ADSL/VDSL分離器瞬態(tài)響應(yīng)測(cè)試

摘要　在ETSI相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合實(shí)際的測(cè)試體會(huì)，提供了一種xDSL分離器瞬態(tài)響應(yīng)測(cè)試方法。

1、引言

xDSL系統(tǒng)由局端單元、用戶(hù)端單元、分離器和管理單元組成，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1　xDSL設(shè)備基本配置

由圖1可知，分離器可隔離POTS/ISDN頻帶信號(hào)和DSL頻帶信號(hào)，使得在同一雙絞線對(duì)上可同時(shí)傳輸POTS/ISDN業(yè)務(wù)和DSL數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)并使其互不受影響，因而是DSL系統(tǒng)的重要組成部分，其具體功能如下：

●通過(guò)內(nèi)置的低通/高通濾波器，實(shí)現(xiàn)POTS/PSTN端口與線路端口，以及DSL端口與線路端口之間的信號(hào)雙向傳輸；

●保證DSL端口與POTS/PSTN端口間的隔離度，以防止DSL信號(hào)與POTS窄帶業(yè)務(wù)信號(hào)之間的相互影響。

其中，隔離度反映的是DSL端口與POTS/PSTN端口之間相互影響的程度，也是本文討論的重點(diǎn)。一方面，對(duì)于POTS話音頻段來(lái)講，分離器中的低通濾波器需將話音從高頻數(shù)據(jù)中分離出來(lái)，并避免ADSL/VDSL高頻信號(hào)由于非線性失真產(chǎn)生的交調(diào)產(chǎn)物或其他原因造成的對(duì)低頻信號(hào)的干擾；另一方面，分離器需要限制在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)在ADSL/VDSL頻帶上的干擾信號(hào)。這些干擾信號(hào)通常由電話摘機(jī)、電話掛機(jī)、脈沖撥號(hào)等導(dǎo)致的線路短接、局端線路卡使用極性翻轉(zhuǎn)等所引起，其瞬態(tài)響應(yīng)可能會(huì)對(duì)xDSL Modem產(chǎn)生兩方面的影響：使Modem的接收器進(jìn)入非線性區(qū)域，嚴(yán)重時(shí)可能使接收信號(hào)削波，從而導(dǎo)致接收信號(hào)產(chǎn)生交調(diào)效應(yīng)，破壞正確的解調(diào)而引起差錯(cuò)；高電平干擾信號(hào)疊加在上行傳輸頻帶上，降低了信噪比，從而增加了誤碼率。因此，分離器必須避免來(lái)自POTS端口操作和阻抗變化帶來(lái)的瞬態(tài)干擾。

2、分離器瞬態(tài)響應(yīng)測(cè)試

由于隔離度直接關(guān)系到話音業(yè)務(wù)和DSL數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的共存，因此需對(duì)隔離度進(jìn)行定量分析與測(cè)試，通常包括頻域測(cè)試和時(shí)域測(cè)試。其中，頻域測(cè)試主要是通過(guò)在頻域中測(cè)量正弦信號(hào)傳輸衰減的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)的，其具體測(cè)試方法和指標(biāo)要求在相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中已有較為詳細(xì)的規(guī)定，這里不再重復(fù)。

盡管現(xiàn)有行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)從頻域的角度對(duì)分離器隔離度進(jìn)行了較為嚴(yán)格的規(guī)定，但由于時(shí)域特性表現(xiàn)不同的干擾信號(hào)在頻域里可能有相同或相近的功率譜密度，此外分離器的實(shí)現(xiàn)方法也可能各不相同，因此只針對(duì)分離器隔離度進(jìn)行頻域測(cè)試在某些情況下還不夠全面。歐洲標(biāo)準(zhǔn)“ETSI TS 101 952-1-1 V1.2.1（2004-12）§6.13”和“ETSI TS 101 952-2.1 V.1.1.1（2002-11）§6.13”基于該問(wèn)題，提出針對(duì)摘掛機(jī)等較強(qiáng)的線路干擾，增加時(shí)域瞬態(tài)響應(yīng)測(cè)試，這也是對(duì)分離器隔離度測(cè)試的一種良好補(bǔ)充。

2.1　指標(biāo)要求

標(biāo)準(zhǔn)中給出的瞬態(tài)響應(yīng)測(cè)試框圖如圖2所示，POTS端口與關(guān)閉/斷開(kāi)轉(zhuǎn)變時(shí)間為2?s的開(kāi)關(guān)相連，電阻Rsource設(shè)置為1kΩ，DC直流電源為48V。指標(biāo)要求是當(dāng)開(kāi)關(guān)S1狀態(tài)發(fā)生改變（即從斷開(kāi)到關(guān)閉或從關(guān)閉到斷開(kāi)），測(cè)得的信號(hào)峰峰值應(yīng)小于2Vp-p，該瞬態(tài)響應(yīng)信號(hào)的傅氏變換的主瓣峰值點(diǎn)的頻率應(yīng)小于15kHz。

圖2　瞬態(tài)影響的測(cè)試配置

2.2　測(cè)試方法

（1）測(cè)試原理

鑒于瞬態(tài)響應(yīng)測(cè)試的目的是檢驗(yàn)出現(xiàn)在線路端口瞬時(shí)高電平擾動(dòng)對(duì)xDSL端口干擾程度，通常這種干擾的屬性具有很寬的連續(xù)頻譜，因此測(cè)試采用圖2所示框圖，在盡量保持與實(shí)際工作狀態(tài)一致的條件下生成一個(gè)具有階躍函數(shù)特征的干擾，同時(shí)測(cè)試在xDSL端口出現(xiàn)干擾信號(hào)的時(shí)域特征和該信號(hào)的功率譜密度。根據(jù)分離器原理和圖2中對(duì)POTS端口瞬態(tài)影響測(cè)試配置可以看出，當(dāng)開(kāi)關(guān)S從閉合狀態(tài)打開(kāi)時(shí)，是電源DC通過(guò)電阻Rsource和內(nèi)部低通濾波器對(duì)連接在線路口上的高通濾波器，ZxDSL之以及測(cè)試負(fù)載中的儲(chǔ)能元件充電的過(guò)程，這時(shí)的測(cè)試結(jié)果實(shí)際上就是這一過(guò)程在測(cè)試負(fù)載上對(duì)上述充電過(guò)程的瞬態(tài)響應(yīng)（如果組成分離器含有半導(dǎo)體元件，這一過(guò)程可能比較復(fù)雜）。由于低通濾波器提供一個(gè)完整的直流通路，所以進(jìn)入穩(wěn)態(tài)時(shí)線路端口的直流電壓既為電源DC的電壓。當(dāng)充電穩(wěn)定后，開(kāi)關(guān)S從斷開(kāi)到閉合時(shí)，上述儲(chǔ)能元件將通過(guò)開(kāi)關(guān)放電，測(cè)試的結(jié)果既放電過(guò)程在測(cè)試負(fù)載上的瞬態(tài)響應(yīng)。

（2）測(cè)試電路的設(shè)計(jì)與配置

由于預(yù)期的測(cè)試結(jié)果是一個(gè)瞬態(tài)信號(hào)，因此本次測(cè)試選用一臺(tái)具有快速傅氏變換（FFT）功能的數(shù)字存儲(chǔ)示波器（帶寬500MHz）作為檢測(cè)器。為了不影響測(cè)試結(jié)果，通過(guò)高阻抗差分探頭（10MegΩ‖10pF）進(jìn)行信號(hào)檢測(cè)。

在建立測(cè)試環(huán)境時(shí)，為了滿(mǎn)足開(kāi)關(guān)S在轉(zhuǎn)換時(shí)≤2?s和避免機(jī)械開(kāi)關(guān)出現(xiàn)的振顫現(xiàn)象使用了光耦電子開(kāi)關(guān)；為了不影響被測(cè)電路的故有的屬性，電子開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)元件使用電池獨(dú)立供電；為了測(cè)試準(zhǔn)確建議開(kāi)關(guān)S最好使用水銀開(kāi)關(guān)。此外還應(yīng)指出電子開(kāi)關(guān)在閉合狀態(tài)下的電流負(fù)載能力必須大于待測(cè)電路可能出現(xiàn)的最大放電電流。

每次操作開(kāi)關(guān)S開(kāi)/閉必須是在待測(cè)分離器穩(wěn)態(tài)下進(jìn)行，為了確保獲得完整的信號(hào)可利用控制信號(hào)電平跳變沿（電平上升/下降）延遲觸發(fā)示波器，記錄時(shí)域信號(hào)并進(jìn)行快速傅氏變換加以分析。

對(duì)于不同的xDSL分離器，測(cè)試時(shí)要求終接的值也不相同，在測(cè)試時(shí)必須注意正確選定。

作為參考，圖3和圖4分別給出了電話摘機(jī)和電話掛機(jī)兩種情況下的典型的測(cè)試結(jié)果。

圖3　電話摘機(jī)瞬態(tài)響應(yīng)測(cè)試結(jié)果

圖4　電話掛機(jī)瞬態(tài)響應(yīng)測(cè)試結(jié)果

3、總結(jié)與探討

●ADSL/VDSL分離器隔離度測(cè)試非常重要，不但要重視分離器ADSL/VDSL頻帶衰減，還要重視與POTS相關(guān)的高電平大信號(hào)瞬態(tài)響應(yīng)對(duì)ADSL/VDSL頻帶的影響，使分離器真正能夠隔離普通話音業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)；

●現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于瞬態(tài)響應(yīng)的規(guī)定也尚有不夠嚴(yán)格的地方，例如：測(cè)試用示波器的最低帶寬，F(xiàn)FT分析必須的量化級(jí)別，以及xDSL設(shè)備所必須具備的抗御干擾的能力等，這些都有待進(jìn)一步研究。