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Die Erfindung betrifft einen Steuerschaltkreis zum automatischen
Einstellen einer Hybridschaltung eines Übertragungssystems.
Hybridschaltungen sind allgemein bekannt, unter anderem aus der
veröffentlichten holländischen Patentanmeldung NL 85 00 225 der
Anmelderin.
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Insbesondere beschreibt die US-A-4,103,118 einen
Steuerschaltkreis zum automatischen Einstellen einer Hybridschaltung für ein
Übertragungssystem, welches ein Übertragungs-/Empfangsport für
die Verbindung einer Zwei-Leitungsverbindung umfasst und auch
ein Übertragungsport und ein Empfangsport für eine Verbindung
einer Vier-Drahtverbindung umfasst und einen Impedanzport für
die Verbindung einer steuerbaren Ausgleichsimpedanz (Zb) umfasst,
wobei der Steuerschaltkreis eine unidirektionale Einrichtung
aufweist, die mit einem Eingang und einem Ausgang versehen ist
und die fähig ist, alternierende Spannungssignale vom Eingang
zum Ausgang zu übertragen, aber nicht vom Ausgang zum Eingang,
wobei der Ausgang der besagten unidirektionalen Einrichtung mit
einem Empfangsport der Hybridschaltung verbunden ist, welcher
Steuerschaltkreis weiterhin eine Erfassungseinrichtung umfasst,
um Signalniveaus festzustellen und ein Steuersignal auszusenden,
und welche die Ausgleichsimpedanz während des Einflusses des
Steuersignals von der besagten Erfassungsvorrichtung in solch
einer Weise einstellt, dass das erfasste Signalniveau am
Übertragungsport minimal ist, und diese Einstellungen so lange
beibehält, wie das Steuersignal vorhanden ist.
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Eine Hybridschaltung umfasst an sich einen Übertragungsport,
einen Empfangsport und einen Übertragungs-/Empfangsport. Der
Übertragungsport und der Empfangsport sind mit einer Vier-
Drahtverbindung verbunden (eine Zwei-Drahtübertragungsverbindung
und eine Zwei-Drahtempfangsverbindung) und der Übertragungs-
/Empfangsport ist mit einer Zwei-
Drahtübertragungs/Empfangsverbindung verbunden. Darüber hinaus
umfasst eine Hybridschaltung auch einen Impedanzport, mit dem
eine steuerbare Ausgleichsimpedanz verbunden ist, um ein
Übersprechen von dem Empfangsport auf den Übertragungsport zu
vermeiden.
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Es ist allgemein bekannt, das Hybridschaltungen optimal
arbeiten, falls die Ausgleichsimpedanz gleich der Impedanz des (Zwei-
Draht) Kabels ist, welches mit dem Übertragungs-/Empfangsport
verbunden ist. In diesem Falle ist die Abschwächung zwischen dem
Empfangsport und dem Übertragungsport des Vier-Drahtabschnittes
maximal, womit im Ergebnis Signale, die dem Empfangsport
zugeführt werden, nicht auf den Übertragungsport übertragen werden
(minimales Übersprechen). Ein Problem ist dabei, dass, falls die
Hybridschaltung in einem verschalteten Netzwerk eingebettet ist,
die Impedanz des Kabels wechseln kann. Damit die Hybridschaltung
optimal arbeitet, ist ein häufiges Neueinstellen der
Ausgleichsimpedanz notwendig.
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Die vorliegende Erfindung gemäss Anspruch 1 schafft Mittel zum
automatischen Einstellen der Ausgleichsimpedanz. Der
Steuerschaltkreis gemäss der vorliegenden Erfindung ist daher dadurch
gekennzeichnet, dass die besagte Erfassungseinrichtung mit dem
besagten Eingang (b) und besagten Ausgang (a) der besagten
unidirektionalen Einrichtung verbunden ist und besagte
Signalniveaus am besagten Eingang und besagten Ausgang erfasst und das
besagte Steuersignal aussendet, falls das Signalniveau am Eingang
(b) der unidirektionalen Einrichtung über einen gewissen
Minimalwert ansteigt und falls zur selben Zeit unter
Berücksichtigung des Verstärkungsfaktors der unidirektionalen Einrichtung
das Signalniveau am Ausgang (a) der unidirektionalen Einrichtung
gleich ist zum Signalniveau am Eingang (b) der besagten
unidirektionalen Einrichtung, wobei der Steuerschaltkreis darüber
hinaus eine Steuereinrichtung umfasst, die mit dem besagten
Übertragungsport verbunden ist, um das Signalniveau an dem
besagten Port zu erfassen, und die mit der besagten steuerbaren
Ausgleichsimpedanz (Zb) verbunden ist.
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Die Erfindung basiert auf der Einsicht, dass während der
Übertragung von Signalen über die Hybridschaltung zu den
Zeitpunkten, wenn das Signal ausschliesslich an dem Empfangsport der
Hybridschaltung anliegt (d.h. dass es nicht an dem ("Zwei-Draht")
Übertragungs-/Empfangsport anliegt), kein Signal an dem
Übertragungsport vorhanden sein darf, falls die Ausgleichsimpedanz
korrekt eingestellt ist. Falls dies dennoch der Fall sein sollte,
ist die Konsequenz der falschen Ausgleichsimpedanz, womit als
Ergebnis die Abschwächung zwischen dem Empfangsport und dem
Übertragungsport nicht maximal ist. Während der Übertragung
führen die Momente, wenn das Signal ausschliesslich am Empfangsport
anliegt, selbst dahin, dass die Ausgleichsimpedanz vorgängig
wieder eingestellt wird, so dass die Abschwächung zwischen dem
Empfangsport und dem Übertragungsport maximal ist. Die Erfindung
schafft Mittel zum Erfassen der besagten Momente und zum Nutzen
von diesen zum automatischen Wiedereinstellen der
Ausgleichsimpedanz.
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Um die Situation zu erfassen, bei der das Signal in der Tat am
Empfangsport empfangen wird, aber nicht am Übertragungs-
/Empfangsport, wird gemäss der Erfindung eine unidirektionale
Einrichtung für Signale eingesetzt, die fähig ist, Signale vom
Eingang zu ihrem Ausgang zu übertragen, aber nicht von ihrem
Ausgang zu ihrem Eingang. Geeignet für so eine Vorrichtung ist
ein Signalverstärker, ein Signalpuffer und ähnliche Elemente. Im
Ergebnis des Einbindens solch einer Vorrichtung in dem Kanal,
der mit dem Empfangsport verbunden ist, ist es möglich,
festzustellen, ob Signale an dem Empfangsport erscheinen, die von dem
Übertragungs-/Empfangsport abstammen oder von dem Kanal, der mit
dem Empfangsport verbunden ist oder von beiden. Die Erfassung
von diesen findet statt durch Feststellung, ob ein Signal an dem
Eingang der unidirektionalen Einrichtung vorhanden ist, und ob,
wenn der Verstärkungsfaktor der besagten Einrichtung betrachtet
wird, das Signal am Eingang der Vorrichtung gleich oder grösser
ist als das Signal an ihrem Ausgang. Wie unten unter Bezugnahme
auf eine Figur diskutiert werden wird, ist das Signal am
Empfangsport der Hybridschaltung in diesem Fall alleine. Sobald die
besagte Situation erfasst wird, ist es möglich, am
Übertragungsport festzustellen, ob Übersprechen zwischen dem Empfangsport
und dem Übertragungsport stattfinden könnte, und dass falls dies
der Fall ist, ist es möglich, die Ausgleichsimpedanz automatisch
so einzustellen, dass das Übersprechen eliminiert wird. Die
Wirkungsweise der Erfindung wird nun in grösserem Detail unter
Bezugnahme auf die Fig. 1 beschrieben, welche ein beispielhaftes
Ausführungsbeispiel zeigt.
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Die Fig. 1 zeigt eine Hybridschaltung für ein
Übertragungsnetzwerk mit einem Übertragungsport 1, einem Ausgleichimpedanzport
2, einem Empfangsport 3 und einem Übertragungs-/Empfangsport 4.
Ein bidirektionaler Kanal ist mit letzterem verbunden und ein
unidirektionaler Kanal ist mit jedem der Ports 1 und 3
verbunden. Mit dem Impedanzport ist eine steuerbare Impedanz Zb
verbunden.
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Zb muss immer so eingestellt werden, dass das Übersprechen zwisehen
den Ports 3 und 1 minimal ist: Das über den Port 3
empfangene Signal hat nicht zu dem Übertragungsport 1 übertragen zu
werden. Da die besagte Impedanz des Kanals (Kabel, Leitung), die
mit dem Port 4 verbunden ist, wechseln kann (zu diesem Problem
siehe die oben genannte, hier miteingeschlossene Anmeldung), ist
es notwendig, kontinuierlich festzustellen oder zumindest auf
sich regulär wiederholender Basis, ob die Ausgleichsimpedanz
immer noch richtig eingestellt ist, nämlich in solch einer Weise,
dass die Transitabschwächung zwischen den Ports 1 und 3 maximal
ist. Wie bereits oben erklärt worden ist, kann diese Prüfung
sehr gut zu den Zeitpunkten ausgeführt werden, wenn (externe)
Signale an dem Port 3 vorliegen, während der Port 3 kein Signal
empfängt, welches vom Port 4 abgeht (falls der Port 4 ein
solches Signal empfängt, wird dieses Signal über die Ports 1 und 3
durch die Hybridschaltung verteilt).
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Um fähig zu sein, diese bestimmten Momente festzustellen, ist
eine unidirektionale Einrichtung, d.h. eine Einrichtung, die in
der Tat erlaubt, dass Signale vom Eingang zum Ausgang geleitet
werden aber nicht umgekehrt, in dem Kanal eingebaut, der mit dem
Empfangsport 3 verbunden ist. Die unidirektionale Einrichtung
ist in diesem Falle durch einen Signalverstärker A1 ausgebildet,
der einen Nettoverstärkungsfaktor von 1 aufweist. Ein für den
Empfangsport 3 vorgesehenes Signal ist daher an den Punkten a
und b erfassbar; die Signalstärke ist gleich gross an beiden
Punkten. Ein Signal, welches vom Port 4 über die Hybridschaltung
eintrifft, ist in der Tat am Punkt a feststellbar, aber nicht am
Punkt b. Damit ist festzustellen, dass die Überprüfungsmomente
dann auftreten, wenn:
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- die Signalstärke am Punkt b grösser ist als "0", und
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- die Signalstärke an den Punkten a und b identisch ist.
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Wenn der Port 3 ein Signal von Port 4 über die Hybridschaltung
als extern vorliegendes Signal empfängt, wird die Signalstärke
am Punkt a grösser sein als am Punkt b. Falls weder ein externes
Signal noch ein internes Signal (Abstammung von einem externen
Signal, welches am Port 4 über die Hybridschaltung anliegt) am
Port 3 vorgelegt wird, ist die Signalstärke an a und b in der
Tat gleich, aber die Signalstärke am Punkt b ist nicht grösser
als "0" (minimaler Erfassungswert).
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Die Erfassung der oben beschriebenen Bedingungen, die
charakteristisch sind für das Prüfen der Zeitpunkte wird durch eine
Erfassungsschaltung durchgeführt, die im unteren Bereich der Fig.
1 dargestellt ist. Dort sind die Signale a und b einem
Verstärker A3 vorgelegt, der die besagten Signale voneinander abzieht.
Falls die besagten Signale identisch sind, besteht keine
Ausgangsspannung. In allen anderen Fällen liegt eine alternierende
Spannung am Ausgang A3 vor. Die besagte alternierende Spannung
wird durch eine Diode D2 und eine Kapazität C3 gerichtet und
geglättet, durch einen Invertierer über einen Puffer invertiert
und einem UND-Gatter vorgelegt. Das von Punkt b aus stammende
Signal ist selbst auch durch eine Diode D3 und eine Kapazität C4
gerichtet, geglättet und wird dem besagten UND-Gatter über einen
Puffer vorgelegt. Der Ausgang des UND-Gatters ist nur "hoch",
falls die Signalstärke der von den Punkten a und b abstammenden
Signale gleich ist und falls das Signal b vorliegt (Signalstärke
b grösser "0").
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Das Ausgangssignal, welches vom UND-Gatter abstammt, steuert
einen Steuerschaltkreis, die im oberen Bereich der Figur
dargestellt ist. Das Signal am Port 1 wird über einen Verstärker A2
mit der Erde verglichen. Falls ein Signal am Port 1 vorliegt
(welches nur der Fall ist zu den Überprüfungszeitpunkten, falls
die Ausgleichsimpedanz inkorrekt ist), wird das besagte Signal
durch A2 verstärkt. Das Ausgangssignal wird gerichtet und
geglättet
und wird eingesetzt, um die Ausgleichsimpedanz Zb
einzustellen, zusammen mit einem Phasensignal, dessen Polarität davon
abhängt, ob die Signale am Empfangsport und am Übertragungsport
gleich sind oder eine gegenüberliegende Phase aufweisen. Eine
Schalteinrichtung S schliesst nur, falls der Ausgang des UND-
Gatters hoch ist. In diesem Falle wird die Spannung über die
Kapazität C1 durch die Kapazität C2 übernommen. Über einen Puffer,
welcher gewährleistet, dass C2 nicht entladen wird, wird die
Ausgleichsimpedanz Zb dann über die Spannung über C2 eingestellt.
Sobald das UND-Gatter tief geht (wenn der Prüfungszeitpunkt
vergangen ist) öffnet die Schaltereinrichtung S und C2 behält seine
Ladung und Zb behält seinen letzten Wert.
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Das Phasensignal, welches mit dem gerichteten und geglätteten
Ausgangssignal von A2 durch einen analogen Multiplizierer
kombiniert wird, gewährleistet, dass Zb in der richtigen Richtung
eingestellt wird: Im Falle eines positiven Wertes ist Zb auf einen
kleineren Wert einzustellen und im Falle eines negativen Wertes
ist es auf einen höheren Wert einzustellen. Das Phasensignal
wird dann von der entgegengesetzten Phase der Signale am
Übertragungs-/Empfangsport 4 und vom Impedanzport 2 abgeleitet. Es
ist bekannt, dass im Falle der Phasengleichheit des Signals am
Empfangsport 3 und des Übersprechensignals am Übertragungsport 1
auch die Phasengleichheit zwischen den Signalen am Übertragungs-
/Empfangsport 4 und dem Impedanzport 2 auftritt. Dies geschieht
auch, falls die Phasen entgegengesetzt sind. Da die
Signalamplituden an den Ports 2 und 4 gleich gross sind (im Gegensatz zu
denen an den Ports 1 und 3) wird die Phaseninformation von den
Ports 2 und 4 abgenommen. In einem analogen Phasenvergleicher
werden die Signale, die von den Ports 2 und 4 abstammen,
miteinander multipliziert (nachdem jegliche Amplitudendifferenzen
ausgeschaltet worden sind) womit im Ergebnis eine direkte Spannung
erzeugt wird, deren Vorzeichen von der zueinander auftretenden
Phase der Signale an den Ports 2 und 4 abhängt. Die
Multiplikation von zwei identischen Signalen (beide Asinωt) durch die
selbe Phase gibt in der Tat sin²ωt, was gleich ist zu ¹/&sub2;A(1 - cos2ωt)
= ¹/&sub2;A - ¹/&sub2;Acos2ωt von der der erste Anteil eine direkte
Spannungskomponente ist. Die Multiplikation von zwei Signalen mit
gegensätzlichen Phasen gibt -sin²ωt, was gleich ist zu -¹/&sub2;A(1 - cos2ωt)
= ¹/&sub2;A + ¹/&sub2;Acos2ωt. Die alternierenden Spannungskomponenten können
eliminiert werden durch einen Tiefpassfilter (LDF für low-pass
filter) und +¹/&sub2;A oder -¹/&sub2;A verbleiben. Diese Werte werden durch
das gerichtete und geglättete Ausgangssignal von A2
multipliziert, womit im Ergebnis ein Steuersignal erzeugt wird, dessen
Richtung und Grösse eingesetzt werden kann, um die Einstellung
von Zb in solche einer Weise zu ändern, dass das
Übersprachesignal am Port 1 nach unten eingestellt wird. Das Einstellen von Zb
geschieht zu jedem Überprüfungszeitpunkt, der erfasst wird durch
den Erfassungsschaltkreis am Boden der besagten Figur als
Funktion des Übersprachesignals, welches von A2 am Port 1 erfasst
wird. Falls keine Übersprache besteht, verbleibt die Spannung
über C2 unverändert und so bleibt die Einstellung von Zb.
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Es ist festzuhalten, dass, wo die oben genannten
"Überprüfungszeitpunkte" erwähnt werden, diese eine kürzere oder längere Zeit
einnehmen können, insbesondere die Zeit, in denen die oben
gegebenen Bedingungen gelten (dass das Signal b > "0" und das Signal
a gleich dem Signal b ist).
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Zb kann auch durch eine Steuerspannung gesteuert werden durch
Einsatz eines FET, welcher im Zustand "unterhalb des Pinch-off"
betrieben wird, womit im Ergebnis der FET als
spannungsabhängiger Widerstand arbeitet (reale Ausgleichsimpedanz). Solche ein
Schaltkreis ist in der Fig. 2 dargestellt. Der Widerstand über
den FET ist
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wobei g der Anstieg ist und Up die sogenannte pinch-off Spannung.
R1 und R2 sind notwendig, um den FET zu linearisieren.
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Um ein komplexes Zb durch eine Steuerspannung zu steuern, kann
z.B. ein Steuersystem eingesetzt werden, welches in der Fig. 3
dargestellt ist. Diese weist eine nahe Beziehung zu dem
Schaltkreis auf, der in der oben genannten Anmeldung bereits
beschrieben wurde. Unter Einfluss der Steuerspannung wird die Impedanz,
an der die Übersprachedämpfung am grössten ist, aus einer Anzahl
von komplexen Impedanzen durch eine Auswahlvorrichtung gewählt.