1 引 言

隨著微機(jī)與數(shù)傳設(shè)備的發(fā)展，調(diào)制解調(diào)器的傳輸速率越來(lái)越高，品種也越來(lái)越多。

由于電話系統(tǒng)的頻帶寬度很窄，而數(shù)字信息的矩形波內(nèi)有很豐富的諧波含量，直接將其在電話線上傳輸，在接收端勢(shì)必造成較大的信號(hào)畸變。使用調(diào)制解調(diào)器將模擬載波加以調(diào)制，便可以解決長(zhǎng)距離傳輸、抗干擾等問(wèn)題。

電力系統(tǒng)生產(chǎn)調(diào)度自動(dòng)化的迅速發(fā)展，尤其是近些年來(lái)微機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)在電力系統(tǒng)中的廣泛應(yīng)用，對(duì)各數(shù)傳設(shè)備的傳輸性能、指標(biāo)提出了更高的要求。

由于技術(shù)、經(jīng)濟(jì)原因，我國(guó)電力系統(tǒng)目前的情況是大部分的地區(qū)仍以電力線載波為主要通信手段。為了節(jié)省寶貴的頻率資源，各地區(qū)都配置了大量的復(fù)用電力線載波機(jī)，利用載波機(jī)的上音頻來(lái)傳送數(shù)據(jù)信息，但在標(biāo)準(zhǔn)上音頻1kHz的帶寬內(nèi)，一般傳輸速率為300bit／s～600bit／s，當(dāng)以1200bit／s速率傳輸數(shù)據(jù)信息時(shí)，則要占據(jù)整個(gè)話帶（300Hz～3400Hz）。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)在電力系統(tǒng)中的廣泛應(yīng)用，要處理和傳送的數(shù)據(jù)急劇增加，以前的低速調(diào)制解調(diào)器難以適應(yīng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊?，必須研制高速可靠?200bit／s的電力線載波用的上音頻復(fù)用的調(diào)制解調(diào)器。

2AM7911調(diào)制解調(diào)器原理

本文介紹一種美國(guó)Advanced Micro Devices公司生產(chǎn)的AM7911調(diào)制解調(diào)器專用芯片。

2．1AM7911芯片的原理

AM7911芯片原理框圖如圖1所示。

2．2由AM7911為主體組成1200 bit／s的MODEM

MODEM原理圖如圖2所示，JC2是AM7911芯片，它是雙列直插式的28腳封裝，±5V供電，數(shù)字輸入輸出為標(biāo)準(zhǔn)TTL電平，調(diào)制輸出最高電平在600Ω時(shí)為－3dB，解調(diào)接收靈敏度最弱信號(hào)為－43dB，支持300 bit／s，600 bit／s，1200bit／s二線半雙工和四線全雙工。

當(dāng)請(qǐng)求發(fā)送RTS及數(shù)據(jù)終端DTR準(zhǔn)備好時(shí)，打開TXD接口。此時(shí)將計(jì)算機(jī)發(fā)出的控制移頻信號(hào)（“0”表示傳號(hào)，“1”表示空號(hào)），通過(guò)JC3電平轉(zhuǎn)換，去控制AM7911發(fā)出載頻信號(hào)及移頻信號(hào)，并由C6，R4耦合到JC4進(jìn)行放大后，再由T1變量器發(fā)送調(diào)頻信號(hào)。

當(dāng)T2變量器接收到載頻信號(hào)，延遲一個(gè)時(shí)刻給出“1”信號(hào)，打開接收數(shù)據(jù)口，在收到對(duì)方發(fā)出的調(diào)頻信號(hào)后，經(jīng)JC7放大，再由JC6等器件所組成的有源濾波器將無(wú)用邊帶及噪聲源扼制掉，有用的調(diào)頻信號(hào)傳輸?shù)紸M7911解調(diào)器，經(jīng)解調(diào)后，將數(shù)據(jù)信號(hào)傳輸?shù)絉XD接口至計(jì)算機(jī)。

2．3AM7911各引腳功能

AM7911各引腳功能如下：引腳1是RING振鈴信號(hào)輸入，用于自動(dòng)應(yīng)答；引腳2是＋5V電源；引腳3是復(fù)位；引腳4是－5V電源；引腳5是調(diào)制波輸入；引腳6、7是阻容回路，決定片內(nèi)A／D轉(zhuǎn)換速度；引腳8是調(diào)制波輸出；引腳9是模擬地；引腳10是要發(fā)送的串行數(shù)字信號(hào)輸入；引腳12是請(qǐng)求發(fā)送；引腳13是準(zhǔn)備發(fā)送；引腳16是數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備就緒；引腳17、18、19、20、21組成五位二進(jìn)制共32種通信模式選擇；引腳22是數(shù)字地；引腳23、24是晶振接入；引腳25是載波檢測(cè)；引腳26是解調(diào)數(shù)字輸出。

其余的11、14、15、27、28引腳分別為二線半雙工時(shí)，低速后備通道（逆向）的請(qǐng)求發(fā)送，準(zhǔn)備發(fā)送，解調(diào)數(shù)字輸出，載波檢測(cè)，和數(shù)字發(fā)送輸入。

3功能的擴(kuò)展

3．1技術(shù)要求

AM7911有以下技術(shù)要求：符合CCITTV．32標(biāo)準(zhǔn)；通信方式：四線，全雙工；調(diào)制方式：FSK；工作方式：異步；接口：RC－232－C；傳輸速率：1200bit／s；通信線路特性阻抗：600Ω平衡式；回波損耗：≥14dB；發(fā)送電平：－20dB～3dB／600Ω連續(xù)可調(diào)；接收電平：≥－40dB／600Ω；誤碼率：在信號(hào)、噪聲比為16dB時(shí)，誤碼率不大于1×10－5。

因國(guó)情不同，美國(guó)廠商只考慮在全話路情況下使用，而我國(guó)電力系統(tǒng)目前的情況是大部分的地區(qū)仍以電力線載波為主要通信手段，為了節(jié)省寶貴的頻率資源，各地區(qū)都配置了大量的復(fù)用電力載波機(jī)，利用載波機(jī)的上音頻來(lái)傳送數(shù)據(jù)信息。這就使我們考慮能否擴(kuò)展AM7911的功能，使其中心頻率移到上音頻（2400Hz～3840Hz）帶內(nèi)，以充分發(fā)揮單片MODEM AM7911高可靠性的優(yōu)點(diǎn)，經(jīng)過(guò)理論計(jì)算和實(shí)測(cè)試驗(yàn)，證明可行。

顯然，同一模式下，芯片內(nèi)部對(duì)時(shí)鐘的分頻比是固定的，要使中心頻率fZ向高端移動(dòng)，必需提高晶振頻率，在提高晶振頻率的同時(shí)，頻偏也會(huì)按比例增大，若要在上音頻段以1200波特速率傳輸，本人認(rèn)為宜采用原來(lái)1200 bit／s的模式。表1所列出的是AM7911芯片在1200 bit／s下兩種模式的參數(shù)。

根據(jù)部頒標(biāo)準(zhǔn)，上音頻通道中心頻率在300bit/s和600bit／s時(shí)為＝2880Hz。

目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)已有中心頻率為3000Hz，考慮到兼容性我們將3000Hz選為1200波特速率下的中心頻率。

設(shè)，原來(lái)的晶振頻率為X0＝2457．6kHz，原來(lái)的中心頻率為fZ，上音頻的中心頻率為，求在上音頻段內(nèi)1200bit／s下的新晶振頻率。即：

用上面計(jì)算出的相應(yīng)晶振接入23、24兩腳，調(diào)整相應(yīng)負(fù)載電容C1、C2和C3、C4之值，便可獲得滿意結(jié)果。

國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)中，300bit／s下的頻偏通常為±100Hz，600bit／s下的頻偏通常為±200Hz，1200bit／s下的頻偏通常為±400Hz，考慮到上音頻帶寬僅為1440Hz，最好不要超過(guò)±400Hz。

3．2設(shè)計(jì)

我們對(duì)以下兩種通信模式進(jìn)行了設(shè)計(jì)：（1）通信模式1：

4帶寬計(jì)算

4．1相位不連續(xù)FSK信號(hào)的功率譜

FSK信號(hào)的功率譜由連續(xù)譜和離散譜組成。其中連續(xù)譜由兩個(gè)雙邊帶疊加而成，而離散譜則出現(xiàn)在兩個(gè)載頻位置上。

兩個(gè)載頻之差較小，比如小于fS，則連續(xù)譜出現(xiàn)單峰，若兩個(gè)載頻之差逐漸增大，即f1與f2的距離增加，則連續(xù)譜將出現(xiàn)雙峰，這點(diǎn)從圖3可看得清楚些。

由上面兩個(gè)特點(diǎn)看到，傳輸FSK信號(hào)所需的頻帶

Δf＝｜f2－f1｜＋2fs。

圖3是相位不連續(xù)FSK信號(hào)功率譜密度圖，圖中的譜高度是示意的，且只畫了正頻率部分，負(fù)頻率部分應(yīng)與其對(duì)稱。

根據(jù)上述計(jì)算，我們?cè)诜菢?biāo)準(zhǔn)復(fù)用通道（2400Hz～3840Hz）上使用第二種通信模式進(jìn)行1200bit／s的傳輸，工作穩(wěn)定，誤碼率達(dá)到1×10－5。

5評(píng)價(jià)

邊頻的理論計(jì)算值與實(shí)測(cè)值最多相差0．5dB，頻率的穩(wěn)定性也非常好，雖然與現(xiàn)有國(guó)產(chǎn)調(diào)制解調(diào)器的上下邊頻不完全吻合，但由實(shí)際解調(diào)回路的捕捉帶寬起碼在100Hz以上（事實(shí)上，必須在有效帶寬范圍內(nèi)都能響應(yīng)，才能利用邊帶中的信息解調(diào)出數(shù)字信號(hào)，這是香農(nóng)定理的基本推論之一），因此，工作效果十分理想。

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