世界正处于信息高速公路广泛接入的新时代的边缘，而电缆调制解调器已准备好提供高速“入口匝道”。电缆调制解调器使具有双向混合光纤同轴电缆(HFC)功能的有线电视系统成为双向高速数据端口，可用于向家庭提供电话和互联网接入服务。虽然目前连接到互联网的美国人口比例相对较小，但显然，互联网作为一种有价值的广告和信息资源的声誉正在迅速上升;互联网正在成为信息时代的支柱。

然而，广泛采用互联网的一个障碍是，通过电话调制解调器访问个人电脑的速度慢得令人痛苦。缓慢的反应，以及随之而来的用户挫折感，减缓了市场的增长，并阻止了互联网成为普通家庭消费者不可或缺的信息工具。有线网络行业认为这是一个机会，可以利用他们庞大的有线工厂资源和1ghz网络带宽，为家庭、机构和企业提供更快的交互式数据服务，从而产生额外的收入。主要有线电视行业多系统营办商已宣布，他们计划在一九九八年全面部署有线调制解调器服务。

按照最初的设计，典型的有线电视电缆厂是为向家庭单向传送高质量电视信号而设计的。提供电缆调制解调器和其他交互式视频服务的前景要求系统所有者通过提供双向信号能力来升级他们的工厂。这需要安装双向混合光纤同轴主干和双向线路放大器。据估计，大约20%的现有有线电视工厂已经升级到完全双向能力。这意味着大约2000万美国家庭和企业可以利用双向有线电视服务。

与目前使用的电话调制解调器连接相比，通过电缆调制解调器和有线电视网络接入互联网的优势是什么?首先，电缆调制解调器以突发模式工作;这意味着，虽然它与电缆厂保持物理连接，但只有在传输大量数据时才使用网络资源。这使得电缆调制解调器能够有效地始终“登录”到互联网，并为即时双向数据传输做好准备。要用电话调制解调器完成这一任务，就需要一条专用的电话线，这就引出了电缆调制解调器的下一个关键优势:当用户“上网”时，电缆调制解调器不会占用电话线。使用电话调制解调器接入时，除非有专用电话线，否则正常的电话服务在互联网会议期间暂停。

电缆调制解调器的另一个优点是数据传输速度的显著提高。电缆调制解调器的下行数据速率可达36mb /s，上行数据速率可达10mb /s，而标准电话调制解调器的上行和下行速率为28kb /s(最大56kb /s)。数据传输速度的成倍增长意味着互联网访问速度通常会受到URL文件服务器而不是调制解调器波特率的限制。当用户下载大型图形、视频或图像文件时，这一点尤其重要。通过28.8 kb/s的电话调制解调器需要8分钟下载的文件，通过电缆调制解调器需要8秒。这种增加的访问速度将释放出互联网成像潜力的真正力量。

有线电视行业希望用于上网的有线调制解调器成为“现成的”商品，由消费者购买和维护，就像电话调制解调器一样。为此，电缆调制解调器需要具有互操作性，这意味着给定的电缆调制解调器将使用不同供应商的前端设备在不同的电缆系统中工作。为了实现电缆调制解调器的互操作性，需要通用标准——事实上，这些标准正在出现。多媒体有线网络系统(MCNS)组发布了通过HFC网络进行交互通信的“有线数据服务接口规范”。MCNS标准已被许多较大的电缆mso认可为其工作标准。IEEE 802.14委员会也正在制定一套HFC有线网络标准，DAVIC和DVB标准已经发布并正在欧洲部署。然而，对于有线电话，专有算法用于上游/下游传输，并且互操作性不是问题。

基本的电缆调制解调器由射频接收器和发送器物理层(PHY)组成，PHY负责调制/解调数据，还有一个媒体访问控制器(MAC)，它执行主系统控制功能。当标准全面部署后，下游数据传输将在42- 850mhz频段进行，现有的6mhz CATV网络信道间隔。下游数字调制格式将是64-QAM(正交调幅)，未来将迁移到256-QAM。HFC数据传输系统将是非对称的;下行数据速率将比上行数据速率快。这通常与Internet冲浪应用程序兼容，因为典型的http导航需要向下发送到计算机的数据比向上发送到网络的数据多得多。

使用电缆调制解调器时需要的上游传输路径是对有线电视工厂提出的主要新要求。美国有线电视行业为回程功能分配的带宽为5- 42mhz，欧洲为5- 65mhz。这个特定的带宽预计会包含大量的脉冲噪声，或“进入”，这将使反向路径通信变得困难。最初，一种相对简单的调制格式，即正交相移键控(QPSK)，被大多数电缆调制解调器供应商所采用。未来，随着电缆厂环境的进一步升级和完善，将会有向16-QAM上行调制格式的运动，以提高上行数据传输的位/赫兹效率。

电缆调制解调器的上游发射机(Tx)部分的一些技术和市场驱动的要求是:

• 输出频率灵活与数字控制

• 全数字控制调制和输出功率参数

• 调制输出载波上的高无杂散动态范围(SFDR)

• 集成数字信号处理与高水平的功能

• 低成本

• 低功率

器件处于一个独特的位置，为上游Tx要求提供最佳的硅解决方案;它完全属于混合信号和线性核心竞争力的领域。现已上市的AD9853/AD8320上行传输芯片组集成了高速数字和模块，为HFC上行发射器需求提供了完整的ASIC解决方案。AD9853是一个专门定义的调制器功能，以满足HFC上游功能的可互操作和专有实现的要求。AD8320是一款配套电缆驱动放大器，具有数字可编程增益功能;与AD9853调制器输出相匹配，直接驱动带调制载波的电缆厂。AD9853和AD8320一起完全满足HFC回波路径要求。

AD9853 CMOS数字调制器结合了高速转换、直接数字合成和数字信号处理技术。整个调制器结构为数字结构，在I/Q通道相位和幅度匹配以及长期调制器稳定性方面具有明显的优势。AD9853通过i2c兼容的串行控制总线进行编程和控制。基本调制器块包括将输入数据流格式化为所需的位映射星座和调制格式的输入信道编码器。数据流被解复用成I/Q通道数据路径，这些路径分别经过fir滤波，以提供所需的脉冲响应特性，用于控制输出突发斜坡。然后利用插值滤波器级将FIR滤波器的有效输出数据率与直接数字合成器(DDS)的输出采样频率相匹配，实现频率上变频。AD9853采用最先进的DDS功能，生成精确的正弦和余弦数字波形，与高速混频器级的脉冲形数据比特流混合，并创建5-42 MHz调制载波。DDS还负责使设备具有高频率敏捷性;其32位调谐字能力使输出端的调制载波能够以0.029 Hz的分辨率进行调谐。

高速加法器级将上转换的数字I和Q数据相加，形成一条数据路径，准备通过高速10位D/A转换器转换到域。SINC滤波器用于“预补偿”高速D/A转换器量化输出函数的sinx/x滚降的数据流。AD9853的CMOS D/A转换器级的专利架构，在40 MHz左右具有55 db SFDR，可与昂贵且功耗高的双极dac相媲美。

AD9853的一个关键系统成本节约功能是其×6参考时钟乘法器电路，该电路基本上允许AD9853在内部为DDS合成器生成高速时钟，从而节省了用户实现外部122 mhz参考时钟(65 mhz载波应用的160 mhz时钟)的费用和系统设计难度。SFDR规格是在启用低抖动时钟乘法器电路的情况下实现的。支持HFC双向通信应用要求的其他可编程功能包括前向纠错、数据置乱和序言字插入。这些是在电缆调制解调器的可互操作实现中为成功的突发分组数据传输指定的功能。AD9853还包括一个输出串行数据控制功能，可直接连接到AD8320电缆驱动放大器。该控制功能允许AD9853在突发传输序列的适当时间自动使能AD8320，并允许电缆调制解调器的MAC功能通过AD9853的控制总线控制调制解调器的输出功率。

AD9853调制器输出通过外部低通滤波器连接到AD8320可编程电缆驱动放大器的输入端，这是抑制DAC采样输出产生的混叠图像所必需的。第一个混叠图像发生在F(采样)-F(输出)，这需要一个相当锐利的低通滤波器功能。可以在AD9853和AD8320之间实现一个价格低廉的7极椭圆低通无源75欧姆LC滤波器，以充分抑制HFC网络应用的输出混叠。

AD8320是一款数字可编程电缆驱动放大器(采用双极IC工艺)，可直接连接到75-欧姆电缆厂。它提供36 dB的可编程增益范围，最大功率输出电平>18 dBm (6.2 V)到75-欧姆负载。AD8320的增益通过一个8位SPI串行控制字来控制。AD8320通过一组8个二进制加权跨导级(g(m))实现可编程增益控制，这些级并联连接到各自的负载电阻。磁芯的总衰减由数据锁存器选择的g(m)级的组合决定。8个g(m)级，具有256级衰减，提供动态范围为36 dB(满量程为64 V/V)的线性增益函数。

AD8320的谐波失真在42-MHz输出时为-57.2 dB，在65-MHz输出时为-54 dB，输出功率为12 dBm至75 欧姆。这种动态性能支持HFC网络上有线电话和数据业务的需求。AD8320的输出级动态输出阻抗为75 欧姆。这允许将设备输出直接单端连接到CATV设备，而无需反向端接，保留使用传统低输出z驱动放大器所需的75-欧姆反向端接电阻将损失的6 dBm负载功率。事实上，在设备断电期间，AD8320在其输出处保持75-欧姆阻抗，以尽量减少过渡期间的故障。这有助于最大限度地减少线反射，并确保任何前向模式设备共享电缆连接的适当滤波操作。动态75-欧姆输出阻抗的另一个优点是，它通过消除昂贵的砷化镓开关来显着节省成本，否则将需要最小化过渡故障。

AD9853/AD8320芯片组组合为HFC上行Tx功能提供了集成芯片组中最高的动态性能。如图5a所示，对于42mhz 16- qam调制载波，芯片组通常将信号发送到电缆厂的双工滤波器，具有< 50db杂散抑制。图5b &c为16-QAM调制载波的典型眼图和星座图;该芯片组的误差电压幅度(EVM)性能为<2%。由于采用全数字调制器方案，I/Q相位不平衡通常小于1(0)。可用的电路板AD9853- 45pcb便于评估，其中包括AD9853, AD8320和45 mhz LP滤波器。

综上所述，上游传输芯片组凭借其高水平的功能集成和最先进的混合信号技术，为双向HFC网络提供了有效的硅解决方案，帮助家庭消费者迎来下一波信息资源。未来的发展包括紧凑型下游调谐器和解调器，以及最终的单芯片完整电缆调制解调器解决方案。