DE60111873T2

DE60111873T2 - Eine frequenzempfindliche Induktanzeinrichtung für POTS-Splitterentwurf

Info

Publication number: DE60111873T2
Application number: DE60111873T
Authority: DE
Inventors: Wei Tian; Harley Staber
Original assignee: Corning Optical Communications LLC
Current assignee: Corning Research and Development Corp
Priority date: 2000-01-14
Filing date: 2001-01-12
Publication date: 2006-04-20
Anticipated expiration: 2021-01-13
Also published as: EP1117217B1; DE60111873D1; CA2326929A1; BR0100266A; US7020276B1; ES2245328T3; EP1117217A2; EP1117217A3; CA2326929C; JP2001251155A; ATE299634T1

Description

Allgemeiner Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein verbesserte Telekommunikationssysteme und insbesondere ein verbessertes digitales/POTS-Telekommunikationssystem [POTS – Plain Old Telephone System – einfaches herkömmliches Fernsprechsystem]. Die vorliegende Erfindung betrifft ganz besonders ein verbessertes digitales/POTS-Splitterdesign.
Das Referat „ADSL and VDSL Splitter Design and Telephony Performance" von J. Cook und P. Sheppard zeigt eine Reihe von ADSL-Splittern nach dem Stand der Technik, die entweder passiv oder aktiv sein können.
Die grundlegenden Funktionen und Anforderungen für POTS-Splitter sind in TIE1.4/98-007R5, Anhang E, wohldefiniert. Der POTS-Splitter wird dazu verwendet, die POTS-Sprachbandsignale von sich über die gleiche Telefonleitung ausbreitenden ADSL-Signalen (Asymmetric Digital Subscriber Line – unsymmetrische digitale Anschlußleitung) abzutrennen.
Bei herkömmlichen Systemen ist der POTS-Splitter als ein LC-Tiefpaßfilter ausgelegt. Hinsichtlich ADSL-Signalen liefert ein Tiefpaßfilter Schutz gegenüber Hochfrequenz-Einschwingvorgängen und Impedanzeffekten, die beim POTS-Betrieb auftreten, z.B. Anruf-Einschwingvorgänge, Rufabschaltungsvorgänge und Beginneinschwingvorgänge und Impedanzänderungen. Hinsichtlich des POTS-Sprachbanddienstes sorgt das Tiefpaßfilter für Schutz gegenüber ADSL-Signalen, die sich durch nichtlineare oder andere Effekte auf entfernte Einrichtungen auswirken können, zum Beispiel einen Handapparat, ein Fax, ein Sprachbandmodem usw. und den Betrieb des Vermittlungsamts.
TIE1.4/98-007R5, Anhang E, spezifiziert annehmbare Bereiche für Einfügungsdämpfungen im Sprachband, Reflexionsdämpfung im Sprachband und Dämpfungsverzerrung im ADSL-Band, unter anderen Anforderungen. Durch diese Anforderungen wird das übliche POTS-Splitterdesign, das ein Differentialpaar herkömmlicher LC-Tiefpaßfilterschaltungen enthält, nicht ganz optimal für diesen Zweck. Weil die bei einer herkömmlichen LC-Tiefpaßfilterschaltung verwendete Induktionsspule in dem Sprachbereich frequenzunabhängig ist, ist es sehr schwer, alle die obigen Anforderungen gleichzeitig zu erfüllen. Es wäre deshalb wünschenswert, eine verbesserte Tiefpaßfilterschaltung für einen POTS-Splitter bereitzustellen, die die TIE1.4-Anforderungen optimiert.
Kurze Darstellung der Erfindung
Das POTS-Splitterdesign der bevorzugten Ausführungsform enthält ein Tiefpaßfilter, das die Reflexionsdämpfungscharakteristiken des Sprachbands verbessert, ohne Leistung hinsichtlich der Einfügungsdämpfung des Sprachbands oder die Dämpfungsverzerrung des ADSL-Bands zu opfern. Bewerkstelligt wird dies, indem die Induktionsspule der herkömmlichen POTS-Splitter-Tiefpaßschaltung durch eine Parallelschaltung aus Induktionsspule und Widerstand ersetzt wird.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt eine grundlegende RL-Induktionsspulenschaltung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 zeigt ein Differentialmodus-RL-Induktionsspulenpaar gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
3 zeigt einen Vermittlungsamt-POTS-Splitter, der eine Tiefpaßfilterschaltung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet; und
4 zeigt einen POTS-Splitter am abgesetzten Ende, der eine Tiefpaßfilterschaltung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Nunmehr unter Bezugnahme auf die Figuren und insbesondere unter Bezugnahme auf 1 wird eine verbesserte Tiefpaßfilterschaltung für einen POTS-Splitter bereitgestellt, der in Parallelschaltung einen Widerstand R und eine Induktionsspule L verwendet.
Die vorliegende Erfindung wird verwendet, um bei hoher Frequenz (3 kHz–4 kHz) einen niedrigeren induktiven Scheinwiderstand zu erhalten, so daß eine bessere Reflexionsdämpfung erhalten wird, ohne daß andere Leistungscharakteristiken gestört werden.
1 zeigt die grundlegende Struktur der vorliegenden Erfindung. Die Gesamtimpedanz dieser Einrichtung beträgt (Gleichung 1):
Der imaginäre Teil, falls die Impedanz ist (Gleichung 2):
Mit steigender Frequenz nimmt
zu und die Induktanz dieser Einrichtung
sinkt aufgrund der Hinzufügung des Widerstands.
2 zeigt eine POTS-Splittereinrichtung gemäß der bevorzugten Ausführungsform, die ein Tiefpaßfilter mit der oben beschriebenen verbesserten Induktionsspulenschaltung enthält. Bei dem POTS-Splitter werden Transformatoren als Differentialmodusinduktionsspulen verwendet. In 2 ist der Transformator TX1 so gezeigt, daß jede Induktionsspule parallel zu einem jeweiligen Widerstand R1 und R2 geschaltet ist. Die Impedanz jeder Seite des Transformators TX1 wird durch die obigen Gleichungen 1 und 2 beschrieben; die Transformation von 1 zu 2 lautet: R1 = R2 = R/2 L1 = L2 = L/4,wobei L1 und L2 die Induktanz jeder Transformatorwicklung sind. Dies ist natürlich lediglich beispielhaft; gemäß unterschiedlichen Anforderungen für die POTS-Splitter beim Vermittlungsamt und am abgesetzten Ende kann sich der Wert für R und L in verschiedenen Designs ändern.
Die 3 bzw. 4 zeigen POTS-Splitterdesigns unter Verwendung von frequenzempfindlichen Induktanzeinrichtungen gemäß der bevorzugten Ausführungsform, eines Vermittlungsamt-POTS-Splitters und eines POTS-Splitters am abgesetzten Ende. Bei diesen Figuren besteht die frequenzempfindliche Einrichtung aus L3, R2 und R3. Das Tiefpaßfilter umfaßt deshalb L3, R2, R3 und C4 in 3 und L3, R2, R3 und C3 in 4. Andere Teile der Schaltung versteht der Fachmann als eine herkömmliche POTS-Splitterschaltung.
Zum Zweck dieser Erörterung wird die herkömmliche Schaltung, die in 3 L1 und C2 und in 4 L1 und C1 umfaßt, als „Stufe 1" jeder der Figuren bezeichnet. Analog wird die herkömmliche Schaltung, die in 3 aus L2, C5, C6 und C3 und in 4 aus L2, C5, C6 und C2 besteht, als „Stufe 2" jeder dieser Figuren bezeichnet. „Stufe 3" schließlich bezieht sich auf die frequenzempfindliche Schaltung der bevorzugten Ausführungsform, die in 3 L3, R2, R3 und C4 und in 4 L3 , R2 , R3 und C3 umfaßt.
Es ist dann klar, daß in den 3 und 4 die Knoten A und B die Eingänge zur Stufe 1 bilden und die Knoten C und D sowohl die Ausgänge von Stufe 1 als auch die Eingänge von Stufe 2 sind. Die Knoten E und F sind beide die Ausgänge von Stufe 2 und die Eingänge von Stufe 3, und die Knoten G und H sind die Ausgänge von Stufe 3.
Beim normalen Betrieb wird ein kombiniertes Sprachband- und ADSL-Signal von den Splitterschaltungen an den Eingängen L1T und L1R von 3 und den Eingängen LT und LR von 4 empfangen. Das ADSL-Signal wird an den Ausgängen D1T und D1R von 3 und den Ausgängen DT und DR von 4 ausgegeben. Das ADSL-Signal wird aus dem Sprachbandsignal herausgefiltert, und das Sprachbandsignal wird an den Ausgängen V1T und V1R von 3 und den Ausgängen VT und VR von 4 ausgegeben.
Gemäß der bevorzugten Ausführungsform sind folgendes die Werte der Komponenten von 3:

L1 20 mH(±8%)

L2, L3 12 mH(±8%)

C11, C12 120 nF 400 V (±10%)

C2 10 nF 400 V (±5%)

C3 10 nF 400 V (±5%)

C4 47 nF 400 V (±5%)

C5, C6 4,7 nF 400 V (±5%)

R2, R3 200

Ebenfalls gemäß der bevorzugten Ausführungsform sind folgendes die Werte der Komponenten von 4:

L1	20 mH (±8%)
L2, L3	12 mH (±8%)
C1	33 nF 400 V (±5%)
C2	22 nF 400 V (±5%)
C3	47 nF 400 V (±5%)
C4	0,47 nF 400 V (±5%)
C5, C6	4,7 nF 400 V (±5%)
R1	33,1 K 1% 0,25 W
R2, R3	100 10% 0,25 W

Wenngleich die Komponentenwerte der bevorzugten Ausführungsform oben gezeigt sind, erkennt der Fachmann natürlich, daß diese Werte gemäß spezifischen Systemanforderungen variiert werden können. Insbesondere kann in 3 und 4 die bevorzugte frequenzempfindliche Einrichtung, die aus L3, R2 und R3 besteht, von Stufe 3 dazu verwendet werden, andere herkömmliche Transformator-Filter-Schaltungen zu ersetzen, z.B. die aus C5, C6, L2 bestehende Schaltung von Stufe 2. Dies bedeutet, daß eine frequenzempfindliche Schaltung wie in Stufe 3, auch als die erste oder zweite Stufe erscheinen kann.
Weiterhin wird die Position der frequenzempfindlichen induktiven Einrichtung innerhalb des POTS-Splitters die Gesamtleistungscharakteristiken des Splitters variieren. Beispielsweise kann in der obigen 4 die Schaltung von Stufe 3 mit der Schaltung von Stufe 2 vertauscht werden, so daß ihre Reihenfolge umgekehrt ist, gemäß den Anforderungen des Systems, in dem das System installiert werden soll.
Die bevorzugte Ausführungsform minimiert durch Aufnehmen dieser frequenzempfindlichen induktiven Einrichtung gleichzeitig die Größe der Welligkeit in dem Hochfrequenzband (3 K – 4 kHz) und maximiert die Reflexionsdämpfung beim Hochfrequenzband (3 K – 4 kHz), ohne daß die Dämpfungsverzerrung des ADSL-Bands in irgendeinem substantiellen Ausmaß beeinträchtigt wird.
Wenngleich die Erfindung unter Bezugnahme auf eine bevorzugte Ausführungsform eingehend gezeigt und beschrieben worden ist, versteht der Fachmann, daß zahlreiche Änderungen hinsichtlich Form und Detail vorgenommen werden können.

Claims

Elektrische Splitterschaltung, die folgendes umfaßt eine erste Stufe (E, F, G, H) mit einem ersten (E) und zweiten (F) Eingang und einem ersten (G) und zweiten (H) Ausgang, wobei die erste Stufe folgendes umfaßt: parallelgeschaltet eine erste Induktionsspule und einen ersten Widerstand, zwischen den ersten Eingang (E) und den ersten Ausgang (G) geschaltet, parallelgeschaltet eine zweite Induktionsspule und einen zweiten Widerstand, zwischen den zweiten Eingang (F) und den zweiten Ausgang (H) geschaltet, wobei die erste und zweite Induktionsspule induktiv gekoppelt sind, und einen Kondensator (C4, C3), der zwischen den ersten (G) und zweiten (H) Ausgang geschaltet ist.
Schaltung nach Anspruch 1, die weiterhin folgendes umfaßt eine zweite Stufe (C, D, E, F) mit einem ersten (C) und zweiten (D) Eingang und einem ersten (E) und zweiten (F) Ausgang, wobei die zweite Stufe folgendes umfaßt: parallelgeschaltet eine erste Induktionsspule und einen ersten Kondensator (C5), zwischen den ersten Eingang (C) und den ersten Ausgang (E) geschaltet, parallelgeschaltet eine zweite Induktionsspule und einen zweiten Kondensator (C6), zwischen den zweiten Eingang (D) und den zweiten Ausgang (F) geschaltet, wobei die erste und zweite Induktionsspule induktiv gekoppelt sind, und einen dritten Kondensator (C3, C2), der zwischen den ersten (E) und zweiten (F) Ausgang der zweiten Stufe geschaltet ist, wobei der erste und zweite Ausgang (E, F) der zweiten Stufe operativ mit dem ersten bzw. zweiten Ausgang (E, F) der ersten Stufe verbunden sind.
Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, die weiterhin folgendes umfaßt: eine dritte Stufe (A, B, C, D) mit einem ersten (A) und zweiten (B) Eingang und einem ersten (C) und zweiten (D) Ausgang, wobei die dritte Stufe folgendes umfaßt: eine erste Induktionsspule, die zwischen den ersten Eingang (A) und den ersten Ausgang (C) geschaltet ist, eine zweite Induktionsspule, die zwischen den zweiten Eingang (B) und den zweiten Ausgang (D) geschaltet ist, wobei die erste und zweite Induktionsspule induktiv gekoppelt sind, und einen Kondensator (C2, C1), der zwischen den ersten und zweiten Ausgang (C, D) der dritten Stufe geschaltet ist, wobei der erste und zweite Ausgang (C, D) der dritten Stufe operativ mit dem ersten bzw. zweiten Eingang (E, F) der ersten Stufe verbunden sind.
Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei ein Signal, das sowohl Sprach- als auch Dateninformationen trägt, am ersten und zweiten Eingang der ersten Stufe (E, F) empfangen wird.
Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Schaltung einen niederfrequenten Teil eines am ersten und zweiten Eingang der ersten Stufe (E, F) empfangenen Signals filtert.
Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Schaltung die Verzerrung eines am ersten und zweiten Eingang der ersten Stufe empfangenen und am ersten und zweiten Ausgang der jeweiligen Ausgänge gelieferten Signals reduziert.
Schaltung nach Anspruch 1, weiterhin mit einem dritten Ausgang (D1T), der über einen zweiten Kondensator (C12) an den ersten Eingang (A) der dritten Stufe angeschlossen ist, und einem vierten Ausgang (D1R), der über einen dritten Kondensator (C11) an den zweiten Eingang (B) der dritten Stufe angeschlossen ist.