CN1244072A - 滤波器配置结构 - Google Patents

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Abstract

一种特别适合于使用在一种ADSL系统的一个“分离器”(SP1)中,其中有若干个POTS设备(POTS1－POTS3),例如用户设施,被连接到同一个电讯线路(TP)。位于客户所在地点(CP)的该配置结构相对于每个POTS设备包含有各不相同的一个低通滤波器电路(LP;LP1－3),以从同时在同一对绞合铜线的电讯线路(TP)上传输的高频ADSL信号中分别离出低频的POTS信号。

Description

滤波器配置结构
本发明涉及一种包含有多个滤波器装置的滤波器配置结构，每个滤波器装置至少包含有一个按照一个预先确定的滤波阶次进行工作、并有一个第一滤波器端口和一个第二滤波器端口的电抗性滤波元件，所有滤波器装置的各第二滤波器端口被横向连接到所述的结构的一个公共端口。
这样一种线路滤波器配置结构在技术上是人所共知的，并且能够例如使用于将数个器件从一个被连接到该公共输入端口的一个部件隔离开。这样一种滤波器配置结构的一个重要应用可以在不对称数字用户线路(ADSL)系统、以及从其衍生出的各种系统如HDSL、VDSL等中找到。众所周知，这些系统在一对传统的绞合铜线的电讯线路上提供各种宽频带的服务，由此一个使用者可以使用这些服务，而不必等到将光纤连接到其所在地点的时候。
今天ADSL系统在一个同样的电讯线路上兼有高速的ADSL信号和一台普通的老式电话服务(POTS)设备的低速的电话信号或语音信号。在该电讯线路的每一端，即在客户所在地点一侧和中心管理处一侧处，这些信号由一个所述的“分离器”分离开。分离器是一种包含有一个高通部分和一个低通部分的双重滤波器。高通部分常被合并在一个ADSL调制解调器中，并被做成使得适于去除在该电讯线路上传输的信号的低速的或低频的成分。另一方面，该低通部分被改得能去除该信号的所有高频成分。这样一来这些成分将被包含在此低通部分中的一个电抗性滤波元件所阻挡，使其不在该电讯线路和POTS设备之间传输。
在该客户所在地点处，一种ADSL连接法的布局技术要求该低通部分或各滤波器装置被置于该房屋的进入点处，或至少在此房屋中的所有现有的POTS设备前面。则该现有的POTS设备可以和ADSL调制解调器相并连。该低通部分被用作屏蔽，可保护ADSL调制解调器不被振铃电流、摘机和挂机DC电流的变化、和包括POTS的拨号脉冲的有关的AC和DC的瞬时值所扰动。
该ADSL调制解调器被连接到街道电话线，即该同一位置处的电讯线路。此位置的不利之处是要求在现有的房屋线上再加一根线，以将ADSL调制解调器连接到该电讯线路。为了避免加一根线去连接该ADSL调制解调器，建议在任何现有的电话引出线上安装不带分离器的低通部分的ADSL调制解调器。这时，该ADSL调制解调器完全未被保护。它可发现该POTS信令的所有扰动。摘机/挂机转换的扰动不仅是由电压和电流的变动引起，也由和该ADSL调制解调器的100欧姆阻抗并联的一个未知阻抗突然给出的各种阻抗变化引起。旋转拨号脉冲在这方面是最坏的，因为在拨号阶段期间该阻抗一直在变化。因此，在摘机过程之后POTS一旦处于稳定状态，被连接到调制解调器的ADSL收发信机必须重新调整其附带的均衡器和可选用的回声消除器。另外，POTS设备的非线性可能引发对该线路信号的调制，这在电话听筒中听起来是很响的噪声，并会干扰调制解调器、传真机和应答机器。
为了降低所有这些和别的各种干扰的负面效应，并在有数个POTS设备被连接到该电讯线路的情况下，必须提供单个的低通保护滤波器，以防护每个POTS设备不受ADSL信号的作用。
当使用单个的滤波器时，这种滤波器可能对于最好地服务于保护POTS和ADSL调制解调器的需要来说太复杂。然而，在将这种单个的各个低通保护滤波器并联连接中，该滤波器只可能由单个的电抗元件构成，而这常不足以滤除POTS设备的挂机/摘机对ADSL的影响。摘机后的POTS设备也会仍然受到ADSL信号的干扰。这是由该滤波器装置的低阶次所引起的。另一方面，较高阶次的滤波器装置不能被并联地装到多于单独一个或一组的POTS设备上。实际上，每个较高阶次的滤波器装置都包含有一个并联的电容性阻抗，而所有这些电容值将相加。这将相当于在该电话线路上建成一个大型桥式分接器，它将较大地减低返回损失。这时使用者将听到听筒中侧音的急剧增强。这是不能接受的。
本发明的一个目标是提供带有改良的单个滤波器装置、以较好地滤除POTS设备的挂机/摘机的影响和其他干扰、同时降低或避免并联安装的几个滤波器装置的相互干扰的一种滤波器配置结构。各个单独的滤波器装置这时对已摘机并且准确地说在此种状态下需要更多的防护的POTS设备加以特别的保护。
按照本发明，由于以下事实，即至少有一个所述的滤波器装置还包含有检测装置，该检测装置适于检测经由所述的滤波器装置供给的电源的一个参数，并适于控制适用于接入一个适用于改变所述的预定滤波阶次的第二个电抗性滤波元件的接入装置，而使此目标得以达到。
以此方式，如摘机这样的动作可以由该检测装置探测到。结果，该检测装置将另外的电抗性滤波元件接入到被探测到动作的部件所相关的滤波器装置。此另外的电抗性滤波元件改变该滤波器装置的布局，从而使这些滤波器装置的滤波阶次例如被提高。该滤波器装置这样对已摘机并且准确地说在此种状态下且如上面所提到需要更多的防护的POTS设备加上特别的保护。
这将只改变和运行的POTS设备串联的单个滤波器装置。其他的滤波器装置将仍然处于以前的较低的滤波阶次，对挂机的POTS设备进行防护。所有的低阶次滤波器装置和变至较高阶次保护的单个的滤波器装置的并联组合并不会在POTS阻抗和该电话线路之间引起严重失配的后果。被并联的不同滤波器装置间的相互干扰因此非常低。
以后，运行的POTS设备的任何阻抗改变也用改良的滤波器装置进行屏蔽。
同样通过该滤波器装置到达运行的POTS设备的、同时常常仍然可听到是一种很响的背景噪声的ADSL信号也将由该滤波器装置的较高的滤波阶次来屏蔽。
本发明的另一个特征是，第一个被提到的电抗性滤波元件是属于第一种电抗类型的，而所述的第二个电抗性滤波元件是属于和所述的第一种电抗类型不同的第二种电抗类型的，同时所述的接入装置包含有一个适用于将所述的第一电抗性滤波元件耦合到所述的第二电抗性滤波元件的电开关。
该滤波器装置的预先规定的滤波阶次通过合并两个不同类型的电抗元件，例如一个电感和一个电容而被改变。
同时本滤波器配置结构的另外一个特征是，所述的第一滤波器端口包含有一个第一端和一个第二端，所述的第二滤波器端口包含有一个第三端和一个第四端，而第一个被提到的电抗性滤波元件被耦合在所述的第一滤波器端口和所述的第二滤波器端口之间，而所述的第二个电抗性滤波元件被耦合在所述的第一端和所述的第二端之间。
该种滤波器配置结构因而特别适用于在一个两线的电讯线路上工作。该第一滤波器端口这时例如可附属于POTS设备，而该第二滤波器端口经由所有并联滤波器的上述的公用端口被连接到该电讯线路。
最好是，所述的检测装置是在所述的第一滤波器端口和所述的第二滤波器端口之间被耦合的电流检测装置，并适用于作为供给所述的滤波器配置结构的电源的所述的参数而检测流经所述的滤波器装置的电流。
已发现，上面提到的要求较多防护的状态可以通过检测流过该滤波器装置的电流而被探测到。
本滤波器配置结构的一个较好的实施例，其特征在于，它是一个低通滤波器配置结构，所述的第一电抗性滤波元件包含有一个第一变压器和一个第二变压器，所述的第二电抗性滤波元件包含有一个电容，所述的检测装置和所述的第一变压器及所述的第二变压器在所述的第一个滤波器端口和所述的第二个滤波器端口之间串联连接，以及所述的接入装置的电开关在所述的第一端和所述的第二端之间和所述的第二电抗性滤波元件进行串联耦合。
更详细地说，所述的第一端经串联连接所述的第一变压器的第一绕组、所述的检测装置、和所述的第二变压器的第一绕组被耦合到所述的第三端，所述的第二端经串联连接所述的第一变压器的第二绕组和所述的第二变压器的第二绕组被耦合到所述的第四端，该串联耦合的电开关和所述的第二电抗性滤波元件被连接在所述的检测装置和所述的第二变压器的第一绕组的连接点和所述的第一变压器的第二绕组和所述的第二变压器的第二绕组的连接点之间。
这样，该各滤波器装置以前有一个第一阶滤波。当该检测装置启动接入装置，该第一阶滤波即被改变成第三阶滤波。
本发明还有另一个特征是，所述的各检测装置被调得适合于探测出该检测出的电流是否超过一个预定值，并适合于控制所述的接入装置使所述的电开关闭合。
当该用户的设施是摘机时，该电流例如超过一个预定值。通过闭合电开关使电容被加到电感电路上，而和该用户设施相关联的该滤波器装置的滤波阶次则增大，以更好地防护该用户设施不受电讯线路影响。
本滤波器配置结构的进一步的各个特征在附上的各个权利要求中被提到。
通过参考下面对一个实施例的带有各个附图的说明，本发明的上述及其他各目标以及各个特征将变得更加显而易见，而本发明本身将得到更好的理解。附图中：
图1为按照本发明包含有一个滤波器配置结构FA的ADSL电讯系统的综观图，而
图2详细表示图1的滤波器配置结构FA的滤波器装置LP1-LP3中的LP1。
虽然不限于任何特别的使用范围，本发明的滤波器配置结构特别适用于如图1所示的不对称数字用户线路“ADSL”系统使用的一种分布式分离器。正如所知，一个ADSL系统，或一个如HDSL、VDSL、…的类似系统，适于在一个传统的一对绞合铜线的电话线路TP上传送语音和更高频率的各种信号。在该对绞合线的电讯线路TP的每一端处备有一个分布式分离器，可从低频的普通老式电话服务POTS的(或语音)信号中分离出高频的ADSL信号。
较详细地说，在客户所在地点CP一侧，一个分离器SP1有一个线路端口LI1，该端口将电讯线路TP的一端连接到一个本地ADSL调制解调器ADSLcp的一个端口LM1和不同的使用者的用户设施POTS1至POTS3中的不同的本地端口LO1至LO3，而在中央管理处CO，另一个分离器SP2有一个线路端口LI2，该端口将该电讯线路TP的另一端连接到一个中央ADSL调制解调器ADSLco的一个端口LM2和一个公用转换电讯网络PSTN的一个本地端口PO。应该指出，此三个POTS设备或用户设施POTS1-POTS3只是作为一个例子而给出，并且实际上几乎任何数目的POTS设备都可能被连接到该线路的端口LI1。
为保证各个连接，分离器SP1包含有一个高通滤波器电路HP1，该电路能将端口LI1和LM1进行互连，还包含有低通滤波器电路LP1、LP2、和LP3，这些电路将该线路端口LI1分别和各个不同的本地POTS设备POTS1、POTS2和POTS3进行互连。应该指出，各滤波器电路LP1-LP3一起构成一个有着公共的线路端口LI1的滤波器配置结构FA。分离器SP2包含有一个能将端口LI2和LM2进行互连的高通滤波器电路HP2，还包含有一个能将端口LI2和PO进行互连的低通滤波器电路LP1、BP。
本发明尤其特别涉及包含有低通滤波器电路LP1至LP3的滤波器配置结构FA。这些滤波器电路中至少有一个在送给它的信号的一个参数被变动的情况下包含能改变其滤波阶次的装置。尤其特别是，在本例中，由于一个用户设施进行摘机引起的电流增大将被探测到，并将导致和该摘机的用户设施相关联的低通滤波器电路的滤波阶次的增高。滤波器配置结构FA的所有的低通滤波器电路LP1-LP3最好但也不一定必须备有这样的探测或检测装置。由于所有的低通滤波器电路LP1-LP3这时都是相同的，它们中只有一个，此后更经常称为LP的，将在下面进行讨论。此种低通滤波器电路LP被表示在图2中。
该滤波器电路LP位于与上述的本地端口LO1/LO3中之一对应的第一滤波器端口LO和与滤波器配置结构FA的公共端口LI1相对应的第二滤波器端口LI之间。该第一滤波器端口LO有一个第一端LOa和一个第二端LOb，而第二滤波器端口LI有一个第三端LIa和一个第四端LIb。该滤波器电路LP包含两个变压器T1和T2、一个电流检测电路SC、一个电开关SW、和一个电容器C。更详细些说，第一端LOa经串联第一变压器T1的一个第一绕组L11、电流检测电路SC、和第二变压器T2的一个第一绕组L21被连接到第三端LIa。第二端LOb经串联第一变压器T1的一个第二绕组L12和第二变压器T2的一个第二绕组L22被连接到第四端LIb。正如已提到的，绕组或线圈L11-L12以及L21-L22分别被磁耦合到变压器T1和T2中，以保证该滤波器电路LP的对称。
检测电路SC例如可以是一个电气继电器，该继电器的线圈被连接在变压器T1和T2的第一绕组L11和L21之间。继电器SC的触点或电开关SW在该继电器的线圈和第一绕组L21的连接点和两个第二线圈L12和L22的连接点之间和电容器C串联连接。
滤波器电路LP如下进行工作：
当一个零电流或小电流流过LP时，继电器SC不被启动。则开关SW断开而电容器不连接到电路。结果，滤波器电路LP可看作仅由各线圈或电感L11、SC、L21；L12、L22构成。这样该电路在第一和第二滤波器端口LO和LI之间完成一种第一阶的滤波。
当该电流增大时，也就是当被连接到第一滤波器端口LO的用户设施进行摘机时，对超过一定阈值的电流敏感的继电器SC被启动。则开关SW闭合而电容器C被接入滤波器电路LP中。结果，滤波器电路LP在第一和第二滤波器端口LO和LI之间按级连接有线圈L11/L12、电容器C以及线圈L21/L22。则LP为一种第三阶的滤波器。则以前的单极滤波器电路得到改善，并比第一阶的低通滤波器电路好得多地在POTS设备中排除掉不希望的ADSL噪声。
应该指出，继电器还可以有更多的触点(未画)，使得可以将更多的电容器接入到滤波器电路LP中，例如跨接在第一和第二端之间和/或在第三和第四端之间。通过转换和该线路并联的(各)附加电容，该探测继电器的电流建成一个T型或多个T型的滤波器。
本滤波器电路LP可以被看作用于连接到此电路的POTS设备的一个单独的保护部件。实际上，LP带有末端有插头的短电缆。其机身可以是长度和直径约为2.5cm(1英寸)的园柱体。该机身将包含有插孔输入口，可以用于插电话电缆。滤波器电路LP还是能防误操作的，因为它对接入的方向完全不敏感。它可以附加在POTS设备上的插头上或墙壁插头上。
最后要指出的是，虽然没有在图中表示出来，如果检测电路SC由一个继电器构成，该继电器最好用一个电容旁路，以降低接入损失。继电器上的旁路电容也能在振龄电流流过时防止继电器启动。
在上面联系特定器件对本发明的原理作了说明的同时，要明确理解的一点是，此说明仅通过例子进行，并且正如附带的各项权利要求中所规定的，不是对本发明的范围的限制。

Claims (10)

1.包含有多个滤波器装置(LP；LP1-3)的滤波器配置结构FA，每个滤波器装置至少包含有一个电抗性滤波元件(L11-22)，此滤波元件按照一个预先确定的滤波阶次进行工作，并有一个第一滤波器端口(LO)和一个第二滤波器端口(LI)，所有滤波器装置的各个第二滤波器端口都被互相连接到所述的配置结构的一个公共端口(LI1)，该滤波器配置结构的特征在于，所述的滤波器装置(LP；LP1-3)中的至少一个(LP)还包含有检测装置(SC)，该检测装置适用于检测经所述的滤波器装置供给的电源的一个参数，和控制适用于接入一个适用于改变所述的预先确定的滤波阶次的第二电抗性滤波元件(C)的接入装置(SW)。
2.按照权利要求1的滤波器配置结构，其特征在于，提到的第一个电抗性滤波元件(L11-22)是属于第一电抗类型，而所述的第二个电抗性滤波元件(C)是属于和所述的第一电抗类型不同的第二电抗类型，所述的接入装置包含有一个适用于将所述的第一个电抗性滤波元件耦合到所述的第二个电抗性滤波元件的电开关。
3.按照权利要求1的滤波器配置结构，其特征在于，所述的第一滤波器端口(LO)包含有一个第一端(LOa)和一个第二端(LOb)，所述的第二滤波器端口(LI)包含有一个第三端(LIa)和一个第四端(LIb)，在于提到的第一个电抗性滤波元件(L11-22)是被耦合在所述的第一滤波器端口和所述的第二滤波器端口之间，所述的第二个电抗性滤波元件(C)是被耦合在所述的第一端(LOa)和所述的第二端(LOb)之间。
4.按照权利要求3的滤波器配置结构，其特征在于，所述的检测装置(SC)为电流检测装置，该电流检测装置被耦合在所述的第一滤波器端口(LO)和所述的第二滤波器端口(LI)之间，并适用于检测流经所述的滤波器装置(LP)的、作为被供给所述的滤波器配置结构的电源的所述的参数的电流。
5.按照权利要求2和4的滤波器配置结构，其特征在于，所述的滤波器配置结构是一种低通滤波器配置结构，所述的第一个电抗性滤波元件包含有一个电感(L11-22)，所述的第二个电抗性滤波元件包含有一个电容(C)，所述的检测装置(SC)和所述的第一个电抗性滤波元件在所述的第一滤波器端口(LO)和所述的第二滤波器端口(LI)之间进行串联连接，所述的接入装置的电开关(SW)在所述的第一端(LOa)和所述的第二端(LOb)之间和所述的第二个电抗性滤波元件进行串联耦合。
6.按照权利要求2和4的滤波器配置结构，其特征在于，所述的滤波器配置结构是一种低通滤波器配置结构，
所述的第一个电抗性滤波元件包含有一个第一变压器(T1)和一个第二变压器(T2)，
所述的第二个电抗性滤波元件包含有一个电容(C)，
所述的检测装置(SC)和所述的第一变压器及所述的第二变压器在所述的第一滤波器端口(LO)和所述的第二滤波器端口(LI)之间被串联连接，
所述的接入装置的电开关(SW)，在所述的第一端(LOa)和所述的第二端(LOb)之间，和所述的第二个电抗性滤波元件进行串联耦合。
7.按照权利要求6的滤波器配置结构，其特征在于，所述的第一端(LOa)经由串联所述的第一变压器(T1)的一个第一绕组(L11)、所述的检测装置(SC)、和所述的第二变压器(T2)的一个第一绕组(L21)被耦合到所述的第三端(LIa)，
所述的第二端(LOb)经串联连接所述的第一变压器(T1)的一个第二绕组(L12)和所述的第二变压器(T2)的一个第二绕组(L22)被连接到所述的第四端(LIb)，
该串联耦合的电开关(SW)和所述的第二电抗性滤波元件(C)被连接在所述的检测装置(SC)和所述的第二变压器(T2)的第一绕组(L21)的连接点和所述的第一变压器(T1)的第二绕组(L12)和所述的第二变压器(T2)的第二绕组(L22)的连接点之间。
8.按照权利要求7的滤波器配置结构，其特征在于，所述的滤波器配置结构(FA)的所述的公共端口(LI1)被连接到一种不对称数字用户线路(ADSL)类的电讯系统的一种电讯线路(TP)，以及在于一种普通老式电话服务(POTS1-POTS3)用户设施被连接到所述的第一滤波器端口(LO1-LO3)。
9.按照权利要求8的滤波器配置结构，其特征在于，所述的检测装置(SC)适用于探测被检测电流是否超过一个预先确定的值，然后控制所述的接入装置使所述的电开关(SW)闭合。
10.按照权利要求4的滤波器配置结构，其特征在于，所述的检测装置(SC)由一个用作电流检测器的继电器构成。
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