CN1306719C - 一种用于sdh传输系统线路衰减补偿的自适应均衡装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于SDH传输系统线路衰减补偿的自适应均衡装置，特别是涉及一种在SDH传输系统中，用于E1线路衰减补偿的自适应均衡装置。包括自动增益控制电路，前置滤波电路，增益提升电路，后置滤波电路，幅度检测电路和数字控制电路，比较电路和时钟定时提取电路。本发明可以自动均衡的范围非常宽，可达到几米到几公里，自适应均衡器可以根据传输线的长度来自适应地调整均衡器的幅度和相位特性，这样不论信号传输距离是长还是短都可以得到非常合适而准确的均衡。

Description

一种用于SDH传输系统线路衰减补偿的自适应均衡装置

技术领域

本发明涉及一种用于SDH传输系统线路衰减补偿的自适应均衡装置，特别是涉及一种在SDH传输系统中，用于E1线路衰减补偿的自适应均衡装置。

背景技术

在通讯传输系统中，如果信号传输超过一定的距离，信号的传输质量将难以保证，所以线路衰减是影响E1信号有效传输的重要因素。

由于传输线所造成信号的失真，通常表现为：一是接收的信号的波形幅度变小，这是由于传输线存在衰减造成的；二是波峰延后，这是由于传输线的延时特性造成的；三是脉冲宽度大大增加，这是由于传输线的频率特性造成的。

为了实现信号正确而准确的传输，我们需要在E1接口电路中使用均衡器对失真和衰减的信号进行均衡。所述均衡器位于E1接收器的前端，其具体位置如图1所示。

均衡器实际是一种补偿电路，它产生与信道特性相反的特性，来抵消信道衰减，从而实现对输入信号的频率特性和相位特性的补偿。图2为传输线衰减幅度、均衡器放大幅度及总衰减特性与E1信号频率关系曲线图，图3为不同传输线的衰减特性曲线。

由图2和图3可知，均衡器的作用是放大和滤波，不同的传输距离需要均衡器具有不同的均衡特性。比如长线传输，均衡器需要在高频端放大，在短线应用时，由于高频的衰减不大，所以均衡器高频补偿很小。

目前很多通信中的数据都是通过传输线来传送的，信号传输距离往往从几十米到几公里，不同长度的传输线有不同的特性曲线，不确定的传输距离产生不同程度的信号衰减，如何保证信号完整经过不同传输线而不失真地输出是一个非常重要的问题，因而对均衡器的设计提出了更高的要求。

通常采用的均衡器的方法有：

第一、峰值检测型均衡器，该电路由无源均衡网络组成，网络具有固定极点和可变零点，零点的位置是同传输距离相关的，传输距离的长短将引起均衡网络中二极管上电流的变化，电流的变大或变小导致二极管等效电阻的变化，从而改变均衡器的零点位置，但这种均衡器的均衡范围是比较小的，详见专利US3,568,100(Automatic equalizer fordigital transmission systems)。

第二、采用极点和零点的位置都可变的均衡器，峰值检测电路用来产生电压控制信号来驱动FFT的门，形成非线性的电阻来产生零点和极点。这种方法的优点是很容易实现，详见专利US4,887,278(Equalizer fordigital transmission systems)，但是调整范围也是非常有限的。

上述两种已有的均衡器都无法实现在非常宽范围内的线路自动均衡，一旦输入信号的传输距离长于或短于该均衡器所能均衡的范围，则输入信号经该均衡器输出后就会出现欠均衡和过均衡的情况，因此无法达到理想的均衡效果。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为克服现有技术的均衡器无法灵活地根据实际传输距离作出相应调整的缺点，提出一种用于SDH传输系统线路衰减补偿的自适应均衡装置，可均衡距离为0到1500米，可最大均衡信号衰减为-43db的信号。

本发明是这样实现的：

一种用于SDH传输系统线路衰减补偿的自适应均衡装置，其特征在于该装置由自动增益控制电路，前置滤波电路，幅度检测电路，数字控制电路，比较电路和时钟定时提取电路组成的反馈环路和增益提升电路，后置滤波电路组成；

自动增益控制电路，用于对输入的信号进行幅度上的均衡，使得不论外部输入的信号幅度是多少，经过自动增益控制电路后信号的幅度正好为正常信号衰减17db后的值；

前置滤波电路，用于对经过自动增益控制电路均衡后的外部E1信号进行滤波，去除来自信道的衰减，采用传统RC滤波器实现；

增益提升电路，用于对失真的波形进行相位上的补偿，采用开关电容电路实现；

后置滤波电路，用于对经均衡、增益提升后的信号进行滤波，滤除增益提升电路产生的开关噪声；

幅度检测电路，通过设置五个比较电平，用于进行传输线长的判断；

数字控制电路，根据幅度检测电路检测的结果，输出正确的控制信号给自动增益控制电路和增益提升电路，用于调整经自动增益控制电路均衡后的增益和相位；

比较电路，用于将经自动增益控制电路均衡所输出的模拟信号转化成数字信号；

时钟定时提取电路，用于从前置滤波电路所输出的信号中提取出时钟，该时钟的上升沿正好在数据的中央，该时钟作为数字控制电路的时钟，正确地检测出幅度检测电路输出电平的状态，从而得到比较正确的结果给数字控制电路；

所述增益提升电路开始为初始状态，自动增益控制电路开始为0db增益状态，数据经过不同的传输线衰减由幅度检测电路所设置的五个比较电平分别对应信号衰减，得到一个比较粗略的表征传输衰减情况的数字信号，由数字控制电路在正确的时序上检测到幅度检测信号，并对幅度检测的信号进行判断并输出控制信号给自动增益控制电路，改变自动增益控制电路的衰减/增益值，自动增益控制电路调整的结果是使输出后信号的幅度稳定，即经过自动增益控制电路后的信号为正常信号衰减幅度的17db，环路稳定后，自动增益控制电路数控信号将真实反映外部传输线的衰减情况，传输线距离确定后，数字控制电路就可以根据传输距离输出一组控制信号给增益提升电路，通过改变增益提升电路的幅度和相位特性，来达到幅度和相位的自动均衡和补偿。

所述自动增益控制电路由两个可编程放大器组成，由数字控制电路给自动增益控制电路提供了一组数字控制信号，以控制增益和衰减；

所述数字控制信号的每一次变化，自动增益控制电路以每个步长1.7db来调整增益或衰减的因子，去放大或衰减输入的信号；

当整个环路的幅度达到正常信号衰减17db的值后，增益和衰减因子保持固定。

所述前置滤波电路，为一个二阶低通滤波器，由阻容网络以及高增益运算放大器组成无限增益多路反馈低通滤波器，从放大器的输出端到反相端之间设有多个负反馈，即输出信号经过电阻或直接通过电容反馈到输入端，所述滤波器中运算放大器的带宽增益积远大于滤波器带宽的上限，采用双端输入双端输出，内部运算放大器采用共模反馈；

在高频下，电容相当于短路，传输函数为0，在低频下，电容相当于开路；

所述前置滤波电路提供一个陡峭的频率衰减，滤除外部输入信号的噪声和干扰，限制其它频率的信号进入增益提升电路，得到有用频率的E1信号。

所述增益提升电路由开关电容滤波器组成，包括两个增益级，每个增益级产生一个零点和两个极点均可调的传输特性函数，通过调节零点可最大程度上补偿传输信号在高频上的衰减，第一个增益级提供小的高频增益，第二个增益级提供大的高频增益，高频增益提升大对应传输线距离长，输入信号衰减大的情况，而高频增益提升小，则对应信号传输距离短，传输衰减小的情况；

所述增益提升电路提供固定极点，高频可调零点的放大作用，在整个环路稳定后，对经过前置滤波器后的信号进行相位和频率上的补偿，使得输出的均衡波在相位上的衰减是最小的，相位补偿同幅度补偿相应的，设有8种相位补偿控制，分别对应不同传输距离信号的衰减，在Nyquist采样频率点可实现的增益范围为0-17db，8个不同的台阶响应通过数字控制电路来选择，得到幅度和相位均都进行均衡的信号。

对E1信号，增益提升电路在1.024M附近提供一个增益的零点，该零点是由数字控制电路的值来设定，用于对输入信号的幅度在该频率处进行增益补偿和提升，实现相位和幅度的补偿。

所述后置滤波电路，用于平滑增益提升电路所输出的信号，采用一阶低通滤波器实现。

所述幅度检测电路，用于检测输入信号的传输距离，初始时，将自动增益控制电路置于既无增益也无衰减的状态，这时输入到幅度检测电路的信号可以真实地反映信号的传输和衰减情况，设置了5个比较电平分别对应输入信号衰减8db，17db，24db，32db和40db的值；

不同信号传输距离，数字控制电路将产生控制信号给自动增益控制电路对输入信号的进行衰减/增益，经过自动增益控制电路调整后再送到幅度检测电路中进行判断，每次调整的步长为1.7db，反馈不断进行直到幅度检测电路检测到合适的信号，即输入的信号经自动增益控制电路处理后幅度正好为正常信号衰减17db后的值，这时数控信号的值是固定的，自动增益控制电路的控制信号也是固定的，内环路稳定状态建立，此时数字控制电路输入控制信号给增益提升电路，以获得比较好的均衡效果。

所述时钟定时提取电路采用数字锁相环，从比较电路的输出信号中提取出一个2.048M时钟，并使该时钟的上升沿正好在数据的中央，提取出来的时钟可以在正确的位置采样幅度检测电路所设置的五个电平的状态，并同数字控制电路一同正确地检测出幅度检测电路输出电平的状态，输出正确的控制信号给自动增益控制电路和增益提升电路。

所述数字控制电路由两部分组成，分别为AGC数控产生电路和增益提升控制信号产生电路，AGC数控产生电路的时钟是由时钟定时提取电路产生，AGC数控产生电路由状态机来实现；

所述AGC数控产生电路的初始状态，对应自动增益控制电路的增益为0，此时自动增益控制电路的输出信号同幅度检测电路得到的比较电平结果，在正确的时序上被数字控制电路采样，根据传输线衰减的情况，输出数字控制信号给自动增益控制电路调整，直到环路稳定后，增益提升控制信号产生电路将产生一组数字控制信号给增益提升电路。

本发明提出的一种自适应E1均衡器正是为了满足通信要求并克服上述均衡器缺点而专门设计的，该均衡可以自动均衡的范围非常宽，可达到几米到几公里，自适应均衡器可以根据传输线的长度来自适应地调整均衡器的幅度和相位特性，这样不论信号传输距离是长还是短都可以得到非常合适而准确的均衡。

附图说明

图1是均衡器所在位置示意图；

图2是传输线衰减幅度和均衡器放大幅度及总衰减特性与E1信号频率关系曲线；

图3是传输线在不同传输距离下的传输特性曲线；

图4是本发明所述自适应均衡器的原理图；

图5是自动增益控制电路结构示意图；

图6是前置低通滤波电路结构示意图；

图7是增益提升电路结构示意图；

图8是涉及图7的频率响应特性曲线；

图9是幅度检测电路电平示意图；

图10是数字控制电路结构示意图。

具体实施方式

本发明的技术方案：一种自适应均衡器100，包括AGC自动增益控制电路200，前置滤波电路201，增益提升电路(Gain_boost)202，后置滤波电路204，幅度检测电路205和数字控制电路203，比较电路207和时钟定时提取电路206。

AGC自动增益控制电路200：该电路的作用是对进来的信号进行幅度上的均衡，使得不论外部进来的信号幅度是多少，经过AGC电路后信号的幅度正好为正常信号衰减17db后的值。这样经过不同传输距离的信号经过AGC电路后都要进行幅度补偿，传输距离长的信号经过AGC后幅度要放大，传输距离短的信号经过AGC后要衰减。但总的结果是不论外部信号传输距离有多长都使AGC输出后的信号的幅度是稳定的，即为正常信号衰减17db后的值。

前置滤波电路201：该电路对外部的E1信号进行滤波，从而去除来自信道的衰减，前置滤波电路201采用传统的RC滤波器来实现。

增益提升电路(Gain_boost)202：采用开关电容电路来实现，该电路对失真的波形进行相位上的补偿，对E1信号来说，信号在1.024M上衰减最大，所以该电路在1.024M附近提供一个增益的零点，该零点是由数字控制端的值来设定的，设置零点的作用是对输入信号的幅度在该频率处进行增益补偿和提升，从而达到相位和幅度补偿的目的。

后置滤波电路204：该电路对经过均衡后的信号进行滤波，滤除增益提升电路202产生的开关噪声。

幅度检测电路205：进行传输线长的判断，这里设置了五个比较电平用来实现传输线长的判断。

数字控制电路203：根据幅度检测电路检测出来的结果，由数字控制电路输出正确的控制信号给自动增益控制电路200和幅度提升电路202，用来调整经自动增益控制电路均衡后的增益和相位。

比较电路207：将经自动增益控制电路均衡输出的模拟信号转化成数字信号。

时钟定时提取电路206：从前置滤波电路201输出的信号中提取出时钟来，该时钟的上升沿正好在输入信号的中央，该时钟作为数字控制部分的时钟，可以正确地检测出幅度检测器输出的电平的状态，从而得到比较正确的结果给数字控制电路203。

下面结合附图进一步详细说明本发明。

本发明所述的自适应均衡器100的设计原理是这样的，由传输线理论可知，传输线的衰减是同传输信号的频率的平方根成正比并同传输距离有关的，信号的频率越高，传输线的传输距离越长，信号的衰减越大。在图2所示的关系曲线图中，横坐标代表E1信号的频率，纵坐标代表幅度，单位为dB。传输线的衰减特性如曲线2，信号频率越高，传输线衰减越大，对E1信号来说，信号在1.024MHz频率时，传输线的衰减是最大的。均衡器的设计是为了最大程度上补偿传输线在高频端的衰减，在E1信号频率1.024MHz处设置增益的顶点，而在E1频率点以外增益降低，以防止高频端的干扰，均衡器频率特性如曲线2所示。由于均衡器的补偿，使得传输线和均衡器共同作用组成的网络的特性近似一个理想的低通特性如曲线1所示。输入信号如果通过这样的低通网络，信号的衰减和失真会很小。图3所示为传输线经过不同距离时的特性曲线，由图3可知，传输线距离越长，信号衰减越大，均衡器在高频端的补偿也要求越大。

对于传输距离为0-1500米的信号来说，传输线传输的距离不同，均衡器的均衡特性也不同，自适应均衡器将根据传输线的距离来自动调整输入信号的增益和频率特性，以补偿传输线所造成的衰减。具体来说，输入信号的电平将被检测来估算传输线的传输距离，并输出相应控制信号给均衡器以提供最优的增益和频率补偿。

本发明所述自适应均衡器100由自动增益控制电路200，前置滤波电路201，幅度检测电路205，数字控制电路203，比较电路207和时钟定时提取电路206所组成的反馈环路和增益提升电路202，后置滤波电路204共同构成，如图4所示。该均衡器的输入信号为RRING和RTIP，输出信号为Vp和Vn。在环路跟踪和锁定的过程中，数字控制电路203将表征传输距离的反馈控制信号提供给自动增益控制电路200进行幅度调整，直到环路稳定，环路稳定的标志是AGC的输出信号是正常信号衰减的17db。当环路稳定后，数字控制电路203将输入数字控制信号给增益提升电路202，以得到合适的相位和幅度补偿，经过相位幅度补偿和均衡后的信号通过后置滤波电路204输出。上述过程主要完成两个目的，环路的跟踪锁定过程是为了进行传输线长的判断和检测，环路稳定后，传输线距离也确定了，这时可根据与传输距离相对应的一组数字控制信号给增益提升电路202，以得到比较理想的传输特性，在通过后置滤波电路204得到比较干净的均衡波输出。

下面结合图4电路，详细介绍自适应均衡器的工作过程，在环路建立平衡之前，增益提升电路202始终处于初始状态，不进行任何操作。而增益控制电路200也处于0db增益状态，由于反馈网络主要是用来确定传输线长度的，所以环路一开始是处于跟踪判断状态的，外部输入信号经过多长的传输线衰减是由幅度检测电路205来完成的，这时要求自动增益控制电路200的数控信号为01010，表明的自动增益控制电路200的增益为0，幅度检测电路205设置了五个比较电平(A，B，C，D，E)分别对应信号衰减8.5db，17db，25.5db，34db，42.5db时的电平。由于电路的增益和衰减为0，所以输入到幅度检测电路205的信号真实反映了进入变压器前的外部信号的衰减情况，该信号同幅度检测电路的五个比较电平进行比较，电平比较的结果可以得到一个比较粗略的表征传输衰减情况的数字信号。数字控制电路203在正确的时序上检测到幅度检测信号，并对幅度检测的信号进行判断并输出控制信号给自动增益控制电路200，改变自动增益控制电路200的衰减/增益值，自动增益控制电路200调整的原则：传输距离长的信号经过自动增益控制电路200后幅度要放大，传输距离短的信号经过自动增益控制电路200后要衰减。但总的结果是不论外部信号传输距离有多长都使自动增益控制电路200输出后的信号的幅度是稳定的，即经过自动增益控制电路200后的信号为正常信号衰减幅度的17db。如信号传输距离为0米，则自动增益控制电路200的数控端将使其置于17db衰减，如果信号传输距离为1500米，则自动增益控制电路200的数控端将使的增益置于25db增益。自动增益控制电路200的调整是按1.7db为步长调整的，每调整一次，幅度检测电路205都将重新检测自动增益控制电路200的输出信号，得到新的电平比较结果，继而重新调整自动增益控制电路200的输出，所以整个环路是不断跟踪调整的，直到自动增益控制电路200的输出满足要求。环路稳定后，自动增益控制电路200数控信号将真实反映外部传输线的衰减情况，自动增益控制电路200最大衰减数字控制值将对应传输距离最短的情况，而自动增益控制电路200最大增益数字控制值将对传输距离最长的情况，所以通过自动增益控制电路200的数字控制值就可以确定传输线的传输距离。传输线距离确定后，数字控制电路203就可以根据传输距离输出一组控制信号给增益提升电路202，通过改变增益提升电路202的幅度和相位特性，来达到幅度和相位的自动均衡和补偿。

通过上述反馈控制可以自适应地根据传输线的距离来调整整个均衡器的频率相应特性，以达到比较好的均衡效果。

下面将结合附图进一步详述各个组成电路：

自动增益控制电路200电路：自动增益控制电路200电路的作用是对进来的信号进行幅度上的均衡，使得不论外部进来的信号幅度的大小是多少，经过自动增益控制电路200电路后信号的幅度正好为正常信号衰减17db后的值。这样传输距离短的信号经过自动增益控制电路200幅度要进行衰减而传输距离长的信号经过自动增益控制电路200后幅度要放大。自动增益控制电路200增益调整的大小是由数字控制电路203来控制的，通过五组可编程数字控制自动增益控制电路200电路的增益和衰减因子，电路衰减增益调整范围为-17db到+25db，自动增益控制电路200调整的步长为1.7db.

自动增益控制电路200电路的结构图如图5所示，该电路由两个可编程放大器组成，数控信号D_AGC[0:3]控制第一个可编程放大器300的增益，而数控信号D_AGC4控制第二个可编程放大器301的增益。当AGC的控制信号D_AGC4为0时，第二个可编程放大器301的增益为0db，当D_AGC4为1时，第二个可编程放大器301的增益为17db。数字控制电路203给自动增益控制电路200电路提供了一组数字信号以控制它的增益和衰减。数字控制值的每一次变化，都将引起自动增益控制电路200以每个步长1.7db来调整它的增益或衰减的因子去放大或衰减输入到均衡器中的信号。当整个环路的幅度达到正常信号衰减17db的值后，增益和衰减因子保持固定。

自动增益控制电路200电路数控值，对应的增益衰减db数及传输线长的关系表如下所示：

传输线的传输距离	D_AGC4，D_AGC3，D_AGC2，D_AGC1，D_AGC0	对应的AGC电路的衰减
			0-60m	00000	-17db
60m-120m	00001	-15.3db
			120m-180m	00010	-13.6db
180m-240m	00011	-11.9db
			240m-300m	00100	-10.2db
300m-360m	00101	-8.5db
			360m-420m	00110	-6.8db
420m-480m	00111	-5.1db
			480m-540m	01000	-3.4db
540m-600m	01001	-1.7db
			600m-660m	01010	0db
660m-720m	01011	1.7db
			720m-780m	01100	3.4db
780m-840m	01101	5.1db
			840m-900m	01110	6.8db
900m-960m	01111	8.5db

              表1

当D_AGC4＝1时，D_AGC[3:0]的对应取值为

960m-1020m	10110	10.2db
			1020m-1080m	10111	11.9db
1080m-1140m	11000	13.6db
			1140m-1200m	11001	15.3db
1200m-1260m	11010	17db
			1260m-1320m	11011	18.7db
1320m-1380m	11100	20.4db
			1380m-1440m	11101	22.1db
1440-1500m	11110	23.8db
			1500m-	11111	25.5db

                   表2

前置滤波电路201：经过自动增益控制电路200后的信号通过一个二阶低通滤波器，滤波器电路结构如图6所示，该电路是一种无限增益多路反馈低通滤波器，由电阻电容网络同高增益运算放大器共同组成。其特点是从放大器的输出端到反相端之间有多个负反馈，即输出信号经过R2p(R2n)和R3p(R3n)反馈到输入端，或直接通过电容C1和C2反馈到输入端，这种滤波器要求运算放大器的带宽增益积远大于滤波器带宽的上限，由于采用双端输入双端输出，内部运算放大器需要采用共模反馈技术。具体电路分析如下，在高频下，C1，C3，C4，C5相当于短路，传输函数为0，而在低频下，C1，C3，C4，C5相当于开路。该滤波电路通过提供一个陡峭的频率衰减，来滤除外部输入信号的噪声和干扰，限制其它频率的信号进入Gain_boost电路，而仅仅将携带有用的频率的E1信号。

增益提升电路202：增益提升电路202由开关电容滤波器组成的，提供固定极点，高频可调零点的放大作用。在整个环路稳定后，对经过前置滤波电路后的信号进行相位和频率上的补偿，使得输出的均衡波在相位上的衰减是最小的。相位补偿是同幅度补偿相应的。它有8种相位补偿控制，分别对应不同传输距离信号的衰减，在Nyquist采样频率点可实现的增益范围为0-17db。8个不同的台阶响应通过数字控制电路来选择。这样得到的信号是幅度和相位均都进行均衡的信号。

增益提升电路202结构图如图7所示，该增益提升电路202包括两个增益级400和401，每个增益级产生一个零点和两个极点均可调的传输特性函数，通过调节零点可最大程度上补偿传输信号在高频上的衰减，第一个增益级400提供小的高频增益，而第二个增益级401提供大的高频增益。高频增益提升大对应传输线距离长，输入信号衰减大的情况，而高频增益提升小，则对应信号传输距离短，传输衰减小的情况。

下表为传输线的线长，Gain_boost电路202的控制信号与Gain_boost低频增益和高频幅度提升的关系如表3。

传输的线长	Gain_boost电路控制信号	Gain_boost的低频增益A	Gain_boost的高频的提升(boost)的值B
				0m-180m	000	17db	0.5db
240m-360m	001	20db	2.5db
				420m-540m	010	23db	4.5db
600m-720m	011	26db	7db
				780m-900m	100	29db	9.5db
960m-1140m	101	32db	12db
				1140m-1260m	110	35db	14.5db
1320m-1500m	111	38db	17db

                        表3

上述关系可参看图8，图8为增益提升电路202的频率响应特性曲线，图中A代表增益提升电路202的低频增益，而B代表增益提升电路202在高频下的提升值。由此可以看到，信号传输距离越长，信号衰减越大，则高频补偿的提升值越大。

后置滤波电路204：用来平滑经AGC电路均衡后的信号，由于增益提升电路采用开关电容电路实现，所以不可避免地存在开关噪声，开关噪声是一个高频的信号，所以需要后置滤波电路204来滤除此高频噪声。该电路采用一阶低通滤波器，结构简单比较容易实现。

幅度检测电路205：幅度检测电路205用来检测输入信号的传输距离，初始情况时，将自动增益控制电路200置于既无增益也无衰减的状态，这时输入到幅度检测电路205的信号可以真实地反映信号的传输和衰减情况，这里设置了5个比较电平A，B，C，D，E，如图9所示，A，B，C，D，E分别对应输入信号衰减8db，17db，24db，32db和40db的值。电平B为对应信号衰减的基准电平，如果输入信号的幅度大于A，或在AB之间则说明输入信号的幅度过高，信号传输距离比较短，这时数控信号将产生控制信号给自动增益控制电路200以使输入信号的进行衰减，经过自动增益控制电路200调整后的电路再送到幅度检测电路205中进行判断，如果信号幅度还是比较大，则自动增益控制电路200继续衰减直到输入信号的幅度小于B，每次调整的步长为1.7db，如果输入信号的幅度小于B，则说明输入信号的衰减比较大，信号的传输距离比较长，这时自动增益控制电路200的调整数值要视输入信号落入C，D，E的范围而定，每次调整的步长为1.7db，直到输入信号的幅度大于B。这种反馈不断进行直到幅度检测电路205检测到合适的信号(即进来的信号经自动增益控制电路200处理后幅度正好为正常信号衰减17db后的值)。这时数控信号的值是固定的，自动增益控制电路200的控制信号也是固定的，内环路稳定状态建立，此时数控信号输入控制信号给增益提升电路202，以获得比较好的均衡效果。

比较电路207和时钟定时提取电路206：比较器207将模拟信号转换成数字信号，时钟定时提取信号采用数字锁相环技术，从前置滤波电路输出的信号中提取出一个2.048M时钟来，并使该时钟的上升沿正好在输入信号的中央，由于幅度检测电路电平A，B，C，D，E同时钟提取电路的输入信号是同步的，所以提取出来的时钟可以在正确的位置采样A，B，C，D，E的状态，并同数字控制电路203一同正确地检测出幅度检测器输出的电平的状态，输出正确的控制信号给自动增益控制电路200和增益提升电路202。

数字控制电路如图10所示，由两部分组成，分别为AGC数控产生电路500和增益提升控制信号产生电路501，AGC数控产生电路500的时钟是由时钟定时提取电路206产生的。AGC数控产生电路500可由状态机来实现，AGC数控产生电路500的数控部分的初始值为01010状态，在此状态下，自动增益控制电路200电路增益为0。这时自动增益控制电路200输出信号的幅度真实反映了外部输入信号的衰减情况，该输出信号同幅度检测电路比较后的结果得到比较电平ABCDE。ABCDE电平在正确的时序上被数控电路采样，根据传输线衰减的情况，ABCDE的输出有6种情况，如下表所示：

输入信号衰减情况	ABCDE输出值	对应传输距离	AGC控制信号的调整范围
				0-8db	11111	0m-300m	00000-00101
8db-17db	01111	300m-600m	00101-01010
				17db-24db	00111	600m-840m	01010-01110
24db-32db	00011	840m-1140m	01110-11001
				32db-40db	00001	1140m-1400m	11001-11110
大于40db	00000	1400m-1500m	11110-11111

                           表4

由于自动增益控制电路200的输出要求是正常信号衰减17db的值，所以如果自动增益控制电路200的初始输出信号衰减小，则表明外部信号传输距离短，这时调整自动增益控制电路200的数控输出，使自动增益控制电路200的衰减逐渐增大，每调整一次数控值将引起自动增益控制电路200的衰减因子调整1.7db，新的自动增益控制电路200的输出值将继续同幅度检测电路进行比较，如果ABCDE的输出接近B电平，则自动增益控制电路200的输出固定，环路稳定不再调整，否则自动增益控制电路200的数控继续调整，自动增益控制电路200的输出继续衰减，直到ABCDE的输出值满足要求。如果自动增益控制电路200的初始输出信号衰减大，则表明外部信号传输距离长，这时调整自动增益控制电路200的数控输出，使自动增益控制电路200的增益逐渐增大，每调整一次数控值将引起自动增益控制电路200的增益因子调整1.7db，新的自动增益控制电路200的输出值将继续同幅度检测电路进行比较，如果ABCDE的输出接近B电平，则自动增益控制电路200的输出固定，环路稳定不再调整，否则自动增益控制电路200的数控继续调整，自动增益控制电路200的输出继续增加，直到ABCDE的输出值满足要求。

环路稳定后，增益提升控制信号产生电路501将产生一组控制信号给增益提升电路200，自动增益控制电路200完成的是对外部输入的信号进行了幅度上的调整，而相位上的均衡则是依赖于增益提升电路202来实现高频的补偿的。自动增益控制电路200的数字值同Gain_boost的对应关系如下表：

AGC的控制信号	Gain_boost电路控制信号
		00000-00011	000
00100-00110	001
		00111-01001	010
01010-01100	011
		01101-01111	100
10000-10010	101
		10011-10101	110
10110-11001	111

            表5

数控部分可以指示传输线传输的距离，改指示信号可以通过管脚输出或存入寄存器中。

综上所述，采用本发明所述自适应均衡器，可以自适应地根据外部传输线的传输距离，来自动调整整个均衡网络的频率响应特性，从而在很宽的传输范围(0-1500米)内都可以实现很好的均衡效果。

Claims (9)

1.一种用于SDH传输系统线路衰减补偿的自适应均衡装置，其特征在于：该装置由自动增益控制电路，前置滤波电路，幅度检测电路，数字控制电路，比较电路和时钟定时提取电路组成的反馈环路和增益提升电路，后置滤波电路组成；

自动增益控制电路，用于对输入的信号进行幅度上的均衡，使得不论外部输入的信号幅度是多少，经过自动增益控制电路后信号的幅度正好为正常信号衰减17db后的值；

前置滤波电路，用于对经过自动增益控制电路均衡后的外部E1信号进行滤波，去除来自信道的衰减，采用传统RC滤波器实现；

增益提升电路，用于对失真的波形进行相位上的补偿，采用开关电容电路实现；

后置滤波电路，用于对经均衡、增益提升后的信号进行滤波，滤除增益提升电路产生的开关噪声；

幅度检测电路，通过设置五个比较电平，用于进行传输线长的判断；

数字控制电路，根据幅度检测电路检测的结果，输出正确的控制信号给自动增益控制电路和增益提升电路，用于调整经自动增益控制电路均衡后的增益和相位；

比较电路，用于将经自动增益控制电路均衡所输出的模拟信号转化成数字信号；

时钟定时提取电路，用于从前置滤波电路所输出的信号中提取出时钟，该时钟的上升沿正好在数据的中央，该时钟作为数字控制电路的时钟，正确地检测出幅度检测电路输出电平的状态，从而得到比较正确的结果给数字控制电路；

所述增益提升电路开始为初始状态，自动增益控制电路开始为0db增益状态，数据经过不同的传输线衰减由幅度检测电路所设置的五个比较电平分别对应信号衰减，得到一个表征传输衰减情况的数字信号，由数字控制电路在正确的时序上检测到幅度检测信号，并对幅度检测的信号进行判断并输出控制信号给自动增益控制电路，改变自动增益控制电路的衰减/增益值，自动增益控制电路调整的结果是使输出后信号的幅度稳定，即经过自动增益控制电路后的信号为正常信号衰减幅度的17db，环路稳定后，自动增益控制电路数控信号将真实反映外部传输线的衰减情况，传输线距离确定后，数字控制电路就可以根据传输距离输出一组控制信号给增益提升电路，通过改变增益提升电路的幅度和相位特性，来达到幅度和相位的自动均衡和补偿。

2.如权利要求1所述用于SDH传输系统线路衰减补偿的自适应均衡装置，其特征在于：

所述自动增益控制电路由两个可编程放大器组成，由数字控制电路给自动增益控制电路提供了一组数字控制信号，以控制增益和衰减；

所述数字控制信号的每一次变化，自动增益控制电路以每个步长1.7db来调整增益或衰减的因子，去放大或衰减输入的信号；

当整个环路的幅度达到正常信号衰减17db的值后，增益和衰减因子保持固定。

3.如权利要求1所述用于SDH传输系统线路衰减补偿的自适应均衡装置，其特征在于：

所述前置滤波电路，为一个二阶低通滤波器，由阻容网络以及高增益运算放大器组成无限增益多路反馈低通滤波器，从放大器的输出端到反相端之间设有多个负反馈，即输出信号经过电阻或直接通过电容反馈到输入端，所述滤波器中运算放大器的带宽增益积远大于滤波器带宽的上限，采用双端输入双端输出，内部运算放大器采用共模反馈；

在高频下，电容相当于短路，传输函数为0，在低频下，电容相当于开路；

所述前置滤波电路提供一个陡峭的频率衰减，滤除外部输入信号的噪声和干扰，限制其它频率的信号进入增益提升电路，得到有用频率的E1信号。

4.如权利要求1所述用于SDH传输系统线路衰减补偿的自适应均衡装置，其特征在于：

所述增益提升电路由开关电容滤波器组成，包括两个增益级，每个增益级产生一个零点和两个极点均可调的传输特性函数，通过调节零点可最大程度上补偿传输信号在高频上的衰减，第一个增益级提供小的高频增益，第二个增益级提供大的高频增益，高频增益提升大对应传输线距离长，输入信号衰减大的情况，而高频增益提升小，则对应信号传输距离短，传输衰减小的情况；

所述增益提升电路提供固定极点，高频可调零点的放大作用，在整个环路稳定后，对经过前置滤波器后的信号进行相位和频率上的补偿，使得输出的均衡波在相位上的衰减是最小的，相位补偿同幅度补偿相应的，设有8种相位补偿控制，分别对应不同传输距离信号的衰减，在Nyquist采样频率点可实现的增益范围为0-17db，8个不同的台阶响应通过数字控制电路来选择，得到幅度和相位均都进行均衡的信号。

5.如权利要求4所述用于SDH传输系统线路衰减补偿的自适应均衡装置，其特征在于：

对E1信号，增益提升电路在1.024M附近提供一个增益的零点，该零点是由数字控制电路的值来设定，用于对输入信号的幅度在该频率处进行增益补偿和提升，实现相位和幅度的补偿。

6.如权利要求1所述用于SDH传输系统线路衰减补偿的自适应均衡装置，其特征在于：

所述后置滤波电路，用于平滑增益提升电路所输出的信号，采用一阶低通滤波器实现。

7.如权利要求1所述用于SDH传输系统线路衰减补偿的自适应均衡装置，其特征在于：

所述幅度检测电路，用于检测输入信号的传输距离，初始时，将自动增益控制电路置于既无增益也无衰减的状态，这时输入到幅度检测电路的信号可以真实地反映信号的传输和衰减情况，设置了5个比较电平分别对应输入信号衰减8db，17db，24db，32db和40db的值；

不同信号传输距离，数字控制电路将产生控制信号给自动增益控制电路对输入信号的进行衰减/增益，经过自动增益控制电路调整后再送到幅度检测电路中进行判断，每次调整的步长为1.7db，反馈不断进行直到幅度检测电路检测到合适的信号，即输入的信号经自动增益控制电路处理后幅度正好为正常信号衰减17db后的值，这时数控信号的值是固定的，自动增益控制电路的控制信号也是固定的，内环路稳定状态建立，此时数字控制电路输入控制信号给增益提升电路。

8.如权利要求1所述用于SDH传输系统线路衰减补偿的自适应均衡装置，其特征在于：

所述时钟定时提取电路采用数字锁相环，从比较电路的输出信号中提取出一个2.048M时钟，并使该时钟的上升沿正好在数据的中央，提取出来的时钟可以在正确的位置采样幅度检测电路所设置的五个电平的状态，并同数字控制电路一同正确地检测出幅度检测电路输出电平的状态，输出正确的控制信号给自动增益控制电路和增益提升电路。

9.如权利要求1所述用于SDH传输系统线路衰减补偿的自适应均衡装置，其特征在于：

所述数字控制电路由两部分组成，分别为AGC数控产生电路和增益提升控制信号产生电路，AGC数控产生电路的时钟是由时钟定时提取电路产生，AGC数控产生电路由状态机来实现；

所述AGC数控产生电路的初始状态，对应自动增益控制电路的增益为0，此时自动增益控制电路的输出信号同幅度检测电路得到的比较电平结果，在正确的时序上被数字控制电路采样，根据传输线衰减的情况，输出数字控制信号给自动增益控制电路调整，直到环路稳定后，增益提升控制信号产生电路将产生一组数字控制信号给增益提升电路。

Images