NO157280B - Fremgangsmaate for aa forsyne en to-traads telekommunikasjonslinje med en styrt sloeyfestroem, samt tilfoerselskrets for aa gjennomfoere denne fremgangsmaate. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte for å forsyne en to-tråds telekommunikasjonslinje med en styrt sløyfestrøm, samt krets for å gjennomføre denne fremgangsmåte.

Tidligere kjent teknikk for digitale abonnentlinjekretser med programmer, signalgenerering og digitalt implementerte hybridkretser fremgår av US pat. nr. 4 161 633.

Tidligere kjent teknikk omfatter flere ulike teknikker som alle omfatter kretser som er konstruert for å gi en konstant linjestrøm i abonnentlinjene til telekommunikasjonsfor-bindelser. Eksempler på slike kretser er gitt i følgende referanser: US pat.nr. 3 035 122, 3 916 110, 4 056 691,

4 007 335 og 4 106 084. Viktigst er at de ulike kretser som er

beskrevet i de nevnte patenter, gir en konstant eller effektiv linjestrøm for en telefonabonnentlinje med variabel lengde.

US pat.nr. 4 161 633 beskriver en telefonlinjekrets som omfatter et grensesnitt mellom telefonabonnentlinjene og en digital krets hvori en programmerbar signalgenerator avføler abonnentlinjens transmisjonsbetingelser, og som svar på disse første abonnentlinjetransmisjonsbetingelser avleder kretsen styringssignaler som forandrer den effektive 1 injeti 1 pasnings-impedans i overenstemmelse med den første abonnentlinjens betingelser. En teknikk for å redusere effektforbruket og variere abonnentens 1 injematingskretsers karakteristikker uten variasjon av materesistansens verdi, er beskrevet i US pat. søk.nr. 098 104 fra 28. nov. 1979, med samme oppfinner som foreliggende sak. Den sist nevnte patentsak viser en teknikk for å regulere likestrømmen hvormed en abonnentlinje blir matet, slik at effektforbruket i 1 injematingsmotstandene som er tilforordnet telefonabonnentens grensesnitt, blir redusert, mens de ønskelige nødvendige sl øy festrøm/s 1 øy femotstands-karakteristikker blir opprettholdt.

DOS off. skrift nr. 28 44 304 viser en krets for abonnent-linjer, hvor longitudinelle 1 injespenninger kanselleres, slik at utgangssignalet som representerer 1 injespenningen bare avhenger av de transversene 1 i njespenni nger. DE off. skrift 20 61 954 viser en linjekrets hvor en abonnentlinjes avsiutningsimpedans kan være forskjellig for longitudinelle og transversene spenninger på linjen.

Formålet med foreliggende oppfinnelse er først og fremst å redusere effektforbruket i en avsiutningsimpedans i en vekselspent transmisjonslinje for et abonnentlinje/ sambands-grensesnitt i telefonsentralen, mens man samtidig tilveiebringer en ønsket impedans verdi. Et annet formål med oppfinnelsen er å redusere forspenningen som kreves for telefon 1 injek ret sen, og et ytterligere formål er å syntetisere en høyere impedans fra en lavere impedans ved hjelp av aktiv ti 1bakekoblingsteknikk.

I foreliggende oppfinnelse beskrives en fremgangsmåte for å forsyne en to-tråds telekommunikasjon sl inje, og da særlig en analog telefonlinje som har variabel impedans, med en styrt sløyfestrøm fra en ti 1 førselskrets, hvilken fremgangsmåte omfatter følgende trinn: ledning av sl øy festrømmen gjennom første og andre linje-matningsmotstander til telekommunikasjon sl injen,

avføling av spenningen over hver av 1 injematningsmotstandene eller over linjen for å utlede et analogt utgangssignal direkte relatert til sløyfestrømmen henholdsvis 1 injespenningen, og

kansellering av longitudinelle signaler slik at utgangssignalet fra avfølingen bare er avhengig av de trans ver sel 1e signaler.

De vesentligste særtrekk ved oppfinnelsen fremgår av de nedenstående patentkrav.

I en første utførelse av foreliggende oppfinnelse anvendes spenningsti1bakekobling og i en annen utførelse av oppfinnelsen benyttes strømti1bakekobling for å syntetisere den egnede vekselspente, transverselle avslutningimpedans fra en kjent 1 ikespenningsmotstand som utgjøres av matemotstandene i en telefonlinjekrets. Den transverselle 1 ikespenningsmotstand og den longitudinelle avsiutningsimpedans fastlegges ved å velge verdien på matemotstancien. Den uavhengige styring av transversell impedans fås som et resultat av at tilbake-koblingskretsen ikke reagerer på longitudinelle signaler.

For å gi en klarere forståelse av foreliggende oppfinnelse vises til nedenstående detaljerte beskrivelse av utførelses-eksempler samt til de ledsagende tegninger, hvor:

- fig. 1 viser en ekvivalentkrets for en abonnentlinjekrets i et vekselspent overføringsnett, f.eks. en telefonabonnentlinjekrets - fig. 2 viser den grunnleggende kobling for en telefonabonnent-lin jekrets under bruk av spenningstilbakekobling, - fig. 3 viser en ekvivalentkrets som er nyttig når det gjelder beskrive utledningen av sløyfestrøm i en telefonabonnentlinjekrets, - fig. 4 viser en grunnleggende kobling for en abonnentlinjekret: som gjør bruk av strømtilbakekobling, - fig. 5 viser en ekvivalentkrets for strømtilbakekobling som er nyttig når det gjelder å definere sløyfestrømmen i en telefon-abonnentlin jekrets , - fig. 6 viser koblingsdiagrammet for en linjegrensesnittkrets i overensstemmelse med foreliggende oppfinnelse, hvor det gjøres bruk av spenningstilbakekobling for impedansestyring, - fig. 7 viser oppbygningen av et abonnentlinjegrensesnitt i overensstemmelse med foreliggende oppfinnelse, som gjør bruk av strømtilbakekobling for impedansstyring.

Som nevnt viser fig. 1 en generell fremstilling av en ekvivalentkrets for en vekselspent transmisjon for abonnentlinje/sam-bandskrets. Som benevnelse på kretsen som helhet er benyttet referansetall 10. Som det fremgår, er det benyttet to ulike kretsutførelser, idet den ene benytter strømtilbakekobling mens den andre benytter spenningstilbakekobling, og begge disse ope-rerer på en slik måte at kretsekvivalentene fremgår av fig. 1. Sløyfestrømmen iT er vist som:

hvor V s er et signal fra en vekselspent kilde, Z ser en veksel-sp~ ent, transversen avslutningsimpedans og Z Lier sløyfeimpedansen.

Longitudinell balanse er graden av mottagelighet likeoverfoi felles modus interferens av signaler i lederne i en balansert krets. Longitudinelle signaler som resulterer i felles modus interferens kan defineres som signaler som fremkommer mellom linjene og jord og forårsaker at potensialet på begge sider av transmisjonsveien endres i samme grad i forhold til et felles jordpotensial.

Spenningen over abonnentsløyfen, v , representeres av:

I fig. 2 er det generelt vist en telefonabonnentsløyfe 20 med en sløyfestrøm IL styrt av en spenningstilbakekobling. Et par forsterkere 22 og 24, med lav utgangsimpedans, utgjør en differensiell forsterker og en balansert drivkrets for abonnent-lin jen 26. En differensiell bufferforsterker 28 med høy inngangsimpedans avføler spenningen på linjen 26 over Z , sløyfeim-pedansen, og foretar en differensiell signaltransformasjon til enkelt-ende utgang. Forsterkeren 28 reagerer på transverselle signaler og intet annet, idet et transverselt signal defineres som et signal som forårsaker at ipotensialet på én side av en signaloverføringsvei forandres i forhold til signalet på den andre siden.

Komponentene og K ? ved 30 og 32 er konstante multiplikatorer. Spenningen v^ (et analogt inngangssignal, dvs. f.eks. et talesignal) på linjen 34 i telefonsentralen og v^ (den analoge signalutgangen fra forsterkeren'28) kobles til et summeringspunkt 36 over impedansene henholdsvis , for å utlede spenningen v^, hvilken spenning v^ kobles til inngangene til paret med differensialforsterkere 22 og 24.

Fig. 3 viser generelt en ekvivalentkrets 50 for en spenningstilbakekobling for sløyfestrømmen IL uttrykt ved kretsparametrene

i fig. 2.

Ved å sammenligne figurene 3 og 1 ser man at kretstopologien generelt sett er den samme og kan gjøres identisk ved å velge kretsparametere slik at Z& = Zg, og Vg = VQ, hvor Zg er en syntetisert ekvivalentimpedans, Zg er vekselspenningskildens avslutningsimpedans, Vg er en vekselspent spenning fra en spenningskilde og Vg er en syntetisert, ekvivalent spenning.

Uttrykt ved kretsparametrene i fig. 2 fås:

For å syntetisere en avslutningsimpedans Zg fra en lavere motstandsverdi Rg er det nødvendig at produktet k^*kq er et negativt tall når det regnes ut fra ligning 4. ;Fig. 4 viser en telefonabonnentsløyfe 60 med en sløyfestrøm 1"L styrt av strøm-tilbakekobling. En dif f erensiell balansedriv-krets for abonnentlinjen omfatter forsterkere 62 og 64 med lav impedans. Differensialforsterkerne 66 og 68 med høy inngangsimpedans avføler spenningen over Rg ved 7 0 henholdsvis 72. Spenningen over Rg er direkte proporsjonal med sløyfestrømmen IL-Utgangene fra forsterkerne 66 og 68 summeres i summeringskrets 74 for å utlede spenningen v^ på linjen 76, hvilken spenning er direkte avhengig av abonnentlinjens sløyfestrøm 'IL. Spenningen v^ er variabel bare som følge av variasjoner i transverselle signaler. Det longitudinelle signalet blir kansellert i summeringskrets 74 fordi utgangsspenningene v a og v. d fra forsterkerne 66 henholdsvis 68 er like i størrelse, men har motsatt polaritet. Spenningene v^ og v^ kobles til summeringskrets 78 over de konstante multiplikatorkretser 80 henholdsvis 82, for å frembringe en summeringsspenning v^ på linjen 84 som kobles til inngangene til paret med differensialdrivkretser 62 og 64. Sløyfestrømmen IL, som fås fra kretsen i fig. 4, er: ;;Sløyfestrømmen IL til ligning 6 fremgår av ekvivalent-skjemaet i fig. 5, som gjelder for strøm-tilbakekobling og hvor: Zg er den syntetiserte impedansen, mens vg er den syntetiserte ekvivalentspenning, og verdien på disse størrelser er gitt a-v følgende uttrykk: ;Ved å sammenligne kretsene i fig. 5 og fig. 1 er det åpen-bart at de funksjonelt sett er identiske så sant parametrene i ligningene 7 og 8 velges slik at: ;For at en termineringsimpedans Zg skal kunne syntetiseres fra en lavere motstandsverdi Rg, er det nødvendig at produktet K^Kq har en positiv verdi. ;Av den foregående generelle beskrivelse er det blitt vist at den ekvivalente transverselle avslutningsimpedans Z , som fremkommer ved grensesnittet a og b i figurene 2 og 4 (f.eks. grensesnittet mellom telefonsentralen og telefonabonnenten eller sam-bandet) , kan bli avstemt oppover eller nedover i overensstemmelse med ligningene 4 og 7, enten fra en mindre eller en større resi-stans Rg. De transverselle og longitudinelle avslutningsimpedanser kan styres uavhengig av hverandre. Den transverselle avslutningsimpedans kan justeres uten at dette påvirker den longitudinelle balanse til abonnentlinjen. Longitudinell balanse bestemmes bare ved tilpasning av matemotstandene R_,. Den longitudinelle avslutningsimpedans ér fortrinnsvis lik halvparten av matemotstandens Rg verdi. ;Det vises nå til fig. 6 som viser et grensesnitt mellom en telefonabonnentlinje og et samband. Grensesnittet er forsynt med impedansestyring v.hj.a. spenningstilbakekobling og omfatter impedansesyntese. Hele kretsen er gitt referansetall 100. Kretsen i fig. 6 er en foretrukken utførelse av en spesiell kretsimplementering av den generaliserte kretsen i fig. 2. Forsterkerne 102 og 104 i fig. 6 tilsvarer forsterkeren 22 med lav utgangsimpedans i fig. 2, forsterkeren 106 i fig. 6 tilsvarer forsterkeren 24 med lav impedans i fig. 2, forsterkeren 108 i fig. 6 tilsvarer differensialbufferforsterkeren 28 med høy inngangsimpedans i fig. 2, og forsterkeren 110 i fig. 6 tilsvarer summeringskretsen 36 og de konstante multiplikatorer K^ og K 2 i fig. 2. Mens kretsen i fig. 6 illustrerer en foretrukken utfø-relse konstruert for drift som telefonabonnentlinjekrets, kan andre telekommunikasjonsanvendelser kreve en syntetisert impedans, og da kan også en effektbevaring oppnås. Slike anvendelser dekkes også av oppfinnelsen, og fig. 6 kan tas som en illustra-sjon på slike anvendelser. ;En bufferforsterker med høy spenning omfatter operasjonsfor-sterkere 102, som er vist koblet opp i enhetsforsterkningsmodus med transistorene 112 og 114, som gir strømforsterkning, med Zenerdiode 116 og motstander 118 og 120, som gir forspenning til forsterkerkretsen, idet motstandene 122 og 124 utfører strømbe-grensning og beskyttelsesfunksjoner, samt med motstand 126 som minimaliserer krysstaleforstyrrelser. Utgangen fra den ovenfor nevnte bufferforsterker med høy spenning på linjen 128 er koblet til a-tråden i telefonabonnentsløyfen ved punkt a, over matemotstand Rg ved 130. På en lignende måte er en annen bufferforsterker med høy spenning dannet av operasjonsforsterker 106, som også er koblet i enhetsforsterkermodus med transistorene 13 2 ;og 134, som gir strømforsterkning, med Zenerdiode 136 og motstandene 138 og 14 0, som gir forspenning til forsterkerkretsen, ved motstandene 142 og 144, som tar seg av strømbegrensning og beskyttelse, og med motstand 14 6, som minimaliserer krysstaleforstyrrelser. Den sist beskrevne bufferforsterker med høy-spenningsutgang på linjen 148 er koblet til b-tråden til telefon-abonnentsløyfen ved punkt b over en annen matemotstand Rg ved 150. En operasjonsforsterker 108, som er koblet slik at den arbeider som differensialforsterker med høy inngangsimpedans, avføler spenningen over abonnentsløyfen (abonnentsløyfens a- og b-tråder) ved punktene a henholdsvis b. Utgangen fra operasjonsforsterker 108 på linje 152 er koblet til summerende forsterker 110 over motstand 154 og kondensator 156. Utgangen fra summerende forsterker 110 er koblet til den positive inngang til forsterkeren 106 over kondensator 158 og til den inverterende forsterker 104 med enhetsforsterkning, over linjen 160. Utgangen fra forsterker 104 er koblet til den positivt rettede inngang til forsterkeren 102 over kondensator 162. Utgangene fra forsterkerne 110 og 104* utgjør et differensielt balansert par av drivkretser som driver et par bufferforsterkere med høy spenning og enhetsforsterkning. Kondensatorene 162 og 158 bevirker at likespenningssignaler dekobles. Kondensatoren 156 bevirker en filtrering av likestrøm og former frekvenskarakteristikken til den syntetiserte impedans. Typisk kan det velges komponentverdier slik at man får en ekvivalent impedans for vekselstrøm på ca. 600 ohm. En standard batte-rispenning Vg på -48 volt fremkommer på linjen 164. Konven-sjonelle beskyttelsesdioder 166 og 168 er innsatt for forsterkeren 102, og beskyttelsesdioder 170 og 172 er på lignende måte tilveiebragt for forsterkeren 106.

I fig. 7 er det vist et grensesnitt for en telefonabonnentlinje/samband med impedansestyring ved hjelp av strøm-tilbakekobling. Dette grensesnitt omfatter impedansesyntese og er gene-reit illustrert ved referansetall 200. Kretsen i fig. 7 er den foretrukne utførelse av en spesiell kretsimplementering av den generaliserte krets i fig. 4. Forsterkerne 202 og 204 i fig. 7 tilsvarer forsterkeren 62 med lav impedans i fig. 4, forsterkeren 206 i fig. 7 tilsvarer forsterkeren 64 med lav impedans i fig. 4, forsterkeren 207 i fig. 7 tilsvarer summeringskrets 78 og de konstante multiplikatorer 80 og 82 i fig. 4, forsterkerne 208 og 210 i fig. 7 tilsvarer differensialforsterkerne 66 og 68 samt summeringskrets 74 i fig. 4. Kretsen som er vist i fig. 7 representerer en foretrukken utførelse av foreliggende oppfinnelse for drift i telefonlinjekretser. midlertid kan andre telekommunikasjonsanvendelser hvor det kreves en syntetisert impedans, være like velegnet som område for foreliggende oppfinnelse sett som en helhet. Oppfinnelsen omfatter også slike anvendelser.

Operasjonsforsterker 202 omfatter en bufferforsterker med høy spenning og med enhetforsterkning med transistorene 212 og 214 som sørger for strømøkning, Zenerdiode 216 og motstandene 218 og 220 frembringer forspenning til forsterkerkretsen, med motstandene 222 og 224 som henholdsvis sørger for strømbegrensning og beskyttelse, og med motstand 226 som minimialiserer krysstaleforstyrrelser. Utgangen fra forsterkeren 202 på linjen 228 er koblet til a-tråden til telefonabonnentsløyfen ved punkt a over matemotstand Rg ved 230. På lignende måte er en annen bufferforsterker med høy spenning omfattet av operasjonsforsterker 206, som også er koblet i enhetsforsterkningsmodus med transistorene 232 og 234 som frembringer strømforsterkning, med Zenerdiode 236 og motstander 238 og 240, som tilveiebringer forspenning til forsterkningskretsen, med motstandene 242 henholdsvis 244, som frembringer strømbegrensning bg beskyttelse, og med motstand 246, som minimaliserer krysstaleforstyrrelser. Bufferforsterkeren 206 med høy spenning på utgangslinjen 248 er koblet til b-tråden til telefonabonnentsløyfen ved punkt b over en annen matemotstand Rfi ved 250. Den foregående operasjon ligner den som er beskrevet under henvisning til fig. 6, imidlertid utgjør forsterkerne 208 og 210 i impedansestyringskretsen med strømtilbakekobling i fig. 7, en balansert differensiell strømavfølende forsterker som bare reagerer på transverselle signaler. Kondensatorene 252 og 254 dekobler likestrømmen, og kondensatoren 256 foretar de to funksjonene som omfatter blokkering av likespenning og forming av

Claims (1)

1. frekvenskarakteristikkene til termineringsimpedansen. Typisk er komponentverdiene valgt slik at man oppnår en ekvivalent vekselstrømsimpedans på 600 ohm tvers over terminalene a og b. Beskyttelsesdiodene 252 og 254 er tilveiebragt for forsterkeren 202, mens beskyttelsesdiodene 256 og 258 er tilveiebragt for forsterkeren 206. 1. Fremgangsmåte for å forsyne en to-tråds telekommunikasjonslinje, og da særlig en analog telefonlinje som har variabel impedans, med en styrt sl øy festrøm fra en tilførsels-krets, hvilken fremgangsmåte omfatter følgende trinn: a) ledning av sl øy festrømmen (IL) gjennom første og andre 1 injematningsmotstander (Rb) til telekommunikasjons1 injen (a,b), b) avføling av spenningen over hver av 1 injematningsmotstandene (Rb, fig- 4,7) eller over linjen (a,b, fig. 2,6) for å utlede et analogt utgangssignal (V4) direkte relatert til sl øy f estrømmen (I|_) henholdsvis linjespen-n i n g e n , c) kansellering cv longitudinelle signaler slik at utgangssignalet (V4) fra avfølingen bare er avhengig av de transverselle signaler, karakterisert ved at fremgangsmåten dessuten omfatter følgende trinn: d) summering av innkommende analoge signaler (Vi) og utgangssignålet (V4) for å gi en aktiv tilbakekobling til sl øy festrømmen , og e) styring av tilbakekoblingen, avhengig av de transverselle signaler (V4), for å styre den aktive tilbakekoblingen slik at den oppnådde transverselle vekselsspenningsimpe-dans over linjens avslutning som dannes av tilførsels-kretsen for telekommunikasjons1 injen , syntetiseres fra en lavere motstands verdi (f.eks. Rb)- 2. Ti 1 førselskrets for å forsyne en to-tråds telekommunikasjonslinje, og da særlig en analog telefonlinje som har variabel impedans, med en styrt sløyfestrøm ifølge fremgangsmåten i krav 1, hvilken krets omfatter; to 1 injematningsmotstander (Rg); drivorganer (62, 64) for kopling av sløyfestrøm-men (IL) gjennom matningsmotstandene til abonnentlinjen; en detektor (66, 68) for å avføle spenningen over linjen ved 1 injematningsmotstandene (Rg) for å utlede et analogt utgangssignal (V4) for kansellering av longitudinelle 1 injespenninger slik at utgangssignalet (V4), som kan være et analogt talesignal, bare avhenger av de transverselle 1 injespenninger; og en summasjonskrets (78) som blir tilført analoge inngangssig-naler (Vi), som kan være andre analoge tal esignaler, og det analoge utgangssignal (V4) fra drivorganene (66, 68) for å gi en aktiv ekkoti1bakekoplingsundertrykkelse styrt i avhengighet av linjelengden, k a r, a k t e r i s e r t v e d at drivorganene omfatter første (62,22) og andre (64,24) lavimpe-dansforsterkere koblet henholdsvis til første og andre 1 injematningsmotstand (Rb)- 3. Krets ifølge krav 2, karakterisert ved at størrelsene til den første og andre 1 injematningsmot-standen (Rb) er like slik at den felles avvisningsmodus bestemmes ved tilpasning av 1injematningsmotstandene.