基于LPC901FD的ADSL宽带线路加速延伸器研制

比较电压， 同时经过分压处理还为 ＬＰＣ９０１ＦＤ 提供 ３．３Ｖ
Ｒ１５
Ｌ５
ห้องสมุดไป่ตู้
１００Ｋ
ＬＴＦ８ ４ ＳＨＮＤ ＦＢ ３
５
２ Ｖｉｎ ＧＮＤ
６ ＳＷＢＯＯＴ １
Ｒ１８
１Ｍ Ｃ９１ ０．１"Ｆ
Ｒ１７
ＡＤ３
３３０Ｋ
Ｃ６２ ０．１"Ｆ
ＣＥ５＋ ４７"Ｆ
Ｄ８ Ｄ１２ Ｒ１６
１０Ｋ ＩＮ４１４８
Ｃ１０１ ４７"Ｆ
ＢＣＥＡ 可以 帮 助 运 营 商 解 决 无 法对 距 离 中 心 ３．５～７ｋｍ 范 围内 的 用户 提 供 ＡＤＳＬ 服 务 的 难 题 ； 对 在 ＡＤＳＬ 接 入 范 围内的用户， 在 ＡＤＳＬ 的局端设备开放的情况下， 可使 用户的上网速率大大提高。
５ 总结
ＡＤＳＬ 技术 是 运 行 在 原 有 普 通 电话 线 上 的 一 种 新 的
（ ２） 主要技术指标。ＡＤＳＬ 延 伸 器 主 要性 能 参 数 如 下 ： 下 行 放 大 增 益 达 到 １２～２０ｄｂ； 输 出 功 率 小 于 ５ｄｂ； 上 行 接 入 损 耗 小 于 １ｄｂ； 工 作 温 度 在 － ２０℃～６０℃之 间 ； 对 Ｆ１５０ 制 式 交 换 机 馈 电 电 流 应 小 于 ９ｍＡ， 对 Ｓ１２４０ 制 式交换机馈电电流应小于 ６．５ｍＡ。
２ ＡＤＳ Ｌ 延伸器硬件设计
根据 产 品 功 能 需 求 ， ＡＤＳＬ 延 伸 器 硬 件 部 分 的 功 能 模块主要包括高低通滤波电路、电压转换电路、主芯片 处理电路、功率放大电路和频响补偿电路等， 工作原理 如 图 １ 所 示 。首 先 ， 将 ＡＤＳＬ 信 号 进 行 高 、 低 频 滤 波 ， 提取上行信道 １３８～１０００ｋＨｚ 频率段信号进行处理。将整 流 桥 得 到 的 ４８Ｖ 馈 电 电 压 送 至 ＤＣ－ ＤＣ 转 换 器 ＬＴＦ８ 组 成 的 转 换 电 路 ， 输 出 ５Ｖ 电 压 为 单 片 机 ＬＰＣ９０１ＦＤ 和 差 分 放 大 器 ＡＤ８１３７ 提 供 工 作 电 压 ， ＬＰＣ９０１ＦＤ 处 理 器 检 测延伸器的上电状态并判断电话线是否占线。若延伸器 已上电， 电话线路正常， 将所得信号进行功率放大 （ 增
第 ２１ 卷第 ５ 期 ·产２０品０８与年市９场月·
机电产品开发与创新
Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ＆ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ ｏｆ Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ ＆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ
Ｖｏｌ．２１，Ｎｏ．５ Ｓ ｅ ｐ．，２００８
基于 ＬＰ Ｃ９０１ＦＤ 的 ＡＤＳ Ｌ 宽带线路加速延伸器研制
章启成 １， 胡艳艳 ２， 陈海霞 １
时， 利用频谱分割技术， 在电话线上便产生了三个信息
通道： 速率为 １．５～９ Ｍｂｐｓ 的高速下行通道， 用于用户下
载信息； 速率为 １６～１ Ｍｂｐｓ 的中速双工通道， 用于用户
传 输 上 行 信 息 ； 标 准 电 话 通 道 ， 用 于 普 通 电 话 服 务 ［４］。
这三个通道可同时工作， 传输距离达 ３～５ｋｍ。本文设计
中， 主要通过三级 ＬＣ 滤 波 电 路 ， 选 择 合 适 的电 容 电 感
值， 提取 １３８～９ ＭＨｚ 频率段信号进行处理。
（ ２） 电压转换电路。ＤＣ－ ＤＣ 转换器 ＬＴＦ８ 的输入 电
压 范 围 为 ４．５Ｖ～３４Ｖ， 输 出 电 压 Ｖｏｕｔ＝１．２５ （１＋Ｒ１８／Ｒ１７）， 可 根 据 外 部 电 阻 配 置 得 到 用 户 所 需 电 压 值 。 文 中 取 Ｒ１８＝ １ｍ!， Ｒ１７＝３３０ｋ!， 如图 ２ 所示。如果取 Ｒ１８／Ｒ１７≈３， 则输 出电压为 ５Ｖ， 主要为 ＡＤ８１３７ 提供 ５Ｖ 输入电 压 和 ２．５Ｖ
高频 信号
主芯片 处理电路
功率 放大
输 滤波
输
入
电压转换
出
低频信号
频响补偿
图 １ 硬件原理框图 Ｆｉｇ．１ Ｈａｒ ｄｗａｒ ｅ ｄｉａｇｒ ａｍ
６２
·产 品 与 市 场·
益补偿） ， 加载频响补偿处理后的低频信号， 最后输出。
（ １） 高低 通 滤 波 电 路 。电 话 线 端放 置 ＡＤＳＬ Ｍｏｄｅｍ
ＡＤＳＬ 采用先 进 的 数 字 信 号 处 理技 术 和 新 的 算 法 压 缩数据， 通过不对称传输， 利用频分复用技术， 实现大 量信息在网络上的高 速 传 输。串 音 和 衰 减 是 决 定 ＡＤＳＬ 性能的两项标准， 传输速率越高， 它们对信号的影响越 大。线路衰减是影响 ＡＤＳＬ 性能的主要因素 ［２］。
６３
·产 品 与 市 场·
高速宽带技术， 利用现有的一对电话铜线， 为用户提供 上、下行非对称的传输速率 （带宽）。在不影响正常电话 通 信 的 情 况 下 ， ＡＤＳＬ ＢＣＥＡ 可 以 提 高 上 行 信 道 和 下 行 信道的传输速率， 延伸 ＡＤＳＬ 的有效安装距离， 保证信 号的传输质量。本文研制的延伸器提高了用户端下、上 行信号的信噪比及接收电平 ； 三级 ＬＣ 滤 波 电 路 提 高 了 抗干扰及抗掉线能力， 下行速度明显提高； 内部集成了 电压转换器， 权衡了接收器的复杂性和噪声问题， 无需
Ｌ１６
Ｄ１１ ＩＮ４１４８
ＣＥ１ ２２０"Ｆ
ＣＥ２ ２２０"Ｆ
１００"Ｈ
ＢＯ ＩＮ４７５１
图 ２ ＤＣ－ ＤＣ 电压转换电路 Ｆｉｇ．２ ＤＣ－ ＤＣ ｖｏｌｔａｇｅ ｃｏｎｖｅｒ ｔｉｎｇ ｃｉｒ ｃｕｉｔ 电压 ＶＤＤ， 整个电路板无需外接电源， 安装和维护方便。 （ ３） 主 芯 片 处 理 电 路 。ＬＰＣ９０１ＦＤ 是 一 款 单 片 封 装 的微控制器， 适合于许多要求高集成度、低成本的应用 场合， 可满足多方面的性能要求， 采用高性能的处理器 结构， 指令执行速度 ６ 倍于标准 ８０Ｃ５１ 器件； 集成了许 多系统级的功能， 可大大减少元件数目和电路板面积并 降 低 系 统 的 成 本 ［８］。 本 设 计 中 ， 该 芯 片 主 要 用 于 检 测 ＡＤＳＬ 延 伸 器 是 否上 电 和 电 话 是 否 占 线 等。若 上 电 则 发 光二极管亮， 若电话占线则闪烁， 若正常工作则绿光长
ＣＥ４ ４．７"Ｆ Ｒ２２ Ｒ２２ １００Ｋ
Ｒ２０ １Ｍ
１Ｍ
Ｄ７ １Ｎ４４４８
Ｕ３ ｌｉｇｈｔ２ ５
Ｐ０．５ ６ Ｐ０．４ ７
ＬＰＣ９０１ＦＤ
ＧＮＤ ８
Ｒ２３ １１０Ｋ
ＡＤ３ ＬＥＤ
４ ＲＳＴ ３ ２ １ ＶＤＤ
ＣＥ３
＋ ２２０ｐＦ
图 ３ 主芯片控制电路 Ｆｉｇ．３ Ｍａｉｎ ｃｈｉｐ ｃｏｎｔｒ ｏｌ ｃｉｒ ｃｕｉｔ
所 编 写 的 程 序 烧 入 图 ４ ＡＤＳＬ 延伸器软件流程图
ＬＰＣ９０１ＦＤ 中 ， 对 各 测 试 点 Ｆｉｇ．４ Ｓｏｆｔｗａｒ ｅ Ｆｌｏｗ Ｃｈａｒ ｔ
进行检验并调试。为了验证
ｏｆ ＡＤＳＬ ＢＣＥＡ
本产品的实际运行效果， 对相关指标进行测试， 结果如下：
（ １） 高 低 通 滤 波 电 路 。 用 Ｔｅｃｔｒｏｎｉｘ 数 字 示 波 器 测
加 ＡＤＳＬ 延 伸器 前（ 下 行） 加 ＡＤＳＬ 延 伸器 前（ 上 行） 加 ＡＤＳＬ 延 伸器 后（ 下 行） 加 ＡＤＳＬ 延 伸器 后（ 上 行）
＊ 测试环境： １．环阻 ２８０!／ｋｍ ２．纵 向 平 衡 度 大 于 ４０ｄＢ
图 ５ 延伸器使用前后性能对比图 Ｆｉｇ．５ Ｐｒ ｅ－ ａｎｄ－ ｐｏｓｔ ｐｅｒ ｆｏｒ ｍａｎｃｅｓ ｃｏｍｐａｒ ｉｓｏｎ ｕｓｉｎｇ ＢＣＥＡ
ＡＤＳＬ 延 伸 器 能 有 效 延 长 ＡＤＳＬ 的 安 装 距 离 ， 提 升 宽 带 速 度 ， 而 传 统 的 ＡＤＳＬ 延 伸 器 由 于 需 要 远 供 电 源 ， 既浪费机线资源又难于操作， 所以一直未能得到广泛应 用 ［３］。针对这些情况， 本文在不影响延伸器主要功能的 前提下， 主 要做 了 以 下 改 进 ： ①上 下 行信 号 ： 对 ＡＤＳＬ 下行频率 １～９ＭＨｚ 信号进行增益补偿， 并按线路衰减频 率特性对上下行信号进行频响补偿， 提高用户端上下行 信 号 的 信 噪 比 及 接 收 电 平 ， 延 长 ＡＤＳＬ 的 有 效 安 装 距 离； ②滤波电路： 内部集成高低通滤波电路， 提高 ＡＤ－ ＳＬ 的 抗 干 扰 及 抗 吊 线 能 力 ， 进 而 提 升 宽 带 速 度 ； ③电 源： 这里取电话线路自身 ４８Ｖ 馈 电 ， 经 ＤＣ－ ＤＣ 转 换 后 给内部各器件提供工作电源， 解决外接电源问题。
得， ＡＤＳＬ 延伸器高通滤波电路的截止频率为 １．１１ＭＨｚ，
低 通 滤 波 电 路 的 截 止 频 率 为 ０．９５ＭＨｚ， 满 足 设 计 要 求 ，
因而可为用户提供上行通道和下行通道自由畅通。
（ ２） 延伸器使用前后环路性能对比。由图 ５ 可知，
８
７
６
数据速率 （ Ｍｂｐｓ）
５
４
３
２
１
０ ３ ３．３ ３．５ ４．１ ４．４ ５ ５．４ ６ ６．５ 环 路 距 离 （ ｋｍ）
１ 功能需求分析
（ １） 主 要 功 能 。 本 文 研 制 的 ＡＤＳＬ 延 伸 器 可 供
收稿日期： ２００８－ ０５－ ２３ 作者简介： 章启成 （１９７０－ ）， 男 ， 安 徽 繁 昌 人 ， 硕 士 研 究 生 ， 讲师。研究方向： 自动测试技术和嵌入式系统设计。
Ｆ１５０ 制式和 Ｓ１２４０ 制式两种交换机使用， 其主要功能如 下： ①解决经常掉线问题： 线路大于 ３．５ｋｍ 且经常吊线 的 ＡＤＳＬ 宽带用户； ②提速 ： 线 路 在 ３．５～７ｋｍ 左 右 需 要 提速的 ＡＤＳＬ 宽带用户， 可提速 ３０～１００％； ③延伸： 在 临界状态 （ 某对电缆能最大开通 ＡＤＳＬ 的距离） 下可延 伸开通 ０．５～２．８ｋｍ。