DE3422265A1

DE3422265A1 - Anschlussschaltung fuer eine telefonanlage

Info

Publication number: DE3422265A1
Application number: DE19843422265
Authority: DE
Inventors: John A. Kanata Ontario Barsellotti
Original assignee: Mitel Corp
Current assignee: Microsemi Semiconductor ULC
Priority date: 1983-09-30
Filing date: 1984-06-15
Publication date: 1985-04-18
Also published as: GB8413436D0; JPS6094593A; GB2147476A; IT1174137B; IT8421193A1; FR2556531A1; CA1200938A; IT8421193A0; US4604741A; GB2147476B; DE3422265C2; FR2556531B1

Description

Anschlußschaituncj^f ür eine Telef on.an! age

Die Erfindung betrifft eine Anschlußschaltung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 .

An derartige Anschlußschaltungen sind angeschlossen die a- und b-Adern eines Telefonanschlusses und andererseits eine Amtsleitung. In den a- und b-Adern treten die bekannten Telefonsignale auf, d.h. Sprechsignale, Läutsignale , Zustandsanzeigesignale, wie Besetzt- und Wähltöne, wie beispielsweise mehrfrequente Wähltöne oder Wählimpulse. Damit die an diese Adern angeschlossenen Apparate mit Strom versorgt werden können, liegen die Adern an einer Spannungsquelle. Bei Nebenstellenanlagen sind diese beiden Adern vervielfacht um die Anzahl der Anschlüsse. Ein zusätzliches Adernpaar ist vorgesehen für die übertragung des Läutsignals. Dies führt zu vieladrigen Anschlußleitungen zu den verschiedenen Apparaten, was kostspielig im Aufbau und in der Montage ist.

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Da zu einem Zeitpunkt immer nur ein Gespräch von einem Telefonapparat geführt werden kann, wird von der Vielzahl von Adern immer nur ein Adernpaar benötigt, um das Gespräch zu übertragen.

Digitale Steuersignale können dazu verwendet werden, daß die Vermittlungsstelle lediglich zu einem Zeitpunkt ein Telefonsignal einem Telefonapparat übermittelt oder daß Signale übermittelt werden, durch welche Anzeigefunktionen an Anzeigevorrichtungen ausgelöst werden, wie beispielsweise die numerische Anzeige an einem Telefonapparat. Demzufolge sollen neben den vorerwähnten Analogsignalen auch Digitalsignale übermittelt werden. Dies bedeutet also, daß zwischen den einzelnen Telefonapparaten und der Zentral vermittlungsstelle auch Digital signale zu übermitteln sind. Bei den bekannten Systemen werden hierzu zwei weitere Adern benötigt, damit keine Interferenzen zwischen den Analog- und den Digitalsignalen auftreten, welche insbesondere durch die Anstiegs- und Abfallflanken der Digital signale bewirkt werden.

Bei einem bekannten System werden die digitalen Datensignale und die Sprechsignale übermittelt über Koppelvielfache der Zentralvermittlungsstelle Hierbei ist es jedoch erforderlich, daß die Daten in einem Frequenzband unter4 KHz übermittelt werden. Die beiden Signalarten treten jedoch in den Adern nicht gleichzeitig auf, da sonst eine Interferenz zwischen den Signalen auftreten würde..Folglich werden die Sprechsignale und die Datensignale in verschiedenen Zeitschlitzen also nicht gleichzeit übermittelt« Separate

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Adern fur die Übermittlung der digitalen Datensignale sind hierbei jedoch entbehrlich.

Bei einem anderen bekannten System werden spezielle Modulationsverfahren angewendet, um die Datensignale in die Sprechsignale zu modulieren. In der Praxis haben sich jedoch derartige Systeme nicht bewährt, da zu viele Seitenbandsignalkomponenten erzeugt werden entweder nahe oder sogar innerhalb des Sprechbandes. Die Digital signale erzeugten also Interferenzen im Sprechband und eine weitere Schwierigkeit bestand darin, daß es oftmals unmöglich war, die Datensi.gnale einwandfrei zu demodulieren.

Sollen digitale Datensignale und analoge Sprechsignale zur gleichen Zeit über zwei in beide Richtungen betriebene Adern übertragen werden, dann treten hierbei eine Reihe von Problemen auf. Werden die Datensignale mit hoher Frequenz übertragen, dann strahlen die Adern ein Wechselfeld ab, das Interferenzen mit anderen Geraten verursacht, wobei diese Strahlung in andere Leitungen einkoppeln kann. Deshalb ist diese Datensignalübertragungmit hohen Frequenzen verboten. Die Eigenschaften eines Adernpaares, das Verluste erzeugt, Reflektionssignale bewirkt usw. führt zur Erfordernis, daß die übertragung bei geringst möglicher Frequenz durchzuführen ist. Die übertragung der Datensignale bei geringer Frequenz führt jedoch dazu, daß Interferenzen mit dem Sprechband auftreten. Die übertragung bei einer Frequenz nahe der Frequenz des Sprechbandes führt auch dazu, daß die Anlagen sehr teuer werden. Beispielsweise sind mehrstufige, scharfe Frequeß2-flanken aufweisende und kritisch zu justierende Filter erforderlich. Signale , deren Daten in Form einer

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Frequenzverschiebung verschlüsselt sind, können nicht Rauscharm geschaltet werden₄ da sie Interferenzen mit dem Sprechsignal bewirken.

Es besteht die Aufgabe, die Anschlußschaltung so auszubilden, daß bei einer gleichzeitigen übertragung von Analog- und Digitalsignalen Interferenzen zwischen den Signalarten vermieden werden.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1, Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen entnehmbar.

Die Sprech- oder Tonsignale werden in einem bestimmten Sprechband übertragen. Die·Datensignale treten gleichzeitig in den beiden symmetrischen Adern auf. Die Datensignale sind hierbei auf ein Trägersignal moduliert, dessen Frequenz wesentlich höher ist als die höchste Frequenz des Sprechbandes.

Falls die Datensignale mit einer hohen Bitrate übermittelt werden, dann würden die vorerwähnten Probleme auftreten,d.h. Abstrahlungen, Interferenzen und Signalveränderungen. Deshalb werden die Datensignale mit relativ geringer Geschwindigkeit erzeugt. Die Daten- und Sprechsignale werden von einem an die Adern angeschlossenen Apparat erzeugt. Die Modulation erfolgt in einem derartigen Apparat, beispielsweise in einem Sprech- und Datenübermittler. Das Trägersignal ist so gewählt, daß es von der Obergrenze des Sprechbandes einwandfrei getrennt werden kann. Die Frequenz des Trägersignals ist jedoch gering genug, daß eine Abstrahlung von den Adern im wesentlichen nicht auftritt und auch Signal-

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Veränderungen vernachlässigbar gering sind.

Das kombinierte Sprech- und Datensignal, welches über die a- und b-Adern zugeführt wird, wird nach Durchlauf durch den Differential verstärker an eine erste unsymmetrische Leitung und weiterhin an ein Filter angelegt, durch das das Sprechband hindurchgeht, das jedoch das Datensignal wesentlich dämpft. Am Ausgang des Filters wird das Sprechband in eine zweite unsymmetrische Verbindungsleitung eingespeist.

Die a- und b-Adern haben eine erste nominelle Leitungsimpedanz in Bezug auf die Sprechsignale von 600 oder 900 0hm. Diese Adern weisen jedoch bei der vorliegenden Anschlußschaltung in Bezug auf die Datensignale eine Leitungsimpedanz auf, die geringer ist als die vorerwähnte nominelle Leitungsimpedanz, wobei diese geringere Leitungsimpedanz auftritt bei Signalen mit einer Frequenz, die größer ist als die höchste Frequenz des Sprechbandes. Diese zweite nominelle Leitungsimpedanz beträgt beispielsweise 135 0hm, wenn das Trägersignal eine Frequenz von 32 KHz aufweist.

Die Trennung der beiden Signalarten wird erreicht durch unterschiedliche Rückkopplungen der beiden Signalarten.

Die Anschlußschaltung weist eine Empfängerschaltung auf, deren erste und zweite Signale mit unterschiedlichen Frequenzen zugeführt werden. Diese Empfängerschaltung weist gegenüber dem ersten Signal eine erste nominelle Leitungsimpedanz und gegenüber dem zweiten Signal eine zweite nominelle Leitungsimpedanz auf. Die zweite nominelle Leitungsimpedanz ist geringer als die erste

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Leitungsimpedanz. Die Eingangsimpedanz der Empfängerschaltung liegt hierbei zwischen der ersten und der zweiten Leitungsimpedanz. Das erste Signal wird gleichphasig auf die beiden Adern zurückgekoppelt, während das zweite Signal gegenphasig auf die beiden Adern zurückgekoppelt wird. Hierdurch wird die Eingangsimpedanz angehoben auf mindestens den Wert, bei welcher sie übereinstimmt mit der ersten Leitungsimpedanz in Bezug auf das erste Signal und erniedrigt näherungsweise auf den Wert der zweiten nominellen Leitungsimpedanz in Bezug auf das zweite Signal.

Bei dem ersten Signal handelt es sich hierbei um ein Analogsignal und bei dem zweiten Signal um ein Digitalsignal. Die a- und b-Adern sind über Widerstände an eine Spannungsquelle angeschlossen, welche eine Eingangsimpedanz für die Anschlußschaltung bilden, die geringer ist als die erste nominelle Leitungsimpedanz und größer ist als die zweite nominelle Leitungsimpedanz. Die Anschlußschaltung weist einen Schaltungsteil auf, in welchem die Digitalsignale bedämpft und einer Phasenschiebung unterworfen werden, während die Analogsignale hindurchgehen. Die hindurchgehenden Analogsignale werden in eine zweite unsymmetrische Verbindungsleitung eingespeist, die eine dritte nominelle Leitungsimpedanz aufweist. Weiterhin ist eine Rückkopplungsschaltung vorgesehen, welche die Analogsignale gleichphasig und die gedämpften und phasenverschobenen Digitalsignale gegenphasig zu den Analog- und Digitalsignalen in den beiden Adern über die vorgenannten Widerstände rückkoppelt, wobei die Eingangsimpedanz in Bezug auf die Analog-

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signale angehoben und diejenige in Bezug auf die Digitalsignale abgesenkt wird.

über die an den Ausgang der Empfängerschaltung angeschlossene erste Verbindungsleitung werden mindestens die Digitalsignale zur Zentralvermittlungsstelle übermittelt. Die Signale am Ausgang der Empfängerschaltung durchlaufen weiterhin einen Tiefpassfilter, durch den das Sprechband hindurchgeht, während die Digitalsignale bedämpft und einer Phasenschiebung unterworfen werden. Am Ausgang dieses Filters ist eine zweite unsymmetrische Verbindungsleitung angeschlossen, über welche die Analogsignale der Zentralvermittlungsstelle übermittelt werden. Analogsignale von der Zentralvermittlungsstelle werden über diesen Anschluß am Ausgang des Filters eingespeist. Weiterhin ist ein Anschluß an eine unsymmetrische Verbindungsleitung vorgesehen, über welchen Digitalsignale von der Zentralvermittlungsstelle zugeführt werden. Die von der Zentralvermittlungsstelle zugeführten Analog- und Digita!signale werden den a-und b-Adern zugeführt, wobei der Schaltungsaufbau so getroffen ist, daß die von der Zentralvermittlungsstelle in die beiden Adern eingespeisten Signale in der Empfängerschaltung einander aufheben.

Zusammenfassend kann also gesagt werden, daß die Anschlußschaltung die von den a- und b-Adern zugeführten Sprech- und Datensignale verstärkt, wobei der Verstärkungsgrad für die Datensignale größer ist als für die Sprechsignale. Diese verstärkten Signale werden zugeführt einer unsymmetrischen Verbindungsleitung. Weiterhin werden diese Signale einem Tiefpassfilter zugeführt, durch welches die Sprech-

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signale hindurchgehen, während die Datensignale bedämpft und einer Phasendrehung unterworfen werden Die durch das Filter hindurchgegangenen Sprechsignale werden einer zweiten in beiden Richtungen betriebenen unsymmetrischen Verbindungsleitung eingespeist. Die Eingangsimpedanz für das Sprechbandsignal wird angepasst der nominellen Leitungsimpedanz der beiden Adern in Bezug auf das Sprechsignal. Die Eingangsimpedanz für das Datenbandsignal wird in Bezug auf die Trägersignalfrequenz angepasst an die charakteristische Leitungsimpedanz dieser beiden Adern. Von der Vermittlungsstelle zugeführte Datensignale werden über eine unsymmetrische Verbindungsleitung zugeführt. Von der Zentralvermittlungsstelle kommende Sprech- und Datensignale werden als gemischte Signale den a- und b-Adern zugeführt, wobei eine Rückkopplung auf die beiden abgehenden unsymmetrischen Verbindungsleitungen vermieden wird.

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Ein Ausführungsbeispiel wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert . Es zeigen :

Fig. 1 ein Blockdiagramm des schematischen Aufbaus und

Fig. 2 den Schaltungsaufbau eines bevorzugten Ausführungsbeispiels.

Die Anschlüsse T und R für die a- und b-Adern sind verbunden mit gleich großen Widerständen Rl und R5, über welche ein niederohmiger Gleichstromanschluß hergestellt wird zur Spannungsquelle -48VDC. Die Anschlüsse T und R sind verbunden mit einer symmetrischen, in beiden Richtungen betriebenen Teilnehmeranschlußleitung.

Die Anschlüsse T und R sind weiterhin verbunden mit einem Empfänger 2 zum Empfang der Sprech- und Datensignale von den a- und b-Adern. Der Empfänger 2 weist eine bestimmte Eingangsimpedanz und somit einen bestimmten Verstärkungsgrad auf.

Die Sprechsignale haben eine bestimmte definierte Bandbreite , typischer Weise von 4 KHz. Die Datensignale werden in amplitudenmodulierter Form übertragen mittels eines Trägersignals , dessen Frequenz mindestens zweimal so groß ist wie die höchste Frequenz des Sprechbandes. Das unterste signifikante Seitenband des modulierten Trägersignals liegt somit oberhalb der Obergrenze der definierten Bandbreite. Bei einem Prototyp bestand das Trägersignal aus einem 100% amplitudenmodulierten Sinussignal von 32 KHz.

Der Ausgang des Empfängers 2 ist verbunden mit dem Anschluß DATARX der seinerseits verbunden ist mit der un-

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symmetrischen Datenempfangsleitung einer Zentralvermittlung. Der Empfängerausgang ist weiterhin verbunden mit dem Eingang eines Tiefpassfilters 3. Der Ausgang des Tiefpassfilters 3 ist verbunden mit dem Anschluß JNC der seinerseits verbunden sein kann mit einer in beiden Richtungen betriebenen unsymmetrischen Ein- und Ausgangsleitung, die, im bevorzugten Ausführungsbeispiel die Verbindungsleitung zur Zentralvermittlungsstelle darstellt.

Der Ausgang des Tiefpassfilters 3 ist weiterhin verbunden mit dem Eingang einer Rückkopplungsschaltung 4, welche die-vom Empfänger 2 abgehenden Signale nach Filterung durch den Tiefpassfilter 3 über einen Verstärker 17, einen Transistor 6 dem Widerstand Rl zuführt und in entgegengesetzter Phase über den Verstärker 23 und den Transistor 5 dem Widerstand R5. Der Kollektor des Transistors 6 ist verbunden mit einer Bezugsspannung VT. Der Nichtinvertereingang des Verstärkers 23 ist an eine Bezugsspannung VREF angeschlossen, während der Invertereingang des Verstärkers 17 über einen Widerstand 19 mit dieser Bezugsspannung VREF verbunden ist.

Sprech- und Datensignale in den a- und b-Adern und damit an den Anschlüssen T,.R, werden vom Empfänger 2 empfangen und verstärkt und einmal dem Datenempfangsanschluß DATARX und dem Tiefpassfilter 3 zugeführt« Der Tiefpassfilter 3 dämpft im wesentlichen Signale mit einer Frequenz von größer als etwa 8 KHz, bei denen gleichzeitig eine Phasendrehung von 180° ausgeführt wird. Signale mit einer Frequenz von weniger als etwa 8KHz werden jedoch kaum gedämpft oder phasenverschoben. Die gefilterten Signale werden der Rückkopplungsschaltung 4 zugeführt. Deren Aus-

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gang steuert den Operationsverstärker 17, der seinerseits den Transistor 6 steuert.

Der Emitter des Transistors 6 ist einmal mit dem Widerstand Rl und zum anderen mit dem Invertereingang des Operationsverstärkers 23 über den Widerstand 20 verbunden. Eine ansteigende SignaTspannung am Emitter des Transistors 6 bewirkt, daß die Signal spannung am Kollektor des Transistors 5 abfällt. Die im Tiefpassfilter 3 gebildeten Signale werden also dem Eingangs-Ausgangsanschluß JNC und der RUckkopplungsschaltung 4 zugeführt. Ein bestimmter Teil des Sprechsignals wird in unterstützender Phase zurückgeführt zum Signal an den Anschlüssen T, R und zwar über die Operationsverstärker 17 und 23, die Transistoren 5 und 6 und über die Widerstände Rl und R5. Dieser zurückgeführte Anteil wird nachfolgend mit "a" bezeichnet , wobei "a" größer oder gleich Null oder kleiner oder gleich eins ist, abhängig vom Verstärkungsgrad des Verstärkers 2.

Ein bestimmter Anteil der Datensignale wird über die Operationsverstärkers 17 und 23 , die Transistoren 5 und 6 und die gleich großen Widerstände Rl und R5 in entgegengesetzter Phase zu den Signalen an den Anschlüssen T und R zurückgeführt. Dieser Anteil wird nachfolgend mit "b" bezeichnet, wobei "b" größer oder gleich Null und kleiner oder gleich eins ist, in Abhängigkeit vom Verstärkungsgrad des Empfängers 2 und der Dämpfung im Tiefpassfilter 3.

Die Eingangsimpedanz der Sprechsignale Zjmw Schaltung, gemessen zwischen den Anschlüssen T und R ergibt sich durch die Spannungsdifferenz zwischen den Anschlüssen T und R, geteilt durch den Stromfluß in der Schaltung. Da die Spannung am Anschluß R entgegen-

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gesetzt gleich groß ist zur Spannung am Anschluß T, ergibt sich, daß die Eingangsimpedanz Ztmw d_es Schaltkreises, gemessen zwischen den Anschlüssen T und R gleich dem zweifachen der Spannung am Anschluß T,geteilt ,durch den Stromfluß durch die Schaltung ist.

Der Eingangsverstärker des Empfängers 2 weist einen hohen Eingangswiderstand auf, so daß dieser Stromfluß im wesentlichen bestimmt ist durch den Strom, der durch die Widerstände Rl und R5 fließt.

Für Sprechsignale weist daher die Schaltung eine Eingangs-

2Rl
impedanz von etwa ^Twy ⁼ TTä ^au^» wobei 0 ^. a < 1 ist.

Die a- und b-Adern weisen eine erste nominelle Leitungsimpedanz in Bezug auf die Sprechsignale von 600 oder 900 Ohm auf. Die Eingangsimpedanz Zj_NV in Bezug auf die Sprechsignale zwischen den Anschlüssen T und R kann der ersten nominellen Leitungsimpedanz angepasst werden durch Verändern des Anteils "a" des Sprechsignals, das auf die Anschlüsse T und R rückgekoppelt wird.

Die Datensignale an den Anschlüssen T und R werden im Empfänger 2 verstärkt , im Tiefpassfilter im wesentlichen gedämpft und phasengedreht und mit entgegengesetzter Phase auf die Datensignale an den Anschlüssen T und R über die Widerstände Rl und R5 rückgekoppelt.

Demgemäß ist die Eingangsimpedanz des Schaltkreises

ppi

für Datensignale Z_IND = 4j~| , wobei 0< b £ 1 ist.

Die symmetrischen a- und b-Adern weisen eine zweite nominelle Leitungsimpedanz in Bezug auf die Trägersignale von etwa 135 Ohm für ein 32 KHz Trägersignal auf. Der

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Der Widerstandswert der Widerstände Rl und R5 ist typischerweise größer als derjenige der zweiten nominellen Leitungsimpedanz jedoch beträchtlich geringer als der erste nominelle Leitungsimpedanz für die Sprechsignale. Demgemäß kann die Eingangsimpedanz ^IND ^{in Bezu}9 ^auf die Datensignale der zweiten nominellen Leitungsimpedanz angepasst werden durch Verändern des Anteils "B" der in Phase gedrehten und auf die Anschlüsse T und R zurückgekoppelten Datensignale. Diese Veränderung kann vorgenommen werden durch Veränderung der Dämpfung im Tiefpassfilter 3.

Die Eingangsimpedanz Ztm_D für die Datensignale kann theoretisch so groß sein wie der Widerstandswert der niederohmigen Widerstände Rl und R5 (wenn b = 0) oder so gering sein wie der Widerstandswert einer dieser Widerstände Rl bzw. R5 (wenn b = 1) .

Bei dem Sprech- und Datensignalschnittstellenschaltkreis nach Fig. 2 werden die Sprech- und Datensignale der a- und b-Adern zugeführt den Anschlüssen T und R, Sie gelangen über die hochohmigen Widerstände 11 und 12 zu den Inverter- und Nichtinvertereingängen eines Operationsverstärkers 10. Das Ausgangssignal des Operationsverstärkers 10 ist über einen Kondensator 13 wechselstromgekoppelt mit dem Anschluß DATARX und liegt über einen Nebenschlußwiderstand 14 an Masse . Der Kondensator 13 und der Widerstand 14 bilden ein Hochpassfilter, über welches Rauschspannungen und Wechselstromsignale unter etwa 200 Hz abgeführt werden. Der Ausgang des Verstärkers 10 ist über einen Rückkopplungs· widerstand RfI auf den Invertereingang zurückgekoppelt.

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Diese gefilterten Signale werden dann einem Tiefpassfilter 15 (nach Sallen and Key) zugeführt, wo Signale oberhalb von etwa 8 KHz im wesentlichen gedämpft und einer Phasendrehung von 180° unterworfen werden. Auf diese Weise werden die modulierten Datensignale und die entsprechenden Seitenbänder gedämpft und phasenverschoben, während Sprechsignale im wesentlichen ohne Dämpfung und Phasenverschiebung durch das Tiefpassfilter hindurch gehen. Die durch das Tiefpassfilter hindurchgegangenen Signale gelangen über einen Anpassungswiderstand 16 zur Anpassung an die Verbindungsleitungsimpedanz an den Anschluß JNC der unsymmetrischen Eingangs- Ausgangsverbindungsleitung. Wie schon vorerwähnt, ist dieser Anschluß verbunden mit der Verbindungsleitung, die zur Zentralvermittlungsstelle führt.

Die Sprech- und Datensignale am Ausgang des Kondensators 13 treten auch auf am Anschluß DATARX und werden von dort einem zur Zentralvermittlungsstelle führenden Datenbus übermittelt.

Abgehende Datensignale von der Zentral vermittlungsstelle , die auf einem 32 KHz-Träger moduliert sind, werden über eine unsymmetrische Eingangsleitung empfangen am Eingangsanschluß DATATX, der über einen Widerstand Rpd einmal an Masse liegt und zum anderen über den hochohmigen Eingangswiderstand 18 am Invertereingang des Operationsverstärkers 17 . Das Ausgangssignal vom Operationsverstärker 17 wird über den Leistungstransistor 6 und über den Widerstand Rl angelegt an die Leitung T, wie im Zusammenhang mit Fig. beschrieben.

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Die Verbindungsstelle zwischen dem Emitter des Transistors 6 und dem Widerstand Rl ist verbunden über den hochohmigen Widerstand 21 mit dem Invertereingang des Verstärkers 10 und über den Rückkopplungswiderstand Rf2 mit dem Invertereingang des Verstärkers 17.

Der Invertereingang des Verstärkers 17 ist außerdem über den Widerstand 19 verbunden mit der Bezugsspannung VREF.

Der Nichtinvertereingang des Operationsverstärkers 10 ist über den hochohmigen Widerstand 22 und dem Widerstand R5 verbunden mit dem Anschluß R. Die Verbindung zwischen den Widerständen R5 und 22 ist verbunden mit dem Kollektor eines Leistungstransistors 5, dessen Emitter an der Gleichstromquelle von -48VoIt zur Speisung der a- und b-Adern anliegt. Die Verbindung zwischen den Widerständen Rl und Rf2 ist weiterhin verbunden über den Eingangswiderstand 20 mit dem Invertereingang des Operationsverstärkers 23, dessen Nichtinvertereingang verbunden ist mit der Bezugsspannung VREF. Diese betrug bei einem Prototyp -10 Volt. Der Ausgang des Operationsverstärkers 23 ist über einen Kurzschlußsensor 24 verbunden mit der Basis des Transistors 5. Der Kollektor des Transistors 5 ist über den Rückkopplungswiderstand Rf3 verbunden mit dem Invertereingang des Verstärkers 23. Der Anschluß T liegt weiterhin über einen hochohmigen Widerstand 29 an Masse, über einen gleich großen Widerstand 30 ist der Anschluß R verbunden mit dem Kurzschlußsensor 24.

Der Kurzschlußsensor 24 erfasst den Stromfluß durch den

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Widerstand 30 und verhindert einen Stromfluß durch den Widerstand 5, wenn der Stromfluß durch den Widerstand 30 oberhalb eines Schwellwerts von beispielsweise größer als 100 Milliampere liegt«

Die im Zusammenhang mit der Rückkopplungsschaltung 4 nach Fig, I beschriebene Rückkopplung wird durch die zwei Leitungen 25 und 26 bewirkt. Die Leitung 25 ist verbunden mit dem Anschluß JNC und über einen Widerstand 27 mit dem Invertereingang des Verstärkers 17. Die Widerstandswerte der Widerstände 27 und 18 sind etwa gleich.

Die Leitung 26 ist einerseits verbunden mit dem Ausgang des Filters 15 und andererseits über einen Widerstand 28 mit dem Nichtinvertereingang des Verstärkers 17. Der Widerstandswert des Widerstandes 18 ist etwa gleich groß wie derjenige des Widerstandes 27 oder

Datensignale, welche von der Zentral vermittlungsstelle dem Anschluß DATATX zugeführt werden, werden in den Verstärkern 17 und 23 verstärkt , leistungsverstärkt in den Transistoren 6 und 5 und über die niederohmigen Widerstände Rl und R5 den Anschlüssen T und R zugeführt, über die Widerstände 11 und 12 liegen diese Signale auch an den Nichtinverter- und Invertereingängen des Verstärkers 10 an und werden gleichphasig über die Widerstände 21 und 22 den Inverter- und Nichtinvertereingängen des Verstärkers 10 zugeführt. Dies bedeutet, daß die von der Zentralvermittlungsstelle den a- und b-Adern übermittelten Datensignale im Verstärker 10 im wesentlichen gelöscht werden. Signale jedoch, die von den a- und b-Adern empfangen werden, werden

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differentieil empfangen und im Verstärker 10 verstärkt.

Die Widerstände Rl und R5 weisen jeweils 75 Ohm auf. Die Gleichstromeingangsimpedanz des Schnittstellen-Schaltkreises beträgt daher 150 Ohm. Die Eingangswiderstände 11 und 12 haben jeweils etwa 200 KOhm.

Die Verbindungsstellen zwischen den Widerständen Rl und dem Emitter des Transistors 6 bzw. dem Widerstand R5 und dem Emitter des Widerstands 5 werden als Einspeispunkte bezeichnet. Ein Teil des Sprechbandsignals an den Anschlüssen T und R tritt auch infolge der vorerwähnten Rückkopplung an diesen Einspeispunkten auf. Die augenbl ick-1 i ehe Spannung an den Einspeispunkten infolge der Sprechsignale steht im Gleichlauf mit der Signalspannung an den Anschlüssen T und R. Daher fließt weniger Strom durch die Widerstände Rl und R5 , wenn eine Signalrückkopplung anliegt, wodurch die scheinbare Eingangsimpedanz für Sprechsignale auf etwa 600 Ohm angehoben wird.

Sprach- und Datensignale an den Anschlüssen T und R werden im Verstärker 10 differentiell verstärkt, wandern durch das aus dem Kondensator 13 und dem Widerstand bestehendenHochpassfilter und liegen einerseits am Anschluß DATARX und andererseits am Tiefpassfilter an. Die Sprechsignale durchwandern das Tiefpassfilter 15 während die Datensignale einer wesentlichen Dämpfung und Phasendrehung unterworfen werden.

Die Amplitude der Sprechsignale am Anschluß JNC ist infolge des Spannungsabfalls am Widerstand 16 um den Faktor 2 geringer als die Signal amplitude am Ausgang

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des Filters 15. Die Sprechsignale und das bedämpfte Datensignal werden über die gleich großen Widerstände 28 und 27 dem Nichtinverter- und Invertereingängen des Operationsverstärkers 17 zugeführt.

Die Amplitude des Sprechsignals am Nichtinvertereingang des Operationsverstärkers 17 ist daher zwei mal so groß wie die Amplitude des entsprechenden Signals am Invertereingang. Damit wird das Sprechsignal im Verstärker 17 verstärkt. Das Sprechsignal am Ausgang des Verstärkers 17 steuert die Basis - Emitterspannung des Transistors 6. Das Sprechsignal wird damit im Transistor 6 weiterverstärkt und gleichphasig über den Widerstand Rl dem Signal am Anschluß T zugeführt. Dieses Sprechsignal wird weiterhin über den Widerstand 20 dem Invertereingang des Verstärkers 23 zugeführt. Es wird dort weiter verstärkt und um 180° phasengedreht. Das phasengedrehte Signal wird der Basis des Transistors 5 zugeführt, verstärkt und über den Widerstand R5 gleichphasig dem Signal am Anschluß R zugeführt.

Die am Ausgang des Tiefpassfilters 15 auftretenden wesentlich gedämpften Datensignale werden auf die gleiche Weise , wie im Zusammenhang mit den Sprechsignalen beschrieben, auf die Einspeispunkte zurückgeführt. Infolge der Phasendrehung im Tiefpassfilter 15 tritt jedoch bei den Datensignalen eine negative Rückkopplung auf. Eine Zunahme der Augenblicksspannung der Datensignale zwischen den Anschlüssen T und R bewirkt also eine Abnahme der Augenblicksspannung dieser Signale an den Einspeispunkten. Ein erhöhter Stromfluß durch die Widerstände Rl und R5 bewirkt, daß der

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scheinbare Widerstand zwischen den Anschlüssen T und R in Bezug auf die Gleichstromleitungsimpedanz vermindert wird.

Die Leitungsimpedanz der symmetrischen a- und b-Adern beträgt bei 32 KHz etwa 135 Ohm.

Die Verminderung der Eingangsimpedanz bezüglich der Datensignale in Verbindung mit der negativen Rückkopplung führt zu einer Einstellung des Verstärkungsgrad des Verstärkers 10, da das Rückkopplungssignal an den Einspeispunkten das Signal an den Anschlüssen T und R vermindert. Dies hat die Wirkung eines zunehmenden Verstärkungsgrads durch den Verstärker bei der Trägerfrequenz, d.h. bei größer als 8 KHz. Hierdurch wird die Dämpfung im Datenbandkanal reduziert.

Bei einem Prototyp betrug beim Verstärker 10 die Bedämpfung des Sprachsignals infolge der positiven Rückkopplung 20 db/0ktave und 12 db/0ktave bei Datensignalen infolge deren negativer Rückkopplung. Das Signal verhältnis zwischen Daten- und Sprechsignalen am Ausgang des Verstärkers 10 wurde daher um 8 db verbessert für die Übermittlung an den Anschluß DATARX zur Weiterleitung an die unsymmetrische Datenausgangsleitung.

Es ist möglich, den Anteil, um welche die Eingangsimpedanz erhöht oder vermindert wird infolge der positiven oder negativen Rückkopplung einzustellen durch Mischen der Signale am Eingang des Tiefpassfilters 15 mit Signalen am Ausgang dieses Filters Durch Verändern der relativen Anteile der gemischten

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Rückkopplungssignale können verschiedene Scheineingangswiderstände verwirklicht werden.

Bei dem vorerwähnten Prototyp wurde die niederohmige Gleichstromeingangsimpedanz vLon 150 Ohm gebildet durch die beiden 75 Ohm Widerstände Rl und R5 , wodurch es möglich ist, die Anschlußschleife, an welcher die Teilnehmer angeschlossen sind, mit einem hohen Strom zu versorgen. Die Sprachbandeingangsimpedanz von 600 Ohm wurde erhalten durch Anpassung der nominellen Sprechleitungsimpedanz mittels der positiven Rückkopplung. Die Datenbandeingangsimpedanz von 135 Ohm ergab sich infolge der negativen Rückkopplung zur Anpassung der natürlichen Impedanzcharakteristik der symmetrischen Leitung bei 32 KHz.

Ein Schutz gegen Gleichtaktsignale wird erhalten durch die Widerstände Rl, R5, 11 und 12. Hohe Gleichtaktströme werden wirksam blockiert durch die hochohmigen Parallelwiderstände 11 und 12 und die im Nebenschluß zur Masse liegenden niederohmigen Widerstände Rl und R5, wodurch die Eingänge des Verstärkers 10 wirksam gegenüber excessiven Gleichtaktspannungen isoliert sind.

Datensignale am unsymmetrischen Anschluß DATATX und ankommende Sprechsignale am Anschluß JNC werden gemischt und verstärkt im Verstärker 17 und über die Widerstände Rl und R5 angelegt an die Anschlüsse TR zur Einspeisung in die a- und b-Adern. Damit verhindert wird, daß solche Signale zurückgeführt werden auf die Anschlüsse JNC und DATARX, werden diese gemischten ankommenden Signale über den Widerstand 21 an dem Invertereingang des Verstärkers 10 gelegt, sowie

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über den Widerstand 22 an den Nichtinvertereingang dieses Verstärkers, wobei die Widerstandswerte der Widerstände 21 und 22 näherungsweise gleich sind der Summe der Widerstandswerte der Widerstände 20 und Rl oder R5 und 12. Die den Anschlüssen T und R zugeführten Signale liegen als Gleichtaktsignale an den Eingängen des Verstärkers 10 an, so daß sie sich gegenseitig aufheben. Von den a- und b-Adern zugeführte Signale werden jedoch differentiel1 empfangen und im Verstärker 10 verstärkt.

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Claims

Rolf Charter o / ο ~> J R R

Patentanwalt ^ *f Z £ 4 U Q

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3818/43 Augsburg, den 14. uuni 1984

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Ansprüche

Anschlußschaltung zwischen den symmetrischen a- und b-Adern eines Telefonanschlusses und mindestens einer unsymmetrischen zu einer Zentralvermittlungsstelle führenden Verbindungsleitung, wobei die beiden Adern jeweils über niederohmige Widerstände an eine Spannungsquelle und über hochohmige Widerstände an einen Different!al verstärker angeschlossen sind, dessen Ausgang mit der einen Verbindungsleitung verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß Analogsignale mit einem ersten Frequenzband und Digitalsignale mit einer dazu höheren Frequenz in die Adern eingespeist werden, eine Empfängerschaltung (2) vorgesehen ist, die Adern in Bezug auf die Analogsignale eine erste Nennleitungsimpedanz und in Bezug auf die Digitalsignale eine zweite dazu niedrigere Nennleitungsimpedanz aufweisen, während die Empfängerschaltung (2) eine dazwischenliegende Eingangsimpedanz aufweist und eine Rückkopplungsschaltung (4) vorgesehen ist, die die Analogsignale phasengleich und die Digitalsignale gegenphasig auf die beiden Adern rückkoppelt, wobei die Eingangsimpedanz der Empfängerschaltung (2) in Bezug auf die Analogsignale auf die erste Nennleitungsimpedanz angehoben und in Bezug auf die Digitalsignale auf die zweite Nennleitungsimpedanz abgesenkt wird.

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2. Anschlußschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangsimpedanz der Empfängerschaltung (.2) gebildet wird durch die an die beiden Adern angeschlossenen Widerstände (Rl, R5), der mit der einen Verbindungsleitung verbundene Ausgang des die Empfängerschaltung (2) bildenden Differential Verstärkers (10) verbunden ist mit einem Tiefpassfilter (3),das die Analogsignale durchlässt, die Digitalsignale jedoch dämpft und einer Phasendrehung unterwirft, am Ausgang des Tiefpassfilters (3) eine zweite unsymmetrische Verbindungsleitung angeschlossen ist, die eine dritte Nennleitungsimpedanz aufweist und mit dem Ausgang des Tiefpassfilters (3) die Rückkopplungsschaltung (4) verbunden ist, welche die Signale am Ausgang des Filters (3) über die niederohmigen Widerstände (Rl, R5) auf die beiden Adern rückkoppelt.
3. Anschlußschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil der positiven Rückkopplung der Analogsignale einen Wert aufweist, auf welchem die Scheineingangsimpedanz der Empfängerschaltung (2) etwa auf den Wert der ersten Nennleitungsimpedanz angehoben wird und daß der Anteil der negativen Rückkopplung der Qigitalsignale einen Wert aufweist, bei welchem die Scheineingangsimpedanz der Empfängerschaltung (2) etwa auf den Wert der zweiten Nennleitungsimpedanz erniedrigt wird.
4. Anschlußschaltung nach Anspruch 2, dadurch g ekennzeichnet, daß zwischen dem Ausgang des Tiefpassfilters (3) und der zweiten unsymmetrischen Verbindungsleitung ein Widerstand (16) zur Anpassung

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an die dritte Nennleitungsimpedanz geschaltet ist.
5. Anschlußsschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfängerschaltung (2) den Differentialverstärker (.10) umfasst, dessen Verstärkungsgrad bei den Analogsignalen geringer ist als bei den Digital Signalen *
6. Anschlußschaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärkungsgrad des Differentialverstärkers (10) durch die Rückkopplungsschaltung (4) verändert wird, wobei in Bezug auf die Analogsignale eine notiere Eingangsimpedanz einen niedrigeren Verstärkungsgrad und in Bezug auf die Digital signale eine niedrige Eingangsimpedanz einen höheren Verstärkungsgrad bedingt.
7. Anschlußschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Digitalsignale auf ein Trägersignal moduliert sind, dessen Frequenz größer ist als die höchste Frequenz des ersten Frequenzbandes.
8. Anschlußschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der zweiten unsymmetrischen Verbindungsleitung Analogsignale von der Zentralvermittlungsstelle zugeführt werden, ein Anschluß für eine dritte unsymmetrische Verbindungsleitung vorgesehen ist, über welche Datensignale von der Zentralvermittlungsstelle zugeführt werden, diese zugeführten Signale in der Rückkopplungsschaltung (4) gemischt und über die mit den beiden Adern verbundenen Widerstände (Rl, R5) diesen Adern zugeführt werden.

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9, Anschlußschaltung nach einem der. Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das gedämpfte und phasengedrehte Digital signal am Eingang der Rlickkopplungsschaltung (4) eine geringere Amplitude aufweist als das an diesem Eingang auftretende Analogsignal .
10. Anschlußschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückkopplungsschaltung (4) einen ersten Verstärker (17) aufweist, dessen· einer Eingang mit dem Ausgang des Tiefpassfilters (3) und dessen anderer Eingang mit 'dem Anschluß (DATATX) für die dritte Verbindungsleitung und mit dem Anschluß (JNC) für die zweite Verbindungsleitung verbunden ist und dessen Ausgang an einem der Widerstände (Rl, R5) liegt, der mit einer der beiden Adern verbunden ist.
11. Anschlußschaltung nach Anspruch 10, dadurch g e k e η η zeichnet, daß der Ausgang des ersten Verstärkers (17) am anderen Eingang eines zweiten Verstärkers (23) anliegt, dessen Ausgang mit dem anderen Widerstand (R5) verbunden ist, der an die andere der beiden Adern angeschlossen ist.
12. Anschlußschaltung nach Anspruch 11, dadurch g e k e" η η ζ e i cn η e t , daß der Ausgang des ersten Verstärkers (17) üben einen weiteren Widerstand (21) mit dem einen Eingang des Differentialverstarkers (10) verbunden ist, an den die andere Ader über einen der hochohmigen Widerstände (.11 bzw. 12) angeschlossen ist, der Ausgang des zweiten Verstärkers (17) über einen weiteren Widerstand (21) mit dem anderen Eingang des Differentialverstärkers (10) verbunden ist, und die Widerstands-

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werte der weiteren Widerstände (21, 22) jeweils etwa gleich groß sind wie der Widerstand des hochohmigen Widerstands (11 bzw. 12).
13. Anschlußschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägersignal eine Frequenz von etwa 32 KHz aufweist und zu 100% amplitudenmoduliert ist und das Tiefpassfilter (15) eine Trennfrequenz von etwa 8 KHz
aufweist.
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