專利名稱：寬動態(tài)范圍預失真電路的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于預失真電路領域，適用于傳輸模擬和數(shù)字信號的電路和系統(tǒng)，用來補償和校正電路和系統(tǒng)的非線性失真，尤其適用于副載波調(diào)制(AM-VSB)光纖傳輸系統(tǒng)，對大功率分布反饋(DFB)半導體激光器(LD)進行射頻預失真補償。
背景技術：
副載波調(diào)制光纖傳輸系統(tǒng)是我國目前有線電視傳輸系統(tǒng)中應用最廣泛的一種技術，在CATV系統(tǒng)中將多個殘留邊帶調(diào)幅(AM-VSB)的電視信號對大功率，超線性的DFB激光器進行強度調(diào)制，激光器輸出的光信號經(jīng)過光纖傳輸?shù)焦夤?jié)點的光接收機，在接收機中將光信號還原成電信號，這樣就構(gòu)成副載波調(diào)制的電視信號光纖傳輸系統(tǒng)，這一系統(tǒng)的關鍵技術在于對激光器的線性要求非常嚴格，AM-VSB光纖傳輸系統(tǒng)的CSO、CTB指標主要取決于激光器的非線性失真大小。
AM-VSB光纖傳輸系統(tǒng)鏈路性能是衡量光端機性能好壞的最重要的因素。它反映了在各個不同的線路損耗情況下系統(tǒng)的傳輸容量和CNR、CSO、CTB等性能。載波電平與噪聲電平之比簡稱載噪比，即CNR。CNR指標的好壞直接影響圖象的清晰度。組合二階失真，簡稱CSO；組合三次差拍，簡稱CTB，這些非線性失真的結(jié)果會在系統(tǒng)上產(chǎn)生很多新的頻率分量，稱之為非線性產(chǎn)物。如果這些產(chǎn)物落在播出頻道帶內(nèi)，就會對這些頻道的圖象產(chǎn)生干擾，如圖象拉絲、網(wǎng)紋干擾、“雨刷”干擾、“串象”等。CNR、CSO、CTB又相互影響，在光發(fā)射機中，CNR主要和激光器的調(diào)制深度有關系，提高調(diào)制深度可以改善CNR指標，但同時會影響CSO、CTB指標，因此在光發(fā)射機中載噪比和非線性失真是互相牽制的，而激光器的失真主要是CSO組合二階失真，因此使用一些方法降低組合二階失真，可以提高調(diào)制深度改善CNR指標，從而改善接收端圖象質(zhì)量。
激光器電-光特性的非線性失真來源有a.激光器的P-I特性曲線的非線性；b.輸出光功率曲線在靜態(tài)工作點(即偏置點)附近的非線性；c.激光器瞬時驅(qū)動電流偶然擺動到域值電流Ith以下時所產(chǎn)生的削波效應(也稱域值限幅失真)d.由張弛振蕩和有源區(qū)漏電流所引起的激光器固有非線性；以上分析到AM-VSB光纖傳輸系統(tǒng)的CSO、CTB指標主要取決于激光器的電-光調(diào)制特性。目前CATV專用的大功率DFB激光器主要依靠進口，一般CSO≤-53dBc，CTB≤-65dBc，而一般副載波調(diào)制光纖傳輸系統(tǒng)光纜干線的非線性失真指標的要求為CSO≤-60dBc，CTB≤-65dBc，二者相差約6～8dB，而CTB可認為滿足要求。為了改善光纖傳輸系統(tǒng)的CSO參數(shù)，需要采用預失真網(wǎng)絡補償。
預失真補償是用前置補償方法來補償信號失真。其原理是在激光器工作電路的前面，附加一個失真特性和激光器調(diào)制特性的非線性失真特性相反的網(wǎng)絡，使輸入的多頻道射頻信號預先經(jīng)過網(wǎng)絡進行失真，然后去調(diào)制激光器，使兩個失真互相抵消，以達到補償?shù)哪康摹?br> 比如，Blauvelt發(fā)表的美國專利第5,132,639號，圖1所示的一種預失真電路。
如圖1所示，射頻信號103輸入到定向耦合器101，輸出為一個主輸出口104和兩個分支輸出口105和107。主輸出口104上的信號電平比分支輸出口上的信號電平高。主輸出口104后接主路121，兩個分支輸出口105和107分別接支路100和支路110。
主路121包括一個時延單元113，在后一個定向耦合器102的主輸入口114處產(chǎn)生一個可以調(diào)整延時的射頻信號。
第一個支路100包括失真發(fā)生器106、幅度調(diào)整電路108、頻率均衡電路109和相位調(diào)整電路111。相位調(diào)整電路111的輸出信號輸入到后一個定向耦合器102的分支路112。
失真發(fā)生器106的輸出信號包含輸入信號的非線性失真成分。該失真信號與傳輸設備的失真幅度相匹配，相位上有180度的相移。待補償網(wǎng)絡可以是DFB激光器。
后一個定向耦合器102把主輸入口114和分支口112的失真信號合成起來，傳輸設備所產(chǎn)生的失真信號與預失真信號相抵消。
同樣的，第二個支路110包括失真發(fā)生器116、幅度調(diào)整電路117、頻率均衡電路118和相位調(diào)整電路119。相位調(diào)整電路119的輸出信號輸入到定向耦合器11的分支口120。第二個支路110是作為第一個支路100的補充，支路110在分支口120的失真信號和支路100在分支口112的失真信號通過定向耦合器102合成起來。其中支路100產(chǎn)生信號的二階失真，支路110產(chǎn)生信號的三階失真，以抵消傳輸設備的二階和三階失真。
現(xiàn)有預失真電路存在結(jié)構(gòu)復雜，調(diào)整困難，補償效果不理想等問題。為了解決該問題，需要一種簡單可靠、調(diào)整方便并且補償效果好的預失真電路。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的是至少解決上述問題或缺點，并提供至少下述優(yōu)點。
本實用新型的目的是提供一個寬動態(tài)范圍預失真電路，其比現(xiàn)有技術簡單可靠、調(diào)整方便，并且能夠有效改善傳輸設備的非線性失真。
技術方案為了全部或部分地實現(xiàn)上述目的，提供一種寬動態(tài)范圍預失真電路，包括兩路線性校正器，能夠使通過其的信號產(chǎn)生非線性失真；至少一個信號幅度調(diào)整器，可以使兩路線性校正器的失真信號幅度差異可調(diào)，以實現(xiàn)所需的預失真。
該預失真電路的輸入級為一個相位變換器，輸入信號通過相位變換器產(chǎn)生兩路相位完全相反的信號。
該預失真電路的輸出級為另一個相位變換器，能夠使一路信號反相后和另一路信號疊加到輸出端。
本實用新型的其它目的、優(yōu)點和新穎特征將在以下說明中提出，本領域的技術人員可以通過閱讀材料或?qū)嵺`本實用新型來了解這些特點。本實用新型的目的和優(yōu)點可以通過所附權利要求中列出的方式實現(xiàn)和獲得。


下面將參考附圖對本實用新型進行詳細說明，其中圖1是背景技術中傳統(tǒng)的預失真電路的方框圖；圖2是本實用新型的預失真電路的電路圖；具體實施方式
本實用新型提供了一種寬動態(tài)范圍預失真電路，可用于補償DFB激光器的非線性失真。本實用新型的具體電路如圖2所示。
如圖2所示，本實用新型的預失真電路包括兩個的線性較正器201和202。輸入信號接到端口207，經(jīng)過預失真電路處理，在端口216處輸出，從端口207到端口216是本實用新型的預失真電路部分，端口216后接非線性系統(tǒng)222。
輸入信號通過端口207，接到傳輸線變壓器205的初級繞組208，初級繞組208通過電容210接到射頻衰減器203。傳輸線變壓器205的次級繞組209一端接地，另一端通過電容211接到射頻衰減器204。輸入信號經(jīng)過傳輸線變壓器205變換，成為一對具有相同幅度，但相位差180度的信號，再經(jīng)過電容210、211隔離，后接射頻衰減器203、204進行幅度調(diào)整，成為一對具有可調(diào)幅度，但相位差180度的信號。
射頻衰減器203后接線性校正器201，信號經(jīng)過線性校正器201的非線性處理后通過隔離電容212，進入傳輸線變壓器206的初級繞組214。初級繞組214的另一端接信號輸出端216。射頻衰減器204后接線性校正器202，信號經(jīng)過線性校正器202的非線性處理后通過隔離電容213，進入傳輸線變壓器206的次級繞組215。次級繞組215的另一端接地。
線性校正器201和202的供電為同一直流電源217，二者的阻抗特性完全相同，即二者的輸入阻抗完全相同，輸出阻抗也完全相同。射頻衰減器203和204也具有相同的輸入和輸出阻抗。因此傳輸線變壓器205的兩端口218、219的阻抗完全相同，傳輸線變壓器206的兩端口220、221的阻抗完全相同，這樣，從端口207到端口216的預失真電路具有對稱的阻抗特性，因此也具有很平坦的頻率響應，無需頻率均衡校正。
射頻信號對激光器進行光強度調(diào)制，經(jīng)過光接收機接收解調(diào)，構(gòu)成一個具有非線性失真的傳輸網(wǎng)絡，在圖2中用非線性系統(tǒng)222表示，本實用新型中使用了具有二階失真的寬帶射頻放大器作為線性校正器。非線性系統(tǒng)222系統(tǒng)與線性校正器201和202具有相近的輸出電壓和輸入電壓的關系，只是其中系數(shù)有所區(qū)別，這里用下式近似表示U0＝K1Ui+K2Ui2+K3Ui3(1)其中K2Ui2稱為二階項，K3Ui3稱為三次項。
上式中U0是輸出電壓，Ui是輸入電壓?，F(xiàn)在假設有兩個信號A和B同時輸入，那么輸入信號的表達式Ui＝ACOSω1t+BCOSω2t (2)輸出電壓U0＝K1(ACOSω1t+BCOSω2t)+k2(ACOSω1t+BCOSω2t)2+K3(ACOSω1t+BCOSω2t)3(3)上式的第一項是需要的信號，它將輸入信號Ui放大了K1倍。第三項(叫三階項)K3(ACOSω1t+BCOSω2t)3展開如下＝K3(A3COS3ω1t+B3COS3ω2t+3AB2COS2ω2tCOSω1t+3A2BCOS2ω1tCOSω2t)＝K3[3/4A3COSω1t+3/4B3COSω2t+A3/4COS3ω1t+B3/4COS3ω2t+3/4A2BCOS(2ω1±ω2)t+3/4AB2COS(2ω2±ω1)t
+3/2AB2COSω1t+3/2A2BCOSω2t] (4)在上式中，含有COS3ω1t和COS3ω2t的項是三次諧波項，稱為三次諧波產(chǎn)物。含有(2ω1±ω2)和(2ω2±ω1)的項是差拍項，稱為三次差拍產(chǎn)物。這些項都有可能落入正常頻道之中形成互調(diào)干擾，所以，這些諧波項和差拍項所產(chǎn)生的頻率分量落入到正常頻道中的那部分產(chǎn)物稱為三階互調(diào)產(chǎn)物，這三種產(chǎn)物之和稱為組合三次差拍，簡稱CTB。
式中的最后兩項的頻率仍然是基本頻率，而不是新產(chǎn)生的頻率，所以不屬于互調(diào)，但是它們的幅度上不但有本頻道的電視信號，而且有其它頻道的電視信號。如K3*3/2AB2COSω1t項，它是A頻道的基本頻率ω1，所以在收看A頻道時肯定能收到這一項的產(chǎn)物。但是它的幅度上存在B2項，因此出現(xiàn)了B頻道信號，造成兩個圖象同時出現(xiàn)在屏幕上的串象現(xiàn)象。所以這兩項為交擾調(diào)制干擾項。
CTB產(chǎn)物的分布是這樣的，落入工作頻道內(nèi)的CTB產(chǎn)物中的大部分，一般群集在某一兩個特定的頻率上，在這兩個頻率上可以群集幾十、幾百甚至上千個失真產(chǎn)物。這個特定的頻率稱為CTB的主要群集點頻率。在相鄰等間隔的那些頻道(如DS6-DS12、Z1-Z37)中，圖像載頻就是這些頻道CTB產(chǎn)物的主要群集點頻率，在圖像載頻上群集的CTB數(shù)量，中間頻道最多，隨著頻道的升高或降低，都逐漸減少，呈對稱或接近對稱。
在DS1-DS3和DS4、DS5中，CTB的數(shù)量較少，分布較為分散。在DS13-DS22中(550MHZ系統(tǒng))，CTB產(chǎn)物主要部分集中在圖像載頻和+1MHZ兩處，這兩個頻率都是CTB的主要群集點頻率。隨著頻道的升高，圖像載頻上CTB產(chǎn)物數(shù)量是先增加后減少，中間最多，兩頭減少呈對稱。在+1MHZ處，則是逐漸減少的。
由于激光器的非線性失真主要是二階產(chǎn)物，因此這里忽略CTB產(chǎn)物。
二階項K2(ACOSω1t+BCOSω2t)2將此式展開
＝K2[A2/2+B2/2+A2/2COS2ω1t+B2/2COS2ω2t+ABCOS(ω1±ω2)t](5)式中A2/2、B2/2是直流項(低頻項)，可通過電容去濾除，第三、第四項是二次諧波項(稱二次諧波產(chǎn)物)，第五、六項是差拍項(稱差拍產(chǎn)物)，總的來看，后面四項都是新產(chǎn)生的頻率項，只要它們落入正常頻道之內(nèi)就形成互調(diào)干擾。這些頻率分量稱為二階互調(diào)產(chǎn)物，把這三種產(chǎn)物的總和通稱為組合二階失真，簡稱CSO。
在550MHZ系統(tǒng)中CSO的分布是CSO產(chǎn)物只有49.5％落在系統(tǒng)各個工作頻道內(nèi)，比CTB少得多。在相鄰等間隔的那些頻道(DS6-DS12，Z1-Z37)中，CSO主要分布在離圖像載頻-0.25MHZ和+0.25MHZ處；在DS1-DS3中，每個頻道的CSO總數(shù)較少，且大多分布在離圖像載頻較遠的頻率上。在DS4和DS5這兩個頻道中，+2.75MHZ是整個系統(tǒng)中CSO分布數(shù)量最多的群集點。DS13-DS22中，CSO相當集中地分布在+1.25MHZ處，其數(shù)量隨頻道的升高而增加。
如圖2，射頻輸入信號用式2中Ui＝ACOSω1t+BCOSω2t表示，由端口207輸入，經(jīng)過傳輸線變壓器205變換，成為一對具有相同幅度，但相位差180度的信號，端口218處信號U218＝1/2Ui＝1/2(ACOSω1t+BCOSω2t) (6)端口219處信號U219＝-1/2Ui＝-1/2(ACOSω1t+BCOSω2t) (7)218處信號經(jīng)射頻衰減器203調(diào)整幅度，乘以衰減系數(shù)后，接線性校正器201，輸出到220，這一部分的電路傳輸函數(shù)具有如下形式U220＝b1U218+c1U2182＝1/2b1(ACOSω1t+BCOSω2t)+1/4c1(ACOSω1t+BCOSω2t)2(8)219處信號經(jīng)射頻衰減器204調(diào)整幅度，乘以衰減系數(shù)后，接線性校正器202，輸出到221，這一部分的電路傳輸函數(shù)具有如下形式U221＝b2U219+c2U2192＝-1/2b2(ACOSω1t+BCOSω2t)+1/4c2(ACOSω1t+BCOSω2t)2(9)傳輸線變壓器206將來自線性校正器201、202的兩路失真信號合成后輸出到端口216，216處的傳輸函數(shù)為U216＝U220-U221＝1/2(b1+b2)(ACOSω1t+BCOSω2t)+1/4(c1-c2)(ACOSω1t+BCOSω2t)2(10)式中1/2(b1+b2)和1/4(c1-c2)的幅度差對應于預失真電路的CSO指標，通過調(diào)整射頻衰減器203、204的衰減系數(shù)可以改變b1、b2c1、c2的大小關系，從而改變電路的CSO指標。
預失真電路輸出的射頻信號從端口216進入非線性系統(tǒng)222，由端口223輸出，其傳輸函數(shù)為U223＝b3U216+c3U2162＝1/2b3(b1+b2)(ACOSω1t+BCOSω2t)+1/4 b3(c1-c2)(ACOSω1t+BCOSω2t)2+c3[1/2(b1+b2)(ACOSω1t+BCOSω2t)+1/4(c1-c2)(ACOSω1t+BCOSω2t)2]2(11)由于U216中二階項遠小于一階項，因此忽略U2162項中的式1/4(c1-c2)(ACOSω1t+BCOSω2t)2，展開式(11)U223＝1/2b3(b1+b2)(ACOSω1t+BCOSω2t)+[1/4b3(c1-c2)+1/4c3(b1+b2)2](ACOSω1t+BCOSω2t)2(12)調(diào)整系數(shù)射頻衰減器203、204的衰減系數(shù)，改變b1、b2、c1、c2的大小使得b3(c1-c2)＝-c3(b1+b2)2(13)
可消除U223中的二階項，達到預失真補償?shù)哪康摹?br> 在實際測試本實用新型時，使用了富士通FLD3F7CZ系列的DFB激光器，其自身CSO指標為53.3，經(jīng)過本實用新型預失真電路補償后系統(tǒng)CSO指標達到65.6，達到了優(yōu)良的校正效果。
權利要求1.一種寬動態(tài)范圍預失真電路，其特征在于該預失真電路包括兩路線性校正器，能夠使通過其的信號產(chǎn)生非線性失真；和至少一個信號幅度調(diào)整器，可以使兩路線性校正器的失真信號幅度差異可調(diào)，以實現(xiàn)所需的預失真。
2.根據(jù)權利要求1所述的預失真電路，其特征是兩路線性校正器完全相同，兩個線性校正器供電完全相同。
3.根據(jù)權利要求1所述的預失真電路，其特征是該預失真電路的輸入級為一個相位變換器，輸入信號通過相位變換器產(chǎn)生兩路相位完全相反的信號。
4.根據(jù)權利要求1所述的預失真電路，其特征是該預失真電路的輸出級為另一個相位變換器，能夠使一路信號反相后和另一路信號疊加到輸出端。
5.根據(jù)權利要求1所述的預失真電路，其特征是該預失真電路應用于寬帶射頻信號的預失真處理。
6.根據(jù)權利要求1、5所述的預失真電路，其特征是線性校正器是具有非線性特性的射頻放大器。
7.根據(jù)權利要求3、4所述的預失真電路，其特征是相位變換器可以是傳輸線變壓器。
8.根據(jù)權利要求1所述的預失真電路，其特征是信號幅度調(diào)整電路包含一個射頻信號衰減器，以調(diào)整其后所接線性校正器的輸入射頻信號幅度。
9.根據(jù)權利要求1所述的預失真電路，其特征是輸入射頻信號通過一個傳輸線變壓器成為兩路振幅相同，相位相反的射頻信號，兩路射頻信號經(jīng)過耦合電路接到兩個射頻信號衰減器。
10.根據(jù)權利要求6，7所述的預失真電路，其特征是兩個線性校正器的兩路輸出射頻信號經(jīng)過耦合電路，接到一個傳輸線變壓器，輸出一個射頻預失真信號。
專利摘要本實用新型把兩個線性校正器并聯(lián)使用，構(gòu)成一個寬動態(tài)范圍預失真電路。兩個線性校正器的輸入射頻電平可以獨立調(diào)節(jié)，使兩路線性校正器的失真信號幅度差異可調(diào)，從而使預失真電路的輸出信號失真度可調(diào)。調(diào)整預失真電路的失真度，使之與后面的非線性傳輸系統(tǒng)的固有失真相匹配，即可達到抵消失真的目的。本實用新型可在副載波調(diào)制光纖傳輸系統(tǒng)中用于補償DFB激光器的二階失真。
文檔編號H04B3/06GK2631124SQ0323618
公開日2004年8月4日 申請日期2003年1月20日 優(yōu)先權日2003年1月20日
發(fā)明者武向新 申請人:北京依斯康光電技術有限責任公司