模擬調幅廣播發射機改造為數字廣播發射機延時調整方法
2023-09-23 22:16:45 1
專利名稱：模擬調幅廣播發射機改造為數字廣播發射機延時調整方法
技術領域：
本發明是一種模擬調幅廣播發射機改造為數字廣播(DRM)發射機時，實現音頻包絡支路與相位支路信號延時調整的方法，特別涉及基於專用測試信號的雙蹤示波器測試法和雙路同步採集卡自動測試法。
背景技術：
數字廣播(DRM)利用模擬調幅調幅廣播發射機實現雙邊帶調幅調製功能可用數學表示如下當我們的音頻輸入信號為IΩcosΩt則我們得到的輸出信號為i(t)＝(IT+IΩcosΩt)cos(ωt+){1}其中IT為載波信號振幅，ω為載波頻率。
模擬調幅發射機信號處理過程一般分為音頻信號處理、直流成分疊加，音頻+直流信號放大，射頻信號放大，混頻、功率放大等環節。直流疊加相當於式{1}的IT+IΩcosΩt運算，混頻通過乘法實現。
DRM編碼器輸出的基帶複數信號可表示為
其中cr，s，k表示所需要傳輸的QAM符號矢量，ψr，s，k是一個周期矢量信號，根據DRM規範，開路發射的DRM無線信號為i(t)=Re{ejtr=0s=0NS-1k=KminKmaxcr,s,kr,s,k(t)}]]>其中ω表示射頻角頻率，則DRM調製的數學算式可表示為 即i(t)＝Itcos(ωt)-Qtsin(ωt){2}i(t)＝Atcos(ωt+t) {3}上面兩個式子是等同的。
為提高效率，利用模擬調幅發射機調製大功率DRM信號時，先將i(t)信號分為包絡分量At和高頻調相分量cos(ωt+t)，At分量送至發射機音頻支路進行線性放大，cos(ωt+t)分量送至發射機高頻支路、利用放大管進行高效率的C類和D類功率放大，然後將大功率的At和cos(ωt+t)送到發射機的混頻管中混頻，得到大功率的i(t)信號，實現DRM信號的放大調製。
這种放大調製方式下i(t)＝Atcos(ωt+t)將被分為At和cos(ωt+t)兩個信號分量，分別經過發射機的音頻支路和高頻支路進行放大，再送至發射機混頻管混頻。兩個分量都是時間t的參數，而且都不是周期信號，所以要求上述兩路信號進行混頻處理(乘法運算)時必須嚴格時間同步，否則就出現這樣的錯誤信號 顯然，這不是我們要傳輸的信號。由於兩支路的信號需要經過不同的信號處理路逕到達混頻管，它們到達混頻管的延時往往不一致，這就需要對兩支路信號進行延時調整，對相對延時較短的一路信號進行延時補償處理，使得兩支路信號最終到達混頻管時實現時間同步，這就是模擬調幅廣播發射機改造為數字廣播(DRM)發射機所必須具備的延時調整方法，是模擬調幅廣播發射機改造為數字廣播(DRM)發射機的一項關鍵技術。
過去，調整這個延時誤差採用的是頻譜分析法，如
圖1所示，將一臺頻譜分析儀接在混頻管上，利用頻譜分析儀對DRM信號的幅頻特性進行分析，通過調整延時參數，以得到理想的頻譜。該方法的問題是在捕捉信號差的階段要做十分繁瑣的搜索。由於一般延時可達到1-3ms，如果按照50us步進，則需要經過幾十次嘗試，才能找到合適的延時，進入微調整階段；另一方面，信號頻譜的形狀需人為觀察，難以客觀定量分析、判斷發明內容本發明的目的是提供一種快捷、方便和有效的測試、分析和判斷音頻包絡支路信號和相位高頻支路信號到達發射機混頻管的延時誤差的方法。所述的方法採用特殊的專用測試信號，通過產生周期性的具有特定特徵的音頻分量和高頻分量信號，將同步雙蹤示波器或雙路信號採集設備接在音頻末端和高頻末端與混頻管之間，如圖2所示，採集高頻支路和音頻支路的兩個分量信號，分別找出它們的特定特徵點，再根據兩分量特徵點的時間差判定時延調整量。
首先必須選擇一個合適的測試信號，該測試信號It/Qt只要具備如下三個條件，就能產生同樣特徵的At與t(其中It為同向信號；Qt為正交信號；At為包絡信號；t相信號)1)It＝Qt且為周期信號2)It/Qt信號在周期內過零點3)It/Qt信號過零點時At信號特徵明顯滿足這樣條件的信號有很多，如三角波信號等，而簡單的正餘弦信號是理想的選擇之一。所述方法採用的測試信號為It＝Qt＝cos(Ωt)，這樣包絡分量可表示為At=2|cos(t)|,]]>高頻調相分量可表示為cos(t+/4).......It=Qt>0cos(t+5/4).....It=Qt0]]>為了直觀，可以用圖表示信號It/Qt、At及t，如圖3所示。
從坐標系看It、Qt為直角坐標表示，At、t為極坐標表示。由於測試信號It＝Qt，直角坐標如圖4所示，從圖中可看出，t變化為兩個恆定值(45°和225°)的切換，我們稱該切換點為180°倒相點或相位跳變點，該點為It/Qt的過零點，At為最小值(零值)，如圖3標示的B、C及D點。
從方法上來講，DRM改造時延調整是使用測試信號It＝Qt＝cos(Ωt)，產生如圖2的At和t信號，然後利用雙蹤示波器或雙路同步採集卡測量t的相位跳變點和At的零值點時間差，該時間差就是我們需要增加或減少的時延調整值。在實際操作上採集到不是t信號，而是包含t信息的cos(ωt+t)信號，由於相位跳變往往導致一個頻率很高的信號，在跳變點波形會出現信號「冒尖」，類似「毛刺信號」，該特徵點能利用濾波器的邊沿觸發功能很好的捕捉到，圖5為實際操作過程中利用示波器捕捉cos(ωt+t)相位跳變的照片。也可以通過雙路同步採集卡將信號採集到計算機，利用簡單成熟的信號處理技術就能找到該相位跳變點。
利用示波器進行分析還有兩個問題需要解決第一，相位跳變點混疊問題，圖3中At的B點必須與t的B點對應，而不能與t的C點或D點對應，雖然C、D點都是相位跳變點。這個問題可以通過擴大B、C、D點之間距離，也就是說擴大測試信號周期Ω來實現，一般情況下，在DRM發射機改造中At與t的延時差一般不會超過2ms，假如將B、C點之間的距離設為4ms，就能解決混疊問題，這時Ω為125Hz。第二個問題是，由於採用肉眼測量，如果Ω為125Hz，將很難測出時延誤差，這就需要採用Ω值可調的測試信號。在實際操作過程中，用125Hz測試信號測出時延誤差，然後進行粗調整，一般能將延時差調整到200us以內，然後採用更大的Ω值，再將誤差進一步縮小。一般經過3次調整，就能將時延誤差控制在DRM發射要求的範圍內(要求為1us內)，通常採用最大Ω為8kHz，延時精度達1/3us。
本發明達到的有益效果是延時調整由粗調整開始，先進行粗略調整，以保證測試信號的特徵測試點不混疊、可清晰判斷，然後通過改變測試信號周期進行逐步細調，保證了延時調整的精度，使操作者能簡單直觀的實現時延調整操作。採用雙蹤同步示波器或類似手段，在時域的基礎上進行直觀測量延時誤差，通過示波器就能測出時延誤差值，該值可轉化為用於延時調整的時間調整參數。總之，本發明使延時調整的方法和設備都大大簡化了。
以下結合附圖和實施例對本實用新型作一詳細的說明。
圖1為用比較頻譜法進行延時調整方法的原理框圖；圖2為本發明的工作原理框圖；圖3為本發明的測試信號It/Qt、At及t信號圖形示意圖，其中It為同向信號；Qt為正交信號；At為包絡信號；t為相信號。
圖4為本發明的測試信號It＝Qt、的信號圖形示意圖。
圖5為本發明測試過程中示波器捕捉到cos(ωt+t)相位跳變點的信號圖形示意圖。
圖中普通測試信號1，求模2，RF調相3，音頻末端4，高頻末端5，混頻管6，頻譜分析儀7，專用測試信號8，雙蹤示波器9。
具體實施例方式a)將雙蹤示波器9接在音頻末端4、高頻末端5與混頻管6之間，如圖2所示；b)將專用測試信號8輸入「求模」2模塊與「射頻調相」3模塊中，見圖2。這個專用測試信號8的特點是同向信號It等於正交信號Qt，並且等於頻率Ω與時間t的乘積的餘弦值，即It＝Qt＝cos(Ωt)，其中頻率Ω可以在一定範圍內連續調整；c)將專用測試信號8的頻率Ω設定為125Hz，觀察雙蹤示波器9，尋找相位跳變點，圖5中虛線的位置，測出延時差，進行粗調整，將延時差調整到200us以內；
d)增大專用測試信號8的頻率Ω，進一步調整，縮小延時誤差；e)再次增大專用測試信號8的頻率Ω，進一步調整，縮小延時誤差，反覆多次，直至延時誤差縮小至1us以內。
其中，雙蹤示波器也可以用雙路同步採集卡代替，利用雙路同步採集卡將信號採集到計算機，通過相應的信號處理技術就能夠很方便的找到相位跳變點。當然，也可以使用其他具有雙路信號採集能力的設備。
權利要求
1.一種將模擬調幅廣播發射機改造為數字廣播(DRM)發射機時，改造後的發射機在傳輸正常DRM信號前，調整音頻包絡支路與相位支路信號時域延時的實現方法，其特徵是所述方法包括a)將雙蹤示波器(9)接在音頻末端(4)、高頻末端(5)與混頻管(6)之間；b)將專用檢測信號(8)輸入「求模」(2)模塊與「射頻調相」(3)模塊；c)將專用檢測信號(8)的頻率Ω設定為125Hz，觀察雙蹤示波器(9)，尋找信號波形的跳變點，測出延時差，進行粗調整，將音頻包絡支路與相位支路信號延時差調整到200us以內；d)增大專用檢測信號(8)的頻率Ω，進一步調整縮小音頻包絡支路與相位支路信號延時誤差；e)再次增大專用檢測信號(8)的頻率Ω，進一步調整，縮小延時誤差，反覆多次，直至音頻包絡支路與相位支路信號延時誤差縮小至1us以內。
2.根據權利要求1所述的模擬調幅廣播發射機改造為數字廣播(DRM)發射機時，其音頻包絡支路與相位支路信號時域延時的調整方法，其特徵在於，所述接在音頻末端(4)、高頻末端(5)與混頻管(6)之間的雙蹤示波器(9)可以用雙路同步採集卡或其它雙路信號採集設備代替，可實現自動延時誤差的自動調整。
3.根據權利要求1所述的模擬調幅廣播發射機改造為數字廣播(DRM)發射機時，其音頻包絡支路與相位支路信號時域延時的調整方法，所述的專用檢測信號(8)，其特徵在於，為實現檢測延時參數的目的，將檢測信號的同相信號It設置為等於正交信號Qt，並且等於頻率Ω與時間t乘積的餘弦值，即It＝Qt＝cos(Ωt)，其中頻率Ω可以在一定範圍內連續調整。
全文摘要
本發明涉及一種模擬調幅廣播發射機改造為數字廣播(DRM)發射機的過程中時域延時的調整方法。是一種利用雙蹤示波器或其他雙路信號採集設備測試特定測試信號，找到音頻包絡信號與高頻調相信號之間到達混頻管的時間誤差，進行調整，最終消除時間誤差的方法。這種方法比其他已經應用的方法更簡便，更直觀，應用效果更好。
文檔編號H04B1/04GK1674476SQ20051000490
公開日2005年9月28日 申請日期2005年1月28日 優先權日2005年1月28日
發明者呂銳, 楊佔昕, 徐偉掌, 侯亞輝, 盧起斌, 鄧綸暉, 曾志斌, 周劍 申請人:北京北廣科數字廣播電視技術有限公司