基于V.90的高速MODEM电路设计

摘要：目前超短波通信设备绝大多数采用模拟通信体制，而模拟通信存在抗干扰能力弱、通信质量差、保密性不强等缺点，这些缺点严重制约了通信装备性能的发挥和通信保障的顺畅。针对上述问题，文章设计了基于V．90标准的高速MODEM，核心是CX88168单片调制解调芯片，外加一片CX20463线路接口芯片和一片CX20437语音编解码芯片，可以实现模拟信号的数字化传输。
关键词：V．90；高速MODEM；语音信号；数字通信

0 引言
    基于V．90的高速MODEM可实现对语音信号的模数转化和调制解调，在设计上突破了传统的对称通信模式，采用的是一种不对称通信模式，使用户可以享受56kb／s的下行速率，而上行速率依然保持33．6kb／s。从信息编码角度看，下行方向采用PCM编码技术，ISP点与交换局是通过数字接口连接的，下行数字数据无需进行A律A／D转换，而直接通过数字复接设备进入数字交换网。

1 特点
    基于V．90的MODEM具有以下几个性能特点：1)支持ITU-T V．90／K56flex／V．34／V．32bis／V．22／V．21协议；2)支持ITU-T V．42 LAPM和MNP 2-4数据纠错协议；3)支持ITU-T V．4．2bis和MNP5数据压缩协议；4)支持全双工语音通话模式；5)支持CallerID功能；6)支持即插即用功能；7)提供EEPROM电路，使用户可以对MODEM应用参数进行设置；8)+3．3V电源供电，但允许DTE输入TTL电平。

2 功能概述
    基于V．90标准的高速MODEM可以实现模拟信号数字化，从而使超短波电台和手持台具备数字通信的优点，增强通信的抗干扰能力、纠检错能力、降低误码率、提高通信质量，且数字通信易于对信息进行处理、变换、存储，通过CPU加密处理，能够实现超短波电台和手持台的通信加密。在接收端进行相应的解调，数字信号恢复成为语音模拟信号，通过CPU解密处理获得信息。

3 电路组成
    这种高速MODEM总体上分为三个部分：一个是数字部分，主要完成AT命令的解释和处理、数字信号的调制和解调，以及一些其他数字信号的处理；另一个是DAA模拟线路接口部分(图中虚线框内)，主要提供与电话网的模拟接口；再一个就是语音模拟部分(图中点划线框内)，这部分主要是话筒及麦克风的接口电路。DAA模拟线路接口部分与数字线路接口部分通过数字隔离变压器来隔离，CX88168通过隔离变压器来传送CX20463所需要的数字时钟信号并提供电源，他们之间的数据通过10pF／2kF的高压电容进行传输。采用这种设计，可以将DAA线路接口部分与MODEM的其他部分完全隔离开，避免了两部分电路互相干扰，也可以防止电话线路的高压电损坏MODEM的调制解调芯片。CX20463及其外围接口分立元件主要完成输入／输出信号的增益控制、振铃检测、数／模转换等功能，并要求在摘机状态下为电话线路提供600负载。语音编解码芯片CX20437内有A／D、D／A及语音编解码电路，使MODEM增加了语音处理功能。EEPROM用于修改CX88168内ROM的厂家Caller ID设置，以及其他的用户参数设置。当MODEM上电后，会首先调用EEPROM内用户设置的内容。MAX3232用于实现RS232／TTL电平转换。

    从组成布局来说，MODEM的数字部分、语音模拟部分、DAA模拟线路接口部分这三部分各自独立。数字和语音模拟部分占线路板的3／4，DAA模拟部分占1／4。
    CX88168单片调制解调芯片(SCM)是12pin的TQFP封装，内部包含微控制器(MCU)，数据泵(MDP)、256k字节ROM、32k字节RAM以及与DAA的接口电路。此外，CX88168还可以根据实际需要，外接256 kbit串行EEPROM、4Mbit ROM／flash ROM和1Mbit ROM。与CX88168相配套的DAA芯片是CX20463，用以提供与外围电话电路的模拟接口。如果需要MODEM提供语音功能，还需要增加一片语音编解码芯片CX20437。

4 电路设计
    使用Prote199 SE绘制电路原理图。
4．1 CX88168的串口电路
   

    CX88168使用串口芯片MAX3232所提供的两路接口中的X1通道，作为与计算机连接的串口，这里采用RS232简单电路，只需使用TXD和RSD，其余信号线不使用。引脚27-TXD和32-RXD分别连接串口芯片的TX1、RX1。
4．2 CX88168的EEPROM连接
    调制解调芯片CX88168支持扩展存储，EEPROM用来作为配置存储器，引脚33-NVMCLK和18-NVMDATA分别连接EEPROM的时钟接口和数据接口。

4．3 CX88168与CX20437的连接电路图
    CX88168与芯片CX29437相连接，为CX29437提供电源和时钟，通过信号输入输出连接端口可以实现语音编解码功能。

4．4 CX88168通过DIB与CX20463连接电路图
    DAA模拟线路接口部分与数字线路接口部分通过数字隔离变压器DIB来隔离，CX88168接口7-PWRCLKN，96-PWRCLKP通过隔离变压器DIB来为CX20463提供所需要的数字时钟信号，接口93-DIB DATDP和94-DIB DATDN通过DIB为CX20463提供电源。

5 结束语
    本文所研究和设计的芯片组所用的芯片数较少，外围电路简单，采用它可以较快地设计出体积小、功能强、支持多种协议和多种应用的高速MODEM。将其与超短波设备互连互通，可实现对话音的数模转换和加密传输，有重要的实用价值。