NL7920114A - Elektronische hybrideketen. - Google Patents

Description

a 7 9 2 0 ^ ; :.

VO 0091

Titel : Elektronische'hybridékétén.

De onderhavige uitvinding heeft "betrekking op twee-richting-transmissiestelsels en meer in het "bijzonder op voor dergelijke stelsels bedoelde adaptieve,., frequentiegevoelige, actieve hybrideketens.

Hybrideketens zijn in communicatienetwerken toegepast in die 5 gevallen, waarin het nodig is om een twee-richting twee-draads leiding te koppelen met êên-richting sectiès van een vier-draads leiding. In een telefoonstelsel worden bijvoorbeeld twee-richtingssignalen overgedragen via de twee-draads abonnêlus, waarbij het echter noodzakelijk is om bij de centrale en bij de abonnnê-aansluiting deze signalen te 10 splitsen in afzonderlijke êên-richting zend- en ontvangsignalen. Voor het realiseren van een dergelijke functie zijn diverse uitvoeringsvormen van hybrideketens ontwikkeld.

Bij standaarduitvoeringen van hybrideketens voor analoge spraak-frequente signalen is gebruik gemaakt van multi-wikkeling transformato-15 ren, die zijn ingericht om signalen vanaf de transmissiepoort te koppelen met de twee-draads toegangspoort, alsook om signalen, afkomstig van de twee-draads toegangspoort te koppelen met de ontvangpoort.Door de wik-langen, gebalanceerd uit te voeren worden signalen, zoals aangelegd aan de transmissiepoort geëlimineerd bij de ontvangpoort. Dergelijke hybride-20 transformatoren hebben een relatief grote omvang, betekenen een hoge kostprijs en hebben frequentie-afhankelijke transmissie-eigenschappen.

Teneinde aan deze bezwaren tegemoet te komen zijn verschillende vormen van transformatorloze ofwel elektronische hybrideketens voorgesteld. Behalve dat de bovenomschreven transmissiepoorten moeten worden 25 gevormd dient een dergelijke hybrideketen ook aan de twee-draads toegangspoort een impedantie te presenteren, die gelijk is aan de karakteristieke impedantie van de aangesloten twee-draads lijn. Het is bij bekende technieken gebruikelijk geweest om in eerste benadering aan te nemen, dat een dergelijke impedantie kan worden beschouwd als een con-30 stante, zuiver resistieve impedantie, waarbij eenvoudigweg weerstanden zijn toegepast om een dergelijke karakteristieke impedantie te simuleren. Het is echter duidelijk, dat de karakteristieke impedantie van elke willekeurige twee-draads leiding bepaalde frequentie-afhankelijke eigenschappen bezit, waarbij, indien daarmede geen rekening wordt gehouden, 35 in de overgedragen signalen vervormingen en asymmetrie-effecten worden geïntroduceerd. Dergelijke vervormingen en asymmetrieën kunnen veelal 7 9 2 0 1 14 2 buiten beschouwing worden gelaten wanneer de hybrideketen wordt gebruikt voor de overdracht van smalle-band analoge spraaksignalen, zoals worden gebruikt bij'standaard telefoonverkeer. De frequentie-afhankelijke ka-rateristieke impedantie heeft de neiging om te variëren in afhankelijk-5 heid van de maatvoering van de in de telefoonlus aanwezige draden.

In moderne telefconstelsels is het noodzakelijk, geworden om brede-band voor het verwerken van digitale data bedoelde eindposten op dergelijke telefoonlussen aan te sluiten. Gebleken is, dat' hybridetransforma-.toren en resistieve elektrische hybrideketens niet geschikt zijn om der-10 gelijke brede-band digitale signalen op adekwate wijze over te dragen.

. Een uitvoeringsvoorbeeld van een dergelijke elektrische hybrideketen is beschreven in het Amerikaanse octrooiΛ.Οβ^·.377·

Met een illustratieve uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding wordt een elektronische hybrideketen beschikbaar gesteld, waarvan 15 deel uitmaakt een frequenti'e-gevoelige impedantieketen, die over een brede frequentieband een nauwkeurige aanpassing geeft aan de karakteristieke impedantie van een telefoonlus met een getwijnd paar draden.

Deze karakteristieke impedantie wordt over een brede frequentieband . nauwkeurig gesimuleerd dooreen impedantie waarvan de grootte omgekeerd even-20 redig is met de vierkantswortel van de frequentie, voor.zover het het laagfrequentgebied betreft, welke grootte echter in wezen constant is voor zover het het hoogfrequentè gebied betreft.

Bij een uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding wordt de karakteristieke impedantie gerealiseerd in de vorm van een in een 25 shuntconfiguratie opgenomen Norton-equivalentbron. Alhoewel een dergelijke configuratie niet eenvoudig is te realiseren, bestaat hierbij echter het extra voordeel, dat eeh vast impedantienetwerk onder het bestuur van een spanning kan worden geadapteerd aan een aantal verschillende maatvoeringen voor de geleiders van een twee-draads keten. Bij 30 elke maatvoering van de gebruikte draden behoort een voor het laagfre- quente gebied geldende karakteristieke impedantie, waarbij deze impedan-ties voor -de verschillende maatvoeringen enigszins van elkaar verschillen, en derhalve is het mogelijk om met een enkele keten een aanpassing te verkrijgen aan alle diverse maatvoeringen voor de draden, 35 zoals toegepast in het telefoonstelsel.

De uitvinding zal in het onderstaande nader worden toegelicht met verwijzing naar de tekening. In de tekening is : 7920114 3 fig. 1 een algemeen "blokschema van een actieve hybrideketen; fig. 2 een grafische voorstelling met logarithmische schaalverdeling, ter illustratie van de wijze, waarop de grootte van de karakteristieke impedantie van een telefoonlus als functie van de fre-5 quentie verloopt; fig. 3 een meer gedetailleerd blokschema van een actieve hybrideketen, waarin gebruik is gemaakt van serie-verbonden, frequentie-af-hankelijke en door spanning bestuurde impedantie-elementen ter verkrijging van een aanpassing aan de karakteristieke impedantie van de aan-10 gesloten telefoonlus; fig. H een meer gedetailleerd blokschema van een actieve hybrideketen, waarin gebruik is gemaakt van shunt-verbonden, frequentie-af-hankelijke, door een spanning bestuurde impedantie-elementen voor het realiseren, van de karakteristieke impedantie van de aangesloten tele-15 foonlus; fig. 5 een meer gedetailleerd ketenschema van de in fig. H weergegeven actieve hybrideketen; fig. 6 een RC-netwerk dat kan worden gebruikt voor het realiseren van de karakteristieke impedanties, zoals geïllustreerd in fig. 2; 20 fig. 7 een algemeen blokschema van frequentie-afhankelijke impe dantie-elementen die kunnen worden gebruikt om de karakteristieke impedanties, zoals geïllustreerd in. fig. 2 te realiseren; fig. 8 een meer gedetailleerd blokschema van een twee-knooppunts Miller-effect impedantievermenigvuldigingsketen voor het realiseren van 25 de impedantiefunctie die in blokschemavorm in fig. J is weergegeven; fig. 9 een gedetailleerd schema van een "long-tailed pair" realisatie van hyperbolische tangens impedantiefuncties van de spanning-bestuurde variabele-versterkingversterkers, zoals weergegeven in fig. 8; en 30 fig. 10 gedetailleerd blokschema van een vereenvoudigde uitvoe ring yan een actieve hybrideketen volgens de onderhavige uitvinding, waarin gebruik i's gemaakt van een zwevende energievoeding en een enkele frequentie-gevoelige, spanning-bestuurde impedantie.

In fig. 1 is weergegeven een algemeen blokschema van een actie-35 ve hybrideketen die i's bedoeld om een twee-draads twee-richting trans-missielijn 10 te verbinden met een een-riehting ontvanglijn 11 en een êên-riehting zendlijn 12. De actieve hybrideketen volgens fig. 1 omvat 7920114 1+ een impedantie-element 13', dat een aanpassing vormt aan de karakteristieke impedantie van de transmissielijn, zodat reflecties van signalen, die over de transmis sielijn 10 aankomen, worden verhinderd. Het niet-gehalanc eerde êen-richtingssi'gnaal, dat wordt aangelegd aan de 5 transmissielijn 11 wordt door middel van de versterker ,1U omgezet in een gebalanceerd signaal, waarbij het uitgangssignaal van deze versterker via de karakteristieke impedantie 13 wordt aangelegd aan de twee-draads transmissielijn 10. Het over de transmissielijn 10 aankomende signaal wordt via de versterker 15 aangelegd aan een differentiaal-10 versterker 16. Het vanaf de lijn 11: afkomstige signaal wordt aangelegd aan de andere ingang van de differentiaalversterker 16 en op deze wijze worden in de differentiaalversterker 16, uitgezonden signalen afgetrokken van het samengestelde twee—richtingssignaal dat op de transmissielijn 10 aanwezig is. Aldus· wordt bereikt, dat slechts het signaal, dat 15 vanaf een ver verwijderde signaalbron via de transmissielijn 10 wordt afgeleverd, naar de transmissielijn 12 wordt overgedragen.

Er zij opgemerkt, dat de versterkers 1U, 15 en 16 standaarduitvoeringen zijn van algemeen bekende brede-band differentiaalverster-kers, en dat de in de versterkers 15 en 16 plaats vindende recombina-20 ties volledig onafhankelijk van frequentie zijn. Met andere woorden blijft de in fig. 1 ‘weergegeven configuratie in zijn geheel genomen over een zeer brede frequentieband gebalanceerd.

Wanneer een actieve hybrideketen van de gedaante, zoals weergegeven in fig. 1 moet worden gebruikt voor de overdracht van digitale 25 data die een brede band in beslag nemen, is het vereist,, dat de scheiding in de hybride tussen de geconjugeerde armen groter is dan 50 dB, waarbij aan dit vereiste moet worden voldaan over een frequentiegebied vanaf nul tot enige honderden kHz. Tevens dient een dergelijke hybride een afsluiting te vormen met een over hetzelfde frequentiegebied zeer ' 30 grote reflectiedemping, terwijl bij voorkeur de mogelijkheid moet be staan zulk een hybride aan te passen aan de ruime diversiteit Van kabel-formaten, die in het desbetreffende telefoonsysteem aanwezig zijn.

De karakteristieke impedantie van een transmissielijn, zoals een telefoonkabel is gegeven door 35 r—-" z = Λ /R + * ff'L m Z V G + i C 5 U} 7920114 5 waarin R, L, G en C de per eenheid ran lengte van de transmissi ekabel geldende weerstand, zelfinductie, conductantie en capacitantie voorstellen.

Bij een "benadering van de eerste orde kan worden aangenomen, 5 dat de conductantie G, welke grootheid representatief is voor de lek ..van de desbetreffende kabel, verwaarloosbaar klein is. Bij moderne kabels met papier- en kunststofisolatie geldt, dat de conductanties een dergelijke kleine waarde hebben. Indien wordt aangenomen, dat de conductantie G'gelijk is aan nul, is de vergelijking (1) een aanwijzing 10 voor twee dominante gebieden, waarvoor het gedrag van de karakteristieke impedantie in relatie tot de frequentie verschillend is, met een . zieh daartussen bevindend overgangsgebied en wel als volgt :

R

(a) U) (O - 20 kHz)waarbij de karakteristieke impedantie in wezen omgekeerd evenredig is met de frequentie, zoals gegeven door '5 2 - VïVc, en (b) υύ ^ —, ( > 100 kHz), waarbij de karakteristieke impedantie in wezen constant is, hetgeen wordt weergegeven door Z = \f .

Een dergelijke impedantiefunctie is weergegeven in fig. 2.

Teneinde te komen tot een synthese van een dergelijk netwerk 20 wordt aangenomen, dat een geringe, echter eindige conductantie G bestaat, teneinde te vermijden, dat in de oorsprong een singulariteit bestaat. Zulks betekent een kunstmatig derde gebied., dat in fig. 2 is

G

aangegeven door de lijn 20, en waarvoor geldt, dat&>« , de karakteristieke impedantie eveneens een constante is, en de conductantie G 25 zeer klein is·.

Indien de parameters R, L, G en C in feite frequentie-onafhan-kelijk zouden zijn, zal een karakteristieke impedantie met het verloop, zoals geïllustreerd in fig. 2 kunnen worden gerealiseerd met behulp van een netwerk, dat uitsluitend uit resistieve en capacitieve elementen 30 zou zijn samengesteld. Deze primaire per eenheid van lengte gerekende constanten zijn echter in geringe mate frequentie-afhankelijk. Deze afhankelijkheden zijn voor standaardtelefoonkabels dusdanig gering, dat deze voor spraakfrequenties of dataverkeer met lage snelheden,kunnen worden verwaarloosd. Voor een meer exacte dienstverlening, zoals bij-35 voorbeeld geldt voor digitale, brede-band signalering is het noodzakelijk om het frequentieverloop van deze impedanties een bepaalde vorm te geven, waarbij het bovendien nodig is om deze impedanties in af- 7920114 • 6 hankelijkheid van de maatvoering van de aangesloten telefoonkabel te variëren, aangezien de voor bet laagfrequente gebied.geldende eigenschappen sterk afhankelijk zijn van de maatvoering van de desbetreffende telefoonkabel.

5 In fig. 3 is- een gedetailleerd blokschema weergegeven van een actieve hybrideketen, waarin gebruik is gemaakt van serie-verbonden Thevenin equivalente, bronnen voor het realiseren van de karakteristieke impedantie van de transmissielijn. Aldus is'de twee-richting transmissie-lijn 30 via de actieve hybrideketen verbonden met een êen-richting ont-10 vanglijn 31, en^met de één-richting zendlijn. 32 (via serie-verbonden, •.......frequentie-afhankèlijke, spanningbestuurde impedantie 33, 37, 38 en 39,----------------> .........die elk-het...equivalent zijn van. 1./2.^, gedeelte.van de karakteristieke impedantie van de transmissielijn 30). 'De versterker 3k is werkzaam om het niet-gebalaneeerde, op de lijn 31 aanwezige signaal om 15 te zetten in een gebalanceerd signaal, dat over de transmissielijn 30 •wordt weggezonden. Signalen, zoals ontvangen over de transmissielijn 30 worden overgedragen, via de frequentie-afhankelijke, spanning-bestuur-de impedanties 33 .en 39, en deze signalen, worden additief gecombineerd in de versterker 35 waarbij hèt,. uitgangssignaal daarvan wordt aangelegd 20 aan de differentiaalversterker 36. Signalen, zoals aanwezig op de transmissielijn 31 worden aangelegd aan de andere ingang van deze differen-tiaalversterker 36, zodat op de zendlijn 32 een signaal ontstaat, waaruit het uit te zenden signaal is verwijderd.

Fig. U geeft een andere uitvoeringsvorm van een actieve hybride-25 keten, waarin een transmissielijn 50 is verbonden met een êên-richting ontvanglijn 51 en een ëên-richting zendlijn 52. Ook hierbij wordt het niet-gebalanceerde ontvangen signaal, zoals aanwezig op de lijn 51, omgezet in een gebalanceerd signaal in de versterker 5^· en toegevoerd aan de transmissielijn 50. Parallel met de transmissielijn 50 is een tweetal 30 Norton-equivalent , frequentie-afhankelijke, spanningbestuurde impedanties 57 en 58. Signalen die via de transmissielijn 50 worden ontvangen worden via de versterker 55 aangelegd aan de versterker 56, waar deze differentiaal worden gecombineerd met de signalen, zoals aanwezig op de ontvanglijn 51. Het uitgangssignaal van de differentiaalverster-35 ker 56 dat-.verschijnt op de Zendlijn 52, bevat derhalve uitsluitend signalen die via de transmissielijn 50 vanaf een ver verwijderde bron zijn ontvangen.

7920114 7

Fig, 5 geeft een meer gedetailleerd schema van een elektronische hybrideketen, waarin gebruik wordt gemaakt van shunt-verbonden, variabele impedanties, zoals deze zijn weergegeven in fig. Die elementen die exact met elkaar corresponderen zijn in fig. 5 van dezelfde verwij-5 zingssymbolen voorzien als in fig, k. Meer in het bijzonder geldt, dat de êên-richting ontvanglijn 51 en de êên-richting zendlijn 52 door middel van de in de figuur weergegeven·hybrideketen zijn. gekoppeld met een twee-richting transmissielijn 50,.De êên-richting ontvanglijn 51 is verbonden met de basiselektrode van een transistor βθ in de emitterketen 10 waarvan een.spanningbestuurde impedantie 61 is aangesloten. De impedantie 61 is* aangepast aan de impedantie van de lijn en staat onder het bestuur van de spanning Vg, die zoals in fig. 5 is weergegeven, door middel van een regelbare weerstand 63 kan worden afgeleid, van een constanlÊ-spanningbron 62. De grootte van de impedantie 61 is gelijk aan enig 15 veelvoud,, zoals 1/2 gedeelte van de karakteristieke impedantie van de transmissielijn 50, waarbij een impedantie ontstaat soortgelijk aan het verloop, zoals weergegeven in fig. 2. De collector van de transistor 60 is via een weerstand 6k geaard en is bovendien verbonden met de basis van de transistor 65. De collector-emitterbaan van de transistor 65 20 ontvangt via de weerstanden 66 en 67 een hulpspanning,. waarbij deze transistor werkzaam is om het nietr-gebalanceerde signaal, zoals aangelegd aan de basis ervan om te zetten in een gebalanceerd signaal, dat wordt aangelegd aan de bases van de uitgangstransistoren 68 en 69. De emitters van de transistoren 68 en 69 zijn verbonden met aardpotentiaal, 25 terwijl de collectoren daarvan respectievelijk zijn verbonden met de a- en b- draden van de twee-richting transmissielijn 50. Tussen deze a- en b-draden van.de transmissielijn 50 zijn aangesloten twee spanningbestuurde, frequentie-afhankelijke impedanties 57 en 58, waarvan de impedantiewaarde gelijk is aan die van de impedantie 61 en deze im-30 pedanties worden door dezelfde stuurspanning bestuurd.

Blijkens fig. h zijn de geleiders van de transmissielijn 50 verbonden met een sommeerversterker 55, waarvan het uitgangssignaal wordt aangelegd aan de ene ingang van de differentiaalversterker 56.

Het andere ingangssignaal daarvoor wordt afgenomen van. de êên-richting 35 ontvanglijn 51· Het uitgangssignaal van de versterker 56 omvat het ontvangen signaal, dat wordt afgegeven aan de êên-richting zendlijn 52.

Teneinde de frequentie-afhankelijke impedanties, zoals weerge- 7920114 8 geven in de fig. 1,3, ^ en 5 te realiseren dient er eerst rekening mee te worden gehouden, dat het realiseren van'impedantie-polen in plaats . van impedantie-nullen meebrengt, dat de capaciteitswaarden groter zijn, zodat voor een realisatie'in de vorm van een admittantieconfiguratie 5 is gekozen. Een voorbeeld van een dergelijke frequentie-afhankelijke . impedantieketen is weergegeven in fig. 6, die met een goede benadering correspondeert met de impedantie van een maat 22 telefoonkabel met een getwijnd paar leidingen» De componentwaarden van de in fig. 6 weergegeven condensatoren en weerstanden zijn aangegeven in tabel I.

10 'Tabel I

C1 0,0Ui+36 ^uf C2 s 0,12953 /uf C3 ' = 0,050319 /uf CU B 0,0^9305 ^uf 15.

R1 ’ * '1087,3^7 ohm R2 = 1*59,679 ohm R3 * 1*55,67** ohm

Rl* = 1*1*,868 ohm 20 R5 = 91,000 ohm

Een impedantie met de gewenste waarde kan vanzelf sprekend worden gerealiseerd hetzij als een Foster-vorm (serie of shunt) of als een Cauer-vorm van serie- en shuntelementen).

De van maatvoering afhankelijke karakteristieke impedantie van 25 een paar telefoondraden kan worden voorgesteld door de impedantie van de gedaante: Z (N) = + C2(N)Z2, (2) waarin Z^ representatief is voor het laagfrequente gedrag van het kabel-paar met een kunstmatig geïnduceerde, geringe conductantie G, en Z^ 30 representatief is voor een conductantie gelijk aan 91 ohm, hetgeen overeenkomt met de hoogfrequente kabelimpedantie. . Zowel Z^ alswel Z2 kunnen worden gerealiseerd met in fig, 6 weergegeven configuratie. De grootheden C^(li) en C2(ïï] zijn functies van de draadmaat N.

Een keten voor het realiseren van vergelijking (2) is weergege-35 ven in fig. 7, waarbij de vergelijking (2) is herschreven als : 7920114 9 ζ(ι) = az;'·:· (ltV + bz - , , 1 (l+k.j+kg) 2 (1 +^+¾) (3j waarin

(1+kJ

C1(N) =A Τΰ^ζ) <*> en . 1 VJ5 = e 7^—; · (5) 5 waarin A en B constanten zijn.

De impedantiefunctie, zoals weergegeven door vergelijking (3) kan worden gerealiseerd door middel van een twee-knooppunten-omvatten-de Miller-effect impedantievermenigvuldigingsketen, zoals weergegeven in fig. 8. Deze keten kan vanzelf sprekend in meer algemene vorm worden 10 uitgevoerd voor een willekeurig aantal knooppunten. De constanten A en B zijn arbitrair gekozen ter verkrijging van een aanpassing aan de parameters van een maat 26 getwijnd paar, waarbij A gelijk is aan 1,85 en B gelijk is aan 1,25· Met deze waarden zal de keten volgens fig. 8 ' zijn aangepast aan een maat 26 kabelpaar wanneer de waarden van de im-15 pedantievermenigvuldigers k^ en kg gelijk zijn aan 0. De waarden van k.j en k2 die nodig zijn voor bet verkrijgen van een aanpassing aan de verschillende draadmaten die in de regel worden toegepast, en uitgaande van de bovengegeven waarden voor de constanten A en B zijn weergegeven in de volgende tabel II.

20 Tabel II

. ^ ^i_ ^2 19 -0,6155 0,6311.

22 -0,32¾ 0,57¾ 2k -0,163¾ 0,3539 25 26 0 0

De in fig. 8 weergegeven keten omvat een RC-impedantie 70 en een resistieve impedantie 71 van de vormen zoals weergegeven door Z^ en Zg in fig. 6. De ingangsspanning over de serie-verbonden impe- danties 70 en 71 wordt aangelegd aan een spanningsvermenigvuldigings-30 keten 72 waarvan de vermenigvuldigingsfactor is bepaald door de stuur-spanning V^. De spanning als aanwezig in bet midden tussen de impedan- 7920114 10 ties 70 en 71 (V^) wordt aangelegd aan een spanningsvermenigvuldigings-keten 73 die eveneens- onder het hestuur staat van een stuurspanning, de spanning '. De uitgangssignalen van de spanningsvermenigvuldi-gingsketens 72 en 73 worden in de sammeerketen 7^ additief gecombi-5 neerd waarbij het uitgangssignaal ervan wordt aangelegd aan de over- blijvende aansluiting van de impedantie 71·

De vereiste waarden'van k^ en k^ kunnen worden gerealiseerd door hyperbolische tangens functies van de stuurspanning V’, waarbij

O

geldt, dat : 10 k^ = -tanhV^ (6) en k2 = 0,65tanh (3,70WC). (7)

De hyperbolische tangensfuncties kunnen worden gerealiseerd onder gebruikmaking van een "long-tailed pair" zoals weergegeven in 15 fig. 9-

In fig, 9 weergegeven configuratie is een "long-tailed pair" realisatie van de hyperbolische tangens'vermenigvuldigers, zoals weergegeven door de elementen 72 en 73 in fig. 8. Een eerste "long-tailed pair" omvattende transistoren 80 en 81 is zodanig uitgevoerd, dat de 20 collectorelektroden daarvan via de weerstanden 82 en 83 een hulpspanning ontvangen, terwijl de- emitterelektroden daarvan met elkaar en met de collector van de transistor 8*1 zijn verbonden. De emitter van de transistor 8¾ is via de weerstand 85 verbonden met aardpotentiaal. De spanning V. volgens fig, 8 is verbonden met de basis van de transistor pr ? 8^. De basis van de transistor 81 is geaard, terwijl de basis van de transistor 80 onder het bestuur staat van de stuurspanning . De spanning tussen de collector van de transistor 80 en de collector yan de transistor 81 is een hyperbolische functie en deze spanning wordt aangesloten op de differentiaalversterker 86 met een versterkingsfactor 30 · .

gelijk aan de eenheid, waarbij het uitgangssignaal van deze versterker de hyperbolische tangensfunctie kyV^ omvat.

Een soortgelijk "long-tailed pair" is gebruikt voor de realisatie van de tweede spanningsvermenigvuldiger 73 in fig. 8. Dit "long- tailed pair" omvat de' transistoren 90 en 91, waarvan de collectoren 35 · via de desbetreffende weerstanden 92 en 93 hulpspanning ontvangen.

De emitters van de transistoren 90 en 91 zijn met elkaar en met de col- 7920114 11 leetor van de transistor verbonden, waarvan de emitter via de weerstand 95 is verbonden'met aardpotentiaal. De spanning Ί "bij de configuratie volgens· fig. 8 wordt aangelegd aan de "basis van de transistor 9^s terwijl de basis van de transistor. 91 is geaard.. De stuurspanning 5 van de basis van de transistor 90 wordt afgeleid van.een spanningsdeler, omvattende de weerstanden 97 en'’98 ter verkrijging van de spanning ’, die gelijk is· aan 1/3,701.V^, zoals is vereist door de vergelijking (j).

De spanning-tussen de collectoren van.'de transistoren 90 en 91 wordt geïnverteerd en aangelegd aan de differentiaalversterker 96, 10. waarvan de versterkingsfactor gelijk is aan de eenheid,, en waarvan het uitgangssignaal de hyperbolische tangensfunctie k^V^ is.

De versterking van elk ’’long-tailed pair” via een differentiaalversterker met versterking gelijk aan de eenheid, is gegeven door de vergelijking (81 : 15 Λ. taai(^. ’ (8) waarin X de aangelegde spanning, de weerstand in de collectorketens van de transistoren 80 - 91 of 90 - 91» R ie weerstand in de emitter- Θ keten van de transistor 8U of 9^, qi.de absolute lading van een elektron, k de constante van Boltzmann en T de absolute temperatuur in graden Kelvin 20 voorstellen. Voor de vermenigvuldiger k^ (het paar 80 -· 81) geldt, dat R - R en X = 2kT/qV ’ , terwijl voor k_ geldt, dat R = 0,65 R en L# 0 L» c. O 0 X = 3,701 (2kT/q). De spanning V^ kan zoals is weergegeven in fig. 5 worden afgeleid hetzij door het vooraf instellen van de spanningsdeler met aftakkingen, corresponderende met de maatvoering van de aangesloten 25 . .··· . . . . ...... - —.....- ......· kabel, hetzij door een ïnrpirische afleiding door het variëren van de aftakking van de weerstand 63 zodanig, dat de totale reflectie vanaf de trans-missielijn tot een minimum wordt teruggebracht.

Het zij opgemerkt, dat een actieve hybrideketen met een configuratie zoals is weergegeven in fig. 5 en de daarop volgende figuren 30 . . ....

een impedantie-aanpassing met de transmissielijn 50 oplevert die over een extreem breed frequentiegebied frequentie-onafhankelijk is en die bovendien voor verschillende maten van het in de telefoonkabel gebruikte draad kan worden ingesteld. Toepassing van een Norton-equivalentbron in plaats van een Thevenin-equivalentbron is een gewenste keuze van het 35 .

ontwerp, waardoor de gecompliceerdheid, samenhangende met het aanpassen 792 0 1 1 4 . 12 / van eenzelfde bronimpedantie aan verschillende maten van gebruikt draad, tot een minimum wordt teruggebracht'. De aan deze actieve hy-brideketen aangelegde spanningen zijn bovendien volledig frequentie-onafhankelijk, zodat de destructieve storing waarvan de werking van de 5 hybride afhankelijk is, over het gehele frequentiegebied constant blijft. Bij de uitvoeringsvorm volgens fig. 5 zijn echter drie met aarde verbonden shuntelementen 57, 58 en. 61 vereist, waarbij voor elk van deze elementen de gecompliceerde configuraties volgens de fig., 6 en 9 nodig zijn.

.10 Een mogelijkheid om deze gecompliceerdheid te verminderen is weer gegeven in fig. 10 in welke configuratie gebruik is gemaakt van een zwevende energievoeding met een gemeenschappelijke spanning Vq en een enkel frequentie-afhankelijk, spanningsbestuurd impedantienetwerk 120.

Bij deze keteninrichting wordt in plaats van een frequentie-onafhankelij-_ 15 ke spanning, een frequentie-onafhankelijke stroom aan de transmissie-lijn aangelegd. Deze stroom wordt over het impedantie-element 100 onderzocht door een differentiaalversterker 101, waarvan het uitgangssignaal wordt aangelegd aan de differentiaalversterker 102. De impedantie-element en 100 en 103 komen overeen met de impedanties 71 en 70 20 van de configuratie volgens fig. 8, en zijn opgenomen in een twee- knooppunts Miller-effeet impedantievermenigvuldigingsketen, waarbij gebruik is gemaakt van de spanningsvermenigvuldigers 10U en 105. Deze spanningsvermenigvuldigers 10^ en 105 staan onder het bestuur van een stuurspanning , en de daardoor afgegeven spanningen worden gecombi-25 neerd in de sommeerversterker 106, waarvan het uitgangssignaal wordt aangelegd aan het in de figuur als rechts te beschouwen uiteinde van de impedantie 100. De zwevende energievoeding, die is aangeduid door de batterij 107, is in serie met een weerstand 108 opgenomen in de emit-terketen van de transistor 109. De door de batterij 107 toegevoerde 30 spanning wordt met het op de lijn 51 aanwezige signaal gecombineerd in de ccmbineerversterker 110, zodat het ingangssignaal voor de basis ; ' / van de transistor 109 wordt/gevormd. Dit zelfde vanaf de versterker 110 t afkomstige signaal wordt aangelegd aan de resterende ingang van de versterker 102, waarvan het uitgangssignaal is verbonden met de differen-35 tiaalversterker 111. Het uitgangssignaal van de versterker 111 is het zendsignaal, zoals afgeleverd aan de lijn 52. De door de batterij 107 geleverder voedingsspanning Vq wordt in de combineerversterker 112.

7820114 . 13 gecombineerd met de stuurspanning teneinde voor de vermenigvuldigers 104 en 105 de stuurspanning te vormen. Deze gelijkvoedingsspanning Vo is van de twee-richting transmissielijn 50 geïsoleerd door de condensatoren 113 en 11 De versterkers 110, 111 en 112 doen dienst cm de spanning van de zwevende energievoeding toe te voegen aan of af te 5 trekken van spanningen, zoals afgeleid van of toegevoerd aan ketens die zich buiten de locale gemeenschappelijke aarde voor de zwevende energievoeding 107 bevinden.

, ; ’ \ .

Het zij opgemerkt, dat een zwevende energievoeding. gewenst is voor elke toepassing, waarbij de actieve elementen van de hybrideketen 10 moet worden bekrachtigd bij gelijkstroomniveaus die aanzienlijk lager zijn dan die, welke gelden voor de desbetreffende .transmissielijn, en een gelijkstroom-gelijkstroomomzetting in ieder geval is vereist. Bovendien zijn de èxtra differentiaalversterkers 110, 111 en 112 , die nodig zijn om de hybrideketen te isoleren en van een referentie te voorzien, 15 wat uitvoering betreft aanzienlijk goedkoper dan de frequentie-afhanke-lijke, spanningbestuurde impedanties die zijn vereist bij een configuratie van de soort zoals weergegeven in fig. 5·

Verder zij opgemerkt, dat dè actieve hybrideketen volgens de onderhavige uitvinding kan worden gerealiseerd met Thevenin-bronequiva-20 lenten, indien een aanpassing aan draadafmetinger niet is vereist en indien ' geen'problemen ontstaan wannéér gebruik wordt gemaakt van dë vereiste grotere capaciteits waarden.

De elektronische hybrideketens in een uitvoering volgens de onderhavige uitvinding zijn in wezen onafhankelijk van frequentie, aan-25 gezien, zoals is geïllustreerd in fig. 2, de laagfrequentimpedantie nauwkeurig wordt gesimuleerd en wel ten aanzien van frequentievariaties en variaties in draadafmeting en wel tot aan frequentiewaarden, die aanzienlijk lager zijn dan de ondergrens van de effectieve bedrijfs-band. Anderzijds is de hoogfrequente impedantie in wezen constant voor 30 al die frequenties, die hoger zijn dan de bovengrens van deze zich aan de benedenzijde bevindende band. De extreem brede band, waarover hybrideketens volgens de uitvinding kunnen worden gebruikt, kunnen deze ketens geschikt maken voor brede-band-signalering, zoals is vereist bij het met hoge snelheden overdragen varjkigitale signalen. De eigen-35 lijke hybrideketens kunnen derhalve worden toegepast in een voor hoge snelheden geschikt digitaal transmissiesysteem, waarbij gebruik wordt 79 2 0 1 1 4 11* « gemaakt yan standaard getwijnde paren die beschikbaar zijn in het desbetreffende bestaande telefoonnetwerk.

i 79201 14

Claims (3)

1. Elektronische hybrideketen (fig, 1) omvattende een zendpoort (12), een ontvangpoort (11')', een twee-richting toegangspoort (10), een tussen deze ontvangpoort en deze' toegangspoort aangesloten onbalans-balanssignaalomzetketen (lU), een tussen deze toegangspoort en deze 5 zendpoort aangesloten balans-onbalanssignaalomzetketen, een differen-tiaalversterker (16), waarvan ingangen zijn verbondenmet genoemde ontvangpoort en de uitgang van genoemde balans-onbalanssignaalomzet-keten, en een uitgang is verbonden met genoemde zendpoort, gekenmerkt door een frequentie-afhankelijke spanningsbestuurde aanpassingsimpe-10 dantie (13) die is aangesloten tussen de uitgang van. genoemde onbalans-balanssignaalomzetketen en genoemde toegangspoort,

2. Elektronische hybrideketen. volgens conclusie l.met het kenmerk, dat genoemde aanpassingsimpedantie (13) is voorzien van tenminste een Thevenin-equivalentbronimpedantie (fig. 3, 37 of 38) die in seriever- 15 band. met één aansluiting van genoemde toegangspoort is aangesloten.

3. Elektronische hybrideketen volgens conclusie 1 met het kenmerk, dat genoemde aanpassingsimpedantie is voorzien van tenminste één Eorton-equivalentbronimpedantie (fig. ^, 57 of 58), die in parallel-verband met genoemde toegangspoort is aangesloten. 20 k. Elektronische hybrideketen volgens conclusie 3 gekenmerkt door een zwevende energievoedingsinrichting (fig. 10, 107), middelen (113, 11U), dienende om genoemde hybrideketen te isoleren voor buiten genoemde hybrideketen bestaande elektrische stromen met een zeker niveau, middelen (110) dienende cm de spanning van genoemde energievoeding op 25 te tellen bij signalen die in genoemde hybrideketen worden geïntroduceerd, en middelen (111, 112), dienende om de spanning van genoemde energievoeding af te trekken van signalen die genoemde hybrideketen • verlaten. 7920114