。這種用於地面數位電視單頻網發射系統的頻率同步信號發生裝置，該裝置包括GPS接收天線、GPS接收單元、主板和電源板，其中，GPS接收天線，用於捕獲三顆以上衛星信號送給GPS接收單元；GPS接收單元，用於解調出10KHz和秒時鐘信號，同時接收並處理捕獲三顆以上衛星的數據信息，其中10KHz時鐘信號作為鎖相環的輸入信號；主板採用鎖相環電路，由鑑相集成塊、環路濾波器、壓控晶體振蕩器和分頻反饋集成塊四部分組成，鑑相集成塊負責鑑相和鎖相標誌信號的提供，環路濾波器對鑑相集成塊的鑑相輸出信號進行濾波，濾波後的電壓控制壓控晶體振蕩器的輸出頻率，壓控晶體振蕩器的輸出分成二路， 一路通過分頻反饋集成塊分頻反饋到鑑相集成塊的分頻反 饋輸入端鑑相；另一路將倍頻信號給緩衝輸出，供本地數位電視發射機作為頻率基準使用。 所述的壓控晶體振蕩器的頻率與地面數位電視單頻網發射系統所要求的同步頻率相對應。所述的分頻反饋集成塊，採用CPLD器件構成分頻器的形式。本實用新型有益的效果是用於數位電視單頻網發射系統的頻率同步信號發生裝置在鎖 相環跟蹤特性方面進行了設計，採用VCXO (壓控晶體振蕩器)和多級環路有源濾波等技術， 不僅保持了 GPS頻率準確度在lE-ll/日以上，使發射機之間的頻率偏離達到了 1E-10的量級； 而且分頻電路採用CPLD (複雜可編程邏輯器件)集成塊可變分頻以達到輸出不同時鐘頻率 的目的。
圖1表示本實用新型所述的一種用於地面數位電視單頻網發射系統的頻率同步信號發生 裝置方框圖。圖2表示本實用新型所述的GPS接收單元的電路原理圖。 圖3表示本實用新型所述的主板電路原理圖。 圖4表示本實用新型所述的電源板原理圖。 圖5表示本實用新型所述的連接線圖。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步介紹參照圖l:這種用於地面數位電視單頻網發射系統的頻率同步信號發生裝置，該裝置包 括GPS接收天線、GPS接收單元、主板和電源板，其中GPS接收天線，用於捕獲三顆以上衛 星信號送給GPS接收單元；GPS接收單元，用於解調出10KHz和秒時鐘信號，同時接收並 處理捕獲三顆以上衛星的數據信息，其中10KHz時鐘信號作為鎖相環的輸入信號；主板採用 鎖相環電路，由鑑相集成塊、環路濾波器、壓控晶體振蕩器和分頻反饋集成塊四部分組成， 鑑相集成塊負責鑑相和鎖相標誌信號的提供，環路濾波器對鑑相集成塊的鑑相輸出信號進行 濾波，濾波後的電壓控制壓控晶體振蕩器的輸出頻率，壓控晶體振蕩器的輸出分成二路，一路通過分頻反饋集成塊分頻反饋到鑑相集成塊的分頻反饋輸人端鑑相；另一路經過鎖相環一 千倍的頻率倍增，獲得10MHz的時鐘信號，再經過輸出整形和緩衝，輸出與衛星頻率同步 的時鐘信號，供本地數位電視發射機作為頻率基準使用。由於衛星上裝有lE-13/日精密銫原子鐘，所以鎖相環的輸出頻率準確度可達到1E-ll/日 以上時，頻率同步的信號發生裝置的輸出頻率準確度可達到lE-10/日以上。因此發射機之間 的頻率偏離可以達到1E-10的量級。如果地面數位電視單頻網發射系統所要求的同步頻率不 是lOMHz而是20MHz或者最大到40MHz (目前壓控晶振製造受限制)，可切換對應頻率的 壓控晶振；同時通過編程和燒寫，改變CPLD (複雜可編程邏輯器件)分頻反饋集成塊分頻 倍率。這樣不用改變其他硬體就可以輸出所需頻率的時鐘信號。如20MHz 、25MHz 、30MHz 等信號都可以用同樣的方法獲取。如圖2所示GPS接收單元的電路原理圖。其中Jupiter是美國ROCKWELL公司的GPS 接收板，它體積小、重量輕、功耗低；首次定位和重新捕獲時間短；有極強的抗樹陰和高樓 遮擋能力；提供載波相位輸出；無靜態漂移；非常適合本裝置的開發應用。GPS接收單元的 首要任務是通過捕獲衛星信號的蘑菇天線，把接收下來的衛星信號經過Jupiter的解調輸出 lOKHz的時鐘信號和lpps秒信號，把10KHz信號直接供給主板，作為鎖相環參考源使用。 次要任務是捕獲3顆以上衛星時發光二極體的秒閃爍指示，該功能由1U1單片機通過獲取 Jupiter提供的串行數據來實現。捕獲3顆以上衛星時，發光二極體以秒閃爍指示；反之，表 示沒有捕獲3顆以上衛星。1B1是可充電電池，以防掉電時保存上次捕獲3顆以上衛星的數 據信息。1U1是一塊三端穩壓集成電路，負責+5V穩壓並供電給Jupiter和lUl單片機使用。 圖3是本裝置的主板，整個電路實際上就是一個鎖相環。它基本上由四部分組成，即鑑 相集成塊、環路濾波器、壓控晶體振蕩器和分頻反饋集成塊四部分組成。2U1是鑑相集成塊， AIN引腳為參考源輸入端，BIN引腳為分頻反饋輸入端，SF引腳為鎖相標誌輸出端，它連接 由2R17、 2R18、 2R19、 2C12和2Q1組成鎖相發光二極體的驅動電路。2Z3為外接發光二極 管的插座。環路濾波器由電阻2R5 2R16、電容2C3 2C11和2U2雙運放組成，它們所設計 的參數會直接影響到整個鎖相環的性能。壓控晶體振蕩器2U3 2U5，可以通過2S1、 2S2開 關切換所需頻率的壓控晶體振蕩器，同時改變分頻器2U7的程序，就能輸出不同頻率的時鐘信號。2U6C和2U9C為輸出緩衝與整形。以2U2A、 2U2B為核心的環路濾波器(鎖相環輸出為10MHz時)，它的外圍電路2R5為 47千歐，2R6為22千歐，2R7為50千歐，2R8為22千歐，2R9為200千歐，2R10為1千 歐，2R11為120千歐，2R12為1200千歐，2R13為120千歐，2R14為43千歐，2R15為18 千歐，2C3為100nF， 2C4為470nF, 2C5為lnF， 2C6為470nF， 2C7為22nF， 2C8為470nF， 2C9為10nF, 2C10為luF， 2C11為22uF/25V。圖4為電源板，它是三路線性電源，其功能是交流轉直流及穩壓。D1 D3為橋式整流電 路，其功能是把來自電源變壓器的交流電源轉變成直流電源並送給(U1 U3)三端穩壓集成 塊與輸入輸出的電容構成的穩壓電路進行穩壓，穩壓後輸出+5V、+8V和+12V三路直流電壓。 Z2為外接電源指示的發光二極體的插座。圖5為整個裝置的連接線圖，各部分的插頭座對應連接線關係己在圖中標識清楚，其中 電源板的Zl為U形電源變壓器與電源板交流電輸入的連接插座。電源板Z3為電源板電源 輸出插座，它通過與主板2Z2插頭和GPS接收板1Z2插頭的導線連接，完成主板和GPS接 收板的所有電源供給。1Z2和2Z2除了連接電源外，還承擔lpps秒信號的傳輸與指示，如 1Z2的3、 4腳輸出lpps秒信號給2Z2的5、 6腳；還有1Z2的5、 6腳外接lpps秒信號發光 二極體指示燈1D1。 1Z1和2Z1通過導線負責傳輸10KHz參考信號源供給主板鎖相環使用。 電源板的Z2外接電源發光二極體指示燈D4。主板的2Z3外接鎖相環發光二極體指示燈2D2。 1J1是Jupiter與GPS接收天線輸入插座1J1-1相連的插座；2J1是主板與外接10MHz輸出插 座2J1-1相連的插座；2J2是主板與外接lpps輸出插座2J2-2相連的插座。1J1-1至1J1、 2J1-1 至2J1、 2J2國2至2J2為三根定製電纜組件，要求1J1-1、 2J1國1和2J2-2為BNC-KY5Y-1的插 座；1J1、 2J1和2J2為SMA-JW3的插頭；連接的電纜為50歐姆的軟電纜(RG-316/U)。除上述實施例外，本實用新型還可以有其他實施方式。凡採用等同替換或等效變換形成 的技術方案，均落在本實用新型要求的保護範圍。
權利要求1、一種用於地面數位電視單頻網發射系統的頻率同步信號發生裝置，其特徵在於該裝置包括GPS接收天線、GPS接收單元、主板和電源板，其中，GPS接收天線，用於捕獲三顆以上衛星信號送給GPS接收單元；GPS接收單元，用於解調出10KHz和秒時鐘信號，同時接收並處理捕獲三顆以上衛星的數據信息，其中10KHz時鐘信號作為鎖相環的輸入信號；主板採用鎖相環電路，由鑑相集成塊、環路濾波器、壓控晶體振蕩器和分頻反饋集成塊四部分組成，鑑相集成塊負責鑑相和鎖相標誌信號的提供，環路濾波器對鑑相集成塊的鑑相輸出信號進行濾波，濾波後的電壓控制壓控晶體振蕩器的輸出頻率，壓控晶體振蕩器的輸出分成二路，一路通過分頻反饋集成塊分頻反饋到鑑相集成塊的分頻反饋輸入端鑑相；另一路將倍頻信號給緩衝輸出，供本地數位電視發射機作為頻率基準使用。
2、 根據權利要求1所述的用於地面數位電視單頻網發射系統的頻率同步信號發生裝置，其特徵在於所述的壓控晶體振蕩器的頻率與地面數位電視單頻網發射系統所要求的同步頻率相對應。
3、 根據權利要求1所述的用於地面數位電視單頻網發射系統的頻率同步信號發生裝置，其特徵在於所述的分頻反饋集成塊，採用CPLD器件構成分頻器的形式。
專利摘要本實用新型涉及一種用於地面數位電視單頻網發射系統的頻率同步信號發生裝置，該裝置包括GPS接收天線、GPS接收單元、主板和電源板，其中，GPS接收天線，用於捕獲三顆以上衛星信號送給GPS接收單元；GPS接收單元，用於解調出10KHz和秒時鐘信號，其中10KHz時鐘信號作為鎖相環的輸入信號通過鎖相環把頻率倍增一千倍產生10MHz信號，再經過輸出整形和緩衝，最後輸出給本地發射機作為頻率基準使用。本實用新型有益的效果是採用壓控晶體振蕩器和多級環路有源濾波等技術，不僅保持了GPS頻率準確度在1E-11/日以上，使發射機之間的頻率偏離達到了1E-10的量級；而且分頻電路採用CPLD集成塊可變分頻以達到輸出不同時鐘頻率的目的。
文檔編號H04N5/38GK201114409SQ200720184190
公開日2008年9月10日 申請日期2007年10月22日 優先權日2007年10月22日
發明者哲 陳 申請人:浙江三維通信股份有限公司