ADSL調制解調器驅動(dòng)器的實(shí)現

　　ADSL是一種非對稱(chēng)的數字用戶(hù)環(huán)路，即用戶(hù)線(xiàn)的上行速率和下行速率不同，根據用戶(hù)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)，是在現有雙絞線(xiàn)上傳送高速不對稱(chēng)數字信號的一種成熟技術(shù)。ADSL的基本原理是使用電話(huà)話(huà)音以外的頻率來(lái)傳輸數據，使用戶(hù)在瀏覽Internet的同時(shí)可以打電話(huà)或發(fā)傳真，而且不會(huì )影響通話(huà)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(hù)最主要的寬帶接入技術(shù)，他的關(guān)鍵是ADSL調制解調器，即ADSL MODEM。本文討論ADSL用戶(hù)端MODEM中驅動(dòng)器的實(shí)現。

　　1 驅動(dòng)器的要求與特點(diǎn)

　　1.1 ADSL系統結構

　　ADSL使用一對電話(huà)線(xiàn)，在用戶(hù)線(xiàn)兩端各安裝一個(gè)ADSL調制解調器。該調制解調器采用頻分復用(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(huà)業(yè)務(wù)；中間頻段為20～50 kHz，用于速率為16 kb／s～1 Mb／s的上行數據信息的傳遞；最高頻段為150～550 kHz或140 kHz～1.1 MHz，用于1.5～8.0 Mb／s的下行數據的傳送。ADSL用戶(hù)端調制解調器驅動(dòng)器的功能是：放大電話(huà)線(xiàn)上已編碼的數字信號，同時(shí)不能使傳輸信號產(chǎn)生任何失真，該驅動(dòng)器是一個(gè)寬頻帶功率放大器。

　　1.2 驅動(dòng)器應用環(huán)境

　　驅動(dòng)器的負載是雙絞銅線(xiàn)，雙絞線(xiàn)是傳輸線(xiàn)，為了使小信號失真最小，要求驅動(dòng)器的輸出阻抗與傳輸線(xiàn)特征阻抗相等。

　　1.3 ADSL的調制技術(shù)

　　ADSL的調制技術(shù)是ADSL的關(guān)鍵所在。在A(yíng)DSL調制技術(shù)中，一般均使用高速數字信號處理技術(shù)和性能更佳的傳輸碼型，用于獲得傳輸中的高速率和遠距離。在信號調制技術(shù)上，ADSL調制解調器分別采用CAP和DMT技術(shù)，CAP(無(wú)載波調幅調相)是AT&T提出的調試方式，其技術(shù)基礎是正交幅度調制(QAM)，數據信號被調制到單一載波之上，然后沿電話(huà)線(xiàn)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)頻率周期或波特內傳輸2～9位二進(jìn)制數據，因此在相同的傳輸速率下，占用更少的帶寬，傳輸距離更遠。DMT(離散多音)調制采用多載波調制技術(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，數據被調制在每個(gè)載波上同時(shí)發(fā)送。所以DMT信號的峰平比很高，可達到5.33，動(dòng)態(tài)范圍很大。DMT每個(gè)很窄的子信道頻帶內的電纜特性可以近似認為是線(xiàn)性的，因此脈沖混疊可以減到最低程度。每個(gè)子信道內傳送的比特率可以按該信道內信號和噪聲的大小自適應地變化，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調制解調器驅動(dòng)器的實(shí)現必須滿(mǎn)足以下條件：信號帶寬寬；信號動(dòng)態(tài)范圍大；輸出阻抗與傳輸線(xiàn)阻抗匹配。

　　2 驅動(dòng)器的實(shí)現

　　2.1指標要求

　　傳輸線(xiàn)特性阻抗RZ=100 Ω；輸出功率Po=13 dBm；信號峰平比為5.33；非線(xiàn)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(huà)網(wǎng)絡(luò )輸出不失真的寬帶功率信號，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驅動(dòng)一只1：2耦合變壓器的差動(dòng)線(xiàn)路放大器。兩個(gè)1／2 LT1886和RF(909 Ω)、RG(100 Ω)構成性能完全相同的同相放大器。驅動(dòng)器的輸入信號為差動(dòng)信號，從兩個(gè)運放的同相端輸入，兩個(gè)運放輸出端的信號反相，信號通過(guò)輸出變壓器疊加并耦合到雙絞線(xiàn)上，這種電路結構有利于擴大輸出電壓的動(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(xiàn)相匹配，這里選擇為12.4 Ω電阻。輸出變壓器起信號耦合和阻抗變換作用，其變壓比為1：2(n=2)。驅動(dòng)器輸入、輸出信號分別為Ui，Uo。驅動(dòng)器負載為傳輸線(xiàn)輸入電阻ROL。

　　為了得到穩定的工作，放大器必須具有0.1或更小的反饋因數，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

　　因為ADSL信號采用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(guò)了LT1886的動(dòng)態(tài)范圍，引起了信號的非線(xiàn)性失真。但由于LT1886設計成電壓反饋型時(shí)，其補償增益大于10，具有普通的單極開(kāi)環(huán)增益衰減特性，所以從圖2所示LT1886的非線(xiàn)性失真與輸出電壓幅度關(guān)系曲線(xiàn)可知，當U1m=7.53 V時(shí)，非線(xiàn)性失真<-73 dB，滿(mǎn)足性能指標的要求。

　　3 結 語(yǔ)

　　本文通過(guò)對ADSL調制解調器驅動(dòng)器特點(diǎn)、結構和性能的分析，給了一種ADSL用戶(hù)端MODEM驅動(dòng)器的實(shí)現電路。電路中采用具有優(yōu)良高頻的雙功率放大器LT1886，使得LT1886線(xiàn)路驅動(dòng)器向電話(huà)網(wǎng)絡(luò )輸出不失真的寬頻帶功率信號，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，具有重要的現實(shí)意義。