JPS5936467B2 - ライン回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、それぞれ１つのライン導体に直流電圧を供給
する値が等しいｌ対の電池供給インピーダンスを含み二
端子ポート回路に、２線式回線を接続するライン回路に
関する。

ライン回路は回路にコモンモードの雑音や高電圧の過渡
信号が与えられるような状態でラインを分離したり、電
池を供給したりするなどの種々の機能を実行する。

特性が許容できるものであるためには、ライン回路によ
つて回線の不安定が助長されるようなことがあつてはな
らない。広く使用されているライン回路は直流電流が分
離用トランスの巻線とライン監視リレーを通して加入者
線の２本の導体に与えられるような簡単な装置である。
このような構成は上述した使用条件で上述した機能を一
般的に満足するものであるが、このような鉄を使用した
部品を使用することによるサイズ、重量、コストの増大
というような欠点がある。リレーと変圧器を通して回線
の電池を供給すると体積が大きくなつてしまう。従来技
術で知られている分路抵抗装置を加入者線の導体に電池
を供給するのに使用すれば、変圧器の巻線を直流が流れ
ることは避けられる。

この手法はライン監視リレーの代りの電子的な監視セン
サと共に使用さ粍サイズ、重量、コストの点で利点があ
るが、このような構成では本質的にインピーダンス不整
合の問題が生ずる。現在までポート回路から２導体回線
を見る方向あるいは２導体回線からポート回路を見る方
向のいずれも、安定性を害することなく２導体回線に分
路して電池供給抵抗を付加することはできなかつた。分
路電池供給インピーダンスを上げて安定性を改善するに
は負性インヒータ玖変換器が必要であり、これを用いる
と能動素子が直接高電圧のライン状態にさらされたり、
追加の変圧器が必要になつたりする。

この問題は次のような本発明によつて解決される。

すなわち本発明は、それぞれ一方の電池供給インピーダ
ンスを対応するライン導体に接続する等しい値を持つた
１対のラインインピーダンスと、ポート回路の一方の端
子と一方のラインインピーダンスおよび電池供給インピ
ーダンスの接続点との間に直列に設けられた追加のイン
ピーダンスと、ポート回路の他方の端子と他方のライン
インピーダンスおよび電池供給インピーダンスの接続点
との間の接続とを含むライン回路を提供する。本発明の
目的は小さなサイズ、重量、コストで電池供給および双
方向インピーダンス整合を実現することにある。本発明
の他の目的はコモンモードの平衡と安定性を保ち高電圧
ライン状態に対して問題を生じないようにすることにあ
る。

本発明の更に他の目的は通常の通話帯域の上および下の
周波数での加入者線の不安定性を改善することにある。

本発明は、等しい値の１対のラインインピーダンスを持
ち、各ラインインピーダンスで分路電池供給インピーダ
ンスをラインの一方の導体に接続し、ポート回路とライ
ンインピーダンスおよびこれに接続された電池供給イン
ピーダンスの中間点との間に追加のインピーダンス１０
７が接続されていることを特徴とする。

これによつてラインに電池を供給し、しかもコモンモー
ド平衡を保つパツド構成ができる。簡単な受動抵抗回路
が電池供給回路を構成するのに使用され、これはいずれ
の方向にもどの周波数に対しても伝送品質を劣化させる
ことなく、２線式ラインの高電圧サージに不感で他の回
路を保護する。

すべての部品が抵抗であるときには、パツドをノ対称に
するために追加の抵抗ｒの値は各々のライン抵抗ｒ／２
の和に設定されている。

例えば、それぞれ入力インピーダンスＲＯを有するポー
ト回路と２導体回線の間にパツドが挿入されているとき
には、Ｒ／２を各々の電池供給抵抗とするとき、なる関
係を満足するようにインピーダンス値を選定することに
よつて整合が実現される。

信号の流れの両方向に対して公称の設計値を中心とした
狭い領域にインピーダンスの変化幅が限定された信頼性
の高い終端インピーダンスが存在するためにハイブリツ
ト終端の特性が改善されることになる。変圧器はライン
回路とポート回路の電流を結合する。

２導体回線の悪条件からポート回路を保護するための分
離がこのようにして維持される。

ライン回路と変圧器を相互接続するためにコンデンサが
使用されており、その２次巻線の直流を除去して変圧器
の大きさ、重量およびコストを節減する。このコンデン
サはさらに変圧器が電話機にゆくべき電池電流を通して
しまうことを防止する。スイツチフツク検出機能は電子
的に実行され、等しいインピーダンスの抵抗が各々の電
池供給インピーダンスとラインインピーダンスの接続点
に接続されていて検出器を接続し、コモンモードの平衡
を維持し高電圧のライン状態からの分離を確保する。本
発明の彼此の目的および特徴は以下図面を参照した詳細
な説明によつて完全に理解されるものと思われる。

第１図では電話機１１５が線路導体１１３および１１４
を通して電池供給回路１１２に接続されている様子を示
す。

電池供給回路網１１２は線路導体１１３および１１４を
、主としてハイブリツド１０１で構成されるポート回路
から線路導体を分離する変圧器１０２に接続する。能動
ハイブリツド回路は各方向の信号を電気的に分離して増
幅する。ハイブリツドは信号源のインピーダンスと図示
していないハイブリツド終端のインピーダンスが等しく
なるようにし、通話電流の増幅の方向性を維持する。こ
れらのインピーダンスが設計時の見込とちがえば、入射
信号の反射が生ずる。この条件によつて二つのハイブリ
ツド回路の間の４線式通路のような閉ループで発振が生
ずるかもしれない。シンギングマージンとは任意の周波
数で生ずる可能性のあるシンギング路の利得を上まわる
分の損失のことである。

本明細書の全体を通してこれはフイギユアオブメリツト
と考えられており、またこのことを安定度とも呼んでい
る。電池供給回路網は直流の形で加入者の電話機に電力
を供給するという主要な機能を実行する。

また加入者電話機がオンフツクであるかオフフツクであ
るかを知ることも必要である。スイツチフツク検出器１
０３は線路導体中の直流電流の流れを検出してこれを判
定する。第１図において、加入者電話機１１５がオフフ
ツクすると電話機を通る低インピーダンスの直流電流の
通路が形成され、線１１３と線１１４が接続される。

電池電流は接地点１１０から正の方向に抵抗１０８ｂ，
１０９ｂ、線路１１４、電話機１１５、線路１１３、抵
抗１０９ａ，１０８ｂを通つて負の電池１１１に流れる
。阻止コンデンサ１０６によつて直流が変圧器１０２の
２次巻線を流れるのが阻止される。変圧器を直流が流れ
ることがないので、これが飽和することはなく、従つて
小型の変圧器が使用できることになる。線路１１３およ
び１１４に変化する外部電磁界が与えられたときにコモ
ンモード平衡の問題が生生ずる。

このときにはこれらの線の電位が共に上つたり下つたり
する。例えば各々の線路のインピーダンスが異るために
線路１１３と１１４に異る電流が流れることがあると、
電話機１１５の両端には電位差が生ずる。このような現
象はコモンモード雑音のメタリツク雑音への変換と呼ば
れる。本発明では抵抗１０８ａ，１０８ｂを等しくし、
抵抗１０９ａ，１０９ｂを等しくすることによつてこの
問題を回避している。抵抗１０８ａプラス１０９ａの全
インピーダンスは抵抗１０８ｂプラス１０９ｂの全イン
ピーダンスと等しくなつており、これによつて電池供給
回路網のコモンモード平衡が維持されることになる。ス
イツチフツク検出器１０３はコモンモード平衡を乱さな
いように設置されている。

等しい値の高インピーダンス抵抗１０４および１０５を
使用することによつて、そのコモンモード平衡が保たれ
るばかりでなく、スイツチフツク検出器は線路導体の高
電圧から保護されることになる。安定性の理由から電池
供給回路網のインピーダンスはそれがインターフエース
する回路のインピーダンスと整合していることが望まし
い。

パツドの等価回路は幾何学的にも対称であり、パツドの
いずれ側も等しいインピーダンスでインターフニースし
ているから、所要のインピーダンス整合を得るためには
パツドは電気的に対称でなければならない。これによつ
て抵抗１０７のインピーダンスは抵抗１０９ａプラス１
０９ｂのインピーダンスの和に等しくなければならない
という制約が生ずる。すべての抵抗のインピーダンス値
に対して他の制約をおいて、どのような特定のインピー
ダンスにも整合するようにすることもできる。安定性の
理由から、ハイブリツド１０１に対して線路導体によつ
て与えられるインピーダンスがほマ一定にすることにも
重要である。電話機１１５を見た線路導体のインピーダ
ンスは、線路インピーダンスと呼ばれ、ＲＯて表わされ
る。もしこの線路インピーダンスがその公称値から大幅
にずれることがあるとすると、望ましくない信号の伝送
を回避するハイブリツドの性能は阻害されることになる
。このような条件は種々の悪影響を与えるが、その究極
の結果としては発振を生ずることになる。信号マージン
を減少するひとつの原因は他の要因を一定にしておいて
、ハイブリツドの利得を大きくすることである。従つて
損失のある回路が挿入されるとハイブリツドｕ得を上げ
る必要が生じシンギングマージンが減少する可能性があ
ることがわかる。

次にハイブリツド利得を上げることによつて生じたシン
キングマージンの低下はハイブリツドの線路導体のイン
ピーダンス変化を減らすことによつて正確に相殺できる
ことを示そう。第１図の電池供給回路網の等価回路は、
値ｒを持つ直列接続された二つの抵抗の中間点に値Ｒの
垂直抵抗が接続された対称Ｔパツドである。

ＲＯなる信号源インピーダンスおよび終端インピーダン
スの間に接続されたときに電池供給回路網ＲＯに等しい
入出力インピーダンスを持つという条件を満足するため
には、下記の式が満足されればよい。Ｒ（ＲＯ＋ｒ） ＲＯ−ｒ＋？ （１） Ｒ＋ＲＯ＋ｒ この式はリアクテイブ素子を含む場合にも容易に一般化
でき、このときには負荷インピーダンスは信号源インピ
ーダンスの共役値に等しくなる。

式（１）に対するどのような解でも固有の挿入損失を持
つたネツトワークが得られる。もし例えばネツトワーク
が信号源インピーダンスＲＯと負荷インピーダンスＲＯ
の間に接続されており、出力電圧が入力電圧の半分であ
るという条件によつて６ｄＢの損失が決められていれば
、次の関係式が導びかれる。式（１）および（２）を共
に満足するように解くととなる。

第２図はアドミタンスＹＬで終端されているネツトワー
クのＹパラメータモデルを表わしている。

次下の定義はこの４端子回路網に適用される。Ｖｌ，Ｖ
２＝ネツトワークの端子対１、端子対２の電圧。１１，
ｉ２＝ネツトワークの端子対１、端子対２の電流。

Ｙｉｎ＝負荷アドミタンスＹＬが端子対２にあるときに
端子対１で測定した人力アドミタンス〔力〕 Ｖ ｙｌｌ＝端子対２が短絡されたときの端子対１で測定し
た入力アドミタンス●↓り゛ Ｖｌ ｙ２２＝端子対１が短絡されたときの端子対２で測定し
た出力アドミタンス〔還〕゛ Ｖｌ ｙｌ２＝端子対１が短絡され、端子対２に電圧Ｖφ≦与
えられたときの伝達アドミタンス呻〕Ｙ２ｌ＝端子対１
に電圧Ｖ，が与えられ端子対２が短絡されたときの伝達
アドミタンス〔遍り゛ Ｖ１ この解析はパツドの損失をハイブリツトの両方向伝送で
補うためには、ハイブリツドの利得をＶ〔の２だけ▼す
必要があることを示すためである。

さらに〔▼ν２はＹＬの変化に対するＹｉｎの感度の減
少にちようど等しくなることが示される。従つて安定性
に対する正味の効果としては、１次的効果が相殺される
ことがわかる。第２図を見れば以下の式を示すことがで
きる。挿入損失はネツトワークが出力アドミタンスＹＬ
で終端されているときの斌５を計算することによつて求
められる。

式（６）からネツトワークを通したときの損失は、フ となる。

この式は後で使うことにして、次に入力アドミタンスと
出力アドミタンスの間の関係を求めてこれらのパラメー
タの間の感度を調べることにしよう。変数Ｖ２を消去す
るために式（５）および（６）を解くと、ＬＪｌＺ％
↓ＩｊＪ となる。

従つてを得る。

終端アドミタンスが変化したときの入力アドミタンスの
変動は式（９）の１次導関数を調べることによつて得ら
れる。υ り４＆ −ν′ （ ７１ノネ
ツトワークは双方向性である小らＹｌ２−Ｙ２ｌであり
、式ＡＯ）はネツトワークを挿入することによる感度の
減少係数はネツトワークの各方向の損失Ｖを相殺するの
に必要な利得〔』〕２に等しいことＶがわかる。

従つて２次的な効果を無視すれば、抵抗性の電池供給回
路網によつて負荷アドミタンスの変動に対するハイブリ
ツドの感度は変化しないことがわかる。換言すればハイ
ブリツド平衡すなわち安定性は保存される。上述した基
本動作に次いで、線路１１３および１１４は図示のよう
に受動線路を通して単純な電話装置に接続されていると
は限らないことを指摘しておく。

この代りにハイブリツドは４線式伝送装置を通して遠方
の都市に設けられたＰＢＸへの回線の一部として使用さ
れるかもしれない。また加入者線に双方向中継器が必要
となることもある。このような場合には加入者線回路の
安定度は重要な問題となる。電池供給装置の中には信号
周波数帯域外で大幅なインピーダンス変化が生ずるもの
がある。

これは回路に誘導性あるいは容量性の素子があるため自
然に生ずるものである。本発明では電池供給回路網が純
抵抗であるためにインピーダンスの変化の周波数によら
ず公称設計値ＲＯの近傍の狭い範囲に限定されることに
なる。加入者線の一部としてハイブリツドあるいは負性
インピーダンス変換器があるときには、それを設計する
ときのインピーダンスは安定性が保たれる全体の周波数
範囲に亘つてほマ一定にしておく必要がある。本発明は
この点に関しても有利である。以上本発明の一実施例に
ついて述べたが、本発明の精神を逸脱することなく種々
の変更が可能であることを了解されたい。

本発明を要約すれば次の通りである。

（１）各々が一方の線路導体に値流を供給する等しい値
の１対の電池供給インピーダンスを含む二端子ポート回
路を通して二導体線を接続するライン回路において、各
々が一方の電池供給インピーダンスを対応する線路導体
に接続する等しい線の線路インピーダンスと、ポート回
路の一方の端子と直列にラインインピーダンスの一方と
それに接続された電池供給インピーダンスの中間点との
間に接続された追加のインピーダンスと、ポート回路の
他方の端子と他方のラインインピーダンスとそれに接続
された電池供給インピーダンスの中間点との間の接続と
を有し、これによつてコモンモード平衡がとれた２本の
導体に電池電流が供給されるようなパツドが形成される
ライン回路である。

（２）前記第（１）項に記載のライン回路において、各
電池供給インピーダンスのインピーダソス値は２ｂであ
り、各ラインインピーダンスのインピ２Ｚ１−タンス値
は工であり、追加のインピーダンスＺｆのインピーダン
ス値はポート回路の人力インピーダンスＺｓおよび二導
体線路の入力インピーダンスＺＯと次式の関係なる関係
を有し、これによつて上式の関係を持つ前記回路で両方
向の信号電流に対してインピーダンス整合を実現するラ
イン回路である。

（３）前記第（１）項に記載のライン回路において、該
追加のインピーダンスのインピーダンス値はラインイン
ピーダンスのインピーダンス値の和に等しく、これによ
つてパツドを対称とするライン回路である。（４）前記
第（２）項に記載のライン回路において、該ラインイン
ピーダンス、該電池供給インピーダンスおよび該追加の
インピーダンスは抵抗であるようなライン回路である。

（５）前記第（１）項に記載のライン回路において、さ
らに二端子ポート回路に接続された変圧器の２次巻線と
、変圧器の２次巻線と直列に該追加のインピーダンスと
の間に接続されたコンデンサとを含み、これによつてラ
インの分離を確保し、２次巻線に直流が流れないように
するライン回路である。

（６）前記第（１）項に記載のライン回路において、電
池供給電流の流れを検出するための二端子のスイツチフ
ツク検出器と、パツド内の他のインピーダンスと比べて
高い値を持ち、一方の人力端子をラインインピーダンス
とそれに接続された電池供給インピーダンスの中間点に
接続する第１のインピーダンスと、第１のインピーダン
スと同じ値を持ち他方の人力端子を他方のラインインピ
ーダンスとそれに接続された電池供給インピーダンスの
接続点に接続する第２のインピーダンスとを含むライン
回路である。

【図面の簡単な説明】

第１図は杢発明に従うポート回路と加入者線を接続する
ライン回路の電池供給回路のプロツク図、第２図は電池
供給回路網の等価Ｙパラメータモデルを示す回路図であ
る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ それぞれ一つのライン導体Ｔ、Ｒに直流電源（たと
   えば１１０、１１１）を供給する１対の等しい値の電池
   供給インピーダンス（たとえば１０８ａ、１０８ｂ）を
   含み２線式ラインＴ、Ｒを二端子ポート回路（たとえば
   １２０、１２１）に接続するライン回路において、それ
   ぞれ１つの電池供給インピーダンス）たとえば１０８ａ
   、１０８ｂ）を対応するライン導体Ｒ、Ｔに接続するた
   めの等しい値を持つ１対のラインインピーダンス（たと
   えば１０９ａ、１０９ｂ）と、該ポート回路の一方の端
   子（たとえば１２２）と一方のラインインピーダンス（
   たとえば１０９ａ）およびそれに接続された電池供給イ
   ンピーダンス（たとえば１０８ａ）の中間点とに直列に
   接続された追加のインピーダンス（たとえば１０７）と
   、該ポート回路の他方の端子（たとえば１２３）と他方
   のラインインピーダンス１０９ｂおよびそれに接続され
   た電池供給インピーダンス（たとえば１０８ｂ）の中間
   点との間の接続とを含むことを特徴とするライン回路。 ２ 特許請求の範囲第１項に記載のライン回路において
   、各々の電池供給インピーダンスのインピーダンス値Ｚ
   ｂ／２と、各々のラインインピーダンスのインピーダン
   ス値Ｚｌ／２と、該追加のインピーダンスのインピーダ
   ンス値Ｚｆとは該ポート回路の入力インピーダンスＺｓ
   および該２線式ラインの入力インピーダンスＺｏと次式
   の関係Ｚｓ＝Ｚｌ＋｛Ｚｂ（Ｚｆ＋Ｚｏ）｝／｛Ｚｂ＋
   Ｚｆ＋Ｚｏ｝Ｚｏ＝Ｚｆ＋｛Ｚｂ（Ｚｌ＋Ｚｓ）｝／｛
   Ｚｂ＋Ｚｌ＋Ｚｓ｝を持ち、前記回路が上式の制約を満
   足することによつて両方向の信号電流に対してインピー
   ダンス整合することを特徴とするライン回路。 ３ 特許請求の範囲第１項に記載のライン回路において
   、該追加のインピーダンスＺｆの値は各ラインインピー
   ダンスＺｌ／２の和に等しいことを特徴とするライン回
   路。 ４ 特許請求の範囲第２項に記載のライン回路において
   、該ラインインピーダンス（たとえば１０９ａ、１０９
   ｂ）、該電池供給インピーダンス（たとえば１０８ａ、
   １０８ｂ）および該追加のインピーダンス（たとえば１
   ０７）は抵抗であることを特徴とするライン回路。 ５ それぞれ１つのライン導体Ｔ、Ｒに直流電源（たと
   えば１１０、１１１）を供給する１対の等しい値の電池
   供給インピーダンス（たとえば１０８ａ、１０８ｂ）と
   、それぞれ１つの電池供給インピーダンス（たとえば１
   ０８ａ、１０８ｂ）を対応するライン導体Ｒ、Ｔに接続
   するための等しい値を持つ１対のラインインピーダンス
   （たとえば１０９ａ、１０９ｂ）と、ポート回路の一方
   の端子（たとえば１２２）と一方のラインインピーダン
   ス（たとえば１０９ａ）およびそれに接続された電池供
   給インピーダンス（たとえば１０８ａ）の中間点とに直
   列に接続された追加のインピーダンス（たとえば１０７
   ）と、該ポート回路の他方の端子（たとえば１２３）と
   他方のラインインピーダンス１０９ｂおよびそれに接続
   された電池供給インピーダンス（たとえば１０８ｂ）の
   中間点との間の接続とを含む２線式ラインＴ、Ｒを二端
   子ポート回路（たとえば１２０、１２１）に接続するラ
   イン回路において、該ライン回路はさらに、片側を前記
   追加のインピーダンス（たとえば１０７）に接続したコ
   ンデンサ（たとえば１０６）を含み、２個の巻線を有す
   る変圧器（たとえば１０２）を前記ポート回路（たとえ
   ば１２０、１２１）とライン回路（たとえば１２２、１
   ２３）との間に介挿させ、該変圧器の１次巻線を該２端
   子ポート回路（たとえば１２０、１２１）に接続し、該
   変圧器の２次巻線の２本の端子のうち、一方の端子を前
   記コンデンサ（たとえば１０６）の他方の側と直列に接
   続し、他方の端子を該ライン回路（たとえば１２３）と
   接続し、これによつてラインの分離を保持し、２次巻線
   に直流が流れるのを阻止することを特徴とするライン回
   路。 ６ それぞれ１つのライン導体Ｔ、Ｒに直流電源（たと
   えば１１０、１１１）を供給する１対の等しい値の電池
   供給インピーダンス（たとえば１０８ａ、１０８ｂ）と
   、それぞれ１つの電池供給インピーダンス（たとえば１
   ０８ａ、１０８ｂ）を対応するライン導体Ｒ、Ｔに接続
   するための等しい値を持つ１対のラインインピーダンス
   （たとえば１０９ａ、１０９ｂ）と、ポート回路の一方
   の端子（たとえば１２２）と一方のラインインピーダン
   ス（たとえば１０９ａ）およびそれに接続された電池供
   給インピーダンス（たとえば１０８ａ）の中間点とに直
   列に接続された追加のインピーダンス（たとえば１０７
   ）と、該ポート回路の他方の端子（たとえば１２３）と
   他方のラインインピーダンス１０９ｂおよびそれに接続
   された電池供給インピーダンス（たとえば１０８ｂ）の
   中間点との間の接続とを含む２線式ラインＴ、Ｒを二端
   子ポート回路（たとえば１２０、１２１）に接続するラ
   イン回路において、該ライン回路はさらに、 ２つの入力端子（たとえば１２４、１２５）を有し電池
   供給電流の流れを検出するスンツチフック検出器（たと
   えば１０３）と、一方の入力端子（たとえば１２５）を
   一方のラインインピーダンス（たとえば１０９ａ）およ
   びそれに接続された電池供給インピーダンス（たとえば
   １０８ａ）の中間点に接続し他の素子に比べて高い値を
   持つ第１のインピーダンス（たとえば１０４）と、他方
   の入力端子（たとえば１２４）を他方のラインインピー
   ダンス（たとえば１０９ｂ）およびそれに接続された電
   池供給インピーダンス（たとえば１０８ｂ）の中間点に
   接続し該第１のインピーダンスと等しい値を持つ第２の
   インピーダンス（たとえば１０５）とを含むことを特徴
   とするライン回路。