專利名稱：用于電話線至信號處理裝置的直流去耦連接的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及按照權(quán)利要求1所描述的，在電話線的用戶端的一種用于電話線至信號處理裝置的直流去耦(即直流分離)連接的裝置。
慣常的模擬電話用戶線也常被用作數(shù)據(jù)傳輸媒介。為此目的，用戶使用模擬話音電話網(wǎng)的已有能力與另一用戶交換數(shù)據(jù)。在這些電話用戶線的各自的用戶端，安排向某遠(yuǎn)端用戶發(fā)送數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)源，以及從某遠(yuǎn)端用戶接收數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)宿用以達(dá)到此目的。通常，數(shù)據(jù)源和數(shù)據(jù)宿是常規(guī)計(jì)算機(jī)，其上連接有以調(diào)制解調(diào)器(調(diào)制器/解調(diào)器)形式存在的發(fā)送裝置和接收裝置。調(diào)制解調(diào)器和計(jì)算機(jī)與電源相連，此電源獨(dú)立于位于用戶端的電話線。
模擬電話網(wǎng)的操作原則要求由用戶與二線電話線的用戶端連接的終端保持與本地地電位直流去耦。對于電話網(wǎng)，調(diào)制解調(diào)器代表這樣的必須滿足這些要求的終端。因此，調(diào)制解調(diào)器需要一種電路，該電路一方面確保經(jīng)由電話線的雙向信號通信，另一方面確保與電話線的直流去耦，這樣的電路也稱為數(shù)據(jù)存取裝置(DAA)。
通常直流去耦的概念是基于變壓器，變壓器的一個(gè)繞組形成電話線用戶端的線路終止。但變壓器有其缺點(diǎn)相較于調(diào)制解調(diào)器中在語音頻段內(nèi)的其他器件具有較大的體積，并且在其電特性上具有較大的統(tǒng)計(jì)變動。電特性的統(tǒng)計(jì)變動必須由調(diào)制解調(diào)器中的復(fù)雜電路給以補(bǔ)償。
模擬傳輸通路耦合到數(shù)字傳輸通路的電路設(shè)計(jì)可從EP0798885獲知。模擬傳輸通路可代表模擬電話線，數(shù)字傳輸通路可代表調(diào)制解調(diào)器中的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)總線。該電路設(shè)計(jì)可二選一地選擇使用電容器或光耦合器作為直流去耦部件。但與其它部件比較，光耦合器相對貴一些，在許多應(yīng)用中是避免使用的。原則上使用電容器作直流去耦部件是有利的，但為了保證可靠的經(jīng)由隔離邊界的數(shù)據(jù)傳輸，實(shí)現(xiàn)時(shí)每個(gè)傳輸方向上必須提供一對電容，因此在實(shí)現(xiàn)電容分離時(shí)，至少需4個(gè)電容器(每個(gè)傳輸方向2個(gè)電容器)。生產(chǎn)時(shí)不希望使用這樣多的元件。另外，還發(fā)現(xiàn)這樣的電路在電話線上對普通類型的干擾敏感。
本發(fā)明的技術(shù)問題包括詳述一種用于電話線至信號處理裝置的直流去耦連接的裝置，該裝置既不貴又不使用很多元件。
使用權(quán)利要求1特性的裝置解決了這個(gè)問題，在子權(quán)項(xiàng)中可找到這個(gè)裝置的先進(jìn)實(shí)施例。
根據(jù)本發(fā)明，該裝置使用變壓器進(jìn)行直流去耦，但在此裝置中，變壓器并不直接與電話線相連，而是放在混合電路之后。該混合電路將電話線的信號分為第一信號通路和第二信號通路，分別對應(yīng)傳輸不同的方向。因電話線的信號在混合電路之后可使用不同的方式表示，特別是例如在一個(gè)更高的頻段來表示，所以可能使變壓器小型化(即將變壓器作得小些)。在這樣的頻段上，變壓器的統(tǒng)計(jì)變動將不起作用，故可以不予考慮。
在示出的一個(gè)第一優(yōu)選實(shí)施例中，混合電路后面的電話線信號被加到一個(gè)高速數(shù)/模轉(zhuǎn)換器上，或者分別地，在獲取的信號被加到變壓器之前，被加到一個(gè)模/數(shù)轉(zhuǎn)換器上。在示出的另外一個(gè)實(shí)施例中，電話線的信號在混合電路后面分別由一個(gè)射頻解調(diào)器解調(diào)，和由一個(gè)射頻調(diào)制器調(diào)制。調(diào)制和解調(diào)用于兩個(gè)傳輸方向的頻率最好是不同的。
直流耦合連接至電話線的電路部分最好包含一電源裝置，該電源裝置作為選擇可以由電話線或變壓器饋電。由變壓器饋電，因其裝置相對簡單且不受模擬電話線電源的波動的影響，故具有特別的優(yōu)點(diǎn)。
從后面結(jié)合附圖介紹的優(yōu)選實(shí)施例可以得知有關(guān)本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)、特性和可能的應(yīng)用。


圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)第一優(yōu)選實(shí)施例；和圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)第二優(yōu)選實(shí)施例。
在圖1的優(yōu)選實(shí)施例中，示出了作為直流去耦部件的變壓器3，其用于確保模擬電話線5的用戶端和DSP(數(shù)字信號處理器)形式的信號處理裝置6之間的直流去耦。線4標(biāo)示出隔離層，它貫通變壓器3，且經(jīng)它交換信號。在變壓器3的隔離層4的每邊都有繞組，初級繞組在電話線5一側(cè)，次級繞組在信號處理裝置6一側(cè)。變壓器3的繞組之間磁耦合連接。
初級繞組連接電路1。電路1有一混合電路7與模擬電話線5的用戶端相連?；旌想娐?完成二線/四線轉(zhuǎn)換，且在四線端提供一個(gè)信號輸出以及一個(gè)信號輸入，輸出和輸入相應(yīng)于信號處理裝置6和電話線5的遠(yuǎn)端之間的傳輸方向。在模擬電話線5至變壓器3的第一傳輸方向中，模/數(shù)轉(zhuǎn)換器19連接混合電路7的下行信號，其對來自電話線5的模擬信號按高速抽樣速率進(jìn)行抽樣，并以數(shù)字信號的形式輸出經(jīng)過抽樣的信號值。在反方向中，提供數(shù)/模轉(zhuǎn)換器20，其將來自信號處理裝置6的數(shù)字信號變換成模擬信號，以便經(jīng)混合電路7將它們輸出到電話線5上。模/數(shù)轉(zhuǎn)換器19和數(shù)/模轉(zhuǎn)換器20連接到數(shù)字信號復(fù)用器17，數(shù)字信號復(fù)用器17然后連接到變壓器3的初級繞組的兩個(gè)抽頭上。數(shù)字信號復(fù)用器17在傳輸?shù)膬蓚€(gè)方向上按時(shí)分復(fù)用的方式操作，也就是，數(shù)字信號復(fù)用器17交替地將信號發(fā)送到變壓器3或者接收來自變壓器3的信號。
與電路1相對，電路2位于隔離層4的另一側(cè)。電路2一方面連接著變壓器3，另一方面連接到一個(gè)信號處理裝置6。就與變壓器3的連接而言，電路2中提供了一個(gè)數(shù)字信號復(fù)用器18，其操作方式與電路1中的數(shù)字信號復(fù)用器17的操作類似。相應(yīng)的，該數(shù)字信號復(fù)用器18經(jīng)時(shí)分復(fù)用交替地將信號發(fā)送給變壓器3的次級繞組，和接收來自變壓器3的次級繞組的信號。由該數(shù)字信號復(fù)用器18的發(fā)送和接收產(chǎn)生串行的比特。由連接到數(shù)字信號復(fù)用器18的頻率發(fā)生器14控制發(fā)送和接收的串行比特流。頻率發(fā)生器14連接到晶體振蕩器15，它被安排到電路2之外。電路2還含有一個(gè)數(shù)字濾波和控制電路16，其連接在信號處理裝置6及數(shù)字信號復(fù)用器18之間。數(shù)字濾波和控制電路16負(fù)責(zé)分別預(yù)處理要發(fā)送給變壓器3的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，或，要從變壓器3接收的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。數(shù)字濾波和控制電路16也為此由頻率發(fā)生器14進(jìn)行定時(shí)控制。
在模擬電話線5的末端，在電路1內(nèi)，提供了例如是繼電器的一個(gè)開關(guān)9，其由電路1用數(shù)字信號復(fù)用器控制操作。此開關(guān)9也可以由晶體管來實(shí)現(xiàn)并可以集成。開關(guān)9將模擬電話線5的兩根線a和b連接到電路8。當(dāng)電路1的信號處理裝置6經(jīng)變壓器3發(fā)送將要建立電話連接的信號時(shí)，開關(guān)9閉合。另外，電路1通過另一線接收振鈴信號。振鈴信號經(jīng)保護(hù)電路30限壓后得到，以標(biāo)志向電路1的呼入請求。電路1接著使開關(guān)9閉合。
電話線5的a和b線也連接到整流和負(fù)載調(diào)節(jié)電路8，該電路也受電路1的控制。電路8對電話線5上的信號整流。一方面，為了按電話線5的相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)操作者規(guī)定的原則調(diào)節(jié)經(jīng)電話線5的a、b線的電流，另一方面，為了發(fā)出摘機(jī)和掛機(jī)狀態(tài)信號。
電路1的電源由變壓器3的初級繞組的兩個(gè)抽頭提供，這些抽頭經(jīng)二極管12和電容器13連接到電路1的一個(gè)獨(dú)立參考電位11上。二極管12、二極管31和電容器13之間的匯接點(diǎn)連接到電路1的電壓調(diào)節(jié)部件10，該部件向電路1的其它部件提供經(jīng)調(diào)節(jié)的電壓?；蛘呖蛇x地，電壓調(diào)節(jié)部件10可以連接到電話線5。許多網(wǎng)絡(luò)操作者為與用戶線連接的終端提供受限的電源。
變壓器3保證電話線5和信號處理裝置6之間的直流去耦。本發(fā)明的特性是變壓器3不直接連接到電話線5的a、b線上，而是在電話線5和變壓器3之間配有混合電路7。經(jīng)隔離層4的信號交換利用高速比特流以交替方式實(shí)現(xiàn)。由于比特流頻率高，可以采用射頻變壓器。對這種變壓器的有關(guān)線性和相位失真的要求比已知的直接與電話線5相連的低頻變壓器要低。
該電路有其自己的參考電位11，該電位與電路2中或信號處理裝置6中的參考電位無關(guān)。電路1和2優(yōu)選地可以全部集成在一個(gè)半導(dǎo)體芯片上。整流和電流調(diào)整電路8，保護(hù)電路30，二極管12、31以及電容器13和電路10的一部分優(yōu)選地是分立元件，都與設(shè)計(jì)成集成半導(dǎo)體電路的電路1相連。類似地，晶體振蕩器是與電路2相連的分立元件15。
另外，電路1中的數(shù)字信號復(fù)用器17包含一個(gè)時(shí)鐘生成電路，以便恢復(fù)由電路2中的頻率生成器14所生成的、包含在所傳輸?shù)谋忍亓髦?、并提供給該處的電路部分，特別是數(shù)字信號復(fù)用器17、模/數(shù)轉(zhuǎn)換器19和數(shù)/模轉(zhuǎn)換器20的時(shí)鐘。同時(shí)，整流過的數(shù)據(jù)時(shí)鐘可被電路1用作電源。為此，還需要提供二極管12、31、電容器13和電壓調(diào)整單元10。
圖2示出了本發(fā)明的一個(gè)第二優(yōu)選實(shí)施例。與圖1實(shí)施例的元件完成類似功能的元件使用相同的標(biāo)號，所以涉及到圖1實(shí)施例所進(jìn)行的討論會獲得詳細(xì)的解釋。在概念上，圖2實(shí)施例與圖1的實(shí)施例不同。經(jīng)變壓器3所傳輸?shù)氖悄M射頻信號而非高速比特流。為此，在電路1中提供了一個(gè)調(diào)制器23，其將來自混合電路7的信號調(diào)制到一個(gè)射頻載波RF1上。調(diào)制后的載波信號被加到一個(gè)模擬信號混頻器21上。在相反的信號方向上，模擬信號混頻器21和混合電路7之間提供了一個(gè)解調(diào)器25，其由具有頻率RF2的射頻載波信號驅(qū)動。模擬信號混頻器21將來自調(diào)制器23的信號發(fā)至變壓器3，并接收由變壓器3發(fā)至解調(diào)器25的信號。在優(yōu)選的實(shí)施例中，載波頻率RF1和RF2被充分地分隔開，以不會產(chǎn)生調(diào)制信號的差拍(beating)。在模擬信號混頻器21中，由發(fā)送濾波器和接收濾波器將不同傳輸方向相互分開。
類似地，在圖2的電路2中提供的模擬信號混頻器22也含有一個(gè)發(fā)送濾波器和一個(gè)接收濾波器。從變壓器3接收到的信號，該信號已經(jīng)調(diào)制器23中的載頻RF1調(diào)制，在電路2中的解調(diào)器26的作用下解調(diào)，解調(diào)器26也工作于載頻RF1上。在發(fā)送方向上，提供了調(diào)制器24，該調(diào)制器工作于載頻RF2。調(diào)制器24的輸出信號經(jīng)模擬信號混頻器22加到變壓器3上。電路1中的模擬信號混頻器21接收這個(gè)信號并將該信號加到解調(diào)器25上，該解調(diào)器在相同的載頻RF2下解調(diào)該信號。
在解調(diào)器26的輸出端，在電路2中提供了模/數(shù)轉(zhuǎn)換器27，將所接收信號變換成數(shù)字信號并加到一個(gè)數(shù)字濾波和控制電路29上。在相反的方向上，來自數(shù)字濾波和控制電路29的數(shù)字信號提供給數(shù)/模轉(zhuǎn)換器28，該轉(zhuǎn)換器向調(diào)制器24提供一個(gè)模擬的發(fā)送信號。
在圖2所示的實(shí)施例中，經(jīng)變壓器3進(jìn)行雙向信號傳輸時(shí)采用頻分復(fù)用的方法而不是圖1中的時(shí)分復(fù)用方法。因?yàn)樯漕l信號經(jīng)變壓器3傳送，所以圖2中的變壓器3和圖1中的變壓器3的要求相同。在圖2所示的實(shí)施例中，變壓器3和電話線5之間連接混合電路7以實(shí)現(xiàn)這種頻分復(fù)用的方法。電路1是從變壓器3的初級繞組上的特定抽頭經(jīng)二極管12、31和電容器13來獲得電源的，如圖1實(shí)施例所示，開關(guān)9完全在電路1中被控制。
兩個(gè)示出的實(shí)施例與以前的成果比較都有低造價(jià)和較低波形因數(shù)(formfactor)的優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)殡娐酚勺儔浩?提供電源，所以電路1不需要面向網(wǎng)絡(luò)操作者設(shè)計(jì)，因此，電路1對于電話線5的a、b線上的干擾和起伏的直流電壓不敏感。開關(guān)9優(yōu)選地在電路1中被控制。
在輸入請求中所包含的呼叫ID(識別號)，可以分別通過對電路2中的數(shù)字濾波和控制電路16和29進(jìn)行編程而確定，并進(jìn)一步將該呼叫ID發(fā)送給信號處理裝置6。能夠出現(xiàn)在模擬電話線5上的任何干擾電壓由建議的傳輸技術(shù)去抑制。其結(jié)果是經(jīng)模擬電話線5可以達(dá)到非常高的數(shù)據(jù)速率。
權(quán)利要求
1.在電話線的用戶端將一電話線(5)和一信號處理裝置(6)進(jìn)行直流去耦連接的裝置，包括一第一電路(1)，其與電話線(5)相連；一第二電路(2)，其與信號處理裝置(6)相連；和一變壓器(3)，該變壓器有一個(gè)第一繞組和一個(gè)第二繞組，第一繞組與第一電路(1)相連，第二繞組與第二電路(2)相連，初級和第二繞組相互之間直流去耦，其特征在于第一電路(1)包括一個(gè)混合電路(7)，該電路用于將電話線的信號分成從電話線(5)至信號處理裝置(6)的第一信號通路和從信號處理裝置(6)至電話線(5)的第二信號通路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其特征在于第一電路(1)在第一信號通路包括一個(gè)位于混合電路(7)之后的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(19)，第一電路(1)在第二信號通路包括一個(gè)位于該混合電路之前的數(shù)/模轉(zhuǎn)換器(20)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的裝置，其特征在于模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(19)的輸出和數(shù)/模轉(zhuǎn)換器(20)的輸入與一個(gè)第一數(shù)字信號復(fù)用器(17)相連，該復(fù)用器再與變壓器(3)的第一繞組相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的裝置，其特征在于信號復(fù)用器(17)按如下方式操作第一信號通路和第二信號通路交替地與變壓器(3)相連。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一個(gè)權(quán)利要求的裝置，其特征在于第二電路(2)包括一個(gè)第二數(shù)字信號復(fù)用器(18)，該復(fù)用器與變壓器(3)的第二繞組相連。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一個(gè)權(quán)利要求的裝置，其特征在于第二電路(2)包括一個(gè)振蕩電路(14,15)，其為第二數(shù)字信號復(fù)用器(18)提供時(shí)鐘。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的裝置，其特征在于第一數(shù)字信號復(fù)用器(17)包含一個(gè)時(shí)鐘恢復(fù)電路，該電路將振蕩電路(14,15)的時(shí)鐘恢復(fù)后提供給第一電路(1)。
8.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一個(gè)權(quán)利要求的裝置，其特征在于第一電路(1)包括用于為第一電路(1)提供電壓的一個(gè)電路(10)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的裝置，其特征在于用于提供電壓的電路(10)是從變壓器(3)的第一繞組饋入的。
10.根據(jù)權(quán)利要求8的裝置，其特征在于用于提供電壓的電路(10)是從電話線(5)饋入的。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其特征在于第一電路(1)在第一信號通路中包括一個(gè)位于混合電路(7)之后的第一射頻調(diào)制器(23)；第一電路(1)在第二信號通路中包括一個(gè)位于混合電路(7)之前的第一射頻解調(diào)器(25)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的裝置，其特征在于第二電路(2)在第一信號通路包括一個(gè)第二射頻解調(diào)器(26)，第二電路在第二信號通路包括一個(gè)第二射頻調(diào)制器(24)。
13.根據(jù)權(quán)利要求11和12的裝置，其特征在于第一射頻調(diào)制器(23)和第二射頻解調(diào)器(26)工作于一個(gè)第一載波頻率(RF1)上，第一射頻解調(diào)器(25)和第二射頻調(diào)制器(24)工作于一個(gè)第二載波頻率(RF2)上。
14.根據(jù)權(quán)利要求11至13中任一個(gè)權(quán)利要求的裝置，其特征在于第一射頻調(diào)制器(23)的輸出和第一射頻解調(diào)器(25)輸入與一個(gè)第一信號混頻器(21)相連，該混頻器再連至變壓器(3)的第一繞組。
15.根據(jù)權(quán)利要求11至14中任一個(gè)權(quán)利要求的裝置，其特征在于第二射頻調(diào)制器(24)的輸出和第二射頻解制器(26)的輸入與一個(gè)第二信號混頻器(22)相連，該混頻器再連至變壓器(3)的第二繞組。
16.根據(jù)權(quán)利要求11至15中任一個(gè)權(quán)利要求的裝置，其特征在于第二射頻解調(diào)器(26)之后是一個(gè)模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(27)，第二射頻調(diào)制器(24)之前是一個(gè)數(shù)/模轉(zhuǎn)換器(28)。
17.根據(jù)權(quán)利要求11至16中任一個(gè)權(quán)利要求的裝置，其特征在于第一電路(1)包含一個(gè)用于向第一電路(1)提供電源的電路(10)。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的裝置，其特征在于用于提供電源的電路(10)是從變壓器(3)的第一繞組饋入的。
19.根據(jù)權(quán)利要求17的裝置，其特征在于用于提供電源的電路(10)是從電話線(5)饋入的。
全文摘要
公開了一種在電話線的用戶端用于將電話線連至信號處理裝置的直流去耦裝置,該裝置包含與電話線相連接的第一電路,與信號處理裝置連接的第二電路,和一個(gè)含有第一繞組及第二繞組的變壓器。第一繞組與第一電路相連,第二繞組與第二電路相連,第一繞組和第二繞組相互之間被直流去耦。該裝置的特征是第一電路包含一個(gè)混合電路,該電路用于將電話線的信號分成從電話線延伸到信號處理裝置的第一信號通路和從信號處理裝置延伸到電話線的第二信號通路。
文檔編號H04M1/58GK1320319SQ99811563
公開日2001年10月31日 申請日期1999年9月14日 優(yōu)先權(quán)日1998年9月30日
發(fā)明者托馬斯·茲維克 申請人:印菲內(nèi)奧技術(shù)股份有限公司