高速数据传输系统用网络变压器设计

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1、高速数据传输系统用网络变压器设计　　1引言　　为了优化数字用户线路（DSL）技术，保证高速互联网接入网在信号传输过程中具有更高的传输速率，更小的传输损耗和更小的信号失真，EPCOS公司开发了多种新型的软磁铁氧体磁性器件。新开发设计的磁心结构减小了尺寸，降低了成本，同时，经过改进的磁性材料，其性能将可以进一步优化信号线路变压器和分离器的性能。用这种磁性材料设计的磁性器件和附件都完全相匹配，并且符合欧洲国家和北美国家的相关技术要求和安全标准。　　在互联网新的应用中，诸如电视电话会议与电信通讯动态网页的下载以及应用软件的下载时，在中心局（CO）到用户端（CPE）的“较后一

2、公里”需要很大的传输带宽。在这种情况下，可以通过数字用户线路（DSL）技术，提高在传统的电话双绞线上的数字信号传输的速率来实现目标。目前，通常采用的是三种DSL技术，即ADSL、SHDSL和VDSL。在这三种接入网技术中，铁氧体器件是其所需要使用的关键器件。这类器件有利于增加信号传输的距离，改善直流偏置下的综合带宽业务数字网和传统的电话业务（ISDN/POTS）分离器（Splitter）的性能。　　EPCOS公司用改进了性能的铁氧体材料T66、T57和N45研制开发了新型磁心EPX和EPO，不仅提高了器件的电气性能，还有效减小了尺寸和节省了安装空间，因此可以增加用户

3、线路接口卡的布线密度。EPCOS公司还开发了多种附件提供给客户选用，例如新型磁心EPX、EPO等使用的配套骨架，在节省布板空间方面也做了优化设计。这些优化设计符合诸如EN60950等相关的技术条件和安全标准，也满足安全规范方面要求的电气间隙和爬电距离的要求。　　2网络变压器选用的铁氧体材料和零件　　在DSL网络变压器设计中，用T38软磁铁氧体材料制作的EP13型心是其首选。针对网络变压器新的应用要求，EPCOS公司又开发了采用T66等新型铁氧体材料的、可更紧凑封装的EPX型磁心。用这类新型磁心做成的网络变压器在给定的传输速率下，可以有效的延长信号传输的距离。　　EP

4、COS公司开发生产的N45铁氧体材料在室温下具有更高的饱和磁感应强度Bs。因此，在相同性能的情况下，用其设计制作的分离器可以有效的减小体积。在印制电路板的（PCB）布置中，可以减小占空间面积而增加元器件数量，较终降低了设备的成本。　　　　　　2.1磁心失真因子寻踪　　用于DSL线路的网络变压器，减小其总谐波失真（THD）是提高线路传输速率的关键技术，磁心结构形状对总谐波失真的影响可以采用磁心的失真因子（CDF）来描述。通过对磁心形状进行优化设计，可以有效的减小其先真因子。与EP型磁心形状比较，新型磁心在同样的封装尺寸时，其总谐波失真有明显的改善（见图2所示）。用EP

5、07型磁心取代EP7型磁心时，THD明显地减小了，同时，传输距离进一步延长（见图3所示）。　　　　经优化设计的EPX型磁心非常适合应用于中心局（Co）用户端。这是因为线路板上的布线密度进一步增加了，而中心局用户端设备（CPE）要求使用的变压器高度更低。EP013型磁心是EP13型磁心的改进型低高度产品，其高度比EP13型更低，所以更适合于用户端应用的需要。同时，EP13型所使用的所有绕组和线圈骨架都能和EP013型磁心完全通用，并不影响其任何性能。　　DSL线路使用的传输线变压器，必须具有严格的电感因子公差。EP013和EPX10型磁心与EP13、EP10型磁心的电

6、感因子公差是一致的，而且，EPX7/9磁心的电感因子公差还比EP7磁心的电感因子公差更严格一些。EPX7/9型磁心的几何特性允许其电感因子公差与EP13相同。　　2.2DSL线路传输速率不同，则应采用不同铁氧体材料磁心的变压器　　与ADSL技术比较，SHDSL技术是一种传输速率自适应的技术。当传输距离增加时，其传输带宽会自动变窄以便降低传输比率。当语音通道被插入数据流时，其起始带宽为0Hz。所以，与ADSL线路变压器比较，其总谐波失真（THD）更小，变压器要求的频率更低，带宽更窄。由于T57铁氧体材料具有较好的磁滞损耗——温度特性，因此，T57铁氧体材料更适合使用于

7、SHDSL传输线变压器；而ADSL的通频带位于音频通道之上，高于SHDSL的频率范围（28kHz~1.1MHz）。因为在点频上测试总谐波失真的指标不能充分反应出变压器的性能，故需要在试验中实际测量变压器的性能。新的T66铁氧体材料是专门为ASDL技术开发的，实际测试其性能可见，无论是传输的速率还是传输的距离都有明显提升。新的T66铁氧体材料与原来采用的T38铁氧体材料的性能比较情况见图4所示。　　　　利用T66、T57和N45等新的铁氧体材料的优良性能，并经过优化设计的磁心的几何形状，在同样的电气性能指标时，可以使得变压器的结构尺寸更加小型化。采用新型材料制成的