一种双型高清数字信号接收集成电路的制作方法
【专利摘要】本发明提供的双型高清数字信号接收集成电路通过自动分析输入高清数字信号的衰减，计算出相角及增益调整参数，控制相关调整电路，对输入信号的各频段增益及相角进行调整，最大限度恢复由于长距离传输造成的信号衰减，可大大减少施工过程中的调试工作量，降低工程质量对调试人员素质和经验的依赖，提高高清数字传输工程的品质一致性。
【专利说明】一种双型高清数字信号接收集成电路
【技术领域】
[0001]本发明涉及高清数字传输领域，尤其涉及一种双型高清数字信号接收集成电路。
【背景技术】
[0002]在传统的高清数字传输工程中，同轴电缆被用于较长距离的高清数字信号传输。随着线材价格的不断攀升，线材成本在整个高清数字传输系统中所占的比重越来越高。采用双绞线实现较长距离的高清数字信号传输，具有施工方便、经济等优点，因此逐渐有替代同轴电缆的趋势。与同轴电缆传输非平稳信号不同，双绞线传输的是平稳信号，因此为了实现远距离高清数字信号传输，需要在高清数字信号源端增加非平稳信号转平稳信号的转换设备，在接收端增加平稳信号转非平稳信号的接收设备，以便接入数字录像机或者显示器进行观看。
[0003]无论是用同轴电缆还是双绞线传输高清数字信号，高清数字信号都会随着线缆的长度的增加而衰减。为了实现高清数字信号的良好正确恢复，需要在发送端或接收端根据线缆长度手工调节各频段相角及增益调整，目前主要采用拨码开关和旋钮进行调节。具体操作是调试人员通过肉眼观察，对图像的调节质量进行主观判断，再对高清数字信号的增益及高频衰减进行手动调节调整。
[0004]现存人工手动调节的调整方式在实际工程应用环境中存在以下缺点:
[0005]1.在工程现场设备安装过程中，安装条件和施工环境千差万别，手动调试工作量较大，人工成本较高；
[0006]2.由于调试人员经验及素质的差别，且工程调试结果以调试人员的主观判断为主，传输设备不一定能调试在最佳状态。因此，工程质量对调试人员的素质及经验依赖较大，工程质量的一致性较差；
[0007]3.当高清数字信号远距离传输时，发送端与接收端都需要手工调节，加上调试人员判断标准不统一，联调十分困难；
[0008]4.在某些需要经常切换不同长度接收通道的场合，如可视楼宇对讲的高清数字接收端等，不可能每次切换都手动调节一次。
[0009]如果采用自适应接收设备，无论是采用同轴电缆还是双绞线传输高清数字信号，设备本身都能自动根据输入信号判断信号衰减程度，自动完成对各频段相角及增益损失的调整，无需人工参与，极大地降低了施工难度，节省了人力成本，提高了工程质量的一致性。但是目前极少数厂家采用通用元件设计的自适应接收设备存在成本高，可靠性差，性价比低的问题，因此很难被广泛使用。
[0010]本发明的目的是在于提供一种根据接收高清数字信号衰减的不同，自动调整各频段相角及增益损失的集成电路集成电路。该集成电路可接收平稳或非平稳高清信号输入，自动识别平稳信号的正负相形，自动调整信号相角及增益损失，无需人工调节，简化用户的操作。
【发明内容】
[0011]本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
[0012]根据本发明的实施方式，提出了一种双型高清数字信号接收集成电路，其特征在于，包括:
[0013]双型高清信号输入单元，用于平稳-非平稳信号接入，并根据信号来源检测及输入正负相形控制信号，输出平稳高清信号至平稳高清信号调整单元；
[0014]平稳高清信号调整单元，结合各频段相角及增益调整单元的输入，对输入平稳信号进行相角及增益调整；
[0015]双型信号驱动单元，接收来自平稳高清信号调整单元的输出信号，根据外部引脚选择输出标准平稳或非平稳高清信号；
[0016]高清同步分离及压控限位单元，将双型信号驱动单元的非平稳信号输出通过集成电路外接电容耦合作为输入，并对输入信号进行压控限位和同步信号分离；
[0017]高清信号数字化处理单元，将双型信号驱动单元的非平稳信号输出用集成电路外接电容耦合输入，并按照自动相角及增益调整运算控制单元的时序控制对输入信号进行数字化处理；
[0018]自动相角及增益调整运算控制单元，根据高清同步分离及压控限位单元和高清信号数字化处理单元的输入，利用建模的自动相角增益调整算法计算相角及增益损失，输出结果控制各频段相角及增益调整单元，间接调整平稳高清信号调整单元；
[0019]各频段相角及增益调整单元，通过自动相角及增益调整运算控制单元的输出产生不同的电容和电阻网络，接入平稳高清信号调整单元；
[0020]辅助功能设置单元，提供数字状态指示管脚以及串行功能设置和读取接口，用以指示集成电路工作状态和提供设置接口。
[0021]根据本发明的优选实施方式，所述双型高清信号输入单元具体包括:
[0022]信源检测电路和双型转换电路，如果检测为非平稳信号输入，则通过双型转换电路将其转为平稳信号，既支持以非屏蔽双绞线为载体输入的平稳高清信号，也支持以同轴电缆为载体的非平稳高清信号；
[0023]开关电路，通过开关切换输出正确正负相形的平稳信号，实现平稳信号正负相形自适应。
[0024]根据本发明的优选实施方式，所述平稳高清信号调整单元具体包括:
[0025]增益可调节的高清放大器电路，其反馈环路来自于各频段相角及增益调整单元构造的电阻和电容网络，通过改变电阻和电容网络的参数，调整高清放大器电路对相角及增益的调整。
[0026]根据本发明的优选实施方式，所述双型信号驱动单元具体包括:
[0027]一个平稳信号驱动电路和一个非平稳信号驱动电路，通过外部管脚或者寄存器设置使能，既用于输出平稳信号也用于输出非平稳信号。
[0028]根据本发明的优选实施方式，所述高清同步分离及压控限位单元具体包括:
[0029]高清数字压控限位电路，将输入高清数字信号压控限位至预置电平，以便完成同步信号分离；
[0030]同步信号分离电路，将压控限位后的高清数字信号中的同步信号提取，并转为数字信号输出至自动相角及增益调整运算控制单元。
[0031]根据本发明的优选实施方式，所述各频段相角及增益调整单元具体包括:
[0032]一组开关，不同值的电容和电阻构成的电路网络，通过控制开关的状态，变换不同的电容和电阻的网络，接入到平稳高清信号调整单元调整其调整参数。
[0033]基于本发明设计的双型高清数字信号接收集成电路的优点在于:通过自动分析输入高清数字信号的衰减，计算出相角及增益调整参数，控制相关调整电路，对输入信号的各频段增益及相角进行调整，最大限度恢复由于长距离传输造成的信号衰减，可大大减少施工过程中的调试工作量，降低工程质量对调试人员素质和经验的依赖，提高高清数字传输工程的品质一致性。
【专利附图】
【附图说明】
[0034]通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中:
[0035]附图1示出了根据本发明实施方式的双型高清数字信号接收集成电路结构示意图。
【具体实施方式】
[0036]下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
[0037]根据本发明的实施方式，如附图1所示，公开了一种双型高清数字信号接收集成电路，所述电路具体包括:
[0038]1、双型高清信号输入单元；
[0039]所述双型高清信号输入单元由信源检测电路，双型转换电路以及一组开关电路构成。通过检测平稳输入端或是非平稳输入端的输入信号，判别信号来源。如果是平稳信号输入，则根据自动相角及增益调整运算控制单元对同步信号的有效判别，控制开关切换平稳信号正负相形；如果是非平稳信号输入，则将非平稳信号转为平稳信号，作为平稳高清信号调整单元的输入。通过控制开关的切换，使集成电路既支持以非屏蔽双绞线为载体输入的平稳高清信号，也支持以同轴电缆为载体的非平稳高清信号。同时实现平稳信号正负相形自适应，实际工程安装中无需区分平稳信号正负相形。
[0040]2、平稳高清信号调整单元；
[0041]所述平稳高清信号调整单元的本质是一个反馈环路受外部控制的自动增益控制高清放大器。它根据自动相角及增益调整运算控制单元的运算输出结果，控制各频段相角及增益调整单元的电容和电阻网络结构，改变接入到自动增益控制放大器的反馈环路参数，从而实现对输入平稳高清信号相角及增益的调整。
[0042]3、双型信号驱动单元；
[0043]所述双型信号驱动单元由一个平稳信号驱动电路和一个非平稳信号驱动电路构成，接收来自平稳高清信号调整单元的输出信号，通过外部管脚或者寄存器设置使能，既可输出平稳信号也可输出非平稳信号。因此本发明既可用于高清数字接收设备，也可用于高清数字中继设备。
[0044]4、高清同步分离及压控限位单元；
[0045]所述高清同步分离及压控限位单元包含高清数字压控限位电路和同步信号分离电路。高清数字压控限位电路将输入高清数字信号压控限位至预置电平，以便完成同步信号分离。同步信号分离电路将压控限位后的高清数字信号中的同步信号提取，并转为数字信号输出至自动相角及增益调整运算控制单元用于判断高清数字信号的有效性。
[0046]5、高清信号数字化处理单元；
[0047]所述高清信号数字化处理单元是将平稳高清信号调整单元的输出，经非平稳驱动电路转换后的信号按照自动相角及增益调整运算控制单元的时序控制进行采样，并将数字化采样结果输出至自动相角及增益调整运算控制单元。
[0048]6、自动相角及增益调整运算控制单元；
[0049]所述自动相角及增益调整运算控制单元是整个电路的核心，包含数字化控制电路和自动运算控制电路。数字化控制电路，用于控制高清信号数字化处理单元的采样时序，确保对高清数字信号的正确采样。自动运算控制电路根据输入信号的采样结果以及同步信号，依靠长期积累的工程经验建模的自动相角增益调整算法，计算出需要调整的参数，控制各频段相角及增益调整单元的输出接调整平稳高清信号调整单元参数，实现最佳的调整效果，整个调整过程自动完成，无需手工调节。
[0050]7、各频段相角及增益调整单元；
[0051]所述各频段相角及增益调整单元的本质是由一组开关和不同值的电容、电阻构成的电路网络。通过接收来自自动相角及增益调整运算控制单元的控制信号控制开关的状态，变换不同的电容、电阻网络组合，接入到平稳高清信号调整单元调节各频段相角及增益调整参数。
[0052]8、辅助功能设置单元；
[0053]所述提供数字状态指示管脚以及串行功能设置和读取接口，让外部微控制器，微处理器，可编程逻辑阵列或其他数字处理电路根据需要查询集成电路的工作状态，或者设置某些特殊功能。
[0054]上述所有电路单元全部集成在单片集成电路集成电路，外接元件较少，简单易用。
[0055]以下将详细介绍根据本发明的实施方式的双型高清数字信号接收集成电路的工作过程:
[0056]平稳或非平稳高清信号分别通过集成电路外部的双绞线接线端子或同轴电缆接线端子接入集成电路内。集成电路上电后，外部高清数字信号接入双型高清信号输入单元中。双型高清信号输入单元自动检测信号来源，如果是非平稳高清信号，则自动将其转换为平稳信号；如果是平稳信号，则按照默认输入正负相形将平稳信号输入到平稳高清信号调整单元。平稳高清信号调整单元初始为最大增益调整，经过平稳高清信号调整单元放大的平稳高清信号分别接入平稳、非平稳信号输出驱动单元Dl和D2。Dl输出平稳高清信号，用于信号中继所需。D2的输出经外接耦合电容CAP接入高清同步分离及压控限位单元和高清信号数字化处理单元。
[0057]高清同步分离及压控限位单元将耦合输入高清数字信号进行压控限位，并与输入参考电压源进行比较，将分离出的行同步信号，场同步信号，色同步信号输入自动相角及增益调整运算控制单元。
[0058]自动相角及增益调整运算控制单元利用同步信号产生ADC转换控制时序，控制ADC将耦合输入高清数字信号进行数字化处理，数字化的结果送入自动相角及增益调整运算控制单元。
[0059]自动相角及增益调整运算控制单元首先检测同步信号的有效性，同时启动内置定时器电路。如果在一定的时间内检测到有效同步信号，表明接入的高清数字信号有效；反之，经辅助功能设置单元控制双型高清信号输入单元以实现输入源或正负相形切换，确保高清数字信号的正确输入。
[0060]检测到有效的高清数字信号后，自动相角及增益调整运算控制单元结合数字化输入结果，利用工程经验建模算法进行运算。运算结果的输出用于控制各频段相角及增益调整单元组合出不同的调整网络接入平稳高清信号调整单元，产生一个负反馈环路。自动相角及增益调整运算控制单元根据高清信号数字化处理单元对平稳高清信号调整单元的输出采样结果，按照特定的算法对各频段相角及增益调整单元进行调整，以实现最佳调整调节效果。
[0061]调整调节过程结束后，自动相角及增益调整运算控制单元继续监测有效同步信号。如果在一定时间内没有检测到有效同步信号，表明高清数字输出信号发生变化，则返回到初始状态重新开始自适应调整过程；反之，则保持现有参数调整网络，继续监测同步信号的有效性。
[0062]整个调节过程均由集成电路根据输入高清数字信号自动完成，实现最佳的调节效果。由于无需人工干预，自动调节输出结果的一致性得到保证。本发明外围电路简单，可被用于设计自适应高清数字接收设备，自适应高清数字中继设备，数字录像机嵌入式接收通道，以及其他高清数字接收应用。
[0063]以上所述，仅为本发明较佳的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本【技术领域】的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
【权利要求】
1.一种双型高清数字信号接收集成电路，其特征在于，包括: 双型高清信号输入单元，用于平稳-非平稳信号接入，并根据信号来源检测及输入正负相形控制信号，输出平稳高清信号至平稳高清信号调整单元； 平稳高清信号调整单元，结合各频段相角及增益调整单元的输入，对输入平稳信号进行相角及增益调整； 双型信号驱动单元，接收来自平稳高清信号调整单元的输出信号，根据外部引脚选择输出标准平稳或非平稳高清信号； 高清同步分离及压控限位单元，将双型信号驱动单元的非平稳信号输出通过集成电路外接电容耦合作为输入，并对输入信号进行压控限位和同步信号分离； 高清信号数字化处理单元，将双型信号驱动单元的非平稳信号输出通过集成电路外接电容耦合作为输入，并按照自动相角及增益调整运算控制单元的时序控制对输入信号进行数字化处理； 自动相角及增益调整运算控制单元，根据高清同步分离及压控限位单元和高清信号数字化处理单元的输入，利用建模的自动相角增益调整算法计算相角及增益损失，输出结果控制各频段相角及增益调整单元，间接调整平稳高清信号调整单元； 各频段相角及增益调整单元，通过自动相角及增益调整运算控制单元的输出产生不同的电容和电阻网络，接入平稳高清信号调整单元； 辅助功能设置单元，提供数字状态指示管脚以及串行功能设置和读取接口，用以指示集成电路工作状态和提供设置接口。
2.一种如权利要求1所述的集成电路，所述双型高清信号输入单元具体包括: 信源检测电路和双型转换电路，如果检测为非平稳信号输入，则通过双型转换电路将其转为平稳信号； 开关电路，通过开关切换输出正确正负相形的平稳信号，实现平稳信号正负相形自适应。
3.一种如权利要求1所述的集成电路，所述平稳高清信号调整单元具体包括: 增益可调节的高清放大器电路，其反馈环路来自于各频段相角及增益调整单元构造的电阻和电容网络，通过改变电阻和电容网络的参数，调整高清放大器电路对相角及增益的调整。
4.一种如权利要求1所述的集成电路，所述双型信号驱动单元具体包括: 一个平稳信号驱动电路和一个非平稳信号驱动电路，通过外部管脚或者寄存器设置使能，既用于输出平稳信号也用于输出非平稳信号。
5.一种如权利要求1所述的集成电路，所述高清同步分离及压控限位单元具体包括: 高清数字压控限位电路，将输入高清数字信号压控限位至预置电平，以便完成同步信号分离； 同步信号分离电路，将压控限位后的高清数字信号中的同步信号提取，并转为数字信号输出至自动相角及增益调整运算控制单元。
6.一种如权利要求1所述的集成电路，所述各频段相角及增益调整单元具体包括: 一组开关，不同值的电容和电阻构成的电路网络，通过控制开关的状态，变换不同的电容和电阻的网络，接入到平稳高清信号调整单元调整其调整参数。
【文档编号】H04N5/14GK104519300SQ201410687931
【公开日】2015年4月15日 申请日期:2014年11月25日 优先权日:2014年11月25日
【发明者】柴雨峰, 李满树, 汪振东, 鲁小鹏, 刘晓华, 何慧梅, 康智, 董亮, 倪凯峰, 全龙翔, 孔瑜, 张毅 申请人:国网新疆电力公司电力科学研究院