MHW7222A型放大器在校园CATV干线系统改造中的设计与应用

2006-05-07 15:50:07来源: 国外电子元器件

1 引言

有线电视(CATV)网是近几年来发展极为迅速的广播、电视传输网络,据统计资料显示,我国有线电视用户已超过8000万户,而且仍以每年500万户的入网速度递增发展。随着数字压缩技术和卫星传输技术的不断进步,全国省级电视台和大部分大中城市的市级电视台的电视节目相继上星,有线电视的可传输信息量急剧增加。这对高等院校教学无疑提供不可多得的“海量”教育资源,但我国大专院校原有的电视网络多为300MHz或550MHz邻频传输网络,网络传输宽度成为“海量”资源利用的瓶颈。因此,提高CATV区域性网络,尤其是校园CATV网络的传输频率已经势在必行。

由于传输频率的提高将可能给整个系统带来更多的电缆损耗,因此,在设计干线放大器及其派生出来的桥接放大器时,往往会给设计者提出更高的更求。由于电缆损耗随环境、传输频率的变化而变化,因此当环境温度变化较大时,干线系统电平会随之产生较大的漂移,而这种漂移会因传输频率的不同而有所差异,从而引起系统信噪比下降或者交调失真。另外,它可能还会引起衰减斜的率变化。目前利用新型高性能模块放大器来解决上述问题已受到广泛重视,本文介绍MOTOROLA新型模块放大器MHW7222A在750MHz邻频传输CATV干线系统中的设计与应用。

2 MHW7222A型放大器的性能与参数

Motorola MHW7222A型放大器是一种为750MHz闭路电视系统中的干线放大器和支路放大器专门设计的集成电路,该器件采用砷离子注入工艺和全镀金方法,因而极大地提高耐久性和放大保真特性。MHW7222A可传输76个频道电视节目,频带宽度为40~750MHz,典型功率增益为22.3dB。表1所列是其工作条件要求,从表中可知,该模块放大器可在我国华南、华东、华中和西南地区使用,而在华北、西北、尤其是东北地区则不适应。

表1 MHW7222A模块放大器工作环境要求

  符  号 数  值 单  位
直流供电电压 Vcc 28 Vdc
射频输入电平(单通道) Vin 70 dBmV
工作环境温度范围 Tc -20~+100
存储温度范围 Tstg -40~+100

该模块放大器的工作特性参数见表2所列。从表中可以看出:MHW7222模块放大器的功率增益比较均匀,平坦度较好,而且反射损耗随频率的变化非常小。它的复合二次差拍比(CSO=57dB)和复合三次差拍比(CTB=60dB)在最坏的情况下均符合技术要求。

放大器是CATV网络中产生交调真和互调失真的主要来源,尽管一般情况下都要求放大器工作于线性放大区域,然而,不同程序的二次或高次谐波干扰所带来的失真波形往往是不可避免的。因此在选取有源器件时,应选取非线性失真小的模块放大器。

表2 MHW7222A模块放大器特性参数表

参             数 符  号 最小值 典型值 最大值 单  位
频率范围 BW 40 750 MHz
功率增益f=50
        f=750
Gp 20.8
22
21.5
22.3
22.2
24
dB
斜率 S 0 1 2 dB
平坦度 Gf 0.4 0.6 dB
输入/输出反射损耗 IRL/ORL 20 24 dB
互调比
Vout=+40dBV/ch;110频道,Fm=55.25MHz
Vout=+44dBC/ch;77频道,Fm=55.25MHz
IM

75
70


65
dB
反射损失 RLD 0.008 dB/MHz
复位二次差拍比
Vout=+40dBV/ch;110频道
Vout=+44dBV/ch;77频道

CSO110
CSO77

-65
-65
-57 dB
交调比:
Vout=+40dBV/ch;110频道,Fm=55.25MHz
Vout=+44dBV/ch;77频道,Fm=55.25MHz
CM
XMD110
XMD77

-64
-60
-60 dBc
复合三次差拍比:
Vout=+40dBV/ch;110频道,最坏情况4dBV/ch;77频道,最坏情况
CTB
CTB110
CTB77

-63
-62
-60 dBc
噪声系数:f=50MHz
          f=750MHz
NF 3.6
5.5
5
7
dB
直流电流 IDC 180 220 240 mA

3 MHW7222A在校园CATV的应用

在校园CATV网络改造方案完成系统指标分配后,干线放大器的设计任务主要是完成三项射频技术参数,即载噪比C/N、交扰调制比CM和复合三次有效期拍比CTB的计算。以使选择的放大器的技术参数在各个部分都能满足指标分配的要求。

笔者参考设计的校园CATV传输系统采用全同轴电缆、无主干星形和树形混合结构,根据校园布局,选用桥接放大器来传输四路支干线至各自的分配系统,每条支干长约500米。按照传输60套电视节目设计,系统各项指标的设计和分配如下:

(1)整体指标:信噪比C/N≥45dB;交扰调制比≥48dB;载波互调比IM≥60dB;组合三次差拍比CTM≥58dB。

(2)系统指标分配:根据设计确定的整体指标如表3所列。

表3 系统指标分配表

           部  分
项   目
前  端 支    干 分配部分
比  例 数  据
载噪比C/N 7/10 2/10 52dB 1/10
交扰调制比CM 2/10 2/10 62dB 6/10
载波互调比IM 2/10 2/10   6/10
组合咕次差拍比CTB     -68dB -58.2dB

本系统中的支干线采用—12同轴电缆,它的衰减量为9.5dB/100米(f=75MHz),工作频率f=45~800MHz,温度系数α=0.002/℃。由于本系统所在地区的温度变化范围在5~35℃之间,全年温度差为20℃±15℃,因此可计算得到放大器间电缆损耗随温度变化的电平波动范围为±0.71dB。表4给出了该传输系统的各项性能指标的比较。

实验表明,选用新型模块放大器MHW7222A作为校园CATV干线放大器,在优化设计放大器级联数和准确控制各级放大器的输入输出电平的前提下,可使75MHz CATV网络的非线性失真得到明显改善。因此,用MOTOROLA公司生产的新型模块放大器MHW7222A,在校园CATV网络由550MHz提升为750MHz的改造工程中,作为干线放大器(或桥接放大器)是一种切实可行而且比较经济适用的选择。

表4 传输系统各项指标比较

  C/N CM CTB
国际值 53 46  
设计值 45 48 -58
传输系统分配值 52 62 -68
计算值 53.5 70.13 -70.1

4 结论

在信息应用日益重要的今天,必须全方位运用各种媒体的信息进行教学,以满足师生日益增长的对新知识的需求,校园有线电视仍然是最方便、最廉价的信息来源。校园CATV传输带宽的加宽是满足这一需求的必经之路。但由于传输频道的增加,线路放大器产生的非线性失真将会明显增大,工作环境温度的变化也会引起线损的增加从而导致放大器输入电平降低。另外,可能还会出现交、互调干扰。因此,设计时应选用非线性失真小、传输特性优良的模块放大器作为CATV干线放大器。

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