CN1042280A - 用于电信设备中瞬变信号的消除电路 - Google Patents

Abstract

瞬变信号消除电路安置在从用户电话到电话中心局的一个本地回通信回路中，通过这一回路传送振铃、挂机、摘机信号，并消除在这些信号中的瞬变信号。本电路将用户电话和中心局与本地回路隔离，直至检测到一个摘机信号，并当用户电话出现一个挂机状态时恢复这一隔离。以这种方式，该本地回路可同时用于话音通信和第二种信息信号且每种信号可以占有相同的带宽。这些信号能互相独立地操作。

Description

本发明涉及信息传输领域，更为具体地讲是涉及一种瞬变信号消除电路，该电路可以去除电话本地回路中的寄生瞬变信号，通过这种方式该电话本地回路能够为正常话音信号和一种第二信息信号两种信号同时利用。

全世界电话用户的数量是可观的且正在急刷增加之中。一般每一位这样的用户都经由称为电话“本地回路”的一对金属线与中心电话局相连。这样一个通信通路的庞大网络是极度地使用不足的，因为这种网络通常只用于经由一个或多个电话中心局电话用户之间偶而进行的话音通信。此外，为了提供诸如观看交互电视，在家中购物与银行业务，家庭或办公室报警情况监视以及许多其它应用方面的服务，在这些服务中必须传送数据给电话用户或从电话用户那里接收数据，从而出现了将数据接入电话用户的不断增长的需要。众所周知的电话本地回路网的低利用率和将数据接入电话用户的日益增长的需求，引起了不干扰基本话音通信，而利用电话本地回路进行信息传输装置的研究。

现在已经有一些允许在本地回路上同时传输话音和第二种信息信号的系统这种系统的其中之一是描述在转让给本受让人英特普勒克斯公司（Interplexco.）的英国专利4，493，948与4，528，422中。这些系统通常包括一个在第一地点（例如，电话用户所在地点）连接到本地回路的塞环和塞尖线上的一个信息终端，和在第二地点（例如电话中心局）也与塞尖和塞环线相连接的与上述信息终端相对应的信息终端。这些信息终端设计成在塞环与塞尖的对应导线与地之间传送其幅度及相位均为互辅的信号。这些信号在塞尖与塞环线之间是经过仔细地纵向平衡的，而当精确地平衡时，这些信号不会干扰正常的基本话音通信。当然，可以认为由于电话设备是根据检测在塞尖与塞环线上的信号之间的电压和/或相位差的原理工作的，话音通信是不会被干扰的。结果，完全平衡的信号对电话设备基本上是感觉不到的。

在上面所引用的二份美国专利中所描述的那些系统允许在通过本地回路传输的正常话音通信上叠加一个第二种信息信号，从而提供了良好的服务。然而，为了使这些系统能正常工作，必须随时维持塞尖与塞环线之间的完全信号平衡。

在维持本地回路的金属塞尖与塞环线上传输的平衡信号中产生了一个问题，诸如塞尖与塞环线长度上的差翼，制造公差的差翼，以及不同的环境条件等因素可能改变两条导线中任何一条的阻抗。任何阻抗的改变，即使十分微小，也能导致不平衡的纵向信号，即，这些信号中出现振幅与相位上的差异，这些差异进而产生对正在本地回路上所传输的声音通信之间的有害的干扰（串话）。

过去对这一问题的解决办法中包括在本地回路中使用需要由技术人员定期调整的人工可调式电位器。然而，加在需要这种人工调整的电路上的维护费用本身就使得广泛地采用这一技术成为不实际的，例如难于把它用于现存的电话网中。

最近，在一项名为“纵向传输系统的自动平衡电路”的未决申请中，公开了自动为连接本地回路上的两个信号提供相位与振幅平衡的装置。一个信号在塞环线与地之间传输，而另一个信号则在塞尖线与地之间传输。虽然这一技术允许两个信号同时连接到本地回路仅管这两个信号是平衡的，但是环路上会出现与这种同时传输相干扰的瞬变信号，这种瞬变信号出现的期间之一是在由一个用户电话向中心局送出由挂机至摘机的信号时，而另一个由挂机至摘机的随时出现的期间是在中心局向该用户电话传送振铃信号的期间。从而，这就是十分有必要在话音通信网的兼容操作中和这种兼容操允许利用本地回路传输话音通和另外一种信息信号的通信方式中消除由于存在这种瞬时信号造成信息丢失的原因。

一般说来，本发明能够消除在本地回路中的有害瞬变信号，这种有害瞬变信号干扰利用该本地回路同时传输的代表不同信息的两个平衡信号。此外，带有这种瞬变信号的信号是通过本消除电路连接到本地回路的。本发明还提供用户电话与本地回路之间的隔离作用，直到在用户电话上检测出摘机状态信号以后。而当用户电话检测出挂机状态信号后这种隔离也被恢复。这一技术的一个特点是对于正常的话音通信是透明的，並且与允许叠加在话音信号上一种第二信息信号的电路相兼容，从而使一条本地通信回路可以同时用于传输话音和第二种信息信号。

图1是表示本发明与现存的电话网联合使用的方式的框图;

图2是表示本发明的框图，其中描述了图1中的瞬变信号消除电路11与14中的各种电路元件;

图3是表示图2中的控制单元204的框图;以及

图4是表示图2中的控制单元211的框图。

图1示出了本发明的一个说明性应用，其中一个第二种信息传输系统被连接到电话系统的一个常规的本地回路上，以不干扰同时正常的话音通信的状态传输一个第二信息信号。当然，应当理解的是，这一第二信息信号所传送的信息可以有多种形式，例如声音，数据，传真等等，並且这一信号可能占有从大约100到3400HZ的整个话音带宽。该传转系统包括瞬变信号消除电路11和14以及信息终端12和13。在电路11和14中，每个都有利地装有一个自动平衡电路，该电路是名称为“用于纵向传输系统的自动平衡电路”向共同未决申请的主题並与4，493，948与4，528，422号美国专利所公开的电路一起转让给本受让人。这一申请和援引的专利列在这里以供参考。如图所示，瞬时信号消除电路11和14是与从电话中心局10到用户电话机15的回路16串联的。回路16是一常规的具有一根塞尖线和一根塞环线的二线式导线，並且可以具有常规电话网中所允许的任何长度和阻抗。信息终端12和13经由有利地包含在瞬变信号消除电路11和14中的接口电路连接在电路11和14之间的回路16上。当然，应当这样理解，在电话中心局方面可以装设适当的设备将从信息终端12接收的信息传输到任何需要的地点，並且可以向终端12传递信息。

如下面将要描述的，电路11和14允许回路16在中心局10与用户电话15之间正在进行话音通信的同时，使终端12和13之间进行信息传输。瞬变信号消除电路11和14中的自动平衡电路为回路16上的话音与数据信号提供相位与振幅平衡，当提供了这些平衡以后，回路16所传输的数据和话音信号之间便不存在相位或振幅差。

即使提供了相位和振幅平衡，如在以上引用的共同未决专利申请中所描述的，在电话网中依然存在瞬变信号，这种瞬变信号之一是来自电话中心局的振铃信号，而另一个则是来自一个用户电话的从挂机到摘机的信号。振铃与用户电话信号都包含一个尖峰或波动，即使在第二信息与正常话音信号平衡时也会导致信息丢失。再者，振铃信号中的波动可以出现在振铃信号的任何时候。这些干扰尖峰或波动的存在对于正常话音通信並不引起麻烦，因为在振铃和从挂机到摘机的信号出现期间人们並不通话，但是在信息传输与话音通信同时发生在同一带宽时它们会导致信息丢失。瞬时信号消除电路11和14的功能便是消除在振铃和从挂机到摘机的信号中出现的瞬变，而且不干扰这些信号在正常话音通信中的功能。

现在参见图2，来自用户电话15的塞尖与塞环线串联到瞬变信号消除电路14。电路14包括用户线接口电路（SLIC）201，开关202，驱动器203，控制单元204和205，振铃信号发生器206，以及接口207，SLIC201是一众所周知的二至四线式的电话接口，它提供监视交换系统和用户回路之间的信令与音频的传输所必需的功能。例如阿普坦克微系统公司（ApteR    Micro    System）所制造的AMS2002或2006这样的商品器件可用作SLIC201。虽然可以用其它的商品另件，但为了清楚起见，在下面的说明中我们使用了阿普坦克微系统器件的接线端符号标记。驱动器203连接到延伸在瞬时信号消除电路11与14之间的回路16上，並且以众所周知的形式提供发送（Xmit）与接收（Rec）信号线。这些线通过开关202的不同接点连接到SLIC201的发送（Xmit）与接收（Rec）端上。SLIC201的塞尖和塞环端分别连接到从用户电话15延伸到瞬变信号消除电路14的回路16上的塞尖与塞环线上。SLIC201的铃键检测端（SHD）连接到控制单元204的输入端而单元204的输出端则连接到驱动器203与开关202之间的发送线上。控制单元205连接到驱动器203与开关202之间的接收信号线上並提供连接到振铃发生器206的输出端从而连接到瞬时信号消除电路14与用户电话15之间的回路16的塞环线，信息终端13先通过接口207后连接到延伸在瞬变信号消除电路11与14之间的回路16上，这一允许一个第二信息信号叠加在话音通信上的接口包括一个自动平衡电路，该电路有利地具有上面引用的共同未决申请所描述以及4，493，948与4，528，422号美国专利中所公开的电路型式。

来自中心局10的塞尖与塞环线连接到瞬时信号消除电路11。电路11包括驱动器208，开关209，反向线路接口电路（RLIC）210，控制单元211与212，以及接口213。RLIC210是一种众所周知的设备，该设备是为了连接增加性能或改变传输方法的辅助设备的目的而端接来自电话中心局的一条电话线，RLIC210可以利用诸如阿普坦克微系统公司所制造的AMS2039，2040，2041，或2042这样的商品器件。虽然也可用其他类似的设备，但为了与以前的说明相一致，我们使用了阿普坦克微系统设备的接线端符号。

驱动器208连接到回路16，並提供连接到开关209的各接点从而分别连接到RLIC210的发送（Xmit）与接收（Rec）端的发送（Xmit）与接收（Rec）线。从中心局10延伸到瞬变信号消除电路11的回路16的塞尖与塞环线分别连接到RLIC210的塞尖与塞环端，控制单元212的输入端连接到开关209与驱动器208之间的接收线上，而其输出端则连接到RLIC210的捕获端上。另一方面，控制单元211的输入端连接到RLIC210的反向（REV）端，而其输出端则连接到开关209与驱动器208之间的发送线上。信息终端12经过与接口207在功能与结构上完全相同的接口213后连接到瞬变信号消除电路11与14之间的回路16上。

来自用户电话15的从挂机到摘机和从摘机到挂机信号是经由回路16送往SLIC201的，而后者吸收有害的尖峰或波动信号並在其SHD端产生一个铃键检测信号，该信号被送至控制单元204的输入端。在检测到一个从挂机到摘机信号时，单元204产生一个控制信号，该信号在有害的尖峰或波动通过以后闭合在正常情况下是断开的开关202。此外，单元204还产生一个连接到驱动器203与开关202之间的发送线上的输出信号。这一输出信号通过回路连接並经由驱动器208提供给控制单元212。在收到这一输出信号时，单元212闭合开关209並将该输出信号送到RLIC210然后，RLIC210以常规方式向中心局发信号通知在用户电话上出现一个摘机状态。此外，RLIC也吸收一切瞬时尖峰（波动）信号。以类似的方式，一个摘机至挂机信号也由来自SLIC201的检测信号所指示。响应这一信号，控制单元204断开开关202並向控制单元212提供一个输出信号，控制单元212也将开关209断开，这一输出信号同时被送至RLIC210，RLIC210在收到这一信号后，向中心局发信号通知用户电话的挂机状态。

应当注意的是，瞬变信号消除电路11和14在这两个信号消除电路之间的回路16部分起到了对用户电话和中心局的隔离作用，以便消除瞬间信号，当电话15发生摘机时消除了对同时在终端12和13之间的信息传输的干扰。此外，消除电路11与14向中心局10提供存在一个挂机或摘机状态的信令。具有优越性的是，这一动作的发生对于终端12与13之间的信息传输是透明的，亦即不被觉察的。再者，用户电话的挂机和摘机状态传送到中心局所使用的信号要不是消除了瞬变信号的话，与现有的话音通信中所用的信号是完全一样的。最后，可以注意到，终端12与13之间的信息传输可以和用户电话15与中心局10之间的话音通信同时进行，而且这一信息传输可以与用户电话与中心局之间的话音通信毫无关系地进行。

图3表示控制单元204中的电路。来自SLIC201的钩键检测信号被送至两个非重复触发性的单独发电路301和302，其中之一响应12V至0V负跳变信号，而另一个响应0V至12V正跳变信号。每个单触发电路产生一个5V脉冲。从而，当用户电话从摘机变为挂机或从挂机变为摘机时，单触发电路的输出是一个5V脉冲。电平转换器303接收这些5V脉冲並生成一个+12V至-12V之间的信号，这一信号送到函数发生器304。然后，该函数发生器产生一个正弦波的单次触发的单音串，该单音串经过驱动器203与208送到控制单元212。单元212中的一个滤波与峰值检测器从暂态中鉴别出该单音串並且在用户电话15上出现摘机状态时将常开的开关209闭合，而在用户电话15出现挂机状态时将开关209返回到常开状态。控制单元212同时将该单音串送到RLIC210，RLIC210识别出这一已经转换成高或低状态的信号，並向中心局10发信号通知出现了挂机或摘机状态。

单触发电路产生的5V脉冲还送到求和电路305，求和电路305的输出送到D型触发器306的时钟引线，作为一位计数器配置的触发器306提供在用户电话15上出现摘机状态时闭合常开开关202以及在这一电话上出现挂机状态时断开开关202的控制信号。

为了消除在振铃信号中干扰以同一带宽进行的同时传输信息和话音通信的瞬变信号，该振铃信号被送到RLIC210，该RLIC210在其反向（REV）端上提供一个输出信号送至控制单元211。单元211也提供一个输出信号。该信号通过驱动器208和203送到控制单元205，然后，单元205驱动振铃发生器206以向用户电话15提供一个振铃信号。

图4更为详细地表示出控制单元211单所执行的信号处理，振铃电压被提供给RLIC並在那里采到检测，並响应该振铃信号产生一个4V的方波信号。这一方波送到包括检测器401上，包络检测器将检测到的信号包络送到电平调整电路402。在电路402中，产生一个+12V至-12V的控制波形，而这一波形被送到函数发生器403。发生器403提供一个5V峰峰值的正弦波。这些信号是短持续期的，並称作单音串，这些单音串被送到控制单元205。这些5V单音串使控制单元205驱动振铃发生电路206，在电路206中使用一个105V电源供电的铃流发生器产生无瞬变的振铃信号。

当然，应当理解为，本发明是根据一个具体的实施例公开的，对于本专业的技术人员可以不脱离本发明的精神和范围做出其他的变化和改型。例如首先，虽然信息终端12在图中是连接到接口213的，但这一连接也可以改变到一个数据或话音开关的位置上或者通过中心局10进行硬连接。这种可供选择的连接将允许信息终端13与连接到其它本地回路上的信息终端进行通信。从而，多个信息终端可以连接在一起。其次，虽然振铃信号是在瞬变信号消除电路11中检测的並且产生一个信号。使瞬变信号消除电路14中再生一个“干净的”振铃信号，即不含瞬变的。但一个干净的振铃信号也可以在瞬变信号消除电路14中产生並从这里通过瞬变信号消除电路14送到用户电话15上。

最后，虽然接口207与213是表示在电路11和14中的，但这些接口也可以是在这些电路的外部的。

Claims (15)

1、用来将用户电话连接到电话中心局的通信回路中的设备，所述装置包括：

用于接收不同的输入信号和提供与每个所述输入信号相关的输出信号的装置，所述接收装置也消除出现在所述输入信号中预先确定的一个中的有害瞬变信号使得各输出信号中不包含这种有害的瞬变信号，以及

电路通路控制装置响应所述接收装置所接收的各输入所述信号中某特定的一个，用来闭合延伸在所述设备的第一与第二端子向的一条常开的第一电路通路，並且响应所述接收装置所接收的所述各输入信号中的另一个输入信号，重新断开所述电路通路。

2、按照权利要求1所述的设备，其中所述第一和第二端子每一个是一对端子。

3、按照权利要求1所述的设备，其中所述输入信号是在所述第一与所述第二端子上接收的。

4、按照权利要求1所述的设备，其中所述各输入信号中的所述预先确定的一个输入信号是一个由所述电话中心局馈送到所述通信回路並指定送往所述用户电话的振铃信号，並且所述接收装置消除出现在所述振铃信号中的有害瞬变信号。

5、按照权利要求1所述的设备，其中所述输入信号中每个所述预先确定的信号是一个表示在所述用户电话上的一个摘机状态並指定送往所述电话中心局的信号，並且所述接收装置消除出现在摘机指示信号中的有害瞬变信号。

6、按照权利要求5所述的设备，其中所述电路通路控制装置在所述接收装置接收到摘机指示信号后，闭合所述常开的电路通路。

7、按照权利要求6所述的设备，其中所述电路通路控制装置在摘机指示信号中出现的有害瞬变信号消失以后，闭合所述常开的电路通路。

8、按照权利要求6所述的设备，其中所述输入信号包括一个指示在所述用户电话的一个挂机状态的信号，並且所述电路通路控制装置响应这一挂机指示信号将所述电路通路恢复其常开状态。

9、按照权利要求1所述的设备，其中所述输入信号的所述预先确定的信号与所述输入信号的所述特定的信号表示同一信息。

10、按照权利要求1所述的设备，其中所述输入信号的所述预先确定的信号与所述输入信号的所述特定的信号表示不同的信息。

11、按照权利要求1所述的设备，其中所述电路通路控制装置所控制的所述电路通路有两根导线。

12、按照权利要求1所述的设备，其中所述输入信号的所述特定一个是与指示在所述用户电话的一个状态的信号相关联的。

13、按照权利要求1所述的设备，其中所述输入信号的所述另一个信号是与指示在所述用户电话的一个挂机状态的信号相关联的。

14、按照权利要求1所述的设备，其中所述电路通路控制装置所控制的所述电路通路传输话音信号。

15、按照权利要求1所述的设备，其中所述接收装置在所述第一与第二端子之间提供一条第二电路通路用于在所述中心局与所述用户电话之间传输信令信息，而所述电路通路控制装置控制在所述第一电路通路上的话音通信流。

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