专利名称：一种阻抗匹配的方法及电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及通讯设备的模拟接口技术领域，尤其涉及一种阻抗匹配的方法及电路。
背景技术：
无线接入盒是一种无线接入终端，通过用户接口电路提供的接口(如RJl 1接口)和 电话机相连，可采用各种制式实现全球各个运营商无线接入服务，在无线网络覆盖范围内 实现语音通信。在现有的路由器或者以太网交换机上，可同时实现路由器或交换机进行互联并用 的传输接口。这些现有设备的接口中，一般均采用欧洲制式的El接口和北美的Tl接口等， 而这些接口具有不同的阻抗类型。其中，El接口通常支持120欧姆和75欧姆阻抗的外设， Tl 口支持100欧姆的外设。而各个国家用户使用的电话机都是不同的，其内部阻抗也是分 为这3种不同类型，无线接入盒和电话机的阻抗匹配就成了一个问题。目前，有一种解决方案针对El和Tl接口的三种阻抗标准，改变无线接入盒接口电 路板参数，分别选用不同阻抗进行匹配。每种接口模式分别对应一种接口电路板，总共需要 设计三种不同阻抗的接口电路板才能满足各种地区发货的需求。这种解决方案至少有两个 缺点额外增加了接口电路板，设计成本增加；接口电路板种类繁多，产品配置管理上不够 灵活。另外一种解决方案是手工配置，即在无线接入盒主板上设计一个拨码开关，通过 拨动拨码开关来选择不同的阻抗模式。这种解决方案也有以下几个缺点
(1)要实现三种阻抗模式的匹配，至少要设计一个4路的拨码开关。不仅造成无线接入 盒外观增加拨码开关位置，而且拨码开关本身成本高，额外增加无线接入盒主板PCB面积， 成本双重增加；
(2)实际操作复杂，用户使用需额外说明，否则容易出现人为误操作；
(3)拨码开关内部使用金属簧片接触，长时间多次操作后容易造成金属簧片老化而导 致接触不良，可靠性不好。
发明内容
本发明要解决的技术问题提出一种阻抗匹配的方法及电路，以实现阻抗的自动灵 活匹配。为了解决上述问题，本发明提供一种阻抗匹配电路，包括依次连接的外设阻抗检 测模块、模拟开关切换模块和阻抗匹配模块，其中，
所述外设阻抗检测模块用于检测用户电话机阻抗，输出用户电话机阻抗信息； 所述模拟开关切换模块用于根据所述外设阻抗检测模块输出的用户电话机阻抗信息， 提供用户电话机阻抗与阻抗匹配模块之间的阻抗匹配通路；
所述阻抗匹配模块用于通过所述模拟开关切换模块提供的阻抗匹配通路，提供相应的阻抗，与所述用户电话机阻抗匹配。优选地，所述方法具有以下特点
所述外设阻抗检测模块包括一模拟数字转换(ADC)检测模块，所述ADC检测模块用于 根据用户电话机阻抗的阻值，输出高电平或低电平形式的用户电话机阻抗信息。优选地，所述方法具有以下特点
所述ADC检测模块包括电阻R0、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电压比较器附和电压比较 器N2，其中，电阻RO的一端连接系统电源Vcc，另一端与用户电话机阻抗Rx，以及与电压比 较器附和电压比较器N2的负输入端连接；电阻Rl —端接地，另一端与电压比较器m的正 输入端和电阻R2连接；电阻R2 —端与电压比较器附的正输入端和电阻Rl连接，另一端与 电压比较器N2的正输入端和电阻R3连接；电阻R3 —端连接系统电源Vcc，另一端与电压 比较器N2的正输入端和电阻R2连接；电阻R1、电阻R2、电阻R3为分压电阻，提供电压比较 器m和电压比较器N2的参考基准电压；电压比较器m和电压比较器2的输出端接模拟开 关切换模块，根据用户电话机阻抗Rx的阻值，电压比较器m和电压比较器2输出高电平或 低电平。优选地，所述方法具有以下特点
所述阻抗匹配模块包括电阻Ry和电阻Rz，当电压比较器m和电压比较器N2均输出高 电平时，模拟开关切换模块设置用户电话机阻抗Rx与电阻Rz连接，总的输入阻抗为用户电 话机阻抗Rx的阻值加上电阻Rz的阻值；当电压比较器m输出低电平，电压比较器N2输出 高电平时，模拟开关切换模块设置用户电话机阻抗Rx与电阻Ry连接，总的输入阻抗为用户 电话机阻抗Rx的阻值加上电阻Ry的阻值；当电压比较器m和电压比较器N2均输出低电 平时，模拟开关切换模块设置用户电话机阻抗Rx与电阻Ry和电阻Rz连接，总的输入阻抗 为用户电话机阻抗Rx的阻值加上电阻Ry和电阻Rz并联的阻值。优选地，所述方法具有以下特点
所述模拟开关切换模块为一模拟开关S，模拟开关s的mi端连接电压比较器m的输 出端，模拟开关S的IN2端连接电压比较器N2的输出端，模拟开关S的NOl和NCl与用户 电话机阻抗Rx不接地的一端连接，N02与电阻Ry的一端连接，NC2与电阻Rz的一端连接； 当电压比较器W和电压比较器N2均输出高电平时，模拟开关S的NCl端和NC2端连接，使 用户电话机阻抗Rx与电阻Rz连接；当电压比较器m输出低电平，电压比较器N2输出高电 平时，模拟开关S的NCl端和N02端连接，使用户电话机阻抗Rx与电阻Ry连接；当电压比 较器附和电压比较器N2均输出低电平时，模拟开关S的NC1、NC2、N01和N02四个端口均 连接，使用户电话机阻抗Rx与电阻Ry和电阻Rz均连接。优选地，所述方法具有以下特点
所述模拟开关切换模块包括场效应管VTl和场效应管VT2，其中，场效应管VTl的栅极 与电压比较器W的输出端连接，场效应管VT2的栅极与电压比较器N2的输出端连接，场效 应管VTl和场效应管VT2的漏级与用户电话机阻抗Rx不接地的一端连接，场效应管VTl的 源级与电阻Ry的一端连接，场效应管VT2的源级与电阻Rz的一端连接；当电压比较器m 和电压比较器N2均输出高电平时，场效应管VTl处于导通状态，场效应管VT2处于断开状 态，使用户电话机阻抗Rx与电阻Rz连接；当电压比较器m输出低电平，电压比较器N2输 出高电平时，场效应管VTl处于断开状态，场效应管VT2处于导通状态，使用户电话机阻抗Rx与电阻Ry连接；当电压比较器m和电压比较器N2均输出低电平时，场效应管VTl和场 效应管VT2均处于导通状态，使用户电话机阻抗Rx与电阻Ry和电阻Rz均连接。优选地，所述方法具有以下特点
所述电阻R1、电阻R2、电阻R3为电压比较器m提供的参考基准电压为+1. 8V，电压比 较器N2提供的参考基准电压为+3. 3V，所述系统电源Vcc为+5V。优选地，所述方法具有以下特点
所述电阻Ry的阻值为50欧姆，电阻Rz的阻值为75欧姆，总的输入阻抗为150欧姆。为了解决上述问题，本发明提供一种无线接入盒，包括上述的阻抗匹配电路。为了解决上述问题，本发明提供一种阻抗匹配的方法，包括 外设阻抗检测模块检测用户电话机阻抗，输出用户电话机阻抗信息；
模拟开关切换模块根据所述外设阻抗检测模块输出的用户电话机阻抗信息，提供用户 电话机阻抗与阻抗匹配模块之间的阻抗匹配通路；
阻抗匹配模块通过所述模拟开关切换模块提供的阻抗匹配通路，提供相应的阻抗，与 所述用户电话机阻抗匹配。
通过本发明的上述方案，实现了无线接入盒和各种阻抗模式的电话机之间通讯时的阻 抗匹配，该匹配过程自动灵活，无需手工配置，且实现技术简单可靠，成本低。
图1是本发明实施例的无线接入盒接口阻抗匹配示意图； 图2是本发明应用示例一的无线接入盒接口阻抗匹配的电路； 图3是本发明应用示例二的无线接入盒接口阻抗匹配的电路； 图4是本发明应用示例的无线接入盒接口阻抗匹配的流程图。
具体实施例方式本发明的基本思想是，在不增加外部接口匹配电路板和拨码开关的情况下，针对 三种不同阻抗模式的外接电话机接口，实现阻抗的自动灵活匹配。如图1所示，用户端电话机通过其通讯接口(RJ11接口)以及AB线缆连接无线接 入盒。AB线缆有两种功能一是实现用户电话机和无线接入盒之间的通讯，二是可通过该 AB线缆对用户端电话内部阻抗进行检测。无线接入盒内部包括接口阻抗匹配电路以及内 部模块，其中，接口阻抗匹配电路包括依次连接的外设阻抗检测模块、模拟开关切换模块和 阻抗匹配模块，外设阻抗检测模块检测用户电话机阻抗，输出用户电话机阻抗信息；模拟开 关切换模块根据所述外设阻抗检测模块输出的用户电话机阻抗信息，提供用户电话机阻抗 与阻抗匹配模块之间的匹配阻抗通路；阻抗匹配模块通过所述模拟开关切换模块提供的通 路，提供相应的阻抗，与所述用户电话机阻抗匹配。内部模块用于实现无线接入盒通讯的其 他部分功能。阻抗匹配的最终效果是要满足从无线接入盒用户接口芯片(SLIC)输出端到用户 电话机端的阻抗值一定，且该阻抗值必须满足用户接口芯片内部的阻抗要求。只有内外部 阻抗相匹配，才能避免信号在传输过程中产生失真现象。
具体地，外设阻抗检测模块可包括一 ADC (模拟数字转换)检测模块，所述ADC检 测模块根据用户电话机阻抗的阻值，输出高电平或低电平形式的用户电话机阻抗信息。阻抗匹配模块可包含和三种不同用户电话机阻抗相匹配的阻抗补偿组，用于三种 阻抗不同的用户电话机在接入无线接入盒后，在内部模块端实现阻抗一致。如图2和图3所示，为无线接入盒接口阻抗匹配的电路的两种实现方案，其中，外 设阻抗检测模块(ADC检测模块)和阻抗匹配模块在两种方案中实现方式是一样的，模拟开 关切换模块在图2的方案中，采用一模拟开关实现，在图3的方案中，采用两个场效应管实 现。应用示例一
如图2所示，为本发明应用示例一的无线接入盒接口阻抗匹配的电路，其中， ADC检测模块包括电阻R0、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电压比较器附和电压比较器N2， 其中，电阻RO的一端连接系统电源Vcc，另一端与用户电话机阻抗Rx，以及与电压比较器m 和电压比较器N2的负输入端连接；电阻Rl —端接地，另一端与电压比较器附的正输入端 和电阻R2连接；电阻R2 —端与电压比较器附的正输入端和电阻Rl连接，另一端与电压比 较器N2的正输入端和电阻R3连接；电阻R3 —端连接系统电源Vcc，另一端与电压比较器 N2的正输入端和电阻R2连接；电阻Rl、电阻R2、电阻R3为分压电阻，提供电压比较器附和 电压比较器N2的参考基准电压Vrefl、Vref2 ；电压比较器附和电压比较器2的输出端接 模拟开关切换模块，根据用户电话机阻抗Rx的阻值，电压比较器W和电压比较器2输出高 电平或低电平。系统电源Vcc，其电压为+5V，用于给整个阻抗匹配电路供电，分别给两个电压比 较器m和N2、模拟开关切换模块供电，同时经分压也为两个比较器m和N2提供参考基准 电压Vrefl、Vref2和输入电压Vi。两级参考基准电压Vrefl=L 8V和Vref2=3. 3V，所述参考电压基准也可根据实际 应用情况调整Rl、R2和R3三个分压电阻的阻值来改变。电压比较器m和N2的输入电压Vi是根据用户电话机阻抗Rx和电阻RO经系统电 源Vcc分压后得到，比较器的输入电压Vi随着用户电话机阻抗Rx值的不同而动态变化。由 于用户电话机阻抗只有三种，所以比较器W的输入电压Vi的值也有三种。且根据电阻RO 值的合理选取可将Vi电压调整到三个不同范围内，分别为0-1. 8V，1. 8V-3. 3V和3. 3V-5V 三个电压范围，这样就可以根据比较器的输入电压Vi的不同将三种阻抗的用户电话机区 分开来。所述阻抗匹配模块包括电阻Ry和电阻Rz ；所述模拟开关切换模块为一模拟开关 s，模拟开关s的mi端连接电压比较器m的输出端，模拟开关s的IN2端连接电压比较器 N2的输出端，模拟开关S的NOl和NCl与用户电话机阻抗Rx不接地的一端连接，N02与电 阻Ry的一端连接，NC2与电阻Rz的一端连接。两个电压比较器m和N2输入的是同一路信号电压，但两级电路同相输入端的基 准电压Vrefl和Vref2的值不同。Nl的基准电压Vref=L 8V, N2的基准电压Vref2=3. 3V。 根据用户电话机阻抗Rx的不同，比较器输入电压Vi也不同，总共有以下三种情况
(1)当用户端电话机的阻抗Rx=75欧姆时，比较器的输入电压0<Vi<l. 8V，比较器附和 N2均输出为高电平，状态为“1”。模拟开关S处于NCl和NC2端打开(即NCl和NC2端直接连接)，这时总的输入阻抗为R=Rx+Rz=75+75=150欧姆。(2)当用户端电话机的阻抗Rx=IOO欧姆时，比较器的输入电压1. 8V<Vi<3. 3V，比 较器W输出为低电平，状态改为“0”；而比较器N2输出仍为高电平，状态还是“1”。模拟 开关S处于NCl和N02端打开(即NCl端和N02端直接连接)，这时总的输入阻抗为R=Rx+Ry =100+50=150 欧姆。(3)当用户端电话机的阻抗Rx=120欧姆时，比较器的输入电压3.3V<Vi<5V，比 较器Nl和N2均输出为低电平，状态为“0”。模拟开关S处于“全通”状态，即NCl、NC2和 NOU N02四个端口全部打开(即NCI、NC2、NOl和N02四个端口均连接)，这时总的输入阻抗 为 R=Rx+Ry//Rz=120+50x75/ (50+75)=120+30=150 欧姆。其中 Ry//Rz 表示 Ry 与 Rz 并联。应用示例二
如图3所示，为本发明应用示例二的无线接入盒接口阻抗匹配的电路，其中，外设阻抗 检测模块和阻抗匹配模块与应用示例一相同，模拟开关切换模块包括两个P沟道CMOS型的 场效应管VTI和场效应管VT2，其中，场效应管VTI的栅极与电压比较器m的输出端连接， 场效应管VT2的栅极与电压比较器N2的输出端连接，场效应管VTl和场效应管VT2的漏级 与用户电话机阻抗Rx不接地的一端连接，场效应管VTl的源级与电阻Ry的一端连接，场效 应管VT2的源级与电阻Rz的一端连接。两个电压比较器m和N2输入的是同一路信号电压，但两级电路同相输入端的基 准电压Vrefl和Vref2的值不同。Nl的基准电压Vref=L 8V, N2的基准电压Vref2=3. 3V。 根据用户电话机阻抗Rx的不同，比较器输入电压Vi也不同，总共有以下三种情况
(1)当用户端电话机的阻抗Rx=75欧姆时，比较器的输入电压0<Vi<l. 8V，比较器附输 出为低电平，状态为“0”；比较器N2输出为高电平，状态为“1”。VTl处于"导通"状态， VT2处于〃断开〃状态。这时总的输入阻抗为R=Rx+Rz=75+75=150欧姆。(2)当用户端电话机的阻抗Rx=IOO欧姆时，比较器的输入电压1. 8V<Vi<3. 3V，比 较器W输出为高电平，状态改为“1”;而比较器N2输出为低电平，状态还是“0”。VTl处于 〃断开〃状态，VT2处于〃导通〃状态，这时总的输入阻抗为R=Rx+Ry =100+50=150欧姆。(3)当用户端电话机的阻抗Rx=120欧姆时，比较器的输入电压3. 3V<Vi<5V，比较 器m和N2均输出为低电平，状态为“0”。VTl和VT2均处于〃导通〃状态，这时总的输入 阻抗为 R=Rx+Ry//Rz=120+50x75/ (50+75) =120+30=150 欧姆。
如图4所示，为参照图2和图3的阻抗匹配的工作流程图，包括如下步骤 步骤401，系统开始上电，提供一路Vcc=+5V的电压； 步骤402，通过AB线缆检测用户端电话机的内部阻抗Rx ；
步骤403，系统电源Vcc经RO和Rx分压后得到比较器的输入电压Vi，三种Rx将Vi的 区分为三个电压范围；
步骤404，比较器m和N2根据Vi电压值的不同范围输出不同状态，共分三种情况； 步骤405，通过步骤404输出的不同状态去控制模拟开关切换模块的输入输出，进行具 体的阻抗匹配；
步骤406，完成阻抗匹配。本领域普通技术人员可以理解上述方法中的全部或部分步骤可通过程序来指令相关 硬件完成，所述程序可以存储于计算机可读存储介质中，如只读存储器、磁盘或光盘等。可 选地，上述实施例的全部或部分步骤也可以使用一个或多个集成电路来实现，相应地，上 述实施例中的各模块/单元可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实 现。本发明不限制于任何特定形式的硬件和软件的结合。 以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技 术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修 改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种阻抗匹配电路，其特征在于，包括依次连接的外设阻抗检测模块、模拟开关切换 模块和阻抗匹配模块，其中，所述外设阻抗检测模块用于检测用户电话机阻抗，输出用户电话机阻抗信息；所述模拟开关切换模块用于根据所述外设阻抗检测模块输出的用户电话机阻抗信息， 提供用户电话机阻抗与阻抗匹配模块之间的阻抗匹配通路；所述阻抗匹配模块用于通过所述模拟开关切换模块提供的阻抗匹配通路，提供相应的 阻抗，与所述用户电话机阻抗匹配。
2.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述外设阻抗检测模块包括一模拟数字转换(ADC)检测模块，所述ADC检测模块用于 根据用户电话机阻抗的阻值，输出高电平或低电平形式的用户电话机阻抗信息。
3.如权利要求2所述的电路，其特征在于，所述ADC检测模块包括电阻R0、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电压比较器附和电压比较 器N2，其中，电阻RO的一端连接系统电源Vcc，另一端与用户电话机阻抗Rx，以及与电压比 较器附和电压比较器N2的负输入端连接；电阻Rl —端接地，另一端与电压比较器m的正 输入端和电阻R2连接；电阻R2 —端与电压比较器附的正输入端和电阻Rl连接，另一端与 电压比较器N2的正输入端和电阻R3连接；电阻R3 —端连接系统电源Vcc，另一端与电压 比较器N2的正输入端和电阻R2连接；电阻R1、电阻R2、电阻R3为分压电阻，提供电压比较 器m和电压比较器N2的参考基准电压；电压比较器m和电压比较器2的输出端接模拟开 关切换模块，根据用户电话机阻抗Rx的阻值，电压比较器m和电压比较器2输出高电平或 低电平。
4.如权利要求3所述的电路，其特征在于，所述阻抗匹配模块包括电阻Ry和电阻Rz，当电压比较器m和电压比较器N2均输出高 电平时，模拟开关切换模块设置用户电话机阻抗Rx与电阻Rz连接，总的输入阻抗为用户电 话机阻抗Rx的阻值加上电阻Rz的阻值；当电压比较器m输出低电平，电压比较器N2输出 高电平时，模拟开关切换模块设置用户电话机阻抗Rx与电阻Ry连接，总的输入阻抗为用户 电话机阻抗Rx的阻值加上电阻Ry的阻值；当电压比较器m和电压比较器N2均输出低电 平时，模拟开关切换模块设置用户电话机阻抗Rx与电阻Ry和电阻Rz连接，总的输入阻抗 为用户电话机阻抗Rx的阻值加上电阻Ry和电阻Rz并联的阻值。
5.如权利要求4所述的电路，其特征在于，所述模拟开关切换模块为一模拟开关s，模拟开关s的mi端连接电压比较器m的输 出端，模拟开关S的IN2端连接电压比较器N2的输出端，模拟开关S的NOl和NCl与用户 电话机阻抗Rx不接地的一端连接，N02与电阻Ry的一端连接，NC2与电阻Rz的一端连接； 当电压比较器W和电压比较器N2均输出高电平时，模拟开关S的NCl端和NC2端连接，使 用户电话机阻抗Rx与电阻Rz连接；当电压比较器m输出低电平，电压比较器N2输出高电 平时，模拟开关S的NCl端和N02端连接，使用户电话机阻抗Rx与电阻Ry连接；当电压比 较器附和电压比较器N2均输出低电平时，模拟开关S的NCI、NC2、NOl和N02四个端口均 连接，使用户电话机阻抗Rx与电阻Ry和电阻Rz均连接。
6.如权利要求4所述的电路，其特征在于，所述模拟开关切换模块包括场效应管VTl和场效应管VT2，其中，场效应管VTl的栅极与电压比较器W的输出端连接，场效应管VT2的栅极与电压比较器N2的输出端连接，场效 应管VTl和场效应管VT2的漏级与用户电话机阻抗Rx不接地的一端连接，场效应管VTl的 源级与电阻Ry的一端连接，场效应管VT2的源级与电阻Rz的一端连接；当电压比较器m 和电压比较器N2均输出高电平时，场效应管VTl处于导通状态，场效应管VT2处于断开状 态，使用户电话机阻抗Rx与电阻Rz连接；当电压比较器m输出低电平，电压比较器N2输 出高电平时，场效应管VTl处于断开状态，场效应管VT2处于导通状态，使用户电话机阻抗 Rx与电阻Ry连接；当电压比较器m和电压比较器N2均输出低电平时，场效应管VTl和场 效应管VT2均处于导通状态，使用户电话机阻抗Rx与电阻Ry和电阻Rz均连接。
7.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述电阻R1、电阻R2、电阻R3为电压比较器m提供的参考基准电压为+1. 8V，电压比 较器N2提供的参考基准电压为+3. 3V，所述系统电源Vcc为+5V。
8.如权利要求4 7中任意一项所述的方法，其特征在于，所述电阻Ry的阻值为50欧姆，电阻Rz的阻值为75欧姆，总的输入阻抗为150欧姆。
9.一种无线接入盒，包括如权利要求1 8中任意一项所述的阻抗匹配电路。
10.一种阻抗匹配的方法，包括外设阻抗检测模块检测用户电话机阻抗，输出用户电话机阻抗信息；模拟开关切换模块根据所述外设阻抗检测模块输出的用户电话机阻抗信息，提供用户 电话机阻抗与阻抗匹配模块之间的阻抗匹配通路；阻抗匹配模块通过所述模拟开关切换模块提供的阻抗匹配通路，提供相应的阻抗，与 所述用户电话机阻抗匹配。
全文摘要
本发明公开一种阻抗匹配的方法及电路，其中，外设阻抗检测模块检测用户电话机阻抗，输出用户电话机阻抗信息；模拟开关切换模块根据所述外设阻抗检测模块输出的用户电话机阻抗信息，提供用户电话机阻抗与阻抗匹配模块之间的阻抗匹配通路；阻抗匹配模块通过所述模拟开关切换模块提供的阻抗匹配通路，提供相应的阻抗，与所述用户电话机阻抗匹配。本发明实现了无线接入盒和各种阻抗模式的电话机之间通讯时的阻抗匹配，该匹配过程自动灵活，无需手工配置，且实现技术简单可靠，成本低。
文档编号H03H7/38GK102006028SQ20101054376
公开日2011年4月6日 申请日期2010年11月15日 优先权日2010年11月15日
发明者余竹伟 申请人:中兴通讯股份有限公司