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均衡器

作者: 時間:2011-06-16 來源:網(wǎng)絡 收藏

通信系統(tǒng)中傳輸?shù)男盘柖际怯稍S多不同頻率的正弦分量組成的,并且它們的幅度或相們之間具有確定的關系。為保證傳輸信號的質量,要求在傳輸過程中,各正弦分量的幅度或相移關系保持不變,稱之為無畸變傳輸?shù)趯嶋H上,信號經(jīng)過線性系統(tǒng)時,各頻率正弦分量的幅度或相位之間的關系將發(fā)生變化,因而使信號波形發(fā)生畸變。減少信號畸變的方法是,針對各種畸變的性質在傳輸系統(tǒng)中介入各種類型的均衡網(wǎng)絡,校正幅度畸變的網(wǎng)絡稱為衰減均衡器;

1、無源衰減均衡器

(1)固定衰減均衡器

常用的固定衰減均衡器結構有二端網(wǎng)絡與四端網(wǎng)絡,四端網(wǎng)絡中有橋T型、倒L型和橋型(或X型)等結構。

1)對稱橋T型固定衰減均衡器的基本結構及特性 對稱橋T固定衰減均衡器為對稱橋T型四端網(wǎng)絡,基本結構示于圖5.1-22。

顯然,對稱橋T型的影象阻抗是不隨頻率變化的純電阻。

衰減均衡器工作在阻抗匹配情況下,介入衰減A1與影象衰減AO相同,即

當信號只作單方向傳輸時,由于橋T型衰減均衡器工作在電橋平衡狀態(tài),電阻RO處于等電位兩點之中,因而可以將RO任意地從電路中移去或短路。橋T型衰減均衡器就能簡化成一個等效L型衰減均衡器,如圖5.1-23所示。

圖5.1-23 供單向傳輸用的L型衰減均衡器

(2)橋T型均衡器的甲類、乙類結構 參閱圖5.1-24中Z1有甲、乙兩類結構,甲類中Z1是由R1和電抗二端網(wǎng)絡X1并聯(lián)組成,實際中大量采用這種結構;乙類中Z1是由電感、電容、電阻任意組合而成的一般二端網(wǎng)絡。

圖5.1-24 橋T型均衡器的甲、乙類結構A)甲類、B)乙類

對于甲類一般結構特性進行分析如下:

橋臂阻抗

2、可變衰減均衡器

實際應用中,除固定衰減均衡器外,還有一種本身附有自動化控制元件的可變衰減均衡器。這種可變衰減均衡器又稱平調網(wǎng)絡和斜調網(wǎng)絡,當傳輸信號的設備受外界環(huán)境影響時,使其衰減,頻率特性不斷變化。為適應這種情況,設計出可變衰減均衡器能夠起自動均衡作用。

常用可變衰減均衡器的分類見表5.1-17。

從表中可以看出,可變衰減均衡器屬于六端網(wǎng)絡結構:1-1'端和2-2'端為正常傳輸信號用的輸入端和輸出端;3-3'端接熱敏電阻RT或接包含有熱敏電阻RT的阻抗網(wǎng)絡。根據(jù)電路結構不同,共分三類,第一、二類可變衰減均衡器又有串聯(lián)和并聯(lián)型兩種形式。

可變衰減均衡器根據(jù)其工作性質,集輸常數(shù)應該按如下規(guī)律變化,即

式中G0為起始特性;G~為可變分量;為可變分量的最大值;Z1Z為3-3'端的輸入阻抗;R0為當G=G0時,熱敏電阻RT的阻值。

傳輸常數(shù)G隨著X的變化(其中主要是熱敏電阻RT的阻值變化),其變化范圍G0±。因此,X和這兩個函數(shù)稱為可變衰減均衡器參數(shù),并且參數(shù)X和可以是實數(shù),也可以是復婁。

由式(5.1-4)可知:

2、有源幅度均衡器

無源元件構成的均衡器,調整范圍有限,如果要擴大調整范圍,則網(wǎng)絡結構較復雜,實際中常采用來補償由于插入均衡器帶來的衰耗。近年來由于集成電路的應用和發(fā)展,亦采用由有源網(wǎng)絡組成的均衡器,它可以克服上述缺點。

二階有源幅度均衡器的電壓比傳遞函數(shù)屬于雙二階函數(shù),即

當歐X=歐O=歐M時,此傳遞函數(shù)對應有源幅度均衡器的幅度特性和電路結構如圖5.1-25所示。顯然,給定不同的歐X、歐W、歐O、歐O和K值就可得出各種步同增益頻率特性曲線,利用這些曲線相加,則可獲得所需要的均衡幅度特性曲線。

以上所述,無論是無源,還是原源都是固定幅度均衡器,除此之外,它們都可構成可變衰減均衡器,如在有源均衡器中,還有增益頻率特性斜率連續(xù)可調的幅度均衡器、衰減可變均衡器,能調節(jié)低斜率正負的有源可變均衡器等等,形式很多,請參閱文獻(5)。

3、無源時延均衡器

信號在傳輸過程中,除幅度會產(chǎn)生畸變外,相移也會發(fā)生畸變,相移畸變在數(shù)字傳輸中顯得非常重要。為此,保證信號不發(fā)生畸變,在幅度和相移兩方面都必須滿足條件:

式中稱為時延,為常數(shù)。

時延均衡器的幾個概念:

1)對相位均衡器的要求 在傳輸頻帶內(nèi)。均衡器的相移特性應滿足給定要求,幅度特性應是常數(shù),輸入阻抗應是定值,以便于和其他部件匹配連接。

2)群時延 相移特性可用時延特性來表示,當傳輸信號是調制信號時,要占據(jù)一段有效頻帶角W,如果能無畸變地傳輸這段有效頻帶,則信號將不失真。用數(shù)學式表示,相移對頻率取導數(shù)應為常數(shù),則群時延為常數(shù),即

引進群時延概念后,亦可將相移均衡器稱之群時延均衡器,或簡稱均衡器。同樣它可構成固定和可變的兩種類型,廣泛采用的是固定時延均衡器,目前最理想的是格型全通網(wǎng)絡。

3)格型全通網(wǎng)絡 實現(xiàn)全能函數(shù)的網(wǎng)絡是格型網(wǎng)絡,它是理想時延均衡器,表5.1-18列出一些常用全通網(wǎng)絡的基本特性及傳輸特性。

表中所示全通網(wǎng)絡均為平衡型電路,在工作頻率較高時,一般都要求采用不平衡型電路結構,因此必須對電路進行等效變換,此變換可用分定端來證明,請參閱參考文獻(4)。

4、有源時延均衡器

時延均衡器的幅度特性在全頻域內(nèi)為一常數(shù),僅其相移特性與頻率有關。而時延均衡器電路和實現(xiàn)可由無源L、C、R構成,也可由R、C網(wǎng)絡及有源器件來構成,后者稱之為有源時延均衡器,其種類很多,常用的有由一階和二階形式的基本節(jié)鏈接而成的電路,其相移及時延由所有基本節(jié)的總和來確定。表5.1-19示出幾種常用有源時延均衡器基本節(jié)電路及傳遞特性。



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