专利名称：全数字宽带微波发射机及其控制方法
技术领域：
本发明涉及微波传送技术领域，具体为一种全数字宽带微波发射机及其控制方法。
(二)
背景技术：
微波发射机是将微波信号放大后发射出去，其关键的部件就是微波功率放大器。
为了改善微波功率放大器的信噪比，目前国内外通常有四种方法第一，功率回退 法。即通过损失放大器的增益换取性能优化，这种方法非常简单但性能改善效果不是非常 明显；第二，负反馈校正法。负反馈校正技术因存在延时、相移等制约条件，使工作带宽受 到限制，会影响放大器固有的群时延特性，对相位条件要求苛刻，宽带情况下极易出现不稳 定，在工程应用上有局限性；第三，前馈线性法。前馈线性化技术关键是误差放大器输出和 主放大器输出在抵消单元进行误差对消，这要求两路信号时延完全相等，并且延时单元处 于大功率工作环境中，延时单元工程实现比较困难，另外，在工程实现中，要求误差放大器 的线性指标应不低于主放大器的线性指标，在发射机机房温度、电源电压、工作频率、晶体 管老化等功放特性变化时，有可能使误差放大器的线性度变坏，影响前馈校正的性能；第 四，数字自适应预校正法。这种方法将功率放大器的输入信号和输出信号进行检测，并对 检测数据进行分析计算，产生相应的补偿信号，对前端信号进行预加重处理，抵消非线性产 物。数字自适应预校正法是一种比较理想的方法，但由于设计非常复杂，目前技术尚未成 熟。上述四种方法中，一般局限于窄带的情况，频带越宽效果越差。 目前微波技术的发展趋势是宽带化，要求微波发射机发射信号信噪比高，发射效率高。 国外的微波功率放大技术和无线数字广播技术发展相对于国内比较超前，微波功 率放大技术和微波发射机已有快速发展。但国外的微波发射机结构复杂，价格高，难以在国 内普及使用。 国内广播电视的发展，迫切需要物美价廉的适用于宽带的数字微波发射机。
且作为全球地面数字电视四大标准之一的中国地面数字电视标准《GB20600-2006 数字电视地面广播传输系统帧结构、信道编码和调制》已在2006年8月制定，2007年8月 得到实施。目前正是国家无线数字电视网、无线宽带通信网、第三代移动通信网等大规模建 设的阶段，设计发射信号信噪比高、发射效率高、应用于国标地面数字电视标准的宽带微波 发射机及其运行方法迫在眉睫。
(三)
发明内容
本发明的目的是设计一种全数字宽带微波发射机，具有宽带频段分割器，将宽带 的工作频带分为多个频段，分别调节各频段的增益再合成，从而限制功率放大器中的各种 噪声功率，提高放大效率和信噪比。 本发明的另一目的是设计一种全数字宽带微波发射机的控制方法，中央监控器随时根据输入输出信号调节各频段的增益，实现实时预校正，保证信号失真小。
本发明设计的全数字宽带微波发射机包括自动增益控制器、功率推动级、功率放 大级、大功率合成器、发射输出端、中央监控装置和为各电路模块供电的电源装置，还包括 信号频谱电平检测器、宽带频段分割器、n个电平调节器及合路器。输入端的宽带多路信号 经自动增益控制器后接入宽带频段分割器，宽带频段分割器输出的n个频段分别连接n个 独立的电平调节器，n个电平调节器接入合路器，合路器后依次连接功率推动级、功率放大 级、大功率合成器后接发射输出端。自动增益控制器和功率放大级的输出信号端接入频谱 电平检测器，频谱电平检测器的输出信号端接入中央监控装置，中央监控装置的控制端分 别连接n个电平调节器、功率推动级、功率放大级和自动增益控制器。
n个频段分别对应连接的n个独立电平调节器，各电平调节器设定不同的增益，全 数字自适应控制各频段的电平。由于每个频段内的增益不同，形成不同频段不同增益的斜 率和方向各不相同的控制增益折线。 经各电平调节器调整的各频段电平经合路器合成后送入功率推动级提高输出电 平，功率推动级是使电平信号得到低噪声高增益的放大器，将信号电平放大几千倍甚至上万倍。 功率放大级接收功率推动级的输出，使电平信号低增益大功率放大输出，放大倍 数为几倍到一百倍之间，带载能力达到千瓦级以上，提高功放驱动能力。功率放大级的输出 接入大功率合成器，大功率合成器将多路信号中的各部分功率放大后同相位的信号低插损 合成，送入发射输出接口。 电源装置为发射机内各功能模块提供各种标准电压，并保证足够的功率和纹波性 能。 所述宽带频段分割器将带宽为650MHz 850MHz的工作频带分割成带宽为 3MHz 5MHz的n个频段，n为20 60的正整数。 中央监控器连接显示器。中央监控器还经网络和/或无线与远程监控中心连接。
本发明设计的全数字宽带微波发射机控制方法如下 使用上述本发明的全数字宽带微波发射机，发射机的宽带频段分割器连接电脑或 其它控制装置，通过电脑或其它控制装置对其设置工作频带频段分割数n并完成各频段增 益等参数的预设置。宽带频段分割器将带宽为650MHz 850MHz的工作频带分割成带宽为 3MHz 5MHz的n个频段，n为20 60的正整数。 信号频谱电平检测器精确检测发射机输入信号和输出信号的频谱各频点的电平， 将其送入到中央监控装置。中央监控装置根据电平检测器送来的输入输出信号电平数据以 及当前各频段电平增益折线的斜率，进行分析、计算，按输出信号产生的非线性失真度，实 时调整各电平调节器的增益比例，即调节各频段增益折线的斜率，通过选择合理的增益折 线，在提高各频段信号电平的同时抑制噪声强度，实现发射机实时预校正控制。在一个宽带 功率放大器中，相邻频段的增益呈现出缓慢的变化，因此相邻频段的增益曲线是相连的，并 且中央监控装置控制各电平检测器的增益，使折线的各波峰和波谷的最大高度差小于或等 于10dB。因分割后的各频段均为带宽3MHz 5MHz的窄带，利用各频段衰减/放大功能完 成整个工作频带信号实时预校正，从而使系统工作在最佳状态中。 同时中央监控器还根据输出电平信号调节功率推动级和功率放大级的输出的放
4大倍数和带载能力。 中央监控器连接显示器，将检测得到的发射机各种工作状态和控制情况在显示器 上显示。中央监控器与远程监控中心有网络和/或无线连接，可将本发射器工作状态经远 端通信向远端的监控中心实时传送。 输入端的宽带多路信号经过自动增益控制器将信号电平限定在4 6dBm。自动增 益控制器为电压反馈控制器件，包括具有输出检测电路的压控衰减器。当输入信号电平上 升时，电压反馈控制器件的输出提高，输出检测电路检测电压偏高，压控衰减器根据此时电 压信号增加衰减值，使电压反馈控制器件的增益下降，使自动增益控制器输出回到正常电 平；反之当输入信号电平下降时，电压反馈控制器件的输出也会降低，此时信号输出检测电 路检测所得电压信号降低，压控衰减器减少衰减值，电压反馈控制器件的增益升高，使自动 增益控制器输出回到正常电平。 本发明全数字宽带微波发射机及其控制方法的优点为1、在微波功率放大器中， 引入了宽带频段分割器和与各频段对应的独立电平调节器，可分别调整各频段的电平增 益，工作带宽可达200MHz，而各频段均为带宽4MHz左右的窄带，实现多点折线全数字宽带 实时预校正技术，有效地降低放大器产生的噪声，提高放大器工作效率；2、宽带频段分割器 将工作频带分割为窄带，每个频段采用数字自适应预校正处理，降低了整体的数字自校正 电路的复杂程度，易于实现；3、中央监控器根据输入输出信号的电平对各频段的电平调节 器和功率推动级、功率放大级及自动增益控制器进行全数字化控制，失真小、灵敏度高，保 证了输出的幅度和相位，输出带肩小于-42dBc，平坦度小于0. 5dB ;4、采用可带电插拨、低 损耗的大功率合成，实现大功率数字微波发射；5、中央监控器与显示器连接实时显示发射 机工作状态，中央监控器经网络或无线通信可将本发射器工作状态向远端的监控中心实时 传送。
(四)
图1为本全数字宽带微波发射机实施例结构框图； 图2为本全数字宽带微波发射机实施例的各频段电平调节示意图。
(五)
具体实施例方式
全数字宽带微波发射机实施例 本全数字宽带微波发射机实施例的结构如图1所示，包括自动增益控制器、信号
频谱电平检测器、宽带频段分割器、25个电平调节器、合路器、功率推动级、功率放大级、大
功率合成器、发射输出端、中央监控装置和为各电路模块供电的电源装置。 输入端的宽带多路信号经自动增益控制器后接入宽带频段分割器，宽带频段分割
器输出的25个频段分别连接25个独立的电平调节器，25个电平调节器接入合路器，合路器
后依次连接功率推动级、功率放大级、大功率合成器后接发射输出端。自动增益控制器和功
率放大级的输出信号端接入频谱电平检测器，频谱电平检测器的输出信号端接入中央监控
装置，中央监控装置的控制端分别连接25个电平调节器、功率推动级、功率放大级和自动
增益控制器。 宽带频段分割器将带宽为700MHz 800MHz的工作频带分割成带宽为4MHz的25个频段。通过电脑完成宽带频段分割器的工作频带频段分割的预设置。
中央监控器连接显示器。 中央监控器与远程监控中心有网络和无线连接。
全数字宽带微波发射机控制方法实施例 采用如上实施例所述的全数字宽带微波发射机，发射机的宽带频段分割器连接电
脑设置工作频带频段分割数n = 25并完成频段增益参数的预设置。宽带频段分割器将带
宽为700MHz 800MHz的工作频带平均分割成带宽约为4MHz的25个频段。各频段电平增
益不同，按电平大小制图得到增益折线，各频段对应的折线斜度不同，如图2所示。 信号频谱电平检测器精确检测发射机输入信号和输出信号的频谱各频点的电平，
将其送入到中央监控装置。中央监控装置根据电平检测器送来的输入输出信号电平数据以
及当前各频段电平增益折线的斜率，进行分析、计算，按输出信号产生的非线性失真度，实
时调整各电平调节器的增益比例，即调节各频段增益折线的斜率，使折线的各波峰和波谷
高度差小于10dB。通过选择合理的增益折线，在提高各频段信号电平的同时抑制噪声强度，
实现发射机实时预校正控制。因分割后的各频段均为带宽4MHz左右的窄带，利用各频段衰
减/放大功能完成整个工作频带信号实时预校正，从而使系统工作在最佳状态中。 同时中央监控器还根据输出电平信号调节功率推动级和功率放大级的输出的放
大倍数和带载能力。 中央监控器连接显示器，将检测得到的发射机各种工作状态和控制情况在显示器 上显示。中央监控器与远程监控中心有网络和/或无线连接，可将本发射器工作状态经远 端通信向远端的监控中心实时传送。 输入端的宽带多路信号经过自动增益控制器将信号电平限定在5dBm。 本全数字宽带微波发射机控制方法实施例可达到的技术指标如下 发射功率5 1000W ; 工作频率400 900MHz ; 工作带宽7 200MHz ; 系统增益《70dB; 输出带肩《-42dBc ; 系统功率因素《1.0; 全天候功率漂移优于±0. 3dB ; 带内平坦度优于±0. 5dB ; 带外抑制度《_45dB。 上述实施例，仅为对本发明的目的、技术方案和有益效果进一步详细说明的具体 个例，本发明并非限定于此。凡在本发明的公开的范围之内所做的任何修改、等同替换、改 进等，均包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
全数字宽带微波发射机，包括自动增益控制器、功率推动级、功率放大级、大功率合成器、发射输出端、中央监控装置和为各电路模块供电的电源装置，其特征在于还包括信号频谱电平检测器、宽带频段分割器、n个电平调节器及合路器。输入端的宽带多路信号经自动增益控制器后接入宽带频段分割器，宽带频段分割器输出的n个频段分别连接n个独立的电平调节器，n个电平调节器接入合路器，合路器后依次连接功率推动级、功率放大级、大功率合成器后接发射输出端。自动增益控制器和功率放大级的输出信号端接入频谱电平检测器，频谱电平检测器的输出信号端接入中央监控装置，中央监控装置的控制端分别连接n个电平调节器、功率推动级、功率放大级和自动增益控制器。
2. 根据权利要求1所述的全数字宽带微波发射机，其特征在于所述宽带频段分割器将带宽为650MHz 850MHz的工作频带分割成带宽为3MHz 5MHz的n个频段，n为20 60的正整数。
3. 根据权利要求1所述的全数字宽带微波发射机，其特征在于 所述中央监控器连接显示器。
4. 根据权利要求1所述的全数字宽带微波发射机，其特征在于 所述中央监控器与远程监控中心有网络和/或无线连接。
5. 根据权利要求1至4中任一项所述的全数字宽带微波发射机的控制方法，其特征在于发射机的宽带频段分割器连接电脑或其它控制装置，通过电脑或其它控制装置对其设置工作频带频段分割数n并完成其它参数的预设置。
6. 根据权利要求5所述的全数字宽带微波发射机的控制方法，其特征在于 所述宽带频段分割器将带宽为650MHz 850MHz的工作频带分割成带宽为3MHz 5MHz的n个频段，n为20 60的正整数。
7. 根据权利要求5所述的全数字宽带微波发射机的控制方法，其特征在于 所述信号频谱电平检测器检测的发射机输入信号和输出信号的频谱各频点的电平送入到中央监控装置，中央监控装置根据电平检测器送来的输入输出信号电平数据以及当前 各频段电平增益折线的斜率，进行分析、计算，实时调整各电平调节器的增益比例，使折线 的各波峰和波谷的最大高度差小于或等于10dB。
8. 根据权利要求7所述的全数字宽带微波发射机的控制方法，其特征在于 所述中央监控器将检测得到的发射机各种工作状态和控制情况在显示器上显示。
9. 根据权利要求7所述的全数字宽带微波发射机的控制方法，其特征在于 所述中央监控器与通过网络和/或无线向远端的监控中心实时传送将本发射器工作状态。
全文摘要
本发明为全数字宽带微波发射机及其控制方法，本发射机的宽带频段分割器将输入信号分割，输出的n个频段各连接n个独立的电平调节器，各电平调节器接入合路器后经功放等接发射输出端。自动增益控制器和功放的输出端接入与中央监控装置连接的频谱电平检测器，中央监控装置的控制端分别连接各电平调节器、功放和自动增益控制器。其控制方法为中央监控装置按电平检测器的电平信号及当前各频段电平增益折线的斜率，实时调整各电平调节器的增益比例，在提高各频段信号电平的同时抑制噪声强度，实现发射机实时预校正控制。本发明可分别调整各频段的电平增益，工作带宽可达200MHz，有效地降低噪声，提高放大器工作效率；全数字化控制，且易于实现。
文档编号H04B1/04GK101699771SQ20091011457
公开日2010年4月28日 申请日期2009年11月19日 优先权日2009年11月19日
发明者彭铁雁, 李立 申请人:桂林市思奇通信设备有限公司