均衡器

2011-06-16 19:20:22来源: 互联网

通信系统中传输的信号都是由许多不同频率的正弦分量组成的,并且它们的幅度或相们之间具有确定的关系。为保证传输信号的质量,要求在传输过程中,各正弦分量的幅度或相移关系保持不变,称之为无畸变传输但在实际上,信号经过线性系统时,各频率正弦分量的幅度或相位之间的关系将发生变化,因而使信号波形发生畸变。减少信号畸变的方法是,针对各种畸变的性质在传输系统中介入各种类型的均衡网络,校正幅度畸变的网络称为衰减均衡器

1、无源衰减均衡器

(1)固定衰减均衡器

常用的固定衰减均衡器结构有二端网络与四端网络,四端网络中有桥T型、倒L型和桥型(或X型)等结构。

1)对称桥T型固定衰减均衡器的基本结构及特性  对称桥T固定衰减均衡器为对称桥T型四端网络,基本结构示于图5.1-22。

显然,对称桥T型的影象阻抗是不随频率变化的纯电阻。

衰减均衡器工作在阻抗匹配情况下,介入衰减A1与影象衰减AO相同,即

当信号只作单方向传输时,由于桥T型衰减均衡器工作在电桥平衡状态,电阻RO处于等电位两点之中,因而可以将RO任意地从电路中移去或短路。桥T型衰减均衡器就能简化成一个等效L型衰减均衡器,如图5.1-23所示。

图5.1-23 供单向传输用的L型衰减均衡器

(2)桥T型均衡器的甲类、乙类结构 参阅图5.1-24中Z1有甲、乙两类结构,甲类中Z1是由R1和电抗二端网络X1并联组成,实际中大量采用这种结构;乙类中Z1是由电感、电容、电阻任意组合而成的一般二端网络。

图5.1-24  桥T型均衡器的甲、乙类结构A)甲类、B)乙类

对于甲类一般结构特性进行分析如下:

桥臂阻抗

2、可变衰减均衡器

实际应用中,除固定衰减均衡器外,还有一种本身附有自动化控制元件的可变衰减均衡器。这种可变衰减均衡器又称平调网络和斜调网络,当传输信号的设备受外界环境影响时,使其衰减,频率特性不断变化。为适应这种情况,设计出可变衰减均衡器能够起自动均衡作用。

常用可变衰减均衡器的分类见表5.1-17。

从表中可以看出,可变衰减均衡器属于六端网络结构:1-1'端和2-2'端为正常传输信号用的输入端和输出端;3-3'端接热敏电阻RT或接包含有热敏电阻RT的阻抗网络。根据电路结构不同,共分三类,第一、二类可变衰减均衡器又有串联和并联型两种形式。

可变衰减均衡器根据其工作性质,集输常数应该按如下规律变化,即

式中G0为起始特性;G~为可变分量;为可变分量的最大值;Z1Z为3-3'端的输入阻抗;R0为当G=G0时,热敏电阻RT的阻值。

传输常数G随着X的变化(其中主要是热敏电阻RT的阻值变化),其变化范围G0±。因此,X和这两个函数称为可变衰减均衡器参数,并且参数X和可以是实数,也可以是复娄。

由式(5.1-4)可知:

2、有源幅度均衡器

无源元件构成的均衡器,调整范围有限,如果要扩大调整范围,则网络结构较复杂,实际中常采用放大器来补偿由于插入均衡器带来的衰耗。近年来由于集成电路的应用和发展,亦采用由有源网络组成的均衡器,它可以克服上述缺点。

二阶有源幅度均衡器的电压比传递函数属于双二阶函数,即

当欧X=欧O=欧M时,此传递函数对应有源幅度均衡器的幅度特性和电路结构如图5.1-25所示。显然,给定不同的欧X、欧W、欧O、欧O和K值就可得出各种步同增益频率特性曲线,利用这些曲线相加,则可获得所需要的均衡幅度特性曲线。

以上所述,无论是无源,还是原源都是固定幅度均衡器,除此之外,它们都可构成可变衰减均衡器,如在有源均衡器中,还有增益频率特性斜率连续可调的幅度均衡器、衰减可变均衡器,能调节低斜率正负的有源可变均衡器等等,形式很多,请参阅文献(5)。

3、无源时延均衡器

信号在传输过程中,除幅度会产生畸变外,相移也会发生畸变,相移畸变在数字传输中显得非常重要。为此,保证信号不发生畸变,在幅度和相移两方面都必须满足条件:

式中称为时延,为常数。

时延均衡器的几个概念:

1)对相位均衡器的要求  在传输频带内。均衡器的相移特性应满足给定要求,幅度特性应是常数,输入阻抗应是定值,以便于和其他部件匹配连接。

2)群时延  相移特性可用时延特性来表示,当传输信号是调制信号时,要占据一段有效频带角W,如果能无畸变地传输这段有效频带,则信号将不失真。用数学式表示,相移对频率取导数应为常数,则群时延为常数,即

引进群时延概念后,亦可将相移均衡器称之群时延均衡器,或简称均衡器。同样它可构成固定和可变的两种类型,广泛采用的是固定时延均衡器,目前最理想的是格型全通网络。

3)格型全通网络  实现全能函数的网络是格型网络,它是理想时延均衡器,表5.1-18列出一些常用全通网络的基本特性及传输特性。

表中所示全通网络均为平衡型电路,在工作频率较高时,一般都要求采用不平衡型电路结构,因此必须对电路进行等效变换,此变换可用分定端来证明,请参阅参考文献(4)。

4、有源时延均衡器

时延均衡器的幅度特性在全频域内为一常数,仅其相移特性与频率有关。而时延均衡器电路和实现可由无源L、C、R构成,也可由R、C网络及有源器件来构成,后者称之为有源时延均衡器,其种类很多,常用的有由一阶和二阶形式的基本节链接而成的电路,其相移及时延由所有基本节的总和来确定。表5.1-19示出几种常用有源时延均衡器基本节电路及传递特性。

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编辑:神话 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/mndz/2011/0616/article_10073.html
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