专利名称：微波锁相电视发射机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电视系统的部件，更确切地说是涉及一种小型微波电视发射机电路。
电视发射机是一种将图象信号和伴音信号调制到射频，并将已调射频信号进行放大，提供天线发射信号的电子设备。主要包括对电视信号进行调制以获得已调制射频电视信号的调制器和对已调射频电视信号进行功率放大的功率放大器两大部分。
现用的微波电视发射机，由于在微波频率上调制难以获得所需的频率稳定度，因而一般采用的是变频方案，主要由中频电视调制器、微波变频器和微波功率放大器三大部分电路组成，如附
图1所示的上变频方式的微波电视发射机原理框图，主要包括由1、2组成的中频电视调制器，由3、4、5、6组成的微波上变频器和微波功率放大器7，输入的电视伴音信号A和输入的电视图象信号B在放大、混合网络1中混合放大，在2中对70MHZ中频载波进行调频，产生70MHZ已调全电视信号，送至上变频器。上变频器由70MHZ功率中频放大器3、混频器4、本振源5和微波带通滤波器6组成。70MHZ已调信号先由3放大到一定电平，再在4中与5产生的微波本振信号混频，然后由6滤出和频信号，产生所需微波频率的已调电视信号。上变频器的输出馈给微波功率放大器7，将已调电视信号放大到所需的发射功率电平。
例如，背景技术之一美国专利US4571621“电视发射机”〔Television Transmitter〕，涉及一种用于多址多波道用户电视传输系统的小功率电视发射机，该电视发射机采用变频方案，其原理框图可参见附图2，主要由中频调制器26、本机振荡器20、30和混频器16组成的变频器和功率放大器22组成。本机振荡器的主振荡器采用锁相稳频方案，以输入的图象信号12中的彩色同步信号频率经分离后作为参考信号，稳定锁相单元30中的输出频率(291.25MHZ)，经8次倍频器20后得到2330MHZ微波本振频率信号。图象信号(VIDEO)12和伴音信号(AUDI0)10送入中频锁相调制器26，26以接收的7频道电视信号频率28为参考频率。中频锁相调制器26输出频率为175.25MHZ的调幅信号。该信号与本振信号在混频器16中混频，滤出差频2154.75MHZ信号，最后经放大器22放大后得到发射机的输出信号。
用于多址多波道用户电视传输系统中的电视发射机，由于多点传输需同时使用多部发射机，且常需用同一频率传输，若多部发射机频率不同则产生差频干扰或同波道干扰。上述专利技术的特点是本振源频率由彩色同步信号频率控制，中频调制器频率由接收的电视7频道信号频率决定，以便使所用的全部发射机的频率由一个共同的参考频率(彩色同步信号频率和7频道频率)决定，消除同频干扰和同波道干扰。
又如
背景技术：
之二欧洲专利EPO112039“微波发射机及其通信系统(Microwave Transmitter and Communication System)，同样采用变频方案，输出调幅信号。该发射机由调制器和放大器两大部分组成，所述的调制器实质上就是一个由混频器、本机振荡器和带通滤波器组成的变频器，并不含有调制器。该设备之所以能输出微波频率的调幅信号，在于其输入的信号是频率为电视频道频率的已调幅的电视信道信号，变频器则将该信号频率变换到微波频率，该发射机组成方案的特点是可用一部分发射机传输多路电视节目。而通常，微波传输电视节目多用抗干扰性强、可改善接收信号信噪比的调频方式。
综上所述，变频方式的微波电视发射机存在以下问题1)电路复杂，所用有源器件多，体积大、重量重，而且由于部件多特别是微波部件多，成本也高。
2)可靠性差，因上变频器通常输出电平较低(1mw左右)，为得到所需发射功率电平则需要高增益的功率放大器。因而功率放大器的级数多，而多级微波功率放大器的可靠性较低。
3)输出频率稳定度较低，这种发射机的输出频率稳定度为中频调制器频率稳定度和微波本振源频率稳定度的代数和。微波本振源频率稳定度较高，而中频调制器通常用普通的LC振荡电路，频率稳定度较低。
4)调制线性难以保证，中频调制器频率低，对要求额定频偏情况下，相对频偏大，调制线性较差。
本发明的目的是针对变频方式微波电视发射机的不足，采用微波锁相调制技术将微波直接调频与锁相稳频技术相结合构成微波锁相电视发射机，特别适用于小型和移动的微波电视传输场合。
本发明的微波锁相发射机仅由微波功率锁相调制器和微波功率放大器二大部分电路组成，输入的电视伴音信号和图象信号混合放大后，送入微波功率锁相调制器的压控振荡器中直接对微波载频进行调频并通过由数字鉴相器、环路滤波器、压控振荡器和分频器组成的分频锁相环路的锁相稳频技术，将微波压控振荡器的微波载波频率锁定在超高频晶体振荡器和参考晶体振荡器的组合频率上。输出所需微波频率的已调电视信号馈到微波功率放大器放大，得到所需频率和功率的发射信号。
附图1.上变频方式的微波电视发射机原理框图。
附图2.美国专利US4571621电视发射机原理框图。
附图3.本发明微波锁相电视发射机原理框图。
附图4.附图3中微波锁相调制器原理框图，包括图4-1。
在对本发明现有技术的分析中已对附图1和附图2作了相应的文字说明，在此不再赘述。
下面结合1.7GHZ锁相电视发射机的实施例详细说明本发明的技术。
参见附图3，1.7GHZ微波锁相电视发射机仅由1.7GHZ微波锁相调制器和1.7GHZ微波功率放大器二部分组成。输入的电视伴音信号A和电视图象信号B经放大、混合网络1混合放大后，送入微波锁相调制器8直接对微滤载频进行调频，输出所需微波频率的已调电视信号馈到微波功率放大器9放大，得到所需频率和功率的发射信号。从所完成的功能上看，附图3中的8代替了附图1中的2、3、4、5、6。
参见附图4，微波锁相调制器，包括超高频晶体振荡器10，谐波混频器11，微波压控振荡器12，微波隔离器13，差频放大器14，分频器15，数字鉴相器16，参考晶体振荡器17，分频器18，环路放大器19，环路滤波器20，辅助滤波器21、失锁告警电路22。
微波锁相调制器采用了锁相调频技术，全电视信号UΩ直接加到微波压控振荡器12上对微波频率直接调频，微波压控振荡器12的输出经微波隔离器13后得到微波已调频信号，图中10-12，14-21组成一个分频锁相环路，用来将微波压控振荡器的载波频率锁定在晶体振荡器10和17的组合频率上，使输出微波已调频信号的载频具有与晶体振荡相同的频率稳定度。
附图4是锁相调频器的详细框图，可从功能上简化如附图4-1所示。微波压控振荡器12本身就是一个微波频率调制器，视频信号UΩ加到压控振荡的变容二极管上，改变其电容量即改变压控振荡器的频率，使压控振荡器的输出频率随视频信号电压的变化规律变化。但压控振荡器输出频率不稳定，本发明利用锁相环路系统，使频率稳定度较低的压控振荡器的振荡频率，锁定于低电平但稳定度较高的基准信号频率上，从而满足发射机的频率稳定度指标。
本发明的锁相环路系统由数字鉴相器16、环路滤波器(19、20、21)、分频器(14、15)、微波压控振荡器12组成。数字鉴相器16将来自参考晶体振荡器17、分频器18的参考源信号的相位和来自压控振荡器12的输出并经分频器14、15分频后的信号相位进行比较，获得与两者相位差相应的误差电压，误差电压通过使锁相环路性能满足应用需要的环路滤波器(19、20、21)后，加到压控振荡器12上，调整压控振荡器的频率和相位，使锁相环路进入锁定状态。环路锁定以后，压控振荡器的频率被稳定在参考源的组合频率上。
用锁相环路来稳定压控振荡器的输出载频，以得到输出载频相当稳定的微波调频信号，其输出频率和频率稳定度由参考源17、18的频率和频率稳定度决定。
为了使锁相环路只稳定压控振荡器的输出载频，而对调频波不影响，则利用锁相环路载频跟踪特性。锁相环路设计成窄带环路，环路带宽小于视频信号中的最低频率分量，保证由鉴相器检测到的视频信号不反馈到压控振荡器对压控振荡器进行再调频，亦即保证不影响压控振荡器的调频特性。
为了保证对压控振荡器频率调制时其输出相位的变化不影响锁相环路的正常工作，而在环路中增加的分频器14、15，将压控振荡器相位变化产生的影响减到最小，同时也是保证环路稳定工作所必需的。分频器采用脉冲电路完成，考虑到脉冲数字电路的速率问题，在微波频率上直接分频困难较大，而采用将微波频率变到低频再分频。附图4中超高频晶体振荡器10的输出信号先输入至谐波混频器11与由压控振荡器12输出的已调频信号完成变频(差频)，再经差频放大器14放大，从而保证分频器15的正常工作。
本发明采用的微波锁相调制器直接对发射频率调频，省去了变频器、滤波器等大部分部件。本发明锁相环路的良好设计、用晶体振荡器作参考信号源和具有优良性能的压控振荡器的制作既保证了高的输出频率稳定度又保证了较大的输出功率和良好的调制特性。
本发明的微波锁相调频器的各组成部件，除微波压控振荡器为微波器件外，其余均为简单的电子线路，实施中安装在二块99×53mm2的印刷电路板上，具有线路简单、结构紧凑的特点。
本发明的优点是1)由于采用了锁相稳频技术，输出已调信号的载波被稳定在参考晶体振荡器的频率上，因而具有很高的频率稳定度。
2)微波直接调制可以输出较大功率，故所需功率放大器的增益比采用上变频方式要小得多，功率放大器的级数少，可靠性得到改善。
3)微波调制器的载波频率高，调制线性易于保证。
4)由于省略了功率中放、混频、微波本振、微波带通滤波器等部件，使结构简化、体积重量减小，成本降低。同时由于有源器件大大减少，进一步提高了发射机的可靠性，本发明解决了上变频方式电视发射机存在的问题。
本发明实施例1.7GHZ锁相电视发射机，应用在共用天线微波联网系统(CATV)的中心发射站上，通过一部发射机和一付微波全向天线，用微波传输方式将电视信号由中心站传输到各个分前端，再由各分前端通过电缆线将电视信号馈到各电视用户，从而将分散分布、各自独立且彼此远离的各居民区的CATV系统联网组成统一的CATV网，联网面积可以覆盖半径至少为20公里的园形区域。发射机的发射频率1.7135GHZ，频率稳定度±2×10-5，调制非线性失真小于1%，锁相调制器输出功率大于250mw，发射机输出功率大于1W，功放采用单级双极晶体管功率放大器，增益约7dB，与上变频方式的电视发射机比较，频率稳定度可提高半个数量级，功率放大器至少减少二级，体积减小1/2，重量降低1/3，成本降低1/2以上。
本发明的微波锁相电视发射机，除了可在CATV微波联网系统中发挥作用外，在农村电视传播以及农村小微波电话通信方面也有应用前景。
权利要求
1.一种微波电视发射机，包括将电视图象信号和电视伴音信号混合放大的放大混合网络，用混合放大后的全电视信号对微波频率进行调制并得到所需微波频率已调信号的频率调制器和可供微波天线向空间辐射电磁波的微波功率放大器，其特征在于所述的频率调制器是将微波直接调频与锁相稳频技术相结合的微波功率锁相调制器，输出微波已调频信号。
2.根据权利要求1所述的一种微波电视发射机，其特征在于所述的微波功率锁相调制器有微波压控振荡器，混合放大后的全电视信号直接加到微波压控振荡器上，对微波载波频率直接调频。
3.根据权利要求1所述的一种微波电视发射机，其特征在于所述的微波功率锁相调制器，有由数字鉴相器、环路滤波器、压控振荡器和分频器组成的分频锁相环路，将微波压控振荡器的微波载波频率锁定在超高频晶体振荡器和参考晶体振荡器的组合频率上。
4.根据权利要求3所述的一种微波电视发射机，其特征在于所述的微波功率锁相调制器的分频锁相环路中的分频器是对馈至谐波混频器的由压控振荡器输出的已调频信号和超高频晶体振荡器的输出信号差频放大转变成低频后的分频。
全文摘要
本发明涉及一种微波电视发射机，针对现用的上变频方式的微波电视发射机存在的问题而设计的微波锁相电视发射机，特别适用于小型和移动的微波电视传输场合。实施例1.7GHz锁相电视发射机仅由1.7GHz锁相调制器和1.7GHz功率放大器组成。采用了微波锁相调制技术，1.7GHz锁相调制器直接输出大功率、高频率稳定度已调电视信号，从而大大简化了发射机的结构，使发射机具有体积小、重量轻、成本低、性能高等特点。
文档编号H04N5/40GK1050802SQ9010932
公开日1991年4月17日 申请日期1990年11月24日 优先权日1990年11月24日
发明者陈为怀, 李玉梅 申请人:中国人民解放军信息工程学院