专利名称：用于双向有线电视网电缆调制解调器的下行接收电路和上行调制电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及网络通信技术，双向有线电视网络传输技术，Internet接入技术，数字调制技术及计算机设计和制造技术。
现行Internet接入手段不外乎电话拨号上网和DDN数据专线上网，前者速度极低，后者费用昂贵。目前还在开发一种利用有线电视网进行高速Internet接入的方法，其采用的电缆调制解调器由电源供给电路，复位电路、显示电路、控制电路、串行通信电路、存储器电路、以太网接口电路、信号处理电路、下行接收电路、上行调制电路组成。其中下行接收电路包括调谐电路、中频放大及处理电路和下行信号处理电路，其缺点是在64QAM调制方式下工作时特性较好，而在256QAM调制方式下则不稳定，具体表现为对输入信号强弱变化的自适应能力差，噪声大，相位误差大，微分增益大。上行调制电路由上行信号处理电路、放大器电路和输出滤波电路组成，它的缺点是输出功率可调范围小，功率调节精度差，噪声大，相位误差大，谐波干扰大。
本发明的目的是提供一种根据中频信号强弱变化能自动调节放大增益，保持输出信号强度恒定，并将中频信号转换为基带信号；减小谐波干扰造成相位误差，提高输出功率的调节精度和稳定度，避免无用信号泄露干扰的用于双向有线电视网电缆调制解调器的下行接收电路和上行调制电路。
本发明的目的是这样实现的，下行接收电路由调谐电路、中频放大及处理电路和下行信号处理电路构成，调谐电路将88-860MHz射频输入信号变为43．75MHz的差分中频信号，下行信号处理电路以BCM3116为核心，对信号进行A／D变换、64／256QAM解调和前向纠错处理。其特征是中频放大及处理电路由电阻网络电路、自动增益控制信号处理电路、时钟电路、藕合电路、低通滤波器、电源滤波电路构成。调谐电路来的差分中频信号经电阻网络电路送入U2的1、2脚，下行信号处理电路送出的脉冲自动增益控制信号经自动增益控制信号处理电路送入U2的3脚，控制放大增益，时钟电路提供外部时钟信号，差分中频信号和时钟信号在第一级混频放大器中混频，将中频信号转换为基带信号，基带信号经藕合电路，送入U2的第二级放大器放大，电阻控制第二级放大器放大增益，放大后的信号经低通滤波器滤除高次谐波，送给下行信号处理电路。
上行调制电路由上行信号处理电路、放大器电路和输出滤波电路构成，上行信号处理电路以BCM3037为核心，对上行信号进行16QAM／QPSK调制，前向纠错及D／A变换处理，其特征是具有阻抗匹配及滤波电路、电子开关电路。阻抗匹配及滤波电路是对上行信号处理电路输出的差分平衡信号转变为不平衡信号，同时完成阻抗变换，使上行信号处理电路和放大器电路各自达到阻抗匹配，且滤除高次谐波。放大器电路由两级定增益放大器和一个可变衰减电路构成，对信号进行第一级放大，并调节放大增益；放大后的信号输入可变衰减电路，可按2dB的步长调节信号衰减；衰减后的信号经藕合电容进入第二级放大器放大，并调节放大增益，可按2dB的步长调节信号的输出功率。电子开关电路当上行信道无信号传输时，使放大器的输出端与输出滤波电路的输入端断开，同时将输出滤波电路的输入端接地；当上行信道有信号传输时，使放大器的输出端与输出滤波电路的输入端连接，进行信号传输。输出滤波电路电子开关电路输出信号，送入输出滤波电路，滤除放大器电路产生的高次谐波，并进行阻抗匹配。
本发明的优点是扩展了下行接收电路工作的动态范围，对88-860MHz输入信号在-15dBmv-+15dBmv范围内均可正常工作，自动适应信号的强弱变化，保持输出信号强度恒定不变；采用基带输出方式，避免了在较高频率下分布参数对电路特性的影响，电路工作稳定；减小了现有技术导致的噪声大，微分增益大，相位误差大的缺点；基带工作方式，对微分增益，相位误差等造成的干扰不敏感，不但适合64QHM信号的处理，而且满足256QAM信号处理要求。上行调制电路的阻抗匹配及滤波电路滤除了随同信号一同产生的高次谐波，使之不能进入放大器电路，减小谐波干扰，及造成的相位误差；上行信号处理电路和放大器电路各自达到阻抗匹配，提高了有用信号的输出功率。放大器电路可按2dB步长调节信号的输出功率，提高输出功率的调节精度和稳定度。加入电子开关电路，无信号传输时内外电路完全隔离，避免传输电路无信号传输时仍有无用信号泄露形成干扰、噪声。输出滤波电路滤除由放大器电路产生的高次谐波，进行阻抗匹配。装有下行接收电路、上行调制电路的双向有线电视网的电缆调制解调器，采用了数字调制技术和实时嵌入式操作系统，由上、下行电路和信号处理电路对数据进行D／A、A／D转换；自动对数据的传输进行调节，并完成计算机间的数据交换，控制显示电路指示当前工作状态，从而提供一种自动跟踪网络，选择最佳的传输状态，以提供高级、快速INTERNET接入手段。
以下结合实施例对本发明进行详细说明。
图1为本发明下行接收电路框图。
图2为本发明下行接收电路图。
图3为本发明上行调制电路框图。
图4为本发明上行调制电路图。
下行接收电路如图1、2所示，由调谐电路、中频放大及处理电路和下行信号处理电路构成，调谐电路将88-860MHz射频输入信号变为43．75MHz的差分中频信号，下行信号处理电路以BCM3116为核心，对信号进行A／D变换、64／256QAM解调和前向纠错处理。中频放大及处理电路中的电阻网络电路电容C3、C4一端接调谐电路Y1的4、5脚输出，C3、C4的另一端分别接电阻R4和R3的结点、R5和R3的结点，R4和R6的结点接U2的1脚，R5和R6的结点接U2的2脚。从调谐电路来的差分中频信号经此电路输入U2UPC2798的第一级混频放大器。
自动增益控制信号处理电路电阻R19一端接下行信号处理电路U3BCM3116的55脚，R19的另一端接电容C39、C40、电阻R18的一端、电容C39、C40的另一端接地，R18的另一端接电容C21、C22的一端，C21、C22另一端接模拟地。R11一端接R18，R11的另一端接R12、C8、C9的一端及U2的3脚，R12、C8、C9另一端接模拟地。由下行信号处理电路送出的脉动自动增益控制信号经自动增益控制信号处理电路变为稳定的电压信号，加到U2的3脚，根据中频信号强弱变化自动增益控制信号控制U2的第一级放大器增益，保持输出信号强度恒定。
时钟电路Y2一端接电容C10及U2的10脚，Y2的另一端接模拟地，C10的另一端接U2的9脚，C11的一端接U2的7脚，另一端模拟地，U2的6、20脚接模拟地。时钟电路提供U2所需的38MHz外部时钟信号，此时钟信号与差分中频信号在第一级混频放大器中混频后，将43．75MHz的中频信号转换为5．75MHz的基带信号，此基带信号由U2的第一级放大器输出端18、19脚输出。
藕合电路R7、R8一端分别接U2的18、19脚，R7、R8的另一端分别接C5、C6的结点、C5、C7的结点，C6、C7另一端分别接U2的14、15脚，电阻R9接在U2的16、17脚之间。18、19脚输出的信号经藕合电路送入U2的第二级放大器14、15脚。R9的阻值决定了U2的第二级放大器的增益，放大后的信号由U2的11、12脚输出。
低通滤波器由C23、C24、C25、C26、C27、C28、C29、C30、C31、C32和电感L3、L4、L5、L6、L7、L8组成，C23、C24、C25串联，L3、L4、L5串联，L6、L7、L8串联，C30、C31、C32串联，C23、L3接C26，C30、L6接C26另一端，C23、C24结点和L3、L4结点接C27，C30、C31结点和L6、L7结点接C27另一端，C24、C25结点和L4、L5结点接C28，C31、C32结点和L7、L8的结点接C28另一端，C25、L5接C29，C32、L8接C29另一端。U2的11、12脚分别接R13、R14，R13、R14的另一端接C26的两端，低通滤波器的C29两端接C33、C34一端，C33、C34另一端接L10、11、12脚。输出信号经电阻R13、R14低通滤波器以滤除高次谐波，滤波后的信号经C33、C34藕合电容送给下行信号处理电路。
电源滤波电路电感L2一端接电源，另一端接C12、C13、C14、C15、C16、C17的一端及U2的4、13脚，C12、C13、C14、C15、C16、C17另一端接模拟地。电源滤波电路供电。
上行调制电路如图3、4所示，由上行信号处理电路、放大器电路和输出滤波电路构成，上行信号处理电路以BCM3037为核心，对上行信号进行16QAM／QPSK调制，前向纠错及D／A变换处理，还具有阻抗匹配及滤波电路、电子开关电路。阻抗匹配及滤波电路阻抗匹配电路藕合电容C90、C91分别接U4的41、40脚，C90、C91的另一端接T1的线圈，T1的次级线圈接电阻R49、R48的结点及模拟地，R49另一端接R50，R48、R50另一端接模拟地。滤波电路R49和R50的结点接C92、L13的一端，L13另一端接C93、L14的一端，L14的另一端接L15、C94的一端，L15的另一端接C95、C96一端，C92、C93、C94、C95另一端接模拟地，C96另一端接C97一端。由U4的40、41脚输出的差分平衡信号经阻抗匹配电路转变为不平衡信号，同时完成阻抗变换，使上行信号处理电路和放大器电路各自达到阻抗匹配，经滤波电路滤除高次谐波以减小谐波干扰。
放大器电路由两级定增益放大器和一个可变衰减电路构成。C97接C104一端，C104另一端接R68、U5(ARA05050)10脚，R68另一端接模拟地，在U5的4、3脚间接C105。对信号进行第一级放大，R68的阻值决定放大增益，放大过的信号由U5的4脚输出经藕合电容C105由U5的3脚输入可变衰减电路，可按2dB的步长调节信号的衰减。反馈网络C102、R51的一端接C97一端，C102、R51的另一端接C105一端，为第一级放大电路提供负反馈以保持电路稳定。电源滤波分压电路L16一端接电源、另一端接C98、C99、C100、C101一端，C98、C99、C100、C101另一端接模拟地，L16接L17，L17另一端接C105；L17接R58，R58和R60的结点接C114、R59，R59另一端接U5的5脚，R60、C114另一端接模拟地。C115、C116接U5的6、7、8、9脚，另一端接模拟地。电源滤波电路经L17向第一组放大器提供直流偏置电压，同时R58、R60构成的分压电路经C114、R59为第一级放大器提供基准电压，C115、C116是隔直旁路电容，L17是扼流圈，用来滤除反馈网络对电源的高频干扰。C103、R57并接一端接模拟地，另一端接U5的2脚为旁路电路。R67和C117并接一端模拟地，另一端接U5的11脚为第一级放大器提供直流偏置。C118接电源及U5的12脚，另一端接模拟地，是电源滤波电容。U5的26脚接C108，C108的另一端接R61和C109，C109另一端接R62、U5的24脚，衰减后的信号由U5的26脚输出，经藕合电容C108、C109送给U5的第二级放大器输入24脚，电阻R62为放大器输入电阻。C109、R61构成反馈网络，为第二级放大电路提供负反馈以保持电路稳定。电源滤波分压电路L18接电源，另一端接C110、C111、C112、C113的一端，C110、C111、C112、C113的另一端接模拟地；L18接L19，L19另一端接U5的18脚，L18接R70，R70和R71的结点接C119和R69，R69另一端接U5的19脚，R71，C119的另一端接模拟地。电源电路经L19向第二级放大器提供直流偏置电压，同时R76，R72构成的分压电路经C119、R69的第二级放大器提供基准电压，L19是扼流圈，用来滤除反馈网络对电源的高频干扰。C106、C107并接U5的20、21、22、23脚，另一端接模拟地，为隔直旁路电容。可按2dB的步长调节信号的输出功率，提高输出功率的调节精度和稳定度。
电子开关电路非门U6-A接U6-B接U6-C、R81，R81接场效应管Q1的3脚，C120接U5的18脚、C120另一端接Q1的2脚，电源接R79、C122、C121、R78，R78另一端接Q1的2脚，C121、C122另一端接模拟地，R79另一端接Q1的1脚R90；R80的另一端接Q2的2脚，R82的另一端接Q2的3脚，R79接R83、C152，R83的另一端和C151的一端接Q2的1脚，C151、C152另一端接模拟地。放大信号由U5的18脚输出经藕合电容C120送入电子开关电路。非门U6-A、U6-B、U6-C和电阻R81、R82构成门控电路，控制电子开关的导通与截止，场效应管Q1为第一级电子开关，当其导通且Q2截止时放大器电路的输出信号才可通过电子开关电路传输到输出滤波电路。C121、C122为Q1的电源滤波电容，R78、R79为Q1提供直流偏置电压。Q2为第二级电子开关，当其导通时输出滤波电路的输入端通过R80和C151交流接地，即输出滤波电路无信号输入。C132为Q2的电源滤波电容，R79、R83为Q2提供直流偏置电压。当上行信道无信号传输时，使放大器的输出端与输出滤波电路的输入端断开，同时将输出滤波电路的输入端接地；当上行信道有信号传输时，使放大器的输出端与输出滤波电路的输入端连接，进行信号传输。
输出滤波电路由C141、C142、C143、C144、C145、C146、C147、L24、L25、L26构成，C141、C142、C143一次串接，L24、L25、L26一次串接，L140一端接Q1的1脚，C140、C141的结点和L24的一端接C144，C141、C142的结点及L24、L25的结点接C145，C142、C143的结点及L25、L26的结点接C146，C143、L26、C147的一端接电阻R72，R72另一端为输出，C144、C145、C146、C147另一端接模拟地。电子开关电路的输出信号由藕合电容C140送入输出滤波电路，滤波的信号经电阻R72输出，滤除放大器电路产生的高次谐波，并进行阻抗匹配。
权利要求
1.用于双向有线电视网电缆调制解调器的下行接收电路，由调谐电路、中频放大及处理电路和下行信号处理电路构成，调谐电路将88-860MHz射频输入信号变为4375MHz的差分中频信号，下行信号处理电路以BCM3116为核心，对信号进行A／D变换、64／256QAM解调和前向纠错处理，其特征是中频放大及处理电路由电阻网络电路、自动增益控制信号处理电路、时钟电路、藕合电路、低通滤波器、电源滤波电路构成；调谐电路来的差分中频信号经电阻网络电路送入U2的1、2脚，下行信号处理电路送出的脉冲自动增益控制信号经自动增益控制信号处理电路送入U2的3脚，控制放大增益，时钟电路提供外部时钟信号，差分中频信号和时钟信号在第一级混频放大器中混频，将中频信号转换为基带信号，基带信号经藕合电路，送入U2的第二级放大器放大，电阻控制第二级放大器放大增益，放大后的信号经低通滤波器滤除高次谐波，送给下行信号处理电路。
2.根据权利要求1所述的下行接收电路，其特征是中频放大及处理电路中的电阻网络电路电容C3、C4一端接调压器电路Y1的4、5脚输出，C3、C4的另一端分别接电阻R4和R3的结点、R5和R3的结点，R4和R6的结点接U2的1脚，R5和R6的结点接U2的2脚；从调谐电路来的差分中频信号经此电路输入U2的第一级混频放大器。
3.根据权利要求1所述的下行接收电路，其特征是中频放大及处理电路中自动增益控制信号处理电路电阻R19一端接下行信号处理电路U3的55脚，R19的另一端接电容C39、C40、电阻R18的一端、电容C39、C40的另一端接地，R18的另一端接电容C21、C22的一端，C21、C22另一端接模拟地，R11一端接R18，R11的另一端接R12、C8、C9的一端及U2的3脚，R12、C8、C9另一端接模拟地；由下行信号处理电路送出的脉动自动增益控制信号经自动增益控制信号处理电路变为稳定的电压信号，加到U2的3脚，根据中频信号强弱变化自动增益控制信号控制U2的第一级放大器增益，保持输出信号强度恒定。
4.根据权利要求1所述的下行接收电路，其特征是中频放大及处理电路中的藕合电路R7、R8一端分别接U2的18、19脚，R7、R8的另一端分别接C5、C6的结点、C5、C7的结点，C6、C7另一端分别接U2的14、15脚，电阻R9接在U2的16、17脚之间；18、19脚输出的信号经藕合电路送入U2的第二级放大器14、15脚。R9的阻值决定了U2的第二级放大器的增益，放大后的信号由U2的11、12脚输出。
5.根据权利要求1所述的下行接收电路，其特征是中频放大及处理电路中的低通滤波器由C23、C24、C25、C26、C27、C28、C29、C30、C31、C32和电感L3、L4、L5、L6、L7、L8组成，U2的11、12脚分别接R13、R14，R13、R14的另一端接C26的两端，低通滤波器的C29两端接C33、C34一端，C33、C34另一端接L10、11、12脚；输出信号经电阻R13、R14低通滤波器以滤除高次谐波，滤波后的信号经C33、C34藕合电容送给下行信号处理电路。
6.用于双向有线电视网电缆调制解调器的上行调制电路，由上行信号处理电路、放大器电路和输出滤波电路构成，上行信号处理电路以BCM3037为核心，对上行信号进行16QAM／QPSK调制，前向纠错及D／A变换处理，其特征是具有阻抗匹配及滤波电路、电子开关电路，阻抗匹配及滤波电路是对上行信号处强电路输出的差分平衡信号转变为不平衡信号，同时完成阻抗变换，使上行信号处理电路和放大器电路各自达到阻抗匹配，且滤除高次谐波；放大器电路由两级定增益放大器和一个可变衰减电路构成，对信号进行第一级放大，并调节放大增益，放大后的信号输入可变衰减电路，可按2dB的步长调节信号衰减，衰减后的信号经藕合电容进入第二级放大器放大，并调节放大增益，可按2dB的步长调节信号的输出功率；电子开关电路当上行信道无信号传输时，使收大器的输出端与输出滤波电路的输入端断开，同时将输出滤波电路的输入端接地；当上行信道有信号传输时，使放大器的输出端与输出滤波电路的输入端连接，进行信号传输；输出滤波电路电子开关电路输出信号，送入输出滤波电路，滤除放大器电路产生的高次谐波，并进行阻抗匹配。
7.根据权利要求10的述的上行调制电路，其特征是阻抗匹配及滤波电路阻抗匹配电路藕合电容C90、C91分别接U4的41、40脚，C90、C91的另一端接T1的线圈，T1的次级线圈接电阻R49、R48的结点及模拟地，R49另一端接R50，R48、R50另一端接模拟地；滤波电路R49和R50的结点接C92、L13的一端，L13另一端接C93、L14的一端，L14的另一端接L15、C94的一端，L15的另一端接C95、C96一端，C92、C93、C94、C95另一端接模拟地，C96另一端接C97一端；由U4的40、41脚输出的差分平衡信号经阻抗匹配电路转变为不平衡信号，同时完成阻抗变换，使上行信号处理电路和放大器电路各自达到阻抗匹配，经滤波电路滤除高次谐波以减小谐波干扰。
8.根据权利要求10的述的上行调制电路，其特征是放大器电路由两级定增益放大器和一个可变衰减电路构成；C97接C104一端，C104另一端接R68、U5的10脚，R68另一端接模拟地，在U5的4、3脚间接C105；对信号进行第一级放大，R68的阻值决定放大增益，放大过的信号由U5的4脚输出经藕合电容C105由U5的3脚输入可变衰减电路，可按2dB的步长调节信号的衰减；反馈网络C102、R51的一端接C97一端，C102、R51的另一端按C105一端，为第一级放大电路提供负反馈以保持电路稳定；电源滤波分压电路L16一端接电源、另一端接C98、C99、C100、C101一端，C98、C99、C100、C101另一端接模拟地，L16接L17，L17另一端接C105；L17接R58，R58和R60的结点接C114、R59，R59另一端接U5的5脚，R60、C114另一端接模拟地；C115、C116接U5的6、7、8、9脚，另一端接模拟地；电源滤波电路经L17向第一组放大器提供直流偏置电压，同时R58、R60构成的分压电路经C114、R59为第一级放大器提供基准电压，C115、C116是隔直旁路电容，L17是扼流圈，用来滤除反馈网络对电源的高频干扰；C103、R57并接一端接模拟地，另一端接U5的2脚为旁路电路；R67和C117并接一端模拟地，另一端接U5的11脚为第一级放大器提供直流偏置；C118接电源及U5的12脚，另一端接模拟地，是电源滤波电容；U5的26脚接C108，C108的另一端接R61和C109，C109另一端接R62、U5的24脚，衰减后的信号由U5的26脚输出，经藕合电容C108、C109送给U5的第二级放大器输入24脚，电阻R62为放大器输入电阻；C109、R61构成反馈网络，为第二级放大电路提供负反馈以保持电路稳定；电源滤波分压电路L18接电源，另一端接C110、C111、C112、C113的一端，C110、C111、C112、C113的另一端接模拟地；L18接L19，L19另一端接U5的18脚，L18接R70，R70和R71的结点接C119和R69，R69另一端接U5的19脚，R71，C119的另一端接模拟地；电源电路经L19向第二级放大器提供直流偏置电压，同时R76，R72构成的分压电路经C119、R69的第二级放大器提供基准电压，L19是扼流圈，用来滤除反馈网络对电源的高频干扰；C106、C107并接U5的20、21、22、23脚，另一端接模拟地，为隔直旁路电容；可按2dB的步长调节信号的输出功率，提高输出功率的调节精度和稳定度。
9.根据权利要求10的述的上行调制电路，其特征是电子开关电路非门U6-A接U6-B接U6-C、R81，R81接场效应管Q1的3脚，C120接U5的18脚，C120另一端接Q1的2脚，电源接R79、C122、C121、R78，R78另一端接Q1的2脚，C121、C122另一端接模拟地，R79另一端接Q1的1脚和R80；R80的另一端接Q2的2脚，R82的另一端接Q2的3脚，R79接R83、C152，R83的另一端和C151的一端接Q2的1脚，C151、C152另一端接模拟地放大信号由U5的18脚输出经藕合电容C120送入电子开关电路；非门U6-A、U6-B、U6-C和电阻R81、R82构成门控电路，控制电子开关的导通与截止，场效应管Q1为第一级电子开关，当其导通且Q2截止时放大器电路的输出信号才可通过电子开关电路传输到输出滤波电路；C121、C122为Q1的电源滤波电容，R78、R79为Q1提供直流偏置电压；Q2为第二级电子开关，当其导通时输出滤波电路的输入端通过R80和C151交流接地，即输出滤波电路无信号输入；C152为Q2的电源滤波电容，R79、R83为Q2提供直流偏置电压；当上行信道无信号传输时，使放大器的输出端与输出滤波电路的输入端断开，同时将输出滤波电路的输入端接地；当上行信道有信号传输时，使放大器的输出端与输出滤波电路的输入端连接，进行信号传输。
10.根据权利要求10的述的上行调制电路，其特征是输出滤波电路由C141、C142、C143、C144、C145、C146、C147、L24、L25、L26构成，C141、C142、C143一次串接，L24、L25、L26一次串接，L140一端接Q1的1脚，C140、C141的结点和L24的一端接C144，C141、C142的结点及L24、L25的络点接C145，C142、C143的结点及L25、L26的结点接C146，C143、L26、C147的一端接电阻R72，R72另一端为输出，C144、C145、C146、C147另一端接模拟地；电子开关电路的输出信号由藕合电容C140送入输出滤波电路，滤波的信号经电阻R72输出，滤除放大器电路产生的高次谐波，并进行阻抗匹配。
全文摘要
用于双向有线电视网电缆调制解调器的下行接收电路和上行调制电路,下行接收电路由调谐电路、中频放大及处理电路和下行信号处理电路构成,上行调制电路由上行信号处理电路、阻抗匹配及滤波电路、放大器电路、电子开关电路和输出滤波电路构成,根据中频信号强弱变化能自动调节放大增益,保持输出信号强度恒定,并将中频信号转换为基带信号;减小谐波干扰造成相位误差,提高输出功率的调节精度和稳定度,避免无用信号泄露干扰。
文档编号H04N7/10GK1295409SQ0012331
公开日2001年5月16日 申请日期2000年11月24日 优先权日2000年11月24日
发明者李世宽, 田晓明, 王国栋, 兰旭, 万涛, 李弘 , 高智 申请人:大连大显集团有限公司