CN1375134A - 通信装置用双线/四线变换电路 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及有关双线/四线变换电路。该变换电路将连接在双向通信用输入/输出双线端和一个由发射输出端同接收输入端形成的四线端之间。其技术要点是:该变换电路的一端将接在一个能同时进行输入与输出的,即能进行双向通信的输入/输出双线端,另一端则接在由输入端和输出端形成的四线端。本发明的效果是:由于输入端的输入信号,在输出端上几乎不显现,因而可以通过在用来调整增益和相位的回波对消电路上,去组合压缩器和扩展器,将把传统的所谓稳定工作的－30dB界限,大幅提高到－60dB的水准上,进而能去提供一种工作非常稳定的双线/四线变换电路。本发明可用于电话线上等。

Description

通信装置用双线/四线变换电路
[技术领域]
本发明涉及有关双线/四线变换电路。该变换电路将连接在双向通信用输入/输出双线端和一个由发射输出端同接收输入端形成的四线端之间。更详细地说，它是将连接在电话线的输入/输出端(双线)和连接扬声器的输出端及连接话筒的输入端(四线)之间的一种双线/四线变换电路、它将用做侧音抑制电路。另外，还将涉及有关用在便携式电话机等领域的一种双线/四线变换电路；该变换电路的一端连接在一个耳机但同时还可用做话筒的耳机/话筒输入/输出端(双线)，而另一端则连接在输出端及输入端(四线)；其中，输出端向便携式电话机的发射部输出发射信号，而输入端则从接收部接收输入信号；在这里，它将用做一个变换电路和回波对消电路；后者在发信信号中用来消除接收信号成分。
[背景技术]
在双线/四线变换电路中，由该变换电路从输入端接收的输入信号，可从输入/输出端输出，但是几乎不向输出端输出；由该变换电路从输入/输出端接收的输入信号，可向上述的输出端输出，但是不能输出到输入端。
如上所述，具体的用例有连接在电话线路上，用做一个抑制从话筒至扬声器之侧音的双线/四线变换电路；还有，连接在便携式电话机机体的收发信部和收发话器之间，用做一个在发信信号中消除接收信号的无反馈的双线/四线变换电路。在图6中，示出了其传统实例的框图。
在图6中，符号200将表示传统的双线/四线变换电路；10是输出端，11是输入端，12是输入/输出端。在这里，输入/输出端12是双线方，而输出端10和输入端11是四线方。G1和Z1分别是四线方输入端的接收电压和输出端的等效负载电阻。另外，G2和Z2分别是双线方输入/输出端的输出电压和等效负载电阻。
工作过程如下。输入端11的输入信号G1通过运算放大器A1和电阻R1，并经由输入/输出端12，输出到负载电阻Z2。
另外，输入/输出端12的输入电压G2通过电阻R2及运算放大器A2，并经由输出端10，输出到负载电阻Z1。
然而这时，通过输出端10的信号成分还含有从输入端11经由运算放大器A1、电阻R1和R2以及运算放大器A2的信号成分，成为了一种反馈的原因，为此如图6所示，在输入端11与电阻R2及运算放大器的连接点13之间设置一个分支电路。该分支电路由运算放大器反转放大电路I1和增益-相位调整电路14组成。
利用该分支电路和电阻R2形成输入信号G1的回波对消电路15。即，首先通过运算放大器反转放大电路I1，使回波对消电路15的第一输入端15a之输入信号G1相位得到反转，又让它在增益-相位调整电路中得到调整，设置得使其同从回波对消电路的第二输入端15b输入而流经电阻R2的另一输入信号G1，形成一个相同的振幅和相反的相位，以便在连接点13合成时，使输入信号G1得到消除，并让其从回波对消电路15的输出端15c输出。
从而，在输出端10上只有输入/输出端的输入电压成分。但实际上是很难完全进行消除的，通常只达到-30dB左右。
在图6所示的回波对消电路中，若想进一步提高反馈的回波对消值，使其达到-40dB以下，那么必需去正确设定回波对消电路15的各个电路参数。如果该电路参数少许产生漂移，那么回波对消值将会急剧下降。因而，对稳定的回波对消电路而言，-30dB是个限度。
[发明内容]
鉴于上述情形，本发明的目的在于提供一种在回波对消电路15中，去组合压缩器和扩展器的双线/四线变换电路，进一步提高回波对消值，借以达到稳定的-60dB的水平。
为了解决上述的课题，本发明开发了通信装置用双线/四线变换电路。该变换电路的一端将接在一个能同时进行输入与输出的，即能进行双向通信的输入/输出双线端；另一端则接在由输入端和输出端形成的四线端。在这一变换电路中，从输入/输出端可输出由该变换电路从输入端接收的输入信号，但是几乎不向输出端输出；向输出端可输出由该变换电路从输入/输出端接收的输入信号，但是不能输出到输入端。该双线/四线变换电路由下述电路构成，即：
为使从输入端接收的输入信号输出到输入/输出端，在它们之间设有第一放大电路及与其串联的第一阻抗电路；
为使从输入/输出端接收的输入信号传送到输出端，在它们之间设有第二阻抗电路及与其串联的第二放大电路；
为了防止从输入端接收的输入信号，经由上述的第二放大电路传输到输出端起见，在第二阻抗电路及第二放大电路的接点与输入端之间，设有一个分支电路；该分支电路由反转放大电路及与其串联的增益-相位调整电路组成。
该双线/四线变换电路具有下述特征，即：在由第二阻抗电路和分支电路之间形成的信号合成连接点上，将去合成从输入端接收的输入信号；并将形成一个相互对消的回波对消电路；通过第一压缩器，将输入一个从位于输入端一侧的回波对消电路第一输入端接收进来的输入信号；通过第二压缩器，将输入一个从位于输入/输出端一侧的回波对消电路第二输入端接收进来的输入信号；这一经合成对消的输入信号，将通过扩展器传输到输出端。
还有一个特征是第一及第二压缩器以1/2的对数比进行压缩，而扩展器则以2倍的对数比进行扩展。
另外一个特征是第一及第二放大电路分别都采用运算放大器；反转放大电路采用运算放大器反转放大电路；第一及第二阻抗电路分别都采用电阻电路。
又有一个特征是输出端连接扬声器；输入端连接话筒；而输入/输出端则连接电话网，用做一个侧音抑制电路。
再有一个特征是上述的通信装置是个便携式电话机；在输入/输出端上将只去连接一个具有双向电声变换及话筒功能的电磁式耳机，或者电动式耳机，或者晶体耳机；在输入端和输出端上将分别连接便携式电话机的接收电路和发信电路；这时变换电路将用做一个回波对消电路，以消除发送信号中的接收信号成分。
另外，本发明的通信装置用双线/四线变换电路，其一端连在能同时进行输入与输出的，能进行双向通信的输入/输出双线端；另一端则连在由输入端和输出端形成的四线端。在这一变换电路中，从输入/输出端可将输出由该变换电路从输入端接收的输入信号，但是几乎不向输出端输出；向输出端可将输出由该变换电路从输入/输出端接收的输入信号，但是不能输出到输入端。该双线/四线变换电路由下述电路构成，即：
为使从输入端接收的输入信号输出到输入/输出端，在它们之间设有放大电路及与其串联的阻抗电路；
为使从输入/输出端接收的输入信号能传送到输出端，将在它们之间串接第一A/D变换器、第一压缩器、扩展器以及D/A变换器；
为了防止从输入端接收的输入信号经由上述的扩展器以及D/A变换器能输出到输出端，将在上述的第一压缩器及扩展器的连接点与输入端之间，串接第二A/D变换器、第二压缩器，并设置反馈输入端；还设置由控制增益及相位用自适数字滤波器形成的分支电路。
该双线/四线变换电路具有下述特征，即：在设在第一压缩器与上述分支电路之间的信号合成电路中，将合成从输入端接收的输入数字信号，并把其合成的输出反馈到自适数字滤波器的控制输入端，以进行数字信号的处理，使得合成输出变得最小。
还有一个特征是第一及第二压缩器以1/2的对数比进行压缩，而扩展器则以2倍的对数比进行扩展。
另外一个特征是放大电路采用运算放大器；阻抗电路采用电阻电路。
本发明的通信装置用双线/四线变换电路具有下述的效果：
由于输入端的输入信号，在输出端上几乎不显现，因而可以通过在用来调整增益和相位的回波对消电路上，去组合压缩器和扩展器，将把传统的所谓稳定工作的-30dB界限，大幅提高到-60dB的水准上，进而能去提供一种工作非常稳定的双线/四线变换电路。[附图说明]
下面结合附图进一步说明本发明。
图1是本发明，即通信装置用双线/四线变换电路的一个实例框图；
图2是本发明的一个例示图，它示出图1框图各部的信号电平；该信号电平是回波对消值以30分贝来计算的；
图3是本发明，即通信装置用双线/四线变换电路的另一个实例框图；
图4示出用于本发明的压缩器和扩展器之输入/输出特性曲线
图5示出利用本发明的双线/四线变换电路之通信装置；其中(b)的耳机/话筒，是个具有双向性话筒功能的一种耳机；(c)的扬声器话筒，是个具有双向性话筒功能的扬声器；
图6是一例传统的通信装置用双线/四线变换电路的框图；
图7示出传统的图5框图各部之信号电平，该信号电平是回波对消值以30分贝来计算的。
上述附图中的符号说明：
A1      第一放大电路，运算放大器
A2      第二放大电路，运算放大器
A3      运算放大器(6dB)
I1      运算放大器反转放大电路
G1      输入端的输入电压
G2      从输入端接收的输入电压
R1      第一阻抗电路，电阻电路
R2      第二阻抗电路，电阻电路
R3      电阻电路
Z1      输出端的负载电阻
Z2      输入/输出端的负载电阻
10      输出端
11      输入端
12      输入/输出端
13      信号合成电路，连接点
14      增益-相位调整电路
15      回波对消电路
15a     回波对消电路的第一输入端
15b     回波对消电路的第二输入端
15c     回波对消电路的输出端
16      第一压缩器
17      第二压缩器
18      扩展器
19      衰减器
20      数字电路
21      第一A/D变换器
22      第二A/D变换器
23      D/A变换器
24      第一压缩器
25      第二压缩器
26      扩展器
27      自适数字滤波器
27a     反馈输入端
28      数字信号合成电路
100，150本发明的双线/四线变换电路
200     传统的双线/四线变换电路
[具体实施方式]
根据图1，对本发明的一个实例说明如下。在图1中，100是本发明第一实例的双线/四线变换电路。图中，跟传统例子的图6具有相同功能的部分，都采用着相同的符号，为此将省略对它的说明。
16是第一压缩器，17是第二压缩器，18是扩展器。
接着，对本发明，即图1示出的双线/四线变换电路之工作过程做一说明。
首先，从输入端11输入的信号，通过运算放大器A1(第一个放大电路)以及电阻电路R1(第一个阻抗电路)之后，再经由输入/输出端12传输到负载Z2。
另外，从输入/输出端12输入的电压G2，通过第二压缩器17、电阻电路R2(第二个阻抗电路)、运算放大器A2(第二个放大电路)以及扩展器18之后，再经由输出端10传输到负载Z1。
在这里，通过输出端10的信号成分中，将含有从输入端11接收的输入信号成分；该信号成分是自输入端11起，经由运算放大器A1、电阻R1、压缩器17、电阻R2、运算放大器A2、扩展器18而反馈过来的。
为了消除这种反馈过来的输入信号成分，形成有一个消除从输入端11的输入信号成分用回波对消电路；该电路是由输入端11起经由压缩器16，并由运算放大器的反转放大电路I1及增益—相位调整电路14形成的分支电路，以及连接在接点13上的电阻R2等来组成。
输入端11的输入信号将经由压缩器16传输到回波对消电路15的第一输入端15a，并在运算放大器的反转放大电路中，使其相位得到反转，而且又在增益-相位调整电路中得到调整，使该信号的振幅和相位，将与从回波对消电路的第二输入端15b输入，再经由电阻R2的输入信号振幅相同，而相位相反，以便在连接点上进行合成时，使其能去对消输入信号，并让其从回波对消电路的输出端15c输出。与此同时，输入/输出端的输入信号则原样通过而不被对消。
在图4中示出了这时的压缩器16、17和扩展器18的输入输出特性。压缩对数比为1/2，扩展对数比为2倍。对数比可以分别做成1/3、3倍、1/4、4倍；然而，这时的声响将会变得不自然。
在图2中，将输入端的输入电压G1当作0dBV；用实线和箭头示出了各部的电平(dBV)。另外，将输入/输出端的输入电压G2当作0dBV；用虚线和箭头示出了各部的电平(dBV)。
另外，为了比较，在图7中示出了传统实例，即图6的各部电平(dBV)。
在图2中，为了说明起见，插入了衰减器(-3dB)19和运算放大器(6dB)A3，以便使图2和图7中的各部电平相同。本来这是不必要的。另外，为了简化起见，将设定R1《R2，R1＝Z2，R2＝R3。
通过比较图2和图7可知，在传统实例的图7中，输出端10上的输出电平，具有-30dB的差值；然而在图2中，具有-60dB的差值；该结果跟传统的相比，取得了对数比2倍的改善。
图3中示出了本发明的另一实例。在图3中，电路150是本发明第二实例的双线/四线变换电路。在图中，功能同传统实例的图6相同的部分，都采用了相同的符号，为此将省略对它的说明。
符号20表示由数字电路构成的一个范围。21、22是进行模数转换的第一及第二A/D变换器；23是进行数模转换的D/A变换器；24、25分别是第一及第二压缩器；26是扩展器；27是自适数字滤波器；27a是自适数字滤波器27的增益-相位控制输入端；28是数字信号合成电路。
工作过程如下。输入端11的输入信号经由运算放大器A1及电阻R1，从输入/输出端输出到负载电阻Z2。另外，输入/输出端12的输入信号传送到第一A/D变换器21，变换成数字信号，再传送到第一压缩器24。接着依次流入扩展器26和D/A变换器23，变换成模拟信号，并从输出端10输出到负载电阻Z1。
另外，为了防止输入端11的输入信号反馈到输出端10，把输入端11的输入信号输入到第二A/D变换器22，转换成数字信号，然后传送到第二压缩器25，接着再输入到自适数字滤波器27。在数字信号合成电路28中，将去合成自适数字滤波器输出的信号和经由第一压缩器24的输入信号。这时，将把合成信号输入到自适数字滤波器27的反馈输入端27a，并去调整自适数字滤波器27的增益和相位，使得其合成信号变得最小。这就是说把它用做一种增益-相位调整电路。
自适数字滤波器能去适应输入/输出端负载电阻Z2等的变化。
在图5中示出了本发明，即使用双线/四线变换电路100、150的通信装置。
在图5(a)示出的是向输入/输出端连接电话电路，向输出端连接扬声器以及向输入端连接话筒的通信装置。双线/四线变换电路变为了一个侧音抑制电路。把连接到话筒和扬声器的一端，连接到母机的检波输出端和调制输入端，以此也可应用于无绳电话上。
图5(b)示出的是便携式电话机。它是将把具有双向话筒功能的耳机/话筒连接到输入/输出端；把输出端通过话筒连接到便携式电话机的发信部；把输入端通过接收部连接到耳机；消除输入端的接收信号；输出端上的消除量设定为-60dB左右。
图5(c)示出的是一个通信装置。它是将把具有话筒功能的双向扬声器话筒连接到输入/输出端；它使用两组双线/四线变换电路，并分别把输出端连接输入端和把输入端连接到输出端，另一组的一端连接到输入/输出端和电话网上。它是个反馈特性良好的双重通信装置。

Claims (8)

1、一种通信装置用双线/四线变换电路，其特征是：该变换电路的一端将接在一个能同时进行输入与输出的，即能进行双向通信的输入/输出双线端，另一端则接在由输入端和输出端形成的四线端，在这一变换电路中，从输入/输出端可输出由该变换电路从输入端接收的输入信号，但是几乎不向输出端输出，向输出端可输出由该变换电路从输入/输出端接收的输入信号，但是不能输出到输入端，该双线/四线变换电路由下述电路构成，即：
为使从输入端接收的输入信号输出到输入/输出端，在它们之间设有第一放大电路及与其串联的第一阻抗电路；
为使从输入/输出端接收的输入信号传送到输出端，在它们之间设有第二阻抗电路及与其串联的第二放大电路；
为了防止从输入端接收的输入信号经由上述的第二放大电路输出到输出端，在第二阻抗电路及第二放大电路的接点与输入端之间，设有一个由反转放大电路及与其串联的增益-相位调整电路组成的分支电路；
从输入端接收的输入信号，在由第二阻抗电路和分支电路之间的信号合成连接点上进行合成，形成一个相互对消的回波对消电路，从输入端方的回波对消电路第一输入端接收的输入信号，将通过第一压缩器进行输入，从输入/输出端方的回波对消电路第二输入端接收的输入信号，则将通过第二压缩器进行输入；它们的经合成对消的输入信号，将通过扩展器输出到输出端。
2、按照权利要求1所述的通信装置用双线/四线变换电路，其特征是：第一及第二压缩器以1/2的对数比进行压缩，而扩展器则以2倍的对数比进行扩展。
3、按照权利要求1或2所述的通信装置用双线/四线变换电路，其特征是：第一及第二放大电路分别都采用运算放大器，反转放大电路采用运算放大器反转放大电路；第一及第二阻抗电路分别都采用电阻电路。
4、按照权利要求1、2、3中任一项所述的通信装置用双线/四线变换电路，其特征是：在输出端连接扬声器；在输入端连接话筒，在输入/输出端则连接电话网，用做一个侧音抑制电路。
5、按照权利要求1、2、3中任一项所述的通信装置用双线/四线变换电路，其特征是：上述的通信装置是个便携式电话机，在输入/输出端上只去连接一个具有双向电声变换及话筒功能的电磁式耳机，或者电动式耳机，或者晶体耳机，在输入端和输出端上分别连接携式电话机机体的接收电路和发信电路，这时变换电路用做一个回波对消电路，去消除在发信信号中的接收信号成分。
6、一种通信装置用双线/四线变换电路，其特征是：该变换电路的一端将接在一个能同时进行输入与输出的，即能进行双向通信的输入/输出双线端，另一端则接在由输入端和输出端形成的四线端，在这一变换电路中，从输入/输出端可输出由该变换电路从输入端接收的输入信号，但是几乎不向输出端输出，向输出端可输出由该变换电路从输入/输出端接收的输入信号，但是不能输出到输入端，该双线/四线变换电路由下述电路构成，即：
为使从输入端接收的输入信号输出到输入/输出端，在它们之间设有放大电路及与其串联的阻抗电路；
为使从输入/输出端接收的输入信号传送到输出端，在它们之间串接第一A/D变换器、第一压缩器、扩展器以及D/A变换器；
为了防止从输入端接收的输入信号经由上述的扩展器以及D/A变换器输出到输出端，在上述的第一压缩器及扩展器的连接点与输入端之间设有串接的第二A/D变换器、第二压缩器及反馈输入端，还设有由控制增益及相位用自适数字滤波器形成的分支电路。
在设在第一压缩器与上述分支电路之间的信号合成电路中，去合成从输入端接收的输入数字信号，并把其合成的输出反馈到自适数字滤波器的控制输入端，进行数字信号的处理，使得合成输出变得最小。
7、按照权利要求6所述的通信装置用双线/四线变换电路，其特征是：第一及第二压缩器以1/2的对数比进行压缩而扩展器则以2倍的对数比进行扩展。
8、按照权利要求6或7所述的通信装置用双线/四线变换电路，其特征是：放大电路采用运算放大器；阻抗电路采用电阻电路。
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