EFI - Zpracování zadání pro realizaci filtru

Následující příklad je vytvořen na základě zadání pro realizaci rozbočovače pro ADSL připojení. Příklad je tvořen zadáním zadavatele, které je stručně komentováno (modře) z pohledu požadavku vytvořit zadání (toleranční schema + doplňující požadavky) pro "elektrický" návrh filtru.

Požadavky kladené na univerzální rozbočovače:

Univerzální rozbočovače - oddělují provoz v základním pásmu (POTS nebo ISDN) od širokopásmových signálů ADSL, což umožňuje současný přenos těchto dvou služeb na stejném metalickém vedení.

Stejnosměrné požadavky:

SS odpor vůči zemi:
Stejnosměrný odpor mezi každým terminálem (to jest A-drát a B-drát) rozbočovače a zemí, kdy se testuje stejnosměrným napětím 100 V nebude menší než 20 M Tento požadavek se týká pouze rozbočovačů s přímo uzemněnými terminály.
Izolační odpor mezi A-drátem a B-drátem
Stejnosměrný izolační odpor mezi A-drátem a B-drátem rozbočovače, kdy se testuje stejnosměrným napětím 100 V nebude menší než 5 M .
SS sériový odpor
 Stejnosměrný odpor mezi A-drátem a B-drátem na linkovém portu se zkratovaným Tele portem, nebo na Tele portu se zkratovaným linkovým portem, bude menší nebo rovný 12,5

Z této části specifikace vyplývají technologické požadavky pro realizaci, např. realizace jako LC filtr.

Požadavky na útlum v propustném pásmu

Následující část požadavků je zaměřena na údaje definující činnost "telefonní" větve, t.j. přenosu od zdroje signálu (Line) k telefonu (Tele). Jedná se o ISDN telefonii, t.j. pásmo až do 80 kHz.
Vložný útlum v propustném pásmu pro stav vyvěšeno
Vložný útlum jednoho rozbočovače je méně než 1 dB na 1 kHz. Definuje "referenční bod" tolerančního schematu.
Úroveň testovacího signálu = -4 dBV emf.
Stejnosměrný napájecí proud pro stav vyvěšeno je od 0 mA do 80 mA. Technologický problém - nesmí dojít k přesycení jádra cívek.

Hodnoty impedancí zdroje a zátěže
Kombinace
zdroj / zátěž		 Impedance
zdroje signálu zátěže
kombinace 1ZRZR
kombinace 1600 Ω600 Ω

Zátěž ZR je zadavatelem definovaná "realistická" zátěž, t.j. není pouze reálná, ale obsahuje i reaktanční prvky.

Obr.1:Obvod pro měření přenosu z Line do Tele           Obr.2:Obvod pro měření přenosu z Tele do Line

Útlumové zkreslení v propustném pásmu

Používaný termín "vložný útlum" není shodný s výkonovou definicí v rámci předmětu LOS (EO3). V podstatě nejjednodušší přístup je uvažovat uváděné hodnoty jako relativní vůči sobě a pokud jde o absolutní hodnotu, tak byla uvedena referenční na 1 kHz. V daném případě je uvažován napěťový přenos, který je označován jako vložný útlum.
Absolutní rozdíl mezi vložným útlumem na nějaké frekvenci v pásmu 200 Hz - 4 000 Hz a vložným útlumem na 1 kHz musí být menší než 1dB.
Test se provádí pro obě kombinace zdroje a zatížení impedancí, jak je uvedeno v tabulce výše.

Vložný útlum v propustném pásmu pro ISDN

Testovací obvody jsou uvedeny výše. Uvažují se obě polohy spínače S, oba jsou buď sepnuty nebo rozepnuty.

Požadavky na vložný útlum ISDN pásma s připojenou ADSL zátěží (spínač S sepnut) Požadavky na vložný útlum ISDN pásma s odpojenou ADSL zátěží (spínač S rozepnut)
frekvenční pásmo vložný útlum frekvenční pásmo vložný útlum
1 kHz - 60 kHz < 1.2 dB1 kHz - 60 kHz < 1.5 dB
60 kHz - 80 kHz < 2 dB60 kHz - 80 kHz < 2.5 dB

Protože půjde o dva filtry (DP A HP) se společným vstupem, jde vlastně o definice podmínek práce filtru v různých režimech konfigurace výsledného obvodu. V principu vede při prvém návrhu ke zpřísnění schematu a poté vyhodnocení vlivu.

Útlum odrazu v propustném pásmu

Existují vztahy nezi činitelem odrazu a útlumem v propustném pásmu. Pro náš návrh respektujeme zpřísněním tolerančního schematu v propustném pásmu.

Definice útlumu odrazu

Útlum odrazu v POTS pásmu

Zatěžovací (referenční) impedance: ZR
Maska minimálního útlumu odrazu pro POTS pásmo
Poznámka: útlumu odrazem dle masky odpovídá ERL 14 dB. V každém případě je nutno dodržet minimální hodnotu 8 dB.

Útlum odrazu pro ISDN pásmo

K testování se používají obvody uvedené výše.

Doporučení pro útlum odrazem v ISDN pásmu s připojenou ADSL zátěží (spínač S sepnut) Doporučení pro útlum odrazem v ISDN pásmu s odpojenou ADSL zátěží (spínač S rozepnut)
frekvenční pásmo vložný útlum frekvenční pásmo vložný útlum
1 kHz - 60 kHz > 16 dB1 kHz - 60 kHz > 12 dB
60 kHz - 80 kHz > 14 dB60 kHz - 80 kHz > 10 dB

Nesymetrie vůči zemi

Opět konstrukční požadavky, související s požadavkem symetrické (tedy neuzemněné) signálové cesty, běžné v telefonii.

Základní testovací obvod pro měření nesymetrie vůči zemi na TELE portu je uveden na obrázku. V případě měření na linkovém portu lze použít stejný obvod, avšak s opačným ukončením TELE a linkového portu. V případě měření na frekvencích nad telefonním pásmem, pro důvody praktického testování by měl být použit zdroj v sérii se 150 ohmovou impedancí (to je S1 v obvodu na obr. rozpojen).
Testovací obvod a definice pro určení nesouměrnosti vůči zemi.

Poznámka 1: Čárkovaný okruh je použitelný pokud má rozbočovač zemnící bod.
Poznámka 2: Stejnosměrný napájecí okruh není zobrazený. Při implementaci tohoto obvodu by měl být brán zřetel na to, aby neměl významný vliv na přesnost měření.
Poznámka 3: Na odpory R na ekvivalentním okruhu se vztahuje ITU-T doporučení O.9 [3]

Jestliže rozbočovač nemá žádný zemnící bod, test by měl být provedený s rozbočovačem umístěným na uzemněné kovové desce dostatečné velikosti.

Parametry testu
Stav spínače S2
TestZdroj a měřeníADSL/POTSADSL/ISDNUniverzální
1TELE (POTS,ISDN)rozpojenýrozpojenýsepnutý
2TELE (POTS,ISDN)rozpojenýsepnutýrozpojený
3LINEsepnutýsepnutýrozpojený

Nesouměrnost vůči zemi - minimální hodnoty:
Frekvenční rozsahStav S1Hodnota odporu R (Ω)minimální hodnota nesymetrie (dB)
50 Hz - 600 Hzrozpojený30040
600 Hz - 3400 Hzrozpojený30040
3400 Hz - 4000 Hzrozpojený30040
4 kHz - 30 kHzspojený5040
30 kHz - 1104 kHzspojený5050
1 104 kHz - 5 MHzspojený5030

Požadavky na vložný útlum v ADSL pásmu

Tato část definuje požadavky na nepropustrné pásmo DP.

Izolace rozbočovače je vložný útlum mezi Tele a ADSL portem ve frekvenčním pásmu ADSL, při dodržení požadavků v tabulce. V případě kdy zdroj je na Tele portu, je impedance Tele portu v tabulce impedancí zdroje (a naopak pro ADSL port).

Požadavky na minimální izolaci a testované parametry
Frekvenční rozsahminimální izolaceimpedance TELE portu impedance LINE portuimpedance ADSL portu
138 kHz- 2208 kHz>55 dBZRHFZLZADSL-I
138 kHz-150 kHz>55 dBZISDNZLZADSL-I
150 kHz-1104 kHz>65 dB

Obvod pro měření přenosu z Line do ADSL portu           Obvod pro měření přenosu z ADSL do Line portu

Šumy

Tato část zadání souvisí především s technologickými požadavky

Požadavky na úroveň akustického šumu
Absolutní úroveň psofometrického šumového výkonu, jak je definován v ITU-T doporučení O.41, který se měří na LINE a POTS (TELE) portu rozbočovače, bude menší než -75 dBmp. LINE a POTS (TELE) port jsou ukončeny ZR. ADSL port je ukončený ADSL zátěží ZADSL-I.

LE rozbočovač - spektrální výkonová hustota ve frekvenčním pásmu 138 kHz až 1 104 kHz způsobený rozbočovačem, změřený na ADSL a LINE portu, bude menší než -125 dBm/Hz zdměřený v šířce pásma 10 kHz.

TE rozbočovač - spektrální výkonová hustota ve frekvenčním pásmu 138 kHz až 1 104 kHz způsobený rozbočovačem, změřený na ADSL a LINE portu, bude menší než -140 dBm/Hz změřený v šířce pásma 10 kHz.

Testovací obvod pro měření šumu na ADSL portu v pásmu ADSL frekvencí          Testovací obvod pro měření šumu na linkovém portu v pásmu ADSL frekvencí
L = 0.47 mH;     C = 41.8 nF

Zkreslení skupinového zpoždění

Doplňkový požadavek, který bude ovlivňovat výběr aproximace

Zkreslení skupinového zpoždění je definováno jako absolutní rozdíl mezi minimálním zpožděním signálu (změřené na jednotlivých frekvencích v rozsahu až 80 kHz) a maximálním zpožděním signálu změřeného ve stejném kmitočtovém rozsahu.

POTS pásmo
Vzrůst zkreslení skupinového zpoždění po vložení jednoho rozbočovače musí být menší než hodnoty v tabulce, vztaženo k nejnižší změřené hodnotě zpoždění v rozsahu 300 Hz až 4 000 Hz.
Zkreslení skupinového zpoždění, maximální hodnoty
Frekvenční rozsahMax. hodnoty
200 Hz-600 Hz250 s
600 Hz-3200 Hz200 s
3200 Hz- 4000 Hz250 s
Impedance zdroje a zátěže odpovídá ZR
Úroveň testovací signálu:   -10 dBV

ISDN pásmo

Skupinové zpoždění dolní propusti rozbočovače musí být < 20 µs až do 80 kHz.
Impedance zdroje a zátěže je ZISDN.

Požadavky týkající se tarifikačních pulsů 12 kHz nebo 16 kHz

V případě kdy jsou tarifikační pulsy na stejných vedeních jako ADSL, vložný útlum způsobený rozbočovačem se měří na frekvencích tarifikačních pulsů. Požadavky na maximální vložný útlum se pohybují od 3 do 5 dB, což by mělo vyhovovat většině evropských sítí.

Podmínky pro test vložného útlumu na 12 kHz nebo 16 kHz (univerzální rozbočovače)
Napětí zdroje Impedance zdroje signáluImpedance zátěže (Z v obr. 2.8 a 2.9) Impedance na ADSL portu
3,5 Vrms200 200 ZADSL-I

Potlačení přechodových dějů

Obvod pro měření přechodných jevů POTS

Rezistory RSOURCE mají hodnotu 1 kΩ. Stejnosměrný zdroj má napětí 48 V. Signál U1 naměřený na 1 000 Ω rezistoru, způsobený každou změnou stavu spínače S1, by měl být menší než 2 V š-š a hlavní lalok frekvenčního spektra má svůj vrchol na frekvenci menší než 15 kHz. Toto platí pro oba přechodné stavy spínače S1.

Vložný útlum ADSL

Tato část definuje požadavky na HP.
Vložný útlum mezi linkovým a ADSL portem je specifikován v tabulce.
Impedance zdroje je 100 Ω a impedance zátěže je ZADSL-I. Univerzální rozbočovače se uvažují s rozpojeným TELE portem nebo zakončeným impedancí ZISDN / ZRHF.

Vložný útlum mezi LINE a ADSL portem
Frekvenční rozsahVložný útlum mezi Line a ADSL portem
120 kHz - 170 kHz <3 dB
170 kHz - 1104 kHz < 1 dB

Obvod pro měření přenosu z linkového na ADSL port

Požadavky na intermodulační zkreslení v POTS pásmu

Testovací obvody jsou na obr. 1. Impedance zdroje a zátěže odpovídá ZR. Tento požadavek je platný pro oba stavy telefonu (vyvěšeno/ zavěšeno). Testovací signál se používá podle ITU-T doporučení O.42 [3].

Při použití 4 - tónové metody s úrovní -9 dBm, bude druhá a třetí harmonická alespoň 57 dB a 60 dB pod přijatou úrovní signálu. Druhá a třetí harmonická 4 - tónového signálu se měří na POTS portu.

Intermodulační zkreslení vzniká na nelineárních prvcích (při průchodu dvou signálů vznikají součtové a rozdílové signály). Proto z této části vyplývají požadavky na konstrukční řešení (linearita cívek, resp. vhodná volba materiálu jádra a pod.).

Poznámka: Metodika provedení testu v přítomnosti ADSL signálu je studována.

©Petr Bores