ADSL调制解调器驱动器的实现

　ADSL是一种非对称的数字用户环路，即用户线的上行速率和下行速率不同，根据用户使用各种多媒体业务的特点，上行速率较低，下行速率则较高(最高8.0 Mb／s的下载速度和1.0 Mb／s的上传速度)，特别适合传输多媒体信息业务，是在现有双绞线上传送高速不对称数字信号的一种成熟技术。ADSL的基本原理是使用电话话音以外的频率来传输数据，使用户在浏览Internet的同时可以打电话或发传真，而且不会影响通话的质量和网络下载速度。目前，ADSL接入技术已成为终端用户最主要的宽带接入技术，他的关键是ADSL调制解调器，即ADSL MODEM。本文讨论ADSL用户端MODEM中驱动器的实现。
　　1 驱动器的要求与特点
　　1.1 ADSL系统结构
　　ADSL使用一对电话线，在用户线两端各安装一个ADSL调制解调器。该调制解调器采用频分复用(FDM)技术，将带宽分为3个频段：最低频段为0～4 kHz，用于普通电话业务；中间频段为20～50 kHz，用于速率为16 kb／s～1 Mb／s的上行数据信息的传递；最高频段为150～550 kHz或140 kHz～1.1 MHz，用于1.5～8.0 Mb／s的下行数据的传送。ADSL用户端调制解调器驱动器的功能是：放大电话线上已编码的数字信号，同时不能使传输信号产生任何失真，该驱动器是一个宽频带功率放大器。
　　1.2 驱动器应用环境
　　驱动器的负载是双绞铜线，双绞线是传输线，为了使小信号失真最小，要求驱动器的输出阻抗与传输线特征阻抗相等。
　　1.3 ADSL的调制技术
　　ADSL的调制技术是ADSL的关键所在。在ADSL调制技术中，一般均使用高速数字信号处理技术和性能更佳的传输码型，用于获得传输中的高速率和远距离。在信号调制技术上，ADSL调制解调器分别采用CAP和DMT技术，CAP(无载波调幅调相)是AT&T提出的调试方式，其技术基础是正交幅度调制(QAM)，数据信号被调制到单一载波之上，然后沿电话线发送，在接收端重组。CAP的主要优点是：载波频率可变，在一个频率周期或波特内传输2～9位二进制数据，因此在相同的传输速率下，占用更少的带宽，传输距离更远。DMT(离散多音)调制采用多载波调制技术，可将频带划分为多个子信道，每个子信道的带宽为4 kHz。每个信道上都有一个载波，数据被调制在每个载波上同时发送。所以DMT信号的峰平比很高，可达到5.33，动态范围很大。DMT每个很窄的子信道频带内的电缆特性可以近似认为是线性的，因此脉冲混叠可以减到最低程度。每个子信道内传送的比特率可以按该信道内信号和噪声的大小自适应地变化，故DMT技术可自动避免工作在干扰较大的频段。本文以采用DMA技术进行分析。
　　由以上分析可知，ADSL调制解调器驱动器的实现必须满足以下条件：信号带宽宽；信号动态范围大；输出阻抗与传输线阻抗匹配。
　　2 驱动器的实现
　　2.1指标要求
　　传输线特性阻抗RZ=100 Ω；输出功率Po=13 dBm；信号峰平比为5.33；非线形失真
　　2.2 实际电路
　　实际电路如图1所示。图中LT1886是一款优良高频特性的高速双功率放大器，他能向电话网络输出不失真的宽带功率信号，即使在配置高电平的闭环增益网络后也能保持较低的失真。LT1886的主要特点是：驱动电流大、输出电压动态范围大、带宽宽、失真小、静态电流小。输出电流：±200 mA；输出电压范围：±4.3 V；使用单12 V直流电源|稳压器供电；增益带宽积：700 MHz；失真
　　图1所示龟路中，使用LT1886驱动一只1：2耦合变压器的差动线路放大器。两个1／2 LT1886和RF(909 Ω)、RG(100 Ω)构成性能完全相同的同相放大器。驱动器的输入信号为差动信号，从两个运放的同相端输入，两个运放输出端的信号反相，信号通过输出变压器叠加并耦合到双绞线上，这种电路结构有利于扩大输出电压的动态范围。反射终端电阻RBT的大小要合理选择，使其与传输线相匹配，这里选择为12.4 Ω电阻。输出变压器起信号耦合和阻抗变换作用，其变压比为1：2(n=2)。驱动器输入、输出信号分别为Ui，Uo。驱动器负载为传输线输入电阻ROL。
　　为了得到稳定的工作，放大器必须具有0.1或更小的反馈因数，以保持10或更大的噪声增益值。所以图1所示电路中的放大器设置了两只100 Ω的增益电阻，并经1μF的旁路电容，旁路到交流地电位。
　　2.3 性能估算

　　因为ADSL信号采用DMT传送方式，其峰平比为5.33，所以，U1m=5.33×U1=7.53 V>4.3 V，超过了LT1886的动态范围，引起了信号的非线性失真。但由于LT1886设计成电压反馈型时，其补偿增益大于10，具有普通的单极开环增益衰减特性，所以从图2所示LT1886的非线性失真与输出电压幅度关系曲线可知，当U1m=7.53 V时，非线性失真
　　3 结 语
　　本文通过对ADSL调制解调器驱动器特点、结构和性能的分析，给了一种ADSL用户端MODEM驱动器的实现电路。电路中采用具有优良高频的双功率放大器LT1886，使得LT1886线路驱动器向电话网络输出不失真的宽频带功率信号，即使在配置高电平的闭环增益网络后也能保持较低的失真，具有重要的现实意义。