CN100386967C

CN100386967C - 带有集成混合电路的收发器

Info

Publication number: CN100386967C
Application number: CNB031274870A
Authority: CN
Inventors: 托马斯·费里安
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Intel Corp
Priority date: 2002-07-30
Filing date: 2003-07-30
Publication date: 2008-05-07
Anticipated expiration: 2023-07-30
Also published as: JP4294404B2; JP2004080764A; TW200402951A; GB2392360A; US20040053579A1; GB0316508D0; US7486788B2; CN1484387A; DE10234725B4; DE10234725A1; FR2843253A1; TWI227076B; FR2843253B1; GB2392360B

Abstract

一种用于发射和接收信号的收发器，其中该信号能够由具有特定线阻抗(Z_LIBE)的信号线传输，它包括一个用于经信号线驱动发射信号的线驱动器(6)，还包括一个用于对由该发射信号造成的回波信号进行信号抑止的模拟回波消除滤波器(15)，其中该线驱动器(6)具有一综合输出阻抗(R_SYN)，且该线驱动器(6)具有一个下游混合电路(11)用于连接模拟回波消除滤波器(15)。

Description

带有集成混合电路的收发器

技术领域

本发明涉及一种收发器或带有集成混合电路的发射和接收电路。

背景技术

图1示出了基于现有技术的发射和接收电路或收发器。

该发射和接收电路包含一个将发射信号传送给线信号驱动器LT的发射信号源。该线驱动器采用微分设计并对接收到的发射信号进行放大。线驱动器的输出一侧经电阻器连接到传输信号线用于传输发射和接收信号。该信号线具有一特定的线阻抗。

发射和接收电路包含一个接收滤波器，该接受滤波器滤出经信号线接收的信号。在线驱动器LT和电阻器R之间连接一回波消除滤波器或均衡滤波器，用于模拟频率响应，象Z_LINE和接收滤波器的结果一样，发射信号以该频率响应到达减法器的输入端。回波消除滤波器滤出由线驱动器LT放大的发射信号。通过一个减法器，将由回波消除滤波器滤出的发射信号从来自接收滤波器的输出信号中减去，使得包含在来自接收滤波器输出信号中的发射信号得到补偿。接着减法器的输出提供想要的接收信号，该接收信号的提供用于收发器内部接收信号处理电路的进一步信号处理。

用于宽带通信系统，特别是用于xDSL系统中的发射和接收电路或者收发器，需要满足功率损耗方面非常高的要求。

德国专利NO.10045721描述了一种只需要低供电电压并具有低功率损耗的微分线驱动器电路。其中描述的微分线驱动器电路具有两个输入接点用于提供第一和第二输入信号。该微分线驱动器电路还包括两个运算放大器。第一运算放大器上的正相输入端连接到线驱动器电路的第一输入接点，而第一运算放大器的信号输出端经反馈电阻器连接到第一运算放大器的反相输入端。第二运算放大器上的正相输入端连接到线驱动器电路的第二输入接点。第二运算放大器的信号输出端经又一个反馈电阻器连接到第二运算放大器的反相输入端。一调整电阻器用于调整增益，该调整电阻器连接在两个运算放大器的反相输入端之间。此外，提供一个连接在第一运算放大器信号输出端和线驱动器电路一个输出接点之间的第一匹配电阻器。在第二运算放大器信号输出端和线驱动器电路的第二输出接点之间提供一个第二匹配电阻器。

DE10045721中的微分线驱动器电路具有第一和第二正反馈电阻器。第一正反馈电阻器连接在线驱动器电路的第一输出接点和第二运算放大器的反相输入端之间。第二正反馈电阻器连接在线驱动器电路的第二输出接点和第一运算放大器的反相输入端之间。在如DE10045721所描述的常规微分线驱动器电路中，线驱动器电路的输出阻抗与信号线的阻抗相匹配。在这种情况下，输出阻抗由一个输出阻抗综合因子与两个匹配电阻器的阻抗之和的乘积决定。

如图1所示基于现有技术的收发器中，不可能使用如DE10045721中所描述的微分线驱动器电路，因为回波消除滤波器在使用带有阻抗合成的线驱动器LT时，不能再直接连接到线驱动器的接收信号空闲(reception-signal-free)输出端。带有综合输出阻抗的线驱动器LT实际上没有接收信号空闲(reception-signal-free)输出端。同样的，回波消除滤波器也不可能连接到线驱动器LT的信号输入端，因为线驱动器的非线性在减法器上不能再补偿。为了这些目的，线驱动器在模拟回波消除滤波器或均衡滤波器的回波抑止附近需要更线性的设计，也就是说在20和30分贝之间的数量级中。这也就不利地导致了线驱动器LT中较大的静态电流和较高的功率损耗。同样的，不可能在终端阻抗的综合部分(R_SYN)和物理部分(R)之间连接回波消除滤波器。这种情况下，大部分的接收信号由减法器抑止了。

由于上述缺点，因此以前在包含回波消除滤波器的宽带通信系统中，不用综合线驱动器LT，也就是具有综合输出阻抗的线驱动器。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种具有回波消除滤波器的收发器，由于带综合输出阻抗的微分设计的线驱动器，使其具有低功率损耗。

根据本发明，提出了一种用于发射和接收信号的收发器，该信号能够通过一具有特定线阻抗(Z_LINE)的信号线传输，包括：

a)一具有一综合输出阻抗的线驱动器，用于通过信号线驱动发射信号，并且还包括

b)一模拟回波消除滤波器，用于对由发射信号造成的回波信号进行信号抑止，

c)下游混合电路，用于连接一模拟回波消除滤波器；

c1)所述混合电路具有一个与所述线驱动器输出端相邻的第一双极接点，

一个用于连接到信号线的第二双极接点，以及

一个用于连接到模拟回波消除滤波器的第三双极接点；

c2)所述混合电路(11)上的第一双极接点(10a，10b)和所述混合电路(11)上的第二双极接点(12a，12b)具有位于它们之间的串联电阻器(R1，R1′)，该串联电阻器与信号线的线阻抗(Z_LINE)串联连接；

c3)所述混合电路(11)上的第一双极接点(10a，10b)和所述混合电路(11)上的第二双极接点(12a，12b)分别具有位于它们之间的第一串联交叉耦合电阻器(R2，R3′)和第二串联交叉耦合电阻器(R2′，R3)；

c4)连接在所述混合电路(11)中的电阻器的电阻值满足以下等式：

R 2 = R 3 \cdot \frac{R_{SYN}}{R 1 + R_{SYN}}

其中R1是串联电阻器的电阻值，R2是第一串联交叉耦合电阻器的电阻值，R3是第二串联交叉耦合电阻器的电阻值，而其中R_SYN是所述线驱动器(6)的综合输出阻抗。

本发明提供一种用于发射和接收信号的收发器，该信号能够通过信号线传输，包括：

一个线驱动器，用于通过信号线驱动发射信号，还包括一个模拟回波消除滤波器，用于对由发射信号造成的回波信号进行信号抑止，其中该线驱动器具有一综合输出阻抗，还提供一混合电路，提供该电路的目的是将模拟回波消除滤波器连接到信号传输线。

本发明的收发器具有一个混合电路，即使当使用带有综合输出阻抗的线驱动器时该混合电路也允许连接模拟回波消除滤波器。

在本发明收发器的一个优选实施例中，模拟回波消除滤波器是可编程的。

在本发明收发器的一个特别优选实施例中，回波消除滤波器的传输函数具有一个可编程极点和一个可编程零点。

线驱动器最好是微分设计的。

综合输出阻抗最好是实数。

用于本发明收发器的混合电路最好具有一个第一双极接点，用于连接到线驱动器的输出端，

一个第二双极接点用于连接到信号线，和

一个第三双极接点用于连接到回波消除滤波器。

混合电路的第一接点和混合电路的第二接点最好具有位于其间的串联电阻器，该串联电阻器与信号线的线阻抗Z_LINE串联连接。

优选地，混合电路的第一接点和混合电路的第二接点各自具有位于其间的第一和第二串联交叉耦合电阻器。

混合电路上用于连接回波消除滤波器的第三双极接点最好从两个各自串联交叉耦合的电阻器之间引出。

连接在混合电路中的电阻器最好是实数电阻器。

在一个优选实施例中，混合电路是对称设计的。

本发明的收发器最好具有一个模拟接收滤波器，用于过滤通过信号线接收的信号。

在本发明收发器的一个优选实施例中，提供一个减法电路，该减法器从来自接收滤波器的滤过输出信号中减去由模拟回波消除滤波器滤出的发射信号，以产生一个释放了回波信号的接收信号。

本发明的收发器最好用于宽带通信系统。

该宽带通信系统最好是xDSL宽带通信系统。

附图说明

下面将参考附图对本发明收发器的一个优选实施例进行描述，以说明本发明的基本特征。

这些图中：

图1示出了基于现有技术的收发器；

图2示出了本发明收发器的一个优选实施例。

具体实施方式

如图2所示，基于本发明的收发器或发射和接收电路1具有一个带两个接点2a、2b的线接口，用于连接具有特定线阻抗Z_LINE的信号线。收发器1使用信号线来发送发射信号并接收接收信号。收发器1具有一个发射信号源3，它的输出一侧经线4a、4b连接到线驱动器6的输入接点5a、5b。线驱动器6用于对发射信号的信号放大，且最好是微分设计的。在一个优选实施例中，为了信号放大，线驱动器6包含至少一个带有综合输出阻抗7a、7b的运算放大器7，以使功率损耗最小化。线驱动器6具有输出信号终端8a、8b，该终端通过线9a、9b连接到混合电路11上第一双极接点10的连接终端10a、10b上。混合电路11总共有三个双极接点10a、10b。第一双极接点用于连接线驱动器6的输出端。带有连接终端12a、12b的第二双极接点12用于将混合电路11连接到收发器1上的线接口2a、2b上。基于这个目的，连接终端12a、12b通过信号线13a、13b连接到线接口2的连接终端2a，2b上。混合电路11具有带连接终端14a、14b的第三双极接点14，用于连接一个模拟回波消除滤波器或B-滤波器15。该回波消除滤波器15经线16a、16b连接到混合电路11的连接终端14a、14b上。该回波消除滤波器15是一个模拟滤波器，它用于对由发射信号造成的回波信号进行信号抑止。

模拟回波消除滤波器15最好是可编程的。在这种情况下，回波消除滤波器15就可以和复杂的线阻抗Z_LINE匹配。在回波消除滤波器15或B-滤波器15的一个优选实施例中，这种滤波器包括一个有源段和一个无源电路部分。该回波消除滤波器15最好具有一个带极点和零点的传输函数。回波消除滤波器15模拟由收发器1发送的发射信号并将该模拟的发射信号通过线17传送到减法电路19的第一输入端18。这种情况下，回波消除滤波器15模拟频率响应，象Z_LINE和接收滤波器的结果一样，发射信号以该频率响应到达减法器的输入端。减法电路19还有一个输入端20，该输入端20通过线21连接到接收滤波器22的输出端。模拟接收滤波器22的输入一侧通过线23a、23b连接到收发器1上的线接口2a、2b。接收滤波器22从在线接口2a、2b处引入的信号中滤出接收信号。将该接收信号和它叠加的发射信号从接收滤波器22的输出一侧传送到减法电路19的第二输入端20。减法电路19从带有叠加发射信号的接收信号中减去由回波消除滤波器15滤出的发射信号，于是补偿了包含在叠加信号中的发射信号。减法电路19的输出一侧通过线24将纯接收信号传送到包含在收发器中的接收信号处理电路25，以进行进一步的信号处理。

提供混合电路11目的是为了将模拟回波消除滤波器15连接到信号传输线。线驱动器电路6放大由发射信号源3传送的发射信号，并使其非线性化。为了在线驱动器6的输出端获得来自线驱动器6的非线性发射信号，混合电路11具有特殊的设计。该混合电路11具有串联电阻器R1、R1′，该串联电阻器在第一双极接点10a、10b和第二双极接点12a、12b之间的纵方向上连接。该串联电阻器R1、R1′最好是由线驱动器中的匹配电阻器构成，用于阻抗合成。此外，混合电路11包括第一和第二交叉耦合电阻器R2、R3及R2′和R3′。这种情况下，如图2所示，两组各自交叉耦合的电阻器R2、R3和R2′、R3′串联连接。混合电路11上的第三双极接点14通过线26a、26b从串联交叉耦合的电阻器R2′、R3和R2、R3′之间引出。混合电路11是对称设计的，即：

R1＝R1′

R2＝R2′及

R3＝R3′

线驱动电路6中的综合输出阻抗7a、7b和电阻器R1、R1′用作收发器1的终端阻抗。混合电路11在第三双极接点14a、14b上输出由线驱动器6放大的发射信号。这是通过在混合电路11的输出端14a、14b处完全消除到达线接口2a、2b的接收信号来实现的。

由收发器1在线接口2a、2b上接收的信号是一个F因子

F = \frac{R_{SYN}}{(R_{SYN} + R 1)}

因为由电阻器引起的分压，与在线接口2a、2b处的幅度相比，其在线驱动器6的输出端较小。使得接收信号在混合电路11的输出接点14a、14b上不起任何作用，根据这个因子F，选择电阻器R2比电阻器R3的阻值小。在这样的设计中，还使用如下约束：串联电阻器R1、R1′的电阻值比交叉耦合电阻器R2、R2′和R3、R3′的电阻值小得多，例如大约小上两百倍。

对于一个混合电路11的特别优选实施例，混合电路是对称设计的，其中

R1＝R1′

R2＝R2′及

R3＝R3′

此外，在R1、R1′小于R2、R2′、R3、R3′的辅助条件下，电阻值满足下面的关系式：

R 2 = R 3 \cdot \frac{R_{SYN}}{R 1 + R_{SYN}}

如果混合电路11根据上述条件进行设计，那么来自混合电路第三接点14a、14b上的输出信号就完全释放了接收信号成分。这适用于线阻抗Z_LINE的任何阻抗数量值。这样向B-滤波器15专门提供来自线驱动器6的非线性放大发射信号。B-滤波器或回波消除滤波器15从此处产生一个发射信号，该发射信号根据接收信号路径的频率响应来进行模拟，并提供给减法器19。即使对于具有综合输出阻抗的线驱动器6，混合电路11也允许带有B-滤波器15或回波消除滤波器15。由于该综合输出阻抗，收发器内来自线驱动器6的功率损耗很低。

这样本发明的收发器1优点在于高回波抑止的同时具有低功率损耗。这样收发器1特别适合于在宽带通信系统，尤其是xDSL通信系统中使用。

参考列表

1 收发器

2 线接口

3 发射信号源

4 线

5 线驱动器输入端

6 线驱动器电路

7 运算放大器

7a、7b 综合输出阻抗

8 线驱动器输出端

9a，9b 线

10a、10b 混合电路接点

11 混合电路

12a、12b 混合电路第二接点

13a、13b 线

14a、14b 混合电路第三接点

15 回波消除滤波器

16a、16b 线

17 线

18 减法器输入端

19 减法器

20 减法器输入端

21 线

22 接收滤波器

23a、23b 线

24 信号线

25 接收信号处理电路

26a、26b 线

Claims

1.一种用于发射和接收信号的收发器，该信号能够通过一具有特定线阻抗(Z_LINE)的信号线传输，包括：

a)一具有一综合输出阻抗(R_SYN)的线驱动器(6)，用于通过信号线驱动发射信号，并且还包括

b)一模拟回波消除滤波器(15)，用于对由发射信号造成的回波信号进行信号抑止，

c)下游混合电路(11)，用于连接一模拟回波消除滤波器(15)；

c1)所述混合电路(11)具有一个与所述线驱动器(6)输出端相邻的第一双极接点(10a，10b)，

一个用于连接到信号线的第二双极接点(12a，12b)，以及

一个用于连接到模拟回波消除滤波器(15)的第三双极接点(14a，14b)；

R 2 = R 3 \cdot \frac{R_{SYN}}{R 1 + R_{SYN}}

2.如权利要求1所述的收发器，其特征在于

所述模拟回波消除滤波器(15)是可编程的。

3.如权利要求2所述的收发器，其特征在于

所述模拟回波消除滤波器(15)的传输函数具有一个可编程极点和一个可编程零点。

4.如权利要求1所述的收发器，其特征在于

所述线驱动器(6)是微分设计的。

5.如权利要求1所述的收发器，其特征在于

所述线驱动器(6)的综合输出阻抗(R_SYN)是实数。

6.如权利要求1所述的收发器，其特征在于

所述混合电路(11)上用于连接所述模拟回波消除滤波器(15)的第三双极接点(14a，14b)从串联交叉耦合电阻器(R2，R3′，R2′，R3)之间引出。

7.如权利要求6所述的收发器，其特征在于

连接在所述混合电路(11)中的电阻器(R1，R1′，R2，R2′，R3，R3′)是实数电阻器。

8.如权利要求1所述的收发器，其特征在于

所述混合电路(11)是对称设计的。

9.如权利要求1所述的收发器，其特征在于

提供一接收滤波器(22)，用于过滤经由信号线接收的信号。

10.如权利要求9所述的收发器，其特征在于

提供一减法电路(19)，该减法电路从来自接收滤波器(22)的过滤输出信号中减去由所述模拟回波消除滤波器(15)模拟的发射信号，以产生一个已经释放了回波信号的接收信号。

11.如权利要求1所述的收发器，其特征在于所述收发器用于xDSL宽带通信系统。

12.如权利要求1所述的收发器，其特征在于所述收发器用于宽带通信系统。