ADSL調(diào)制解調(diào)器驅(qū)動(dòng)器的實(shí)現(xiàn)
ADSL是一種非對(duì)稱的數(shù)字用戶環(huán)路，即用戶線的上行速率和下行速率不同，根據(jù)用戶使用各種多媒體業(yè)務(wù)的特點(diǎn)，上行速率較低，下行速率則較高(最高8.0 Mb／s的下載速度和1.0 Mb／s的上傳速度)，特別適合傳輸多媒體信息業(yè)務(wù)，是在現(xiàn)有雙絞線上傳送高速不對(duì)稱數(shù)字信號(hào)的一種成熟技術(shù)。ADSL的基本原理是使用電話話音以外的頻率來傳輸數(shù)據(jù)，使用戶在瀏覽Internet的同時(shí)可以打電話或發(fā)傳真，而且不會(huì)影響通話的質(zhì)量和網(wǎng)絡(luò)下載速度。目前，ADSL接入技術(shù)已成為終端用戶最主要的寬帶接入技術(shù)，他的關(guān)鍵是ADSL調(diào)制解調(diào)器，即ADSL MODEM。本文討論ADSL用戶端MODEM中驅(qū)動(dòng)器的實(shí)現(xiàn)。
1 驅(qū)動(dòng)器的要求與特點(diǎn)
1.1 ADSL系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
ADSL使用一對(duì)電話線，在用戶線兩端各安裝一個(gè)ADSL調(diào)制解調(diào)器。該調(diào)制解調(diào)器采用頻分復(fù)用(FDM)技術(shù)，將帶寬分為3個(gè)頻段：最低頻段為0～4 kHz，用于普通電話業(yè)務(wù)；中間頻段為20～50 kHz，用于速率為16 kb／s～1 Mb／s的上行數(shù)據(jù)信息的傳遞；最高頻段為150～550 kHz或140 kHz～1.1 MHz，用于1.5～8.0 Mb／s的下行數(shù)據(jù)的傳送。ADSL用戶端調(diào)制解調(diào)器驅(qū)動(dòng)器的功能是：放大電話線上已編碼的數(shù)字信號(hào)，同時(shí)不能使傳輸信號(hào)產(chǎn)生任何失真，該驅(qū)動(dòng)器是一個(gè)寬頻帶功率放大器。
1.2 驅(qū)動(dòng)器應(yīng)用環(huán)境
驅(qū)動(dòng)器的負(fù)載是雙絞銅線，雙絞線是傳輸線，為了使小信號(hào)失真最小，要求驅(qū)動(dòng)器的輸出阻抗與傳輸線特征阻抗相等。
1.3 ADSL的調(diào)制技術(shù)
ADSL的調(diào)制技術(shù)是ADSL的關(guān)鍵所在。在ADSL調(diào)制技術(shù)中，一般均使用高速數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)和性能更佳的傳輸碼型，用于獲得傳輸中的高速率和遠(yuǎn)距離。在信號(hào)調(diào)制技術(shù)上，ADSL調(diào)制解調(diào)器分別采用CAP和DMT技術(shù)，CAP(無載波調(diào)幅調(diào)相)是AT&T提出的調(diào)試方式，其技術(shù)基礎(chǔ)是正交幅度調(diào)制(QAM)，數(shù)據(jù)信號(hào)被調(diào)制到單一載波之上，然后沿電話線發(fā)送，在接收端重組。CAP的主要優(yōu)點(diǎn)是：載波頻率可變，在一個(gè)頻率周期或波特內(nèi)傳輸2～9位二進(jìn)制數(shù)據(jù)，因此在相同的傳輸速率下，占用更少的帶寬，傳輸距離更遠(yuǎn)。DMT(離散多音)調(diào)制采用多載波調(diào)制技術(shù)，可將頻帶劃分為多個(gè)子信道，每個(gè)子信道的帶寬為4 kHz。每個(gè)信道上都有一個(gè)載波，數(shù)據(jù)被調(diào)制在每個(gè)載波上同時(shí)發(fā)送。所以DMT信號(hào)的峰平比很高，可達(dá)到5.33，動(dòng)態(tài)范圍很大。DMT每個(gè)很窄的子信道頻帶內(nèi)的電纜特性可以近似認(rèn)為是線性的，因此脈沖混疊可以減到最低程度。每個(gè)子信道內(nèi)傳送的比特率可以按該信道內(nèi)信號(hào)和噪聲的大小自適應(yīng)地變化，故DMT技術(shù)可自動(dòng)避免工作在干擾較大的頻段。本文以采用DMA技術(shù)進(jìn)行分析。
由以上分析可知，ADSL調(diào)制解調(diào)器驅(qū)動(dòng)器的實(shí)現(xiàn)必須滿足以下條件：信號(hào)帶寬寬；信號(hào)動(dòng)態(tài)范圍大；輸出阻抗與傳輸線阻抗匹配。
2 驅(qū)動(dòng)器的實(shí)現(xiàn)
2.1指標(biāo)要求
傳輸線特性阻抗RZ=100 Ω；輸出功率Po=13 dBm；信號(hào)峰平比為5.33；非線形失真<-73 dB。
2.2 實(shí)際電路
實(shí)際電路如圖1所示。圖中LT1886是一款優(yōu)良高頻特性的高速雙功率放大器，他能向電話網(wǎng)絡(luò)輸出不失真的寬帶功率信號(hào)，即使在配置高電平的閉環(huán)增益網(wǎng)絡(luò)后也能保持較低的失真。LT1886的主要特點(diǎn)是：驅(qū)動(dòng)電流大、輸出電壓動(dòng)態(tài)范圍大、帶寬寬、失真小、靜態(tài)電流小。輸出電流：±200 mA；輸出電壓范圍：±4.3 V；使用單12 V直流電源供電；增益帶寬積：700 MHz；失真<-72 dB。
圖1所示龜路中，使用LT1886驅(qū)動(dòng)一只1：2耦合變壓器的差動(dòng)線路放大器。兩個(gè)1／2 LT1886和RF(909 Ω)、RG(100 Ω)構(gòu)成性能完全相同的同相放大器。驅(qū)動(dòng)器的輸入信號(hào)為差動(dòng)信號(hào)，從兩個(gè)運(yùn)放的同相端輸入，兩個(gè)運(yùn)放輸出端的信號(hào)反相，信號(hào)通過輸出變壓器疊加并耦合到雙絞線上，這種電路結(jié)構(gòu)有利于擴(kuò)大輸出電壓的動(dòng)態(tài)范圍。反射終端電阻RBT的大小要合理選擇，使其與傳輸線相匹配，這里選擇為12.4 Ω電阻。輸出變壓器起信號(hào)耦合和阻抗變換作用，其變壓比為1：2(n=2)。驅(qū)動(dòng)器輸入、輸出信號(hào)分別為Ui，Uo。驅(qū)動(dòng)器負(fù)載為傳輸線輸入電阻ROL。
為了得到穩(wěn)定的工作，放大器必須具有0.1或更小的反饋因數(shù)，以保持10或更大的噪聲增益值。所以圖1所示電路中的放大器設(shè)置了兩只100 Ω的增益電阻，并經(jīng)1μF的旁路電容，旁路到交流地電位。
2.3 性能估算
因?yàn)锳DSL信號(hào)采用DMT傳送方式，其峰平比為5.33，所以，U1m=5.33×U1=7.53 V>4.3 V，超過了LT1886的動(dòng)態(tài)范圍，引起了信號(hào)的非線性失真。但由于LT1886設(shè)計(jì)成電壓反饋型時(shí)，其補(bǔ)償增益大于10，具有普通的單極開環(huán)增益衰減特性，所以從圖2所示LT1886的非線性失真與輸出電壓幅度關(guān)系曲線可知，當(dāng)U1m=7.53 V時(shí)，非線性失真<-73 dB，滿足性能指標(biāo)的要求。
3 結(jié) 語
本文通過對(duì)ADSL調(diào)制解調(diào)器驅(qū)動(dòng)器特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)和性能的分析，給了一種ADSL用戶端MODEM驅(qū)動(dòng)器的實(shí)現(xiàn)電路。電路中采用具有優(yōu)良高頻的雙功率放大器LT1886，使得LT1886線路驅(qū)動(dòng)器向電話網(wǎng)絡(luò)輸出不失真的寬頻帶功率信號(hào)，即使在配置高電平的閉環(huán)增益網(wǎng)絡(luò)后也能保持較低的失真，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
標(biāo)簽： ADSL 調(diào)制解調(diào)器 MODEM 驅(qū)動(dòng)器
