JP2008506339A - 非シールド撚対線信号用増幅器 - Google Patents

Abstract

アナログ電子回路（１００）は、電気通信プロバイダの中央局と、非シールド撚対線（“ＵＴＰ”）を用いるデジタル加入者回線システムの顧客構内設備と、の間に配置される。電子回路（１００）は、第１ミキサ（４００）でアップリンク信号からダウンリンク信号を分離する。音声信号は、未修正の状態で電子回路（１００）周辺を通過する。ダウンリンク信号は、１つ以上のピーク等化増幅器で増幅され（４０２）、フィルタ処理され（４０４）、再度増幅され（４０６）、そして、第２ミキサを介してダウンリンク信号を顧客構内設備へのＵＴＰ回線に駆動するための電力を提供するドライバ（４０７）で増幅される。電子回路は、第２ミキサでダウンリンク信号からアップリンク信号を分離する。アップリンク信号は、増幅され、フィルタ処理され、再度増幅され、そして、第１ミキサを介して中央局と接続されたＵＴＰに駆動される。

Description

本発明は、アナログ増幅器に関し、特に、非シールド撚対線に用いるための増幅器に関する。

データ通信のユーザは、より高速のサービスを絶えず要求している。音響モデムは、通常、最大５６，０００ビット毎秒（ｋｂｐｓ）を出力することが可能である。より高速の広帯域接続によって、コンテンツプロバイダは、遅い速度では実用的でない、最小１５０ｋｂｐｓを必要とするサービスを提供できるようになった。デジタル加入者回線（“ＤＳＬ”）は、電話サービスプロバイダの中央局（“ＣＯ”）から顧客構内設備（“ＣＰＥ”）への距離及び割増金を支払おうというユーザの意思に依存して、数メガビット毎秒（Ｍｂｐｓ）までの速度を提供する。或る距離では、高速ＤＳＬは、単に、技術的に可能ではないことから、どのような妥当な料金でも利用可能ではない。通常、一般消費者向け速度のＤＳＬは、ＣＯから約２．５マイル（約４．０ｋｍ）を超えると、電気通信会社によって提供されない。従って、プロバイダのサービスエリアは、ＣＯの数及びそれらの互いに対する近接度によって制限される。この制限は、ＤＳＬ供給業者が、商用電話通信の発足から今まで電話インフラの大黒柱であった既存の非シールド撚線対（“ＵＴＰ”）銅線ネットワークを利用する結果である。ＵＴＰの優位点は、普通の電話接続を支えるその用途のおかげで、それが、実質的にあらゆる家庭や企業に入り込んでいることである。ＵＴＰの不利な点は、所望のデータ速度に必要な高い周波数は、配線媒体それ自体によって強く減衰されるという点において、それが高周波信号にあまり適していないことである。このことは、配線長さによるインピーダンスの蓄積結果である。

競合広帯域サービスは、テレビケーブル会社によって提供され、この場合、光ファイバサービスが、近隣に設置される。そして、制限された数の加入者が、同軸配線を介して、ファイバ接続の終端部から約１．２５マイル（約２ｋｍ）まで利用可能な総帯域幅を共有し得る。ケーブル広帯域速度は、１Ｍｂｐｓを超えることが多い。速度と同様に広帯域到達範囲についてケーブルプロバイダと競争するために、ＤＳＬプロバイダも、ＤＳＬ＿ＵＴＰ回線を生成し得るより多くのファイバ接続を、ＣＯからより遠くに設置するよう強要される。ファイバの設置は、人手、材料、及び場合によっては、アクセス権の点において、極めて多大の費用を要する。米国では、現在、広帯域ケーブルは、ＤＳＬより大きな市場シェアを有するが、広帯域サービスの総合的な市場浸透は、極めて小さい。従って、シェア競争は、極めてオープンである。

既存のＵＴＰインフラで自分達の市場範囲を経済的に拡張することが可能であり、また、広帯域ケーブルと競争力のあるデータ速度でそのようにすれば、ＤＳＬプロバイダには、経済上の及び製品化までの時間の優位点がある。従来技術は、今までほとんど、ＤＳＬ信号を受信し、関係するプロトコルを用いてそれを復号してエラー検出及び補正を行い、そして、データを再構築し、それを元の信号で再送信する中継器に基づいてきた。そのような解決策は、極めて多大の費用を要する。当該分野の他の製品は、ＵＴＰインフラを利用するが、電気通信会社が、ＣＯ及びＣＰＥに異なる高価な設備を設置する必要がある。

本発明は、ＣＯ又はＣＰＥにおいて設備又はソフトウェアを変更せずに既存のＵＴＰ回線を介して、往々にして現在利用可能なデータ速度より大きいデータ速度でのＤＳＬサービス範囲の拡張を提供する。

ＤＳＬ技術は、ＣＯにおけるデジタル加入者回線接続多重装置（“ＤＳＬＡＭ”）盤と
顧客構内のＤＳＬモデムとの間の双方向接続に基づく、１対１の関係がある。即ち、単一で専用の一組の撚線対配線が、ＤＳＬＡＭ上の単一のポートから顧客のＤＳＬモデムに延在する。他の加入者は、同じ組の配線によってサービス提供を受けない。構内入口又はその付近の分配器は、（もしあれば）アナログ音声信号に割り当てられた周波数スペクトルをＤＳＬ用途専用のスペクトルから分割する。３０ｋＨｚ未満は、音声信号のために確保される。ＤＳＬ信号には、“アップリンク”（ＣＯ側）方向では、１つ以上の別々の重なり合わない周波数帯が割り当てられ、“ダウンリンク”（ＣＰＥ側）方向では、１つ以上の重なり合わない周波数帯が割り当てられる。これら２つの方向に流れるデータは、互いに独立であり、同じ媒体を同時に通り全く異なる方向に、時間によってではなく周波数によって分離されて同時に流れる。従って、構内分配器とＣＯ＿ＤＳＬＡＭとの間に挿入されるあらゆる装置は、方向に関わりなく、ｄｃ付近から１１００ｋｈｚ以上の範囲の信号に対応しなければならないが、ここで、“方向”は、送信機が接続のどちらの端（アップリンクの場合ＣＰＥ、ダウンリンクの場合ＣＯ）にあるか区別し、また、受信機がどちらの端（ダウンリンクの場合ＣＰＥ、アップリンクの場合ＣＯ）にあるか区別する。

伝送用非対称ＤＳＬ（“ＡＤＳＬ”、ＡＤＳＬは、ダウンリンクデータ速度がアップリンクデータ速度と同じでないことを意味する）及び対称ＤＳＬ（“ＳＤＳＬ”）標準は、音声、アップリンク、及びダウンリンク信号が、ＵＴＰ上に同時に存在するためのものである。このことは、ダウンリンクデータが１つのＵＴＰ組に適用され、アップリンクが他のＵＴＰ組に適用され、音声データがシステムによって全く搬送されない高ビットレートＤＳＬ（“ＨＤＳＬ”）とは対照的である。（ＡＮＳＩ＿Ｔｌ．４１７等に記載された）業界標準は、周波数範囲毎に様々な範疇のデータを分離する。

Ｇ．９９２．１（ＡＤＳＬ）標準の１１００ｋｈｚ帯域幅には、２５６の４．３１２５ｋｈｚ“バケット”がある。ＡＤＳＬの物理的な配線回線上に存在する信号は、異なる周波数トーンのエネルギが含まれることから、デジタルマルチトーン（ＤＭＴ）と呼ばれる。ＤＭＴ信号のバケットの周波数が高いと、ＵＴＰ線回線長さが増加するにつれて、大きな減衰を被る。その結果、より高い周波数バケットは、より低い周波数のバケットと比較して、データを効果的に搬送するそれらの能力が阻害される。

ＡＤＳＬの場合、約０Ｈｚ（バケット０）から３０ｋｈｚ（バケット７）の帯域幅の部分は、音声チャネル及び他の信号送信のために確保される。約３４ｋｈｚ（バケット８）から１２５ｋｈｚ（バケット２９）の帯域幅の部分は、ＡＤＳＬアップストリームチャネルに割り当てられ、従って、次の２２のバケットが含まれる。ＵＴＰ線回線の長さが増加するにつれて、データを搬送可能なアップストリームバケットが少なくなり、アップストリームデータ速度が低下する。

約１６４ｋｈｚ（バケット３８）から１１００ｋｈｚ（バケット２５５）の帯域幅の部分は、ダウンストリームチャネルに割り当てられ、従って、上位２１８バケットを含む。ＵＴＰ線回線の長さが増加するにつれて、データを搬送可能なダウンストリームバケットが少なくなり、ダウンストリームデータ速度が低下する。データ速度は、ＣＯとＣＰＥとの間で取り決められる。

通常用いられるＵＴＰ電話線の約１８，０００フィート（約５．４ｋｍ）を超えると、対応する帯域幅のほとんどが減衰され、ほとんどのダウンストリームバケットが役に立たなくなり、このため、ＡＤＳＬ標準に準拠する通信は、全て停止する。

一般的に、任意の数の重なり合わない周波数帯が、アップリンク及びダウンリンクデータに対して割り当てられ、両者は交互配置される。例えば、図１は、交互配置されたＤＳＬ用の一般的な割当て方式を示す。図２は、ＡＤＳＬ用の周波数帯割当て標準を示し、こ
の場合、１つの帯域（３４ｋｈｚ乃至１２５ｋｈｚ）だけがアップリンクデータに割り当てられ、１つの帯域（１６４ｋｈｚ乃至１１００ｋｈｚ）だけがダウンリンクデータに割り当てられる。１１００ｋｈｚを超えるスペクトルは利用されない。ある程度異なる周波数ブロックを割り当て得る及び／又はより高い最大周波数を利用し得る他の標準が発展しつつある。本発明は、適切な周波数範囲において、除去され、通過され、又は増幅されるように調整された本明細書に述べる様々な回路ブロック用の異なる構成要素値を選択することによって、そのような異なる周波数割当てに適用可能であることを当業者は、理解されるであろう。

本発明は、ＩＳＯ＿ＯＳＩモデル層１上で動作する。即ち、ソフトウェアを有さずプロトコルやフレームを理解しない純粋なアナログ装置である。弱い雑音のある信号を受け取り、整え、そして増幅する。従って、信号がどのようなプロトコルを表し得るかにかかわらず、有用である。当業者は、あらゆるＵＴＰ伝送システムにおいて、信号品質を改善する際、その適用可能性を理解されるであろう。

本発明の目的は、ＤＳＬサービスプロバイダが、経済的に自らの市場範囲を拡大し、速度の点において広帯域ケーブルプロバイダと競争し、また、インフラ拡大に対する低資本ニーズのために、広帯域ケーブル供給業者より速く範囲及びサービス改善を拡大できるようにすることである。

電子回路が、電気通信中央局と、非シールド撚線対ＤＳＬ接続の顧客構内設備との間に挿入される。割り当てられた周波数帯によってダウンリンク又はアップリンクに関して分離された信号は、別個の信号調整のために分離される。ダウンリンク信号は、通常、アップリンク信号より高い周波数であるが、分離され、増幅され、フィルタ処理され、等化処理され、増幅され、そして、ＣＰＥへのＵＴＰ接続に駆動される。アップリンク信号は、分離され、増幅され、フィルタ処理され、増幅され、そして、ＣＯへのＵＴＰ接続に駆動される。他の実施形態において、アップリンク信号は、分離され、増幅され、フィルタ処理され、等化処理され、増幅され、そして、ＣＯへのＵＴＰ接続に駆動される。あらゆる音声信号が、未修正の状態で、低域通過フィルタによって能動回路周辺を双方向に通過し、ＵＴＰ上でアップリンク及びダウンリンク信号と接続される。他の実施形態において、アップリンク及びダウンリンク信号は、共通の一組のＵＴＰ配線を共有せず、また、ミキシング又はフィルタ処理なしで増幅される。

本発明の一実施形態において、アナログ回路は、ＣＯとＣＰＥとの間に適切な距離でＵＴＰ回線に挿入される。これは、（もしあれば、アップリンク（１つ以上）及びダウンリンク（１つ以上）音声に割り当てられた）３つ以上の周波数帯を分離する装置である。本発明は、未修正の状態であらゆる音声信号を通過させ、アップリンク及びダウンリンク信号をフィルタ処理し、増幅し、そして、あらゆる音声信号をアップリンク又はダウンリンクデータ信号と適宜再結合する。従って、ユーザの構内にある電話は、挿入された装置が停電等のために機能しなくなったとしても、そのまま動作を継続する。このことは、緊急番号９１１との接続性が損なわれてはならないという業界の要件を満足する。

図３は、周波数割当て方式に適する本発明の一実施形態を示し、この場合、複数の“ｍ”ダウンリンク及び複数の“ｎ”アップリンク周波数帯が指定されるが、その一例を図１に示す。ＣＯからのＵＴＰ回線は、ミキサ／分配器ミキサ１．１＿３１６と接続される。前置増幅器ＰＲＥＡＭＰ１．１＿３００及び１つ以上の帯域通過フィルタ（ＦＩＬＴＥＲ
１．１−１＿３０４乃至ＦＩＬＴＥＲ１．１−ｍ＿３０６）は、ｍダウンリンク周波数帯の各々に提供され、各フィルタが特定の周波数帯に対して適切に調整される。フィルタ（１つ以上）の出力は、対応する数の増幅器ＡＭＰ１．１−１＿３０８乃至ＡＭＰ１．１−ｍ＿３１０と接続される。増幅器出力は、ドライバ１．１＿３２４に提供され、ドライバ１．１＿３２４は、信号をＣＰＥ分配器に至るＵＴＰ回線にミキサ２．１を介して駆動する。ＣＰＥからのアップリンク信号は、同様に処理される。図１に示すように、アップリンク信号は、ｎ帯域が割り当てられる。音声信号は処理されないが、その代わり、低域通過フィルタＦＩＬＴＥＲ３．１＿３３０を介して、能動回路周辺を通過する。

図４は、ＡＤＳＬシステムの一実施形態を示す。ＡＤＳＬ信号用の例示の周波数帯割当てを図７に示す。前置増幅器及びフィルタは、アップリンク及びダウンリンク周波数帯に必要であり、また、低域通過フィルタは、音声帯域に必要である。挿入された装置は、双方向差動広帯域等化増幅器１００（“ＢＤＢＥＡ”）と称され、一端において、回線４２０及び４２２上の差動信号を介してＣＯと接続され、また、他端において、ＵＴＰ回線４５２及び４５４上の差動信号を介してＣＰＥと接続される。まず、ＣＯと接続された端を見ると、第１要素は、ミキサ１＿４００であるが、これは、３つの目的を有する。即ち、１）回線４２０及び４２２上の音声信号がＰＲＥＡＭＰ１＿４０２に入るのをブロックし、２）回線４２０及び４２２上のダウンリンク信号から回線４５６及び４５８上のアップリンク信号を分離し、３）回線４５６及び４５８上のＡＭＰ２＿４１６からのアップリンク信号を回線４６４及び４６６上の音声信号と混合する。従って、ミキサ１＿４００は、周波数帯に依存して、ブロッカー、分配器、又はミキサであり、各信号が、ミキサ１＿４００のポートに印加される。ダウンリンク信号の６ｄｂが、ミキサ１＿４００を介して失われる。

ダウンリンク方向の場合、次の段は、回線４２４及び４２６によってミキサ１＿４００と接続されたＰＲＥＡＭＰ１＿４０２である。ＰＲＥＡＭＰ１＿４０２は、全てのアップリンク信号が、ミキサ１＿１によって相殺されないことから、ダウンリンク信号及び残りの（ＡＭＰ２＿４１６によって）増幅されたアップリンク信号に約１２ｄｂの利得を与える。ＰＲＥＡＭＰ１＿４０２の出力において、望ましくないアップリンク信号の電圧レベルは、ダウンリンク信号のそれよりかなり高い。ダウンリンク信号は、アップリンク信号に乗っているリップルとして出現することがある。従って、ＦＩＬＴＥＲ１＿４０４は、アップリンク信号を除去し、所望のダウンリンク信号を残すのに必要である。

ＦＩＬＴＥＲ１＿４０４の入力は、回線４２８及び４３０によってＰＲＥＡＭＰ１＿４０２の出力と接続される。ダウンリンク帯域未満の周波数帯が割り当てられた信号は、アップリンク帯域であり、ダウンリンク帯域のそれより高い周波数帯を割り当てられた信号はない。従って、ＦＩＬＴＥＲ１＿４０４は、高域通過フィルタであり、その遮断周波数は、１６５ｋｈｚの直前である。ＦＩＬＴＥＲ１＿４０４の出力において、唯一の残りの信号は、ダウンリンク信号であり、その時点で、アップリンク信号は、ダウンリンク信号より約７０ｄｂ低い。ＦＩＬＴＥＲ１＿４０４の出力は、回線４３２及び４３４によってＡＭＰ１＿４０６への入力と接続される。ダウンリンク信号の約６ｄｂが、ＦＩＬＴＥＲ１＿４０４を介して失われる。

残りのダウンリンク信号は、ピーク等化増幅器ＡＭＰ１＿４０６によって強く増幅され、周波数に依存して、約２８ｄｂ乃至４６ｄｂの利得を提供する。
等化は、或る“設定周波数”において信号強度を増加させること又は減少させることであり、他の周波数では効果は小さい。ピーク等化器は、それ用に設計された設定周波数で、また、設定周波数に近い周波数の範囲で増幅する。設計のＱは、増幅される周波数の帯域の幅を設定するが、ほぼ同様な量の増幅を有する設定周波数周辺の周波数の範囲に影響を及ぼす。等化は、バケットのデータ搬送能力に影響を及ぼすが、その理由は、基本周波
数と高調波周波数の強度関係を変化させるためである。

ＢＤＢＥＡ１００がＣＯとＣＰＥとの間に配置されることから、一実施形態におけるダウンストリーム信号用のピーク等化器の設定周波数及びＱは、ＣＯからＢＤＢＥＡ１００までの配線回線長の影響によって既に生じた信号減衰を補償し、また、ＢＤＢＥＡ１００からＣＰＥまでの配線回線長の影響から予想される信号減衰を予め補償する。これによって、ダウンリンクデータ信号は、予め等化された状態で、ＣＰＥモデムに到着し得る。

回線４０７上のＡＭＰ１＿４０６の出力は、単一端であり、ＵＴＰ回線４５２及び４５４を適切に駆動するのに充分な程強くない。従って、回線４０７は、ドライバ１＿４０８と接続され、これにより、信号強度が増大し、差動信号が回線４３６及び４３８上でミキサ２＿４１０に提供される。

ＡＤＳＬシステムの一実施形態において、ダウンリンク信号が、アップリンク信号よりかなり高い周波数範囲に割り当てられる場合、等化及び事前補償は、ダウンストリーム信号だけに利用される。他の実施形態では、等化及び事前補償は、ほとんど全てのアップリンク及びダウンリンク周波数帯で用いられる。

ミキサ２＿４１０は、ＣＰＥ分配器と接続し、その後、ＵＴＰ回線４５２及び４５４上でＣＰＥ＿ＤＳＬモデムと接続する。従って、着信ダウンリンク信号が、整えられ、増幅され、そして、回線４６０及び４６２からの音声信号と共に、ＵＴＰを介して再送信される。

ＡＤＳＬ用途の一実施形態において、ＢＤＢＥＡ１００を介したアップリンク経路は、ダウンリンク経路のそれとほぼ同じである。その差異は、ＡＭＰ２＿４１６が等化増幅器ではなく、また、ＡＭＰ２＿４１６とミキサ１＿４００との間にドライバ段がないことである。等化増幅器は、ＡＤＳＬシステムでは、アップリンク方向には必要ないが、その理由は、より低い周波数スペクトル割当てによって、アップリンク信号は、ダウンリンク信号が遭遇するような大きな信号損失を受けないためである。また、ＦＩＬＴＥＲ２＿４１４は、低域通過フィルタであり、回線４４４及び４４６上に依然として存在するあらゆるダウンリンク信号を除去するという点において、ＦＩＬＴＥＲ２＿４１４は、ＦＩＬＴＥＲ１＿４０４と異なる。アップリンク方向の最終段は、ＡＭＰ２＿４１６であり、ミキサ１＿４００によって混合される前に、約６ｄｂ乃至２６ｄｂの利得を提供し、その後、回線４６４及び４６６からの音声信号と共に、ＵＴＰ回線４２０及び４２２でＣＯに送信される。

ミキサ１＿４００及びミキサ２＿４１０は、同じ回路である。ミキサ１＿４００について詳細に説明するが、当業者は、ミキサ２＿４１０の対応する詳細を認識されるであろう。

図５において、回線４２０及び４２２上の正及び負の信号ＣＯｐ及びＣＯｎは、ＣＯから送られる。全てのｄｃ乃至１１００ｋｈｚの信号は、これらの回線によって搬送される。ＤＳＬ変圧器５００は、ＢＤＢＥＡ１００からＣＯ信号を隔離し、また、ｄｃ乃至３０Ｋｈｚの音声信号を効果的に阻止する。同時に、信号Ａｃｐｅｐ及びＡｃｐｅｎが、変圧器５００の出力から送られるダウンストリーム信号よりかなり高い超高レベルでＡＭＰ２＿４１６によって回線４５６及び４５８上に提供される。（図５に示される）変圧器５００の左側は、ダウンリンク信号によって見える変圧器の二次側を表す。しかしながら、それは、また、（増幅された）アップリンク信号Ａｃｐｅｐ及びＡｃｐｅｎによって見える変圧器の一次側を表す。このことは、ミキサ１＿４００及びミキサ２＿４１０の二重性、入力及び出力の双方であり、まさに双方向性の定義である。ＣＯに提供された変圧器５０
０のインピーダンスが、ＣＯのそれ、即ち、業界標準である１００オームに厳密に合致することは、重要である。このことは、アップリンク信号が変圧器５００の一次側と見なすものと直列な５０オーム抵抗器Ｒｔｃｏｎ５０２及びＲｔｃｏｐ５０４によって実現される。コンデンサＣｃｏａｃ５０６は、変圧器５００の一次側を通過しないようにあらゆるｄｃ成分を阻止する。

変圧器５００出力５０８及び５１０は、抵抗器Ｒ１ｃｏｐ５１４、Ｒ１ｃｏｎ５１６、Ｒ２ｃｏｎ５１８及びＲ２ｃｏｐ５２０が含まれるＲ／２Ｒハイブリッド結合器５１２と接続される。ハイブリッド結合器５１２は、回線４２４及び４２６上におけるＰＲＥＡＭＰ１＿４０２に提供される混合信号の望ましくないアップリンク信号の信号強度を約６ｄｂ減少させる。抵抗器５１４、５１６、５１８、及び５２０の値は、重要ではなく、それらの比率２：１だけが重要である。公称値を図５に提案する。

次に、図６において、広帯域ＰＲＥＡＭＰ１＿４０２について詳細すると、ＰＲＥＡＭＰ１＿４０２及びＰＲＥＡＭＰ２＿４１２は、構造的には、同じであるが、異なる利得を有し得る。当業者は、この説明からＰＲＥＡＭＰ２＿４１２の使用方法を理解されるであろう。ＰＲＥＡＭＰ１＿４０２への入力は、回線４２４及び４２６上の信号であり、ミキサ１＿４００の出力である。この時点で、信号は、ダウンリンク信号並びに何らかの残りのアップリンク信号を含む。フィルタ段ＦＩＬＴＥＲ１＿４０４は、残りのアップリンク信号を除去するが、処理には良好な信号強度を必要とし、従って、ＰＲＥＡＭＰ１＿４０２による増幅が必要である。ＰＲＥＡＭＰ１＿４０２は、差動増幅器である。回線４２４及び４２６上の信号間の位相関係は、それぞれ、増幅器６００及び６０２の非反転入力にそれらを接続することによって保持される。増幅器の利得は、フィードバック抵抗器Ｒｃｏｉｐ６０４、Ｒｃｏｉｎ６０６、及びＲｃｏｇ６０８によって制御される。オペアンプ６００及び６０２用の製造業者の仕様は、Ｒｃｏｉｐ６０４及びＲｃｏｉｎ６０６のための推奨値を取り入れるべきである。ＰＲＥＡＭＰ１＿４０２による結果的に生じる利得は、約１２ｄｂである。ＰＲＥＡＭＰ１＿４０２及びＰＲＥＡＭＰ２＿４１２については、確実にクリッピングが起こらないように注意すべきである。差動出力回線４２８及び４３０は、高域通過フィルタＦＩＬＴＥＲ１＿４０４と接続される。

ＦＩＬＴＥＲ１＿４０４を図７に詳細に示す。一実施形態において、ＦＩＬＴＥＲ１＿４０４は、第９次楕円フィルタである。当業者には、他の適切な高帯域通過フィルタが公知であろう。ＦＩＬＴＥＲ１＿４０４の実装は、重要ではなく、高域通過フィルタを用いて、１６４ｋｈｚ未満の信号を強く減衰させ、１６４ｋｈｚ以上はほとんど又は全く減衰させないことだけが重要である。抵抗器Ｒｂｐｐ７００、Ｒｂｐｎ７０２、Ｐｂｐｓｐ７０４、及びＰｂｐｓｎ７０６は、インピーダンスマッチング用である。ＦＩＬＴＥＲ１＿４０４は、回線４２８及び４３０を介して、ＰＲＥＡＭＰ１＿４０２と接続される。ＦＩＬＴＥＲ１＿４０４の出力は、回線４３２及び４３４上にあり、ＡＭＰ１＿４０６に接続する。

ＡＭＰ１＿４０６は、ピーク等化増幅器である。図８において、回線４３２及び４３４を介したＦＩＬＴＥＲ１＿４０４からの入力信号は、映像差動増幅器８００と接続される。映像差動増幅器８００の利得は、回線８０４上の電圧によって制御される。回線８０２は、接地される。利得は、次の関係により求められる。

映像差動増幅器８００のピーク利得周波数は、コンデンサＣｄｂｂ８０８によって強く制御される。ピーク利得周波数は、Ｃｄｂｂ８０８の値が大きくなるにつれて減少する。ＣＯ及びＣＰＥにおけるＤＳＬＡＭは、それらの間でのデータ速度を取り決める。それらは、データのほとんどを下位のバケットに詰め込むが、ここでは、損失は、より高い周波数が割り当てられる上位バケットより小さい。従って、一実施形態におけるピーク利得周波数は、ダウンストリーム帯域の最大周波数よりある程度低く設定される。

図１３は、様々な構成要素値のＳＰＩＣＥシミュレーションを提示する。１ＫオームのＲｄｆｃ８１２で全て行われる。図１３Ａにおいて、Ｃｄｂｂ＝３３ｎＦであり、Ｒｄｂｂは、１０オームである。ピーク利得は、８０５ｋｈｚにあり、最大利得は、４３ｄｂである。Ｃｄｂｂ８０８を４７ｎＦに変更することによって、図１３Ｂにおいて、ピーク利得周波数が、６７１ｋｈｚに低減され、最大利得は、ほとんど変化しないことが分かる。逆に、（Ｃｄｂｂが３３ｎＦの場合）Ｒｄｂｂ８１０を５オームに変更すると、図１３Ｃにおいて、周波数が８０５ｋｈｚに留まり、利得が４８ｄｂに増加することが分かる。ピークでの利得の減衰は、Ｒｄｂｂ＝１０オームよりＲｄｂｂ＝５オームに対して、急峻である。

ＡＭＰ１＿４０６からの出力は、回線４０７上の単一端信号である。この信号は、限流抵抗器Ｒｄｓｅ８０９を介して、ドライバ１＿４０８の環状コイル８０７に提供される。環状コイル８０７の目的は、再度、差動信号を有することである。環状コイル８０７の二次側は、回線８１５及び８１７上で増幅器８１６及び８１８に差動信号を提供する。

増幅器８１６及び８１８は、ＵＴＰ回線４５２及び４５４用のドライバであり、ミキサ２＿４１０によって結合される。
ＡＭＰ１＿４０６及びドライバ１＿４０８の全体的な利得の最適な値は、ＣＯからの距離及びＣＰＥからの距離の双方に依存する。更に、ＡＭＰ１＿４０６、ドライバ１＿４０８の利得、業界標準がＵＴＰ回線４５２及び４５４に許容し得る最大パワー、並びにダウンリンク信号が適切に減衰されている場合、フィルタ２＿４１４がＡＭＰ２＿４１６に信号を提供できるように、如何に効果的にミキサ２＿４１０のＲ２／Ｒハイブリッド結合器が、望ましくないダウンリンク信号を低減し得るか、との間には相互作用がある。一実施形態において、ＡＭＰ１＿４０６及びドライバ１＿４０８は、チャートに従って、Ｒｄｆｃ８１２及びＲｄｇｇ８１４用の値で構成され、このチャートを用いて、ＣＯ及びＣＰＥからの特定の距離に対してＢＤＢＥＡ１００を構成し得る。例を図１４に示す。図１４は、ＣＯからＢＤＢＥＡ１００まで１３，５００フィート（約４ｋｍ）の設置例である。欄Ａは、ＢＤＢＥＡ１００からＣＰＥまでの様々な距離、３，０００フィート（約０．９ｋｍ）から１３，０００フィート（約３．９ｋｍ）まで、をリスト化している。各距離に対して、欄Ｂには、Ｒｄｆｃ８１２に対応する値があり、欄Ｃには、Ｒｄｄｇ８１４に対応する値がある。これらの値は、たった今述べたトレードオフ要因を考慮して、実験的に求められている。

ミキサ２＿４１０は、回線４３６及び４３８を介して、ドライバ１＿４０８と接続される。ミキサ２＿４１０は、ＣＰＥ構内分配器に延在するＵＴＰ配線４５２及び４５４にダウンリンク信号を通過させる。更に、回線４６０及び４６２上の音声信号は、この点（ミ
キサ２＿４１０の外）において、ＵＴＰ回線４５２及び４５４に物理的に接続され、これによって、ＣＯとＣＰＥとの間の音声信号の双方向接続を保持する。ミキサ２＿４１０は、ミキサ１＿２と同様に構成され機能するが、明らかに、ダウンリンク信号は、この時点で、望ましくない信号であり、また、アップリンク信号は、ＰＲＥＡＭＰ２＿４１２に提供すべき所望の信号である。ミキサ２＿４１０は、回線４４０及び４４２を介して、ＰＲＥＡＭＰ２＿４１２と接続される。

上述したように、ＰＲＥＡＭＰ２＿４１２は、構造的には、ＰＲＥＡＭＰ１＿４０２と同じである。２つの前置増幅器の利得は、異なることがあり、各々、クリッピングなしで、できるだけ大きな利得を提供するように設定される。ＰＲＥＡＭＰ２＿４１２は、回線４４４及び４４６を介して、フィルタ２＿４１４と接続される。

フィルタ２＿４１４は、ＦＩＬＴＥＲ１＿４０４と同じではない。フィルタ２＿４１４は、低域通過フィルタであり、その遮断周波数は、１２５ｋｈｚの直後である。この結果、アップリンク信号が通過し、他方、ダウンリンク信号は減衰される。図９に示す設計は、第９次楕円フィルタであるが、ＦＩＬＴＥＲ１＿４０４のように、当業者が選択し得る低域通過フィルタの多くの他の選択肢としての設計がある。この設計に対して提案された構成要素値を示す。抵抗器９００、９０２、９０４、及び９０６は、インピーダンスマッチングを提供するために選択されている。フィルタ２＿４１４は、回線４４８及び４５０上の信号を介して、ＡＭＰ２＿４１６と接続される。フィルタ２＿４１４の出力において、望ましくないダウンリンク信号は、アップリンク信号より約７０ｄｂ低い。

図１２に示すＡＭＰ２＿４１６は、前述した理由により等化増幅器ではない。それは、回線４４８及び４５０上の入力信号と、ミキサ１＿４００と接続される回線４５６及び４５８上の出力信号と、の間に６ｄｂ乃至２６ｄｂの利得を提供する。ＡＭＰ２＿４１６は、ドライバ段を必要としないだけの充分な利得を有する。ＡＭＰ１＿４０４及びドライバ１＿４０６の全体的な利得を設定する際に詳述したことと同じように、ＡＭＰ２＿４１６利得は、実験的に求められている。再度図１４において、欄Ａにリスト化されたＣＰＥへの各距離の場合、Ｒｕｄｇ９５０の推奨値がある（図１２）。

一実施形態において、ＡＤＬＳ２及びＶＤＳＬ等のシステムの場合、複数のアップリンク及び／又はダウンリンク帯域があるが、フィルタ及び増幅器は、各帯域に対して設けられる。図３に戻ると、２つのダウンリンク帯域（“ｍ”＝２）のシステムの場合、一実施形態には、ＦＩＬＴＥＲ１．１−１及びＦＩＬＴＥＲ１．１−２が含まれ、各々、割り当てられた帯域用の帯域通過フィルタである。各フィルタ出力は、増幅器と接続され、その利得及びピーク利得周波数は、対象の周波数帯に調整される。図１１は、各増幅器がどのように構成されるか示す。オペアンプ１１１０は、ＦＩＬＴＥＲ１．１−１＿３０４から回線１１００及び１１０２上で信号を受信する。ＡＭＰ１＿４０６のＡＤＳＬ実施形態の場合に述べように、Ｒｄｂｂ．１＿１１２０及びＣｄｂｂ．１＿１１２２は、割り当てられた帯域に対する最適な周波数及び利得に対して決定される。オペアンプ１１１２は、ＦＩＬＴＥＲ１．２から回線１１０４及び１１０６上で信号を受信する。オペアンプ１１１２にオペアンプ１１１０のものと異なる周波数帯の信号が提供されることから、Ｒｄｂｂ．２＿１１０６及びＣｄｂｂ．２＿１１０８の最適な値は、オペアンプ１１１０の対応する構成要素用のものとは異なる。これら２つの増幅器の（限流抵抗器に続く）結果的に生じる出力は、回線４０７と接続され、これは、更に、ドライバ１＿４０８の環状コイル８０７と接続される。

当業者は、この構成は、任意の数のアップリンク及び／又はダウンリンク周波数帯に拡張し得ることを理解されるであろう。一実施形態において、アップリンク信号は、顕著な信号損失を生じるのに充分な程高い信号用の周波数帯が割り当てられ、このため、１つ以
上のピーク等化増幅器が用いられる。他の実施形態において、これらの信号には、高周波損失及び／又はＣＯへの距離を補償するために、所定の他の利得段（ドライバ２＿３２８、図３）が与えられる。

一実施形態において、音声信号は、ＣＯとＣＰＥとの間のＵＴＰ回線に存在する。この場合、低域通過フィルタＦＩＬＴＥＲ３＿４１８は、ＢＤＢＥＡ１００の能動回路周辺において信号を通過させる。フィルタ３＿４１８の例を図１０に示すが、当業者には、幾つかの他の選択肢としての低域通過フィルタ設計が公知であろう。

幾つかのＤＳＬシステムにおいて、一組のＵＴＰ配線はダウンリンク信号専用であり、他の一組のＵＴＰ配線はアップリンク信号専用である。音声信号に対しては何も設けられていない。アップリンク及びダウンリンク信号は分離されていることから、増幅器はミキサ又はフィルタを設ける必要がなく、単に各ＵＴＰ組に等化増幅器を設け、もし望まれるならば、結合用のＤＳＬ変圧器を備えてよい。

交互配置システム用の周波数帯割当てを示す図。 ＡＤＳＬシステム用の周波数帯割当てを示す図。 一般的な形態の本発明のブロック図。 一般的な形態の本発明のブロック図。 本発明のブロック図であり、その主要な機能ブロック及びＡＤＳＬ実装用の信号の流れ方向を示す図。 ミキサ１の概略図。 前置増幅器の概略図。 高域通過フィルタＦＩＬＴＥＲ１の概略図。 等化増幅器ＡＭＰ１の概略図。 低域通過フィルタＦＩＬＴＥＲ２の概略図。 低域通過フィルタＦＩＬＴＥＲ３の概略図。 複数のピーキング増幅器及びドライバの概略図。 増幅器ＡＭＰ２の概略図。 ＡＭＰ１用の一組のＳＰＩＣＥシミュレーションを示す図。 ＡＭＰ１用の一組のＳＰＩＣＥシミュレーションを示す図。 ＡＭＰ１用の一組のＳＰＩＣＥシミュレーションを示す図。 ＣＯ及びＣＰＥからの距離の関数として或る構成要素の値のテーブルを示す図。

Claims (10)

1. 電子回路であって、
   第１双方向端子と、
   第１双方向端子と接続された第１ミキサと、
   第１ミキサと接続された第１増幅器と、
   第１増幅器と接続された１つ以上の第１フィルタと、
   第１の１つ以上のフィルタと接続された１つ以上の第２増幅器と、
   １つ以上の第２増幅器と接続された第１ドライバと、
   第１ドライバと接続された第２ミキサと、
   第２ミキサと接続された第２双方向端子と、
   第２ミキサと接続された第３増幅器と、
   第３増幅器と接続された１つ以上の第２フィルタと、
   １つ以上の第２フィルタと接続され、更に、第１ミキサと接続された１つ以上の第４増幅器と、
   が含まれる電子回路。
2. 請求項１に記載の電子回路であって、更に、
   第４の１つ以上の増幅器と第１ミキサとの間に接続された第２ドライバが含まれる電子回路。
3. 請求項１に記載の電子回路であって、
   第１ミキサには、更に、一次及び二次コイル端子を含む第１変圧器が含まれ、前記一次コイル端子は、第１双方向端子と接続され、また、前記二次コイル端子は、Ｒ２／Ｒハイブリッド結合器及び１つ以上の第４増幅器と接続される電子回路。
4. 請求項２に記載の電子回路であって、
   第１ミキサには、更に、一次及び二次コイル端子を含む第１変圧器が含まれ、前記一次コイル端子は、第１双方向端子と接続され、また、前記二次コイル端子は、Ｒ２／Ｒハイブリッド結合器及び１つ以上の第２ドライバと接続される電子回路。
5. 請求項１又は請求項２に記載の電子回路であって、第１増幅器は、差動増幅器である電子回路。
6. 請求項５に記載の電子回路であって、差動増幅器には、更に、第１演算増幅器が含まれ、その非反転入力は、第１差動入力と接続され、また、第２演算増幅器が含まれ、その非反転入力は、第２差動入力と接続され、第１演算増幅器の反転入力は、フィードバック抵抗器の第１端子と接続され、また、第２演算増幅器の反転入力は、フィードバック抵抗器の第２端子と接続される電子回路。
7. 請求項１又は請求項２に記載の電子回路であって、第１の１つ以上のフィルタは、低域通過フィルタである電子回路。
8. 請求項１又は請求項２に記載の電子回路であって、第１の１つ以上のフィルタは、帯域通過フィルタである電子回路。
9. 請求項１又は請求項２に記載の電子回路であって、１つ以上の第２増幅器には、更に、
   第１の１つ以上のフィルタと接続された映像差動増幅器と、
   映像差動増幅器用の利得設定フィードバック回路であって、映像差動増幅器の出力とその利得設定入力との間に接続された第１抵抗器が含まれ、前記利得設定入力は、更に、接
   地に直列な第２抵抗器及び第１コンデンサを含む仮想接地基準に前記第１抵抗器と並列に接続される前記利得設定フィードバック回路と、
   限流抵抗器であって、第１端子が、映像差動増幅器の出力と接続され、第２端子が、環状コイルの第１一次コイル端子に接続される前記限流抵抗器と、が含まれ、
   環状コイルには、更に、第２一次コイル端子と、第１二次コイル端子と、第２二次コイル端子と、が含まれ、前記第２一次コイル端子は、接地に接続され、前記第１二次コイル端子は、第１演算増幅器の非反転入力と接続され、前記第２二次コイル端子は、第２演算増幅器の非反転入力と接続され、
   前記第１及び第２演算増幅器は、差動増幅器として接続され、抵抗器が、第１演算増幅器の反転入力と第２演算増幅器の反転入力との間に接続される電子回路。
10. 請求項１又は請求項２に記載の電子回路であって、更に、遮断周波数が３４ｋｈｚ以下の低域通過フィルタであって、第１ミキサ及び第２ミキサと並列に第１双方向端子及び第２双方向端子と接続された前記低域通過フィルタが含まれる電子回路。

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