專利名稱：一種用于sdh傳輸系統(tǒng)線路衰減補(bǔ)償?shù)淖赃m應(yīng)均衡裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于SDH傳輸系統(tǒng)線路衰減補(bǔ)償?shù)淖赃m應(yīng)均衡裝置，特別是涉及一種在SDH傳輸系統(tǒng)中，用于E1線路衰減補(bǔ)償?shù)淖赃m應(yīng)均衡裝置。
背景技術(shù)：
在通訊傳輸系統(tǒng)中，如果信號傳輸超過一定的距離，信號的傳輸質(zhì)量將難以保證，所以線路衰減是影響E1信號有效傳輸?shù)闹匾蛩亍?br> 由于傳輸線所造成信號的失真，通常表現(xiàn)為一是接收的信號的波形幅度變小，這是由于傳輸線存在衰減造成的；二是波峰延后，這是由于傳輸線的延時(shí)特性造成的；三是脈沖寬度大大增加，這是由于傳輸線的頻率特性造成的。
為了實(shí)現(xiàn)信號正確而準(zhǔn)確的傳輸，我們需要在E1接口電路中使用均衡器對失真和衰減的信號進(jìn)行均衡。所述均衡器位于E1接收器的前端，其具體位置如圖1所示。
均衡器實(shí)際是一種補(bǔ)償電路，它產(chǎn)生與信道特性相反的特性，來抵消信道衰減，從而實(shí)現(xiàn)對輸入信號的頻率特性和相位特性的補(bǔ)償。圖2為傳輸線衰減幅度、均衡器放大幅度及總衰減特性與E1信號頻率關(guān)系曲線圖，圖3為不同傳輸線的衰減特性曲線。
由圖2和圖3可知，均衡器的作用是放大和濾波，不同的傳輸距離需要均衡器具有不同的均衡特性。比如長線傳輸，均衡器需要在高頻端放大，在短線應(yīng)用時(shí)，由于高頻的衰減不大，所以均衡器高頻補(bǔ)償很小。
目前很多通信中的數(shù)據(jù)都是通過傳輸線來傳送的，信號傳輸距離往往從幾十米到幾公里，不同長度的傳輸線有不同的特性曲線，不確定的傳輸距離產(chǎn)生不同程度的信號衰減，如何保證信號完整經(jīng)過不同傳輸線而不失真地輸出是一個(gè)非常重要的問題，因而對均衡器的設(shè)計(jì)提出了更高的要求。
通常采用的均衡器的方法有第一、峰值檢測型均衡器，該電路由無源均衡網(wǎng)絡(luò)組成，網(wǎng)絡(luò)具有固定極點(diǎn)和可變零點(diǎn)，零點(diǎn)的位置是同傳輸距離相關(guān)的，傳輸距離的長短將引起均衡網(wǎng)絡(luò)中二極管上電流的變化，電流的變大或變小導(dǎo)致二極管等效電阻的變化，從而改變均衡器的零點(diǎn)位置，但這種均衡器的均衡范圍是比較小的，詳見專利3568100(Automatic equalizer for digitaltransmission systems)。
第二、采用極點(diǎn)和零點(diǎn)的位置都可變的均衡器，峰值檢測電路用來產(chǎn)生電壓控制信號來驅(qū)動FFT的門，形成非線性的電阻來產(chǎn)生零點(diǎn)和極點(diǎn)。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是很容易實(shí)現(xiàn)，詳見專利4,887,278(Equalizer fordigital transmission systems)，但是調(diào)整范圍也是非常有限的。
上述兩種已有的均衡器都無法實(shí)現(xiàn)在非常寬范圍內(nèi)的線路自動均衡，一旦輸入信號的傳輸距離長于或短于該均衡器所能均衡的范圍，則輸入信號經(jīng)該均衡器輸出后就會出現(xiàn)欠均衡和過均衡的情況，因此無法達(dá)到理想的均衡效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是為克服現(xiàn)有技術(shù)的均衡器無法靈活地根據(jù)實(shí)際傳輸距離作出相應(yīng)調(diào)整的缺點(diǎn)，提出一種用于SDH傳輸系統(tǒng)線路衰減補(bǔ)償?shù)淖赃m應(yīng)均衡裝置，可均衡距離為0到1500米，可最大均衡信號衰減為-43db的信號。
本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的一種用于SDH傳輸系統(tǒng)線路衰減補(bǔ)償?shù)淖赃m應(yīng)均衡裝置，其特征在于該裝置由自動增益控制電路，前置濾波電路，幅度檢測電路，數(shù)字控制電路，比較電路和時(shí)鐘定時(shí)提取電路組成的反饋環(huán)路和增益提升電路，后置濾波電路組成；自動增益控制電路，用于對輸入的信號進(jìn)行幅度上的均衡，使得不論外部輸入的信號幅度是多少，經(jīng)過自動增益控制電路后信號的幅度正好為正常信號衰減17db后的值；前置濾波電路，用于對經(jīng)過自動增益控制電路均衡后的外部E1信號進(jìn)行濾波，去除來自信道的衰減，采用傳統(tǒng)RC濾波器實(shí)現(xiàn)；增益提升電路，用于對失真的波形進(jìn)行相位上的補(bǔ)償，采用開關(guān)電容電路實(shí)現(xiàn)；后置濾波電路，用于對經(jīng)均衡、增益提升后的信號進(jìn)行濾波，濾除增益提升電路產(chǎn)生的開關(guān)噪聲；幅度檢測電路，通過設(shè)置五個(gè)比較電平，用于進(jìn)行傳輸線長的判斷；數(shù)字控制電路，根據(jù)幅度檢測電路檢測的結(jié)果，輸出正確的控制信號給自動增益控制電路和增益提升電路，用于調(diào)整經(jīng)自動增益控制電路均衡后的增益和相位；比較電路，用于將經(jīng)自動增益控制電路均衡所輸出的模擬信號轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號；時(shí)鐘定時(shí)提取電路，用于從前置濾波電路所輸出的信號中提取出時(shí)鐘，該時(shí)鐘的上升沿正好在數(shù)據(jù)的中央，該時(shí)鐘作為數(shù)字控制電路的時(shí)鐘，正確地檢測出幅度檢測電路輸出電平的狀態(tài)，從而得到比較正確的結(jié)果給數(shù)字控制電路；所述增益提升電路開始為初始狀態(tài)，自動增益控制電路開始為0db增益狀態(tài)，數(shù)據(jù)經(jīng)過不同的傳輸線衰減由幅度檢測電路所設(shè)置的五個(gè)比較電平分別對應(yīng)信號衰減，得到一個(gè)比較粗略的表征傳輸衰減情況的數(shù)字信號，由數(shù)字控制電路在正確的時(shí)序上檢測到幅度檢測信號，并對幅度檢測的信號進(jìn)行判斷并輸出控制信號給自動增益控制電路，改變自動增益控制電路的衰減/增益值，自動增益控制電路調(diào)整的結(jié)果是使輸出后信號的幅度穩(wěn)定，即經(jīng)過自動增益控制電路后的信號為正常信號衰減幅度的17db，環(huán)路穩(wěn)定后，自動增益控制電路數(shù)控信號將真實(shí)反映外部傳輸線的衰減情況，傳輸線距離確定后，數(shù)字控制電路就可以根據(jù)傳輸距離輸出一組控制信號給增益提升電路，通過改變增益提升電路的幅度和相位特性，來達(dá)到幅度和相位的自動均衡和補(bǔ)償。
所述自動增益控制電路由兩個(gè)可編程放大器組成，由數(shù)字控制電路給自動增益控制電路提供了一組數(shù)字控制信號，以控制增益和衰減；所述數(shù)字控制信號的每一次變化，自動增益控制電路以每個(gè)步長1.7db來調(diào)整增益或衰減的因子，去放大或衰減輸入的信號；當(dāng)整個(gè)環(huán)路的幅度達(dá)到正常信號衰減17db的值后，增益和衰減因子保持固定。
所述前置濾波電路，為一個(gè)二階低通濾波器，由阻容網(wǎng)絡(luò)以及高增益運(yùn)放組成無限增益多路反饋低通濾波器，從放大器的輸出端到反相端之間設(shè)有多個(gè)負(fù)反饋，即輸出信號經(jīng)過電阻或直接通過電容反饋到輸入端，所述濾波器中運(yùn)算放大器的帶寬增益積遠(yuǎn)大于濾波器帶寬的上限，采用雙端輸入雙端輸出，內(nèi)部運(yùn)放采用共模反饋；在高頻下，電容相當(dāng)于短路，傳輸函數(shù)為0，在低頻下，電容相當(dāng)于開路；所述前置濾波電路提供一個(gè)陡峭的頻率衰減，濾除外部輸入信號的噪聲和干擾，限制其它頻率的信號進(jìn)入增益提升電路，得到有用頻率的E1信號。
所述增益提升電路由開關(guān)電容濾波器組成，包括兩個(gè)增益節(jié)，每個(gè)增益節(jié)產(chǎn)生一個(gè)零點(diǎn)和兩個(gè)極點(diǎn)均可調(diào)的傳輸特性函數(shù)，通過調(diào)節(jié)零點(diǎn)可最大程度上補(bǔ)償傳輸信號在高頻上的衰減，第一個(gè)增益節(jié)提供小的高頻增益，第二個(gè)增益節(jié)提供大的高頻增益，高頻增益提升大對應(yīng)傳輸線距離長，輸入信號衰減大的情況，而高頻增益提升小，則對應(yīng)信號傳輸距離短，傳輸衰減小的情況；所述增益提升電路提供固定極點(diǎn)，高頻可調(diào)零點(diǎn)的放大作用，在整個(gè)環(huán)路穩(wěn)定后，對經(jīng)過前置濾波器后的信號進(jìn)行相位和頻率上的補(bǔ)償，使得輸出的均衡波在相位上的衰減是最小的，相位補(bǔ)償同幅度補(bǔ)償相應(yīng)的，設(shè)有8種相位補(bǔ)償控制，分別對應(yīng)不同傳輸距離信號的衰減，在Nyquist采樣頻率點(diǎn)可實(shí)現(xiàn)的增益范圍為0-17db，8個(gè)不同的臺階響應(yīng)通過數(shù)字控制電路來選擇，得到幅度和相位均都進(jìn)行均衡的信號。
對E1信號，增益提升電路在1.024M附近提供一個(gè)增益的零點(diǎn)，該零點(diǎn)是由數(shù)字控制電路的值來設(shè)定，用于對輸入信號的幅度在該頻率處進(jìn)行增益補(bǔ)償和提升，實(shí)現(xiàn)相位和幅度的補(bǔ)償。
所述后置濾波電路，用于平滑增益提升電路所輸出的信號，采用一階低通濾波器實(shí)現(xiàn)。
所述幅度檢測電路，用于檢測輸入信號的傳輸距離，初始時(shí)，將自動增益控制電路置于既無增益也無衰減的狀態(tài)，這時(shí)輸入到幅度檢測電路的信號可以真實(shí)地反映信號的傳輸和衰減情況，設(shè)置了5個(gè)比較電平分別對應(yīng)輸入信號衰減8db，17db，24db，32db和40db的值；不同信號傳輸距離，數(shù)字控制電路將產(chǎn)生控制信號給自動增益控制電路對輸入信號的進(jìn)行衰減/增益，經(jīng)過自動增益控制電路調(diào)整后再送到幅度檢測電路中進(jìn)行判斷，每次調(diào)整的步長為1.7db，反饋不斷進(jìn)行直到幅度檢測電路檢測到合適的信號，即輸入的信號經(jīng)自動增益控制電路處理后幅度正好為正常信號衰減17db后的值，這時(shí)數(shù)控信號的值是固定的，自動增益控制電路的控制信號也是固定的，內(nèi)環(huán)路穩(wěn)定狀態(tài)建立，此時(shí)數(shù)字控制電路輸入控制信號給增益提升電路，以獲得比較好的均衡效果。
所述時(shí)鐘定時(shí)提取電路采用數(shù)字鎖相環(huán)，從比較電路的輸出信號中提取出一個(gè)2.048M時(shí)鐘，并使該時(shí)鐘的上升沿正好在數(shù)據(jù)的中央，提取出來的時(shí)鐘可以在正確的位置采樣幅度檢測電路所設(shè)置的五個(gè)電平的狀態(tài)，并同數(shù)字控制電路一同正確地檢測出幅度檢測電路輸出電平的狀態(tài)，輸出正確的控制信號給自動增益控制電路和增益提升電路。
所述數(shù)字控制電路由兩部分組成，分別為AGC數(shù)控產(chǎn)生電路和增益提升控制信號產(chǎn)生電路，AGC數(shù)控產(chǎn)生電路的時(shí)鐘是由時(shí)鐘定時(shí)提取電路產(chǎn)生，AGC數(shù)控產(chǎn)生電路由狀態(tài)機(jī)來實(shí)現(xiàn)；所述AGC數(shù)控產(chǎn)生電路的初始狀態(tài)，對應(yīng)自動增益控制電路的增益為0，此時(shí)自動增益控制電路的輸出信號同幅度檢測電路得到的比較電平結(jié)果，在正確的時(shí)序上被數(shù)字控制電路采樣，根據(jù)傳輸線衰減的情況，輸出數(shù)字控制信號給自動增益控制電路調(diào)整，直到環(huán)路穩(wěn)定后，增益提升控制信號產(chǎn)生電路將產(chǎn)生一組數(shù)字控制信號給增益提升電路。
本發(fā)明提出的一種自適應(yīng)E1均衡器正是為了滿足通信要求并克服上述均衡器缺點(diǎn)而專門設(shè)計(jì)的，該均衡可以自動均衡的范圍非常寬，可達(dá)到幾米到幾公里，自適應(yīng)均衡器可以根據(jù)傳輸線的長度來自適應(yīng)地調(diào)整均衡器的幅度和相位特性，這樣不論信號傳輸距離是長還是短都可以得到非常合適而準(zhǔn)確的均衡。


圖1是均衡器所在位置示意圖；圖2是傳輸線衰減幅度和均衡器放大幅度及總衰減特性與E1信號頻率關(guān)系曲線；
圖3是傳輸線在不同傳輸距離下的傳輸特性曲線；圖4是本發(fā)明所述自適應(yīng)均衡器的原理圖；圖5是自動增益控制電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是前置低通濾波電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖7是增益提升電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖8是涉及圖7的頻率響應(yīng)特性曲線；圖9是幅度檢測電路電平示意圖；圖10是數(shù)字控制電路結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的技術(shù)方案一種自適應(yīng)長線均衡器100，包括AGC自動增益控制電路200，前置濾波電路201，增益提升電路(Gain_boost)202，后置濾波電路204，幅度檢測電路205和數(shù)字控制電路203，比較電路207和時(shí)鐘定時(shí)提取電路206。
AGC自動增益控制電路200該電路的作用是對進(jìn)來的信號進(jìn)行幅度上的均衡，使得不論外部進(jìn)來的信號幅度是多少，經(jīng)過AGC電路后信號的幅度正好為正常信號衰減17db后的值。這樣經(jīng)過不同傳輸距離的信號經(jīng)過AGC電路后都要進(jìn)行幅度補(bǔ)償，傳輸距離長的信號經(jīng)過AGC后幅度要放大，傳輸距離短的信號經(jīng)過AGC后要衰減。但總的結(jié)果是不論外部信號傳輸距離有多長都使AGC輸出后的信號的幅度是穩(wěn)定的，即為正常信號衰減17db后的值。
前置濾波電路201該電路對外部的E1信號進(jìn)行濾波，從而去除來自信道的衰減，前置濾波電路201采用傳統(tǒng)的RC濾波器來實(shí)現(xiàn)。
增益提升電路(Gain_boost)202采用開關(guān)電容電路來實(shí)現(xiàn)，該電路對失真的波形進(jìn)行相位上的補(bǔ)償，對E1信號來說，信號在1.024M上衰減最大，所以該電路在1.024M附近提供一個(gè)增益的零點(diǎn)，該零點(diǎn)是由數(shù)字控制端的值來設(shè)定的，設(shè)置零點(diǎn)的作用是對輸入信號的幅度在該頻率處進(jìn)行增益補(bǔ)償和提升，從而達(dá)到相位和幅度補(bǔ)償?shù)哪康摹?br> 后置濾波電路204該電路對經(jīng)過均衡后的信號進(jìn)行濾波，濾除增益提升電路202產(chǎn)生的開關(guān)噪聲。
幅度檢測電路205進(jìn)行傳輸線長的判斷，這里設(shè)置了五個(gè)比較電平用來實(shí)現(xiàn)傳輸線長的判斷。
數(shù)字控制電路203根據(jù)幅度檢測電路檢測出來的結(jié)果，由數(shù)字控制電路輸出正確的控制信號給自動增益控制電路200和幅度提升電路202，用來調(diào)整經(jīng)自動增益控制電路均衡后的增益和相位。
比較電路207將經(jīng)自動增益控制電路均衡輸出的模擬信號轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號。
時(shí)鐘定時(shí)提取電路206從前置濾波電路201輸出的信號中提取出時(shí)鐘來，該時(shí)鐘的上升沿正好在輸入信號的中央，該時(shí)鐘作為數(shù)字控制部分的時(shí)鐘，可以正確地檢測出幅度檢測器輸出的電平的狀態(tài)，從而得到比較正確的結(jié)果給數(shù)字控制電路203。
下面結(jié)合附圖進(jìn)一步詳細(xì)說明本發(fā)明。
本發(fā)明所述的自適應(yīng)均衡器100的設(shè)計(jì)原理是這樣的，由傳輸線理論可知，傳輸線的衰減是同傳輸信號的頻率的平方根成正比并同傳輸距離有關(guān)的，信號的頻率越高，傳輸線的傳輸距離越長，信號的衰減越大。在圖2所示的關(guān)系曲線圖中，橫坐標(biāo)代表E1信號的頻率，縱坐標(biāo)代表幅度，單位為dB。傳輸線的衰減特性如曲線2，信號頻率越高，傳輸線衰減越大，對E1信號來說，信號在1.024MHz頻率時(shí)，傳輸線的衰減是最大的。均衡器的設(shè)計(jì)是為了最大程度上補(bǔ)償傳輸線在高頻端的衰減，在E1信號頻率1.024MHz處設(shè)置增益的頂點(diǎn)，而在E1頻率點(diǎn)以外增益降低，以防止高頻端的干擾，均衡器頻率特性如曲線2所示。由于均衡器的補(bǔ)償，使得傳輸線和均衡器共同作用組成的網(wǎng)絡(luò)的特性近似一個(gè)理想的低通特性如曲線1所示。輸入信號如果通過這樣的低通網(wǎng)絡(luò)，信號的衰減和失真會很小。圖3所示為傳輸線經(jīng)過不同距離時(shí)的特性曲線，由圖3可知，傳輸線距離越長，信號衰減越大，均衡器在高頻端的補(bǔ)償也要求越大。
對于傳輸距離為0-1500米的信號來說，傳輸線傳輸?shù)木嚯x不同，均衡器的均衡特性也不同，自適應(yīng)均衡器將根據(jù)傳輸線的距離來自動調(diào)整輸入信號的增益和頻率特性，以補(bǔ)償傳輸線所造成的衰減。具體來說，輸入信號的電平將被檢測來估算傳輸線的傳輸距離，并輸出相應(yīng)控制信號給均衡器以提供最優(yōu)的增益和頻率補(bǔ)償。
本發(fā)明所述自適應(yīng)均衡器100由自動增益控制電路200，前置濾波電路201，幅度檢測電路205，數(shù)字控制電路203，比較電路207和時(shí)鐘定時(shí)提取電路206所組成的反饋環(huán)路和增益提升電路202，后置濾波電路204共同構(gòu)成，如圖4所示。該均衡器的輸入信號為RRING和RTIP，輸出信號為Vp和Vn。在環(huán)路跟蹤和鎖定的過程中，數(shù)字控制電路203將表征傳輸距離的反饋控制信號提供給自動增益控制電路200進(jìn)行幅度調(diào)整，直到環(huán)路穩(wěn)定，環(huán)路穩(wěn)定的標(biāo)志是AGC的輸出信號是正常信號衰減的17db。當(dāng)環(huán)路穩(wěn)定后，數(shù)字控制電路203將輸入數(shù)字控制信號給增益提升電路202，以得到合適的相位和幅度補(bǔ)償，經(jīng)過相位幅度補(bǔ)償和均衡后的信號通過后置濾波電路204輸出。上述過程主要完成兩個(gè)目的，環(huán)路的跟蹤鎖定過程是為了進(jìn)行傳輸線長的判斷和檢測，環(huán)路穩(wěn)定后，傳輸線距離也確定了，這時(shí)可根據(jù)與傳輸距離相對應(yīng)的一組數(shù)字控制信號給增益提升電路202，以得到比較理想的傳輸特性，在通過后置濾波電路204得到比較干凈的均衡波輸出。
下面結(jié)合圖4電路，詳細(xì)介紹自適應(yīng)均衡器的工作過程，在環(huán)路建立平衡之前，增益提升電路202始終處于初始狀態(tài)，不進(jìn)行任何操作。而增益控制電路200也處于0db增益狀態(tài)，由于反饋網(wǎng)絡(luò)主要是用來確定傳輸線長度的，所以環(huán)路一開始是處于跟蹤判斷狀態(tài)的，外部輸入信號經(jīng)過多長的傳輸線衰減是由幅度檢測電路205來完成的，這時(shí)要求自動增益控制電路200的數(shù)控信號為01010，表明的自動增益控制電路200的增益為0，幅度檢測電路205設(shè)置了五個(gè)比較電平(A，B，C，D，E)分別對應(yīng)信號衰減8.5db，17db，25.5db，34db，42.5db時(shí)的電平。由于電路的增益和衰減為0，所以輸入到幅度檢測電路205的信號真實(shí)反映了進(jìn)入變壓器前的外部信號的衰減情況，該信號同幅度檢測電路的五個(gè)比較電平進(jìn)行比較，電平比較的結(jié)果可以得到一個(gè)比較粗略的表征傳輸衰減情況的數(shù)字信號。數(shù)字控制電路203在正確的時(shí)序上檢測到幅度檢測信號，并對幅度檢測的信號進(jìn)行判斷并輸出控制信號給自動增益控制電路200，改變自動增益控制電路200的衰減/增益值，自動增益控制電路200調(diào)整的原則傳輸距離長的信號經(jīng)過自動增益控制電路200后幅度要放大，傳輸距離短的信號經(jīng)過自動增益控制電路200后要衰減。但總的結(jié)果是不論外部信號傳輸距離有多長都使自動增益控制電路200輸出后的信號的幅度是穩(wěn)定的，即經(jīng)過自動增益控制電路200后的信號為正常信號衰減幅度的17db。如信號傳輸距離為0米，則自動增益控制電路200的數(shù)控端將使其置于17db衰減，如果信號傳輸距離為1500米，則自動增益控制電路200的數(shù)控端將使的增益置于25db增益。自動增益控制電路200的調(diào)整是按1.7db為步長調(diào)整的，每調(diào)整一次，幅度檢測電路205都將重新檢測自動增益控制電路200的輸出信號，得到新的電平比較結(jié)果，繼而重新調(diào)整自動增益控制電路200的輸出，所以整個(gè)環(huán)路是不斷跟蹤調(diào)整的，直到自動增益控制電路200的輸出滿足要求。環(huán)路穩(wěn)定后，自動增益控制電路200數(shù)控信號將真實(shí)反映外部傳輸線的衰減情況，自動增益控制電路200最大衰減數(shù)字控制值將對應(yīng)傳輸距離最短的情況，而自動增益控制電路200最大增益數(shù)字控制值將對傳輸距離最長的情況，所以通過自動增益控制電路200的數(shù)字控制值就可以確定傳輸線的傳輸距離。傳輸線距離確定后，數(shù)字控制電路203就可以根據(jù)傳輸距離輸出一組控制信號給增益提升電路202，通過改變增益提升電路202的幅度和相位特性，來達(dá)到幅度和相位的自動均衡和補(bǔ)償。
通過上述反饋控制可以自適應(yīng)地根據(jù)傳輸線的距離來調(diào)整整個(gè)均衡器的頻率相應(yīng)特性，以達(dá)到比較好的均衡效果。
下面將結(jié)合附圖進(jìn)一步詳述各個(gè)組成電路自動增益控制電路200電路自動增益控制電路200電路的作用是對進(jìn)來的信號進(jìn)行幅度上的均衡，使得不論外部進(jìn)來的信號幅度的大小是多少，經(jīng)過自動增益控制電路200電路后信號的幅度正好為正常信號衰減17db后的值。這樣傳輸距離短的信號經(jīng)過自動增益控制電路200幅度要進(jìn)行衰減而傳輸距離長的信號經(jīng)過自動增益控制電路200后幅度要放大。自動增益控制電路200增益調(diào)整的大小是由數(shù)字控制電路203來控制的，通過五組可編程數(shù)字控制自動增益控制電路200電路的增益和衰減因子，電路衰減增益調(diào)整范圍為-17db到+25db，自動增益控制電路200調(diào)整的步長為1.7db。
自動增益控制電路200電路的結(jié)構(gòu)圖如圖5所示，該電路由兩個(gè)可編程放大器組成，數(shù)控信號D_AGC
控制第一個(gè)可編程放大器300的增益，而數(shù)控信號D_AGC4控制第二個(gè)可編程放大器301的增益。當(dāng)AGC的控制信號D_AGC4為0時(shí)，第二個(gè)可編程放大器301的增益為0db，當(dāng)D_AGC4為1時(shí)，第二個(gè)可編程放大器301的增益為17db。數(shù)字控制電路203給自動增益控制電路200電路提供了一組數(shù)字信號以控制它的增益和衰減。數(shù)字控制值的每一次變化，都將引起自動增益控制電路200以每個(gè)步長1.7db來調(diào)整它的增益或衰減的因子去放大或衰減輸入到均衡器中的信號。當(dāng)整個(gè)環(huán)路的幅度達(dá)到正常信號衰減17db的值后，增益和衰減因子保持固定。
自動增益控制電路200電路數(shù)控值，對應(yīng)的增益衰減db數(shù)及傳輸線長的關(guān)系表如下所示

表1當(dāng)D_AGC4＝1時(shí)，D_AGC[3:0]的對應(yīng)取值為

表2
前置濾波電路201經(jīng)過自動增益控制電路200后的信號通過一個(gè)二階低通濾波器，濾波器電路結(jié)構(gòu)如圖6所示，該電路是一種無限增益多路反饋低通濾波器，由電阻電容網(wǎng)絡(luò)同高增益運(yùn)放共同組成。其特點(diǎn)是從放大器的輸出端到反相端之間有多個(gè)負(fù)反饋，即輸出信號經(jīng)過R2p(R2n)和R3p(R3n)反饋到輸入端，或直接通過電容C1和C2反饋到輸入端，這種濾波器要求運(yùn)算放大器的帶寬增益積遠(yuǎn)大于濾波器帶寬的上限，由于采用雙端輸入雙端輸出，內(nèi)部運(yùn)放需要采用共模反饋技術(shù)。具體電路分析如下，在高頻下，C1，C3，C4，C5相當(dāng)于短路，傳輸函數(shù)為0，而在低頻下，C1，C3，C4，C5相當(dāng)于開路。該濾波電路通過提供一個(gè)陡峭的頻率衰減，來濾除外部輸入信號的噪聲和干擾，限制其它頻率的信號進(jìn)入Gain_boost電路，而僅僅將攜帶有用的頻率的E1信號。
增益提升電路202增益提升電路202由開關(guān)電容濾波器組成的，提供固定極點(diǎn)，高頻可調(diào)零點(diǎn)的放大作用。在整個(gè)環(huán)路穩(wěn)定后，對經(jīng)過前置濾波電路后的信號進(jìn)行相位和頻率上的補(bǔ)償，使得輸出的均衡波在相位上的衰減是最小的。相位補(bǔ)償是同幅度補(bǔ)償相應(yīng)的。它有8種相位補(bǔ)償控制，分別對應(yīng)不同傳輸距離信號的衰減，在Nyquist采樣頻率點(diǎn)可實(shí)現(xiàn)的增益范圍為0-17db。8個(gè)不同的臺階響應(yīng)通過數(shù)字控制電路來選擇。這樣得到的信號是幅度和相位均都進(jìn)行均衡的信號。
增益提升電路202結(jié)構(gòu)圖如圖7所示，該增益提升電路202包括兩個(gè)增益節(jié)400和401，每個(gè)增益節(jié)產(chǎn)生一個(gè)零點(diǎn)和兩個(gè)極點(diǎn)均可調(diào)的傳輸特性函數(shù)，通過調(diào)節(jié)零點(diǎn)可最大程度上補(bǔ)償傳輸信號在高頻上的衰減，第一個(gè)增益節(jié)400提供小的高頻增益，而第二個(gè)增益節(jié)401提供大的高頻增益。高頻增益提升大對應(yīng)傳輸線距離長，輸入信號衰減大的情況，而高頻增益提升小，則對應(yīng)信號傳輸距離短，傳輸衰減小的情況。
下表為傳輸線的線長，Gain_boost電路202的控制信號與Gain_boost低頻增益和高頻幅度提升的關(guān)系如表3。

表3上述關(guān)系可參看圖8，圖8為增益提升電路202的頻率響應(yīng)特性曲線，圖中A代表增益提升電路202的低頻增益，而B代表增益提升電路202在高頻下的提升值。由此可以看到，信號傳輸距離越長，信號衰減越大，則高頻補(bǔ)償?shù)奶嵘翟酱蟆?br> 后置濾波電路204用來平滑經(jīng)AGC電路均衡后的信號，由于增益提升電路采用開關(guān)電容電路實(shí)現(xiàn)，所以不可避免地存在開關(guān)噪聲，開關(guān)噪聲是一個(gè)高頻的信號，所以需要后置濾波電路204來濾除此高頻噪聲。該電路采用一階低通濾波器，結(jié)構(gòu)簡單比較容易實(shí)現(xiàn)。
幅度檢測電路205幅度檢測電路205用來檢測輸入信號的傳輸距離，初始情況時(shí)，將自動增益控制電路200置于既無增益也無衰減的狀態(tài)，這時(shí)輸入到幅度檢測電路205的信號可以真實(shí)地反映信號的傳輸和衰減情況，這里設(shè)置了5個(gè)比較電平A，B，C，D，E，如圖9所示，A，B，C，D，E分別對應(yīng)輸入信號衰減8db，17db，24db，32db和40db的值。電平B為對應(yīng)信號衰減的基準(zhǔn)電平，如果輸入信號的幅度大于A，或在AB之間則說明輸入信號的幅度過高，信號傳輸距離比較短，這時(shí)數(shù)控信號將產(chǎn)生控制信號給自動增益控制電路200以使輸入信號的進(jìn)行衰減，經(jīng)過自動增益控制電路200調(diào)整后的電路再送到幅度檢測電路205中進(jìn)行判斷，如果信號幅度還是比較大，則自動增益控制電路200繼續(xù)衰減直到輸入信號的幅度小于B，每次調(diào)整的步長為1.7db，如果輸入信號的幅度小于B，則說明輸入信號的衰減比較大，信號的傳輸距離比較長，這時(shí)自動增益控制電路200的調(diào)整數(shù)值要視輸入信號落入C，D，E的范圍而定，每次調(diào)整的步長為1.7db，直到輸入信號的幅度大于B。這種反饋不斷進(jìn)行直到幅度檢測電路205檢測到合適的信號(即進(jìn)來的信號經(jīng)自動增益控制電路200處理后幅度正好為正常信號衰減17db后的值)。這時(shí)數(shù)控信號的值是固定的，自動增益控制電路200的控制信號也是固定的，內(nèi)環(huán)路穩(wěn)定狀態(tài)建立，此時(shí)數(shù)控信號輸入控制信號給增益提升電路202，以獲得比較好的均衡效果。
比較電路207和時(shí)鐘定時(shí)提取電路206比較器207將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，時(shí)鐘定時(shí)提取信號采用數(shù)字鎖相環(huán)技術(shù)，從前置濾波電路輸出的信號中提取出一個(gè)2.048M時(shí)鐘來，并使該時(shí)鐘的上升沿正好在輸入信號的中央，由于幅度檢測電路電平A，B，C，D，E同時(shí)鐘提取電路的輸入信號是同步的，所以提取出來的時(shí)鐘可以在正確的位置采樣A，B，C，D，E的狀態(tài)，并同數(shù)字控制電路203一同正確地檢測出幅度檢測器輸出的電平的狀態(tài)，輸出正確的控制信號給自動增益控制電路200和增益提升電路202。
數(shù)字控制電路如圖10所示，由兩部分組成，分別為AGC數(shù)控產(chǎn)生電路500和增益提升控制信號產(chǎn)生電路501，AGC數(shù)控產(chǎn)生電路500的時(shí)鐘是由時(shí)鐘定時(shí)提取電路206產(chǎn)生的。AGC數(shù)控產(chǎn)生電路500可由狀態(tài)機(jī)來實(shí)現(xiàn)，AGC數(shù)控產(chǎn)生電路500的數(shù)控部分的初始值為01010狀態(tài)，在此狀態(tài)下，自動增益控制電路200電路增益為0。這時(shí)自動增益控制電路200輸出信號的幅度真實(shí)反映了外部輸入信號的衰減情況，該輸出信號同幅度檢測電路比較后的結(jié)果得到比較電平ABCDE。ABCDE電平在正確的時(shí)序上被數(shù)控電路采樣，根據(jù)傳輸線衰減的情況，ABCDE的輸出有6種情況，如下表所示

表4由于自動增益控制電路200的輸出要求是正常信號衰減17db的值，所以如果自動增益控制電路200的初始輸出信號衰減小，則表明外部信號傳輸距離短，這時(shí)調(diào)整自動增益控制電路200的數(shù)控輸出，使自動增益控制電路200的衰減逐漸增大，每調(diào)整一次數(shù)控值將引起自動增益控制電路200的衰減因子調(diào)整1.7db，新的自動增益控制電路200的輸出值將繼續(xù)同幅度檢測電路進(jìn)行比較，如果ABCDE的輸出接近B電平，則自動增益控制電路200的輸出固定，環(huán)路穩(wěn)定不再調(diào)整，否則自動增益控制電路200的數(shù)控繼續(xù)調(diào)整，自動增益控制電路200的輸出繼續(xù)衰減，直到ABCDE的輸出值滿足要求。如果自動增益控制電路200的初始輸出信號衰減大，則表明外部信號傳輸距離長，這時(shí)調(diào)整自動增益控制電路200的數(shù)控輸出，使自動增益控制電路200的增益逐漸增大，每調(diào)整一次數(shù)控值將引起自動增益控制電路200的增益因子調(diào)整1.7db，新的自動增益控制電路200的輸出值將繼續(xù)同幅度檢測電路進(jìn)行比較，如果ABCDE的輸出接近B電平，則自動增益控制電路200的輸出固定，環(huán)路穩(wěn)定不再調(diào)整，否則自動增益控制電路200的數(shù)控繼續(xù)調(diào)整，自動增益控制電路200的輸出繼續(xù)增加，直到ABCDE的輸出值滿足要求。
環(huán)路穩(wěn)定后，增益提升控制信號產(chǎn)生電路501將產(chǎn)生一組控制信號給增益提升電路200，自動增益控制電路200完成的是對外部輸入的信號進(jìn)行了幅度上的調(diào)整，而相位上的均衡則是依賴于增益提升電路202來實(shí)現(xiàn)高頻的補(bǔ)償?shù)?。自動增益控制電?00的數(shù)字值同Gain_boost的對應(yīng)關(guān)系如下表

表5數(shù)控部分可以指示傳輸線傳輸?shù)木嚯x，改指示信號可以通過管腳輸出或存入寄存器中。
綜上所述，采用本發(fā)明所述自適應(yīng)均衡器，可以自適應(yīng)地根據(jù)外部傳輸線的傳輸距離，來自動調(diào)整整個(gè)均衡網(wǎng)絡(luò)的頻率響應(yīng)特性，從而在很寬的傳輸范圍(0-1500米)內(nèi)都可以實(shí)現(xiàn)很好的均衡效果。
權(quán)利要求
1.一種用于SDH傳輸系統(tǒng)線路衰減補(bǔ)償?shù)淖赃m應(yīng)均衡裝置，其特征在于該裝置由自動增益控制電路，前置濾波電路，幅度檢測電路，數(shù)字控制電路，比較電路和時(shí)鐘定時(shí)提取電路組成的反饋環(huán)路和增益提升電路，后置濾波電路組成；自動增益控制電路，用于對輸入的信號進(jìn)行幅度上的均衡，使得不論外部輸入的信號幅度是多少，經(jīng)過自動增益控制電路后信號的幅度正好為正常信號衰減17db后的值；前置濾波電路，用于對經(jīng)過自動增益控制電路均衡后的外部E1信號進(jìn)行濾波，去除來自信道的衰減，采用傳統(tǒng)RC濾波器實(shí)現(xiàn)；增益提升電路，用于對失真的波形進(jìn)行相位上的補(bǔ)償，采用開關(guān)電容電路實(shí)現(xiàn)；后置濾波電路，用于對經(jīng)均衡、增益提升后的信號進(jìn)行濾波，濾除增益提升電路產(chǎn)生的開關(guān)噪聲；幅度檢測電路，通過設(shè)置五個(gè)比較電平，用于進(jìn)行傳輸線長的判斷；數(shù)字控制電路，根據(jù)幅度檢測電路檢測的結(jié)果，輸出正確的控制信號給自動增益控制電路和增益提升電路，用于調(diào)整經(jīng)自動增益控制電路均衡后的增益和相位；比較電路，用于將經(jīng)自動增益控制電路均衡所輸出的模擬信號轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號；時(shí)鐘定時(shí)提取電路，用于從前置濾波電路所輸出的信號中提取出時(shí)鐘，該時(shí)鐘的上升沿正好在數(shù)據(jù)的中央，該時(shí)鐘作為數(shù)字控制電路的時(shí)鐘，正確地檢測出幅度檢測電路輸出電平的狀態(tài)，從而得到比較正確的結(jié)果給數(shù)字控制電路；所述增益提升電路開始為初始狀態(tài)，自動增益控制電路開始為0db增益狀態(tài)，數(shù)據(jù)經(jīng)過不同的傳輸線衰減由幅度檢測電路所設(shè)置的五個(gè)比較電平分別對應(yīng)信號衰減，得到一個(gè)比較粗略的表征傳輸衰減情況的數(shù)字信號，由數(shù)字控制電路在正確的時(shí)序上檢測到幅度檢測信號，并對幅度檢測的信號進(jìn)行判斷并輸出控制信號給自動增益控制電路，改變自動增益控制電路的衰減/增益值，自動增益控制電路調(diào)整的結(jié)果是使輸出后信號的幅度穩(wěn)定，即經(jīng)過自動增益控制電路后的信號為正常信號衰減幅度的17db，環(huán)路穩(wěn)定后，自動增益控制電路數(shù)控信號將真實(shí)反映外部傳輸線的衰減情況，傳輸線距離確定后，數(shù)字控制電路就可以根據(jù)傳輸距離輸出一組控制信號給增益提升電路，通過改變增益提升電路的幅度和相位特性，來達(dá)到幅度和相位的自動均衡和補(bǔ)償。
2.如權(quán)利要求1所述用于SDH傳輸系統(tǒng)線路衰減補(bǔ)償?shù)淖赃m應(yīng)均衡裝置，其特征在于所述自動增益控制電路由兩個(gè)可編程放大器組成，由數(shù)字控制電路給自動增益控制電路提供了一組數(shù)字控制信號，以控制增益和衰減；所述數(shù)字控制信號的每一次變化，自動增益控制電路以每個(gè)步長1.7db來調(diào)整增益或衰減的因子，去放大或衰減輸入的信號；當(dāng)整個(gè)環(huán)路的幅度達(dá)到正常信號衰減17db的值后，增益和衰減因子保持固定。
3.如權(quán)利要求1所述用于SDH傳輸系統(tǒng)線路衰減補(bǔ)償?shù)淖赃m應(yīng)均衡裝置，其特征在于所述前置濾波電路，為一個(gè)二階低通濾波器，由阻容網(wǎng)絡(luò)以及高增益運(yùn)放組成無限增益多路反饋低通濾波器，從放大器的輸出端到反相端之間設(shè)有多個(gè)負(fù)反饋，即輸出信號經(jīng)過電阻或直接通過電容反饋到輸入端，所述濾波器中運(yùn)算放大器的帶寬增益積遠(yuǎn)大于濾波器帶寬的上限，采用雙端輸入雙端輸出，內(nèi)部運(yùn)放采用共模反饋；在高頻下，電容相當(dāng)于短路，傳輸函數(shù)為0，在低頻下，電容相當(dāng)于開路；所述前置濾波電路提供一個(gè)陡峭的頻率衰減，濾除外部輸入信號的噪聲和干擾，限制其它頻率的信號進(jìn)入增益提升電路，得到有用頻率的E1信號。
4.如權(quán)利要求1所述用于SDH傳輸系統(tǒng)線路衰減補(bǔ)償?shù)淖赃m應(yīng)均衡裝置，其特征在于所述增益提升電路由開關(guān)電容濾波器組成，包括兩個(gè)增益節(jié)，每個(gè)增益節(jié)產(chǎn)生一個(gè)零點(diǎn)和兩個(gè)極點(diǎn)均可調(diào)的傳輸特性函數(shù)，通過調(diào)節(jié)零點(diǎn)可最大程度上補(bǔ)償傳輸信號在高頻上的衰減，第一個(gè)增益節(jié)提供小的高頻增益，第二個(gè)增益節(jié)提供大的高頻增益，高頻增益提升大對應(yīng)傳輸線距離長，輸入信號衰減大的情況，而高頻增益提升小，則對應(yīng)信號傳輸距離短，傳輸衰減小的情況；所述增益提升電路提供固定極點(diǎn)，高頻可調(diào)零點(diǎn)的放大作用，在整個(gè)環(huán)路穩(wěn)定后，對經(jīng)過前置濾波器后的信號進(jìn)行相位和頻率上的補(bǔ)償，使得輸出的均衡波在相位上的衰減是最小的，相位補(bǔ)償同幅度補(bǔ)償相應(yīng)的，設(shè)有8種相位補(bǔ)償控制，分別對應(yīng)不同傳輸距離信號的衰減，在Nyquist采樣頻率點(diǎn)可實(shí)現(xiàn)的增益范圍為0-17db，8個(gè)不同的臺階響應(yīng)通過數(shù)字控制電路來選擇，得到幅度和相位均都進(jìn)行均衡的信號。
5.如權(quán)利要求4所述用于SDH傳輸系統(tǒng)線路衰減補(bǔ)償?shù)淖赃m應(yīng)均衡裝置，其特征在于對E1信號，增益提升電路在1.024M附近提供一個(gè)增益的零點(diǎn)，該零點(diǎn)是由數(shù)字控制電路的值來設(shè)定，用于對輸入信號的幅度在該頻率處進(jìn)行增益補(bǔ)償和提升，實(shí)現(xiàn)相位和幅度的補(bǔ)償。
6.如權(quán)利要求1所述用于SDH傳輸系統(tǒng)線路衰減補(bǔ)償?shù)淖赃m應(yīng)均衡裝置，其特征在于所述后置濾波電路，用于平滑增益提升電路所輸出的信號，采用一階低通濾波器實(shí)現(xiàn)。
7.如權(quán)利要求1所述用于SDH傳輸系統(tǒng)線路衰減補(bǔ)償?shù)淖赃m應(yīng)均衡裝置，其特征在于所述幅度檢測電路，用于檢測輸入信號的傳輸距離，初始時(shí)，將自動增益控制電路置于既無增益也無衰減的狀態(tài)，這時(shí)輸入到幅度檢測電路的信號可以真實(shí)地反映信號的傳輸和衰減情況，設(shè)置了5個(gè)比較電平分別對應(yīng)輸入信號衰減8db，17db，24db，32db和40db的值；不同信號傳輸距離，數(shù)字控制電路將產(chǎn)生控制信號給自動增益控制電路對輸入信號的進(jìn)行衰減/增益，經(jīng)過自動增益控制電路調(diào)整后再送到幅度檢測電路中進(jìn)行判斷，每次調(diào)整的步長為1.7db，反饋不斷進(jìn)行直到幅度檢測電路檢測到合適的信號，即輸入的信號經(jīng)自動增益控制電路處理后幅度正好為正常信號衰減17db后的值，這時(shí)數(shù)控信號的值是固定的，自動增益控制電路的控制信號也是固定的，內(nèi)環(huán)路穩(wěn)定狀態(tài)建立，此時(shí)數(shù)字控制電路輸入控制信號給增益提升電路，以獲得比較好的均衡效果。
8.如權(quán)利要求1所述用于SDH傳輸系統(tǒng)線路衰減補(bǔ)償?shù)淖赃m應(yīng)均衡裝置，其特征在于所述時(shí)鐘定時(shí)提取電路采用數(shù)字鎖相環(huán)，從比較電路的輸出信號中提取出一個(gè)2.048M時(shí)鐘，并使該時(shí)鐘的上升沿正好在數(shù)據(jù)的中央，提取出來的時(shí)鐘可以在正確的位置采樣幅度檢測電路所設(shè)置的五個(gè)電平的狀態(tài)，并同數(shù)字控制電路一同正確地檢測出幅度檢測電路輸出電平的狀態(tài)，輸出正確的控制信號給自動增益控制電路和增益提升電路。
9.如權(quán)利要求1所述用于SDH傳輸系統(tǒng)線路衰減補(bǔ)償?shù)淖赃m應(yīng)均衡裝置，其特征在于所述數(shù)字控制電路由兩部分組成，分別為AGC數(shù)控產(chǎn)生電路和增益提升控制信號產(chǎn)生電路，AGC數(shù)控產(chǎn)生電路的時(shí)鐘是由時(shí)鐘定時(shí)提取電路產(chǎn)生，AGC數(shù)控產(chǎn)生電路由狀態(tài)機(jī)來實(shí)現(xiàn)；所述AGC數(shù)控產(chǎn)生電路的初始狀態(tài)，對應(yīng)自動增益控制電路的增益為0，此時(shí)自動增益控制電路的輸出信號同幅度檢測電路得到的比較電平結(jié)果，在正確的時(shí)序上被數(shù)字控制電路采樣，根據(jù)傳輸線衰減的情況，輸出數(shù)字控制信號給自動增益控制電路調(diào)整，直到環(huán)路穩(wěn)定后，增益提升控制信號產(chǎn)生電路將產(chǎn)生一組數(shù)字控制信號給增益提升電路。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于SDH傳輸系統(tǒng)線路衰減補(bǔ)償?shù)淖赃m應(yīng)均衡裝置，特別是涉及一種在SDH傳輸系統(tǒng)中，用于E1線路衰減補(bǔ)償?shù)淖赃m應(yīng)均衡裝置。包括自動增益控制電路，前置濾波電路，增益提升電路，后置濾波電路，幅度檢測電路和數(shù)字控制電路，比較電路和時(shí)鐘定時(shí)提取電路。本發(fā)明可以自動均衡的范圍非常寬，可達(dá)到幾米到幾公里，自適應(yīng)均衡器可以根據(jù)傳輸線的長度來自適應(yīng)地調(diào)整均衡器的幅度和相位特性，這樣不論信號傳輸距離是長還是短都可以得到非常合適而準(zhǔn)確的均衡。
文檔編號H04L27/01GK1553588SQ0313182
公開日2004年12月8日 申請日期2003年6月5日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月5日
發(fā)明者馬俠, 謝文剛, 吳曉曄, 馬 俠 申請人:中興通訊股份有限公司