CN1681199A

CN1681199A - 放大接收信号的方法及装置

Info

Publication number: CN1681199A
Application number: CNA2005100090282A
Authority: CN
Inventors: A·卡尔; P·佩斯; S·瓦特
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Intel Corp
Priority date: 2004-02-12
Filing date: 2005-02-16
Publication date: 2005-10-12
Anticipated expiration: 2025-02-16
Also published as: US20050191981A1; DE102004006957A1; CN100539401C; US7729491B2

Abstract

一种用于放大一接收信号的方法以及装置，其乃牵涉到调整该一增益而使接收信号得以被放大，特别是，调整成为该接收信号的一信号电平的一函数。举例而言，具有一可变截止频率的低通滤波乃会被用来过滤出，尤其是，可能包含一不需要之回波信号的该接收信号的一取决于增益的频率范围。因此，如此之一种方法以及如此的一种装置乃特别地适合于在一中心局中的ADSL信号的接收。

Description

放大接收信号的方法及装置

技术领域

本发明系相关于一种放大一接收信号，特别是，用于放大在一中心局中接收自一客户端连接的一ADSL接收信号，的方法以及装置。

背景技术

在一包括放大器级以及滤波器级的模拟信号路径中，为了理想化信号噪声比，系需要在一第一放大器级中实行尽可能多的所需放大，而特别地是，此系亦适用于一xDSL(digital subscriber line，数字用户线路)装置、或是一xDSL调制解调器的一接收线路，然而，若是发生大量的放大时，却必须要特别地注意，以确保紧接在该模拟信号路径中的此第一级之后的组件不会发生重载(overloaded)的现象，此乃特别地是具有一低电流供给之集成电路的例子，因此，其系有可能需要放大该信号，接着过滤它、或是利用另外的方法对其进行处理，然后再次地将其放大，不过，这对该信号噪声比而言却并非为理想的状况。

在此，一特别的问题乃会发生在该等接收装置，尤其是ADSL中心局，之中。如在图3中所举的例子，传输功率频谱p系被表示为ADSL通信之频率f_s的一函数，在频率f₁以及f₂之间，系具有一第一频带5，以用于自一终端、或一客户端连接至该中心局(所谓的上游方向(upstream direction))的数据传输，而在其之上则为位在该频率f₂以及一频率f₃之间的一第二频带6，以用于自该中心局至该客户端连接(所谓的下游方向(downstream direction))的数据传输，在此，比起该第一频带5，该第二频带6乃会覆盖一较大的频率范围，因为通常，自该中心局被传输至该终端的方向乃会有比相反方向更多的资料需求，而这些频率则是可以取决于使用的ADSL标准，以及取决于该ADSL传输是否在一传统的电话线(POTs，普通旧式电路系统)上、或是在一ISDN线路上举行，其中，对与ISDN结合的ADSL而言，举例而言，f₁系为138kHz，f₂系为276kHz，f₃系为1104kHz。

由于在图3中所表示的频率分布，在该中心局的一接收路径中的该传输信号，也就是说，位在该第二频带6中的一信号，乃会具有一具支配地位的回波(dominant echo)，因此，此信号系构成了在该接收路径中之能量以及一峰值电压(peakvalue)的一大部分，这表示，该回波信号乃会关键性地决定在该接收路径的一第一级中的放大有多大，以避免重载一接续的模拟数字转换器，而此则是会导致上述关于信号噪声比的问题。

已知有两种方法可以减弱此效应以及该回波信号的此支配性：

1.由于一个用于二线/四线转换(two-wire/four-wireconversion)，也就是说，用于将出现在一传输线路中的一信号分开为该接收信号以及一传输信号，的一混合电路(hybrid circuit)系可以被最佳化，因此，进入该接收路径的回波信号即会尽可能的小，不过，此选择在技术层面以及成本层面上都会受到限制。

2.低通滤波系可以在该放大之前先行实行，以尽可能地过滤出该回波信号，而如此的一接收信号则是于图4中有示意地表示。

一接收信号a系于此例子中被递送至一低通滤波器7，该低通滤波器系意欲于过滤出该接收信号所包含的该回波信号，然后，在此方法中所获得的一信号e乃会被递送至会根据需求，特别是根据其信号强度，而对该信号e进行放大的一放大单元8，接着，结果信号f会再次地藉由一滤波器单元9而受到过滤，并且，被提供在该滤波单元9之输出端的信号g接着会藉由一模拟数为转换器3而被转变成为一数字信号h，以用于更进一步的处理。

由于，在此，该低通滤波器7系必须要具有一相对而言较低的截止频率(cutoff frequency)，在图3中接近f₂，因此，其总是可以过滤出尽可能多的该回波信号，不过，此却需要相对而言较大的电阻以及电容，此情况的效果系为，该低通滤波器7系一方面需要一大芯片面积，而另一方面，其却因为该截止频率的设定而有困难在该信号噪声比方面进行最佳化。

因此，本发明的一个目的即在于提供一种用于放大一接收信号的方法以及装置，且其比起习知的装置以及方法，系会在信号噪声比方面具有较好的特性，而较佳地是，该所需的芯片面积系亦应该被降低。

发明内容

依照本发明，为了放大一接收信号，其系建议一增益应该受到调整，特别是，被调整成为该接收信号之一信号电平的一函数，以及建议该接收信号之一取决于增益的频率范围应该要被过滤出来，而特别地是，其系可以藉由具有一取决于增益之截止频率的低通滤波而被过滤出来，所以，在此方法中，回波信号可以被过滤出来，由于是对在一中心局中接收来自如前言中所述之一终端的该接收信号的例子而言，不过，其它之取决于增益的频率范围对其他应用而言亦为可想象，举例而言，用于在该终端中之一接收信号之相反例子的高通过滤。

特别地是，对低通滤波而言，其系较具优势的是，在该增益被增加时减少该截止频率，而一低截止频率则是需要的，尤其是伴随着一高增益，以过滤出尽可能多之可能导致接续之信号处理单元的重载的寄生信号，然而，伴随着一低增益，此截止频率即不需要如此严格地受到选择。

依照本发明的一装置系包括其增益为可调整的放大器，以及滤波器装置，以过滤出该接收信号之一取决增益之频率范围，特别地是，低通滤波器装置，此外，系亦可以提供中装置，以用于将该增益控制成为该接收信号之一信号电平的一函数。

特别地是，该放大器装置系可以包括一运算放大器，其中，一反馈路径的一电阻系加以建构为可变，以使得能够调整该增益，而为了形成该低通滤波器装置，则一电容系可以与在该反馈路径中的此可变电阻进行并联连接，所以，与该可变电阻一起，此电容乃会形成一低通滤波器，且截止频率乃是藉由调整该可变电阻而加以变化，因此，系有可能达成该滤波器装置以及该放大器装置的一精简结构，因为一可变电阻乃可以实现两种功能，亦即，调整该增益以及调整该截止频率。

特别地是，该可变电阻系亦可以藉由并联连接的多个可切换电阻而加以形成，而在这个例子中，该切换则是特别地可以藉由使用CMOS开关而加以实行。

同样的，在该放大器之一输入线路中的一电阻系亦会加以架构为可切换，以补偿由于在该反馈路径中之该等可切换电阻的切换装置所造成的影响。

附图说明

本发明将以所附图是做为参考，并藉由较佳实施例的帮助，而于接下来进行更详尽的解释，其中：

图1：其系显示依照本发明，具有一放大器单元的一模拟接收路径；

图2：其系显示依照本发明之一放大器单元的一实施例；

图3：其系显示用于ADSL传输之频带的位置的一实例；以及

图4：其系显示根据习知技术的一模拟接收路径。

具体实施方式

图1系显示一模拟接收路径，举例而言，在一中心局中的一ADSL调制解调器。在此例子中，一接收信号a乃会依照本发明而被递送至一放大器单元1，然后，在此方式中所放大的输入信号b则是会藉由一反混淆滤波器(anti-aliasing filter)2而进行过滤，因此，所过滤的输入信号c即会被递送至一模拟数字转换器3，而该模拟数字转换器则是接着会提供已数字化的输入信号d，以用于更进一步的处理，其中，该接收信号a乃亦会被递送至一控制单元10，且该控制单元系会依照本发明而将该放大器单元1的一增益控制成为该接收信号a之一信号电平的一函数。

若是该接收信号a系为来自一相对而言较短之线路所导通至的一用户终端时，则其将会具有一相对而言较高信号电平，据此，该控制设备10将会，以其仅会相对而言微小地放大该接收信号a的方式而操作该放大单元1，然而，若是该接收信号a系为来自远程的一客户端连结时，则其将会具有依相对而言较低的信号电平，据此，该控制单元10乃会利用其会放大该接收信号a而具有一高增益的方式，而操作该放大器单元1，在此，该控制单元10系亦可以直接地被整合进入该放大器单元1之中。

在此上下文中，其系应该要注意地是，取代该接收信号a，该控制单元10系亦可以评估该已放大的输入信号b，该已过滤的输入信号c，或是该已数字化的输入信号d，以调整该增益，因为这些信号也包含了有关该输入信号a之该信号电平，举例而言，的信息，此外，当使用该数字化输入信号d时，特别是，在该控制单元10中的该评估系亦可以数字地加以实行，举例而言，藉由使用一适当评估算法的适合软件。

作为该增益的一函数，依照本发明的该放大器单元1系亦会实行该信号的可变过滤，而此系为，举例而言，在一中心局中的一ADSL接收路径乃会利用一可变截止频率而进行低通滤波，特别是对一高增益而言，一低截止频率乃会加以设定为，位在一较高频带中的回波信号，正如已经以图3做为参考所叙述的，系可以尽可能完全地被过滤出来，但是，若是该增益系相对而言为低时，则该截止频率将会为较高，这是因为该回波信号并无法由于该较低的增益而如此迅速地导致该模拟数字转换器3的过度驱使(overdrive)，并且，在此例子中，具有一较高截止频率的一低通滤波器对该已经产生之信号的该信号噪声比而言系较为有利。

图2系表示在图1中之该放大器单元1的一实施例，此实施例系加以架构以处理差分信号，也就是说，该接收信号a乃是由信号分量ap以及an所组成，并且，该已放大的接收信号b系相对应地亦为具有信号分量bp以及bn的一差分信号，接着，该等信号分量的放大以及过滤乃会同时加以实行，此外，原则上，一所谓的“单终结(single-ended)”架构系亦为可理解，且在其中，可以说，正如所示之该装置的一半接着会被使用。

该等信号分量an，ap系会透过电阻R1而被递送至一运算放大器4，而该运算放大器则是会于其输出端处发送该等已放大的信号分量bp以及bn，不过，可选择地是，该输入路径系亦可以包含切换装置S0，尤其是CMOS开关，虽然这些对在递送在该放大器单元1之操作期间的该等信号而言总是为关闭的，至于他们的功能则是将会于之后进行解释。

每一个信号分量乃会被提供以将该运算放大器4的一分别输出端连接至相对应输入端的一反馈路径11，而此两个反馈路径11的每一个则是由包括一电容C以及复数个电阻R2a，R2b，...所构成，且其中，个别电阻的分支乃是藉由切换装置1，2而为可切换，在此例子中，较佳地是，这些切换装置S1，S2，...被加以架构为CMOS开关、或MOS晶体管，虽然原则上，其它的切换装置，例如，双级晶体管，系亦为可想象。

为了确保该信号分量an以及该信号分量ap的等量放大，具有相同参考的开关乃会一起打开以及关闭，以使得在两个反馈路径1 1中的该切换状态会是相同的。

较佳地是，该等电阻R2a，R2b，...具有不同的数值，在此例子中，举例而言，该等开关S1，S2，..的其中之一系可以在其它开关S1，S2，...为打开的同时分别地被关闭，该等电阻1系应该被选择为尽可能的小，以确保该已放大信号的最小噪声，再者，实际上，举例而言，由于抵抗静电放电之一特别的所需安全性，因此，对于该等电阻R1的数值系具有一较低的限制，并且，此系举例而言可以为300Ω。

该放大器单元1的该增益系取决于在该反馈路径中之总电阻的数值，而在此，其将会被标示为R2，若是该等切换装置S1，S2，...的仅其中之一被关闭时，则R2乃会具有被分配至该等相对应已关闭之切换装置的该电阻的数值，除此之外，R2乃是藉由已知的方法而由并联连接之其切换装置S1，S2，...被关闭的该等电阻R2a，R2b，...的数值而加以计算，因此，该增益系会正比于R2/R1。

由于该等切换装置S1，S2，...实际上系具有一些阻抗，因此，其本身乃会具有一定的效果，尤其是在小增益，也就是说，一小数值的R2(举例而言，R1等级的R2)，的例子中，因此，其必须要确保在相较于R2时，该切换装置的该阻抗系为更小，以帮助该增益的准确调整，以及以降低可能造成该等信号之失真的非线性效应，并且，该切换装置的该效应对较大的增益而言甚至更小(R2＞＞R1)，此外，在先前所提及之同样加以建构为CMOS开关的该切换装置S0，系亦可以被提供在该运算放大器的该等输入端，而这些切换装置S0则是可以至少部分地补偿任何由于该等切换装置S1，S2，...所造成的扰乱效应。

与该等电阻R2a，R2b，...一起，在该两个反馈路径11中的该等电容C系会形成一一级低通滤波器，而此低通滤波器的该截止频率则是会正比于1/(C·R2)，此即表示，该截止频率在该增益藉由打开以及关闭该等切换装置S1，S2，...而进行调整时，系亦会改变，并且，特别地是，该行为接着系可以精确地对应至该预期中的反应，再者，藉由一较高的增益，也就是说，一较大数值的R2，该低通滤波器的该截止频率系会被降低，在此，通常，应该要使用对于该等电阻R2a，R2b，...的，以及该电容C的适当尺寸规划，以确保待处理的该真实接收信号不会被过滤出来，而仅有扰乱分量，例如，前述的回波信号，会被过滤出来。

因此，该放大器单元1系会精确地实现在一中心局中、接收来自一客户端连接之ADSL信号的需求，其系会另外的表现出微小的噪声，以及该低通滤波乃会准确地适应考虑中之增益的需求，特别地是，此系使得在不重载图1中之该接续之模拟数字转换器的情形下，甚至是微弱的接收信号都有可能藉由一高增益以及低失真而进行放大，所以，在此例子中的该结果系为，具有一低信号噪声比的一以放大接收信号b。

如此的一放大器单元系亦使得将该反混淆滤波器2的该截止频率转移至较高的数值成为可能，而如此之情形的效果则是，可以使用较小的电阻以及电容来形成此反混淆滤波器，也因此所需要的芯片面积会减少，此外，此截止频率并不需要受到可以允许更具成本效益之制造之如此准确的调整，因为该分量容忍度系为较不严苛的。

当然，本发明并不受限于已经呈现的该实施例，一不同种类的增益取决滤波器系亦可以被使用，当所需的信号若是落在该真实接收信号上之外的范围之内的时候，举例而言，具有可变截止频率的一高通(highpass)、或一带通(bandpass)滤波器，同样的，该可变电阻R2并不需要是由该等电阻R2a，R2b，...的一并联电路所加以形成，并且，原则上，任何其它种类的可变电阻系亦为可想象的。

Claims

1.一种用于放大一接收信号的方法，包括：

调整该接收信号藉以被放大的一增益以产生一已放大的接收信号；以及

当产生该已放大接收信号时，过滤出该接收信号的一取决于增益的频率范围。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，

该增益乃会受到调整而成为该接收信号的一信号电平的一函数。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，

该接收信号的该频率范围乃是藉由利用一取决于增益的截止频率的低通滤波而被过滤出来。

4.根据权利要求3所述的方法，其更包括：

在该增益增加时，降低该截止频率；以及

在该增益降低时，增加该截止频率。

5.根据权利要求3所述的方法，其中，

该接收信号乃是藉由一运算放大器而放大，而该运算放大器则是具有包括一由一电容以及一可变电阻所组成的并联电路的一反馈路径；以及

该可变电阻乃会变化以便调整该增益以及该截止频率。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，

该频率范围乃包括被包含在该接收信号中的一回波信号的一范围。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，

该方法乃是为了放大一xDSL接收信号而在一中心局内实行。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，

该方法乃是为了放大接收自一客户端连接的一xDSL接收信号而加以实行。

9.根据权利要求7所述的方法，其中，

该方法乃是为了放大一ADSL接收信号而加以实行。

10.一种用于放大一接收信号的装置，包括放大器装置，其用于放大该接收信号而产生一已放大的接收信号，其中，该接收信号藉以被放大的一增益乃为可调整的，该放大器装置包括滤波器装置，而该等滤波器装置乃被架构为在产生该已放大接收信号时，会过滤出该接收信号的一取决于增益的频率范围。

11.根据权利要求10所述之装置，其中，

该装置包括控制装置，而该等控制装置乃被架构为会将该放大器装置的该增益调整成为该接收信号的一信号电平的一函数。

12.根据权利要求10所述之装置，其中，

该滤波器装置包括低通滤波器装置。

13.根据权利要求10所述之装置，其中，

该放大器装置包括运算放大器。

14.根据权利要求13所述之装置，其中，

该运算放大器乃配备有一反馈路径，而该反馈路径乃具有包括一电容以及一电阻的一并联电路，其中所述电阻为一可变电阻以便调整该增益。

15.根据权利要求14所述之装置，其中，

该装置包括控制装置，而该等控制装置乃被架构为会将该放大器装置的该增益调整成为该接收信号的一信号电平的一函数；以及

该控制装置乃会进行建构并会与该可变电阻进行互连，进以使得它们会调整由该电容以及该可变电阻所形成之该低通滤波器装置的该增益以及一截止频率两者。

16.根据权利要求14所述之装置，其中，

该可变电阻包括多个可切换电阻的一并联电路。

17.根据权利要求16所述之装置，其中，

该等可切换电阻乃为了进行切换而与切换装置进行串联连接。

18.根据权利要求17所述之装置，其中，

该切换装置包括CMOS构件。

19.根据权利要求17所述之装置，其中，

该运算放大器更于一输入路径中具有切换装置，而该等切换装置乃会进行尺寸规划，以使得它们会至少部分地补偿任何导因于该等切换装置而在该增益上造成的影响。

20.根据权利要求10所述之装置，其中，

该装置乃加以建构为用于放大一差分输入信号。