摘要：介紹了ＡＤＳＬ規(guī)范對(duì)于送到線路上的信號(hào)的要求,闡述了ＡＤＳＬ系統(tǒng)中的線驅(qū)動(dòng)放大器的選擇及電路的設(shè)計(jì)原理,給出一款基于ＡＤ８０１６的實(shí)用ＡＤＳＬ線路驅(qū)動(dòng)電路。
關(guān)鍵詞：非對(duì)稱數(shù)字用戶線 線路驅(qū)動(dòng) 大電流高速運(yùn)算放大器
非對(duì)稱數(shù)字用戶線ＡＤＳＬ是一項(xiàng)新興的寬帶接入技術(shù),它在不影響電話服務(wù)的情況下可利用市話銅線向用戶提供兆比特級(jí)接入服務(wù)。隨著ＡＤＳＬ技術(shù)走向成熟以及因特網(wǎng)業(yè)務(wù)迅猛發(fā)展而對(duì)寬帶接入需求的日益高漲,電信運(yùn)營(yíng)商和ＩＳＰ開始大量部署ＡＤＳＬ業(yè)務(wù)。這就要求那些ＡＤＳＬ設(shè)備的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)者只有提供更富競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品,才能贏得更大的市場(chǎng)。
ＡＤＳＬ優(yōu)異性能的關(guān)鍵是基于高速數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的數(shù)字調(diào)制技術(shù)。然而要將已調(diào)信號(hào)無失真地送到雙絞線上并滿足所需的輸出功率,則需要一個(gè)高性能的模擬接口電路。模擬接口電路主要由線路驅(qū)動(dòng)電路、線路接收電路和混合電路組成。本文概述了ＡＤＳＬ規(guī)范對(duì)放大器信號(hào)的要求并著重介紹ＡＤＳＬ線路驅(qū)動(dòng)電路中線驅(qū)動(dòng)放大器的選擇和實(shí)用電路的設(shè)計(jì)。
１ ＡＤＳＬ系統(tǒng)的基本概念
隨著越來越多的業(yè)務(wù)匯聚于因特網(wǎng)上,接入環(huán)路逐漸成為網(wǎng)絡(luò)的瓶頸段。如何才能在現(xiàn)有接入網(wǎng)的設(shè)施基礎(chǔ)上提供更高帶寬的數(shù)據(jù)服務(wù),就成為一個(gè)迫切需要解決的問題。在現(xiàn)有銅質(zhì)雙絞市話線上,目前絕大多數(shù)應(yīng)用只使用了０～４ｋＨｚ的話音頻帶,使用高效數(shù)字調(diào)制技術(shù)后則可以利用高達(dá)１０ＭＨｚ的帶寬。隨著數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)及大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展,已經(jīng)出現(xiàn)了各種充分利用雙絞線帶寬的方案,統(tǒng)稱為數(shù)字用戶線（ｘＤＳＬ）技術(shù)。ＡＤＳＬ即非對(duì)稱數(shù)字用戶線（Ａｓｙｍｍｅｔｒｉｃ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ ｌｉｎｅ）就是其中最引人注目的一員。它是利用已有的市話銅線,在不影響現(xiàn)有電話服務(wù)的情況下向用戶提供兩個(gè)傳輸方向上不對(duì)稱速率的寬帶傳輸業(yè)務(wù),適應(yīng)了接入網(wǎng)中絕大部分業(yè)務(wù)下行速率遠(yuǎn)大于上行速率的需求。下行（端局至用戶）典型速率可達(dá)６Ｍｂｐｓ,上行（用戶至端局）速率可達(dá)６４０ｋｂｐｓ,實(shí)際速率與線路狀況及距離有關(guān)。圖１所示為一個(gè)ＡＤＳＬ系統(tǒng)的典型應(yīng)用示意圖。
在不影響現(xiàn)有普通電話業(yè)務(wù)（ＰＯＴＳ）情況下,ＡＤＳＬ采用頻分復(fù)用（ＦＤＭ）實(shí)現(xiàn)在同一雙絞銅線上進(jìn)行非對(duì)稱高速傳輸。因此銅線上存在三個(gè)信道：（１）普通電話業(yè)務(wù)（ＰＯＴＳ）信道,所占頻帶為０～４ｋＨｚ,通過數(shù)據(jù)分離器（Ｓｐｌｉｔｔｅｒ）與數(shù)字信道分開（２）上行數(shù)字信道,約為２５ｋＨｚ～１５０ｋＨｚ,用于傳輸控制及應(yīng)答信息（３）下行數(shù)字信道,約為１５０ｋＨｚ～１．１ＭＨｚ。ＡＤＳＬ的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)使用離散多音頻調(diào)制ＤＭＴ（Ｄｉｓｃｒｅｔｅ ＭｕｌｔｉＴｏｎｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）作為調(diào)制方案。利用頻分調(diào)制（ＦＤＭ）把可用的下行帶寬１．１０４ＭＨｚ分成２５６個(gè)４ｋＨｚ帶寬子信道,分別使用ＱＡＭ獨(dú)立調(diào)制,每個(gè)子信道保護(hù)間隔為０．３１２５ｋＨｚ。一般地,上行信道使用第６到第３１＃子帶（約２５ｋＨｚ～１３４ｋＨｚ）,下行信道使用第３８到第２５５＃子帶（約１６３ｋＨｚ～１．１ＭＨｚ）,其中子帶１６（６９ｋＨｚ）和６４（２７６ｋＨｚ）用作導(dǎo)頻。
２ ＡＤＳＬ的傳輸環(huán)境和調(diào)制技術(shù)對(duì)驅(qū)動(dòng)電路的要求
ＡＤＳＬ系統(tǒng)所使用的傳輸媒質(zhì)（普通市話雙絞線）是為開通電話業(yè)務(wù)而建立的,其低頻段頻率特性較好;在雙絞線高頻段,幅頻特性、時(shí)延特性隨頻率升高而迅速惡化,衰減十分嚴(yán)重。同時(shí),非屏蔽的市話線易感應(yīng)外界的其它干擾信號(hào),典型的噪聲本底為－１４０ｄＢｍ／。根據(jù)仙農(nóng)定理,信噪比只有達(dá)到４５～５０ｄＢ,才能得到１２ｂｉｔ／Ｈｚ的帶寬利用率。但為了減少ＡＤＳＬ業(yè)務(wù)對(duì)同一線纜中的其它話線對(duì)的干擾,發(fā)送信號(hào)功率只能限于－４０ｄＢｍ／。
ＡＤＳＬ規(guī)范使用離散多音頻ＤＭＴ調(diào)制技術(shù),它將可用帶寬分為多個(gè)子信道,分別使用ＱＡＭ獨(dú)立調(diào)制。數(shù)字信號(hào)處理器可根據(jù)子信道的瞬時(shí)衰減特性、群時(shí)延特性和噪聲特性自適應(yīng)地調(diào)整其參數(shù),按照每個(gè)子信道傳遞數(shù)據(jù)的實(shí)際能力分配不同比特?cái)?shù),從而使信道容量能夠接近理論極限。和其他多載波調(diào)制技術(shù)一樣,當(dāng)各子載波頻率上的已調(diào)信號(hào)相位一致時(shí)信號(hào)出現(xiàn)峰值,這就要求線路驅(qū)動(dòng)放大器具備很高的無失真動(dòng)態(tài)范圍。此時(shí)衡量線驅(qū)動(dòng)放大器輸出信號(hào)保真性能的主要指標(biāo)就是多音頻功率比（ＭＴＰＲ）,ＭＴＰＲ是指某一子頻帶的測(cè)量功率與另一特定的不包含ＱＡＭ數(shù)據(jù)的子頻帶功率的相對(duì)比值,用ｄＢｃ表示。信號(hào)的峰值與有效電平的比值稱為峰均比或峰值因子,ＡＤＳＬ系統(tǒng)中的ＤＭＴ信號(hào)的峰值因子是５．３,電話線的特性阻抗以１００歐姆為標(biāo)準(zhǔn),根據(jù)它可以確定達(dá)到要求功率所需的電壓和電流值。需要指出的是ＩＴＵ－Ｔ的ＡＤＳＬ規(guī)范定義了兩種ＡＤＳＬ技術(shù)：一種稱為全速率ＡＤＳＬ;另一種稱為低速率ＡＤＳＬ即Ｇ．Ｌｉｔｅ。其根本區(qū)別在于Ｇ．Ｌｉｔｅ只使用了約０．５ＭＨｚ帶寬,是全速率ＡＤＳＬ帶寬的二分之一。表１小結(jié)了ＡＤＳＬ系統(tǒng)的特征參數(shù)及其電氣要求。
表1 ADSL系統(tǒng)的特征參數(shù)及其電氣要求
| 參 數(shù) | 全速率ADSL下行 | ADSL G.Lite下行 | 全速率ADSL或G.Lite上行 | |
