专利名称：数字电视信号智能监控应急切换电路的制作方法
技术领域：
本实用新型属于电子信息领域中的视音频技术领域。本实用新型涉及一种数字电视倍^ 智能切换系统所使用的信号监控应急切换电路。
技术背景
传统的信号应忽切换上嬰依靠手工实现，实现的主要方式有跳线方式或矩阵w换方式。
冃iTif市场上存在的一些信号切换设备大多只能检测信号的通断、有无，无法对信S-的内部佶 息进行深入分析。要实现码流信号的分析、切换功能，按照传统的方式至少需要2-3颗芯片 即信号串并转换芯片+信号分析处理芯片+切换芯片才能完成，电路繁杂El成本高。
本实用新型的所采用的技术是基于ISO/IEC 13818 (MPEG-2)信号标准的TS流信号、 SMPTE259M/292M/272M的SDI信号和基于TR101 2卯标准的码流信号检测技术，以及基于 FPGA的数字信^分析技术。 发明内容
本实用新型的目的就是提供一种数字电视信号智能监控应急切换电路。本实用新型釆用 了 90nm大规模FPGA技术，在单芯片内即实现了信号串并转换、信号分析处理、信g切换 三大功能，通过软件设定可以检测码流中断、同歩错误、码流内的一个或多个节目的PID有 无等，按照TR101 2卯标准实现对第一级系统故障的检测分析报警，根据设定条件进行自动 应急切换，并且切换速度可以在0-200秒之间设定，应用非常灵活。独创的kd报警通讯总线 能够及时提供监测记录及报警信息。本实用新型还具有码流垫播功能，更好的保障电视信号 的安全播出。
本实用新型的技术解决方案是， 一种数字电视信号智能监控应急切换电路，山可编和逻 辑控制器FPGA (9),输入均衡电路(8)，电缆驱动器(11)、电缆驱动器(12)，单片机(10) 等部分组成。其中三组输入均衡电路(8)分别连接到FPGA (9)上，FPGA (9)同时与舉 片机(10)、电缆驱动器(11)和电缆驱动器(12)连接。FPGA (9)、电缆均衡器(3)、电 缆驱动器(11)、电缆驱动器(12)和单片机(10)均通过kd报警通讯总线(18)与外部控 制板相连接。
输入均衡电路(8)由匹配电阻(1)、地线(7)和耦合电容(2)组成的信号输入电路， 由耦合电容(4)、耦合电容(6)和匹配电阻(5)组成的差分输出电路，以及与输入、输出 电路相连接的电缆均衡器(3)组成。三组输入均衡电路结构相同，分别对应主路输入、备路输入和垫播输入。
电缆均衡器(3)型号是National公司生产的LMH0344、 LMH0034、 LMH0024、 CLC014 或CLC034， Gennum公司生产的GS卯24、 GS卯64 (A)或GS1524 (A)， Mindspeed公HJ生 产的M21214或M21204。
可编程逻辑控制器FPGA (9)是Altera公司的Cyclone系列FPGA或Xilinx公司生产的 Spartan系列FPGA芯片。
电缆驱动器(11)和电缆驱动器(12)型号是National公司生产的CLC007、 LMH0001/2 或LMH0302， Gennum公司生产的GS卯28 (A)、 GS1528或GS卯68， Mindspeed公司生产 的M21218或M21208。
单片机(10)型号是LPC932或89C5x系列芯片。
匹配电阻(1)、匹配电阻(5)、匹配电阻(13)、匹配电阻(15)和匹配电阻(16)值是 10Q-1000Q ,耦合电容(2)、耦合电容(4)、耦合电容(6)、耦合电容(14)和耦合电容(17) 值是100nF 10000nF。
本实用新型的有益效果是，解决了数字电视前端多种信号源的信号实时监测、智能检测、 应急自动切换的问题。本实用新型以单个FPGA芯片实现了以往需要由多个芯片构成的繁杂 电路才能实现的码流信号分析、处理、切换功能；通过软件设定可以检测码流中断、同歩错 误、码流内的一个或多个节目的PED有无等，按照TR101290标准实现对第一级系统故障的 检测分析，采用了 "模板匹配"技术，根据每个信号的特点可以给出与之匹配的参数，并允 许合理的误差范围，使信号检测更准确，有效避免出现信号的误切换，最终实现了智能检测； 增加了kd报警通讯总线，能够实时监测到信号的状态，及时报警，同时提供监测记录及报瞀 信息；采用的FPGA核心处理单元处理速度非常快，可以最高每秒250MHz的速度进行运算 处理，加上优化的算法，使电路具有切换时间短、切换速度快的优点，有效的实现了应急切 换；本实用新型还提供了码流垫播功能，更好的保障的数字电视信号的安全播出。
图l是本实用新型的电路原理图。
图中1、匹配电阻，2、耦合电容，3、电缆均衡器，4、耦合电容，5、匹配电阻，6、耦 合电容，7、地线，8、输入电缆均衡电路，9、 FPGA， 10、单片机，11、电缆驱动器，12、 电缆驱动器，13、匹配电阻，14、耦合电容，15、匹配电阻，16、匹配电阻，17、耦合电容， 18、 kd报警通讯总线。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进-歩说明如下
电缆均衡器(3)选用美国国家半导体National公司生产的CLC034自适应电缆均衡器， 核心处现芯片FPGA (9)选用Altera公司生产的EP2C5T144C8，单片机(10)选片j PHILIPS 公司生产的P89LPC932，电缆驱动器(ll)、电缆驱动器(12)选用美国W家f:导体公司生产 的CLC007，匹配电阻(1)值为75Q，耦合电容(2)、耦合电容(14)和耦合电容(17)值 为lnF，耦合电容(4)和耦合电容(6)值为4.7ixF，匹配电阻(5)和匹配电阻(15)阻 位为IOOQ，匹配电阻(13)和匹配电阻(16)阻值为150Q。
信号进入电路板，首先由和地线(7)连接的电阻(1)进行阻抗匹配，而后由耦合电容 (2)进行直流电平转换，然后进入电缆均衡器(3)，电缆均衡器(3)对输入信3进行均衡 放人，并将单极性信号转换为差分信号输出。由电缆均衡器(3)输出的差分信^由电容(4) 和电容(6)进行直流电平转换，由匹配电阻(5)调整输出幅度后送入FPGA (9)。 FPGA (9) 首先对输入差分信号进行数据和时钟恢复并将其转换为速率为27MHz的8位并行数据，此数 据随后进入FIFO存储器进行存储，FPGA (9)内部的核心处理单元丌始对数据进行分析， 并按照ISO/IEC 13818和TR101 290标准对数据进行比较和处理，提取出码流的PID数值。 其中FPGA (9)对ASI信号可进行PAT、 PMT分析，PID检测，对SDI信号可进行EAV、 SAV、 EDH检测以及色度亮度和内容分析。FPGA (9)对数据分析处理完成后，将结果通过 控制总线传送给单片机(10)，单片机(10)中预设了与信号相匹配的参数，单片机(10)将 FPGA (9)处理分析的结果与用户预设数据进行比较给出信号支持或异常的标记。
如果信号正常，FPGA芯片(9)则输出差分信号，此信号经过匹配电阻(13)、匹配电 阻(15)、匹配电阻(16)、耦合电容(14)和耦合电容(17)调幅去耦后进入电缆驱动器(11) 和电缆驱动器(12)，电缆驱动器(11)和电缆驱动器(12)将信号驱动分配输出。
如果信号异常，单片机(10)则通过kd报警通讯总线(18)启动蜂鸣器报警并将监测结 果和报警信息传送给控制板及上位计算机。同时单片机(10)控制FPGA (9)进行应急自动 切换，即在主路信号出现问题时自动切换至备路信号，在主备路都有问题时则自动垫播或者 产生出辅助信号，在主路信号恢复时还可以自动恢复回主路信号。切换速度可以通过软件在 0-200秒之间设定。
本实用新型采用硬件技术直接实现对高速数字流的监测。通过多功能芯片的使用，使信 ^锁相、串并转换、打包分组以及信号监测皆通过硬件实现，大大提高了检测速度，通过>'载不同程序，即可实现对SDI和ASI信号的监测。具有体积小，智能化程度髙以及分析深入 的优点。
权利要求1、一种数字电视信号智能监控应急切换电路，主要由可编程逻辑控制器FPGA(9)、输入均衡电路(8)、电缆驱动器(11)、电缆驱动器(12)和单片机(10)组成，其特征在于，三组输入均衡电路(8)分别连接到FPGA(9)上，FPGA(9)同时与恤片机(10)、电缆驱动器(11)和电缆驱动器(12)连接，FPGA(9)、电缆均衡器(3)、电缆驱动器(11)、电缆驱动器(12)和单片机(10)均通过kd报警通讯总线(18)与外部控制板相连接。
2、 根据权利要求1所述的一种数字电视信号智能监控应急切换电路，其特征在f，所述 的输入均衡电路(8)包括由匹配电阻(1)、地线(7)和耦合电容(2)顺序连接组成的倍号 输入电路，由耦合电容(4)、耦合电容(6)和匹配电阻(5)顺序连接组成的差分输出电路， 以及与输入、输出电路相连接的电缆均衡器(3)，三组输入均衡电路结构相同。
3、 根据权利要求1或2所述的一种数字电视信号智能监控应急切换电路，其特征在于， 所述电缆均衡器(3)的型号是National公司生产的LMH0344、 LMH0034、 LMH0024、 CLC014 或CLC034， Genn腿公司生产的GS卯24、 GS卯64 (A)或GS1524 (A)， Mindspecd公5;)生 产的M21214或M21204。
4、 根据权利要求1所述的一种数字电视信号智能监控应急切换电路，其特征在亍，所述 的电缆驱动器(11)和电缆驱动器(12)的型号是National公司生产的CLC007、 LMH000I/2 或LMH0302, Gennum公司生产的GS9028 (A)、 GS1528或GS9068, Mindspeed公司生产 的M21218或M21208。
5、 根据权利要求1所述的一种数字电视信号智能监控应急切换电路，其特征在于，所述 的可编程逻辑控制器FPGA (9)是Altera公司生产的Cyclone系列FPGA或Xilinx公司生产 的Spartan系列FPGA芯片，所述的单片机(10)型号是LPC932或89C5x系列芯片。
6、 根据权利要求1或2所述的一种数字电视信号智能监控应急切换电路，其特征在亍， 所述的匹配电阻(1)、匹配电阻(5)、匹配电阻(13)、匹配电阻(15)和匹配电阻(16)值 是10Q 1000Q,所述的耦合电容(2)、耦合电容(4)、耦合电容(6)、耦合电容(14)和 耦合电容(17)值是100nF 10000nF。
专利摘要一种数字电视信号智能监控应急切换电路，属于电子信息领域中的视音频技术领域。包括可编程逻辑控制器FPGA，三组输入均衡电路，电缆驱动器，单片机等部分。三组输入均衡电路连接到FPGA，FPGA同时与单片机、电缆驱动器连接。FPGA、电缆均衡器、电缆驱动器和单片机均通过kd报警通讯总线与外部控制板相连接。输入均衡电路包括由电阻、地线和电容顺序连接组成的信号输入电路，由两个电容和一个电阻顺序连接组成的差分输出电路，以及与输入、输出电路相连接的电缆均衡器。本实用新型的有益效果是，解决了数字电视前端多种信号源的信号实时监测、智能检测、应急自动切换等问题，具有电路简单，检测精度高，切换速度快等优点。
文档编号H04N7/64GK201303398SQ200820218699
公开日2009年9月2日 申请日期2008年10月24日 优先权日2008年10月24日
发明者刘兴华, 周春雷 申请人:大连科迪视频技术有限公司