CN1074220C - 传送全活动图像的电信系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种改进的电信系统，能通过目前仅用于话音和数据通信的扭绞线对线路传输全活动彩色图像、话音和数据。信号传输距离1828.8米以内。放大所述线路中收到的信号，并加入与线路阻抗值成正比，而矢量方向相反的补偿阻抗，从而实现增益一致，抵消线路阻抗的信号劣化效应，普通电话线路所送图像信号，而且，还能同时传送电话和数据信号。

Description

传送全活动图像的电信系统

本发明涉及一种用以在扭绞线对电话线形成的线路中同时传送多路通信信号(其中包括至少一路图像信号)的系统。

在传统的电信系统中，迄今为止只有通过专用于宽带传输的通信线路才能传送全活动图像(Full Motion Video)，而用于传送电话通信的信号其带宽相对较窄。在电话通信中传送话音信号要求带宽约为4000千赫。这一带宽将能适应人类语音范围内的频率以及用以建立通话连接的拨号音和所拨数字编码音的频率。

为了满足对全国和全世界的公众提供电话通信的需要，从电话局到用户所在处已经建立电话线路基础设施。在许多国家，包括美国，这种电话线路由线径为16、22、24或26号(AWG美国线规)的绝缘铜钮绞线对段组成。无数这种扭绞线对电话线用电话杆架空安装和电缆管道埋置地下，将用户所在处连接到电话局，而电话局又通过电话通信网连接到全国和全世界。

由于扭绞线对电话线的线路阻抗，在这些电话线中传送的通信电信号总有一些衰减。其衰减的程度取决于扭绞线对线路的长度。即该线路越长，电话局与用户话机之间的阻抗就越大。

因此，在传统的电话系统中，最好是来自用户处的信号能形成相同的衰减，使到达电话局的所有电话信号，可通过相同类型的公用载波设备进行放大和处理。通过周期性地插入串联电感，规定频率范围内的传统扭绞线对电话线的线路衰减可降低，而且其衰减频率特性几乎是平坦的。这种周期性插入电感的方法称为加感。传统的方法是以1828.8米的间距对扭绞线对电话线加感，该电话线设计成传导0至4000赫的频率。加感线圈通常设置在人孔内和电话杆的架空设备盒内。这种传统的加感方法使与电话局距离不同的用户在电话局具有比较一致的信号电平。

然而，这种传统电话线路虽然适合于传送电话机之间的话音通信，甚至诸如计算机和传真机之间的数据通信，但在其上传送图像信号却至今未能成为现实。与话音和数据通信不一样，它们仅需约4000赫的带宽，传送全活动图像信号，例如电视信号，则需要有最少为4.5兆赫的带宽。在美国的电话通信系统中，联邦通信委员会要求电话通信载波机配置6兆赫的带宽，以传送电视信号。在其它国家，例如欧洲的一些国家，则要求带宽为7.5兆赫。

图像信号之所以需要有远远大于话音信号的带宽的原因在于，为了传送视频图像必须在水平扫描光栅中扫描大量的点。在每次扫描结束时，相对于重现的图像信息产生一个消隐脉冲，在该消隐脉冲期间产生极性与图像信息相反的行同步脉冲。行脉冲用以使各条水平扫描线同步。同样，也必须使场扫描或垂直扫描同步。这时由场回扫期间产生的另一脉冲群完成的。

在传统的全活动图像或“快扫描”电视传送中，从一条水平线的起点至另一条水平线的起点，时间间隔为63.5微秒。完整的每一帧图像由两个交叉的场组成。帧频为每秒30帧，每帧有525条扫描线，由于场消隐脉冲期间占用时间，其中约有93％是可见的。为了使水平分辨率大致与垂直分辨率相等，最小带宽约需要4.5兆赫。相对于话音和数据传送所用4000赫的宽带频谱而言，等于及大于该频率范围下文将称为宽带频谱。由于图像信号传过传统扭绞线对电话线路时受到劣化，迄今为止都认为通常用作电话通信基础设施的传统线路不能满足图像信号传输。对于大约304.8米以上的长度，图像信号的水平同步脉冲将降低信号的清晰度，并且将会与视频数据混合。其结果，接收机将无法区别各条水平扫描线。而且，靠近频带上端和下端的信号部分一般比靠近频带中部的信号部分受到的劣化更大。由于彩色信息在图像信号频带的上端传输，故图像信号在由传统扭绞线对电话线组成的线路中传输中，其色彩将很快损失掉。于是，全活动电视图像信号，尤其是彩色图像，其传输至今仍需采用用宽带载波设备。现有结构的电话通信线路至今仍被视为是不适合于传输全活动图像信号的。

本发明的主要目的在于提供一种电信系统，它利用一段或多段扭绞线对电话线作为线路媒体，以传送全活动图像信号。因此，本发明的电信系统允许电视摄像机通过传统的扭绞线对电话线发送图像信号。

本发明提供一种能在利用传统扭绞线对电话线的通信线路中传送图像信号的系统，它允许在几乎所有居住中心已敷设并在工作的现有基础设施电话通信线路中传送图像信号，本发明无需将专用的宽带载波设备接入建筑物内以传送该处的图像信号。

根据本发明的一个主要方面，提供一种传输图像信号的电信系统，它包括：提供至少4.5MHz带宽的宽带图像的信号的图像信号发生装置；与所述图像信号发生装置相连，以放大所述宽带图像信号，并把它发送的线路驱动装置；具有相反两个端头且由未加感扭绞线对电话线形成的线路，上述端头之一连接成接收所述已放大宽带图像信号；与所述扭绞线对线路的所述另一端头相连，以接收并放大所述宽带图像信号的对称图像变换装置；连接成接收所述对称图像变换装置的所述宽带图像信号，并使所述图像信号的阻抗与所述扭绞线对线路的阻抗值成正比，而矢量方向相反，由此校正所述宽带信号在所述扭绞线对线路中的阻抗劣化宽带的校正放大装置；与所述校正放大装置相连，以接收所述已校正宽带图像信号的图像接收机。

本发明的基本工作原理是要求扭绞线对线路中的电话线对为未加感。由于长度在1828.8米以内的电话线对通常仅于用户处和电话局加感，故上述要求不难实现。扭绞线对电话线上的任何加感都必须除去，以便本发明正常工作。如果上述线对长于1828.8米，在1828.8米以内的间距必须采用线路放大器。此线路可以由一延伸于两用户终端设备之间的扭绞线对组成，也可由连接于用户处与一汇接电话局或用户处与不同电话局之间的用户线集合组成。

在无加感的情况下，传统的扭绞线对电话线会对其中传送的图像信号加一已知阻抗。由于阻抗是具矢量传输因数，故可以在信号送到显示用图像接收机前，将相应的反向阻抗加于所接收的信号上。由此作用于图像信号上的阻抗是相反的。因此，尽管图像信号的水平同步脉冲劣化，但由于它是处于图像信号频带上端和下端位置的图像信号的信息承载部分，故加在所接收图像信号上的校正阻抗对于这部分图像信号有最大的校正效果。于是，一旦将矢量方向相反的阻抗加在所收到的图像信号上，该信号即可相当精确地重现其到达扭绞线对电话线发送端时的原样。

由于完全重现图像信号是有可能的，故传统的电话扭绞线对线路不再局限于4000赫窄的话音和数据传送频带。与此相反，在传统的扭绞线对电话线上可以传送宽带信号。在本发明的电信电路中传送的图像信号最好由带宽为至少约6兆赫的图像信号发生装置提供。因此，根据本发明可以传送符合美国联邦通信委员会有关单色和彩色电视频道传送要求的图像信号。

校正放大器装置将校正阻抗加到所收到的图像信号上，它最好包括一个接收信号射极跟随放大电路和阻容组合件，后者可以根据扭绞线对线路的长度，选择一种组合接入接收信号射极跟随放大电路中。校正放大器装置还包括相位调节装置，用以将相位调节加到图像信号上。该相位调节装置由相位调节放大器电路和电阻、电容、电感组合件组成，后者根据扭绞线对线路的长度，可以选择一种组合接入相位调节放大器电路中。

线路驱动器装置最好包括一个内含发送信号射极跟随放大电路的增益选择装置，以及阻容组合件，后者根据扭绞线对线路的长度，可以选择一种接入发送信号射极跟随放大电路中。通过提供带所选阻容组合件的线路驱动器装置，系统可以调节使图像信号在通过扭绞线对电话线传送时，能在其整个带宽上劣化较均匀，而不会在图像信号频带的上、下端过度劣化。采用对称图像变换器装置和校正放大器装置，可以更方便地校正和重现图像信号。

如今，采用根据本发明的传统扭绞线对线路，可以获得宽带传输性能的进一步的优点，本发明的较佳实施例不仅包括在传统的扭绞线对线路上传送单一图像信号，而且包括在传统的扭绞线对线路上传送多路复用的多种信号。该多种信号是在电信电路的发射端经调频复合在一起的，并在接收端进行解调。实际上，采用多路复用技术可以在由设计用于普通电话机的电话线组成的一传统扭绞线对线路上，传送多路图像信号、多路话音信号、多路数据信号以及图像、话音和数据信号的各种组合。

在根据本发明的这种多信道系统中，电信电路不仅包括图像信号发生装置，而且包括至少一个话音频带信号发生装置，用以提供话音频带信号。这一信号具有约为4000赫的带宽。该系统进一步配置多路复用装置，它用来接收图像信号发生装置的图像信号和来自话音频带信号发生装置的话音频带信号，并通过线路驱动器装置和在扭绞线对线路上同时发送图像信号和话音频带信号。除了图像接收机外，一个话音频带接收机被耦合于校正放大器装置以接收话音频带信号。

本发明的系统可以用来在10兆赫的带宽内传送多路复用在一起的信号。于是，例如图像信号可以与4000赫的全双工电话话音信号，进一步与附加的全双工数据信号、话音信号或组合的数据和话音信号多路复用在一起。

此外，多个图像信号可以多路复用在一起，并利用本发明的系统进行传送。实际上，通过利用正交调幅技术，总共可有四种不同的图像信号多路复用在一起，并可同时在一扭绞线对线路上传送。

本发明可以参照附图进行更为清楚和评细的描述。

图1是根据本发明构成的一个全双工多路复用电信系统实施例的方框图。

图2是图1所示电信系统用户站之一的一种发信终端方框图。

图3是表示按图2所示发信终端调制时各种信号的频率特性图。

图4是图1所示电信系统用户站之一的一种接收终端的方框图。

图5是用于图2所示发信终端和图4所示接收终端的直流电压源的示意图。

图6是用于图2所示发信终端和图4所示接收终端的一个双向平衡混频电路的示意图。

图7是用于图2所示发信终端和图4所示接收终端的放大器电路的示意图。

图8是用于图2所示发信终端和图4所示接收终端的带通滤波器电路的示意图。

图9是用于图2所示发信终端和图4所示接收终端的陷滤波器电路的示意图。

图10是用于图2所示发信终端和图4所示接收终端的振荡器电路的示意图。

图11是用于图1所示电信系统的发信终端的宽带放大器的示意图。

图12a和12b是用于图1所示电信系统发信终端的线路驱动电路的示意图。

图13a和13b是用于图1所示电信系统接收终端的对称图像变换器电路的示意图。

图14a和14b是用于图1所示电信系统接收终端的校正放大器电路的示意图。

图15是图1所示电信系统的一种变换的方框图。

图1表示一个电信系统，它总的用标号10表示。该电信系统10延伸于一对用户站12和14之间，每个用户站都有一套收发信设备，它们通过扭绞线对线路16连接在一起，一线路16均由未加感扭绞线对电话线组成。

                      用户站

电信系统10的各个用户站12和14都有一个图像信号源，图中用摄像机18表示；并有一个图像接收机，图中用电视机或监视器20表示。图像信号源18具有至少为4.5兆赫，最好为至少6.0兆赫的信号频率带宽。

用户站12和14分别进一步包括一个拥有调频电路24和频率解调电路26的多路复用单元22。图像信号源18经由多路复用单元22的调频电路24连接到宽带放大电路28。该宽带放大电路28耦合到图像信号源18，以接收由其发出的信号，产生经放大的信号。图11示意性地画出该宽带放大电路28。

各未加感扭绞线对线路16长度都不超过1828.8米，而且都有一已知阻抗。该线路经耦合后接收来自宽带放大电路28的已放大宽带信号。用户站12和14中的各发信设备还分别配备一线路驱动器电路19，它拥有电路部分218和220，图12a和12b分别画出其示意图。

用户站12和14中的各接收设备均配备一对称图像变换器电路30，它连接扭绞线对电话线16，接收并放大由其传送的宽带信号。各对称图像变换器电路30都包括电路部分250和252，它们分别用图13a和13b说明。用户站12和14还包括一个校正放大器装置，它采用校正放大器电路32的形式。校正放大器电路32含有电路部分258和260，图14a和14b分别对它们作了说明。

校正放大器电路32耦合至对称图像变换器电路30，以向宽带信号提供补偿阻抗。该补偿阻抗正比扭绞线对线路16的已知阻抗值，且与其矢量方向相反，并由此消除扭绞线对线路16的已知阻抗对通过该线路的宽带信号的影响。图像接收机20经由解调电路26耦合，接收来自校正放大电路32的宽带信号，以由此提取图像信号。

如图1-4所示，电信系统10的用户站12和14不仅包括用以在扭绞线对线路16上发送和接收图像信号的电路，而且每个站进一步包括用以提供其它电信信号的其它信号源。这些信号源在图中用电话机34和四个数据发送源(图中画成计算机调制解调器的数据发送模块36、38、40和42)表示。用户站12和14还分别配备电话机34′以及数据接收模块36′、38′、40′和42′，它们通过多路复用单元22分别连接到另一用户站的电话机34以及数据发送模块36、38、40和42。

调频电路24经耦合以接收来自信号源18以及34至42的信号，并对这些信号进行调制。宽带放大电路28耦合至调频电路24，以接收由其产生的已调信号，并将该已放大信号送到线路驱动器电路19。解调电路26耦合到对称图像变换器30和校正放大器32，以接收图3中由30和32提供的宽带信号。解调电路26对宽带信号进行解调，以分出并重现图像信号，将该信号传送到图像接收机20，同时分出并重现各其它信号，将它们发送到相应的通信接收设备34′、36′、38′、40′和42′。通信接收设备34′为常用的电话机，而接收器36′、38′、40′和42′则全部为计算机数据调制解调器的数据接收模块。

                      直流电源

用户站12和14的调制电路24相同，并具有图2中方框图所表示的形式。每个用户站的调制电路24和解调电路26均由一个共用电源供电，它们用图5作示意性的说明。直流电源产生于110V或220V的交流电源。交流电输入加到线路162和164或162和166上，它取决于现场的交流电源是110V还是220V。交流电源作为输入加到电源变压器168，其次级连接至整流电路170。整流电路170的二极管D1-D4为IN4003型二极管。整流后的电源输出加到LP2400型24V直流稳压器。电源电路还采用101微法的电容器174，两个1微法电容器176以及两个2200微法的电容器178。一个2毫亨的电感器180将稳定的直流电源通过二极管182提供给调制电路24和解调电路26，用作正电源电压B+。

                    多路复用系统

图1所示的图像信号发生源18产生一个合成图像信号43，它含有图像通道输出信号44和话音通道输出信号46，如图2中所示，它们分别出现在各个BNC连接器48上。合成图像信号43的峰峰值为0.7至1.77V，带宽为6兆赫，阻抗为75欧姆。该信号的图像成分44和话音成分46在混频电路50中混合在一起。图6-10说明了调制电路24和解调电路26的各个电路模块。图6示意性地描绘了混频电路50，它用以将图像信号的话音和图像分量44和46混合成一个带宽为6兆赫的合成信号。混频器电路50将该信号送至由图7作了示意性说明的放大器电路52。由放大器52的已放大输出信号直接送到带通滤波器64，后者由图8作了示意性的说明。带通滤波器64使0至8兆赫带宽的输出通过。该信号在图2和图3中用55表示，它耦合到线56，被传送到图1中所示的宽带放大器28，图11对此作了示意性的说明。

电话信号发生装置34是通用的RJ11全双工电话机。该电话机34产生的电话信号作为一种其它信号输入，通过线58加到4000赫带通滤波器60，其形式在图9中作了示意性说明。来自带通滤波器60的电话信号直接送到混频器电路50，其形式与用以混合图像输入信号43的话音和图像分量44和46的相同。然而，接收已滤波电话信号的混频器电路50，则用来以振荡器电路62产生的副载波频率调制该电话信号，图10对此作了示意性的描绘。由振荡器电路62为电话通信信号生成的该副载波频率是频率为8.06兆赫的信号。混频器电路50和振荡器电路62均由图5中示意性表示的电源电路所产生的B+直流电压供电。混频器50对来自电话机34的电话输入信号进行放大，其输出直接送到如图8中所示意性描述的一类带通滤波器电路64。带通滤波器64的输入直接送到图7所示类型的另一放大器电路52。该放大器电路52用以放大电话信号，其电路结构与用以放大图像信号的放大电路52相同，但元件数值不同，以在不同的频带范围内产生经放大的输出。

用以放大电话信号的放大器电路52所产生的输出，直接送到图9所示一类的另一带通滤波器60。该由电话机34所始发并经滤波和放大后的电话信号作为频率范围为8.0与8.10兆赫之间的调制信号66传送。经调制的电话信号66与滤波和放大后的图像信号55组合，通过线56传送到图11中所示意性描述的宽带放大器电路28。

进一步，其它的信号发生装置也可以是RS232全双工串行输入数据调制解调器的发信部分36。RS232调制解调器的输入部分36产生一个4000赫带宽的数据信号68。此数据信号68发送到图9所示类型的带通滤波器电路60，以滤除外界60周谐波和其它噪声。然后，经滤波的数据信号送到图6所示类型的混频器电路50，在此与图10所示类型的振荡器电路62所产生的频率为8.26兆赫的副载波频率进行混频。然后，已调制的数据信号送到图8所示类型的宽带滤波器电路64，并接着送到图7所示类型的放大器电路52。然后，经放大的数据信号送到图9所示类型的陷波滤波器电路60。经滤波和放大的数据信号70位于8.2至8.4兆赫之间的频带内。

其它同样由RS232全双工数据调制解调器的发信部分所产生的附加数据信号用38、40和42表示。这些发信调制解调器部分产生分别以72、74和76表示的附加数据信号。这些数据信号72、74和76以与数据信号68相同的方式进行精确处理，除了由用于每一数据信号的振荡器电路62所产生的副载波频率有所不同以外。经滤波和放大后的数据信号78位于8.6至8.7兆赫之间的频带内。经滤波和放大的数据信号80位于约8.9至9兆赫之间的频带内，而已调数据信号82则位于约9至10兆赫的频带内。

当已调信号55、66、70、78、80和82由调制电路24输出后，它们位于一个较宽的10兆赫带宽，如图3所示。然后线56上的合成信号被送到图11所示的宽带放大电路28。

                      混频器电路

图6示意性地说明混频器电路50。该混频器电路50用以处理图像信号43，以对话音和图像信号分量44和46进行混频。在处理图像信号43时，话音分量44作为屏蔽输入通过线84送到变压器电路的线圈86。图像输入46则作为屏蔽输入通过线路88送到变压器线圈90的中心抽头。变压器线圈90耦合至整流电路92，其输出连接到变压器线圈94，后者的中心抽头接地。合成的话音和图像混频输出出现在变压器线圈96上，并作为输出信号送到线98上。

相同的的混频电路50还用来将图10所示振荡电路62产生的副载波频率与电话和数据信号混频。在处理电话和数据信号时，话音或数据信号作为屏蔽输入送到线84上，而振荡器电路62产生的载波频率作为屏蔽输入送到线88上。由振荡器电路62产生的载波频率所调制的数据信号，作为输出出现在线98上。

                      放大器

调制电路24还对图像、电话和数据信号分别采用分立放大器电路52。至放大器电路52的输入出现在线112上，并通过电容器114。在用以放大图像信号的电路中，电容器114为0.1微法，而在用以放大话音和数据信号的电路中，该电容器114的数值为0.22微法。B+电压由图5所示电源电路送到线116上。放大器电52还包括56KΩ电阻器118,15KΩ电阻器120和68KΩ电阻器122。NPN晶体管124将放大的共射极输出信号送到线126上。

                      振荡器

图10详细描述了振荡器电路62。该振荡器电路62采用一个2N489型场效应晶体管100，一个16微微法电容器102，以及数值分别为470Ω、27KΩ和330Ω的电阻器104、106和108。振荡器输出送到线110上，它连接到图6所示双向平衡混频器电路50的输入线88上，作为每一电话和话音信号调制电路的通道。

                    带通滤波器

每个调制电路24还包括一个无源带通滤波器64，分别用于图像、电话和数据信号。图8示意性地描述了带通滤波器电路64。输入信号加到线路128上。宽带滤波器电路64包括一个含有电感器130和可变电容器132的振荡回路，它由地并联连接到信号通路。电感器130的数值为27毫亨，而电容器132可在0至80微微法之间改变。振荡回路输出耦合于两个22微微法的电容器134之间，后者与一个47微微法的电容器136并联连接于线128上的信号输入与线路138上的滤波信号输出之间。

来自图像信号调制电路中带通滤波器电路64的输出线138承载来自摄像机18的经放大和滤波的图像信号43，作为经混频和放大的图像信号55。可以调谐带通滤波器电路64，以提供带宽为6兆赫的频率输出，用于图像通道配置为6兆赫带宽的图像系统。也可以调谐带通滤波器64，以提供7.5兆赫带宽的输出，用于图像通道配置为7.5兆赫带宽输出的那些载波系统。另一方面，可调谐电话和数据信号滤波用的带通滤波器64，以提供带宽为1至2兆赫之间的输出，用于每个电话信号58以及每个数据信号68、70、72、74和76。

                      陷波滤波器

每个调制电路24还通过图9所详细描述一类的陷波滤波器电路60，对来自电话机34和数据调制解调器发信部分36-42的每个窄频带电话和数据信号进行滤波。至每个陷波滤波器电路60的输入信号加到线140上，作为负输入送到运算放大器142。陷波滤波器电路60还包括数值分别为3.3KΩ的电阻器144、数值分别为10KΩ的电阻器148、数值分别为68KΩ的电阻器148以及数值为0.33微法的电容器150。运算放大器142的输出作为负输入直接送到另一个运算放大器152，后者与运算放大器154连接在一环路中。运算放大器152的输出还连接至运算放大器156的负输入端。运算放大器142的输出还连接到运算放大器158的负输入端。运算放大器142、154、152、156和158全部为MC430 1型集成电路元件。陷波滤波器电路60的滤波输出出现在线160上。

图3示意性地描绘了由每个调制电路24产生的合成多路复用宽带信号的输出波形。图55表示的图像信号可以为6兆赫或7.5兆赫带宽。电话信号66有8至8.10兆赫之间的带宽。数据信号70有8.2至8.4兆赫之间的带宽。数据信号78位于8.6至8.7兆赫频带，而数据信号80则具有8.9至9之间的带宽。数据信号82有9至10兆赫的带宽。

                    宽带放大器

图11所示的宽带放大电路28插入提供图像信号43的摄像机18与扭绞线对电话线16的第一端15之间，以放大多路复用图像信号43以及多路复用电话和数据信号。宽带放大电路28接收来自其各个信号源的经放大和调制的图像、电话和数据信号，并产生已放大宽带信号输出。

宽带放大器电路28包括一个含有245毫亨的电感器190和可变电容器192的振荡回路，基可变电容器可在0至80微微法之间变化。该振荡电路的输出连接于一对电容器134之间，后者与电容器136并联连接。振荡回路以及电容器134和136对加到线56上的输入信号进行滤波，以仅仅放大所需的10兆赫带宽信号，并滤除很可能出现在计算机和图像处理设备周围的外界射频信号。

分离的10兆赫频带输出信号送到电容器194，它可以用作两级放大器的输入。BC548型NPN晶体管196提供第一级放大。晶体管196的发射极连接到15KΩ电阻器198以及BC324PNP晶体管202的基极，后者用以校正阻抗。晶体管202的集电极连接到1.5KΩ电阻器204，其发射极经由1KΩ电阻器206接受B+电压。

第二级放大由相互耦合的晶体管208和210形成。晶体管208和210都为BC548型NPN晶体管。该两个晶体管同时用以处理加到其上的电流量。晶体管208和210的发射极分别通过电阻器212和204接地。电阻器212的数值为3.9KΩ。第二级放大通过一个75Ω电阻器214直接作为输出送到线216上。宽带放大器电路28确保线56上的输入频谱的所有部分在输出信号216中都线性放大。为此，该输出信号216的信号幅度是均匀的。

                    线路驱动器

宽带放大电路28的输出216用作电路218和220的输入，电路218和220一起形成线路驱动电路19，它们分别图示在图12a和图12b上。至线路驱动电路19的信号输入线216在图12a上。图12a和12b的线路驱动电路包括增益选择装置，该装置又包括传输信号射极跟随放大电路和电阻与电容的组合，后者由扭绞线对线路16的长度决定，选择一种组合接入传输信号射极跟踪放大电路。电阻和电容的值列在表1中。放大器、二极管和晶体管的型号也列于该表。

                 表1元件               值/型号12IC1             =78M15CFAI12D1              =IN400312D2,12D3,12D4    =IN414812D5              =BZX97A9V112D6              =BZX83C2V712D7              =BZX83C5V512D8              =BZX83C6V812C1,12C5         =0.22微法，100伏12C2              =10微法，35伏12C3              =2.2微法，16伏12C4              =22微法，15伏12C6              =0.1微法，63伏12C7              =1000微微法，63伏12C8              =22微法，16伏12C9              =100微微法12C10             =68微微法12C11             =220微微法12C12             =150微微法12C13             =56微微法12C14             =270微微法12C15             =300微微法12C16             =82微微法12C17             =330微微法12C18               2.2微法，16伏12C19,12C22        =10微法，3伏12C20,12C21        =22微法，16伏12C23              =47微法，63伏12C24,12C25        =10微法，35伏12T1,12T2          =BC558B12T3,12T7          =BF31112T4               =BC558C12T5,12T6,12T10    =BC548B12T8,12T9,12T11    =BC338.40SIE12T12              =BC328.40SIE12R1               =15欧姆12R2,12R5          =82欧姆12R3               =100±欧姆12R4               =130欧姆12R6               =22欧姆12R7               =22K欧姆12R8               =100K欧姆12R9,12R13         =10K欧姆12R10              =1.69K±1％欧姆12R11,12R18,12R19  =1.5K欧姆12R12              =560欧姆12R14              =56欧姆12R15              =2K欧姆12R16,12R23        =2.2K欧姆12R17              =100欧姆12R20              =150欧姆12R21              =5.6K欧姆12R22              =2.7K欧姆12R24,12R27          =681±1％欧姆12R25,12R29          =820欧姆12R26                =180K欧姆12R28,12R36          =680欧姆12R30,12R31,12R34    =18±2％欧姆12R32,12R33          =24±2％欧姆12R35                =18欧姆12R37                =2.2K欧姆12R38                =1.5K欧姆12R39                =18欧姆

如图12a和12b所示，有一些初始设为常开断的桥接点。这些桥接点表示为12A、12B、12J、12K、12L、12M以及12Ⅹ、12Ⅴ、12Ⅱ、12Ⅲ、12Ⅵ、12ⅩL、12ⅤL和12ⅡL。桥接点12A、12B、12J、12K、12L和12M有选择地用锡焊搭接，而12Ⅱ、12Ⅲ、12Ⅴ、12Ⅹ、12Ⅺ、12ⅤL、12Ⅵ、12ⅡL、12E、12F、12G和12H为插入式桥接点。

有选择地搭接的桥接点决定电阻和与电容组合是否接入线路驱动电路19。举例来说，用插入式桥接点12Ⅹ、12Ⅴ、12Ⅱ、12ⅩL、12ⅤL和12ⅡL可以决定从电阻12R14至12R21和12R38以及电容12C9至12C16选择一种组合，以改变放大器12T3的增益。根据扭绞线对线路16的长度和阻抗选择放大器12T3合适的增益。

根据所传输的频带选择合适的电阻-电容组合来防止晶体管12T3饱和。也就是说，图12a和12b所示的电路结构适合于传输如从宽带放大电路28的输出线216接收到的从6至10MHz的带宽。根据带宽以及扭绞线对线路16的阻抗对电阻-电容组合作适当的选择。晶体管12T3在线230上的输出在选择的频带上均匀地放大，并提供给图12b中的晶体管12T5-12T12放大级。

附件A列出按适用于不同长度和不同线经的扭绞线对线路，搭接到本驱动器电路中的典型锡焊和插入式桥接点的连接。其它长度和线径的扭绞线对线路的情况可以用实验确定。

根据图12a和12b的线路驱动电路，放大器输出连接到电话线16的扭绞线对第一端头15。用作扭绞线对路线16的电话线为传统的16、22、24或26号线径的绝缘铜线，它们在从电话公司的电话局向用户所在处提供电话服务的国内电话网中普遍使用。扭绞线对路线16必须无加感，其长度可以与所用导线的直径有关。例如，聚乙烯绝缘材料的扭绞线对路线16如果使用19号线径导线，长度可以达到3369.56米以上；如果使用22号线径导线，长度可以达到2363.72米以上；如果使用26号径导线，则长度可以达到1760.22米。通过使系统中使用的元件效率最大，甚至可以使用长度更长的扭绞线对线路。

                  对称图像变换器

在各扭绞线对线路16的第二端头17的信号，其中包括原来在43提供的图像信号，作为对称图像变换器电路30的输入，对称图像变换器电路具有图13a表示为250和图13b表示为2Ω的电路部分。从电话线16的扭绞线对第二端头17用线254和256把输入提供给用13a中的对称图像变换器电路部分250。线254和256上的宽带信号已大为劣化，但图13a和13b的对称图像变换器电路部分250和252将开始重新构造宽带信号。

对称图像变换器电路部分250和252包括有列在表2中的电路元件。电阻和电容元件的值与所需的二极管、晶体管和运算放大器的部件名称或型号名称一起列在表2上。

            表2元件          值/型号13IC1        =78M15CFAI13D1         =IN400313D2,13D4    =IN414813D          =BZX83C3V313C1         =0.22微法，100伏13C2,13C3,13C7     =10微法，35伏13C4               =220微法，3伏13C5               =47法，3伏13C6               =22法，3伏13C8,13C9,13C10    =在25到500微微法之间变化13T1               =BC33840SIE13T2,13T5,13T6     =BC548B13T3               =BF31113T                =BF324SIE13R1               =22欧姆，15伏13R2,13R20         =15K欧姆13R3,13R6          =24+2％欧姆13R4,13R7          =18+2％欧姆13R5,13R8          =20+2％欧姆13R9,13R23         =22欧姆13R10              =120K欧姆113R11,13R21,13R29 =1.5K欧姆13R12              =27K欧姆13R13              =68K欧姆13R14,13R15        =33K欧姆13R16              =390欧姆13R17              =15NTC欧姆13R18              =10NTC欧姆13R19              =1K欧姆13R22              =47欧姆13R24              =1.3K欧姆13R25              =10K欧姆13R26              =3.3K欧姆13R27              =2.7K欧姆13R28    =3.9K欧姆13R30    =75欧姆13R31    =150欧姆

图13a的对称图像变换器电路部分250包括电阻-电容组合，根据扭绞线对线路16的阻抗对它们进行选择，以连接到对称图像变换器电路30中，而该阻抗本身又由形成线路16的电话扭绞线对的长度以及线经决定。

对称图像变换器电路30包括常开断接点13A、13B、13C、13D、13E和13F，但它们可以根据需要通过锡焊来桥接。其它的电阻-电容组合可以用表示为13R、13S、13T、13U、13V、13W和13X的插入式桥接点来连接到电路内。附录A列出根据扭绞线对线路16的具体长度和线经有选择地搭接到对称图像变换器电路中的不同电阻-电容组合。对于其它长度和线经的扭绞线对线路16，可以用实验确定合适的电阻-电容组合。

信号离开扭绞线对线路16的第二(或接收)端头17，并出现在图13a的对称图像变换电路部分250的线254和256上。部件号为G5603的阻抗匹配变压器266与扭绞线对线路16的阻抗匹配，并且放大线254和256上接收到的所有信息，其中，包括数据信号、图像信号中的音频分量和图像信号中的已劣化图像分量。阻抗匹配变压器266以一致的增益对所有这些信息放大。图13b的晶体管13T3、13T4、13T5和13T6进一步放大接收到的信号，提高信号电平以进行校正。

                    校正放大器

校正放大电路32包括放大部分258和260，分别示于图14a和14b。校正放大电路32补偿扭绞线对线路16的阻抗。校正放大电路部分258连到接收对称图像变换电路30的阻抗匹配变压器266的放大后输出。校正放大电路部分258和260对从称图像变换电路部分260传输来的宽带信号提供补偿阻抗。该补偿阻抗与扭绞线对线路16的已知阻抗值成正比而矢量方向相反，由此消除已知阻抗对宽带信号的影响。表3列出了表示放大器所用晶体管的型号和电阻、电容值的校正放大器多元件。

                  表3元件               值/型号14IC1             =78M15CFAI14T1              =BC32840SIE4T2               =BF31114T3,14T5,14T6    =BC548BVAL14T4              =BF324SIE14T7              =BC558C14T8              =BC548C14T9              =BC558BSIE14D1              =IN400314D2              =IN414814D3              =BZX55A1114D               =BZX55A9VI14C1              =22微法，100伏14C2              =10微法，35伏14C4              =330微微法14C5              =180微微法14C6              =82微微法14C7              =120微微法14C8,C21          =270微微法14C9              =56微微法14C10             =220微微法14C11             =470微微法14C12                =560微微法14C13                =390微微法14C14                =47微微法14C15                =22微微法14C16                =5.6微微法14C17,14C22          =100微微法14C18,14C19,14C20    =在15到230微微法之间变化14C23,14C24,14C25    =18微法14C26                =33微微法14C27,C34            =10微微法，35伏14C28                =.15微微法14C29                =.1微微法14C30                =2200微法，63伏14C31,14C32          =22微微法，16，伏14C33                =120微法，63伏14C35,14C36          =47微微法，6.3伏14R1                 =15欧姆14R2                 =56K欧姆14R3                 =470 10％±欧姆14R4,R29             =180欧姆14R5                 =15K欧姆14R6,14R16,14R39     =1K欧姆14R7                 =68K欧姆14R8                 =1.6K欧姆14R9                 =47K欧姆14R10                =3K欧姆14R11,14R20          =1.8K欧姆14R12                =56欧姆14R13,14R27          =2.2K欧姆14R14,14R37          =3.9K欧姆14R15,14R28          =33欧姆14R17,14R34          =10K欧姆14R18,14R25          =47欧姆14R19,14R30,14R32    =22K欧姆14R21                =100欧姆14R22                =2.7K欧姆14R23                =6.8K欧姆14R24,14R41          =68欧姆14R26                =1.2K欧姆14R31                =470欧姆14R33                =220K欧姆14R35                =3.3K欧姆14R36                =4.7K欧姆14R38                =47欧姆14R40                =1.3K欧姆14R42                =680欧姆14R43                =330欧姆14DR1                =15微亨14DR2                =15微亨14DR3                =10微亨14DR4                =33微亨

校正放大电路部分258和260由射极跟随放大电路和多个电阻、电容和电感的组合组成。根据扭绞线对线路16的阻抗至少把一组电阻、电容和电感组合接入射极跟随电路内，并有选择地把其它组合与其隔开。这些电阻-电容-电感组合通过可以用锡焊有选择地闭合的常开断桥接点14A、14B、14C、14D、14E、14F、14G、14H、14I、14J、14K和14C以及通过常开断插入式桥接点14R+、14S+、14T、14U、14V、14W、14X、14X+、14Y、14Y+、14Z和14Z+来有选择地接入电路中和与电路隔开。附录A列出对向几种所选的长度和线径的不同扭绞线对线路16，这些接点闭合的情况。

放大的宽带视频信号离开对称图像变换电路部分出现在信号输出线268上。信号输出线268作为输入连接到图14a的校正放大电路部分258上。图14a的桥接点有选择地把电阻14R10至14R18和电容14C5至14C15连接到校正放大电路部分258的放大电路中，部分地补偿扭绞线对线路16的阻抗。校正放大电路部分260完成扭绞线对线路16阻抗校正所需要的相位调整。

图14a的校正放大电路部分258的信号输出线270,272和274作为输入连接到图14b的校正放大电路部分260。桥接点14E、14F、14G、14H、14I、14J、14K、14L、14T、14U、14W和14V用于搭接调整所接收宽带信号相位的电阻-电容-电感组合，以重新构造该信号。

校正放大电路32的电路部分258用于微调电路和模仿几圈导线，补偿阻抗匹配变压器266和扭绞线对线路16的阻抗之间小失配。图14a的校正放大电路部分258还起到接收信号射极跟随放大电路的作用。根据扭绞线对线路16的长度有选择地把校正放大电路部分258的电阻-电容组合搭接到接收信号射极跟随放大电路中。图14b的校正放大电路部分260形成相位调整装置，为图像信号提供相位调整。电路部分260使用了电阻-电容-电感组合，这些组合根据扭绞线对电话线16的长度有选择地搭接到相位调整放大电路中。

对称图像变换电路部分250和252以及校正放大电路部分258和260一起形成增益一致的放大装置，该放大装置与扭绞线对线路16的第二端头17相连接，以重新产生加有补偿阻抗的视频信号55，该补偿阻抗与扭绞线对线路16的已知阻抗值成正比，而矢量方向相反。校正放大电路部分258和260对信号的阻抗等于扭绞线对线路16的线路阻抗，并抵消了该线路阻抗的影响。

校正放大电路部分260的最终信号输出线276传送恢复成图3的形状的宽带信号。校正放大电路部分260的线276上的输出信号为完全重新构造的宽带信号，包括图3中所有的信号分量。校正放大电路重新构造包括图像信号55的所有信号。该信号完全重新构造该信号，并配齐图像信号55中的行同步脉冲和彩色信息。

                      解调器

当图3的全重新构造组合宽带信号离开图14b的校正放大电路出现在线276上时，该信号被传送到图1中总的表示为26的解调电路26。解调电路26形成频分解调装置，它连接在图13a、13b、14at 14b的阻抗补偿装置与图1中表示为20,34′,36′,38′,40′和42′的各信号接收装置之间。解调电路26使用了许多相同的调制电路24的子电路。

图4以框图的形式示出了解调电路26。解调器26把各个电话和数据信道的载频去掉，并将信号分量送到合适的接收设备。也就是如图1所示，把具有重新构造声音和图像分量44′,48′的重新构造图像信号43′送至图像接收机20。重新构造的电话信号被送到与电话机34相同的电话机34′上。类似地，数据调制解调发送模块36的数字信号送至数据调制解调接收模块36′。数据调制解调发送模块38的数据信号送至数据调制解调接收模块38′。数据调制解调发送模块40的数据信号送至数据调制解调接收模块40′。数据调制解调发送模块42的数据信号送至数据调制解调接收模块42′。

图1的系统示出了两个用户站12和14，它们彼此之间用由一对电话线16组成的扭绞线对线路直接连接。然而，应理解，该系统同样适合于连接在国内或国际电信网中的用户站。

图15示出了这样一个系统，在该系统中，用户站12被一条未加感扭绞线对电话线连接到电话局318。电话局318又连接到包括埋入和架空同轴电缆、光导纤维、激光、微波、卫星和红外无线通信链路的全国通信业者的电信网(图中总标为324)。用户站14也同样被一条未加感扭绞线对电话线322连接到电话局320。该局连接到同一个通信业者的电信网324。

因此，本发明可以应用于如图1所示用仅1828.8米扭绞线对电话线彼此连接的用户站，或者应用于相隔几千英里并彼此借助通过电话局318和320且包括扭绞线对电话线316和322分段的扭绞线对和通信业者电信网相互连接的用户站。

应理解，本发明的电信系统未必与本地或全国电话网相连。相反，如果用户站12和14实际上彼此邻近，则可以用一段未加感扭绞线对电话线直接连接在一起。对于用户12和14是通过单段未加感扭绞线对电话线16直接连接在一起还是通过多段延伸到与全国电话网相连接地方电话局的扭绞线对16，本发明的运作是相同的。与信号在扭绞线对线路外传输的距离无关，图像信号55总能够全重新构造。

本发明的电信系统的最佳实施例提供了同时具有交互语音通信和综合数据通信能力的可交换全活动彩色图像通信。该系统使用了接纳、再分配和控制全活动彩色图像双向传输以及所需声音和数据信道的多路复用转接强化器。

尽管举例说明了本发明的电信系统用作发送和接收单路图像信号以及其他电话和数据信号，应理解，该系统也能容易地适用于发送和接收多路图像信号。也就是说，使用正交调幅技术，本系统就能提供多达4条的全活动彩色视频信道，而不是具有图1-14b的实施例所描述的带一路电话和4路数据的单路图像。

本发明的电信系统增强了模拟通信，提高了扭绞线对电话线的传输能力。本系统能用于办公室到办公室、楼层到楼层、一幢建筑物内或一群建筑物内以及通过未加感电话线对距离最远为1828.8米的建筑物、工作室和用户站15之间输入和输出的双向图像、语音、数据、传真或用户电报的2线传输。

如图1所示，可把本系统构造成全双工运转。在这样一个系统中，用户站12和14都具有全发送和接收能力。本发明的电信系统可以是单工、半双工或全双工，也可以用作专门的用途，例如家庭电视、报纸阅览、电视会议、安全监视、医疗和健康护理提供、核电厂监视以及无数其它方面的应用。

毫无疑问，那些熟知电信系统的人能容易地对本发明进行多种变化和改动。例如，对于附录A中可选择的接点不必用附图所示的锡焊式插入连接，可以通过EPROM形成。也就是说，可以把扭绞线对线路的长度和线径编成程序存储到EPROM中，这样可以自动地形成适当的接点。因此，本发明的范围应不受图示以及描述的电信系统具体实施例的限制，而由后文所附权利要求书限定。

                      附录A

            对于各种长度、线径和类型的电话线

            必须闭合的插入式搭接片和锡焊桥接点线长              线路      对称图像    校正

              驱动器19  变换器30    放大器3220号(美国线规)聚氯乙烯绝缘402.34-754.38米             B,A,W         G905.26-1257.3米             B,A,W         G,D,E,A1408.18-1760.22米A,Ⅲ,Ⅵ    T,R,B,L,V,X   G,R+,D,E,A26号(美国线规)聚乙烯绝缘402.34-754.38米             B,A,W         G905.26-1257.3米             T,R,B,A,W     G,R+,D,A1408.18-1760.22米A,Ⅲ,E,G   U,S,B,L       G,R+,D,A22号(美国线规)聚乙烯绝缘553.21-1005.84米            B,A,W         G1270-1709.93米              B,A,W         G,D,C+,A1911.10-2363.72米A,B,Ⅲ     T,R,B,L,A,W   G,R+,D,C+,A20号(美国线规)聚乙烯绝缘653.80-1257.3米             B,A,X           G1508.76-2112.264米          B,A,X           G,D,C+,E,B,

                                        A2363.72-2916.93米 A,B,Ⅲ,Ⅵ T,R,B,L,A,V,    G,R+,D,C+,E

                        W,X             ,

                                        B,A19号(美国线规)聚乙烯绝缘754.38-1458.47米            B,A,X           G1706.88-2414.02米           B,A,X           G,D,C+,E,B,

                                        A2665.48-3369.56米 A,B,Ⅲ,Ⅵ B,L,A,V,W,X     G,R+,D,C+,E

                                        ,B,A

注：R+是独立的，D也是独立的，不应该成(R+D)

用R+以避免与电阻“R”混淆

用C+以避免与电路“C”混淆线长             线路        对称视频    校正

             驱动器19    变换器30    放大器3226号(美国线规)纸绝缘30.18-603.50米               B,A          G704.09-1005.84米             B,A          G,D,B1106.42-1357.88米A,Ⅲ        B,L,W        G,D,B22号(美国线规)纸绝缘452.63-854.96米              B,W          G1056.13-1458.47米            B,W          G,D,A1609.34-2011.68米 A,B,Ⅲ    B,L,X          G,D,A20号(美国线规)纸绝缘502.92-905.26米             B,A,W          G1106.42-1508.76米           B,A,W          G,D,C+,A1709.93-2112.16米 A,Ⅲ,Ⅵ   B,L,A,X        G,D,C+,A22号(美国线规)聚氯乙烯绝缘251.46-452.628米            B,A,W          G553.21-754.38米             T,R,B,A,W      G,D,C+,A854.96-1056.13米 A,B,Ⅲ,F,G T,R,B,L,A,X    G,D,C+,A

Ⅲ=罗马数字3 Ⅵ=罗马数字6

Claims (13)

1．一种传输图像信号的电信系统，包括：

提供至少4.5MHz带宽的宽带图像的信号的图像信号发生装置；与所述图像信号发生装置相连，以放大所述宽带图像信号，并把它发送的线路驱动装置；具有相反两个端头且由未加感扭绞线对电话线形成的线路，上述端头之一连接成接收所述已放大宽带图像信号；与所述扭绞线对线路的所述另一端头相连，以接收并放大所述宽带图像信号的对称图像变换装置；连接成接收所述对称图像变换装置的所述宽带图像信号，并使所述图像信号的阻抗与所述扭绞线对线路的阻抗值成正比，而矢量方向相反，由此校正所述宽带信号在所述扭绞线对线路中的阻抗劣化宽带的校正放大装置；与所述校正放大装置相连，以接收所述已校正宽带图像信号的图像接收机。

2．如权利要求1的电信系统，其特征在于，所述图像信号发生装置提供的所述宽带图像信号具有至少6MHz的带宽。

3．如权利要求1的电信系统，其特征在于，所述扭绞线对线路不长于1828.8米。

4．如权利要求1的电信系统，其特征在于，所述校正放大装置由接收信号射极跟随放大电路和多组电阻-电容组合中的至少一组电阻-电容组合组成。

5．如权利要求4的电信系统，其特征在于，所述线路驱动装置由包括发送信号射级跟随放大电路和多组电阻-电容组合中的至少一组电阻-电容组合的增益选择装置组成。

6．如权利要求1的电信系统，其特征在于，所述校正放大装置包括为所述图像信号提供相位调整的相位调整装置。

7．如权利要求6的电信系统，其特征在于，所述相位调整装置由相位调整放大电路和多组电阻-电容-电感组合中的至少一组电阻-电容-电感组合组成。

8．如权利要求1的电信系统，其特征在于，进一步包括至少一个提供带宽约4KHz的话音频带信号的话音频带信号发生装置、多路复用装置和话音接收设备，所述多路复用装置包括连接在所述信号发生装置和所述线路驱动装置之间的频分调制装置，它连接成接收所述图像信号发生装置的所述宽带图像信号和所述话音信号发生装置的所述话音信号，并把所述宽带图像信号和所述话音信号通过所述扭绞线对线路同时传输到所述路线驱动装置，所述话音接收设备连接到所述校正放大装置接收所述话音信号。

9．如权利要求8的电信系统，其特征在于，所述话音频带信号发生装置包括至少一个电话信号发生装置和至少一个数据信号发生装置。

10．如权利要求8的电信电路，其特征在于还包括连接在所述校正放大装置和所述接收收设备之间的频分解调装置。

11．如权利要求1的电信系统，其特征在于，还包括提供至少一个附加通信信号的至少一个附加信号源和连接成接收所述信号源的信号并对其进行调制的调频装置，所述线路驱动装置与所述调频装置相连，接收所述调制频率，并进一步包括一解调装置和一分立通信接收设备，前者与所述校正放大装置相连，以接收所述已调信号，解调所述已调信号，分别再现所述宽带图像信号和各附加通信信号，后者接收各附加通信信号。

12．如权利要求11的电信系统，其特征在于，所述附加信号源包括至少一个附加电话信号和至少一个附加数据信号。

13．如权利要求14的电信电路，其特征在于，所述附加通信信号的带宽约为4KHz。

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