專利名稱：用低頻信號調節射頻輸出電壓電平及鑒別設備間連接電纜通路的電路及方法
技術領域：
本發明涉及采用低頻信號調節射頻(RF)輸出電壓電平及鑒別設備間連接(IFL)電纜的通路的RF輸出電壓電平調節電路及其方法，更具體地，涉及采用低頻信號調節RF輸出電壓電平及鑒別IFL的通路的電路及其方法，借此將經過室內設備電平調節后的低頻信號傳輸進一個室外設備，采用該低頻信號來調節輸入到傳輸塊升頻器(TBU)的中頻傳輸(IF TX)信號的電平，從而最終調節從固態功率放大器(SSPA)輸出的RF輸出電壓電平，該低頻信號再度從室外設備傳輸到室內設備，然后該室內設備檢測該信號，借此容易地鑒別IF·L電纜是否存在異常連通。
通常，在采用衛星通信設備的通信系統中，調節等效各向同性輻射功率(EI RP)是主要的。傳統上，為了達到EI RP調節的目的要調節RF輸出電壓電平，這需要一臺微型計算機及其外圍電路。這會使電路變得復雜而提高成本。同時，為了鑒別IFL電纜是否存在異常連通，必須從系統上分離該IFL電纜來執行大量的測試。
同時，在由衛星執行通信中的一種衛星本地站技術是日本專利特許公報平3-101526所已知的，該專利涉及通過監控未設置用于保持衛星輸出恒定的調節裝置的衛星通信地面站中通信各方的衛星電路的狀態而簡化衛星電路的操作的一種技術。具體地，這一技術是通過裝設附加邏輯裝置而完成的，該邏輯裝置用通過接收一方發送的一個通信信號而獲得的一個接收電平來計算衛星向該方的下行鏈路的減少量，或者用通過接收減少了下行鏈路的量的一方的另一方發送的通信信號而獲得的一個接收電平來計算向該另一方的上行鏈路的減少量，借此監控未設置用于保持衛星輸出恒定的調節裝置的衛星通信地面站中通信各方的衛星電路的狀態，從而簡化衛星電路的操作。
這便是，該技術旨在通過計算一方的下行鏈路的減少量及另一方的上行鏈路的減少量而容易地找到通信信號的誤差，并通過監控衛星電路的狀態而簡化衛星電路的操作。然而，這不適用于下述情況旨在一個系統出現異常的當時快捷地檢測出異常方，而自動地補償TX電纜所衰減的IF信號，以及容易地通過在室內觀察一個發光二極管(LED)而鑒別室內設備與室外設備之間所裝設的IFL的異常接通。
為了解決先有技術中的問題，在本發明中利用低頻信號較少衰減的特征，從電平調節成256級中之一的一個低頻信號及一個通過倍增一個IF信號電平調節的低頻信號檢測基準電平，并經由TX電纜將它們從一個室內設備傳輸到一個室外設備，及在該室外設備中分離這些信號。然后將一個可變增益放大器(VGA)的增益調節到與基準電平一樣大，調節輸入到TBU的IFTX信號的電平，而最終調節從SSPA輸出的RF輸出電壓電平。
同時本發明中提供了這樣的裝置，如果從室外設備分離出的低頻信號是用一個IF RX信號倍增后再經由一條(接收)RX電纜傳輸到該室外設備的，該低頻檢測器便檢測出該低頻信號的電平，而接通一個綠色LED，借此能用目視容易地鑒別IFL電纜的異常連通。
這便是說，用于調節一個RF輸出電壓電平來調節一個衛星通信系統的等效各向同性輻射功率(EI RP)的電路包括一個室內設備，具有一個用于調制輸入信號的調制器；一個低頻振蕩器，用于振蕩及輸出一個低頻信號；一個低頻可變增益放大器，用于調節該低頻可變增益放大器輸出的低頻振蕩信號的電壓增益；一個發送方多路轉換器，用于多路轉換及輸出從該調制器與低頻可變增益放大器輸入的一個信號；一塊基帶與控制板(BB&C)，用于輸出一個RF輸出電壓電平調節信號及一個鎖存控制信號；一個鎖存器，用于按照該鎖存控制信號存儲BB&C輸出的RF電壓電平調節信號；一個數模(D/A)轉換器，用于將從該鎖存器輸入的一個數字信號轉換成一個模擬信號，并輸出經過轉換的信號作為該低頻可變增益放大器的控制電壓；一個接收方信號分離器(RX-DEMUX)，用于從接收方多路轉換器多路轉換與輸入的信號中分離出一個回路低頻信號及中頻接收(IF RX)信號；一個接收機，用于接收從接收方信號分離器分離出的IF RX信號；一個低頻檢測器，用于檢測接收方信號分離輸出的回路低頻信號的電平；以及一個由該低頻檢測器輸出的信號驅動的發光二極管；以及一個室外設備，具有一個發送方信號分離器(TX-DEMUX)，用于接收該室內設備的發送方多路轉換器輸出的信號及分離出一個低頻信號與一個中頻傳輸(IF TX)信號；一個RF輸出電壓電平調節器，用于調節從發送方信號分離器分離出的IF TX信號的RF輸出電壓電平；一個傳輸塊升頻器(TBU)，用于按照該RF輸出電壓電平調節器輸出的信號將中頻升頻到射頻；一個固態功率放大器(SSPA)，用于放大該TBU輸出的RF輸出信號；一根天線，用于發送與接收信號；一個天線耦合器，用于控制通過天線傳輸的信號的TX/RX路徑；一個低噪聲放大器，用于在該天線耦合器的控制下低噪聲放大接收的數據；以及一個接收方多路轉換器(RX-MUX)，用于多路轉換發送方信號分離器輸出的低頻信號及低噪聲放大器輸出的IF RX信號，并輸出到接收方信號分離器。
通過參照附圖詳細描述本發明的一個較佳實施例，本發明的上述目的與優點將更為明顯，附圖中
圖1為本發明的總體方框圖；圖2為圖1中所示的低頻檢測器的詳細方框圖；圖3為圖1中所示的射頻輸出電壓電平調節器的詳細方框圖；圖4為圖1中所示的發送方多路轉換器及發送方信號分離器的詳細方框圖；以及圖5為圖1中所示的接收方多路轉換器及發送方信號分離器的詳細方框圖。
圖1中所示為本發明所實現的用于調節RF輸出電壓電平與鑒別設備間連接(IFL)電纜的通路的電路的總體方框圖，該電路包含一個室內設備100，具有一個調制器11，用于調制輸入信號；一個低頻振蕩器12，用于振蕩與輸出低頻信號；一個低頻可變增益放大器13，用于調節該低頻振蕩器12輸出的低頻振蕩信號的電壓增益；一個發送方多路轉換器(TX-MUX)14，用于多路轉換與輸出從該調制器及低頻可變增益放大器13輸入的信號；一塊基帶與控制板(BB&C)15，用于輸出一個RF輸出電壓電平調節信號及一個鎖存控制信號；一個鎖存器16，用于按照該鎖存控制信號存儲BB&C15輸出的RF電壓電平調節信號；一個數模(D/A)轉換器17，用于將從鎖存器16輸入的數字信號轉換成模擬信號并輸出該經過轉換的信號作為該低頻可變增益放大器13的控制電壓；一個接收方信號分離器(RX-DEMUX)18，用于從接收方多路轉換器38多路轉換與輸入的信號中分離出一個回路低頻信號及一個IF RX信號；一臺接收機19，用于接收接收方信號分離器18分離出的IF RX信號；一個低頻檢測器20，用于檢測從接收方信號分離器18輸出的回路低頻信號的電平；以及一個由該低頻檢測器20輸出的信號驅動的發光二極管(LED)21；以及一個室外設備300，具有一個發送方信號分離器(TX-DEMUX)31用于接收室內設備100的發送方多路轉換器14輸出的信號并分離出一個低頻信號及一個中頻傳輸(IF TX)信號；一個RF輸出電壓電平調節器32，用于調節發送方信號分離器31分離出的IF RX信號的RF輸出電壓電平；一個傳輸塊升頻器(TBU)33，用于按照RF輸出電壓電平調節器32輸出的信號將中頻升頻成射頻；一個固態功率放大器(SSPA)34，用于放大TBU33輸出的RF輸出信號；一根天線35，用于發送與接收信號；一個天線耦合器36，用于控制通過天線35傳輸的信號的TX/RX路徑；一個低噪聲放大器37，用于在天線耦合器36的控制下低噪聲放大所接收的數據；以及一個接收方多路轉換器(RX-MUX)38，用于多路轉換發送方信號分離器31輸出的低頻信號及低噪聲放大器37輸出的IF RX信號，并輸出到接收方信號分離器18。
下面參照圖2詳細描述室內設備100的低頻檢測器20的配置。
如圖所示，低頻檢測器20包括一個電阻R1至R4、電容器C1與C2、及運算放大器20-1-1構成的帶通濾波器20-1，用于接收接收方信號分離器18輸出的回路低頻信號，并且只濾過從一個第一預定頻率f1至一個第二預定頻率f2的特定波帶；一個由電阻R5至R9、二極管D1與D2以及對應的運算放大器20-2-1與20-2-2構成的全波整流器20-2，用于檢測通過帶通濾波器2-1輸入的信號的電平；以及一個由電阻R10至R14、電容器C3以及運算放大器20-3-1構成的比較器20-3，用于將一個限制電壓與通過全波整流器20-2輸入的信號的電壓進行比較并將得到的值輸出給LED21。
下面參照圖3詳細描述室外設備300的RF輸出電壓電平調節器32的配置。
如圖所示，該RF輸出電壓電平調節器32包括一個由電阻R15至R17及對應的可變增益放大器32-1-1與32-1-2構成的可變增益放大單元32-1，用于從發送方信號分離器31輸出的信號中分離出一個IF TX信號及一個低頻信號并調節IF TX信號的電壓電平；一個分壓器32-2，用于分壓可變增益放大單元32-1輸出的IF TX信號并將分壓輸出到一個IF TX信號電平檢測器32-3及TBU33；一個由電阻R18至R20、電容器C4與C5及二極管D3構成的IF TX信號電平檢測器32-3，用于檢測分壓器32-2輸出的信號的電平并將得出的值輸入到一個微分積分器32-5；一個由電阻R21至R23、電容器C6與C7及二極管D4構成的基準電平檢測器32-4，用于檢測發送方信號分離器31輸出的低頻信號的基準電平并將得出的值輸入到微分積分器32-5；以及一個由電容器C8至C9、齊納二極管ZD1及運算放大器32-5-1構成的微分積分器32-5，用于比較從IF TX信號電平檢測器32-3與基準電平檢測器32-4輸入的兩個信號并將結果輸出到可變增益放大單元32-1。
下面參照圖4詳細描述發送方多路轉換器14及發送方信號分離器31的配置。
如圖所示，各發送方多路轉換器14與發送方信號分離器31包括一個使用線圈L1與L2、電容器C10與C11的低頻帶通濾波器14-1；以及一個使用RF扼流線圈(RFC1)的窄帶帶通濾波器14-2，用于截止射頻與一條條線。
下面參照圖5詳細描述接收方多路轉換器38及接收方信號分離器18的配置。
如圖所示，各接收方多路轉換器38與接收方信號分離器18包括一個由線圈L3及電容器C12與C13構成的低通濾波器38-1；一個由電容器C14及線圈L4構成的帶通濾波器38-2；以及一個用于截止射頻的RF扼流線圈(RFC2)。
下面說明具有按照本發明的上述配置的電路的操作。
如果一個RF輸出電壓電平調節信號c1及一個用于控制該要鎖存的RF輸出電壓電平調節信號c1的鎖存控制信號c2從BB&C15輸入到鎖存器16，鎖存器16便按照該鎖存控制信號c2將該RF輸出電壓電平調節信號c1存儲在其中，并將存儲的RF輸出電壓電平調節信號c1輸出到D/A轉換器17。
D/A轉換器17將輸入數字信號c1轉換成一個模擬可變增益放大器控制電壓信號c3并將其輸出到低頻可變增益放大器13。控制電壓信號c3具有256級中的一個電壓電平。
此時，低頻振蕩器12中生成的一個低頻振蕩信號s1輸入到低頻可變增益放大器13。將這一信號s1調節得與可變增益放大器控制信號c3一樣大并轉換成一個低頻信號s2然后輸入到發送方多路轉換器14，該多路轉換器多路轉換信號s2及調制器11調制的信號s3并經由IFL電纜的TX電纜生成一個輸出s4到室外設備300的發送方信號分離器31。此時，低頻振蕩器12生成的頻率的范圍在1KHz至100KHz之間。
發送方信號分離器31接收到信號s4后將其分離成一個低頻信號s5及IF TX信號s6，然后將它們作用在作為它們的輸入端的各自的端口上。基準電平檢測器32-4接收到低頻信號s5之后檢測所接收的信號的基準電平然后將其作用在差分放大器32-5上作為其輸入。由于來自BB&C15的RF輸出電壓電平調節信號具有從級1至級256之間的一個值，如果設定級128作為一個基準級，則一個基準電平檢測信號在級256上最大，從而使RF電壓成為最大。反之，當它在級1上時，RF電壓成為最小。然后，將IFTX信號s6輸入到分壓器32-2中并分成一個傳輸塊升頻輸入信號s7及信號s6的一個電平檢測器輸入信號s8。
如果一個信號s8輸入到IF TX信號電平檢測器32-3中，則IF TX信號電平檢測器32-3檢測當前輸入信號s8的電平然后將其作用在微分積分器32-5上。微分積分器32-5比較從基準電平檢測器32-4輸入的信號與從信號電平檢測器32-3輸入的信號，并將這兩個信號之差作為可變增益放大器32-1的控制電壓信號c4輸出。
此時，在微分積分器32-5中將IF TX信號的衰減與基準電平檢測器32-4輸出的信號進行比較并作為可變增益放大器32-1的控制電壓信號c4應用，借此自動補償IF TX信號的衰減。
可變增益放大器32-1根據輸入控制電壓信號c4調節與輸出IF TX信號s6的電壓電平。將最終從RF輸出電壓電平調節器32輸出的信號s7在TBU33中轉換成射頻并在SSPA34中放大，然后輸入到天線耦合器36。天線耦合器36調節一個接收信號以便發送一個傳輸信號并經由天線35發送該傳輸信號。
同時，接收方多路轉換器38接收到發送方信號分離器31分離的低頻信號s5時，經由一個供低噪聲放大的低噪聲放大器37輸入一個信號s9，并輸出該低頻信號s5及通過天線35輸入的接收信號，并將信號s9輸出到接收方信號分離器18。
接收方信號分離器18接收到信號s9后將其分離成來自室外設備300的發送方信號分離器31的一個回路低頻信號s10及從低噪聲放大器37輸入的一個IF RX信號s11。將這樣分離的低頻信號s10作用在低頻檢測器20上作為其輸入，并將IF RX信號s11作用在接收機19上作為其輸入。
輸入到低頻檢測器20的低頻信號s10通過帶通濾波器20-1濾波，然后通過全波整流器20-2的電平檢測。在出現低頻信號的情況中，將這一信號進一步輸入到比較器20-3并與極限電壓比較。如果這一信號大于極限電壓，意味著IFL電纜(TX/RX電纜)的連接狀態中不存在異常。這一蘊含方法為通過輸出一個表示IFL電纜正常狀態的信號s12而驅動LED21發出綠色光。此時由于IF信號與低頻信號頻率之間的差，濾波器的截止特征不一定是關鍵性。
同時，在本發明中不需要傳統上用于調節RF輸出電壓電平的獨立調節器，但采用了多路轉換器14與38以及信號分離器31與18。因此，可用一條單一的TX電纜來控制發送/接收及RF輸出電壓電平。
以上述方式，按照本發明，通過利用來自室內設備的經過電平調節與傳輸的低頻信號來調節輸入到TBU的IF TX信號的電平而調節SSPA的RF輸出電壓電平。在作為從室內設備到室外設備的一條信號傳輸路徑的TX電纜中所生成的IF TX信號的衰減得以補償。這時，從室內設備傳輸的低頻信號經歷再次從室外設備通過RX電纜到室內設備的一次回路操作，然后受到檢測。從而，能在室內設備中檢測出IFL電纜中是否存在異常連通。
如上所述，按照本發明，滿足影響衛星通信系統的無線信道的環境的變化條件及通信質量所必需的EIRP調節電路得以簡化而無須一臺微型計算機及其外圍電路，只須利用一個不受通信電纜破壞的低頻信號即可。通過如上所述構成該電路，由通信電纜引起的IFTX信號的衰減自動地得到補償。由于能在室內用目視一個LED容易地鑒別IFL電纜是否存在異常連通，便有可能在系統出現異常時快速地檢測出異常部件，借此節省用于修復故障的時間。
權利要求
1.在一個為調節等效各向同性輻射功率而調節射頻(RF)輸出電壓電平的電路中，采用衛星通信系統的一個低頻信號來調節一個RF輸出電壓電平及鑒別一條設備間連接(IFL)電纜的通路的一種電路，包括一個室內設備，具有一個調制器，用于調制一個輸入信號；一個低頻振蕩器，用于振蕩與輸出一個低頻信號；一個低頻可變增益放大器，用于調節從所述低頻可變增益放大器輸出的低頻振蕩信號的電壓增益；一個發送方多路轉換器，用于多路轉換與輸出從所述調制器及低頻可變增益放大器輸入的信號；一塊基帶與控制板(BB&C)，用于輸出一個射頻(RF)輸出電壓電平調節信號及一個鎖存控制信號；一個鎖存器，用于按照所述鎖存控制信號存儲所述BB&C輸出的RF電壓電平調節信號；一個數模(D/A)轉換器，用于將從所述鎖存器輸入的數字信號轉換成模擬信號并輸出經轉換的信號作為所述低頻可變增益放大器的控制電壓；一個接收方信號分離器，用于從所述接收方多路轉換器多路轉換及輸入的信號中分離出一個回路低頻信號及中頻接收(IF RX)信號；一個接收機，用于接收所述接收方信號分離器分離出的所述IF RX信號；一個低頻檢測器，用于檢測所述接收方信號分離器輸出的回路低頻信號的電平；以及一個由所述低頻檢測器輸出的信號驅動的發光二極管；以及一個室外設備，具有一個發送方信號分離器，用于接收從所述室內設備的所述發送方多路轉換器輸出的信號，并分離出一個低頻信號及一個中頻傳輸(IFTX)信號；一個射頻(RF)輸出電壓電平調節器，用于調節從所述發送方信號分離器分離出的所述IFTX信號的RF輸出電壓電平；一個傳輸塊升頻器(TBU)，用于按照從所述RF輸出電壓電平調節器輸出的信號將中頻升頻到射頻；一個固態功率放大器(SSPA)，用于放大所述TBU輸出的RF輸出信號；一根天線，用于發送與接收信號；一個天線耦合器，用于控制通過所述天線傳輸的信號的TX/RX路徑；一個低噪聲放大器，用于在所述天線耦合器的控制下低噪聲放大接收的數據；以及一個接收方多路轉換器，用于多路轉換所述發送方信號分離器輸出的低頻信號與所述低噪聲放大器輸出的IF RX信號，并將多路轉換的信號輸出到所述接收方信號分離器。
2.一種權利要求1中所要求的用于采用衛星通信系統的一個低頻信號調節RF輸出電壓電平及鑒別一條設備間連接(IFL)電纜的通路的電路，其中所述室內設備的所述低頻檢測器包括一個帶通濾波器，用于接收從接收方信號分離器輸出的回路低頻信號，并且只濾過從一個第一預定頻率f1至一個第二預定頻率f2范圍內的特定頻帶；一個全波整流器，用于檢測通過所述帶通濾波器輸入的信號的電平；以及一個比較器，用于將一個極限電壓與通過所述全波整流器輸入的信號的電壓進行比較，并將得出的值輸出到一個發光二極管(LED)。
3.一種權利要求1中所要求的用于采用衛星通信系統的一個低頻信號調節一個RF輸出電壓電平及鑒別一條設備間連接(IFL)電纜的通路的電路，其中所述室外設備的所述RF輸出電壓電平調節器包括一個可變增益放大單元，用于從所述發送方信號分離器輸出的信號中分離出一個IF TX信號及一個低頻信號，并調節所述IF TX信號的電壓電平；一個分壓器，用于分壓從所述可變增益放大單元輸出的所述IF TX信號的電壓，并輸出分壓到一個IF TX信號電平檢測器與TBU；一個IF TX信號電平檢測器，用于檢測從所述分壓器輸出的信號的電平并將得出的值輸入到一個微分積分器；一個基準電平檢測器，用于檢測從所述發送方信號分離器輸出的低頻信號的基準電平，并輸入得出的值到一個微分積分器；以及一個微分積分器，用于比較從所述IF TX信號電平檢測器與基準電平檢測器輸入的兩個信號，并輸出結果到所述可變增益放大單元。
4.在一種為調節等效各向同性輻射功率(EIRP)的調節射頻(RF)輸出電壓電平的方法中，一種采用低頻信號調節RF輸出電壓電平及鑒別一條設備間連接(IFL)電纜的通路的方法，其中利用低頻信號較少衰減的特征從電平調節到256級中一級中的一個低頻信號檢測一個基準電平，及一個通過乘以一個IF信號電平調節的低頻信號，從一個室內設備將這些信號通過一條TX電纜傳輸到一個室外設備，并在所述室外設備中分離這些信號，并且其中將一個可變增益放大器(VGA)的增益調節得和基準電平一樣，調節輸入到所述TBU的IF TX信號的電平，而最終調節所述SSPA輸出的所述RF輸出電壓電平。
5.一種權利要求4中所要求的采用一個低頻信號調節一個RF輸出電壓電平及鑒別一條設備間連接(IFL)電纜的通路的方法，其中所述RF輸出電壓電平調節器的所述微分積分器將從所述基準電平檢測器輸入的一個信號與從所述信號電平檢測器輸入的一個信號進行比較，并輸出這兩個信號之間的差作為所述可變增益放大器的一個調節電壓信號，借此自動補償一個IFTX信號在一條TX電纜中產生的衰減。
6.一種權利要求4中所要求的調節RF輸出電壓電平及鑒別一條設備間連接(IFL)電纜的通路的方法，其中所述低頻檢測器通過一個帶通濾波器濾波從所述接收方信號分離器輸入的一個低頻信號，通過一個全波整流器電平檢測該信號，將該信號作用在一個比較器上并在出現低頻信號的情況中與一個極限電壓進行比較，如果比較結果大于所述極限電壓，輸出一個表示IFL電纜正常狀態的信號以表示在IFL電纜(TX/RX電纜)的連接狀態中沒有異常，借此驅動一個LED發出綠光，使得一名用戶能用目視容易地識別所述IFL電纜的正常狀態。
7.一種權利要求4中所要求的采用低頻信號調節RF輸出電壓電平及鑒別一條設備間連接(IFL)電纜的通路的方法，其中并不需要獨立的用于調節RF輸出電壓電平的調節器，但利用了多路轉換器與信號分離器，借此用一條單一的TX電纜調節TX/RX與RF輸出電壓電平。
全文摘要
在采用低頻信號調節RF輸出電壓電平及鑒別一條IFL電纜的通路的電路及其方法中，將在室內設備中電平調節過的低頻信號傳輸到室外設備，利用其調節輸入到傳輸塊升頻器(TBU)的中頻傳輸(IFTX)信號的電平，從而最終調節從固態功率放大器(SSPA)輸出的RF輸出電壓電平，再從室外設備將低頻信號傳輸到室內設備并檢測該信號，借此容易地識別一條IFL電纜是否存在異常連通，簡化了EIRP調節電路，同時，自動補償IF TX信號的衰減。
文檔編號H04H40/90GK1135690SQ9511754
公開日1996年11月13日 申請日期1995年11月22日 優先權日1994年12月31日
發明者羅權 申請人:現代電子產業株式會社