專利名稱：視頻電線電纜傳輸校正器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于視頻校正器的，特別是關(guān)于視頻通過(guò)電線(單芯屏蔽線，雙芯平行線，雙芯絞線，普通電話線)或電纜傳輸所引起的幅度衰減，頻率失真和共模干擾的校正的。
2、隨著電視應(yīng)用的不斷發(fā)展，電視信號(hào)的長(zhǎng)距離傳輸問(wèn)題越來(lái)越受到重視，然而以往的傳輸技術(shù)，或要求用昂貴的高級(jí)視頻電纜，或電路要求有多組供電電壓，或要求用變壓器耦合來(lái)抑制大的共模干擾，有的雖也有抑制共模干擾的能力，但范圍總嫌太窄，有的為了用電話線等傳輸，需有把不平衡信號(hào)轉(zhuǎn)為平衡信號(hào)的發(fā)送器，和把平衡信號(hào)再轉(zhuǎn)為不平衡信號(hào)并進(jìn)行電纜補(bǔ)償?shù)慕邮掌?，超長(zhǎng)電纜還需在中間加入中繼接力的中間放大器，這無(wú)疑增加了電路的品種和復(fù)雜性，從而增加了價(jià)格。有的則不具有既適用于電纜又適用于電線傳輸校正的兼容性。
本發(fā)明提出了一種單電源供電，對(duì)電纜和電線傳輸都能校正無(wú)需不平衡至平衡轉(zhuǎn)換的發(fā)送器，本發(fā)明既可作終端校正器，也可作中繼接力校正器，有抗大于供電電壓的共模干擾的能力。
3、本發(fā)明的目的在于解決用電纜或普通電話線在非平衡的條件下長(zhǎng)距離傳輸視頻信號(hào)，并簡(jiǎn)化傳輸設(shè)備降低傳輸成本，提高設(shè)備的穩(wěn)定性和可靠性。
4、技術(shù)方案對(duì)于那些熟悉本專業(yè)的人來(lái)說(shuō)，在結(jié)合附圖閱讀完下面的說(shuō)明之后，對(duì)本發(fā)明的各種優(yōu)點(diǎn)將會(huì)有明確的了解。


圖1是按照本發(fā)明的技術(shù)繪出的總體電路框圖
圖2(A—E)是傳輸線及其補(bǔ)嘗網(wǎng)格的遞變簡(jiǎn)化和導(dǎo)出過(guò)程示意圖；圖3是匹配隔離級(jí)的電路圖；圖4是實(shí)際的補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)與電流差輸入放大器相結(jié)合的補(bǔ)償放大級(jí)電路；圖5是含有直流恢復(fù)的可變?cè)鲆娴姆糯蠹?jí)；圖6是高頻補(bǔ)償電路；圖7是可調(diào)增益末級(jí)輸出級(jí)。
現(xiàn)在我們將回到圖1至圖7。首先我們對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案結(jié)合圖1的方框圖作一概括的介紹，然后依次對(duì)各部分作詳細(xì)的說(shuō)明。
需要校正的不平衡視頻信號(hào)經(jīng)過(guò)電線或電纜長(zhǎng)距離傳輸?shù)綀D1方框圖的匹配隔離級(jí)1的輸入端，匹配隔離級(jí)起到與傳輸線或電纜的特征阻抗相匹配，并隔離后續(xù)補(bǔ)償放大器中的補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)對(duì)傳輸線阻抗匹配的影響。補(bǔ)償放大器2對(duì)傳輸線長(zhǎng)距離傳輸后引起的幅度衰減和頻率失真補(bǔ)償之后送到可變?cè)鲆娣糯蠹?jí)3的輸入端，可變?cè)鲆娣糯蠹?jí)對(duì)不同長(zhǎng)度傳輸線的幅度衰減再次進(jìn)行補(bǔ)償。由可衰增益放大級(jí)輸出的信號(hào)送到高頻補(bǔ)償增益級(jí)4的輸入端，在此對(duì)傳輸線高頻部分的頻率失真再作進(jìn)一步的校正，之后送到可調(diào)增益末級(jí)輸出級(jí)5，在此校正高頻補(bǔ)償級(jí)引入的幅度衰減，并作為輸出激勵(lì)級(jí)驅(qū)動(dòng)接收端的負(fù)載，它們可以是諸如監(jiān)視器，錄像機(jī)，視頻開關(guān)等設(shè)備，也可以是作為中間接力用的本發(fā)明自身。
現(xiàn)在我們回到圖2(A—E)。眾所周知，對(duì)于如圖2A的理想的均勻傳輸線，當(dāng)信號(hào)源的內(nèi)阻Ri與傳輸線的終端負(fù)載電阻RL都等于傳輸線本身的特征阻抗Ro時(shí)，即Ri＝RL＝Ro時(shí)，信號(hào)將沿傳輸線無(wú)反射，無(wú)損耗地傳輸，并為終端負(fù)載電阻RL＝Ro全部吸收，這就是所謂的完全匹配情況。
事實(shí)上，任何精密制作的電線或電纜都不可能是理想的，它們有分布電阻，會(huì)產(chǎn)生從直流直至高頻的幅度損耗，有分布電感及分布電容而且這些分布參量實(shí)際上不可能作得完全一致。它們還會(huì)隨環(huán)境條件和頻率的變化而變化，因此不可能作到從低頻至高頻整個(gè)頻段的完全匹配，這些都預(yù)示著信號(hào)通過(guò)長(zhǎng)距離電線或電纜傳輸后會(huì)引入幅度、頻率和相位等方面的失真。特別是從經(jīng)濟(jì)角度出發(fā)，采用質(zhì)量較差的電纜甚而用普通電話線等傳輸線傳輸時(shí)，會(huì)引入更大的失真，與此同時(shí)還會(huì)伴隨有低頻的共模干擾，這些都會(huì)大大地?fù)p壞電視傳輸?shù)膱D象質(zhì)量。
實(shí)際傳輸線是分布參數(shù)的，為分析方便起見，帶有信號(hào)源內(nèi)阻Ri和終端負(fù)載電阻R1的等效傳輸線電路如圖2B所示，圖中ro’rb’、ro”、rb”、La＇、Lb＇、La″、Lb″分別代表電線或電纜來(lái)回線或芯線與外皮的集總等效電阻和電感，ro、Co分別表示線間或芯線與外皮間的等效集中漏阻和集中分布電容。按照網(wǎng)絡(luò)分析，圖2B的電路完全可以簡(jiǎn)化成圖2C的電路，其中ro＝ro’＋ro”，rb＝rb’＋rb”，La＝La＇＋La″，Lb＝Lb＇＋Lb″。
漏電阻ro一般很大，對(duì)傳輸特性影響不大，為簡(jiǎn)化起見我們認(rèn)為它相當(dāng)于開路(ro→∞)。另外從理論分析可知，當(dāng)傳輸線失配時(shí)，如果是傳輸線的特征阻抗Ro＞RL，傳輸線可用一集中剩余電感來(lái)代替，而當(dāng)Ro＜RL時(shí)，傳輸線則可用一集中剩余并聯(lián)電容來(lái)代替，為了進(jìn)一步簡(jiǎn)化電路的分析，我們可以調(diào)節(jié)RL略大于Ro。使整個(gè)傳輸線系統(tǒng)滿足可用一集中剩余并聯(lián)電容來(lái)等效的輕度失配狀態(tài)，這樣的等效電路如圖2D所示。這樣就使我們有可能大大地簡(jiǎn)化分析，并得出有用的結(jié)果。
現(xiàn)在我們?cè)趫D2D的基礎(chǔ)上引入補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)RcCc及后續(xù)級(jí)的輸入阻抗RD，這樣得到的電路如圖2E。
對(duì)圖2E的分析表明，當(dāng)具有內(nèi)阻為Ri的電壓信號(hào)源Vin加到傳輸線的輸入端時(shí)，經(jīng)過(guò)傳輸線等效網(wǎng)絡(luò)傳輸后到達(dá)終接電阻RL，并經(jīng)補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)RcCc在與之串聯(lián)的RD上產(chǎn)生的電流由下式?jīng)Q定IRD=VinRL(RL+RD)(Ri+RL+ro+rb)-RL2+jωCo(Ri+ro)[(Ri+RD)(Rb+RL)]]>-RL2]+Rc(Ri+RL+ro+rb)[1+jωCo(rb+RL)(ro+Ri)/(Ri+RL+ro+rb)]1+jωRcCc]]>從上面的表達(dá)式可以看出，當(dāng)(Ri＋RD)(rb＋RL)－RL2＝o及RcCc＝(rb＋RL)(ro＋Ri)Co/(Ri＋RL＋ro＋rb)時(shí)，電流IRD將變成與頻率無(wú)關(guān)的函數(shù)，它在RD上產(chǎn)生的電壓也將是與頻率無(wú)關(guān)的函數(shù)。但是，這樣的接法不好直接付諸實(shí)用。首先RcCc的接入，它與RD分壓會(huì)大大衰減在RD上產(chǎn)生的信號(hào)電壓從而減小信噪比；其次，RD上產(chǎn)生的乃不平衡視頻信號(hào)，其上還可能存在有很大的低頻共模干擾，用一般的方法很難得到良好的抑制；第三RcCc網(wǎng)絡(luò)的接入有可能破壞電線或電纜的終端匹配條件而導(dǎo)致傳輸線的反射效應(yīng)。
為此，我們把圖2E中的補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)RcCc及后續(xù)級(jí)的輸入阻抗RD與傳輸線之間用圖3所示的由C1、R2、Q1、R3組成的射極輸入器隔離開來(lái)。圖2E傳輸線的終端接圖3的301、302輸入端，用(R1＋RV1)可調(diào)電阻代替圖2E中的RL，調(diào)節(jié)(R1＋RV1)使它剛好等于傳輸線的特征阻抗。(傳輸線可能是各種雙線傳輸線，單芯屏蔽線或電纜，它們的特征阻抗是不一樣的)使傳輸線盡可能達(dá)到匹配狀態(tài)，不產(chǎn)生反射。
圖3中Q1的射級(jí)輸出303接補(bǔ)償放大級(jí)圖4的輸入端303，圖4中C2、C3對(duì)交流可視為短路。由RV2、RV3、RV4、R4、R5、C4、C5、C6、C7、C8、C9、C10、C11、C12、C13等組成的RC網(wǎng)絡(luò)等效于圖2E正中的RcCc補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)它們隨電纜或電線長(zhǎng)短的變化，先由S11—4及S21—4作步進(jìn)式的粗選，再由RV2、RV3、RV4、作細(xì)的調(diào)整使對(duì)不同長(zhǎng)度的電線或電纜均能夠得到滿意的補(bǔ)償，由于圖3中射極輸出器的隔離使電線或電纜的匹配與補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的調(diào)節(jié)相互獨(dú)立，互不影響。
補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的輸出、RV4、C12、C13的公共接點(diǎn)，接到放大器U1的負(fù)入端，在此點(diǎn)還接有放大器負(fù)反饋電阻R7的一端。由于深度負(fù)反饋，U1的負(fù)輸入端可視為虛地點(diǎn)，由圖4可見，補(bǔ)償網(wǎng)格中相當(dāng)于圖2E中的RD電阻已不復(fù)存在，因此這一點(diǎn)的信號(hào)電壓為零，但信號(hào)電流不為零，它由輸入信號(hào)的幅度和補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的調(diào)節(jié)決定，這樣就簡(jiǎn)單地把電壓輸入信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏鬏斎氲姆糯罅?。改善了因電壓信?hào)太小而產(chǎn)生的信噪比不足的問(wèn)題。
圖4中U1貌似一般的運(yùn)算放大器，實(shí)質(zhì)上它是一個(gè)電流差(NORTON)輸入放大器。一般的運(yùn)放不具備強(qiáng)的共模抑制能力，而羅通(NORTON)放大器則有抑制高于供電電源共模干擾的能力，因而比一般差分型抗共模干擾的電路有更好的共模抑制性能。圖4中放大器U1的低頻增益由比值-R7RV2+R4+RV3+R5+RV4]]>決定，而RV2＋RV3＋RV4＋R4＋R5的調(diào)節(jié)又受到頻率補(bǔ)償?shù)南拗?，因此它的低頻增益的調(diào)節(jié)不是隨意的。為此U1的輸出403接可變?cè)鲆娣糯蠹?jí)圖5的輸入403。圖5包括由C14、R8、D1、R9、R10、R11及C15組成的直流恢復(fù)電路，它把由圖4中U1輸出的視頻信號(hào)的同步項(xiàng)通過(guò)C14、R8、D1恢復(fù)到由R9、R10、R11分壓器在電容C15上產(chǎn)生的直流電壓上，減小信號(hào)在放大器U2上的動(dòng)態(tài)范圍，以期獲得更好的線性。
射極跟隨器Q2、R12起緩沖作用，以提高直流恢復(fù)的效果。
放大器U2專用于信號(hào)增益的獨(dú)立調(diào)節(jié)，以補(bǔ)償電線電纜傳輸中和前級(jí)補(bǔ)償電路中引入的衰減。
圖5中U2的輸出501送到高頻補(bǔ)償級(jí)圖6的輸入端501。在這里對(duì)高頻失真再次進(jìn)行補(bǔ)償。
本來(lái)在圖5中U2放大器的反饋環(huán)路中也可以引入高頻補(bǔ)償?shù)模颦h(huán)路反饋中的相移很可能在某些頻率上引起寄生振蕩等不穩(wěn)定因素，而且它可補(bǔ)償?shù)姆秶豢赡芴蟆?br> 圖6所示的電路包括由R14、Q3、R15組成的射極輸出緩沖器，它把補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)與圖5中的U2隔離開來(lái)。由RV6、R25組成的衰減器，及由R16一R23，C16—C23組成的高頻補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，和RV6，R25一起共同實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的高頻補(bǔ)償，以彌補(bǔ)圖4補(bǔ)償放大級(jí)之不足。由于補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)不在反饋環(huán)路內(nèi)，不易引起寄生振蕩，有較大的補(bǔ)償范圍。
由R16—R23及C16—C23組成的網(wǎng)絡(luò)隨RV6中心抽頭的調(diào)節(jié)可在相當(dāng)大的范圍內(nèi)對(duì)高頻進(jìn)行補(bǔ)償，它還可以作成模塊式的，按不同的補(bǔ)償范圍換接。
由R24、Q4、R26組成的射極輸出器起到高頻補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)與可調(diào)增益的末極輸出極圖7之間的緩沖作用。
圖6Q4的輸出601接可調(diào)增益末極輸出級(jí)圖7的輸入601，U3也是個(gè)可調(diào)增益放大器，它補(bǔ)償高頻補(bǔ)償級(jí)圖6中由RV6、R25引入的衰減，并功率輸出以激勵(lì)圖象監(jiān)視器、錄像機(jī)、視頻開關(guān)……等等設(shè)備。
圖7中的RV7和R27決定著放大器的增益。R28、R29、R30、R31是放大器的75Ω輸出電阻。該輸出級(jí)有2—4路輸出，有視頻分配器的功能。
5、本發(fā)明與背景技術(shù)相比有a、只用單電源b、電路簡(jiǎn)單c、無(wú)需不平衡至平衡的轉(zhuǎn)換d、無(wú)需發(fā)送器、中間接力器及接收器等多品種，只用同一品種即可實(shí)現(xiàn)中間接力與接收，免除了發(fā)送器的必要性。
e、兩種獨(dú)特的補(bǔ)償方式，均不在反饋環(huán)內(nèi)，不易出現(xiàn)寄生振蕩問(wèn)題f、有多路分配輸出功能g、有很強(qiáng)的抗共模干擾的能力h、本發(fā)明能同時(shí)適用于視頻信號(hào)在電話線、電纜線、單芯屏蔽線、雙絞線、雙平行線等傳輸線內(nèi)傳輸時(shí)的校正。
i、有寬的補(bǔ)償范圍
權(quán)利要求
1.一種視頻電線電纜傳輸校正器，用來(lái)對(duì)通過(guò)普通電話線單芯屏蔽線、雙絞線、雙平行線、視頻電纜線等長(zhǎng)距離傳輸信號(hào)后所引起的幅度衰減、頻率失真及共模干擾進(jìn)行校正。它由匹配隔離級(jí)(圖3)，補(bǔ)償放大級(jí)(圖4)，可變?cè)鲆娣糯蠹?jí)(圖5)，高頻補(bǔ)償級(jí)(圖6)和可調(diào)增益末級(jí)輸出級(jí)(圖7)組成。經(jīng)電線、電纜長(zhǎng)距離傳輸來(lái)的視頻信號(hào)送到匹配隔離級(jí)(圖3)輸入端，經(jīng)匹配隔離級(jí)把傳輸線終端的匹配終接電阻與后續(xù)補(bǔ)償放大級(jí)(圖4)中的補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)隔離開，避免它們間的相互影響。補(bǔ)償放大級(jí)按照本發(fā)明導(dǎo)出的網(wǎng)絡(luò)并與相連的電流差(NORTON)輸入放大器一起對(duì)因電線、電纜傳輸引入的幅度衰減，頻率失真及共模干擾等進(jìn)行校正。已校正的信號(hào)送到可變?cè)鲆娣糯蠹?jí)(圖5)進(jìn)行第一次幅度校正?？勺?cè)鲆娣糯笃鞯妮敵鏊偷礁哳l補(bǔ)償級(jí)(圖6)對(duì)傳輸信號(hào)的高頻分量再作進(jìn)一步的補(bǔ)償。經(jīng)高頻補(bǔ)償后的信號(hào)送到可調(diào)增益末級(jí)輸出級(jí)(圖7)以校正高頻補(bǔ)償級(jí)引入的總的幅度衰減。
2.權(quán)利要求1中所說(shuō)的匹配隔離級(jí)是指通過(guò)圖3中的射級(jí)輸出器作為隔離級(jí)把圖2E中導(dǎo)出的頻率補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)與傳輸線及其終端的終接電阻離開，使它們的調(diào)節(jié)不相互影響。
3.權(quán)利要求2中所說(shuō)的終端終接電阻包括一個(gè)小的固定電阻及一個(gè)可變電阻相串聯(lián)的電阻組合，針對(duì)不同的傳輸線用它們調(diào)到這種傳輸線的特征阻抗附近，以期獲及最佳的匹配狀態(tài)。
4.權(quán)利要求1及權(quán)利要求2中所說(shuō)的補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)是把從圖2E導(dǎo)出的補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)按對(duì)不同類型不同長(zhǎng)度的傳輸線都能進(jìn)行補(bǔ)償而提出的由撥動(dòng)開關(guān)選擇的步進(jìn)式并連續(xù)可調(diào)的三節(jié)或多節(jié)RC網(wǎng)絡(luò)組成。
5.權(quán)利要求1所說(shuō)的補(bǔ)償放大級(jí)由權(quán)利要求2和4中所說(shuō)的補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)與一個(gè)電流差(NORTON)輸入放大器共同組成。它們把電壓輸入的信號(hào)轉(zhuǎn)變成電流輸入的形式以提高信噪比。電流差輸入放大器與補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合，大大地提高了電路抗共模干擾的能力，同時(shí)它的放大作用也補(bǔ)償了幅度衰減。
6.權(quán)利要求1中所說(shuō)的可變?cè)鲆娣糯蠹?jí)獨(dú)立地對(duì)信號(hào)進(jìn)行寬頻帶的幅度放大，它引入了直流恢復(fù)電路，把信號(hào)的同步頂恢復(fù)到一固定電平，從而限定了輸入信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍不隨平均分量的變化而變化，增加了放大器的有效線性動(dòng)態(tài)范圍，保證了放大器在較大的增益變化范圍內(nèi)仍然線性工作。這就可以在大范圍內(nèi)進(jìn)行幅度校正，適用更長(zhǎng)的電線或電纜傳輸損耗的補(bǔ)償。
7.權(quán)利要求1中所說(shuō)的高頻補(bǔ)償級(jí)是由兩個(gè)作前后隔離用的射級(jí)輸出器與其間的連續(xù)可調(diào)的遞進(jìn)式的高頻補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)組成，整個(gè)電路中無(wú)反饋環(huán)，不致因閉環(huán)相移而導(dǎo)致補(bǔ)償過(guò)程中的不穩(wěn)定性或寄生振蕩。前后隔離級(jí)也減小了前后級(jí)間的相互影響。
8.權(quán)利要求1中所說(shuō)的可調(diào)增益末級(jí)輸出級(jí)是一個(gè)補(bǔ)償高頻補(bǔ)償級(jí)引入的幅度衰減并提供2—4路(視具體應(yīng)用場(chǎng)合而定)75Ω阻抗輸出的功率放大器，它有接近于供電電壓的動(dòng)態(tài)范圍，其增益可在大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。
9.權(quán)利要求1、權(quán)利要求6和權(quán)利要求8中所提級(jí)的可變?cè)鲆娣糯蠹?jí)及可調(diào)增益末級(jí)輸出級(jí)都只作專職信號(hào)放大用，沒有向它們提出對(duì)電纜傳輸進(jìn)行頻率補(bǔ)償?shù)娜蝿?wù)，避免了增益、頻率調(diào)節(jié)之間的相關(guān)性，它們都工作在極寬頻帶范圍內(nèi)，有較大的增益調(diào)節(jié)范圍。
全文摘要
本發(fā)明屬于廣播和應(yīng)用電視領(lǐng)域。它主要解決廣播和應(yīng)用電視系統(tǒng)中視頻信號(hào)通過(guò)電線或電纜長(zhǎng)距離傳輸后而引起的幅度衰減和頻率失真的校正以及抑制長(zhǎng)距離傳輸而引入的共模干擾等問(wèn)題。主要的技術(shù)特征在于導(dǎo)出了一個(gè)補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)并與電流差輸入放大器相結(jié)合，對(duì)寬范圍的電線或電纜長(zhǎng)度可步進(jìn)式地連續(xù)補(bǔ)償，并能抑制超過(guò)供電電壓的共模干擾，與后續(xù)的可變?cè)鲆?、高頻補(bǔ)償和可調(diào)增益末級(jí)輸出級(jí)一起，實(shí)現(xiàn)多模式、長(zhǎng)距離視頻電線電纜傳輸?shù)男Ｕ?br> 文檔編號(hào)H04B3/02GK1114488SQ94108029
公開日1996年1月3日 申請(qǐng)日期1994年8月4日 優(yōu)先權(quán)日1994年8月4日
發(fā)明者沈來(lái)沛 申請(qǐng)人:沈來(lái)沛