专利名称：模拟调幅广播发射机改造为数字广播发射机延时调整方法
技术领域：
本发明是一种模拟调幅广播发射机改造为数字广播(DRM)发射机时，实现音频包络支路与相位支路信号延时调整的方法，特别涉及基于专用测试信号的双踪示波器测试法和双路同步采集卡自动测试法。
背景技术：
数字广播(DRM)利用模拟调幅调幅广播发射机实现双边带调幅调制功能可用数学表示如下当我们的音频输入信号为IΩcosΩt则我们得到的输出信号为i(t)＝(IT+IΩcosΩt)cos(ωt+){1}其中IT为载波信号振幅，ω为载波频率。
模拟调幅发射机信号处理过程一般分为音频信号处理、直流成分叠加，音频+直流信号放大，射频信号放大，混频、功率放大等环节。直流叠加相当于式{1}的IT+IΩcosΩt运算，混频通过乘法实现。
DRM编码器输出的基带复数信号可表示为
其中cr，s，k表示所需要传输的QAM符号矢量，ψr，s，k是一个周期矢量信号，根据DRM规范，开路发射的DRM无线信号为i(t)=Re{ejωtΣr=0∞Σs=0NS-1Σk=KminKmaxcr,s,kψr,s,k(t)}]]>其中ω表示射频角频率，则DRM调制的数学算式可表示为 即i(t)＝Itcos(ωt)-Qtsin(ωt){2}i(t)＝Atcos(ωt+t) {3}上面两个式子是等同的。
为提高效率，利用模拟调幅发射机调制大功率DRM信号时，先将i(t)信号分为包络分量At和高频调相分量cos(ωt+t)，At分量送至发射机音频支路进行线性放大，cos(ωt+t)分量送至发射机高频支路、利用放大管进行高效率的C类和D类功率放大，然后将大功率的At和cos(ωt+t)送到发射机的混频管中混频，得到大功率的i(t)信号，实现DRM信号的放大调制。
这种放大调制方式下i(t)＝Atcos(ωt+t)将被分为At和cos(ωt+t)两个信号分量，分别经过发射机的音频支路和高频支路进行放大，再送至发射机混频管混频。两个分量都是时间t的参数，而且都不是周期信号，所以要求上述两路信号进行混频处理(乘法运算)时必须严格时间同步，否则就出现这样的错误信号 显然，这不是我们要传输的信号。由于两支路的信号需要经过不同的信号处理路径到达混频管，它们到达混频管的延时往往不一致，这就需要对两支路信号进行延时调整，对相对延时较短的一路信号进行延时补偿处理，使得两支路信号最终到达混频管时实现时间同步，这就是模拟调幅广播发射机改造为数字广播(DRM)发射机所必须具备的延时调整方法，是模拟调幅广播发射机改造为数字广播(DRM)发射机的一项关键技术。
过去，调整这个延时误差采用的是频谱分析法，如
图1所示，将一台频谱分析仪接在混频管上，利用频谱分析仪对DRM信号的幅频特性进行分析，通过调整延时参数，以得到理想的频谱。该方法的问题是在捕捉信号差的阶段要做十分繁琐的搜索。由于一般延时可达到1-3ms，如果按照50us步进，则需要经过几十次尝试，才能找到合适的延时，进入微调整阶段；另一方面，信号频谱的形状需人为观察，难以客观定量分析、判断发明内容本发明的目的是提供一种快捷、方便和有效的测试、分析和判断音频包络支路信号和相位高频支路信号到达发射机混频管的延时误差的方法。所述的方法采用特殊的专用测试信号，通过产生周期性的具有特定特征的音频分量和高频分量信号，将同步双踪示波器或双路信号采集设备接在音频末端和高频末端与混频管之间，如图2所示，采集高频支路和音频支路的两个分量信号，分别找出它们的特定特征点，再根据两分量特征点的时间差判定时延调整量。
首先必须选择一个合适的测试信号，该测试信号It/Qt只要具备如下三个条件，就能产生同样特征的At与t(其中It为同向信号；Qt为正交信号；At为包络信号；t相信号)1)It＝Qt且为周期信号2)It/Qt信号在周期内过零点3)It/Qt信号过零点时At信号特征明显满足这样条件的信号有很多，如三角波信号等，而简单的正余弦信号是理想的选择之一。所述方法采用的测试信号为It＝Qt＝cos(Ωt)，这样包络分量可表示为At=2|cos(Ωt)|,]]>高频调相分量可表示为cos(ωt+π/4).......It=Qt>0cos(ωt+5π/4).....It=Qt<0]]>为了直观，可以用图表示信号It/Qt、At及t，如图3所示。
从坐标系看It、Qt为直角坐标表示，At、t为极坐标表示。由于测试信号It＝Qt，直角坐标如图4所示，从图中可看出，t变化为两个恒定值(45°和225°)的切换，我们称该切换点为180°倒相点或相位跳变点，该点为It/Qt的过零点，At为最小值(零值)，如图3标示的B、C及D点。
从方法上来讲，DRM改造时延调整是使用测试信号It＝Qt＝cos(Ωt)，产生如图2的At和t信号，然后利用双踪示波器或双路同步采集卡测量t的相位跳变点和At的零值点时间差，该时间差就是我们需要增加或减少的时延调整值。在实际操作上采集到不是t信号，而是包含t信息的cos(ωt+t)信号，由于相位跳变往往导致一个频率很高的信号，在跳变点波形会出现信号“冒尖”，类似“毛刺信号”，该特征点能利用滤波器的边沿触发功能很好的捕捉到，图5为实际操作过程中利用示波器捕捉cos(ωt+t)相位跳变的照片。也可以通过双路同步采集卡将信号采集到计算机，利用简单成熟的信号处理技术就能找到该相位跳变点。
利用示波器进行分析还有两个问题需要解决第一，相位跳变点混叠问题，图3中At的B点必须与t的B点对应，而不能与t的C点或D点对应，虽然C、D点都是相位跳变点。这个问题可以通过扩大B、C、D点之间距离，也就是说扩大测试信号周期Ω来实现，一般情况下，在DRM发射机改造中At与t的延时差一般不会超过2ms，假如将B、C点之间的距离设为4ms，就能解决混叠问题，这时Ω为125Hz。第二个问题是，由于采用肉眼测量，如果Ω为125Hz，将很难测出时延误差，这就需要采用Ω值可调的测试信号。在实际操作过程中，用125Hz测试信号测出时延误差，然后进行粗调整，一般能将延时差调整到200us以内，然后采用更大的Ω值，再将误差进一步缩小。一般经过3次调整，就能将时延误差控制在DRM发射要求的范围内(要求为1us内)，通常采用最大Ω为8kHz，延时精度达1/3us。
本发明达到的有益效果是延时调整由粗调整开始，先进行粗略调整，以保证测试信号的特征测试点不混叠、可清晰判断，然后通过改变测试信号周期进行逐步细调，保证了延时调整的精度，使操作者能简单直观的实现时延调整操作。采用双踪同步示波器或类似手段，在时域的基础上进行直观测量延时误差，通过示波器就能测出时延误差值，该值可转化为用于延时调整的时间调整参数。总之，本发明使延时调整的方法和设备都大大简化了。
以下结合附图和实施例对本实用新型作一详细的说明。
图1为用比较频谱法进行延时调整方法的原理框图；图2为本发明的工作原理框图；图3为本发明的测试信号It/Qt、At及t信号图形示意图，其中It为同向信号；Qt为正交信号；At为包络信号；t为相信号。
图4为本发明的测试信号It＝Qt、的信号图形示意图。
图5为本发明测试过程中示波器捕捉到cos(ωt+t)相位跳变点的信号图形示意图。
图中普通测试信号1，求模2，RF调相3，音频末端4，高频末端5，混频管6，频谱分析仪7，专用测试信号8，双踪示波器9。
具体实施例方式a)将双踪示波器9接在音频末端4、高频末端5与混频管6之间，如图2所示；b)将专用测试信号8输入“求模”2模块与“射频调相”3模块中，见图2。这个专用测试信号8的特点是同向信号It等于正交信号Qt，并且等于频率Ω与时间t的乘积的余弦值，即It＝Qt＝cos(Ωt)，其中频率Ω可以在一定范围内连续调整；c)将专用测试信号8的频率Ω设定为125Hz，观察双踪示波器9，寻找相位跳变点，图5中虚线的位置，测出延时差，进行粗调整，将延时差调整到200us以内；
d)增大专用测试信号8的频率Ω，进一步调整，缩小延时误差；e)再次增大专用测试信号8的频率Ω，进一步调整，缩小延时误差，反复多次，直至延时误差缩小至1us以内。
其中，双踪示波器也可以用双路同步采集卡代替，利用双路同步采集卡将信号采集到计算机，通过相应的信号处理技术就能够很方便的找到相位跳变点。当然，也可以使用其他具有双路信号采集能力的设备。
权利要求
1.一种将模拟调幅广播发射机改造为数字广播(DRM)发射机时，改造后的发射机在传输正常DRM信号前，调整音频包络支路与相位支路信号时域延时的实现方法，其特征是所述方法包括a)将双踪示波器(9)接在音频末端(4)、高频末端(5)与混频管(6)之间；b)将专用检测信号(8)输入“求模”(2)模块与“射频调相”(3)模块；c)将专用检测信号(8)的频率Ω设定为125Hz，观察双踪示波器(9)，寻找信号波形的跳变点，测出延时差，进行粗调整，将音频包络支路与相位支路信号延时差调整到200us以内；d)增大专用检测信号(8)的频率Ω，进一步调整缩小音频包络支路与相位支路信号延时误差；e)再次增大专用检测信号(8)的频率Ω，进一步调整，缩小延时误差，反复多次，直至音频包络支路与相位支路信号延时误差缩小至1us以内。
2.根据权利要求1所述的模拟调幅广播发射机改造为数字广播(DRM)发射机时，其音频包络支路与相位支路信号时域延时的调整方法，其特征在于，所述接在音频末端(4)、高频末端(5)与混频管(6)之间的双踪示波器(9)可以用双路同步采集卡或其它双路信号采集设备代替，可实现自动延时误差的自动调整。
3.根据权利要求1所述的模拟调幅广播发射机改造为数字广播(DRM)发射机时，其音频包络支路与相位支路信号时域延时的调整方法，所述的专用检测信号(8)，其特征在于，为实现检测延时参数的目的，将检测信号的同相信号It设置为等于正交信号Qt，并且等于频率Ω与时间t乘积的余弦值，即It＝Qt＝cos(Ωt)，其中频率Ω可以在一定范围内连续调整。
全文摘要
本发明涉及一种模拟调幅广播发射机改造为数字广播(DRM)发射机的过程中时域延时的调整方法。是一种利用双踪示波器或其他双路信号采集设备测试特定测试信号，找到音频包络信号与高频调相信号之间到达混频管的时间误差，进行调整，最终消除时间误差的方法。这种方法比其他已经应用的方法更简便，更直观，应用效果更好。
文档编号H04B1/04GK1674476SQ20051000490
公开日2005年9月28日 申请日期2005年1月28日 优先权日2005年1月28日
发明者吕锐, 杨占昕, 徐伟掌, 侯亚辉, 卢起斌, 邓纶晖, 曾志斌, 周剑 申请人:北京北广科数字广播电视技术有限公司