CN106357571A - 一种宽带模拟群时延均衡器 - Google Patents

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Abstract

该发明公开了一种宽带模拟群时延均衡器，属于无线通信技术领域，涉及信道均衡技术，微波通信技术，滤波器时延技术。以集总参数二端口桥T型全通网络拓扑结构为基础，提出非中心对称抛物线均衡方法，采用频点错位的多级级联的高阶均衡技术，各级间加衰减网络防止频率抖动和频率牵引现象，实现各单级均衡器间的良好的隔离和匹配，最终达到均衡器的顶部均匀和等波纹，保证了总均衡效果的平坦度。基本思想是：(1)设计多个频点错位的单级均衡器，各均衡器的均衡频点和均衡量有所差异，以实现非对称均衡。(2)各级间加PI型衰减网络。(3)对各级均衡器做微形调整，保证高阶均衡器时延均衡曲线的平坦度和一致性。最终，实现一种新型宽带结构的群时延均衡器。

Description

一种宽带模拟群时延均衡器
技术领域
本发明属于无线通信技术领域，涉及信道均衡技术，微波通信技术，滤波器时延技术。
背景技术
对信道的码间干扰进行校正的电路称为均衡器(Equalizer,EQ)，其实质是信道的一个逆滤波器。在高速数字移动通信、数字微波无线通信系统和作为重要的远程通信和军事通信手段之一的短波通信系统中，由于多径与衰落现象引起码间干扰，系统性能恶化。采用适当有效的均衡技术，可以克服数据传输在频带利用率，误码率性能以及传输速率上的许多缺点，从而有效减小码间干扰(Inter Symbol Interface,ISI)，降低误码率(BitError Rate,BER)。因此，对均衡器的研究具有重要的工程应用价值。
20世纪60年代初期，用于消除符号间干扰对数据传输恶化影响的电话信道均衡器由固定均衡器完成。由于通信系统的信道是随机时变的，根据时代发展需要，人们开始对自适应均衡器分析与研究，各种自适应均衡算法应运而生，如自适应最小均方误差(LeastMean Square,LMS)均衡器、自适应递归最小二乘法均衡器、判决反馈均衡器(DecisionFeedback Equalizer,DFE)、自适应线性抵消均衡器等。最近几年，通信系统中对均衡器的使用已经越来越频繁，通常在信号传输速率较低的情况下，利用数字电路在发射端加前向均衡器(FFE)、在接收端加反馈判决均衡器(DFE)的方式进行处理。但是随着数据传输速率进一步提高，相比于数字均衡器，处理速度更快、功耗更低、体积更小同时能够避免产生量化噪声的宽带模拟均衡器，更适合设计者的选择。
而在模拟均衡器方面，目前主流的群时延均衡器设计都使用全通网络为基础，采用T型网络结构，以实现高性能的信道特性。2011年，Ralph Levy在IEEE TRANSATIONS ONMICROWAVE THEORY AND TECHNIQUES发表一种T型全通网络结构，实现了均衡带宽1225MHz～1530MHz,均衡量为7.5ns。西北工业大学硕士付靓洁通过使用另一种T型全通网络结构，实现了均衡带宽66～74MHz，均衡量为25ns。在微波通信领域，要做到宽带模拟时延均衡器还有一定的困难与挑战，但实际需求却很迫切。例如滤波器的使用非常频繁，考虑到对于宽带滤波器，其群时延特性曲线是不理想的凹形曲线，底部非常平缓，在两端的转折频点处时延曲线很陡峭，且两端峰值不一致，存在很大的时延波动。因此需要匹配一个宽带时延均衡器，以均衡两端转折频频点附近的群时延特性。
发明内容
传统时延均衡器使用对称均衡技术，但是受到元器件级联一致性的影响，会出现频率牵引的现象，使得时延均衡曲线的顶部是非平坦的，对应于宽带滤波器平缓的底部时延特性，均衡效果不佳。同时对于两端峰值一致性有差异的被均衡网络，更不易做到均衡器的顶部均匀和等波纹，因此总均衡效果的平坦度难以保证。
本发明以集总参数二端口桥T型全通网络拓扑结构为基础，提出非中心对称抛物线均衡方法，采用频点错位的多级级联的高阶均衡技术，各级间加衰减网络防止频率抖动和频率牵引现象，实现各单级均衡器间的良好的隔离和匹配，最终达到均衡器的顶部均匀和等波纹，保证了总均衡效果的平坦度。基本思想是：(1)设计多个频点错位的单级均衡器，各均衡器的均衡频点和均衡量有所差异，以实现非对称均衡。(2)各级间加PI型衰减网络。(3)对各级均衡器做微形调整，保证高阶均衡器时延均衡曲线的平坦度和一致性。最终，实现一种新型宽带结构的群时延均衡器。
本发明技术方案是一种宽带模拟群时延均衡器，该均衡器由3个T型全通网络和2个PI型衰减网络依次间隔串联组成，相位均衡器的输入端连接第一T型全通网络(T1),所述第一T型全通网络(T1)的输出端连接第一衰减网络(PI1),所述第一衰减网络(PI1)的输出端连接第二T型全通网络(T2),所述第二T型全通网络(T2)的输出端连接第二衰减网络(PI2)；所述第二衰减网络(PI2)的输出端连接第三T型全通网络(T3),所述第三T型全通网络(T3)的输出端作为相位均衡器的输出端；其中T1型全通网络的输入端同时连接第一电感(L1)、第一电容(C1)、第二电容(C2)，所述第二电容(C2)的另一端同时连接第三电容(C3)、第二电感(L2)，所述第二电感(L2)的另一端接地，所述第一电感(L1)、第一电容(C1)、第三电容(C3)的另一端同时连接T形全通网络的输出端；其中PI型衰减网络的输入段同时连接第一电阻(R1)、第二电阻(R2)，所述第二电阻(R2)的另一端接地，所述第一电阻(R1)的另一端连接第三电阻(R3)，所述第三电阻(R3)的另一端接地，其中第一电阻(R1)和第三电阻(R3)的连接点作为输出端。
进一步的，所述3个T型全通网络从本发明均衡器输入段开始依次为第一T型全通网络，第二T型全通网络，第三T型全通网络，其中所述第一T型全通网络(T1)的第一电感的值为8.0nH，第二电感的值为8.0nH，第一电容的值为2.4pF，第二电容与第三电容的值同为1.6pF；第二T型全通网络(T2)的第一电感的值为5.6nH，第二电感的值为6.7nH，第一电容的值为2.1pF，第二电容与第三电容的值同为1.1pF；第三T型全通网络(T3)的第一电感的值为3.0nH，第二电感的值为8.2nH，第一电容的值为3.0pF，第二电容与第三电容的值同为0.6pF。PI型衰减网络是3dB的衰减器，第一电阻(R1)取值100ohm、第二电阻(R2)和第三电阻的取值为75ohm。
本发明的有效益果为，本发明设计了一种新型适用于高速率数据传输下，宽带模拟群时延均衡器，本发明的均衡带宽为0.2GHz～2.2GHz，均衡量为2.146ns。
附图说明
图1为本发明群时延均衡器电路图；
图2为2级群时延均衡器仿真结果；
图3为本发明级联群时延均衡器仿真结果。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实现方式进行描述，以便本领域的技术人员更好地理解本发明。需要特别提醒注意的是，在以下的描述中，当已知功能和设计的详细描述也许会淡化本发明的主要内容时，这些描述在这里讲被忽略。
本发明中具体取值时对电感电容做近似处理，对第一T型全通网络(T1)，取L1＝8.0nH，L2＝8.0nH，C1＝2.4pF，C2＝C3＝1.6Pf；对第二T型全通网络(T2)，取L1＝5.6nH，L2＝6.7nH，C1＝2.1pF，C2＝C3＝1.1pF。对2级桥T型均衡器级联仿真，得到其群时延仿真曲线(图2)以及幅频特性曲线S1.1和S2.1，群时延均衡量可达1.67ns，带内插损为0dB，回波损耗为-36.734dB。仿真结果表明，该时延均衡器均衡中心频率可达1GHz，均衡带宽可达1GHz，具有均衡中心频率高，均衡频带宽的特点。对第三T型全通网络(T3)，取L1＝3.0nH，L2＝8.2nH，C1＝3.0pF，C2＝C3＝0.6pF。同时对3级桥T型均衡器级联仿真，得到其群时延仿真曲线(图3)以及幅频特性曲线S1.1和S2.1，其均衡中心频率为1.3GHz，均衡带宽为0.2GHz～2.2GHz，群时延均衡量为达2.146ns，带内插损为0dB，回波损耗为-52.850dB。由于3级级联时，提出非中心对称抛物线均衡方法，采用频点错位的多级级联的高阶均衡技术，使得均衡带宽明显增宽，同时均衡中心频率也有所增大。同时，各级间加衰减网络防止频率抖动和频率牵引现象，实现各单级均衡器间的良好的隔离和匹配，最终达到均衡器的顶部均匀和等波纹，保证了总均衡效果的平坦度。

Claims (2)

1.一种宽带模拟群时延均衡器，该均衡器由3个T型全通网络和2个PI型衰减网络依次间隔串联组成，相位均衡器的输入端连接第一T型全通网络(T1),所述第一T型全通网络(T1)的输出端连接第一衰减网络(PI1),所述第一衰减网络(PI1)的输出端连接第二T型全通网络(T2),所述第二T型全通网络(T2)的输出端连接第二衰减网络(PI2)；所述第二衰减网络(PI2)的输出端连接第三T型全通网络(T3),所述第三T型全通网络(T3)的输出端作为相位均衡器的输出端；其中T1型全通网络的输入端同时连接第一电感(L1)、第一电容(C1)、第二电容(C2)，所述第二电容(C2)的另一端同时连接第三电容(C3)、第二电感(L2)，所述第二电感(L2)的另一端接地，所述第一电感(L1)、第一电容(C1)、第三电容(C3)的另一端同时连接T形全通网络的输出端；其中PI型衰减网络的输入段同时连接第一电阻(R1)、第二电阻(R2)，所述第二电阻(R2)的另一端接地，所述第一电阻(R1)的另一端连接第三电阻(R3)，所述第三电阻(R3)的另一端接地，其中第一电阻(R1)和第三电阻(R3)的连接点作为输出端。
2.如权利要求1所述的一种宽带模拟群时延均衡器，其特征在于所述3个T型全通网络从所述群时延均衡器输入段开始依次为第一T型全通网络，第二T型全通网络，第三T型全通网络，其中所述第一T型全通网络(T1)的第一电感的值为8.0nH，第二电感的值为8.0nH，第一电容的值为2.4pF，第二电容与第三电容的值同为1.6pF；第二T型全通网络(T2)的第一电感的值为5.6nH，第二电感的值为6.7nH，第一电容的值为2.1pF，第二电容与第三电容的值同为1.1pF；第三T型全通网络(T3)的第一电感的值为3.0nH，第二电感的值为8.2nH，第一电容的值为3.0pF，第二电容与第三电容的值同为0.6pF。PI型衰减网络是3dB的衰减器，第一电阻(R1)取值100ohm、第二电阻(R2)和第三电阻的取值为75ohm。
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