ES2240268T3 - Disposicion de circuito para un transmisor de banda ancha. - Google Patents
Disposicion de circuito para un transmisor de banda ancha.Info
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Abstract
Disposición de circuito con una unidad de transmisión (1) para la transmisión de señales eléctricas, en la que en la unidad de transmisión (1) está prevista una unidad de transformador (3), que está constituida por dos arrollamientos secundarios simétricos (S1, S2), que están conectados a través de una capacidad (C2), caracterizada porque sobre el lado secundario (S) de la unidad de transformador (3) están previstas dos derivaciones con al menos dos inductividades (Dr1, Dr3; Dr2, Dr4) respectivas conectadas en serie, cuyas derivaciones están conectadas a través de otra capacidad (C3), estando contenidas en cada una de las derivaciones al menos una inductividad de alta frecuencia (Dr3, Dr4) y al menos una inductividad de baja frecuencia (Dr1, Dr2), y porque a través de la otra capacidad (C3) está aplicada una tensión de alimentación para la alimentación de unidades de conexión (2), por ejemplo terminales, que están conectados en el lado secundario de la unidad de transmisión (1).
Description
Disposición de circuito para un transmisor de
banda ancha.
La presente invención se refiere a una
disposición de circuito según el preámbulo de la reivindicación 1 de
la patente así como a la utilización de la disposición de
circuito.
En la técnica de telecomunicaciones se emplean
unidades de transmisión (transmisores), que llevan a cabo en primer
lugar una separación galvánica completa de las instalaciones de
telecomunicaciones, es decir, por ejemplo, de los terminales de
telecomunicaciones, frente a las líneas de telecomunicaciones. Por
otra parte, las unidades de transmisión deben cumplir las siguientes
condiciones:
- -
- Conexión simétrica: para instalaciones de telecomunicaciones (terminales) a conectar, que no están o bien no tienen que estar simétricos ellos mismos entre sí cuando éstos se conectan simétricamente a través de la unidad de transmisión;
- -
- Conexión simétrica de terminales y su alimentación adicional desde líneas de telecomunicaciones entrantes simétricas o asimétricas, como por ejemplo líneas coaxiales, etc.;
- -
- Protección de la tensión de los terminales frente a las sobretensiones inducidas en las líneas de transmisión largas;
- -
- Protección del contacto (protección de las personas) para personas, que trabajan en los terminales;
- -
- Adaptación de los terminales a las impedancias predeterminadas en las normas o bien a las impedancias reales de la línea;
- -
- Separación de potencial entre redes telefónicas públicas y privadas, por ejemplo en el caso de una transición hacia una red de centrales eléctricas.
La alimentación de los terminales con energía
eléctrica se lleva a cabo la mayoría de las veces en casi todos los
terminales de telecomunicaciones conocidos (teléfonos) directamente
a través de las líneas de telecomunicaciones postales entrantes
propiamente dicha, es decir, que a través de éstas se transmiten,
además de la señal de telecomunicaciones propiamente dicha, también
la energía eléctrica necesaria hacia el terminal. Sin embargo, en
este caso a través de la corriente continua se modifican las
características de transmisión de las unidades de transmisión
intercaladas (transmisores), especialmente en la gama de frecuencias
por debajo de 1 kHz, es decir, que son atenuadas en una medida
considerable, porque las porciones de la corriente continua que
fluyen a través de los arrollamientos conducen a fenómenos de
saturación de los núcleos de hierro altamente permeables, que están
presenten en los transformadores de los transmisores. La
magnetización previa reduce la inductividad principal de los
transformadores de los transmisores y de esta manera desplazad el
límite inferior de la banda de frecuencias hacia arriba, lo que no
es admisible.
En las telecomunicaciones digitales por cable
(ISDN - Red Digital de Servicios Integrados), en el futuro XDSL),
en las que está prevista actualmente una velocidad de transmisión de
hasta 8 Mbit/s y más hacia los terminales (ADSL / HDSL), manteniendo
al mismo tiempo una alimentación de corriente continua a distancia,
no son adecuadas las unidades de transmisión (transmisores)
conocidas hasta ahora, puesto que las señales digitales de
telecomunicaciones se modifican entonces, debido al comportamiento
de saturación mencionado, hasta tal punto que no es posible ya o
sólo con dificultades un reconocimiento posterior de las señales. Se
pueden producir los llamados errores binarios durante la
transmisión, que repercuten con un efecto más o menos perturbador
según el tipo de codificación.
Por lo tanto, se propone con frecuencia de una
manera alternativa que la alimentación de los terminales no se
realice a través de las líneas de telecomunicaciones, sino que se
puede llevar a cabo localmente a través de fuentes de alimentación
locales separadas, que se conectan en la red alimentación pública,
el sistema de alimentación de energía. Especialmente entonces deben
utilizarse las llamadas unidades de transmisión de protección, que
se emplean para una separación de potencial. Sin embargo, en este
tipo de alimentación de energía de los terminales es un
inconveniente que adicionalmente a la disponibilidad constante de la
red a través de la conexión de una fuente de alimentación con un
terminal, también se pueden ver influenciadas negativamente sus
propiedades. Así, por ejemplo, como consecuencia de una conexión
entre el terminal y la fuente de alimentación, que no está concebida
óptimamente o bien de forma asimétrica, el terminal es influenciado
entonces de la misma manera de forma asimétrica. En concreto, se
puede solucionar este problema o bien empleando solamente fuentes de
alimentación exactamente asimétricas para la alimentación de
terminales o empleando fuentes de alimentación de este tipo con un
acoplamiento capacitivo mínimo a tierra. Pero tales fuentes de
alimentación son correspondientemente caras en la fabricación.
Además, los terminales dependen de la energía disponible en el
lugar, es decir, que en el caso de un fallo de la red, estos
terminales no pueden funcionar ya o solamente pueden continuar
funcionando durante un periodo de tiempo limitado, cuando se emplean
acumuladores adicionales de energía (USV).
Por lo tanto, la presente invención tiene el
cometido de indicar una disposición de circuito para una unidad de
transmisión, que posibilita una alimentación central simétrica a
distancia de terminales conectados a través de líneas de dos hilos
disponibles, que tiene una estructura sencilla, que se puede
fabricar con un coste favorable y con la que se pueden eliminar las
deficiencias descritas.
Este cometido se soluciona a través de las
características indicadas en la parte de caracterización de la
reivindicación 1 de la patente. Las configuraciones ventajosas de la
invención así como una utilización se indican en otras
reivindicaciones
La invención presenta las siguientes ventajas:
puesto que sobre el lado secundario de la unidad de transformador
están previstas dos derivaciones en cada caso con al menos dos
inductividades conectadas en serie, cuyas derivaciones están
conectadas a través de otra capacidad, estando contenidas en cada
una de las dos derivaciones al menos una inductividad de alta
frecuencia, se puede realizar la alimentación de los terminales de
tal forma que se aplica una tensión de alimentación a través de la
otra capacidad de la unidad de transmisión, siendo suficientes para
ello en esta disposición fuentes de alimentación sencillas de coste
favorable. Como consecuencia de ello, los terminales no tienen que
presentar ninguna posibilidad de alimentación propia externa para la
recepción de energía eléctrica, cuando la necesidad de energía
requerida por el terminal se cubre a través de la línea de
telecomunicaciones. En este caso, se habla de alimentación central o
de forma abreviada de ZB (alimentación central con batería).
En el caso de ampliación de la unidad de
transmisión sobre el lado primario de la unidad de transformador con
un circuito configurado de forma similar al lado secundario, se
posibilita una alimentación a distancia separada galvánicamente a
través de las líneas de telecomunicaciones, sin que esto conduzca,
en virtud de las corrientes continuas transmitidas a través de las
líneas de telecomunicaciones, a una influencia negativa del
comportamiento de transmisión de la unidad de transmisión.
Puesto que las unidades de transformador de las
unidades de transmisión propiamente dichas permanecen libre de
corriente continua, sus núcleos de hierro no se pueden saturar, con
lo que se mantiene la anchura de banda máxima alcanzable para la
unidad de transmisión manteniendo al mismo tiempo la posibilidad de
alimentación, funcionando de la misma manera con o sin corriente
continua hacia el terminal.
A continuación se explica en detalle la invención
a modo de ejemplo con la ayuda de los dibujos. En este caso:
La figura 1 muestra una disposición de circuito
conocida, que está constituida por una unidad de transmisión 1, una
unidad de conexión 2 (terminal) y una fuente de alimentación 4 para
la alimentación de la unidad de conexión con energía eléctrica. La
unidad de transmisión está constituida por el transmisor 3 así como
por condensadores C1 C2 adicionales, que conectan los
arrollamientos para la corriente alterna.
La figura 2 muestra una unidad de transmisión
según la invención con estructura simétrica de una manera similar a
la figura 1, pero para la alimentación simétrica local a distancia
de la unidad de conexión (terminal) a través de la línea de
telecomunicaciones, y
La figura 3 muestra otra forma de realización de
una unidad de transmisión según la invención similar a la figura 2,
pero para la alimentación a distancia de la unidad de conexión
(terminal) a través de una línea entrante más larga y a través de la
unidad de transmisión simétrica separada galvánicamente para
corriente continua y corriente alterna.
La figura 1 muestra una disposición de circuito
conocida en sí con una unidad de transmisión 1 sin posibilidades de
alimentación simétrica con conexiones de líneas A1, E2 o bien A1',
E2', un terminal 2, que está conectado con la unidad de transmisión
1 a través de las últimas conexiones A1' , E2' mencionadas y una
fuente de alimentación 4, que alimenta el terminal con energía
eléctrica. La unidad de transmisión 1 está conectada a través de las
conexiones A1, E2 con una línea de telecomunicaciones entrante, que
está constituida normalmente de cobre. Como línea de
telecomunicaciones se emplean, sin embargo, con frecuencia también
cables coaxiales asimétricos, pero se mantiene la asimetría con
respecto al terminal 2, cuando se utiliza una unidad de transmisión
de este tipo. En el caso de una red digital de telecomunicaciones
-por ejemplo del tipo ISDN (Red Digital de Servicios Integrados) o
por ejemplo para aplicaciones ADSL / HDSL / XDSL- se transmiten
actualmente señales de datos con una velocidad de transmisión de
hasta 8 Mbit/s, pronto también todavía más. De una manera
correspondiente, hay que seleccionar la frecuencia límite inferior y
la frecuencia límite superior de la banda ancha de transmisión de la
unidad de transmisión 1 o bien una unidad de transmisión con
propiedades correspondientes, como se ha mencionado al
principio.
La unidad de transmisión 1 representada en la
figura 1 está constituida esencialmente por una unidad de
transformador 2, que está constituida por dos arrollamientos
primario y secundario simétricos, respectivamente, que están
conectados en cada caso a través de una capacidad C1 y C2,
respectivamente, y cumple en toda su extensión los requerimientos
mencionados anteriormente. En particular, la unidad de transmisión 1
está constituida de forma simétrica en ambos lados, lo que es
necesario en el caso ideal para la transmisión óptima sin
interferencias de señales al terminal 2, porque la línea de
telecomunicaciones está conectada de esta manera simétricamente.
Como se ha mencionado, para la alimentación local
del terminal 2 con energía eléctrica está prevista la fuente de
alimentación 4, que se conecta en la red pública de alimentación de
energía. En esta disposición de circuito conocida, tiene la máxima
importancia que también la fuente de alimentación 4 esté constituida
de la manera más simétrica posible o bien con el menor acoplamiento
a tierra posible, puesto que las eventuales desviaciones de la
simetría repercuten de una manera correspondientemente desfavorable
sobre la interfaz La/lb del terminal 2, que está conectado en el
lado secundario de la unidad de transmisión 1. La capacidad C2
impide el flujo de corriente continua en el transmisor. Como
consecuencia de una alimentación asimétrica de energía, el lado
secundario de la unidad de transmisión 1 se vuelve también
asimétrico, con lo que se empeora la repercusión simétrica de la
unidad de transmisión 1. Esto repercute, entre otras cosas, sobre el
terminal, con la consecuencia de que se pueden producir en éste
interferencias mayores (diafonía también desde otras líneas
paralelas cerradas del mismo tipo o similares).
Por lo tanto, en la disposición de circuito
conocida según la figura 1, deben utilizarse fuentes de alimentación
4, que se caracterizan por una alta simetría o bien por un alto
desacoplamiento a tierra.
La figura 2 muestra una unidad de transmisión 1
según la invención, en la que, de acuerdo con la forma de
realización conocida, está prevista una unidad de transformación de
simetría 3 conocida. Según la invención, sobre el lado secundario de
la unidad de transformación 3 están previstas dos derivaciones
conectadas entre sí a través de una capacidad C3, que están
constituidas en cada caso por una inductividad de alta frecuencia y
por una inductividad de baja frecuencia Dr3, Dr4 o bien Dr1, Dr2,
que están conectadas en serie. Por toro lado, se conecta una fuente
de alimentación (no representada en la figura 2) a través de las
conexiones A2' y E1' con la unidad de transmisión 1, con lo que se
aplica una tensión de alimentación a través de la capacidad C3 o
bien una corriente de alimentación puede llegar a través de las
derivaciones inductivas y a través de la línea conectada
simétricamente hacia el terminal a alimentar.
Cuando las dos derivaciones idénticas están
diseñadas simétricas, la unidad de transmisión 1 en sí permanece
simétrica, y se pueden transmitir hacia el terminal, según la
invención -a través de las conexiones A1' y E1' - tanto señales
útiles como también energía eléctrica.
Las dos inductividades de baja frecuencia Dr1 y
Dr2 tienen la misma magnitud y presentan de una manera preferida un
valor mayor que 1 H. Por ejemplo, puede fluir una corriente continua
de 10 mA a 60... máx. 80 mA. Las dos inductividades Dr3 y Dr4
igualmente de la misma magnitud presentan, por otra parte, un valor
mucho menor, por ejemplo de 1 mH, con lo que estas inductividades de
alta frecuencia Dr3 y Dr4 con menor número de arrollamientos
presentan capacidades de arrollamiento mucho menores. De esta
manera, las señales útiles de alta frecuencia, transmitidas a través
de la unidad de transmisión 1, con altas velocidades de transmisión
de 2 y más Mbit/s no son atenuadas a través de la alimentación de
corriente continua a través de las derivaciones inductivas
simétricas, porque están presentes capacidades de arrollamiento más
pequeñas y, por lo tanto, impiden el cortocircuito de la corriente
alterna.
En el caso de aplicaciones en la técnica de
telecomunicaciones, las inductividades de baja frecuencia Dr1 y Dr2
están dimensionadas de tal forma que, por ejemplo, con una
frecuencia límite inferior habitual de 300 Hz, no son atenuadas
adicionalmente las señales útiles transmitidas a través de la unidad
de transmisión 1. Por otra parte, las inductividades de alta
frecuencia Dr3 y Dr4 son dimensionadas de tal forma que se inactivan
las capacidades propias de las inductividades de baja frecuencia Dr1
y Dr2 caracterizadas a través de un número elevado de
arrollamientos. De esta manera, se desconecta cualquier atenuación
adicional entre las señales transmitidas a través de la unidad de
transmisión 1, es decir, que se mantienen las propiedades de la
unidad de transformador y, en concreto, con o sin alimentación
simétrica de la corriente continua del terminal.
Por lo demás, el dimensionado de las
inductividades Dr1 a Dr3 en el marco de los conocimientos técnicos,
donde el técnico está orientado a la condición de que se mantenga la
anchura de banda de la unidad de transmisión (es decir, una
transmisión inalterada de la señal útil entre aproximadamente 250 Hz
(norma 300 Hz) y más de 2 MHz) manteniendo al mismo tiempo una
transmisión simétrica de la corriente continua. Esta anchura de
banda posibilita actualmente, con una codificación favorable de las
señales, unas velocidades de trasmisión de hasta 8 Mbit/s y más.
La unidad de transmisión 1 según la invención de
acuerdo con la figura 2 es adecuada de una manera prioritaria para
la alimentación central local a distancia de unidades de conexión o
bien de terminales a través de líneas de telecomunicaciones (2
hilos), siendo realizada la alimentación de energía en el lugar por
medio de fuentes de alimentación de coste favorable, que se conectan
en las unidades de transmisión 1. Las eventuales asimetrías en las
fuentes de alimentación son simetrizadas a través del circuito según
la invención- es decir, con condensadores medios suficientemente
grandes C3, C5- en la unidad de transmisión 1, siendo filtradas
adicionalmente las eventuales interferencias de rectificación
superpuestas.
En la figura 3 se indica otra forma de
realización de una unidad de transmisión 1 según la invención,
siendo alimentado a distancia, en esta forma de realización, el
terminal conectado en la unidad de transmisión 1 (no se representa
en la figura 3) a través de líneas de telecomunicaciones con energía
eléctrica, es decir, que las líneas de comunicaciones entrantes como
también las salientes están previstas tanto para la transmisión de
señales útiles como también para la transmisión de energía de
corriente continua eléctrica a los terminales.
El terminal a alimentar se conecta de nuevo a
través de las conexiones A1' y E2' con la unidad de transmisión. La
línea de telecomunicaciones es conectada en las conexiones A2 y E2,
respectivamente. El circuito en el interior de la unidad de
transmisión 1 comprende la forma de realización del circuito según
la figura 2, es decir, la unidad de transformador 3, que está
constituida por dos arrollamientos primario y secundario simétricos,
y el circuito del lado secundario, que está constituido por las
inductividades Dr1 a Dr4 y la capacidad C3. La otra forma de
realización según la figura 3 se caracteriza ahora, además, porque
sobre el lado primario P de la unidad de transformador 3 está
previsto otro circuito de alimentación idéntico, que corresponde en
lo que se refiere a la estructura como también con respecto al
dimensionado de los elementos de conmutación al circuito que está
dispuesto sobre el lado secundario S. Así, por ejemplo, están
previstas de nuevo dos derivaciones conectadas entre sí a través de
una capacidad C4, que están constituidas en cada caso por una
inductividad de alta frecuencia y por una inductividad de baja
frecuencia Dr7, Dr8 y Dr5, Dr6, respectivamente, que están
conectadas en serie. A través de este circuito del lado primario se
desacoplan las corrientes continuas entrantes, las cuales son
transmitidas a través de las líneas de telecomunicaciones, de manera
que la unidad de transformador 3 no llega a saturarse. A este
respecto, en paralelo con la capacidad C4 se conecta una unidad de
transductor de corriente continua 6, que está conectada sobre su
lado secundario en paralelo a la capacidad C3. De esta manera, por
así decirlo, se conducen porciones de corriente continua a través de
la unidad de transductor de corriente continua 6 alrededor de la
unidad de transformador 3. Por lo tanto, la unidad de transformador
3 es accionada, además, de forma simétrica, con lo que se excluye su
saturación.
La unidad de transductor de corriente continua 6
puede ser, por ejemplo, una fuente de alimentación de modo conmutado
que está realizada en forma de un convertidor DC/DC, debiendo
preverse en éste una separación galvánica entre el lado primario y
el lado secundario. A este respecto, se remite como referencia al
Electronic Engineers' Handbook (Donald Christiansen, 4ª edición,
McGraw-Hill, 1996, páginas 19.38 y siguientes).
La invención se refiere a una disposición de
circuito, que utiliza las propiedades de los transmisores de
telecomunicaciones simétricos y adicionalmente hace posible la
alimentación simétrica a distancia de terminales a través de líneas
de telecomunicaciones de cobre de dos hilos existentes, sin que se
influya en ningún caso de una manera desfavorable sobre las
propiedades de los transmisores propiamente dichos utilizados.
La unidad de transmisión 1 contiene un transmisor
de corriente alterna 3 (para señales) y adicionalmente un transmisor
de corriente continua 6 (convertidor DC/DC), que lleva a cabo la
separación libre de tierra, totalmente galvánica y simétrica de la
línea de telecomunicaciones entrante con respecto a la línea de
comunicaciones salida, que hace posible de esta manera la
alimentación simétrica a distancia de un terminal conectado.
El terminal conectado o cualquier tipo de
instalación de telecomunicaciones (fax, MODEM, central telefónica,
etc.) según las figuras 2 ó 3 permanecen de esta manera conectados
óptimamente en todas las propiedades en la línea de
telecomunicaciones y está protegido con respecto a picos de tensión,
sobretensiones y similares. De esta manera se protegen los aparatos
electrónicos y las unidades contra su destrucción. También la
garantiza la protección de las personas que trabajan junto a los
terminales o en aparatos que están conectados en ellos.
Claims (8)
1. Disposición de circuito con una unidad de
transmisión (1) para la transmisión de señales eléctricas, en la que
en la unidad de transmisión (1) está prevista una unidad de
transformador (3), que está constituida por dos arrollamientos
secundarios simétricos (S1, S2), que están conectados a través de
una capacidad (C2), caracterizada porque sobre el lado
secundario (S) de la unidad de transformador (3) están previstas dos
derivaciones con al menos dos inductividades (Dr1, Dr3; Dr2, Dr4)
respectivas conectadas en serie, cuyas derivaciones están conectadas
a través de otra capacidad (C3), estando contenidas en cada una de
las derivaciones al menos una inductividad de alta frecuencia (Dr3,
Dr4) y al menos una inductividad de baja frecuencia (Dr1, Dr2), y
porque a través de la otra capacidad (C3) está aplicada una tensión
de alimentación para la alimentación de unidades de conexión (2),
por ejemplo terminales, que están conectados en el lado secundario
de la unidad de transmisión (1).
2. Disposición de circuito según la
reivindicación 1, caracterizada porque la tensión de
alimentación se puede generar con una unidad de alimentación (4),
que está conectada de forma preferida en la red de energía pública,
y porque la tensión de alimentación está impulsada simétricamente a
través de la unidad de transmisión (1) de la unidad de conexión
(2).
3. Disposición de circuito según la
reivindicación 1, caracterizada porque la tensión de
alimentación puede ser generada con una unidad de alimentación (6),
que trabaja como unidad de convertidor de corriente continua, y que
puede ser alimentada en el lado primario desde el lado primario (P)
de la unidad de transmisión (1).
4. Disposición de circuito según la
reivindicación 3, caracterizada porque sobre el lado primario
(P) de la unidad de transformador (3) están previstas otras dos
derivaciones con al menos dos inductividades (Dr6, Dr8; Dr5, Dr7)
conectadas en serie, cuyas derivaciones están conectadas a través de
una capacidad (C4), estando contenida en cada una de las
derivaciones al menos una inductividad de alta frecuencia (Dr7, Dr8)
y al menos una inductividad de baja frecuencia (Dr1, Dr2), y porque
la unidad de alimentación (4) está conectada en paralelo a la
capacidad (C4).
5. Disposición de circuito según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la unidad
de transmisión (1) está constituida simétrica.
6. Disposición de circuito según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizada porque en la
unidad de transmisión (1) están previstos otros elementos de
conmutación, con cuya ayuda se pueden realizar adaptaciones de la
línea, especialmente para la adaptación de unidades de conexión (2)
que se pueden conectar en la unidad de transmisión (1).
7. Disposición de circuito según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizada porque se puede
utilizar en la unidad de transmisión (3) con protección discrecional
frente a la tensión y porque la unidad de convertidor de corriente
continua presenta al menos la misma resistencia a la tensión que la
unidad de transformador.
8. Utilización de la disposición de circuito
según una de las reivindicaciones 1 a 7 en la telecomunicación,
especialmente en redes de telecomunicaciones digitales, para la
alimentación separada galvánicamente o bien para la alimentación a
distancia de unidades de conexión (2) o bien de terminales.
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