CN1185877A - 多路复用器,保护开关单元,电信网和一种有关多路复用的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种多路复用器,该复用器通过一种多路复用方法从多个输入信号中选择一个输出信号,并且提出了一种包含该复用器的保护开关单元,以及包含该保护开关单元的电信网,该复用器包括一个输出端(OUT+,OUT－)和至少两个输入端(IN1+,IN1－,IN2+,IN2－),在输入端接收到两个相应的输入信号。通过各自的第一可控信号传送器件(Q1,Q2),每个输入端的第一连接点(IN1+,IN2+)连接至第一传输线(TLINE＿1)。一个外部可控开关装置(S2,S1)也连接至每个输出端,用来将传送至该输入端的信号或至少其中一部分传送输到第一传输线(TLINE＿1)。第一传输线(TLINE＿1)连接至输出端的第一连接点(OUT+),在输出端可得到高质量的信号。

Description

多路复用器，保护开关单元，电信网 和一种有关多路复用的方法

发明领域

本发明涉及一种多路复用器，一种包括该复用器的保护开关单元，以及一种包括该保护开关单元的电信网和一种有关多路复用的方法。更具体而言，在本发明涉及上述器件和方法时，采用单一和差分复用信号，信号优选为CMI码，传输速率高于100Mbit/s，优选约为140-155Mb/s。

领域背景描述

在电信网中，大量信号线常常通过各自终端接入单元与交换机相连接。这些终端接入单元不仅价格昂贵、结构复杂，而且有时会发生故障。因此，该网络中要包括至少一个保护开关单元，此保护开关单元连接在信号线和一个与交换机相连的一个备用终端接入单元之间。保护开关单元包括一个复用器或选择器，其输入端与信号线相连，输出端与备用终端接入单元相连。当正规终端接入单元由于某种原因不能工作时，保护开关单元中的多路复用器就被控制将相应于正规终端接入单元信号传送到保护开关单元。

当选择或多路传输速率为140-155Mb/s信号时，要求信号有高质量和可控放大。就此而言，输出信号的脉冲波形常要求与输入信号的脉冲波形一致，而输出信号的幅度与通过多路复用器前的输入信号一样。

在如此高的传输速率下，在这种复用器中，很容易出现元件与导线之间的不匹配，从而严重恶化信号质量。

现有大量结构比较简单、价格比较便宜的标准电路，可用来多路传输比特率高达30Mb/s的信号。当比特率更高时，线路阻抗、连接、端接、线传输和元件参数都对电路提出了严格要求。设计电路板时必须格外注意，以使阻抗保持常数。当多个输入信号需要多路复用时，工作变得更加困难。复用器中包含标准电路的电路系统因而变得昂贵且要消耗大量电流。

现有技术中已知的有大量的ECL-型复用器；举例见WO93/17500。ECL-复周器有相对较大的放大倍数(15-30Db)，它必须通过一个或多个附加电路衰减，以使信号幅度保持不变。衰减带来许多问题。当10个以上的信号要复用时，需要把更多ECL-复用器连接在一起，这就导致了更大的放大倍数和更大的衰减问题。如果要得到不变的阻抗和时延，电路的管脚布置也使导线的布局更困难。

目前，在上述传输速率范围内，没有有效的多路传输技术。

US-A 5,146,113描述了一种集成电路，该电路包括几个狭窄的、放置在电路板上的长条电阻带，用来提供具有预定的输入和/或输出阻抗的电路板。

US-A 5,281,934描述了一种完全的微带结构的微波多路复用器。

发明概述

本发明的目的之一是提供一种在多路传输时从大量输入信号中选择一路输出信号，从而以一种简单经济的方式得到高质量信号的方法。

这一目的是通过下述方法达到的：在对应于上述信号的输入端至少接收两个信号，一个信号从其中一个输入端进入传输线，从该传输线得到一个输出信号。

本发明的另一个目的是提供一种方法，当多路传输时，从多个输入信号中选择一个输出信号，输出信号的失真在后级能以一种简单的方式被减少。

这一目的是通过下述方法达到的：每个输入信号包含两部分，而每个输入信号部分从其中一个输入端的传输至各自传输线。

本发明的另一个目的是提供一种与多路复用有关的方法，用来从多个输入信号中选择一个输出信号，该输入信号也提供与输入信号的幅度基本相同或者只有稍微放大的输出信号。

这一目的是用一种还包括对来自该传输线的输出信号进行放大的方法达到的。

本发明的另一个目的是提供一种多路复用器，一种包括这种复用器的保护开关单元，和一种包括一个这种保护开关单元的电信网，其中当从多个输入信号中选择一个输出信号时，能以一种简单经济的方式达到高信号质量。

这个目的是采用这样一种多路复用器，一种保护开关单元，和一种电信网达到的。其中，多路复用器包含一个或多个输入端以及一个输出端，每个输入端有一个第一连接点，通过一个各自第一外部可控的信号传送装置连接至第一传输线，该第一传输线连接至输出端的第一连接点。

本发明的另一个目的是提供一种多路复用器，一种包括这种复用器的保护开关单元，和一种包括一个这种保护开关单元的电信网，来自复用器的输出信号的失真可在后级容易地被减少。

这个目的是用这样一种复用器，一种保护开关单元，和一种电信网得到的。其中，在每个复用器输入端的一个第二连接点通过一个相应的第二外部可控的信号传送装置连接至第二传输线，该第二传输线连接至该输出端的第二连接点。

本发明还有一个目的，是提供这样一种多路复用器，一种包括这种复用器的保护开关单元和一种包括这种保护开关单元的电信网，其中复用器的输出信号与输入信号的幅度基本相同或者只有轻微的放大。

这一目的是用一个复用器，一个保护开关单元，和一个电信网达到的，其中，在复用器的输入端和该传输线之间连接了一个放大器。

附图简述

从下面参阅附图对本发明优选实施例的描述中，可以明了本发明的其它目的及优点。其中

图1为本发明所述电信系统方框图；

图2为本发明所述多路复用器电路图；

图3为图2所示多路复用器的另一种实施例的电路图。

优选实施例详述

图1为电信系统的方框图，该系统采用CMI-信号工作，其传输速率为140～155Mb/s。该系统包括同多个信号导线进行通信的交换机1。每一根信号线与保护单元2连接(PU＝保护单元)。尽管在图1中只显示出8个保护单元，应当理解为实际的单元数可多可少。保护单元的输入和输出信号用相应单元进出的箭头来表示。每个保护单元2通过各自终端接入单元3(TAU)与交换机1相连，尽管图中只显示出8个保护单元2，实际上其数量为16个。对于本领域的技术人员，终端接入单元3工作方式是众所周知的，且在本发明中不起任何作用，故不再进行详细描述。然而，应该指出，终端接入单元3，其结构相对复杂，价格相对昂贵，且发生故障的频率很高，因此，需要保护开关。为了避免信号线失效，在此提出了一种备用终端接入单元5。当其中一个正规终端接入单元3不能工作时，单元5被切换代替这个单元3。备用终端接入单元5连接在交换机1和保护开关单元4(PSU)之间。此保护开关单元与每个保护单元2相连。保护单元2主要负责把输入终端接入单元3和保护开关4的单个信号转换成差分信号，同时把交换机1的差分输出信号通过终端接入单元3和保护开关单元4转换成单个信号。保护开关单元4包括一个多路复用器和一个多路分路器。复用器的功能是接收到达导线的全部输入信号并有选择地传送其中一个信号。多路分路器则接收交换机1的输出信号，并将该信号传送到所选信号线。

图2为本发明的多路复用器的实施例。尽管复用器通常有16个输入，为简单起见，在此只给出两个。第一个输入端有两个第一和第二连接点IN1+和IN1-。第一个输入端的第一连接点IN1+通过电阻R2经第一信号传送导线连接至器件Q2，该器件Q2在图例中是一个射频晶体管。在图中情形下，晶体管Q2的发射极与电阻R2相连。晶体管Q2的基极通过电阻R9连接至电源VBB，由于电源VBB有内阻，所以基极相对于传送到连接点IN1+是接地的。晶体管Q2的集电极通过电阻R41连接至传输线或导线TLINE1，该传输线在复用器电路板上。传输线TLINE1两端分别与电阻R12和R44相连接，这两个电阻又连接到电源VCC上。电源VCC可以与电源VBB电压相同。

第一输入端的第二连接点IN1-与第一连接点IN1+类似，通过电阻R4，射频-三级管Q3，和电阻R43连接至复用器电路板上的第二连接线TLINE2。晶体管Q3的基极通过电阻R11连接至电源VBB。TLINE2的另一端与电阻R7和R45相连接，R7和R45连接到电源VCC上。晶体管Q2和Q3的发射极分别通过电阻R31和R33连接到第二外部控制开关装置S2上，S2的另一端接地。

第二输入端的两个连接点IN2+和IN2-以同样方式进行连接。IN2+通过电阻R1，射频晶体管Q1和电阻R40，与第一传输线TLINE1相连接。IN2-通过电阻R3，射频晶体管Q4和电阻R42与第二传输线TLINE2相连接。晶体管Q1和Q4的基极分别通过电阻R8和R10连接到电源VBB上。如第一输入端，晶体管Q1和Q4的发射极分别通过电阻R30和R32连接到第二外部控制开关S1上，S1也类似于S2被接地。

晶体管Q1、Q2、Q3和Q4以及相联元件沿着传输线TLINE_1和TLINE_2方向放置，使失配和反射达到最小。实际上，更远的输入都相应地沿传输线TLINE_1和TLINE_2放置。

差分放大器D_AMP有一个输入端，并在邻近电阻R44的第一连接点+I与第一传输线TLINE_1相连接，在邻近电阻R45的第二连接点-I与第二传输线TLINE_2相连相连。放大器D_AMP的输出端有两个连接点+O和-O，它们分别与输出端的相应连接点OUT+和OUT-相连。放大器D_AMP本身也可以包括电阻R44和R45。

在优选实施例中，传输线TLINE_1和TLINE_2都以微带形式置于电路板电路中，且与晶体管相连。这此微带优选地为直线型的，有相同的长度，且宽度基本上也一致。然而，该实施例的一个重要特性，在于两个晶体管的每个输入端与放大器D-AMP输入端的两个连接点+I和-I之间有相同的长度。传输线TLINE_1和TLINE_2在与晶体管的连接点处，可以选择地稍窄，以便使微带阻抗与由无源晶体管提供的附加电容相匹配。另一例是，可以通过选择终接电阻R7，R12，R44和R45的阻值，使其与带有输入端引入的附加分布电容的传输线对应，这样来使传输线的阻抗与无源晶体管的电容相匹配。

传输线另一种可以想到的变型为放置在电路板中间层的平行线(带状线)，然而，这种传输线实施例，要求晶体管通过套管或通口方式连接至该传输线，这与将晶体管与微带相连相比，匹配问题变得稍为复杂一些。然而，复用器的输入端和输出端常常被安排成平行线的形式在电路板内部延伸。

图2所示的复用器以差分信号工作，使得从复用器输出的信号失真较小。复用器工作流程如下：两个输入信号分别到被输入端IN1+，IN1-和IN2+，IN2-接收(第一电路只显示了两个输入端，尽管实际上通过16个输入端正常接受16个输入信号。不过，也可以接收其它数量的信号，比如4个或8个)。

其中的一个输入端，比如第一输入端，被第一外部控制开关S2激活，当所述输入端闭合时，激活连接在其上的晶体管Q2和Q。第二输入端是无源的，也就是说，第二开关S1是断开的。这些开关可以包括对本领域技术人员来说已知的许多种设计中的任何一种，比如可以有晶体管形式。开关S1和S2由安装在保护开关单元上的控制电路来控制，该控制电路的功能是根据上述哪一个终端接入单元失效闭合开关。这种开关作用也可以由上述交换机直接完成。当开关S2闭合时，晶体管Q2和Q3被偏置，输入信号通过晶体管Q2和Q3传送至传输线TLINE-1和TLINE-2。信号在传输线TLINE-1和TLINE-2上向两个方向传播，信号的一半，它基本上等于输入信号幅度的一半，由放大器D-AMP接收。由于上面提及的原因，放大器同样也可以放置在传输线TLINE-1和TLINE-2的另一端。由于终接电阻R7，R12，R44和R55的作用，在有源输入端连接点与传输线TLINE-1和TLINE-2连接点的不匹配不会产生反射。然后放大器D-AMP放大信号，使输出信号得到与输入信号相同的信号幅度。考虑到电缆和电连接的损耗，放大器的放大倍数应能调整。

有源输入端的晶体管Q2和Q3接地基极级给出了精确的终接阻抗，这是因为当偏置电流足够高时，终接阻抗主要决定于发射极串联电阻。这给输入信号良好的端接，因而防止了反射。集电极的输出阻抗与要驱动的负载，即传输线，密切相关。集电极阻抗的任何变化对信号质量和输出信号幅度几乎没有影响。

无源输入端的串扰会很低，因为无源输入端的晶体管的电流被切断，且该晶体管的基极工作在截止状态。而且，当电源切断时，只有传输线中的噪声和串扰需要阻断。

晶体管Q1，Q2，Q3和Q4也可以如上所述地差分耦合。在这种变型中，每个输入端的每个连接点通过各自的电阻连接至各自的基极，通过各自的电阻连接至电源VBB。鉴于此，各自输入端的晶体管的发射极必须通过别的电阻互相连接。因此，这种解决例要求在复用器中有比早先例更多的元件，同时也要求提供额外的元件比如电容器和扼流圈以便能从远端激活复用器，远端即信号到达的那一端。而且，晶体管的基极和发射极之间的电容将导致比早先例更大的串扰。要得到高质量的信号也很困难。

在如图3所示的另一种例中，晶体管由PIN_二极管D2，D1，D4和D3取代，每个二极管的负极分别通过R2，R1，R4和R3与输入端的相应连接点IN1+，IN2+，IN1-和IN2-相连，其正极则直接与相应传输线TLINE-1和TLINE-2相连。这个电路缺少图2实施例中的电源VBB和连接在该电源与相应晶体管基极之间的电阻。此外，连接在开关S1，S2和连接点之间的电阻R31，R30，R33和R32由阻抗Z31，Z30，Z33和Z32取代，该电路的其它所有方面是相同的，且所有保留的参考标志同以前意义相同。在图3所示的实施例中，端接阻抗由有源输入端决定，比如第一输入端串接电阻R2和R4，阻抗Z31，Z33和二极管D2和D4和所有后继的终接传输线中的串联电阻。阻抗可以只是一个电阻，也可以是一个电阻与电感串联。与电感串联的电阻阻抗很大，这意味着通过二极管D1，D2，D3和D4的所有电流也将通过传输线TLINE_1和TLINE_2。这个实施例中二极管与传输线之间的不匹配必图2的实施例大得多。然而，若传输线中剩下的连接点的匹配良好，则不会产生反射。另外，二极管之间的电阻的差异不会对传输线的输入阻抗产生明显的影响。

Claims (25)

1、一种在多路复用中从多个输入信号中选择一个输出信号的方法，其中在对应上述信号的在输入端(IN1+，IN1-，IN2+，IN2-)上至少接收到两个输入信号，其特征在于：通过第一可控制信号传送器件(Q2；D2)选择性地把来自其中一个输入端的第一连接点(IN1+)的其中一个输入信号或其至少所传信号之一的第一部分传导至第一传输线(TLINE_1)，该输入信号或其第一部分从该第一传输线得到，作为具有良好质量的输出信号或输出信号的第一部分。

2、根据权利要求1的方法，其特征在于：每个输入信号包括第一和第二两部分，输出信号也包括第一和第二两部分，其中，该输入信号的第二部分在与相应的第一部分相同的时间里，通过第二可控信号传送器件(Q3；D4)从该输入的第二连接点(IN1-)被传导至第二传输线；输出信号的第二部分从该第二传输线得到。

3、根据前面任何一个权利要求的方法，其特征在于：通过控制与输入端(IN1+，IN1-，IN2+，IN2-)的相连信号传送器件(Q2，Q3，Q1，Q4；D2，D4，D1，D3)，用相应于输入端外部控制的开关(S2，S1)，把来自输入端的输入信号传送至该传输线(TLINE-1和TLINE-2)。

4、根据前面任何一个权利要求的方法，其特征在于：放大来自所述该传输线(TLINE_1和TLINE_2)的输出信号，

5、一种具有至少两个输入端(IN1+，IN1-IN2+，IN2-)和一个输出端(OUT1+，OUT1-)的多路复用器，其中每个输入端的第一连接点(IN1+，IN2+)通过各自第一可控信号传送器件(Q2、Q1、D2，D1)连接至公用线(TLINE_1)，其中连接到每个输入端一个外部控制开关(S2，S1)，用来控制所述第一信号传送器件，把传导到该输入端的信号或其第一部分传送到该公用线，其特征在于：公用线(TLINE_1)是也与输出端的第一连接点(OUT+)相连接的第一传输线。

6、根据权利要求5的复用器，其特征在于：每个输入端的第二连接点(IN1-，IN2-)通过各自第二可控信号传送器件(Q3、Q4；D4，D3)连接到第二传输线(TLINE_2)，其中所述第二传输线连接到输出端的第二连接点(OUT-)，而所述开关(S2，S1)也控制该第二信号传送器件。

7、根据权利要求5或6的多路复用器，其特征在于：所述传输线(TLINE_1，TLINE_2)中的每一个都是放置在复用器电路板上的微带。

8、根据权利要求5-7中任一权利要求的多路复用器，其特征在于：传输线(TLINE_1，TLINE_2)中的每一个都是放置在复用器电路板上的平行面导体。

9、根据权利要求5-8中任一权利要求中的多路复用器，其特征在于：包括一个连接在传输线(TLINE_1，TLINE_2)的一端和输出端(OUT+，OUT-)之间的放大器(D_AMP)用来放大从该传输线得到的信号。

10、根据权利要求5-9中任一权利要求的多路复用器，其特征在于：信号传送器件(Q1，Q2，Q3，Q4)是晶体管，其中发射极通过电阻(R1，R2，R4，R3)连接到相应输入端的连接点(IN2+，IN1+，IN1-，IN2-)，集电极连接到传输线(TLINE_1，TLINE_2)，基极相对于传导到相应输入端连接点的信号接地。

11、根据权利要求5-9中任一权利要求的多路复用器，其特征在于：信号传送器件(D1，D2，D3，D4)是二极管。

12、根据权利要求5-11中任一权利要求的多路复用器，其特征在于：传输线(TLINE_1，TLINE_2)终接于相应的电阻(R12，R44，R7，R45)。

13、一种包括一个多路复用器的保护开关单元(4)，具有至少两个输入端(IN1+，IN1-，IN2+，IN2-)和一个输出端，其中每个复用器输入端的第一连接点(IN1+，IN2+)通过各自第一可控信号传送器件(Q2，Q1，D2，D1)连接至公用线(TLINE_1)，其中，也连接一至每个输入端的是外部可控开关装置(S2，S1)的功能是控制该第一信号传送器件，把加到输入端的信号或至少其一部分信号，传送至公用线，其特征在于：公用线(TLINE_1)是第一传输线，它也连接至多路复用器输出端的第一连接点(OUT+)。

14、根据权利要求13的单元(4)其特征在于：每个复用器输入端的第二连接点(IN1-，IN2-)通过相应第二可控信号传送器件(Q3，Q4，D4，D3)连接至第二传输线(TLINE_2)，其中，将第二传输线连接至复用器输出端的第二连接点(OUT-)，其中所述开关装置(S2，S1)的功能还包括控制该第二信号传送器件。

15、根据权利要求13或14任一权利要求的单元(4)，其特征在于：一个连接在传输线(TLINE-1，TLINE-2)的一端和复用器输出端(OUT+，OUT-)的放大器(D_AMP)，用于放大从该传输线得到的信号。

16，根据权利要求13-15中任一权利要求的单元(4)，其特征在于：在每个复用器输入端的信号传送器件(Q1，Q2，Q3，Q4)是晶体管，其中发射极通过相应的电阻(R1，R2，R3，R4，)连接至相应输入端的连接点(IN2+，IN1+，IN1-IN2-)，集电极连接至传输线(TLINE_1，TLINE_2)，而基极相对于传送到相应输入端连接点的信号接地。

17、根据权利要求13-15中任一权利要求的单元(4)，其特征在于：复用器信号传送器件是二极管。

18、根据权利要求13-17中任一权利要求的单元(4)，其特征在于：多路复用器传输线(TLINE_1，TLINE_2)安装在复用器电路板上，并端接相应的电阻(R12，R44，R7，R45)。

19、一种包括两条或更多导线的电信网，这些导线通过相应的终端接入单元(3)连接至交换机(1)，其中，每条导线也连接至保护开关单元(4)，保护开关单元通过备用终端接入单元(5)连接至交换机，其中保护开关单元包括一个复用器，该复用器对每根导线有一个输入端(IN1+，IN1-，IN2+，IN2-)和一个输出端(OUT+，OUT-)，而每个复用器输入端的第一连接点(TLINE_1)通过一个相应的可控信号传送装置(Q2，Q1；D2，D1)连接至公用线(TLINE_1)，每个输入也连接至外部控制的开关装置(S2，S1)，用来控制第一信号传送器件，把传送至该输入端的信号或至少其一部分信号传送至公用线，其特征在于：公用线(TLINE_1)是，它也连接至复用器接出端的第一连接点(OUT+)的第一传输线。

20、根据权利要求19的电信网，其特征在于：一个包括在保护开关单元(4)中的复用器的每个输入端的第二连接点(IN1-，IN2-)，通过各自第二可控信号传送器件(Q3，Q4；D4，D3)连接至第二传输线(TLINE_2)，其中，该第二传输线连接至复用器输出端的第二连接点(OUT-)，该开关(S2，S1)也控制该第二信号传送装置。

21、根据权利要求19或20任一权利要求的电信网，其特征在于：连接在传输线(TLINE_1，TLINE_2)的一端和复用器输出端(OUT+，OUT-)之间的放大器(D_AMP)放大从该传输线得到的信号。

22、一种用于多路复用处理中从多个输入信号中选择一个输出信号的方法，其中，在对应于该信号的连接端上，至少一个输入信号或至少其第一部分，通过第一可控信号传送器件，选择性地从其中一个输入端的第一连接点传送至第一传输线，该输入信号或其第一部分从该第一传输线得到，作为具有良好品质的输出信号或输出信号的一部分。

23、一种具有至少两个输入端和一个输出端的多路复用器，其中，每个输出端的第一连接点通过各自第一可控信号传送器件，连接至公用线，外部控制的开关连接至每个输入端，功能为控制该第一信号传送器件，把传送的所述输入端的信号或其第一部分传送至该公用线，而公用线是也连接至输出端的第一连接点的第一传输线。

24、一种保护开关单元，包括：

具有至少两个输入端和一个输出端的复用器，其中，复用器每个输入端的第一连接点通过各自第一可控信号传送器件连接至公用线，外部可控开关装置也连接至每个输入端，该装置的功能是用来控制该第一信号传送器件，将传送到输入端的信号或至少其一部分传送至公用线，公用线是也连接至复用器输出端的第一连接点的第一传输线。

25、一种电信网，包括：

通过各自终端接入单元连接至交换机的两条或更多导线，其中，每条导线也连接至保护开关单元，依次，所述保护开关单元通过备用终端接入单元连接至交换机，

保护开关单元包括复用器，该复用器对每条导线有一个输入端和一个输出端，

复用器每个输入端的第一连接点通过各自可控信号传送器件连接至公用线，

和每个输入端也连接至外部控制的开关装置，以控制该第一信号传送器件，把传送到该输入端的信号或至少其一部分，传送至公用线，其中，公用线是也连接至复用器输出端的第一连接点的第一传输线。

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