CN1844940B - 一种测试adsl线路差模噪声的装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种测试ADSL线路差模噪声的装置，包括滤波器、可调增益放大电路(2)、高速A/D转换器(4)、数字信号处理器(5)、变压器(1)，滤波器为低通滤波器(3)；变压器(1)、可调增益放大电路(2)、低通滤波器(3)、高速A/D转换器(4)、数字信号处理器(5)依次相连，数字信号处理器(5)还同时与可调增益放大电路(2)相连。本发明还公开了一种测试ADSL线路差模噪声的方法。使用本发明的测试装置和方法，能准确测量ADSL线路中mV级交流小信号的差模噪声。

Description

一种测试ADSL线路差模噪声的装置及其方法

技术领域

本发明涉及一种测试ADSL线路差模噪声的方法及所用的装置。

背景技术

ADSL线路测试的关键是测试出ADSL线路对差分信号的衰减和ADSL线路的差分噪声。这种差分噪声的特点是信号幅度变化大，并且常常会出现信号幅度为mV级的交流小信号。现有的测试装置如下：

如图1所示：带通滤波器、可调增益放大电路、高速A/D转换器(即高速ADC)和数字信号处理器(即DSP)依次相连，数字信号处理器还同时与可调增益放大电路相连。实际使用时工作过程如图2：将ADSL线路的A线、B线与带通滤波器相连，A线、B线间的差分信号先经过一个带通滤波器，滤除掉20K以下频率信号和2.2M以上频率信号；然后用可调增益放大电路调整差分信号的幅度；再通过高速ADC采集差分噪声，并将采集数据送至DSP，由DSP最后计算出差分信号的功率谱密度。

这种方法的缺点如下：

ADSL线路的A线、B线间往往会有直流压差存在，虽然用带通滤波器来滤除直流分量，但是不可能完全截止直流分量；并且剩下的这部分直流分量的幅度往往能够和差分噪声本身的幅度相比拟。当被测差分信号非常小的时候，本来应该大幅度提高可调增益放大电路的增益。但是由于直流分量的存在，并且高速ADC的输入范围是一个有限范围；因此如果大幅度提高可调增益放大电路的增益，那么高速ADC将会饱和，所测得的差分噪声也就会失真。所以这种方法难以测试小噪声信号。

发明内容

针对现有技术中存在的不足之处，本发明提供一种能准确测量mV级交流小信号的测试ADSL线路差模噪声的方法及所用的测试装置。

本发明为达到以上目的，是通过这样的技术方案来实现的：提供一种测试ADSL线路差模噪声的装置，包括滤波器、可调增益放大电路、高速A/D转换器、数字信号处理器、变压器，滤波器为低通滤波器；变压器、可调增益放大电路、低通滤波器、高速A/D转换器(即高速ADC)、数字信号处理器(即DSP)依次相连，所述数字信号处理器还同时与可调增益放大电路相连。

本发明还同时提供了使用上述测试装置的测试ADSL线路差模噪声的方法依次包括以下步骤：

1)、将ADSL线路与变压器相连，使ADSL线路中的差分信号先通过一个变压器，实现直流分量的完全截止；

2)、调整可调增益放大电路的增益，使得输出的信号满足低通滤波器输入的要求；

3)、上述可调增益放大电路的输出信号再通过一个低通滤波器，滤除2.2M以上的噪声信号；

4)、高速A/D转换器采集低通滤波器的输出信号，并将所采集的数据送到数字信号处理器进行处理；

5)、数字信号处理器按照下述公式计算所述差分信号的功率谱密度：

$\mathrm{PSD}(\mathrm{dBm}/\mathrm{Hz})=10{\lg }_{10}\left(\frac{{\left|X\left(k\right)\right|}^2{T}_s}{N\·R}\right)+30+M\arg \mathrm{in},f=k{f}_s/N$

式中：X(k)代表对采集到的噪声信号进行FFT变换后的第k个复数量，Ts代表采集间隔时间，N是一共采集到的点数，R是线路的负载，Margin是一个校准参数，f是第k个点对应的频率值，单位为Hz，f_s是采样频率。

本发明的测试ADSL线路差模噪声的装置，在滤波器前增设了变压器；这样实际使用时，ADSL线路中的差分信号首先通过一个变压器，能实现直流分量的完全截止。剩下的交流信号就能按照实际使用的需要进行扩大，从而获得高准确率的差分信号的功率谱密度；而不用担心会使高速A/D转换器的输入端信号到达饱和，也就不会出现差分噪声失真的情况。因此，配合使用本发明的测试ADSL线路差模噪声的方法中的计算公式，能准确测量ADSL线路中mV级交流小信号的差模噪声。

附图说明

图1是现有技术的差模噪声测试装置的连接关系示意图；

图2是图1的实际使用状态图；

图3是本发明的测试ADSL线路差模噪声的装置的连接关系示意图；

图4是图1的实际使用状态图。

具体实施方式

参照上述附图，对本发明的具体实施方式进行详细说明。图3给出了一种测试ADSL线路差模噪声的装置，包括变压器1、可调增益放大电路2、低通滤波器3、高速A/D转换器4和数字信号处理器5；该变压器1、可调增益放大电路2、低通滤波器3、高速A/D转换器4和数字信号处理器5依次相连，数字信号处理器5还同时直接与可调增益放大电路2相连。

使用上述测试装置的一种测试ADSL线路差模噪声的方法，具体如图4所示，依次包括以下步骤：

1)、将ADSL线路中的A线、B线与变压器1相连，使线路中的差分信号先通过一个变压器1，实现直流分量的完全截止；保证从变压器1输出的全部为交流分量；

2)、调整可调增益放大电路2的增益，使得从可调增益放大电路2输出的信号能满足低通滤波器3输入的要求；

3)、上述信号再通过一个低通滤波器3，滤除2.2M以上的噪声信号；

4)、高速A/D转换器4采集低通滤波器3的输出信号，并将所采集的数据送到数字信号处理器5进行处理；

5)、数字信号处理器5按照下述公式计算所述差分信号的功率谱密度：

$\mathrm{PSD}(\mathrm{dBm}/\mathrm{Hz})=10{\lg }_{10}\left(\frac{{\left|X\left(k\right)\right|}^2{T}_s}{N\·R}\right)+30+M\arg \mathrm{in},f=k{f}_s/N$

式中：X(k)代表对采集到的噪声信号进行FFT变换后的第k个复数量，Ts代表采集间隔时间，N是一共采集到的点数，R是线路的负载，Margin是一个校准参数，f是第k个点对应的频率值，单位为Hz，f_s是采样频率。

为了证明本发明的创造性，作了如下的对比实施例：

设计实例条件如下：

1)、使用8比特的高速ADC，输入范围(-1V～+1V)，所以分辨率为：8mV。

2)、线路交流噪声Vpp为1mV。

3)、ADSL线路AB两线间常常有较大的直流电压差，幅度一般在1V～48V间。本实例假设直流压差是3V。

4)、采集点数N为16K。

5)、fs＝12.5MHz

5)、采集间隔时间Ts＝1/fs。

6)、线路负载R为100欧姆。

7)、Margin设置为0。

一、利用现有技术方法测试PSD：

假设带通滤波器把直流信号衰减到5％，所以送到可调增益放大电路输入端的电压信号是：150mV(直流)+1mV(交流)。如果要准确测试到1mV交流小信号，需要把信号放大8倍以上，如果这样，直流信号也放大了8倍，送到高速ADC输入端的信号是：1200mV(直流)+8mV(交流)，高速ADC饱和了，输出饱和直流信号1V，有用交流小信号全部被切削，相当于采集到的交流信号为0mV。如果可调增益放大电路仅仅把信号放大6倍，高速ADC输入端的信号将是：900mV(直流)+6mV(交流)，虽然没有饱和，但是6mV还没有达到高速ADC的分辨率(8mV)，所以ADC输出的交流信号仍然为0mV。所以，用这种系统测试并计算出来的PSD是负无穷(-∞)，显然不正确。

二、利用本发明测试PSD：

可以把信号放大8倍～1000倍，都能够测试到不失真的噪声波形，计算并校正后，PSD结果为：-135dBm/Hz

从以上对比实验证明：本发明能用于准确测量ADSL线路中mV级交流小信号的差模噪声。

最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的一个具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种测试ADSL线路差模噪声的装置，包括滤波器、可调增益放大电路(2)、高速A/D转换器(4)、数字信号处理器(5)，其特征是：还包括变压器(1)，所述滤波器为低通滤波器(3)；所述变压器(1)、可调增益放大电路(2)、低通滤波器(3)、高速A/D转换器(4)、数字信号处理器(5)依次相连，所述数字信号处理器(5)还同时与可调增益放大电路(2)相连。

2.一种使用如权利要求1所述的装置测试ADSL线路差模噪声的方法，其特征是依次包括以下步骤：

1)、将ADSL线路与变压器(1)相连，使ADSL线路中的差分信号先通过一个变压器(1)，实现直流分量的完全截止；

2)、调整可调增益放大电路(2)的增益，使得输出的信号满足低通滤波器(3)输入的要求；

3)、上述可调增益放大电路(2)的输出信号再通过一个低通滤波器(3)，滤除2.2M以上的噪声信号；

4)、高速A/D转换器(4)采集低通滤波器(3)的输出信号，并将所采集的数据送到数字信号处理器(5)进行处理；

5)、数字信号处理器(5)按照下述公式计算所述差分信号的功率谱密度：

$\mathrm{PSD}(\mathrm{dBm}/\mathrm{Hz})=101g_{10}\left(\frac{{\left|X\left(k\right)\right|}^2{T}_s}{N\·R}\right)+30+M\arg \mathrm{in},f={\mathrm{kf}}_s/N$

式中：X(k)代表对采集到的噪声信号进行FFT变换后的第k个复数量，Ts代表采集间隔时间，N是一共采集到的点数，R是线路的负载，Margin是一个校正参数，f是第k个点对应的频率值，单位为Hz，f_s是采样频率。

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