ADSL調制解調器驅動器的實現(xiàn)

　　ADSL是一種非對稱的數(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)務的特點，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，是在現(xiàn)有雙絞線上傳送高速不對稱數(shù)字信號的一種成熟技術。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的同時可以打電話或發(fā)傳真，而且不會影響通話的質量和網絡下載速度。目前，ADSL接入技術已成為終端用戶最主要的寬帶接入技術，他的關鍵是ADSL調制解調器，即ADSL MODEM。本文討論ADSL用戶端MODEM中驅動器的實現(xiàn)。

　　1 驅動器的要求與特點

　　1.1 ADSL系統(tǒng)結構

　　ADSL使用一對電話線，在用戶線兩端各安裝一個ADSL調制解調器。該調制解調器采用頻分復用(FDM)技術，將帶寬分為3個頻段：最低頻段為0～4 kHz，用于普通電話業(yè)務；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用戶端調制解調器驅動器的功能是：放大電話線上已編碼的數(shù)字信號，同時不能使傳輸信號產生任何失真，該驅動器是一個寬頻帶功率放大器。

　　1.2 驅動器應用環(huán)境

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

　　1.3 ADSL的調制技術

　　ADSL的調制技術是ADSL的關鍵所在。在ADSL調制技術中，一般均使用高速數(shù)字信號處理技術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。在信號調制技術上，ADSL調制解調器分別采用CAP和DMT技術，CAP(無載波調幅調相)是AT&T提出的調試方式，其技術基礎是正交幅度調制(QAM)，數(shù)據(jù)信號被調制到單一載波之上，然后沿電話線發(fā)送，在接收端重組。CAP的主要優(yōu)點是：載波頻率可變，在一個頻率周期或波特內傳輸2～9位二進制數(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。DMT(離散多音)調制采用多載波調制技術，可將頻帶劃分為多個子信道，每個子信道的帶寬為4 kHz。每個信道上都有一個載波，數(shù)據(jù)被調制在每個載波上同時發(fā)送。所以DMT信號的峰平比很高，可達到5.33，動態(tài)范圍很大。DMT每個很窄的子信道頻帶內的電纜特性可以近似認為是線性的，因此脈沖混疊可以減到最低程度。每個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技術可自動避免工作在干擾較大的頻段。本文以采用DMA技術進行分析。

　　由以上分析可知，ADSL調制解調器驅動器的實現(xiàn)必須滿足以下條件：信號帶寬寬；信號動態(tài)范圍大；輸出阻抗與傳輸線阻抗匹配。

　　2 驅動器的實現(xiàn)

　　2.1指標要求

　　傳輸線特性阻抗RZ=100 Ω；輸出功率Po=13 dBm；信號峰平比為5.33；非線形失真<-73 dB。

　　2.2 實際電路

　　實際電路如圖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，他能向電話網絡輸出不失真的寬帶功率信號，即使在配置高電平的閉環(huán)增益網絡后也能保持較低的失真。LT1886的主要特點是：驅動電流大、輸出電壓動態(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驅動一只1：2耦合變壓器的差動線路放大器。兩個1／2 LT1886和RF(909 Ω)、RG(100 Ω)構成性能完全相同的同相放大器。驅動器的輸入信號為差動信號，從兩個運放的同相端輸入，兩個運放輸出端的信號反相，信號通過輸出變壓器疊加并耦合到雙絞線上，這種電路結構有利于擴大輸出電壓的動態(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。輸出變壓器起信號耦合和阻抗變換作用，其變壓比為1：2(n=2)。驅動器輸入、輸出信號分別為Ui，Uo。驅動器負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置了兩只100 Ω的增益電阻，并經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，超過了LT1886的動態(tài)范圍，引起了信號的非線性失真。但由于LT1886設計成電壓反饋型時，其補償增益大于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系曲線可知，當U1m=7.53 V時，非線性失真<-73 dB，滿足性能指標的要求。

　　3 結 語

　　本文通過對ADSL調制解調器驅動器特點、結構和性能的分析，給了一種ADSL用戶端MODEM驅動器的實現(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線路驅動器向電話網絡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)增益網絡后也能保持較低的失真，具有重要的現(xiàn)實意義。