KR870000075B1 - 직류로 자화된 하이브리드(hybrid) 변성기 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

직류로 자화된 하이브리드(hybrid) 변성기

제1도는 전화 중계기와 2선 식선로를 경유한 가입자와 연결된 상태를 나타낸 계통도.

제2도와 제3도는 현재 사용되고 있는 하이브리드 변성기 2종류의 회로도.

제4도는 본 발명에 의한 하이브리드 변성기 회로도.

제5도는 변성기의 한쪽 입력측의 간단한 회로도.

게6도는 임피던스(impedance)도.

제7도는 본 발명의 자동 변성기가 부착된 전류 제한기의 회로도.

제8도와 제9도는 본 발명의 원리가 적용된 두종류의 하이브리드 구조의 회로도.

제10도는 정온도계수(PTC : Positive Temperatuer Coeffcient) 저항의 온도에 따른 저항값을 도시한 도표.

제11도는 공급전류(l₀)의 변화를 선로길이의 함수로서, 또 공급저항이 선로길이와 함께 어떻게 변화하는가를 도시한 도표.

본 발명은 전화중계기내에 포함되는 직류로 자화된 하이브리드 변성기로서 전화중계기에서 사용되며, 2선식선로와 중계기 사이에 접속되고, 중계기내의 2선식회선과 4선식회선사이의 전달을 한다.

특히 어떤 가입자로부터 들어오는 아날로그(Analogue) 전화신호를 PCM(Pulse Code Modulation)부호화신호 및 그 역으로 바꿀때 사용되는 중계기에 있어서의 공급회로에 관한 것이다.

어떤 가입자로 부터의 아날로그 전화신호를 변환하는 경우에 2종류의 신호경로를 만들때 중계기가 필요하게 되며, 그중 1개의 경로에서는 아날로그 신호가 PCM부호화되고, 다른 1개의 경로는 디지탈(digital) PCM부호화신호 흐름의 부호해독을 하게 된다. 2선간의 전화 중계기의 입력을 분해할 경우에 직류 자화된 하이브리드 변성기를 사용하여 가입자에게 필요한 전류를 공급해 주는 변성기의 사용은 이미 널리알려진 사실이다. 그러나, 동시에 이 변성기의 철심을 직류 자화한다. 중계기에 포함되는 하이브리드 변성기를 만들 경우에 직류로 하이브리드 변성기의 설계에 관하여 어떤 필요조건이 제기되고, 변성기의 직류자화를 고려하지 않으면 아니된다.

우선 2선 측의 입력단자는 소위 세로전류가 선도를 개재하여 발생되지 않도록 접지점에 대하여 평형되어야 한다.

다음으로, 평형 임피이던스(impedance)가 변성기에 연결되어 하이브리드에서 2선축을 향하여 본 임피던스가 평형이 되도록, 즉 인입선로에 대한 임피던스 저하이 이루어지도록 되어야 한다. 나아가서, 2선측의 반향감쇠는 임피던스, 즉 하이브리드의 2선측에 연결된 선로 및 가입자전화기의 임피던스에 대하여 크지 않으면 아니된다. 그렇지 않으면 하이브리드가 가입자 전화기 사이의 선도에 반사가 일어난다. 그밖에 직류자화된 하이브리드 변성기는 입력음성전압이 전류루우프를 경유하여 단락하는 것을 방해한다고 하는 문제가 있을 것이다.

이 전류루우프를 통하여 직류전류가 전지로 부터 선로 방향으로 공급된다.

이전에는 제2도에서 보는 바와같이 중간점 콘덴서(C₀)를 개재하여 직류를 공급하였거나 그렇지 않으면 제3도에서 보는 바와 같이 쵸우크(chock)는 직류 전원과 직렬로 접속하였다.

특히 직류 자화된 하이브리드 변성기는 변압기 철심재료의 전류에 대한 내구력을 필요로 하며 이것은 직류에 의하여 변성기가 기능을 나타내려면 적당량의 인덕턴스가 필요하기 때문이다.

상기한 문제점들은 본 발명에서 2개의 1차측 권선을 각각 2개로 분리하였으며 직류를 가입자에게 공급하도록 전원을 연결하였으며, 2개의 권선 사이에 공통으로 연결하였다.

본 발명을 간단히 설명하면 아래와 같다.

전화 중계기 내부에 설치되는 직류 자화된 하이브리드 변성기는 2쌍의 1차권선(l₁, l₂및 l₁', l₂' )이 2쌍의 2차 권선과 자기적으로 결합되었고, 2차권선중 1쌍(l₃, l₄)은 중계기의 4선 경로를 이루며 다른 1쌍은 평형용 임피던스에 연결된다. 2쌍의 1차권선(l₁, l₁' 및 l₂, l₂')은 같은 권선수로 되었고(n₁및 n₂)전화중계기에 포함된 공급전원(E₀, R_1b, R_2b)은 권선과 공통으로 연결되어 있다.

본 발명을 도면에 따라 상세히 설명하면 다음과 같다.

제1도에는 본 발명의 하이브리드 변성기를 포함한 전화중계기를 사용한 경우의 계통을 도시하였다. 가입자(Ab)는 선(L)을 통하여 하이브리드 회로(G1)에 접속되었고, 하이브리드 회로는 인입 2선식선로를 4선식선로에 연결하여 준다. 평형 임피던스(Z)는 가입자 전화기(Ab)의 임피던스와 하이브리드 회로의 2선측에서 본 선로(L)의 임피던스를 대신하도록 하이브리드 접속부(G1)에 접속되어 있다. 4선식선로는 음성밴드(예컨데, 0.2-3.4KHz)을 통과시키는 대역필터와 가입자로 부터 인입된 아나로그신호를 PCM비트(bit)플로우로 변환하는 PCM부호기(K)를 포함하는 제1신호 경로로 분해되어, 하이브리드 회로(G2)를 경유하여 전화중계기의 출력을 통하여 송신된다. 전화중계기에 인입하는 PCM부호화신호들을 아날로그신호에 상응하는 제2신호경로의 부호해독기(DK)에 변환하고, 저주파통과필터를 경유, 결국 도면에 없는 증폭기를 경유하여 하이브리드 회로(G1)에 전송한다.

제2도 및 제3도에는 제1도에 도시된 하이브리드 회로(G1)의 이미 알려진 구조에 대한 회로도이다.

제2도에 도시된 바와같이 하이브리드 변성기의 2개의 권선(l)과 짜1)은 전압원(E₀)으로 부터 전압을 공급하고 2개의 변류기 (I_A), (I_B)을 경유하여 각각의 권선의 끝점에 접속되어 있으므로 직류(I)는 각 권선(l), (l')을 통하여 흐른다.

그 결과, 가입자에게는 전류가 공급되고 2개의 권선은 상당 수준까지 자화되어 진다. 이때 공급전원의 한극은 접지되어서 가입자에게 3개의 권선을 입력하여 공급되는 전류는 안정을 이루게 된다.

제3도에 따른 제2실시예에서 공급 전압원(E₀)은 쵸우크(D)의 2개의 동종의 권선 사이에 직렬로 접속되어 있다.

제2도에 도시되어 있는 회로는 가격이 비싸게 되고 특히 높은 안정성을 필요로 할때는 더욱 비싸지게 된다. 또한 제3도에 도시된 회로는 치수적으로도 간단하나 수동소자로 만들 경우에는 쵸우크(D)의 체적이 커진다. 만일 회로기판의 기계적 구조가 쵸우크(D)에 의존하여 높이(약 13.5mm)가 제한된다면 제3도의 실시예는 전체적으로 사용할 수 없다.

제4도에는 본 발명에 의한 하이브리드변성기를 나타내었으며, 제2도 및 제3도에 도시된 권선(l)은 권수(n₁) 및 (n₂)로 각권선(l₁) 및 (l₂)으로 분배된다.

동일한 방법으로 제2도 및 제3도에 도시된 권선(l₁)은 권수(n₁) 및 (n₂)로 된 권선(l₁') 및 (l₂')으로 분배된다. 권선(l₁), (l₂)와 (l₁'), (l₂')사이에는 내부저항(R_1b) 및 (R_2b)을 가진 전압원이 연결되어 있으며, 이 두 내부저항은 크기가 동일하여 선으로 공급되는 전압을 대칭적으로 균형을 잡아주게 된다. 또한, 제2도 및 제3도에 도시된 바와같이 2개의 권선(l₁), (l₂')의 사이에는 공통의 결합콘덴서(condensor)(C₀)가 접속되어 있다. 급전류(I₀)는 직류로서 전압원으로 부터 공급되어 내부저항(R_1b)을 거쳐 권선(l₁)을 지난후 선을 통하여 가입자에게 공급된 후 선로(L)를 거쳐 권선(l₁')을 통과한 후 내부저항(R_2b)을 지나 전압원으로 돌아오게 된다.

제5도에 도시한 바와같이 하이브리드 변성기의 선측단자(線側端子)(a)에 연결되어 있는 내부저항(R_1b)은 1차 권성을(l₁)과 (l₂)로 분리함에 의하여 더 높은 값을 갖게 된다.

결합콘덴서는 음성전류에 영향을 미치지 않으며, 1차 권선은 자기적으로 결합된 2개의 권선(l₁)과 (l₂)에 따라 자동 변압기를 형성하게 된다. 제5도에 도시한 점지점(0)은 제4도에 도시한 접지점(0)과 일치한다.

자동 변성기의 원리에 따라 단자(a)와 (0)사이에서 본 저항(R_1b)에 관하여 다음 식이 성립한다.

상기에 따라,

R_1b'=R_1b

마찬가지로, 입력축단자(b)와 접지점(0)에서 2개의 권선(l₁)과 (l₂)에 적용할 수 있다.

전압원의 내부저항(R_1b)와 (R_2b)는 2개의 입력단자(a)와 (b)에서 본 바와 같이

에 의하여 변형된다. 그 예로 n₁=n₂로 하면 저항값(R_1b)과 (R_2b)은 4배로 할수 있고 따라서 제3도에 도시된 쵸우크는 없어도 된다.

제4도에 도시한 바와같이 권선을 미리 저화시키는 전류(I₀)는 하이브리드 변성기의 1차권선(l₁과 l₁')을 각각 흐르도록 되어 있다.

1차권선의 인덕턴스(inductance)는 권수의 제곱에 비례하므로 직류에 의하여 미리 자화되는 것은(n₁/n₁+n₂)에 의하여 보다 작은 값을 갖게 된다. 따라서 변성기 철심의 자화력은 철심 단면적에 반비례하므로 변성기 철심의 단면적을 감소시킬 수 있다.

또는 작은 전류에만 사용될 수 있는 철심 재료도 이용할 수 있으며 작은 전류에 자화되어 큰 인덕턴스를 갖는 재료도 사용할 수 있다.

본 회로의 또 하나의 장점은 전압원에 의한 잡음을 제거할 수 있는 것이다. 제4도에 도시한 바와 같이 전압원은 각각의 내부저항(R_1b, R_2b)을 직렬로 접속하여 결합 콘덴서에 접속되어 있다.

제6도에는 각저항(R_1b), (R_2b)과 결합콘덴서(C₀)로 이루어진 필터의 임피던스(Z_f)가 도시되어 있고, 점선은 저항값(R_1b)과 콘덴서 (C₀)리액턴스(Reactance)(I/ohm)의 합으로서의임 피던스 특성을 나타내며, 이 곡선은 작은 저항(R_b)값에 대하여 주파수(f₀)가 음성밴드보다 클때 임피던스(Z_f)가 0이 되어 저항0R_1b)과 권선(l₂) 및 콘덴서(C₀)로 구성된 여파기의 음성밴드 안에 있는 전압원의 잡음을 비교적 불충분하게나마 제거하여 준다. 이때 저항(R_b)의 값을 충분히 크게 하면 필터임피던스(Z_f')는 음성밴드내에서 0인점을 지나게 되므로 잡음은 권선(l₃), (l₄)을 경유한 중계기의 선로 또는 4선 경로로 인입될 수 없게 된다.

상기한 본 발명은 선이 서셉턴스(susceptance)성분을 갖고 있으므로 평형용 임피던스도 서셉턴스 성분을 갖도록 하였으나 본 발명은 선이 유도성 또는 저항성 특성을 갖더라도 사용될 수 있다.

제7도에는 본 발명에 따른 다른 하나의 하이브리드 변성기구조를 도시하고 있다.

가입자에게 직류를 공급하는 전압원에 직렬로 각각 병렬접속된 저항들이 접속되어 있다. 각각의 병렬저항(R_P1), (R_P2)은 정온도계수를 갖는 저항이 저항(R₁) 및 (R₂)와 병렬로 접속되어 있다.

이 회로에 또한 병열콘덴서(C_f)가 접속되어 있고 또한 콘덴서의 각각에는 저항(R_1b), (R_2b)이 접속되어 있으며 저항(R_1b), (R_2b)의 다른 끝은 자동변압기의 권선(L₁, L₂, L₂', L₁')에 연결되어 있다. 이 변압기는 콘덴서(C_m)을 포함하여 변압기 권선수가

인 2개의 권선으로 나누어지도록 하였다.

콘덴서(C_f)는 음성신호에 대하여 단락회로를 이루도록 하였고 저항(R_1b, R_2b)은 고선측에서 본 저항성분을 나타낸 것이다.

이때 중요한 점은 음성전류는 저항성분 및 허용범위가 크지 않기 때문에 정온도계수(PTC) 저항(R_P1, R_P2)과는 연결되지 않는다. 본 발명에 따르면 전원공급회로가 전압원 및 전류공급저항과는 별도로 하이브리드 변성기 및 정온도 계수저항에 연결되어 있어 가입자가 멀리 떨어져 있으나 가까이 있으나 모두 동일한 전류를 공급하도록 되어 있다.

종래의 관점에서 보면 전류공급 저항은 필요한 공급전류(I₀)를 가장 멀리 떨어진 전화가입자에게 공급하려면 작아지게 되나 전류(I₀)를 소요치(I₀: 23mA)보다 커야 한다는 것을 규정하고 있다. 만일 공급전류를 I₀, 가입자전화기의 내부저항을 R₀, 가입자까지 선로길이에 따른 저항을 R₁이라 하면,

여기서, R_b는 제7도에 도시된 저항회로의 저항, 즉

이 된다.

상기 식으로 부터 선로저항(R₁)은 공급전류(T₀)가 변화되지 않을때 공급저항이 감소함에 따라 증가함을 나타내고 있다.

한편 가입자가 하이브리드 변성기(전화중계기)가까이에 있을 경우에는 선저항(R₁)이 작으므로 작은 공급저항에 의한 문제가 발생된다.

공급저항이 2×200 ohm일때 공급전류는 전화중계기로 부터 가입자까지의 거리에 따라 115-23mA에서 변화된다. 낮은 선로저항에서 공급전류(I₀)는 커지려는 경향이 있다. 그러나 제7도에 도시한 회로에서 높은 공급전류는 정온도계수 저항의 저항을 증가시켜 공급전류를 감소하는 것을 의미한다. 또한, 가입자까지의 거리가 멀때 공급전류는 작아지는 경향이 있으나 이것은 정온도계수 저항에 걸리는 전력을 감소시켜 그 저항을 감소시킴으로서 해결된다.

제10도에는 권선의 온도가 T₀를 초과했을 경우, 즉 공급전류에 의한 전력이 초과했을 경우에 정온도계수 저항의 저항성분이 큰 값을 갖게되어 스위치작용을 하게됨을 개략적으로 도시하였다.

제11도에는 길이에 따른 공급전류의 변화와 선로저항 및 가입자 내부저항의 합의 변화 및 저항(R_b)의 변화를 도시하였다.

본 발명에 따르면 공급저항(R_b)는 부하의 저항에 거의 반비례함을 볼 수 있다. 즉, 먼거리의 가입자는 400 ohm중간 거리의 가입자는 800 ohm, 가까운 거리의 가입자는 1, 200 ohm의 저항을 갖게 된다. 각기 다른 공급저항에 전달하는 것은 공급전류에 의하여 자동으로 조절되며 계속된다. 만일 공급전류가 일정값을 초과하면(I₀

45mA)정온도계수 저항들중 하나는 제10도에 도시한 바와같이 큰 저항값을 갖게되고 역으로 공급전류가 줄어들면 작은 저항값을 갖도록 되어있다.

제8도 및 제9도에는 본 발명에 따른 공급전류 회로가 두가지 다른 형태로 하이브리드 변성기에 적용되는 방법을 도시하였다. 제8도에는 공급회로가 중앙에 콘덴서(C_m)가 있는 자동 변성기(L_t)를 경유하여 2선측에 직접 연결되어 있음을 도시하였다.

그런다음, 공급저항(R_b)은 더 큰 값(R_b')으로 아래 식에 의하여 변화된다.

제9도에 의한 실시예에서는 공급회로는 2단으로 2선측에 접속되어 있으며 한편에서는 자동변성기를 경유하고, 다른 한편에서는 자동변성기(L₁, L₂, L₁', L₂')를 하고 있다. 만일 변성기의 권수와 비가 같다고 하면 이 경우 전류공급저항은 다음식과 같이 된다.

변성된 전류공급저항은 2선측과 4선측 사이 및 그 역의 감쇠가 작은 것을 의미하고, 2선측 사이에 있어서의 반향감쇠가 더욱 크다는 것을 의미한다.

동시에 직류에 대하여 전압원의 저항이 낮아지게 된다. 자동변성기와 조합한 본 발명의 전류공급회로의 장점은 아래와 같다.

저주파에 있어서의 음성밴드내에서는 동작 감쇠변형이 적다. 자동변성기(L_t)와 콘덴서(C_m)의 크기를 적절히 조정함에 따라 주파수 150-100Hz일때 증가한다. 선더(thunder)효과는 모든 하이브리드 부품에 대하여 유리하게 작용할 것이다.

특히, 콘덴서(C₀)는 낮은 선더전압으로 될 것이다.

Claims (5)

1. 전화중계기 내부에 2선을 4선으로 바꾸어 주도록 하는 직류 자화된 하이브리드 변성기로서 제1-1차 권선(l₁, l₂)은 제1-2차권선(l₃, l₅)과 자기적으로 결합되고 있고, 제2-1차 권선(l₁', l₂')은 제2-2차 권선(l₄, l₆)과 자기적으로 결합되었으며 제2차 권선 쌍온 4선의 경로로 되고 또한 선로임피던스와 정합되는 평형임피던스(Z_b)에 접속되고, 상기한 제1, 2-1차 권선(l₁, l₂와 l₁', l₂')은 각각 2개의 권선으로 분배되어 한쪽 권선부(l₁, l₁')의 권수(n₁)는 다른쪽 권선부(l₂, l₂')의 권수(n₂)에 따라 결정되어, 전압원(E₀)이 제1차측 권선을 분리한 사이에 각각 접속되어 제1차측의 한쪽 권선(l₁, l₁')만 자화시키는 것을 특징으로 하는 하이브리드 변성기.
2. 제1항에 있어서, 하이브리드 변성기는 2개의 1차)권선의 2개의 권선부(L₁, L₂와 L₁', L₂')의 접속부를 공통으로 접속한 전류공급저항(R_1b, R_2b)을 포함하는 전류공급회로를 공급전류가 감소하고 그역의 감쇠가 있을 경우 전류공급저항을 감소시키기 위하여 전압원(E₀)과 공급저항(R_1b, R_2b)사이에 접속된 정온도계수(PTC) 저항(R_P1, R_P2)을 포함하는 저항회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 변성기.
3. 제2항에 있어서, 하이브리드 변성기로의 전압원과 전류공급저항에 직렬로 접속되는 저항회로(R₁, R_P1및 R₂, R_P2)로 이루어진 것을 특징으로 하는 하이브리드 변성기.
4. 제2항 및 제3항에 있어서, 하이브리드 변성기는 정온도계수 저항(R_P1, R_P2)과 저항(R₁, R_P1)이 병렬로 접속한 것을 특징으로 하는 하이브리드 변성기.
5. 제2항 및 제3항에 있어서, 하이브리드 변성기는 저항회로의 한쪽(R₁, R_P1및 R₂, R_P2)과 전류공급저항(R_1b, R_2b)사이에 콘덴서(C_f)를 설치하여 저항회로 및 전압원으로 부터 음성신호를 분로(分路)시키는 것을 특징으로 하는 하이브리드 변성기.

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