CN1032098C - 电力线复用电话网系统 - Google Patents

Abstract

一种电力线复用电话网系统，包括a、电话信道交换机7，其一边输出入端与低压供电线路相接，另一边输出、入端通过耦合电容器8与高压线相接，b、高频阻流圈14，其一边与低压供电线路相接，其另一边与负载15相接，c、电话信道终端机16，其一边输出、入端与高频阻流线圈14并接，另一边输出、入端与电话机17或用户交换机18相接。本发明的电力线复用电话网系统能利用分布广的电力线传输和交换音频信号，自行成网，并可与现有的电话网联网，且通话保密，投资小，建设快。

Description

电力线复用电话网系统

本发明概括地说是涉及电通信技术，具体地说是涉及电力线复用电话网系统。

电话是现代通信的重要工具之一，尽管其发展非常迅速，但因需要建设专用线路和电话局，设备投资大，建设时间长，因而电话普及率仍然较低，尤其是在一些不发达国家和地区更是如此。然而在这些地方大都有电力线通过，有电力供应至干家万户。已知的利用电力线传输信息的设备有电力线载波机和电灯线对讲电话机。电灯线对讲机只能两人直接通话，不能交换电力线上传输的信息，不能成网，又因其通话信噪比低，所以传输距离近；电力线载波机容量小，且不能独立成网。

本发明的目的是提供一种投资小，建设快，利用电力线通信的电话网系统。

一种电力线复用电话网系统，包括高压电力线(1)、变压器(3)、低压供电线路(5)、电话机(17)以及：

a.电力线复用程控电话信道交换机(7)，其输出、入端与低压供电线路(5)的至少一对相地线相接，另一边其输出、入端引出线通过耦和器(8)与高压电力线(1)相接；设于它地的程控电话信道交换机(7)，由其中继器经高压耦合器(8)与高压电力线(1)与本地上述设备联成长途电力线复用电话网，

b.高频阻流圈(14)，其一边与低压供电线路(5)的一对相地线相接，另一边与负载(15)相接；

c.电力线复用电话信道终端机(16)，其一边输出、入端与高频阻流线圈(14)并接，其另一边输出端与电话机(17)或用户交换机(18)相接；

所述的电力线复用程控电话信道交换机(7)包括高频用户电路、交换网络(79)、专设微机部分、中继器、信令部分和电源，其中：

所述高频用户电路由收、发两个通路构成，其收信通路与同号码频谱用户电话信道终端机(16)的发信通路相对应；发信通路与同号码频谱用户电话信道终端机(16)的收信通路相对应；

所述电力线复用电话信道终端机(16)包括交——直流电源(40)，发信通路和收信通路；

所述中继器包括：与另外供电变压区的同类电话程控信道交换机相接的变压器区间双向中继器和与普通电话局交换机用户电路相联的双向中继器(77)及到它单元的内线双向中继器，所述的变压器区间双向中继器和内线双向中继器均由收、发两个通路构成。

本发明的电力线复用电话网系统的优点是能利用分布广的电力线传输和交换音频信号，自行构成电力线路电话网系统，并能通过与普通电话局交换机用户电路相联的双向中继器和至电话局或单位专用网交换机的中继线和现有的电话网联网，通过耦合器和高压电力线与它区本系信道交换机相联，构成区间、长途电话网。且通话保密，投资小，建设快。

本发明的其它细节和优点通过阅读下文结合附图详加描述的实施例即可清楚明了，其中：

图1是本发明的电力线复用电话网系统的原理图；

图2是本发明的电力线复用电话网系统的电话信道终端机的原理图；

图3是本发明的电力线复用电话网系统的程控电话信道交换机的原理图；

参照图1。图1是本发明的电力线复用电话网系统的原理图。术语“电力线”系包括高压输、配电线路和低压配电线路。术语“电力线复用”系指电力线除输电、配电、供电外，同时以频分制技术用来传输电语、传真、电报、数据、图象等信息。其中，序号1表示高压电力线路，变压器3的初级绕组通过高压开关2与高压电力线路1相接，其次级绕组与低压配电盘4相接，配电盘4主要由开关、保险丝、电表、指示灯组成，5是从本区总配电盘4引出的用户低压供电线路，共4根导线，其中一根为0线，相电压为220伏，也可为110伏。电力线复用程控电话信道交换机7通过电源配电盘6与用户低压供电线路5相接，电源配电盘6由3组开关，保险丝、电表、指示灯等组成。

程控电话信道交换机7的数对引出线通过耦合器8和高压开关2相接，再接电力线路1。耦合器8可以是高压电容器，或是高压互感线圈，是本区程控电话信道交换机与它区信道交换机之间互通信息的电力线载波中继输出必需的部件。此耦合电容器是一耐高压电容器组，是为耦合高频信息信号，阻止低频高压信号而设，其总耐压能力为线电压的数倍，其总电容量约为0.1μF，对50Hz信号的容抗为32KΩ，而对900KHz信号的容抗则只有1.8Ω。在连接程控电话信道交换机7与耦合传输高压电容器8一对引出线上接有一个电力线路高压保安器9，它由一对电感线圈、指示器20、接地线等组成，电感线圈的电感量为5—10毫亨。当高压电容器8工作良好时，电力线路上的高压9999/10000以上降到电容器8上，加到程控电话信道交换机7上或电感线圈上的电压不到1/10000；一旦电容器8被击穿时，高压线1上的高压通过线圈接地，装到电容器8下端的保险丝烧断，把高压与程控电话信道交换机7断开，防止交换机7损坏，与此同时与交换机相接的指示器20发出声、光告警。图中序号10表示元线中继器，是本区交换机到它区交换机的无线电线路中继设备。可视情况选择电力线载波中继器8和无线中继器10中之一。12是从本区程控交换机7至电话局或单位专用网交换机的中继线。13是由用户低压供电线路5通至用户的电源配电板，由开关、保险丝、电表、指示灯等组成，14是连接配电板13和负载(电灯、家用电器等)15的为用户专设的高频阻流线圈，其电感量为5—50毫亨，直流电阻低于0.01Ω，对100Kz高频信号感抗高于6.3KΩ，可阻止高频信号流入电灯等负载。16是电力线复用电话信道终端机，一边与高频阻流圈14并联，另一边与普通电话机17或用户交换机18相接。电话机17可以是脉冲、双音频信号话机，也可以是传真机、数传机。信道终端机16是直接对本发明的程控电话信道交换机进行通信的简易装置，每个双向信道终端，占用8KHz频谱带宽。信通终端机16的用户侧也可通过程控电话用户交换机18与几部电话机，例如4、8、16部电话机相接，它可与信道交换机16做在一个机壳内。

图1中只示意性地示出了6个信道终端机16及与此相关的程控电话用户交换机18，电话机17，负载15，高频阻流圈14等。实际上每对相、地线在100KHz至1100KHz频率范围内可设125信道，即可装设125个信道终端机；每个信道终端机可连接16部电话，即总共2000门电话。三对相、地线可接6000门电话。

信道终端机16后面也可接电力线路有线广播机19，它可占两个双向电话信道频带，即单向16KHZ频谱。

参照图2。图2是本发明的电力线复用电话网系统的电话信通终端机16的原理图。该终端机主要由发信通路和收信通路组成。其中发信通路包括依次串接的音频放大器35、高频调制器24、单边带带通滤波器26、低阻抗输出高频放大器27、耦合传输电容器28、与高频调制器24的另一输入端相接并受串接在话机17环路上的继电器21控制的3800Hz信号产生器22。其中音频放大器35通频带为300—3400Hz，可用1458或1558集成片实现，高频调制器24可进行正弦调幅，其输入为话音及3800Hz的信令信号；输出为调制后的100KHz—1100KHz之间的载波信号；单边带带通滤波器26通频带宽为300—3400Hz；低阻抗输出高频放大器27其输出是低阻抗，如数Ω左右，耦合传输电容器28可耐压700伏左右，容量高于1μF。在耦合传输电容器28和低阻抗高频放大器27之间的一对连接线上接有保安器29和指示器43，其功用类似于图1中的保安器9和指示器20。继电器21使用直流—24伏电源，41为其地线。当用户提起话机后，继电器21工作，接通信号发生器22，通过调制器24把提机信息信号发送给交换机7。每一个信道终端机16都有一个调制及解调载频，其频率范围与交换机用户电路解调及调制载频相一致，在100至1600KHz内选择。

收信通路包括由接在耦合传输电容器28和低阻抗高频放大器27之间两根导线上的并与低阻抗高频放大器27并联的接收带通滤波器31，以次串接在其后面的高频放大器32，解调器33，解调器33后面分成二个支路，其中一个支路由依次串接的低通滤波器34和音频放大器35组成，另一个支路由依次串接的300Hz窄带带通滤波器36，整流和光电耦合器37和接在话机17线路上的继电器23组成，收、发通路共用载频信号产生器25产生的载频信号通过倒换开关43分别送至发通路的高频调制器24和收通路的解调器33。其中接收带通滤波器31输入为低阻抗，通频带与单边带带通滤器26相同。高频放大器32除输出阻抗不要求低阻抗其增益为自动调节外，其余与高频放大器27相同，解调器33其工作过程与调制器24相反，把高频信息信号还原成低频，低通滤波器34通频带宽为300—3400Hz。

发信通路和收信通路通过差分器39的二个对角线与电话机17或程控电话用户交换机18相接。差分39由差分线圈与平衡电阻构成，将2线变成4线传输。300Hz窄带带通滤波器36，其输入端与解调器33另一输出端相接，接收由信道交换机7发来的300Hz振铃信号，其输出端与整流和光电耦合器37相接，当有300Hz来振铃信号时，输出低电位，使与整流和光电耦合器相接的继电器23工作，把铃流送到话机17或程控电话用户交换机18，然后再送至与交换机18相接的话机17，使用户电话机振铃。

序号40是交——直流电源，其输入端通过本信道终端机开关30(带保险丝)与配电板13相连，输入220伏，50Hz交流电，输出—24伏，±12伏，±5伏等供本机使用。为防止话单等交流信号进入直流电源，在话机17线路和交—直流电源40之间设有低频阻流圈38。为采用分组负荷补偿，以提高功率因数，电源40也可接在耦合电容器28之后。

42表示备用电源，41是—24伏地线，此地线为正极。

参照图3。图3是本发明的电力线复用电话网系统的程控电话信通交换机7的原理图。

信道交换机7主要由8部分组成：

第一部分为高频用户电路，如图中左边所示的部分，是本程控电话信道交换机特有的用户电路，其中上下仅绘出了两个用户电路，实际上有几个信道终端机16就有几个相应的用户电路，该高频用户电路也由收、发两个通路构成，其收信通路与频谱同号码用户电话信道终端机的发信通路相对应，包括由依次串接的耦合电容器28、低阻抗输入带通滤波器70，高频放大器32，解调器33，解调器33后面分成二个支路，其中一个支路由依次串接的低通滤波器34，语音放大器35组成，另一个支路由依次串接的3800Hz窄带带通滤波器73，整流与光电耦合器37与数据总线90相连的244接口电路59组成。

发信通路与同号码频谱用户电路信道终端机16的收信通路相对应，包括由依次串接的话音放大器35’，调制器24，带通滤波器72，其输出端接在所述低阻抗输入带通滤波器70和耦合电容器28之间的两根导线上的低阻抗输出高频放大器27和通过继电器21与语音放大器35’并联的接在调制器24输入端子上的377接口电路60。接口电路60的输入端与数据总线90相连，载频振荡器71的输出信号分别送至解调器33和调制器24。

收、发通路的放大器35的输出端和放大器35’的输入端分别连到差分器39的二个对角线上的接点b、c，差分器39的接点a与交换网络79相接。图中箭头表示信息流的方向，在低压供电线路和高频用户电路之间也接有保安器29，保安指示器43。

第二部分为交换网络79。根据容量大小，可采用8804，8816或8812型可编程交叉点开关矩阵集成片复接构成，它按信令信号由微机控制进行接续工作。为了保证每个双向电话信道有一个爱尔兰的话务量，交换网络的绳路数应等于1/2的高频用户电路数的内线绳路数加上区间外线和到电话局外线的绳路数及服务信令信号绳路数。

交换网络的上部方框分别表示与其相接的450Hz服务音(拨号音、忙音等)产生器80，双音多频信号电话号码转发器81和双音多频电话号码接收、译码器82。第二部分为公知技术。

第三部分为专设微机控制部分，由Z80B—CPU中央处理单元83，存储器空间地址译码器84，固化程序存储器85，临时数据存储器86，半固定数据存储器87，外设口地址译码器88，Z80B—CPU数据总线90，地址总线91，复位电路92，时钟定时电路93及反向器89构成。

专设微机控制部分按照预先设计好的程序，控制全交换机自动工作。第三部分也是公知技术，本文不再详述。

第四部分为变压器区间双向中继器，如图3右上方部分所示，其组成方框与用户电路类似，也由收、发两个通路组成，发通路包括与数据总线90相接的接口电路60，其输出端分成二个支路分别与各继电器21相接，继电器21控制的78、22的共用输出端和放大器35的输出端分别与调制器24的两个输入端相接，调制器的后面(按信息流的方向)依次串接单边带带通滤波器94，低阻抗输出高频放大器27和接在高压电线上的耦合器8，收信通路包括其输入端接在耦合电容器8和高频放大器27之间的两根导线上的并和高频放大器27并联的低阻抗输入带通滤波器96，依次串接在其后面的(按信息流的方向)高频放大器32，解调器33，解调器33输出端分成二个支路，其中一个支路由依次串接的低通滤波器34和话音放大器35组成；另一支路则首先分成二个并联的子支路，其中一个子支路由依次串接在一起的300Hz窄带带通滤波器36和整流光电耦合器37组成，另一子支路则由依次串接在一起的3800Hz音带带通滤波器73和整流光电耦合器37组成，所述二个子支路的输出端并接在接口电路59上，并通过它与数据总线90相连，发、收信通路的放大器35的输入端和放大器35’的输出、入端分别接在差分器39的b端和c端，所述差分器的a端与交换网络79相接。

第五部分为联接本机到普通电话局交换机用户电路的双向中继器77，12表示中继线。双向中继器77的电路是已经成熟的已知技术，本文不作介绍。

第六部分为联接本程控电话信道交换机一个单元到另一个空分单元的内线双向中继器，它也由收、发通路组成。其中发信通路包括与数据总线90相接的接口电路60，其输出端分成二个支路分别与继电器21相接，继电器21控制的78、22的输出端与放大器35相接；收信通路包括放大器35’，其一个输出端分成二个并联的支路，其中一个支路由依次串接的3800Hz窄带带通滤波器73和整流光电耦合器37组成，另一个支路则由依串接的300Hz窄带滤波器36和整流光电耦合器37组成，这二个支路的输出端同时并接在接口电路59上并通过它与数据总线90相接，交换网络79与差分器39的a端相接，差分器39的b端与发信通路的放大器35的另一输入端相接，c端与收信通路的放大器35’的另一输出端相接，其它单元的内线中继线与差分器39’的a’端相接，差分器39’的b’端与发信通路的放大器35的输出端相接，C’端与收信通路放大器35’的输入端相接。

第七部分为信令信号部分，如图3左下部所示，它包括3800Hz信号产生器22、300Hz信号产生器78。其中3800Hz信号产生器22为主叫侧交换机发送线路信号用；300Hz信号产生器78对用户电路作为发送振铃信号用；对中继线作为被叫侧交换机应答信号用。

第八部分为其它部分，包括AC/DC电源98，保安装置29，指示器20、43，电源开关30，耦合电容器组28及备用电源99。

本发明的电力线复用电话网系统的工作原理如下：

参阅图1—图3。如图1所示当主叫用户提起话机17，拨0，接通信道终端机16的—24伏环路，继电器21工作，接通3800Hz振荡器22。该提机信号经调制器24，滤波器26，放大器27，经耦合电容器28送上用户低压供电线路5。如图3所示此时程控电话信道交换机7的同“频带”号的高频用户电路接收此信号，经同频带位置的带通滤波器70、高频放大器32、解调器33，经窄带滤波器73提取出此信号，送入整流光电耦合器37，经接口片59，数据总线90、送入专设微机CPU83。

在10毫秒之内，CPU检测到某号信道终端提机信号，即把450Hz连续拨号送到该终端机，所经路线是交换网绳路，差分器39、话音放大器35，调制器24，带通滤波器72，高频放大器27，经用户低压供电电路5送到对应频带号码的上述信道终端机，经带通滤波器31，高频放大器32，解调器33，低通滤波器34，音频放大器35’，差分器29，用户交换机18(或直接到话机17)(参照图2)，然后经用户交换机18将拔号音信号输送到用户话机17。

主叫用户拨号，用户交换机18收、转发拨号，再经与上述提机信号同样路程到信道交换网络79，双音频号码接收译码器82，数据总线90，至专用微机CPU并存入临时数据存储器86内。

专用微机83分析，判号向被叫用户转发号码。如果是本区号码，则寻找到空闲的被叫用户电路，在交换网络79用空闲发号绳路接通被叫号码的高频信道的用户电路，从此号话音信道内把双音多频电话号码送上用户低压供电线路5。

被叫用户信道终端机的频带对号带通滤波器31接收此号码信息，并送至用户交换机18，它接收识别此电话号码，向被叫用户电话机送振铃铃流信号，被叫用户铃响。

被叫提机，主、被叫通话、主叫电话话音信号经过用户交换机，用户低压供电线路5，信道交换机7的主叫高频用户电路，程控信道交换机的交换网络79，被叫高频用户电路、用户低压供电线路5，频带位置对号的被叫方信道终端机，被叫用户交换机18，被叫用户电话机17；反之被叫话音信号则按相反的路程进行。

如果被叫用户是区外线，则经对外中继器与被叫方信道交换机联通，信令信号在程控自动交换机之间互传。如果是市话局用户，则经过中继器77，中继器12通信。

本发明的电力线复用电话网系统由于能利用现有的电力线传输和交换音频信号，因而可以大量减少建网投资，建设速度快。本发明的电力线复用电话网系统因为是以高频传输话音信号的，因而普通电话不能窃听；又因为是统一给出每一个信道一个特定的载频范围，因而同类电话也不能窃听，也不会出现串话问题，因而保密性极强。又由于在线路上加装了保安器，因而使用起来极其安全。

Claims (5)

1.一种电力线复用电话网系统，包括高压电力线(1)、变压器(3)、低压供电线路(5)、电话机(17)，本发明的特征在于还包括：

a.电力线复用程控电话信道交换机(7)，其输出、入端与低压供电线路(5)的至少一对相地线相接，另一边其输出、入端引出线通过耦和器(8)与高压电力线(1)相接；设于它地的程控电话信道交换机(7)，由其中继器经高压耦合器(8)与高压电力线(1)与本地上述设备联成长途电力线复用电话网，

b.高频阻流圈(14)，其一边与低压供电线路(5)的一对相地线相接，另一边与负载(15)相接；

c.电力线复用电话信道终端机(16)，其一边输出、入端与高频阻流线圈(14)并接，其另一边输出端与电话机(17)或用户交换机(18)相接；

所述的电力线复用程控电话信道交换机(7)包括高频用户电路、交换网络(79)、专设微机部分、中继器、信令部分和电源，其中：

所述高频用户电路由收、发两个通路构成，其收信通路与同号码频谱用户电话信道终端机(16)的发信通路相对应；发信通路与同号码频谱用户电话信道终端机(16)的收信通路相对应；

所述电力线复用电话信道终端机(16)包括交——直流电源(40)，发信通路和收信通路；

所述中继器包括：与另外供电变压区的同类电话程控信道交换机相接的变压器区间双向中继器和与普通电话局交换机用户电路相联的双向中继器(77)及到它单元的内线双向中继器，所述的变压器区间双向中继器和内线双向中继器均由收、发两个通路构成。

2.按照权利要求1所述的电力线复用电话网系统，其特征在于所述的耦合器(8)和所述信道终端机(16)的收、发信通路上的耦合器(28)为耦合电容器，其中(8)为高压耦合电容器。

3.按照权利要求2所述的电力线复用电话网系统，其特征在于在连接程控电话信道交换机(7)与高压耦合电容器(8)的一对引出线上接有高压保安器(9)，在耦合电容器(28)与信道终端机(16)的发信通路和收信通路相接的一对引出线上接有保安器(29)。

4.按照权利要求1或2或3所述的电力线复用电话网系统，其特征在于所述的高频阻流线圈(14)的电感为5～50毫亨，直流电阻小于0.01欧。

5.按照权利要求4所述的电力线复用电话网系统，其特征在于在所述的程控电话道交换机(7)上设有无线中继器(10)。

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