FI103231B - Siirtolinjojen impedanssisovitus - Google Patents

Description

1 103231

Siirtolinjojen impedanssisovitus

Keksinnön ala

Keksintö koskee piirijärjestelyä siirtolinjojen impedanssisovituksen 5 muodostamiseksi. Piirijärjestely käsittää ohjausasteen, vastuksista muodostuvan dynaamisen sisäänmenoimpedanssin ja ensiö- ja toisiokäämeillä varustetun muuntajan. Ohjausaste ja sisäänmenoimpedanssi on kytketty muuntajan toisiokäämin napoihin ja keskenään erilaiset ominaisimpedanssit omaavat siirtolinjat on kytketty yksi kerrallaan muuntajan ensiökäämin napoi-10 hin.

Tekniikan tausta PCM-järjestelmissä signaalit transmissioyksiköltä ja transmissioyksi-kölle voidaan johtaa joko esimerkiksi eurooppalaisen standardin mukaisella 15 E1-linjalla tai esimerkiksi amerikkalaisen standardin mukaisella T1-linjalla.

E1-linja voi olla esimerkiksi 75 Ω koaksiaalikaapeli tai 120 Ω kierretty parikaapeli, ja T1 -linja voi olla esimerkiksi 100 Ω parikaapeli. Aiemmin transmis-sioyksikön piirikortti oli varustettu vain joko E1- tai T1-linjan kanssa yhteensopivaksi, mutta nykyisin transmissiopiirikortilla olevat IC-piirit soveltuvat se-20 kä E1- että T1-linjojen kanssa käytettäväksi, jolloin piirikortille voidaan joh-dottaa nämä molemmat linjat ja valita kumpi linja sähköisesti kytketään transmissiopiirille.

PCM-järjestelmän transmissioyksikössä, esimerkiksi yleiseurooppa-. _ laisen GSM-matkaviestinjärjestelmän tukiaseman lähetin/vastaanotin- 25 transmissioyksikössä, haluttujen signaali- ja impedanssitasojen aikaansaamiseksi transmissiopiirikortti on sovitettava käytetyn siirtokaapelin ominai-simpedanssiin. Siirtolinjana voidaan käyttää esimerkiksi edellä mainittuja E1-linjan tai T1 -linjan kaapeleita. Mahdollisimman monikäyttöisen transmis-siokortin eri linjaimpedanssien sovitukseen on tunnettua käyttää esimerkiksi „ 30 oheisen piirustuksen kuviossa 1 esitettyä muuntajasovitusta, jossa on toi siokäämin väliulosotto, jolloin muuntajan eri muuntosuhteilla asetetaan päätevastus siirtolinjalle sopivaksi, esimerkiksi 75 Ω päätevastus asetetaan 1:1,26 muuntosuhteella 120 Ω kaapelille sopivaksi tai 1:1,15 muuntosuh-teella 100 Ω kaapelille. Tämän toteutuksen ongelmana on, että se vaatii iso-35 kokoisen muuntajan.

2 103231

Patenttijulkaisusta FI-95182 on tunnettua oheisen piirustuksen kuviossa 2 esitetyn ilman muuntajan toisiokäämin erillistä väliulosottoa toteutetun linjaohjainpiirin käyttäminen lähtöpiirin ja siirtolinjan väliseen impedanssisovitukseen. Julkaisun linjaohjainpiirissä on sovitettu ulostuloimpedanssit 5 Ropt ja muuntajan kierrosluvut nopl siten, että piiri samanaikaisesti antaa kahden eri impedanssisen siirtolinjan vaatiman signaalitason. Ongelmana tekniikan tason mukaisissa impedanssisovituksissa on se, että ne on yleensä mahdollista sovittaa samanaikaisesti vain kahdelle eri siirtolinjan ominaisim-pedanssille sopivaksi.

10

Keksinnön lyhyt yhteenveto Tämän keksinnön tarkoituksena on joustavan impedanssisovituksen toteuttaminen eri siirtolinjojen ominaisimpedansseille, esimerkiksi PCM-järjestelmän E1-linjojen ja T1 -linjojen eri impedansseille.

15 Tämä uudentyyppinen impedanssisovitus saavutetaan keksin- nönmukaisella piirijärjestelyllä, jolle on tunnusomaista, että resistiivisen si-säänmenoimpedanssin muodostamiseksi piirijärjestely käsittää prosessorin ja elimet sovituksen toteuttamiseksi.

Keksintö perustuu siihen ajatukseen, että PCM-järjestelmän trans-20 missiopiirin sisäänmenoimpedanssi valitaan digitaaliohjattavalla analogista signaalia kytkevällä analogiakytkimellä valitun siirtolinjan ominaisimpedans-siin sopivaksi. Sopivalla analogiakytkimellä valittavalla resistanssien rinnan-kytkennällä sisäänmenoimpedanssi voidaan sovittaa useaan eri siirtolinjojen . r - ominaisimpedanssiin siirtolinjan transmissiopiirille sähköisesti kytkennän yh- 25 teydessä.

Tällaisen impedanssisovituksen etuna on, että se on yksinkertainen ja kertakytkentäisenä erittäin stabiili.

Kuvioluettelo ' 30 Keksintöä selostetaan nyt lähemmin edullisten suoritusmuotojen yh- [ teydessä viitaten kuvioiden 3, 4 ja 5a - 5c mukaisiin esimerkkeihin oheisissa piirustuksissa, joissa: kuvio 1 esittää erään tekniikan tason mukaisen muuntajan toisiokäämin vä- liulosotolla toteutetun impedanssisovituspiirin; 3 103231 kuvio 2 esittää tekniikan tason mukaisen kahdelle eri siirtolinjan ominaisim-pedanssille sovitetun linjaohjainpiirin; kuvio 3 esittää keksinnön mukaisen impedanssisovituksen esimerkkipiirikaa-vion yhteydessä; 5 kuvio 4 esittää keksinnön mukaisen linjaohjainpiirin piirikaaviona; ja kuviot 5a - 5c esittävät piirikaaviona keksinnön mukaisen linjaohjainpiirin eri impedanssisovituksilla.

Keksinnön yksityiskohtainen selostus 10 Seuraavassa keksintöä selostetaan tarkemmin keksinnön ensisijai sen suoritusmuodon valossa viitaten kuvioihin 3, 4 ja 5a - 5c.

Kuvio 3 esittää esimerkkipiirikaaviona keksinnön mukaisen siirtolin-jojen impedanssisovituksen transmissiopiirille. Kuvion esimerkissä vastaan-ottopuolen impedanssisovitus valitaan prosessori-ohjattavilla analogiakytki-15 millä. Kuviossa kytkentäjärjestelyyn 17 on liitetty transmissioyksikön ulkopuolelta tulevat siirtokaapelit, joita kuvion 3 tapauksessa on merkitty kaapelin impedanssilla. Symmetristen siirtolinjojen, kuten parikaapelien ja kierrettyjen parikaapelien, liityntä on kuvion 3 tapauksessa varustettu 100/120 -merkinnällä ja epäsymmetristen siirtolinjojen, kuten koaksiaalikaapelien, lii-20 tyntä 75 ja maapotentiaali -merkinnöillä. Esitetyt impedanssiarvot on asetettu vain esimerkinomaisesti keksinnön mukaisen kytkentäjärjestelyn 17 liityntöjä kuvastamaan. Luonnollisestikin kytkentäjärjestelyyn 17 voidaan liittää myös kaapeleita, joiden impedanssi poikkeaa edellä esitetystä. Kuvion 3 kytkentä-. r järjestelyssä 17 on esitetty symmetristen 100/120 Ω kaapeleiden signaalirei- 25 tin kytkentä oikosulkuliuskojen 16 avulla. Kuvion linjaohjainyksikkö 11 liittää siirtolinjat muuhun transmissiopiirin. Transmissiopiirin lähetyspuoli Tx on liitetty ulostulovastuksien R ja muuntajan 12 yli kytkentäjärjestelyyn 17, joka on edelleen liitetty transmissiopiirin vastaanottopuolelle Rx keksinnön mukaisen impedanssisovituksen kautta. Seuraavassa tätä impedanssisovitusta 30 selostetaan tarkemmin kuvioiden 4 ja 5a - 5c avulla.

Kuvio 4 esittää piirikaaviona keksinnön mukaisen linjaohjainpiirin im-r pedanssisovituksen. Valittu siirtolinja on kytketty muuntajan 13 ensiökäämin napoihin ja kytkimellä 14 valittu sisäänmenovastus on kytketty muuntajan 13 toisiokäämin napoihin sekä toisaalta linjaohjainyksikön 11 sisäänmenoon. 35 Prosessori 15 ohjaa analogiakytkimen 14 kytkimiä 14a ja 14b kytkemään im- 4 103231 pedanssisovitukseen tarvittavat vastukset R1, R2 ja/tai R3 rinnan keksinnön mukaisen linjaohjainpiirin resistiivisen sisäänmenoimpedanssin aikaansaamiseksi myöhemmin kuvioiden 5a - 5c esimerkkien avulla tarkemmin selostettavalla tavalla. Eri kytkimien asennoilla sisäänmenoimpedanssi muodostuu 5 vastuksesta R1, vastuksien R1 ja R2 rinnankytkennästä, vastuksien R1 ja R3 rinnankytkennästä tai mahdollisesti myös vastuksien R1, R2 ja R3 rinnankytkennästä. Vastuksien R1, R2 ja R3 arvot valitaan sovitettavan siirtolinjan ominaisimpedanssin vaatimiin arvoihin.

Esimerkinomaisesti seuraavassa selostetaan kuvioiden 5a - 5c va-10 lossa 75, 100 ja 120 Ω ominaisimpedanssin omaavien siirtolinjojen impedanssisovitus keksinnön mukaisella linjaohjainpiirillä. Kuvio 5a esittää 120 Ω siirtolinjan sovitusta linjaohjainyksikölle 11. Kuviossa 4 esitetyt kytkimet 14a ja 14b on molemmat ohjattu prosessorilla 15 auki-asentoon, jolloin piirin sisäänmenoimpedanssi muodostuu pelkästään vastuksesta R1. Vastuksen R1 15 arvoksi voidaan valita esimerkiksi 121 Ω sovituksen aikaansaamiseksi siirto-linjan 120 Ω:η ominaisimpedanssille.

Kuvio 5b esittää 75 Ω siirtolinjan sovitusta linjaohjainyksikölle 11. Prosessorilla 15 on tällöin ohjattu kuviossa 4 esitetty kytkin 14b kiinni-asentoon ja kytkin 14a auki-asentoon, jolloin piirin sisäänmenoimpedanssi 20 muodostuu vastusten R1 ja R2 rinnankytkennästä. Siirtolinjan 75 Ω:η ominaisimpedanssin sovituksen aikaansaamiseksi vastuksien R1 ja R2 arvoiksi voidaan valita esimerkiksi R1 =121 Ω ja R2=182,2 Ω.

Kuvio 5c esittää 100 Ω siirtolinjan sovitusta linjaohjainyksikölle 11.

; Prosessorilla 15 on tällöin ohjattu kuviossa 4 esitetty kytkin 14a kiinni- 25 asentoon ja kytkin 14b auki-asentoon, jolloin piirin sisäänmenoimpedanssi muodostuu vastusten R1 ja R3 rinnankytkennästä. Siirtolinjan 100 Ω:η ominaisimpedanssin sovituksen aikaansaamiseksi vastuksien R1 ja R3 arvoiksi voidaan valita esimerkiksi R1=121 Ω ja R3=481,2 Ω.

Esillä olevan keksinnön mukaiseen linjaohjainpiiriin on edullista valita 30 taajuuden, lämpötilan yms. suhteen mahdollisimman stabiili laajakaistainen digitaalisesti ohjattava analogiakytkin. Kytkin voi olla esimerkiksi kaupallisesti saavissa olevaa tyyppiä MAX392. Linjaohjainpiirissä voidaan käyttää samaa muuntajaa kaikille linjatyypeille dynaamisen sisäänmenoimpedanssin säädön ansiosta. Kuvion 3 muuntajat 12 ja 13 ovat edullisesti 1:1 tai 1:2 muuntajia, j 103231 mutta myös muunlaisen muuntosuhteen omaavien muuntajien käyttö on mahdollista.

Kuviossa 3 esitetty kytkentäjärjestely 17 muodostuu edullisesti lii-tinosasta, joka käsittää liitinriman, edullisesti nastariman, ja siihen kahdessa 5 eri asennossa kiinnitettävissä olevan vastinosan. Vastinosa kytkee transmis-siokortille ensimmäisessä asennossaan ensimmäisen johdinparin ja toisessa asennossaan toisen johdinparin. Ensimmäisessä ja toisessa asennossa vastinosan liitinrimaa vasten oleva sivu on sama. Lisäksi vastinosan toinen asento saavutetaan kääntämällä vastinosaa 180° liitinrimaa vasten olevan 10 sivun tasossa. Täten eri linjat, kuten esimerkiksi eurooppalaisen standardin mukaiset E1-linjat tai esimerkiksi amerikkalaisen standardin mukaiset T1-linjat, erotetaan toisistaan liitinrimalla, jonka päälle asetettavalla vastinosalla oikosuljetaan halutut signaalireitit. Signaalireittien vaihtaminen suoritetaan vastinosaa kääntämällä. Vastinosa muodostuu edullisesti oikosulkupalasta 15 tai liityntäosasta ja oikosulkulevystä, kuten piirilevystä. On selvää, että keksinnön mukainen impedanssisovitus soveltuu käytettäväksi myös muunlaisen siirtolinjojen kytkentäjärjestelyn kera.

Esillä olevan keksinnön mukainen impedanssisovitus soveltuu erityisesti tarkan vastaanottosovituksen toteuttamiseen, mutta sitä voidaan käyt-20 tää myös lähetyspiirin sovittamiseen siirtolinjalle.

Piirustukset ja niihin liittyvä selitys on tarkoitettu vain havainnollistamaan keksinnön ajatusta. Yksityiskohdiltaan voi keksinnön mukainen linja-ohjainpiiri vaihdella patenttivaatimusten puitteissa. Vaikka keksintöä onkin . : edellä selitetty lähinnä kolmen vastuksen kombinaatioiden rinnankytkennästä 25 muodostuvan sisäänmenoimpedanssin yhteydessä, voidaan sovituspiirissä käyttää useammankin vastuksen rinnankytkentää, jolloin voidaan sovittaa useampia eri siirtolinjojen ominaisimpedansseja transmissiopiirille. Edellä keksinnön selostuksen yhteydessä esitetyt siirtolinjojen ominaisimpedanssit on tarkoitettu vain havainnollistamaan keksinnön ideaa. Luonnollisestikin , 30 keksinnön mukainen impedanssisovitus soveltuu käytettäväksi myös muiden kuin edellä esitettyjen ominaisimpedanssiarvojen sovitukseen.

Claims (5)

103231

1. Piirijärjestely siirtolinjojen impedanssisovituksen muodostamiseen, joka piirijärjestely käsittää ohjausasteen (11), vastuksista muodostuvan dynaamisen sisäänmenoimpedanssin ja ensiö- ja toisiokäämeillä varustetun 5 muuntajan (13) siten, että ohjausaste (11) ja sisäänmenoimpedanssi on kytketty muuntajan (13) toisiokäämin napoihin ja keskenään erilaiset ominai-simpedanssit omaavat siirtolinjat on kytketty yksi kerrallaan muuntajan (13) ensiökäämin napoihin, tunnettu siitä, että resistiivisen sisäänmenoimpedanssin muodostamiseksi piirijärjestely käsittää prosessorin (15) ja elimet 10 (14, 14a, 14b) sovituksen toteuttamiseksi.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen piirijärjestely, tunnettu siitä, että elimet sovituksen toteuttamiseksi käsittävät prosessorin (15) ohjaukselle vasteellisen analogiakytkimen (14, 14a, 14b) ja mainitulla analogiakytkimellä valitun resistiivinen sisäänmenoimpedanssin.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen piirijärjestely, tunnettu siitä, että valittava sisäänmenoimpedanssi on eri siirtolinjojen ominaisimpe-dansseille erilainen ja se koostuu yhdestä tai useammasta rinnakkainkytke-tystä vastuksesta (R1, R2, R3).

4. Patenttivaatimuksen 1, 2 tai 3 mukainen piirijärjestely, tunnettu 20 siitä, että sisäänmenoimpedanssi on kertakytkentäisenä valittu siirtolinjan linjaohjainpiirille sähköisesti kytkemisen yhteydessä.

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen piirijärjestely, tunnettu siitä, että se käsittää lisäksi kytkentäjärjestelyn (17), jonka kautta erilaiset ominaisimpedanssit omaavat siirtolinjat on kytketty yksi kerrallaan 25 muuntajan (13) ensiökäämin napoihin, joka kytkentäjärjestely käsittää ensimmäisen ja toisen ryhmän johtimia (Tx, Rx), joka ensimmäinen ryhmä johtimia käsittää ainakin ensimmäisen ja toisen johdinparin, ja liitinosan, jolla ’ ensimmäisen ja toisen ryhmän johtimia kytketään yhteen, joka liitinosa kä- | sittää piirilevylle asennetun liitinriman ja irrallisen, liitinrimaan kiinnitettävissä 30 olevan vastinosan, joka vastinosa on sovitettu ensimmäisen johdinryhmän johtimien suhteen siten, että se ensimmäisessä asennossaan kytkee ensim- t mäisestä ja toisesta johdinparista vain ensimmäisen johdinparin ainakin yhteen toisen ryhmän johtimeen (Tx, Rx) ja toisessa ensimmäiseen asentoon nähden 180 astetta käännetyssä asennossaan kytkee ensimmäisestä ja toi- » 7 103231 sesta johdinparista vain toisen johdinparin ainakin yhteen toisen ryhmän joh-timeen (Tx, Rx). w 103231