CN1320319A - 用于电话线至信号处理装置的直流去耦连接的装置 - Google Patents

Abstract

公开了一种在电话线的用户端用于将电话线连至信号处理装置的直流去耦装置,该装置包含与电话线相连接的第一电路,与信号处理装置连接的第二电路,和一个含有第一绕组及第二绕组的变压器。第一绕组与第一电路相连,第二绕组与第二电路相连,第一绕组和第二绕组相互之间被直流去耦。该装置的特征是第一电路包含一个混合电路,该电路用于将电话线的信号分成从电话线延伸到信号处理装置的第一信号通路和从信号处理装置延伸到电话线的第二信号通路。

Description

用于电话线至信号处理装置的直流去耦连接的装置

本发明涉及按照权利要求1所描述的，在电话线的用户端的一种用于电话线至信号处理装置的直流去耦(即直流分离)连接的装置。

惯常的模拟电话用户线也常被用作数据传输媒介。为此目的，用户使用模拟话音电话网的已有能力与另一用户交换数据。在这些电话用户线的各自的用户端，安排向某远端用户发送数据的数据源，以及从某远端用户接收数据的数据宿用以达到此目的。通常，数据源和数据宿是常规计算机，其上连接有以调制解调器(调制器/解调器)形式存在的发送装置和接收装置。调制解调器和计算机与电源相连，此电源独立于位于用户端的电话线。

模拟电话网的操作原则要求：由用户与二线电话线的用户端连接的终端保持与本地地电位直流去耦。对于电话网，调制解调器代表这样的必须满足这些要求的终端。因此，调制解调器需要一种电路，该电路一方面确保经由电话线的双向信号通信，另一方面确保与电话线的直流去耦，这样的电路也称为数据存取装置(DAA)。

通常直流去耦的概念是基于变压器，变压器的一个绕组形成电话线用户端的线路终止。但变压器有其缺点：相较于调制解调器中在语音频段内的其他器件具有较大的体积，并且在其电特性上具有较大的统计变动。电特性的统计变动必须由调制解调器中的复杂电路给以补偿。

模拟传输通路耦合到数字传输通路的电路设计可从EP0798885获知。模拟传输通路可代表模拟电话线，数字传输通路可代表调制解调器中的数字数据总线。该电路设计可二选一地选择使用电容器或光耦合器作为直流去耦部件。但与其它部件比较，光耦合器相对贵一些，在许多应用中是避免使用的。原则上使用电容器作直流去耦部件是有利的，但为了保证可靠的经由隔离边界的数据传输，实现时每个传输方向上必须提供一对电容，因此在实现电容分离时，至少需4个电容器(每个传输方向2个电容器)。生产时不希望使用这样多的元件。另外，还发现这样的电路在电话线上对普通类型的干扰敏感。

本发明的技术问题包括详述一种用于电话线至信号处理装置的直流去耦连接的装置，该装置既不贵又不使用很多元件。

使用权利要求1特性的装置解决了这个问题，在子权项中可找到这个装置的先进实施例。

根据本发明，该装置使用变压器进行直流去耦，但在此装置中，变压器并不直接与电话线相连，而是放在混合电路之后。该混合电路将电话线的信号分为第一信号通路和第二信号通路，分别对应传输不同的方向。因电话线的信号在混合电路之后可使用不同的方式表示，特别是例如在一个更高的频段来表示，所以可能使变压器小型化(即将变压器作得小些)。在这样的频段上，变压器的统计变动将不起作用，故可以不予考虑。

在示出的一个第一优选实施例中，混合电路后面的电话线信号被加到一个高速数/模转换器上，或者分别地，在获取的信号被加到变压器之前，被加到一个模/数转换器上。在示出的另外一个实施例中，电话线的信号在混合电路后面分别由一个射频解调器解调，和由一个射频调制器调制。调制和解调用于两个传输方向的频率最好是不同的。

直流耦合连接至电话线的电路部分最好包含一电源装置，该电源装置作为选择可以由电话线或变压器馈电。由变压器馈电，因其装置相对简单且不受模拟电话线电源的波动的影响，故具有特别的优点。

从后面结合附图介绍的优选实施例可以得知有关本发明的其它优点、特性和可能的应用。

图1示出了根据本发明的一个第一优选实施例；和

图2示出了根据本发明的一个第二优选实施例。

在图1的优选实施例中，示出了作为直流去耦部件的变压器3，其用于确保模拟电话线5的用户端和DSP(数字信号处理器)形式的信号处理装置6之间的直流去耦。线4标示出隔离层，它贯通变压器3，且经它交换信号。在变压器3的隔离层4的每边都有绕组，初级绕组在电话线5一侧，次级绕组在信号处理装置6一侧。变压器3的绕组之间磁耦合连接。

初级绕组连接电路1。电路1有一混合电路7与模拟电话线5的用户端相连。混合电路7完成二线/四线转换，且在四线端提供一个信号输出以及一个信号输入，输出和输入相应于信号处理装置6和电话线5的远端之间的传输方向。在模拟电话线5至变压器3的第一传输方向中，模/数转换器19连接混合电路7的下行信号，其对来自电话线5的模拟信号按高速抽样速率进行抽样，并以数字信号的形式输出经过抽样的信号值。在反方向中，提供数/模转换器20，其将来自信号处理装置6的数字信号变换成模拟信号，以便经混合电路7将它们输出到电话线5上。模/数转换器19和数/模转换器20连接到数字信号复用器17，数字信号复用器17然后连接到变压器3的初级绕组的两个抽头上。数字信号复用器17在传输的两个方向上按时分复用的方式操作，也就是，数字信号复用器17交替地将信号发送到变压器3或者接收来自变压器3的信号。

与电路1相对，电路2位于隔离层4的另一侧。电路2一方面连接着变压器3，另一方面连接到一个信号处理装置6。就与变压器3的连接而言，电路2中提供了一个数字信号复用器18，其操作方式与电路1中的数字信号复用器17的操作类似。相应的，该数字信号复用器18经时分复用交替地将信号发送给变压器3的次级绕组，和接收来自变压器3的次级绕组的信号。由该数字信号复用器18的发送和接收产生串行的比特。由连接到数字信号复用器18的频率发生器14控制发送和接收的串行比特流。频率发生器14连接到晶体振荡器15，它被安排到电路2之外。电路2还含有一个数字滤波和控制电路16，其连接在信号处理装置6及数字信号复用器18之间。数字滤波和控制电路16负责分别预处理要发送给变压器3的数字数据，或，要从变压器3接收的数字数据。数字滤波和控制电路16也为此由频率发生器14进行定时控制。

在模拟电话线5的末端，在电路1内，提供了例如是继电器的一个开关9，其由电路1用数字信号复用器控制操作。此开关9也可以由晶体管来实现并可以集成。开关9将模拟电话线5的两根线a和b连接到电路8。当电路1的信号处理装置6经变压器3发送将要建立电话连接的信号时，开关9闭合。另外，电路1通过另一线接收振铃信号。振铃信号经保护电路30限压后得到，以标志向电路1的呼入请求。电路1接着使开关9闭合。

电话线5的a和b线也连接到整流和负载调节电路8，该电路也受电路1的控制。电路8对电话线5上的信号整流。一方面，为了按电话线5的相关的网络操作者规定的原则调节经电话线5的a、b线的电流，另一方面，为了发出摘机和挂机状态信号。

电路1的电源由变压器3的初级绕组的两个抽头提供，这些抽头经二极管12和电容器13连接到电路1的一个独立参考电位11上。二极管12、二极管31和电容器13之间的汇接点连接到电路1的电压调节部件10，该部件向电路1的其它部件提供经调节的电压。或者可选地，电压调节部件10可以连接到电话线5。许多网络操作者为与用户线连接的终端提供受限的电源。

变压器3保证电话线5和信号处理装置6之间的直流去耦。本发明的特性是变压器3不直接连接到电话线5的a、b线上，而是在电话线5和变压器3之间配有混合电路7。经隔离层4的信号交换利用高速比特流以交替方式实现。由于比特流频率高，可以采用射频变压器。对这种变压器的有关线性和相位失真的要求比已知的直接与电话线5相连的低频变压器要低。

该电路有其自己的参考电位11，该电位与电路2中或信号处理装置6中的参考电位无关。电路1和2优选地可以全部集成在一个半导体芯片上。整流和电流调整电路8，保护电路30，二极管12、31以及电容器13和电路10的一部分优选地是分立元件，都与设计成集成半导体电路的电路1相连。类似地，晶体振荡器是与电路2相连的分立元件15。

另外，电路1中的数字信号复用器17包含一个时钟生成电路，以便恢复由电路2中的频率生成器14所生成的、包含在所传输的比特流中、并提供给该处的电路部分，特别是数字信号复用器17、模/数转换器19和数/模转换器20的时钟。同时，整流过的数据时钟可被电路1用作电源。为此，还需要提供二极管12、31、电容器13和电压调整单元10。

图2示出了本发明的一个第二优选实施例。与图1实施例的元件完成类似功能的元件使用相同的标号，所以涉及到图1实施例所进行的讨论会获得详细的解释。在概念上，图2实施例与图1的实施例不同。经变压器3所传输的是模拟射频信号而非高速比特流。为此，在电路1中提供了一个调制器23，其将来自混合电路7的信号调制到一个射频载波RF1上。调制后的载波信号被加到一个模拟信号混频器21上。在相反的信号方向上，模拟信号混频器21和混合电路7之间提供了一个解调器25，其由具有频率RF2的射频载波信号驱动。模拟信号混频器21将来自调制器23的信号发至变压器3，并接收由变压器3发至解调器25的信号。在优选的实施例中，载波频率RF1和RF2被充分地分隔开，以不会产生调制信号的差拍(beating)。在模拟信号混频器21中，由发送滤波器和接收滤波器将不同传输方向相互分开。

类似地，在图2的电路2中提供的模拟信号混频器22也含有一个发送滤波器和一个接收滤波器。从变压器3接收到的信号，该信号已经调制器23中的载频RF1调制，在电路2中的解调器26的作用下解调，解调器26也工作于载频RF1上。在发送方向上，提供了调制器24，该调制器工作于载频RF2。调制器24的输出信号经模拟信号混频器22加到变压器3上。电路1中的模拟信号混频器21接收这个信号并将该信号加到解调器25上，该解调器在相同的载频RF2下解调该信号。

在解调器26的输出端，在电路2中提供了模/数转换器27，将所接收信号变换成数字信号并加到一个数字滤波和控制电路29上。在相反的方向上，来自数字滤波和控制电路29的数字信号提供给数/模转换器28，该转换器向调制器24提供一个模拟的发送信号。

在图2所示的实施例中，经变压器3进行双向信号传输时采用频分复用的方法而不是图1中的时分复用方法。因为射频信号经变压器3传送，所以图2中的变压器3和图1中的变压器3的要求相同。在图2所示的实施例中，变压器3和电话线5之间连接混合电路7以实现这种频分复用的方法。电路1是从变压器3的初级绕组上的特定抽头经二极管12、31和电容器13来获得电源的，如图1实施例所示，开关9完全在电路1中被控制。

两个示出的实施例与以前的成果比较都有低造价和较低波形因数(formfactor)的优点，因为电路由变压器3提供电源，所以电路1不需要面向网络操作者设计，因此，电路1对于电话线5的a、b线上的干扰和起伏的直流电压不敏感。开关9优选地在电路1中被控制。

在输入请求中所包含的呼叫ID(识别号)，可以分别通过对电路2中的数字滤波和控制电路16和29进行编程而确定，并进一步将该呼叫ID发送给信号处理装置6。能够出现在模拟电话线5上的任何干扰电压由建议的传输技术去抑制。其结果是经模拟电话线5可以达到非常高的数据速率。

Claims (19)

1、在电话线的用户端将一电话线(5)和一信号处理装置(6)进行直流去耦连接的装置，包括：

一第一电路(1)，其与电话线(5)相连；

一第二电路(2)，其与信号处理装置(6)相连；和

一变压器(3)，该变压器有一个第一绕组和一个第二绕组，第一绕组与第一电路(1)相连，第二绕组与第二电路(2)相连，初级和第二绕组相互之间直流去耦，其特征在于：

第一电路(1)包括一个混合电路(7)，该电路用于将电话线的信号分成从电话线(5)至信号处理装置(6)的第一信号通路和从信号处理装置(6)至电话线(5)的第二信号通路。

2、根据权利要求1的装置，其特征在于：第一电路(1)在第一信号通路包括一个位于混合电路(7)之后的模/数转换器(19)，第一电路(1)在第二信号通路包括一个位于该混合电路之前的数/模转换器(20)。

3、根据权利要求2的装置，其特征在于：模/数转换器(19)的输出和数/模转换器(20)的输入与一个第一数字信号复用器(17)相连，该复用器再与变压器(3)的第一绕组相连。

4、根据权利要求3的装置，其特征在于：信号复用器(17)按如下方式操作：第一信号通路和第二信号通路交替地与变压器(3)相连。

5、根据上述权利要求中任一个权利要求的装置，其特征在于：第二电路(2)包括一个第二数字信号复用器(18)，该复用器与变压器(3)的第二绕组相连。

6、根据上述权利要求中任一个权利要求的装置，其特征在于：第二电路(2)包括一个振荡电路(14,15)，其为第二数字信号复用器(18)提供时钟。

7、根据权利要求6的装置，其特征在于：第一数字信号复用器(17)包含一个时钟恢复电路，该电路将振荡电路(14,15)的时钟恢复后提供给第一电路(1)。

8、根据上述权利要求中任一个权利要求的装置，其特征在于：第一电路(1)包括用于为第一电路(1)提供电压的一个电路(10)。

9、根据权利要求8的装置，其特征在于：用于提供电压的电路(10)是从变压器(3)的第一绕组馈入的。

10、根据权利要求8的装置，其特征在于：用于提供电压的电路(10)是从电话线(5)馈入的。

11、根据权利要求1的装置，其特征在于：第一电路(1)在第一信号通路中包括一个位于混合电路(7)之后的第一射频调制器(23)；第一电路(1)在第二信号通路中包括一个位于混合电路(7)之前的第一射频解调器(25)。

12、根据权利要求11的装置，其特征在于：第二电路(2)在第一信号通路包括一个第二射频解调器(26)，第二电路在第二信号通路包括一个第二射频调制器(24)。

13、根据权利要求11和12的装置，其特征在于：第一射频调制器(23)和第二射频解调器(26)工作于一个第一载波频率(RF1)上，第一射频解调器(25)和第二射频调制器(24)工作于一个第二载波频率(RF2)上。

14、根据权利要求11至13中任一个权利要求的装置，其特征在于：第一射频调制器(23)的输出和第一射频解调器(25)输入与一个第一信号混频器(21)相连，该混频器再连至变压器(3)的第一绕组。

15、根据权利要求11至14中任一个权利要求的装置，其特征在于：第二射频调制器(24)的输出和第二射频解制器(26)的输入与一个第二信号混频器(22)相连，该混频器再连至变压器(3)的第二绕组。

16、根据权利要求11至15中任一个权利要求的装置，其特征在于：第二射频解调器(26)之后是一个模/数转换器(27)，第二射频调制器(24)之前是一个数/模转换器(28)。

17、根据权利要求11至16中任一个权利要求的装置，其特征在于：第一电路(1)包含一个用于向第一电路(1)提供电源的电路(10)。

18、根据权利要求17的装置，其特征在于：用于提供电源的电路(10)是从变压器(3)的第一绕组馈入的。

19、根据权利要求17的装置，其特征在于：用于提供电源的电路(10)是从电话线(5)馈入的。

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