專利名稱：一種自動均衡裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及傳輸線的信號傳輸領(lǐng)域，更具體地，涉及一種用于傳輸線路衰減補
償?shù)淖詣泳庋b置及方法。
背景技術(shù)：
在信號傳輸系統(tǒng)中，特別是在信號的長距離傳輸中，信號的衰減是很大的。信號的衰減導致長距離傳輸時的誤碼率增加。為了解決這個問題就要對經(jīng)過傳輸線衰減的信號進行補償，以便能減少誤碼。實現(xiàn)補償?shù)倪^程也就是均衡的過程。
均衡器的隨著技術(shù)的發(fā)展出現(xiàn)了很多類型，從最早的模擬的、數(shù)?；旌系浆F(xiàn)在的數(shù)字均衡器，這幾種均衡器在不同的應用環(huán)境都有應用。 圖l為一種傳統(tǒng)的均衡器結(jié)構(gòu)，其中的均衡器結(jié)構(gòu)較復雜，信號采集路徑中應用了兩路高通、絕對值電路和一個求和、低通、積分等電路。這種純模擬信號采集過程對模擬部分的要求較高，電路的調(diào)整、相互配合較復雜。同時由于模擬模塊很多，芯片占用的面積會較大，功耗也會相應增加，也是傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)在大規(guī)模集成時的不利因素。
圖2是一個美國專利US.5257286。此專利主要內(nèi)容是預設(shè)一個電平來判斷均衡后的信號電平大小，然后根據(jù)判斷電平的有無來調(diào)整濾波器的增益。由于只有一個閾值，對信號的判斷很粗略，只能知道相當于閾值的高或低，對傳輸線的長度的判斷參考作用不大，使得均衡器的均衡范圍有限，也會大大影響均衡效果。 還有一種廣泛應用的均衡器，就是全數(shù)字均衡器。由于是全數(shù)字電路，所以設(shè)計的靈活性很好，也可以根據(jù)需要靈活配置。但這種數(shù)字均衡器對模擬信號均衡處理時需要額外的模數(shù)轉(zhuǎn)換電路來配合，即先要把模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，這樣會增加額外的轉(zhuǎn)換電路，也會影響電路的復雜度和面積、功耗等。 上述幾種均衡器均衡范圍、效果和適用性均有限，不能根據(jù)傳輸線的長度靈活地調(diào)整，傳輸線過長或過短，輸入信號就會出現(xiàn)欠均衡和過均衡的情況。

發(fā)明內(nèi)容
基于上述問題，本發(fā)明的主要目的在于提供一種自動均衡裝置及方法，更簡單、精確地進行信號均衡。 本發(fā)明提出了一種自動均衡裝置，包括均衡器，對輸入信號的幅度和相位特性進行均衡調(diào)整；幅度比較器，連接至均衡器，將來自均衡器的經(jīng)均衡調(diào)整的信號與預定電壓進行幅度比較；數(shù)字控制電路，分別連接至幅度比較器和均衡器，基于來自幅度比較器的比較結(jié)果生成控制信號，并將控制信號發(fā)送給均衡器，以控制均衡器的均衡調(diào)整。 其中，均衡器還包括第一可調(diào)濾波器，對輸入信號進行第一次均衡調(diào)整；第二可調(diào)濾波器，連接至第一可調(diào)濾波器，對來自第一可調(diào)濾波器的經(jīng)第一次均衡調(diào)整的信號進行第二次均衡調(diào)整；平滑濾波器，連接至第二可調(diào)濾波器，對經(jīng)均衡調(diào)整的信號
4進行濾波，其中數(shù)字控制電路連接至第一可調(diào)濾波器和第二可調(diào)濾波器，以控制第一可調(diào)濾波器和第二可調(diào)濾波器的均衡調(diào)整。 其中，幅度比較器還包括多個比較器，將輸入幅度比較器的信號與多個特定的電壓進行比較，并輸出相應的多個比較結(jié)果給數(shù)字控制電路。 其中，幅度比較器還包括多個在供電電壓和地之間連接的電阻，將兩個相鄰電阻之間的電壓提供給所述比較器作為多個特定的電壓。 其中，數(shù)字控制電路還包括判斷單元，根據(jù)從幅度比較器接收到的比較結(jié)果和預先設(shè)定的第一閾值，判斷信號傳輸線路是長線還是短線，如果是短線，則發(fā)送控制信號使能第一可調(diào)濾波器并禁止第二可調(diào)濾波器，如果是長線，則發(fā)送控制信號使能第一可調(diào)濾波器和第二可調(diào)濾波器；調(diào)整單元，根據(jù)從幅度比較器接收到的比較結(jié)果和預先設(shè)定的第二閾值，判斷是否需要增加或減少第一可調(diào)濾波器或第二可調(diào)濾波器的增益，并發(fā)送控制信號來相應的調(diào)整第一可調(diào)濾波器或第二可調(diào)濾波器的增益。
其中，數(shù)字控制電路還包括寄存器，用于存儲第一閾值和第二閾值。
其中，當信號為NRZ信號且判斷信號傳輸線路為長線時，選擇數(shù)據(jù)速率的一半作為頻點進行均衡調(diào)整。 其中，數(shù)字控制電路根據(jù)其自身的時鐘對從幅度比較器輸入的信號進行采樣。
本發(fā)明還提出了一種自動均衡方法，包括對輸入信號的幅度和相位特性進行均衡調(diào)整；將經(jīng)均衡調(diào)整的信號與預定電壓進行幅度比較；基于比較結(jié)果生成控制信號，以控制均衡調(diào)整。 其中，在基于比較結(jié)果生成控制信號，以控制均衡調(diào)整的步驟中，具體包括根據(jù)從幅度比較器接收到的比較結(jié)果和預先設(shè)定的第一閾值，判斷信號傳輸線路是長線還是短線，如果是短線，則發(fā)送控制信號使能第一可調(diào)濾波器并禁止第二可調(diào)濾波器，如果是長線，則發(fā)送控制信號使能第一可調(diào)濾波器和第二可調(diào)濾波器；根據(jù)從幅度比較器接收到的比較結(jié)果和預先設(shè)定的第二閾值，判斷是否需要增加或減少所述第一可調(diào)濾波器或第二可調(diào)濾波器的增益，并發(fā)送控制信號來相應的調(diào)整第一可調(diào)濾波器或第二可調(diào)濾波器的增益。 本發(fā)明所提出的一種自動均衡器，克服了現(xiàn)有技術(shù)的缺點，采用數(shù)?；旌霞夹g(shù)，對傳輸線的長度有判斷功能，均衡范圍準確、靈活，易于和數(shù)字電路進行集成，使用成本較低，有很好的適用性。


此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當限定。在附圖中 圖1是一種典型的均衡器原理圖。
圖2是美國專利US.5257286的原理圖。
圖3是本發(fā)明的所述的自動均衡器原理圖。
圖4是本發(fā)明所述的均衡器部分原理圖。
圖5是本發(fā)明所述的幅度比較器原理圖。
5
圖6是本發(fā)明所述的數(shù)字控制電路流程圖。 圖7是本發(fā)明所述的均衡器第二濾波器的幅頻特性曲線族。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步的說明。
本發(fā)明提出了一種能自動調(diào)整的自動均衡裝置及方法。 如圖3所示，根據(jù)本發(fā)明的裝置由均衡器、幅度比較器和數(shù)字控制電路組成， 均衡器如圖4所示又分別由第一濾波器、第二濾波器和平滑濾波器。 均衡器，對輸入信號的幅度和相位特性進行均衡調(diào)整；幅度比較器，連接至均 衡器，將來自均衡器的經(jīng)均衡調(diào)整的信號與預定電壓進行幅度比較；數(shù)字控制電路，分 別連接至幅度比較器和均衡器，基于來自幅度比較器的比較結(jié)果生成控制信號，并將控 制信號發(fā)送給均衡器，以控制均衡器的均衡調(diào)整。 均衡器還包括第一可調(diào)濾波器，對輸入信號進行第一次均衡調(diào)整；第二可調(diào) 濾波器，連接至第一可調(diào)濾波器，對來自第一可調(diào)濾波器的經(jīng)第一次均衡調(diào)整的信號進 行第二次均衡調(diào)整；平滑濾波器，連接至第二可調(diào)濾波器，對經(jīng)均衡調(diào)整的信號進行濾 波，其中數(shù)字控制電路連接至第一可調(diào)濾波器和第二可調(diào)濾波器，以控制第一可調(diào)濾波 器和第二可調(diào)濾波器的均衡調(diào)整。 幅度比較器還包括多個比較器，將輸入幅度比較器的信號與多個特定的電壓
進行比較，并輸出相應的多個比較結(jié)果給數(shù)字控制電路。多個在供電電壓和地之間連接
的電阻，將兩個相鄰電阻之間的電壓提供給所述比較器作為多個特定的電壓。
數(shù)字控制電路包括判斷單元，根據(jù)從幅度比較器接收到的比較結(jié)果和預先設(shè)
定的第一閾值，判斷信號傳輸線路是長線還是短線，如果是短線，則發(fā)送控制信號使能
第一可調(diào)濾波器并禁止第二可調(diào)濾波器，如果是長線，則發(fā)送控制信號使能第一可調(diào)濾
波器和第二可調(diào)濾波器；調(diào)整單元，根據(jù)從幅度比較器接收到的比較結(jié)果和預先設(shè)定的
第二閾值，判斷是否需要增加或減少第一可調(diào)濾波器或第二可調(diào)濾波器的增益，并發(fā)送
控制信號來相應的調(diào)整第一可調(diào)濾波器或第二可調(diào)濾波器的增益。 數(shù)字控制電路還包括寄存器，用于存儲第一閾值和第二閾值。
當信號為NRZ信號且判斷信號傳輸線路為長線時，選擇數(shù)據(jù)速率的一半作為頻
點進行均衡調(diào)整。 數(shù)字控制電路根據(jù)其自身的時鐘對從幅度比較器輸入的信號進行采樣。
本發(fā)明還提出了一種自動均衡方法，包括對輸入信號的幅度和相位特性進行 均衡調(diào)整；將經(jīng)均衡調(diào)整的信號與預定電壓進行幅度比較；基于比較結(jié)果生成控制信 號，以控制均衡調(diào)整。 在基于比較結(jié)果生成控制信號，以控制均衡調(diào)整的步驟中，具體包括根據(jù)從 幅度比較器接收到的比較結(jié)果和預先設(shè)定的第一閾值，判斷信號傳輸線路是長線還是短 線，如果是短線，則發(fā)送控制信號使能第一可調(diào)濾波器并禁止第二可調(diào)濾波器，如果是 長線，則發(fā)送控制信號使能第一可調(diào)濾波器和第二可調(diào)濾波器；根據(jù)從幅度比較器接收 到的比較結(jié)果和預先設(shè)定的第二閾值，判斷是否需要增加或減少所述第一可調(diào)濾波器或 第二可調(diào)濾波器的增益，并發(fā)送控制信號來相應的調(diào)整第一可調(diào)濾波器或第二可調(diào)濾波器的增益。 均衡器，主要目的是改變信號的幅度和相位特性。 幅度比較器，對均衡器的信號進行幅度判斷，相當于一個簡單的模數(shù)轉(zhuǎn)換器。
數(shù)字控制電路，根據(jù)幅度比較器的值進行信號傳輸線路的判斷和均衡器均衡數(shù) 字的調(diào)整等。在數(shù)字控制電路根據(jù)幅度比較器的輸出判斷傳輸線為短線時，均衡器主要 通過第一濾波器來調(diào)整增益，當數(shù)字控制電路判斷為長線時，均衡器通過第一濾波器和 第二濾波器一起調(diào)整來對信號進行補償。數(shù)字控制電路判斷長、短線的閾值可以通過寄 存器來配置。 本發(fā)明所提出的一種自動均衡器，克服了現(xiàn)有技術(shù)的缺點，采用數(shù)?；旌霞?術(shù)，對傳輸線的長度有判斷功能，均衡范圍準確、靈活，易于和數(shù)字電路進行集成，使 用成本較低，有很好的適用性。 均衡器的模擬部分原理圖如圖3和4所示，第一濾波器實現(xiàn)信號幅度的放大。放 大的倍數(shù)由所選的比例放大器的電阻比值來確定，比如Rf/Ri，通過數(shù)字控制腳可以調(diào)整 Rf的大小，從而調(diào)整增益。另外也可以用開關(guān)電容電路代替電阻。第二濾波器的目的是 對某個特定的頻率點進行增益調(diào)整，其他頻段的增益不改變。這里的特定的頻率點就是 對傳輸線進行信號傳輸時的衰減進行補償。通常對NRZ信號，如果其數(shù)據(jù)速率是B，則 選定B/2這個頻率點補償，其他的頻率點相對B/2點要小很多。這是由于B/2這個頻率 是其能量最大的點。此傳輸函數(shù)的幅度頻率曲線如圖7所示。傳輸函數(shù)的控制端控制傳 輸函數(shù)中系數(shù)的變化，從而調(diào)整濾波器的增益和相位特性。由于第二濾波器通常會采用 是開關(guān)電容電路來實現(xiàn)，高頻的開關(guān)噪聲會疊加到信號上，增加的平滑濾波器可以濾除 開關(guān)噪聲。 均衡器輸出的信號給幅度比較器，幅度比較器的原理圖如圖5所示。幅度比較 器設(shè)定電平分別是 ,M =
『 =
『《 =
入',+ A2 + / 3+尺,
+及2 + i 3 如果信號電平高于相應的設(shè)定電平，則幅度比較器的相應輸出為高?？梢愿鶕?jù) 均衡器需要的調(diào)整精度設(shè)定幅度比較器的比較位數(shù)，比較器級數(shù)設(shè)置的多時，數(shù)字控制 電路判斷信號經(jīng)過的傳輸線后的大小會更精細和準確，本實施例選擇為3位。幅度比較 器就是一個簡單的ADC電路，當然也可以用類似的ADC電路來替代。
圖6是本發(fā)明所述的數(shù)字控制電路流程圖。幅度比較器的輸出V1、 V2和V3 送給數(shù)字控制電路，數(shù)字控制電路用自己的時鐘對幅度比較器的輸出進行采樣。數(shù)字控 制電路控制均衡器的初始值為一個固定值，使得每次上電或復位均衡器的狀態(tài)和增益都 保持一個穩(wěn)定的值。如果V1、 V2和V3全為高，則認為采樣結(jié)果為lll;如果V1、 V2 和V3全為低，則認為采樣結(jié)果為OOO。其他結(jié)果依次類推。由于V1、 V2和V3的參 考電平設(shè)定是由高到低排列的，如果數(shù)字控制電路的采樣值為111或大于設(shè)定的長短線
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分界閾值時，，則說明信號的幅度很大，傳輸線的衰減少，此時判斷為短線。反之，數(shù) 字控制電路的采樣值為000或小于設(shè)定的長短線分界閾值時，則說明信號的幅度很小，
傳輸線的衰減較大，此時判斷為長線。長短線設(shè)定的這個閾值可以根據(jù)不同的應用進行 調(diào)整，通?？梢孕薷臄?shù)字控制電路中的寄存器來調(diào)整。于是，在數(shù)字控制電路判斷為短
線時，均衡器主要通過第一濾波器來調(diào)整增益，同樣根據(jù)V1、 V2和V3的大小來調(diào)整第 一濾波器的增益，短線時也有一個閾值，大于此值時則增加第一濾波器的增益，小于時 則減??；當數(shù)字控制電路判斷為長線時，均衡器通過第一濾波器和第二濾波器一起調(diào)整 來對信號進行補償，同樣大于長線時設(shè)定的閾值時，則增加第一濾波器和第二濾波器的 增益，反之則減小增益。數(shù)字控制電路比較設(shè)定閾值的原則是如果采樣值高于設(shè)定閾 值，則數(shù)字控制電路控制均衡器使得增益減小，反之，如果采樣值低于設(shè)定閾值，則數(shù) 字控制電路控制均衡器使得增益增加，如果采樣值達到設(shè)定閾值則進入穩(wěn)定狀態(tài)，均衡 器的增益保持不變。然后如此循環(huán)反復的進行動態(tài)補償平衡，實現(xiàn)對信號的均衡。
領(lǐng)域的技術(shù)人員應該明白，上述的本發(fā)明的各模塊或各步驟可以用通用的計算 裝置來實現(xiàn)，它們可以集中在單個的計算裝置上，或者分布在多個計算裝置所組成的網(wǎng) 絡(luò)上，可選地，它們可以用計算裝置可執(zhí)行的程序代碼來實現(xiàn)，從而，可以將它們存儲 在存儲裝置中由計算裝置來執(zhí)行，或者將它們分別制作成各個集成電路模塊，或者將它 們中的多個模塊或步驟制作成單個集成電路模塊來實現(xiàn)。這樣，本發(fā)明不限制于任何特 定的硬件和軟件結(jié)合。 以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的 技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的 任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種自動均衡裝置，其特征在于，包括均衡器，對輸入信號的幅度和相位特性進行均衡調(diào)整；幅度比較器，連接至所述均衡器，將來自所述均衡器的經(jīng)均衡調(diào)整的信號與預定電壓進行幅度比較；數(shù)字控制電路，分別連接至所述幅度比較器和所述均衡器，基于來自所述幅度比較器的比較結(jié)果生成控制信號，并將所述控制信號發(fā)送給所述均衡器，以控制所述均衡器的均衡調(diào)整。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述均衡器還包括 第一可調(diào)濾波器，對輸入信號進行第一次均衡調(diào)整；第二可調(diào)濾波器，連接至所述第一可調(diào)濾波器，對來自所述第一可調(diào)濾波器的經(jīng)第一次均衡調(diào)整的信號進行第二次均衡調(diào)整；平滑濾波器，連接至所述第二可調(diào)濾波器，對經(jīng)均衡調(diào)整的信號進行濾波， 其中所述數(shù)字控制電路連接至所述第一可調(diào)濾波器和所述第二可調(diào)濾波器，以控制所述第一可調(diào)濾波器和所述第二可調(diào)濾波器的均衡調(diào)整。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述幅度比較器還包括 多個比較器，將輸入所述幅度比較器的所述信號與多個特定的電壓進行比較，并輸出相應的多個比較結(jié)果給所述數(shù)字控制電路。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，所述幅度比較器還包括多個在供電電壓和地之間連接的電阻，將所述兩個相鄰電阻之間的電壓提供給所述 比較器作為所述多個特定的電壓。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述數(shù)字控制電路還包括 判斷單元，根據(jù)從所述幅度比較器接收到的比較結(jié)果和預先設(shè)定的第一閾值，判斷信號傳輸線路是長線還是短線，如果是短線，則發(fā)送控制信號使能所述第一可調(diào)濾波器 并禁止所述第二可調(diào)濾波器，如果是長線，則發(fā)送控制信號使能所述第一可調(diào)濾波器和 所述第二可調(diào)濾波器；調(diào)整單元，根據(jù)從所述幅度比較器接收到的比較結(jié)果和預先設(shè)定的第二閾值，判斷 是否需要增加或減少所述第一可調(diào)濾波器或所述第二可調(diào)濾波器的增益，并發(fā)送控制信 號來相應的調(diào)整所述第一可調(diào)濾波器或所述第二可調(diào)濾波器的增益。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述數(shù)字控制電路還包括 寄存器，用于存儲所述第一閾值和所述第二閾值。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，當所述信號為NRZ信號且判斷所述信 號傳輸線路為長線時，選擇數(shù)據(jù)速率的一半作為頻點進行均衡調(diào)整。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述數(shù)字控制電路根據(jù)其自身的時鐘對 從幅度比較器輸入的信號進行采樣。
9. 一種自動均衡方法，其特征在于，所述方法包括 對輸入信號的幅度和相位特性進行均衡調(diào)整； 將經(jīng)均衡調(diào)整的信號與預定電壓進行幅度比較； 基于比較結(jié)果生成控制信號，以控制所述均衡調(diào)整。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，在基于比較結(jié)果生成控制信號，以控制所述均衡調(diào)整的步驟中，具體包括根據(jù)從所述幅度比較器接收到的比較結(jié)果和預先設(shè)定的第一閾值，判斷信號傳輸 線路是長線還是短線，如果是短線，則發(fā)送控制信號使能第一可調(diào)濾波器并禁止第二可 調(diào)濾波器，如果是長線，則發(fā)送控制信號使能所述第一可調(diào)濾波器和所述第二可調(diào)濾波 器；根據(jù)從所述幅度比較器接收到的比較結(jié)果和預先設(shè)定的第二閾值，判斷是否需要增 加或減少所述第一可調(diào)濾波器或所述第二可調(diào)濾波器的增益，并發(fā)送控制信號來相應的 調(diào)整所述第一可調(diào)濾波器或所述第二可調(diào)濾波器的增益。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種自動均衡裝置及自動均衡方法，其中裝置包括均衡器，對輸入信號的幅度和相位特性進行均衡調(diào)整；幅度比較器，連接至均衡器，將來自均衡器的經(jīng)均衡調(diào)整的信號與預定電壓進行幅度比較；數(shù)字控制電路，分別連接至幅度比較器和均衡器，基于來自幅度比較器的比較結(jié)果生成控制信號，并將控制信號發(fā)送給所述均衡器，以控制均衡器的均衡調(diào)整，本發(fā)明的自動均衡裝置均衡范圍準確、靈活，易于和數(shù)字電路進行集成，使用成本較低，有很好的適用性。
文檔編號H04L25/03GK101692660SQ20091017168
公開日2010年4月7日 申請日期2009年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月7日
發(fā)明者林滿院 申請人:中興通訊股份有限公司