一種多通道雙向數字圖像傳輸系統的製作方法

2023-09-13 23:11:50 2

本實用新型屬於無線傳輸技術領域，涉及一種多通道雙向數字圖像傳輸系統。

背景技術：

多媒體技術在各行業中正在獲得越來越廣泛的應用。如何保證多媒體信息(音頻/視頻)可以實時準確的傳輸，是一個需要解決的問題。多媒體的傳輸方式包含有線和無線兩種，無線傳輸相對於有線傳輸，具有安裝簡單、成本低廉、維護方便等優點，越來越受到人們的青睞。現有無線公網使用的無線組網技術，均為用光纖聯通到每個基站，基站所覆蓋區域的用戶通話和數據交換均由基站光纖傳至公網交換中心進行交換，而基站之間是不能進行無線通信的，信號傳輸途徑不可避免的極大增加了無線數據中心的實際數據交換量，從而導致公網交換中心數據交換的巨大壓力，也就大大減小了每個基站所能傳輸的數據量；因此公網技術根本無法滿足當今多媒體信息(音頻/視頻)的實時準確傳輸。

中國專利文獻公開專利號為201120217521.4的無線數字同頻雙向多媒體傳輸系統，本系統包括調製解調單元、上變頻單元、功放單元、隔離單元、天線、濾波單元、自動增益放大單元、下變頻單元以及低噪放大器。調製解調單元與路由伺服器雙向連接，路由伺服器與視頻伺服器雙向連接，視頻伺服器與外設應用端子雙向連接。該系統有效節約無線電資源，且具備智能路由功能和特有智能組網能力，但該系統在多徑無線傳輸上容易受到幹擾，穩定性有待提高。

技術實現要素：

本實用新型針對現有的技術存在的問題，提出了一種多通道雙向數字圖像傳輸系統，該系統解決了如何實現無線數字多媒體數字圖像雙向穩定傳輸的問題。

本實用新型通過下列技術方案來實現：一種多通道雙向數字圖像傳輸系統，該系統包括自動增益放大器、數據機、用於給系統供電的電源單元和用於連接天線的外設天線端子，其特徵在於，該系統還包括時分雙工切換開關、時分雙工旁路開關、超線性功率放大器、一級升頻混頻器、二級升頻混頻器，一級降頻混頻器、二級降頻混頻器、鎖相環振蕩器和用於實現雙向多通道數據傳輸的多頻雙工環路器，鎖相環振蕩器用於根據輸入信號頻率對應控制環路內部振蕩信號的頻率與相位來自動跟蹤輸出信號頻率，所述時分雙工切換開關雙向數據連接數據機，所述時分雙工切換開關的輸出端、一級升頻混頻器、二級升頻混頻器、超線性功率放大器和多頻雙工環路器的輸入端依次數據連接，所述時分雙工切換開關的輸入端、二級降頻混頻器、一級降頻混頻器、自動增益放大器、時分雙工旁路開關和多頻雙工環路器的輸出端依次數據連接，所述多頻雙工環路器還雙向數據連接外設天線端子，所述數據機輸出端分別電連接時分雙工切換開關和時分雙工旁路開關，所述鎖相環振蕩器輸出端分別電連接一級升頻混頻器、二級升頻混頻器、一級降頻混頻器和二級降頻混頻器，所述數據機雙向電連接鎖相環振蕩器。

外設天線端子用於外接天線，天線接收無線發送的射頻信號給多頻雙工環路器，由多頻雙工環路器實現隔離的同時在接收多系統無線射頻信號時能多系統進行數據傳輸，射頻信號通過多頻雙工環路器進行通道的選擇，同時時分雙工旁路開關在數據機的控制下開啟接通信號通路，射頻信號在確定頻率下的通路中發送給自動增益放大器。射頻信號通過自動增益放大器將高頻已調波信號進行功率放大，自動增益放大器使放大電路的增益自動地隨信號強度而調整，從而使得接收天線傳輸的信號後經自動增益放大器功率放大後保持在一級降頻混頻器接收的範圍內。放大後的高頻高功率信號經過一級降頻混頻器降頻輸出中頻信號初步轉變為一級中頻，一級中頻信號再次經過二級降頻混頻器轉換為二級中頻信號輸出通過時分雙工切換開關控制至數據機，數據機進行解調輸出基帶信號。數據機控制時分雙工切換開關的接通信號數據連接通路，實現數據輸出和接收通道的雙向雙工的自由切換。上述實現的是將射頻信號變為中頻信號的信號接收通道工作原理。數據機用於對基帶信號進行調製並輸出中頻信號和對中頻信號進行解調輸出基帶信號的。信號發送通道的工作原理如下：數據機對基帶信號進行調製並輸出中頻信號給一級升頻混頻器，中頻信號經一級升頻混頻器後輸出一級高頻信號，一級高頻信號又經二級升頻混頻器後輸出射頻信號，射頻信號經過超線性功率放大器進行功率放大通過多頻雙工環路器輸出給天線。同時在信號接收通道的一次降頻混頻器、二級降頻混頻器及信號發送通道的一級升頻混頻器和二級升頻混頻器分別通過鎖相環振蕩器進行調節。通過鎖相環振蕩器根據對應輸入信號頻率控制環路內部振蕩信號的頻率和相位從而自動跟蹤一級降頻混頻器、二級降頻混頻器、一級升頻混頻器和二級升頻混頻器的輸出信號頻率，本系統將發送得數據通過串並雙混頻器根據鎖相環振蕩器多次變換，降低傳輸速率，增大碼元周期，以削弱多徑幹擾的影響。每個子載頻可以自適應傳輸介質上通信特性及變化，具備高速數據傳輸能力和抗窄帶幹擾的能力。從而保證了多頻無線電發射和接收中頻率更加的穩定。

在上述的多通道雙向數字圖像傳輸系統中，該系統還包括同步原子時鐘，所述同步原子時鐘輸出端分別連接數據機和鎖相環振蕩器。這裡保證了各部位時鐘與系統統一標準時鐘同步。

在上述的雙向無線數字專網傳輸系統中，該系統還包括外設應用端子、視頻伺服器和路由伺服器，所述外設應用端子、視頻伺服器、路由伺服器和數據機分別依次雙向數據連接，同時路由伺服器和外設應用端子雙向電連接。視頻伺服器將視頻信號給路由伺服器進行識別編碼後發送給數據機輸出中頻信號，同時數據機輸出基準信號通過路由伺服器給視頻伺服器視頻伺服器發送給外設應用端子連接的顯示器進行視頻的播放。路由伺服器控制外設應用端子的開啟，同時外設應用端子給路由伺服器提供電能。

在上述的多通道雙向數字圖像傳輸系統中，所述電源單元包括雙向電連接外設應用端子的隔離電源。隔離電源和外設應用端子相互供電，當隔離電源少於一定值時外設應用端子給隔離電源供電，反之，隔離電源給外設應用端子供電。即節能又保障了本系統的續航能力。

在上述的多通道雙向數字圖像傳輸系統中，所述隔離電源還連接有開關按鍵和指示燈。用於提示電源的電量及工作狀態，由開關按鍵進行控制指令的輸入。使得本系統的功能更加清晰。

在上述的多通道雙向數字圖像傳輸系統中，所述數據機為基於QAM調製的OFDMA數字網絡載波變換調製器。利用軟體化的QAM調製技術結合OFDMA應用，集合數字多媒體終端壓縮技術，再整合無線高速時分雙工技術，製造完美的超短波窄帶頻率下的數位化多媒體傳輸系統；將標準乙太網802.3ab協議數字信息數據，通過軟體與高級運算晶片的配合通過數模基帶晶片獲得自適應高結QAM調製下的OFDMA無線電載波信號信息；相反把來自數模基帶晶片的無線電載波信號信息變換到原來的標準乙太網802.3ab協議數字信息數據信息；其間高級運算晶片嵌入的同步管理器還要對時分雙工下的時隙進行動態控制和必要的誤差檢測分析，以協調整個OFDMA數字網絡載波變換調製器的電路工作。

與現有技術相比，本多通道雙向數字圖像傳輸系統具有以下優點：

1、本實用新型將發送得數據通過串並雙混頻器根據鎖相環振蕩器多次變換，降低傳輸速率，增大碼元周期，以削弱多徑幹擾的影響。每個子載頻可以自適應傳輸介質上通信特性及變化，具備高速數據傳輸能力和抗窄帶幹擾的能力。從而保證了無線電發射和接收中頻率更加的穩定。

2、本實用新型通過數據機、時分雙工切換開關、鎖相環振蕩器及多頻雙工環路器和時分雙工旁路開關等元件形成的雙通道雙功能多頻傳輸技術為時分復用技術，實現了多用戶雙向傳輸多路的圖像、數據和語音。

3、本實用新型通過時分雙工切換開關和時分雙工旁路開關的設置，完成了在同步上下行狀態控制命令下的系統各部件同步動作性能，使其符合快速時隙轉換周期過度響應動作標準，從而保證了極低的動作響應延時指標和響應周期速度指標。

附圖說明

圖1是本實用新型的電路框圖。

圖中，1、外設應用端子；2、開關按鍵；3、數據機；4、路由伺服器；5、隔離電源；6、視頻伺服器；7、指示燈；8、同步原子時鐘；9、一級升頻混頻器；10、時分雙工切換開關；11、二級降頻混頻器；12、一級降頻混頻器；13、二級升頻混頻器；14、超線性功率放大器；15、自動增益放大器；16、時分雙工旁路開關；17、多頻雙工環路器；18、外設天線端子；19、鎖相環振蕩器。

具體實施方式

以下是本實用新型的具體實施例，並結合附圖對本實用新型的技術方案作進一步的描述，但本實用新型並不限於這些實施例。

如圖1所示，本多通道雙向數字圖像傳輸系統包括自動增益放大器15、數據機3、用於給系統供電的電源單元和用於連接天線的外設天線端子18，該系統還包括時分雙工切換開關10、時分雙工旁路開關16、超線性功率放大器14、一級升頻混頻器9、二級升頻混頻器13、一級降頻混頻器12、二級降頻混頻器11、用於實現雙向多通道數據傳輸的多頻雙工環路器17和用於根據輸入信號頻率對應控制環路內部振蕩信號的頻率與相位來自動跟蹤輸出信號頻率的鎖相環振蕩器19，時分雙工切換開關10雙向數據連接數據機3，時分雙工切換開關10的輸出端、一級升頻混頻器9、二級升頻混頻器13、超線性功率放大器14和多頻雙工環路器17的輸入端依次數據連接，時分雙工切換開關10的輸入端、二級降頻混頻器11、一級降頻混頻器12、自動增益放大器15、時分雙工旁路開關16和多頻雙工環路器17的輸出端依次數據連接，多頻雙工環路器17還雙向數據連接外設天線端子18，數據機3輸出端分別電連接時分雙工切換開關10和時分雙工旁路開關16，鎖相環振蕩器19輸出端分別電連接一級升頻混頻器9、二級升頻混頻器13、一級降頻混頻器12和二級降頻混頻器11，所述數據機3雙向電連接鎖相環振蕩器19。

數據機3為基於QAM調製的OFDMA數字網絡載波變換調製器。利用軟體化的QAM調製技術結合OFDMA應用，集合數字多媒體終端壓縮技術，再整合無線高速時分雙工技術，製造完美的超短波窄帶頻率下的數位化多媒體傳輸系統；將標準乙太網802.3ab協議數字信息數據，通過軟體與高級運算晶片的配合通過數模基帶晶片獲得自適應高結QAM調製下的OFDMA無線電載波信號信息；相反把來自數模基帶晶片的無線電載波信號信息變換到原來的標準乙太網802.3ab協議數字信息數據信息；其間高級運算晶片嵌入的同步管理器還要對時分雙工下的時隙進行動態控制和必要的誤差檢測分析，以協調整個OFDMA數字網絡載波變換調製器的電路工作。

該系統還包括同步原子時鐘8、外設應用端子1、視頻伺服器6和路由伺服器4。同步原子時鐘8輸出端分別連接數據機3和鎖相環振蕩器19調製。使各部位時鐘與系統統一標準時鐘同步。外設應用端子1、視頻伺服器6、路由伺服器4和數據機3分別依次雙向數據連接，同時路由伺服器4和外設應用端子1雙向電連接。視頻伺服器6將視頻信號給路由伺服器4進行識別編碼後發送給數據機3輸出中頻信號，同時數據機3輸出基準信號通過路由伺服器4給視頻伺服器6視頻伺服器6發送給外設應用端子1連接的顯示器進行視頻的播放。路由伺服器4控制外設應用端子1的開啟，同時外設應用端子1給路由伺服器4提供電能。電源單元包括雙向電連接外設應用端子1的隔離電源5。隔離電源5和外設應用端子1相互供電，當隔離電源5少於一定值時外設應用端子1給隔離電源5供電，反之，隔離電源5給外設應用端子1供電。即節能又保障了本系統的續航能力。隔離電源5還連接有開關按鍵2和指示燈7。用於提示電源的電量及工作狀態，由開關按鍵2進行控制指令的輸入。

以下是本實用新型多通道雙向數字圖像傳輸系統的工作原理：

本系統分為兩個功能的通路，第一支路將射頻信號變為中頻信號的信號接收通道具體為：外設天線端子18用於外接天線，天線接收無線發送的射頻信號給多頻雙工環路器17，由多頻雙工環路器17實現隔離的同時在接收多系統無線射頻信號時能多系統進行數據傳輸，射頻信號通過多頻雙工環路器17進行通道的選擇，同時時分雙工旁路開關16在數據機3的控制下開啟接通信號通路，射頻信號在確定頻率下的通路中發送給自動增益放大器15。射頻信號通過自動增益放大器15將高頻已調波信號進行功率放大，自動增益放大器15使放大電路的增益自動地隨信號強度而調整，從而使得接收天線傳輸的信號後經自動增益放大器15功率放大後保持在一級降頻混頻器12接收的範圍內。放大後的高頻高功率信號經過一級降頻混頻器12降頻輸出中頻信號初步轉變為一級中頻，一級中頻信號再次經過二級降頻混頻器11轉換為二級中頻信號輸出通過時分雙工切換開關10控制至數據機3，數據機3進行解調輸出基帶信號。數據機3控制時分雙工切換開關10的接通信號數據連接通路，實現數據輸出和接收通道的雙向雙工的自由切換。數據機3用於對基帶信號進行調製並輸出中頻信號和對中頻信號進行解調輸出基帶信號的。

第二支路信號發送通道的工作原理如下：數據機3對基帶信號進行調製並輸出中頻信號給一級升頻混頻器9，中頻信號經一級升頻混頻器9後輸出一級高頻信號，一級高頻信號又經二級升頻混頻器13後輸出射頻信號，射頻信號經過超線性功率放大器14進行功率放大通過多頻雙工環路器17輸出給天線。同時在信號接收通道的一次降頻混頻器、二級降頻混頻器11及信號發送通道的一級升頻混頻器9和二級升頻混頻器13分別通過鎖相環振蕩器19進行調節。通過鎖相環振蕩器19根據對應輸入信號頻率控制環路內部振蕩信號的頻率和相位從而自動跟蹤一級降頻混頻器12、二級降頻混頻器11、一級升頻混頻器9和二級升頻混頻器13的輸出信號頻率，正交頻分復用在頻域內將信道分成許多正交子信道，在每個子信道上使用單個子載波。把數據流分解為若干個子數據流，再利用這些子數據流分別去調製各子載波。數據機3、時分雙工切換開關10、鎖相環振蕩器19及多頻雙工環路器17和時分雙工旁路開關16等元件形成的雙通道雙功能多頻傳輸技術為時分復用技術，實現了多用戶雙向傳輸多路的圖像、數據和語音。時分復用技術是將不同的信號相互交織在不同的時間段內，沿著同一個信道傳輸；在接收端再用某種方法，將各個時間段內的信號提取出來還原成原始信號的通信技術。這種技術可以在同一個信道上傳輸多路信號。

數據機3數據連接路由伺服器4及視頻伺服器6，數據機3發出的解調輸出基帶信號經由路由伺服器4發送給視頻伺服器6由外設應用端子1連接顯示器等進行視頻圖像的顯示，同時也外設應用端子1接收圖像數據指令給路由伺服器4，由路由伺服器4發送給數據機3進行數據信號的發送。本系統中的外設天線端子可以連接雙頻或多頻天線，實現多頻數據的接收和發送。本系統將發送得數據通過串並雙混頻器根據鎖相環振蕩器19多次變換，降低傳輸速率，增大碼元周期，以削弱多徑幹擾的影響。每個子載頻可以自適應傳輸介質上通信特性及變化，具備高速數據傳輸能力和抗窄帶幹擾的能力。從而保證了無線電發射和接收中頻率更加的穩定。其中圖1中粗細表示數據連接，細線表示電連接。

本文中所描述的具體實施例僅僅是對本實用新型精神作舉例說明。本實用新型所屬技術領域的技術人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或採用類似的方式替代，但並不會偏離本實用新型的精神或者超越所附權利要求書所定義的範圍。

儘管本文較多地使用了外設應用端子1、開關按鍵2、數據機3、路由伺服器4、隔離電源5、視頻伺服器6、指示燈7、同步原子時鐘8、一級升頻混頻器9、時分雙工切換開關10、二級降頻混頻器11、一級降頻混頻器12、二級升頻混頻器13、超線性功率放大器14、自動增益放大器15、時分雙工旁路開關16、多頻雙工環路器17、外設天線端子18、鎖相環振蕩器19等術語，但並不排除使用其它術語的可能性。使用這些術語僅僅是為了更方便地描述和解釋本實用新型的本質；把它們解釋成任何一種附加的限制都是與本實用新型精神相違背的。