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随着城市固话拥有量的日趋饱和, 广大的农村、牧区、油田、矿区、岛屿、高速公路等市场的发展潜力日益显现, 各大电信营运商已将该市场作为争取更多市场份额的重点开发对象。 然而, 由于这一市场的固有特点: 用户密度低、用户平均距离较长，如采用传统的有线接入方案，存在建网和维护费用太高，甚至根本无法实现的问题。 而WLL (无线本地环路) 产品则能克服上述缺点, 它不仅可作为有线网的延伸和补充,而且它能使电信营运商在开发上述市场时做到投资省、周期短、效益高。 　　WLL(无线本地环路) 应用框图如下图一示: 　　从下图中, 我们可以看到终端设备(话机)有两种接入方式与中心局(Central Office)相连。 一种是通过目前已经广泛应用的有线接入方式--- 本地环路(Local Loop) ; 另一种则是目前正在积极发展的无线接入方式--- 无线本地环路(Wireless Local Loop), 在无线接入方式中, 采用GSM/CDMA 无线接入设备则是一投资省、周期短、效益高的现实选择。 SLIC 及WLL SLIC作为终端设备(话机)与中心局的接口电路, 在两种接入方式中均具有关键而重 要的作用。本文主要介绍STMicroelectronics 公司的短线SLIC产品 STLC3055Q在WLL中的实际应用。 　　 GSM/CDMA 无线接入设备 　　如图一所示, 采用GSM/CDMA 无线接入方式实现语音信号的传递是WLL (无线本地环路) 应用的一种体现。 该WLL系统利用当今广泛应用的GSM/CDMA网络信号, 来实现交换局与无线接入设备及电话终端间语音信息的传输。 图二为GSM/CDMA 无线接入设备内部结构框图。 　　由图二可知, GSM/CDMA无线接入设备主要由以下五部分组成 : 　　天线：通过GSM/CDMA网络, 接收来自局端的的含有语音信息的GSM/CDMA信号, 以及将来自终端设备(话机)的语音信息通过GSM/CDMA信号发送出去。 　　GSM/CDMA 模块 ：将从天线接收的含有语音信息的GSM/CDMA的信号转换成STLC3055Q 能处理的RX语音信号 ; 同时, 将来自STLC3055Q TX端发送的语音信号转换成能由天线发射的GSM/CDMA信号。 　　WLL SLIC STLC3055Q ：作为该无线接入设备的核心部分, 其作用是实现中心局与终端设备(话机)的接口。 STMicroelectronics公司的短线SLIC产品STLC3055Q, 除了完成普通用户线路接口电路SLIC的BORSHT功能外, 它还具有其他独到的特点与优势, 这些特点在后面将进行详细说明。 　　MCU单元：作为整个无线接入设备的中枢, 控制整个无线接入设备按要求进行工作。 　　电源：为无线接入设备的各功能电路进行供电。 　　 短线SLIC产品的特点及应用 　　STLC3055Q 就是STMicroelectronics公司SLIC产品家族中, 专门为短线环路应用而设计的产品之一。 其主要应用领域如: WLL/VOIP/ISDN-TA。 　　STLC3055Q除了能完成用户接口电路需要实现的基本的BORSH功能外, 还具有以下特点与功能： 　　1）仅需单一电源供电, 供电电压范围 : +5。5V---- + 15。8V。与其他半导体公司的同类产品需要的多电源供电相比, 该单一电源供电特点是STLC3055Q的最显著优势。 它不仅能简化无线接入设备的外围元件数目, 节约PCB的总面积, 更有利于提高无线产品的稳定性与可靠性。 　　2）芯片内集成DC/DC 转换控制。正是由于STLC3055Q芯片内集成了DC/DC 转换控制器, 从而使该芯片可以实现由单一电源进行供电。 　　3）芯片自带振铃。对于WLL应用, 由于用户密度低, 采用集中式铃流供电方式在成本及实现上均不现实, 因而由芯片自身在振铃模式下提供铃流信号不仅有利于节约成本, 而且成为WLL应用 的基本要求与现实选择。 　　4）挂机传输。由于话机的来电显示功能已成为语音通话中的基本功能要求, 因而作为用户接口电路的SLIC芯片STLC3055Q, 它具有支持来电显示功能所需要的挂机传输信号的能力。 　　5）反极功能。该芯片通过使输出的电话线两线间电压极性翻转的方式, 实现通话的终端计费功能。 应用此种通话计费方式的国家有: 中国等。 　　6）计费脉冲的产生、整形及注入功能。该芯片通过产生及注入12K 或16KHz的计费脉冲方式, 实现通话的终端计费功能。 应用此种通话计费方式的国家有: 德国, 法国等欧洲国家。 　　7）极低的挂机功耗。该芯片在挂机(ON-HOOK)状态时, 工作于高阻模式, 因而功耗极低。 这有利于降低设备功耗, 延长STLC3055Q芯片使用寿命。 　　8）+3.3V并行控制接口 , 并兼容 +5V 电平。这使得STLC3055Q芯片极方便地与其他控制芯片进行接口。 　　9）过热保护功能。当接入设备工作于高温环境, 且在长时间通话情况下, 如果芯片内部结温高于140度, 芯片将自动进入Power down状态进行自我保护, 此时芯片的功耗极低, 有利于芯片内部温度的降低。 当此后芯片内部结温因功耗降低而低于一定温度时, 芯片又将返回原工作模式。 　　10）芯片交、直流特性的编程功能(硬件方式) 。可以通过外部电阻值的大小来设置STLC3055Q作为用户电路接口的交、直流特性。 如 : 摘挂机电流门限, 短路环路电流极限, 输出交流阻抗等, 这可以方便地适应不同国家或市场的要求。 　　11）极少的外围元件数目。由于该芯片是STM公司为WLL/VOIP等应用领域专门设计的短线SLIC 产品, 因而它不仅能实现众多的功能, 而且所需的外围元件数目极少。 　　12）工业级的温度工作范围: -40至+85度。使得该芯片能工作于较为恶劣的工作环境。 　　短线产品STLC3055Q的实际应用电路如图三所示。 　　 设计及应用注意事项 　　由于STLC3055Q作为中心局与终端设备(话机 )间的接口电路, 其应用的环境相对恶劣, 因而要求芯片不仅具有抵御外部的浪涌电压及电流, 而且还能在恶劣环境下长期可靠地工作的能力。 　　对于芯片STLC3055Q, 它不仅是模拟与数字的混合电路,它还是高,低压共存的集成电路, 并且它还包含电源转换所需的DC/DC 控制器。 因此恰当的设计与合理的应用对该芯片的寿命, 可靠性及性能指标至关重要。 所以, 在应用短线SLIC产品STLC3055Q时, 请重点关注以下要点, 以保障该芯片工作的寿命, 可靠性及性能指标。 　　1） 电源及电话线端口的保护(如图三所示)。 　　保护器件2*SM4T39RX用于保护经DC/DC转换后的电源电压VBAT。 当其出现过电压时, 对STLC3055Q VBAT 端进行保护, 避免损坏STLC3055Q芯片。 　　保护器件 BAT46用于保护当设备通电时, 因不能保证STLC3055Q合理的电源上电顺序, 而可能发生的负电源电压VBAT为正电压的情况, 避免STLC3055Q芯片出现闩锁现象 。 　　保护器件 二极管桥位于STLC3055Q TIP 与RING 端的二极管桥, 是用于防止STLC3055Q被从电话线过来的浪涌电压所损坏。 　　上述三方面的保护对STLC3055Q 在WLL的实际应用中十分重要, 在设计时一定予以高度重视。 　　2）重要器件的质量与参数的选取 　　对于模拟用户接口电路(Z接口), 国际与国内均有相应的指标标准与要求, 因而对器件的质量与参数的选取是有严格要求的。 如图三所示, 　　与接口电路输出交流阻抗及回声抑制有关器件：电阻精度要求1%， 如 : ZAC, ZA, ZB, RS, RP1, RP2。电容精度要求 10%， 如 : CCOMP, CH。 　　与DC/DC 电源转换有关器件： DC/DC电源转换的稳定与质量对STLC3055Q的正常工作与性能指标的好坏密切相关。 与此相关的重要器件如 : CVPOS, RSENSE, Q1, L, D1, CV。 上述器件的质量不好或参数不当, 会影响DC/DC 的转换效率, 导致MOSFET 管Q1 长时间导通而发烫, 甚至损坏。 　　GSM/CDMA接入设备参数的合理设置：如上所述, 国际与国内对于模拟用户接口电路(Z接口)均有指标要求。 因而GSM/CDMA 无线接入设备也需要满足相应的指标与要求。 最基本, 而且常被忽视的重要传输指标如 :1) 接入设备接收方向的增益G42 : -3.5 dBm 或 -7 dBm ;2) 接入设备发送方向的增益G24 : 0 dBm。如果接收方向增益设置不合理, 增益过大时可能会导致回声出现或背景噪声大的问题 ; 增益过小时则会造成受话声音太小。 　　3）PCB 布线要点 : 　　对于DC/DC 电源转换相关器件，由于电源需提供高压及大电流的特性, 因而不仅其器件质量及参数选择非常重要, 而且该部分器件在PCB 板上的放置位置及布线也有严格要求。 好的布局与布线不仅能保障STLC3055Q的正常工作, 而且还能避免一些干扰的产生与噪声的引入。 与此相关的敏感器件有CVPOS, RSENSE, Q1, L, D1, CV。 这些器件在选取上应严格按STLC3055Q datasheet 有关要求, 并在放置位置应尽可能相互靠近, 并使其相关布线呈现低的阻抗特性。 同时, 还须注意该部分电路在布线上与模拟语音信号的相关电路隔离, 避免电源上的噪声对语音信号的影响。 　　对于模拟语音信号相关器件，为了确保良好的通话质量, 需要尽可能地减小各种噪声的引入。 在PCB 布线当中, 应注意将与模拟语音信号密切相关的RTH, RLIM, RREF, CAC, CRD 尽可能靠近STLC3055Q的相关引脚。 同时, ZAC, ZA,ZB, RS, CCOMP, CH 及与发送TX, 接收RX 相关的布线应与其他可能的大噪声信号隔离。 上述器件的周围最好由低噪声的AGND包围。 　　接地要求：为了避免PGND 的噪声信号直接引入模拟信号参考地AGND, 请参考图三所建议的各种地(AGND/BGND/PGND)的连接方式。