專利名稱：用于減小失真的改進的信道間隔的制作方法
本專利申請是對由本申請人和另一個人在1996年6月22日提交的、并轉(zhuǎn)讓給本專利申請的受讓人的、題為“Dual TransmitterArrangement With Back-up Switching(具有備份切換的雙發(fā)射機裝置)”的專利申請，序列號為No.08/684,651的進一步改進。
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及用于在許多個信道上發(fā)射多個信號的方法和設(shè)備，其中兩個或多個信道受到一個從這些信道的信號的相互作用產(chǎn)生交調(diào)失真的元件的影響或被這個元件發(fā)送。一種這樣的元件是行波管放大器，它可被用作為載送許多信息信道的發(fā)射機輸出放大器。然而，本發(fā)明也可應(yīng)用于任何其它的用一個發(fā)射機發(fā)送一個以上的信道的發(fā)射系統(tǒng)，因為已知的有源電子器件都引入至少某些失真。
這種類型的系統(tǒng)，已公開運行許多年，用于發(fā)送多信道電視，如美國專利4,747,160所描述的，可在28GHz頻段發(fā)送多到50個電視信道。雙行波管放大器(TWTA)被用于發(fā)射機輸出，一個放大下半個頻段的信道，以及另一個放大上半個頻段的信道。因為TWTA中的交調(diào)失真是其功率電平的函數(shù)，所以在該系統(tǒng)中的TWTA通常被驅(qū)動到顯著低于其滿額輸出的輸出功率。雖然，這個系統(tǒng)已在商用上成功地運行，信號質(zhì)量超過典型的電纜電視的質(zhì)量，但是總是所希望作出允許從TWTA給出更大的輸出功率并具有在用戶的電視畫面上可接受的低的信號失真或噪聲的改進。
因為它簡化提供與用戶友好的設(shè)備，以及諸如設(shè)置標準那樣的管理方面的事情，所以在特定頻段上的歷史上的多信道系統(tǒng)總是等間隔地設(shè)置用于已知業(yè)務(wù)類別的信道，通常產(chǎn)生具有整數(shù)的容易記憶的數(shù)的載頻。典型地，這是不管對有效利用可供使用的頻譜的需要而作出的。
發(fā)明概述按照本發(fā)明的一種從發(fā)射臺址發(fā)送許多信號的方法，其中兩個或多個信道被一個產(chǎn)生交調(diào)失真的元件同時放大或發(fā)送，包括選擇用于其它信道的載波頻率，以使得最討厭的交調(diào)失真頻率從會引起干擾的其它信道的頻率中除去；也就是，它不在想要的其它信號所占用的部分頻帶中。通常，這意味著，其它信道的載波頻率被離開最討厭的交調(diào)頻率。
按照本發(fā)明的優(yōu)選實施例，對于第一部分頻帶的信道是互相等間隔設(shè)置的，形成緊接相鄰的信道。如果這些信道在第一TWTA中被放大，則它們產(chǎn)生交調(diào)失真頻率，主要在相對較窄的頻帶中，它們以等于在它們的載頻之間的頻率間距的頻率差互相間隔開。
在這樣的系統(tǒng)運行在12GHz以上的毫米波段的情況下，高質(zhì)量電視信號可通過使用寬頻偏FM信號被發(fā)送。第一部分頻帶包含互相間隔相同的已知頻率的緊接相鄰的信道；也就是，信道間隔上沒有不連續(xù)性或不規(guī)則性。這里的申請人已發(fā)現(xiàn)，如果在第二部分頻帶中的信道偏離開第一部分的交調(diào)失真產(chǎn)物集中的地方，則在第二部分頻帶中的信道可以得到3dB到4dB的信號對噪聲比值的改進。按照本發(fā)明的這個實施例，在第二部分中的載波頻率也互相間隔開相同的已知頻率，但是它們位于的載頻與第一部分的載波的間隔不是已知間隔的倍數(shù)，優(yōu)選地大約是那些倍數(shù)之間的中間值。
按照本發(fā)明的第二優(yōu)選實施例，通過同一個交調(diào)失真產(chǎn)生元件的第一部分頻帶的諸載頻互相不等距地間隔開。保持了最小信道間的間距，這樣相鄰信道干擾被保持為很低，同時保持了想要的平均間距，這樣可供使用的頻譜被很好地利用。頻率變化的最佳圖案可以通過假定所有信道在中心四分之一或三分之一的信道中具有相同的功率集中度或測量然后考慮不同信道的典型頻譜而予以被確定。如果某些信道具有不同類型的信息信號，則這后一個方法特別有用。
在第一部分頻帶中的間距圖案可被最佳化，以使得在該部分的信道上的交調(diào)失真影響最小化，或以提供在其它部分的相對等分布的交調(diào)產(chǎn)物。在這樣的情況下，在第二部分中同樣的載頻圖案將使得在調(diào)諧到第一部分的信道的接收機中引起的總的干擾最小化。
附圖概述

圖1是按照本發(fā)明的第一實施例的系統(tǒng)的方框圖，圖2是顯示到圖1的L波段上變頻器的信道輸入的頻譜圖，圖3是顯示按照圖1的實施例的L波段信道輸出和發(fā)射機輸出的頻譜圖，
圖4是按照本發(fā)明的第一實施例的變例的發(fā)射機的方框圖，圖5是按照本發(fā)明的第二實施例的變例的發(fā)射機的方框圖，以及圖6是顯示按照第二實施例的發(fā)射的信道的頻譜圖。
發(fā)明詳述按照本發(fā)明的第一實施例，發(fā)射機單元10包含兩個行波管放大器11、12，它們分別標稱地發(fā)射在27.5到28.0GHz頻段和28.0到28.5GHz頻段中的18MHz-寬的信道，允許在相鄰信道之間的2MHz的保護帶。正常工作時，到放大器11的輸入包含信息信號CH1到CH25，它們在本例中是普通的電視信號，但也可以是任何其它的寬的或窄的頻帶信號，或信號組合，它們?yōu)榉奖闫鹨娫诎l(fā)送時被多路復(fù)接，然后在接收位置處被多路分接。信號CH1-CH25在單獨的調(diào)制器，例如13，合在一起形成調(diào)制器組14，被FM調(diào)制在60、80、100…540MHz的載頻上，以形成信道塊A，其信號15被耦合到主要的和備用的L波段上變頻器17和17’。信號15具有組合的頻譜，在圖2以理想化形式顯示為頻譜16。
同樣地，正常工作時，到放大器12的輸入包含信息信號CH26到CH49，它們在本例中是普通的電視信號，但也可以是任何其它的寬的或窄的頻帶信號，或信號組合。這些信號在調(diào)制器組19，被FM調(diào)制在60、80、100…540MHz的載頻上，以形成信道塊B，其信號21被耦合到主要的和備用的L波段上變頻器17和17’。信號15具有組合的頻譜，在圖2以理想化形式顯示為頻譜22。
L-波段上變頻器17和17’是相同的。每個具有兩個信道，一個用于把信號15與來自各自的一個振蕩器組24、24’的較低的頻率，例如2.050GHz，進行混頻，以提供在2.1GHz和2.6GHz之間的L-波段輸出信號26、26’，具有以2.110到2.590GHz的頻率為中心的載頻，以20MHz間隔開；另一個用于把信號21與來自各自的一個振蕩器組24、24’的較高的頻率，例如2.560GHz混頻，以提供在2.61GHz和3.09GHz之間的L-波段輸出信號28、28’，具有以2.620到3.080GHz的頻率為中心的載頻，以20MHz間隔開。信號26具有理想的頻譜29，及信號28具有理想的頻譜30，如圖3所示。
在這個實施例中，按照上面提到的美國專利申請08/684,651的發(fā)明，L-波段信號26’和28’在耦合器32中被組合，其輸出是到開關(guān)34的一個輸入，該開關(guān)也接收信號26和28。正常工作時，開關(guān)34把信號26饋送到第一發(fā)射部分的36的混頻器37，及把信號28饋送到第一發(fā)射部分的38的混頻器39。耦合器32的輸出不被使用。發(fā)射部分36包括25.4GHz振蕩器41，其輸出是到混頻器37的第二輸入，混頻器輸出在TWTA11中被放大，并被提供給第一天線42。同樣地，發(fā)射部分38包括25.4GHz振蕩器44，其輸出是到混頻器39的第二輸入，混頻器輸出在TWTA12中被放大，并被提供給第二天線45。從天線42發(fā)射的信號具有理想的頻譜42’，具有輸出載頻27.510到27.990GHz，及從天線45發(fā)射的信號具有理想的頻譜45’，具有輸出載頻28.020到28.480GHz，圖3顯示了這些頻譜。
在發(fā)射部分之一發(fā)生故障的事故中，開關(guān)控制器46操縱開關(guān)34，以便提供耦合器32輸出到工作的發(fā)射部分，這樣所有信道仍舊被發(fā)射。由于信道塊A中的信號引起的交調(diào)失真產(chǎn)物將仍舊落在構(gòu)成信道塊B的信道的重要的中心區(qū)以外。
在按照本發(fā)明的系統(tǒng)中，來自天線42或45的信號被具有各自的定向天線51、調(diào)諧器52、與檢波器53的接收單元50拾取。
采樣這種信道安排，在較低頻段的放大器11產(chǎn)生不想要的信號，與處在較高頻段的某些信道間隔開20MHz。當?shù)椒糯笃?1的輸入被用視頻信號調(diào)制時，交調(diào)失真產(chǎn)物被集中在幾個MHz寬的頻帶中，這些頻帶的中心位于大約同樣的20MHz間距，這些交調(diào)產(chǎn)物處在較高頻段，集中在例如28.010,28.030,28.050等等的頻率附近。然而由于在放大器12中放大的調(diào)頻信號的載頻偏移，塊B或較高頻段信息被集中在例如28.020,28.040等等的頻率附近。接收機檢波器對噪聲的靈敏度是類似于對于相同信道的發(fā)射機功率密度譜那樣的曲線，該信道的中心靠近這些檢波器被調(diào)諧的到的載頻。結(jié)果，在較低頻段調(diào)制器和放大器中產(chǎn)生的交調(diào)失真產(chǎn)物對調(diào)諧到較高頻段信道的接收機幾乎沒有影響。同樣地，在較高頻段調(diào)制器和放大器中產(chǎn)生的交調(diào)失真產(chǎn)物對較低頻段信道幾乎沒有影響，因為這些交調(diào)失真產(chǎn)物趨向于落在較低頻段載頻之間的中間位置。申請人相信，采用本實施例后，可得到載波噪聲比上的重大改善。
按照第一實施例操作的，對于較低和較高頻段的所有信道都保持連續(xù)的20MHz間距的系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換，是相當容易的，因為只需要將頻段之一(例如，如上所述的較高頻道，或不是較高頻段而是較低頻道，)的本地振蕩器的頻率移動一個方便的和有效的量，例如10MHz。
在上述的發(fā)射機實施例中，每個第一(L-波段)上變頻器的兩個信道互相不同一個提高頻率為2.05GHz，而另一個提高頻率為2.56GHz。這具有這樣的優(yōu)點，兩個第二(毫米波段)上變頻器是相同的，而且，在兩個L-波段信號之間的交叉耦合不太麻煩。另外，可由一個接收兩個L-波段信號的寬帶放大器或兩個以上的放大器提供輸出，每個覆蓋總頻段的各自的部分。
圖4顯示了圖1的系統(tǒng)的變例，在其中仍能獲得這些優(yōu)點，此外還可使得在兩組調(diào)制器輸出之間的交叉耦合的影響最小化。在這個變例中，通過把在一組調(diào)制器組的調(diào)制頻率組移頻，以使得其信道輸出與其它調(diào)制器組的信道輸出相偏離，在上變頻器中的本地振蕩器頻率相互之間可以具有簡單的幾何關(guān)系，因而，簡化了毫米波信道頻率鎖相到互相之間想要的關(guān)系。
與圖1的元件相同的元件采用相同的參考數(shù)字。如圖4所示，信道塊A及其調(diào)制器組14是和圖1相同的。然而，調(diào)制器組69產(chǎn)生FM調(diào)制塊C，其信號71具有載頻70、90、110、130…530MHz，它們和由調(diào)制器組14產(chǎn)生的塊A頻率偏差10MHz，因而是在塊A頻率之間的中間值。如果與來自在第一上變頻器17的較低的上變頻器的較低信道中的振蕩器組的2.0GHz的本地振蕩器頻率混頻，塊A信道76占用2.05到2.550GHz的較低的L-波段，而塊C頻率與容易鎖定到2.0GHz源的2.5GHz的本地振蕩器頻率混頻。這產(chǎn)生了L-波段塊信道78，占用2.560到3.040GHz較高的L-波段。如果這兩個L-波段被相加和被饋送到毫米波上變頻器與寬帶放大器，發(fā)送的信道將精確地具有想要的頻率間距。在所示的優(yōu)選的變例中，相同的備用開關(guān)34連同兩個發(fā)射機組136與138一起使用，這兩個發(fā)射機和發(fā)射機組36與38相同，除了振蕩器141與144具有略高的頻率25.45GHz，這樣，發(fā)射的信道將仍舊占用27.5到28.49GHz的頻帶。
圖5顯示了本發(fā)明的第二實施例，在其中兩個頻帶中的載頻的間距是做成非均勻的。這種改變減小了對同一部分頻帶的其它信道的交調(diào)失真影響(在信道被看作為失真源時)，以及將提供同樣的減小給其它頻帶部分中的某些但不是全部信道。一個必須考慮的準則是在相鄰信道之間的最小間距，它可以根據(jù)能容忍的相鄰信道干擾量在任何的任意值上被建立。例如，可以確定，對于某個傳輸特性組，如果靠近任一側(cè)的信道的間隙的總和至少等于37MHz，則17MHz的間距是可接受的。
在圖5的系統(tǒng)中，塊D的調(diào)制器組214信道具有和塊E的信道相同的載頻。不像在第一實施例中，50個信道是可供使用的。塊D的信號215和塊E的信號221每個占用50-500MHz的頻帶。振蕩器組224和224’，每個產(chǎn)生2.05和2.55GHz信號，用于L-波段混頻器17和17’的各自的信道，以產(chǎn)生在2.1GHz和2.6GHz之間的較低的信道組信號226和226’，以及在2.6GHz和3.1GHz之間的較高的信道組信號228和228’。在系統(tǒng)中不要作其它變化，除了接收機250的調(diào)諧器252當然必須調(diào)諧到不同的發(fā)射的載頻以外。
圖6顯示了對于L-波段和發(fā)射的頻譜242’和245’的20、17、20、18、19、20、18、22、20…的間距序列。可以使用任何想要的圖案，或者規(guī)則的，或者不規(guī)則的。平均間距由想要發(fā)射的信道數(shù)和所分配的頻譜帶寬確定。
應(yīng)當指出，所顯示的圖案具有小于20MHz的間距的集中度，所以第八個信道載波是8MHz，小于它在均勻的20MHz間距時的數(shù)值。如果這個圖案繼續(xù)下去幾個信道，后面跟隨更大的間距，則所選擇的一些信道離頻譜42’的相應(yīng)的信道(它們離信道1的間隔是20MHz的倍數(shù))的偏差可很容易達到或超過10MHz。這樣的圖案，如果在較高的塊上重復(fù)進行，則在較低塊的某些較高信道和較高塊的某些較低信道之間可以提供與20MHz的倍數(shù)大約8到10MHz的偏差。
在本發(fā)明的精神內(nèi)，許多其它變例是可能的。在相鄰信道之間的最佳的間距組將隨特定的傳輸參量而改變，例如信道中的信息信號的類型以及調(diào)制類型，因為這些將決定造成最大干擾的交調(diào)產(chǎn)物的間距。如果數(shù)字數(shù)據(jù)信號正被發(fā)射，則所利用的編碼類型以及調(diào)制將對于在每個給定的信道產(chǎn)生的頻譜有重大的影響。它又將決定了，從使頻譜利用最大化以及減小在發(fā)射臺址處交調(diào)失真造成的噪聲或干擾來看，多大的信道間距是最有效的。
為了簡化接收機的設(shè)計與結(jié)構(gòu)，在仍舊保持高的頻譜利用的同時，常常寧愿要所有的信道近似有相同的帶寬。接收機檢波器對交調(diào)干擾的靈敏度，無論如何，將是在所接收的信道上被發(fā)射的這類信號或干擾的函數(shù)，這樣，在一個系統(tǒng)中可能更希望包括具有等間距信道的部分和具有不等間距信道的部分。重要的考慮是，失真產(chǎn)物傾向于處在主要由有用信息分量占用的其它信道部分以外。
例如，如果總的頻帶包括某些信道只包含TV信號；某些具有疊加在TV信號上的某些數(shù)據(jù)，例如通過在垂直回掃空白線中進行插入；以及某些包含完全不同類型的信號，例如多路復(fù)用的電話或數(shù)據(jù)信號，則發(fā)射一個具有等間距信道的頻帶部分，一個伴隨的具有不等間距信道的頻帶部分，以及另一個伴隨的具有不等間距信道的頻帶部分。在使用寬帶發(fā)射機輸出級，例如TWTA或?qū)拵Ч虘B(tài)放大器的場合，一個放大器級可包括兩個或多個頻帶部分，因為各個載頻間距由前面的調(diào)制器與混頻器級確定。而且，如果更寬的帶寬調(diào)制器是很容易提供使用的話，則單個調(diào)制器組可把所有的信道直接提供給上變頻器。如果鏡像頻率通過特定的濾波或由于天線波導(dǎo)的截止頻率的衰減而被壓縮，則最后的放大器級可以不需要，以及天線可直接由毫米波混頻器驅(qū)動。雖然諸如27.5到28.5GHz的頻帶在說明中已被用作為例子，但是多信道傳輸在較低和較高頻率上也是可行的，包括通常不稱為毫米波的頻率，以及現(xiàn)在不使用和不打算使用的頻率。這樣，如果發(fā)射較窄或較寬信道，或較少或較大數(shù)目的信道，則本發(fā)明可在通過一個產(chǎn)生交調(diào)失真的元件同時放大或處理或有效兩個或多個信道是可行和想要的場合下，被有用地應(yīng)用到任何頻率。
權(quán)利要求
1．在多個信道的一個頻段上發(fā)射信號的方法，每個信道包括各自的信息信號，該方法包括通過至少一個電子元件發(fā)射至少兩個所述信道，該電子元件因至少兩個信道的信號的相互作用而產(chǎn)生交調(diào)失真，為一部分的所述多個信道選擇載波頻率，其中所述的一部分包括多個所述信道，但不包括所述的至少兩個所述信道，這樣，由于所述交調(diào)失真引起的與所述一部分的信道的檢波的干擾將被減小，以及用所選擇的載頻發(fā)射所述一部分信道。
2．權(quán)利要求1所要求的方法，其特征在于，該方法包括發(fā)射包括所述至少兩個所述信道的第一部分的所述信道，所述第一部分的信道是緊接相鄰的信道，具有在相鄰信道的各自的載頻之間的相同的給定的間距，以及發(fā)射第二部分的所述信道，所述第二部分的信道是緊接相鄰的信道，具有在相鄰信道的各自的載頻之間的所述給定的間距，所述一部分是所述第二部分，所述第二部分的載頻不同于從第一部分的頻率相隔整倍數(shù)的所述給定間距的頻率。
3．權(quán)利要求2所要求的方法，其特征在于，所述至少兩個所述信道是相鄰的信道。
4．權(quán)利要求2所要求的方法，其特征在于，在所述至少兩個所述信道中的信息信號包括電視信號，載頻大于12GHz，所述至少一個電子元件包括行波管放大器，以及發(fā)射至少兩個所述信道的步驟包括通過使用調(diào)頻發(fā)射至少兩個所述信道。
5．權(quán)利要求1所要求的方法，其特征在于，該方法包括通過所述電子器件發(fā)射第一部分的所述信道，所述第一部分包括所述至少兩個所述信道和一個第三信道，所述第一部分的信道是是緊接相鄰的信道，具有各自的相鄰載頻的給定的平均間距和給定的最小間距，在相鄰信道的各自的載頻之間的間距被改變以使得干擾最小化。
6．權(quán)利要求5所要求的方法，其特征在于，在至少兩個所述信道中的信息信號包括電視信號，載頻大于12GHz，所述至少一個電子元件包括行波管放大器，以及發(fā)射至少兩個所述信道的步驟包括通過使用調(diào)頻發(fā)射至少兩個所述信道和第三信道。
7．用于在多個信道上從發(fā)射機場地發(fā)射一個頻段中的諸信號到多個接收站的系統(tǒng)，每個信道包括各自的信息信號，具有各自的相鄰載頻的給定的平均間距和給定的最小間距，其中發(fā)射機臺址包括一個發(fā)射機，它包括至少一個電子元件，所述元件由于該元件同時作用的信號的相互作用產(chǎn)生交調(diào)失真，至少兩個所述信道通過所述元件被發(fā)射，以及每個接收站包括一個接收機，接收機又包括一個檢波器，用于調(diào)諧到和接收至少一個所述多個信道以及檢測在所述信道中發(fā)射的信息信號，其特征在于發(fā)射機還包括用于決定所述至少兩個所述信道的載頻和所述多個信道的一部分的載頻的裝置，其中所述一個部分包括多個所述信道而不包括所述至少兩個所述信道，所述裝置決定所述部分的各自的載頻，這樣當一個所述接收機被調(diào)諧到所述一個部分中的信道時，由于發(fā)射的信號中的交調(diào)失真，由所述接收機中所述的一個接收機的檢波器檢波的信息信號的信號噪聲比減小。
8．權(quán)利要求7所要求的系統(tǒng)，其特征在于，所述裝置決定所述信道的第一部分的載頻，包括所述至少兩個所述信道，所述至少兩個所述信道是相鄰信道，所述第一部分的信道是緊接相鄰的信道，具有在相鄰信道的各自的載頻之間的給定的相同的間距，以及第二部分的所述信道，所述第二部分的信道是緊接相鄰的信道，具有在相鄰信道的各自的載頻之間的所述給定的間距，所述一部分是所述第二部分，所述第二部分的載頻不同于從第一部分的頻率相隔整倍數(shù)的所述給定間距的頻率。
9．用于在多個信道上從發(fā)射機場地發(fā)射一個頻段中的信號到多個接收站的發(fā)射機，每個信道包括各自的信息信號，具有各自的相鄰載頻的給定的平均間距和給定的最小間距，其中發(fā)射機包括至少一個電子元件，所述元件由于該元件同時作用的信號的相互作用產(chǎn)生交調(diào)失真，至少兩個所述信道通過所述元件被發(fā)射，其特征在于發(fā)射機還包括用于決定所述至少兩個所述信道的載頻和所述多個信道的一部分的載頻的裝置，其中所述一個部分包括多個所述信道而不包括所述至少兩個所述信道，所述裝置決定所述部分的各自的載頻，這樣，由于所述交調(diào)失真引起的干擾的頻譜分量被減小。
10．權(quán)利要求9所要求的發(fā)射機，其特征在于，所述裝置決定所述信道的第一部分的載頻，包括所述至少兩個所述信道，所述第一部分的信道是緊接相鄰的信道，具有在相鄰信道的各自的載頻之間的給定的相同的間距，以及第二部分的所述信道，所述第二部分的信道是緊接相鄰的信道，具有在相鄰信道的各自的載頻之間的所述給定的間距，所述一部分是所述第二部分，所述第二部分的載頻不同于從第一部分的頻率相隔整倍數(shù)的所述給定間距的頻率。
11．權(quán)利要求9所要求的發(fā)射機，其特征在于，在至少兩個所述信道中的所述信息信號包括調(diào)頻電視信號，以及所述發(fā)射機包括第二輸出放大器，用于發(fā)射所述多個信道的所述第二部分的至少兩個信道。
全文摘要
由于通過相同的元件或部件同時發(fā)射多個信道的發(fā)射裝置中的交調(diào)失真而引起的在檢測的信號中的失真或噪聲,通過選擇載頻使得它們不是都間隔以相同的給定頻率,而被減小。在另一個實施例中,相鄰信道的載頻是不相等地間隔開的。兩個相鄰信道塊可以使用同樣的或不同的不等間距的圖案。
文檔編號H04B1/04GK1227027SQ98800613
公開日1999年8月25日 申請日期1998年2月19日 優(yōu)先權(quán)日1997年3月18日
發(fā)明者B·波薩德 申請人:蜂窩視覺技術(shù)及電訊有限公司