SE467031B - Foerfarande foer avstaemning av balanseringsimpedansen i en gaffelkoppling - Google Patents

Description

Ås? 051 variablerna är beroende av varandra.

Föreliggande uppfinning avser att åstadkomma ett förfarande,med vars hjälp olika variabler av en balan- seringsimpedans med flere variabler kan avstämmas så, att optimit alltid hittas. Denna målsättning uppnås 'medelst förfarandestegen definierade i den kännetecknan- de delen av det närslutna patentkravet.

Förfarandet enligt uppfinningen skall nedan be- skrivas närmare under hänvisning till närslutna rit- ningar, där figur 1 visar en kabels typiska impedans på olika frekvenser, figurerna 2-7 åskådliggör olika åtgärdssteg i förfarandet enligt uppfinningen, figur 8 visar ett specifikt fall av en krets- konstruktion för utförande av förfarandet enligt uppfinningen, figur 9 visar en alternativ konstruktion för konstruktionen enligt figur 8, och figur 10 visar ett annat specifikt fall av en konstruktion för utförande av förfarandet enligt uppfinningen.

I figur 1 har visats en sedvanlig kabels impedans på olika frekvenser mellan 10 - 100 kHz. Från figur 1 kan man notera, att ímpedanskurvan kan nästan anföras som en del av en cirkelbåge, vilken placerar sig i det kvartal i koordinatsystemet som är begränsat av axlarna +Re och -Im i koordinatsystemet. En dylik impedanskurva kan approximeras med en koppling, vilken omfattar två i serie kopplade motstånd, av vilka parallellt med den ena kopplats en kondensator.

Om kabelns impedans betecknats med symbolen Zkab och balanseringsimpedansen med symbolen Z är det balans. möjligt att räkna anpassningsdämpningen As mellan två impedanspunkter på basen av följande uttryck 467 031 Zkab. _ Zbalans.

S _. _ Zkab. + Zbalans.

Anpassningsdämpningarna bildar på Re-Im nivån excentriska cirklar. Från formeln kan noteras, att det betydelsefulla är avståndet från origo. Samma AS-cirklar kan ritas var som helst på samma avstånd från origo.

I figur 2 har åskådliggjorts ett specifikt fall i vilket kabelns impedans vi övergränsfrekvensen be- tecknats som koordinatsystemets punkt Zky och vid lägregränsfrekvensen Zka_ Vid användning av balanserings- impedansen enligt uppfinningen, vilken omfattar två i serie kopplade motstånd R1 och R2 och en parallellt med den kopplad kondensator C1, kan man i utgångsläget anta att balanseringsimpedansen utgör en del av bågen i halvcirkeln mellan punkternaztyyoch Zta, Såsom figur 2 visar närmar sig balanseringsimpedansens värde värdet R1 då frekvensen närmar sig oändlig, och å andra sidan då frekvensen närmar sig värdet O, är balanseringsimpe- dansens värde R1 + R2. Dessa punkter RT och R1 + R2 definierar balanseringsimpedansbågens plats i koordinat- systemet.

I förfarandet enligt uppfinningen justeras först motståndet R1 så, att man uppnår maximal gaffelfördämp- ning (dvs. bästa anpassning)på den övre övervaknings- frekvensen. Eftersom balanseringsimpedansen bildar en halvcirkel på impedansnivån, förflyttar justering av R1 cirkelns mittpunkt. Då värdet av R1 motsvarar i stort sett ställningen, som balanseringsimpedansen erhåller vid frekvensen oändlig, förflyttar sig den övre frek- venspunkten i riktning av Re-axeln. Optimumpunkten finns i den minsta AS-cirkeln, vilken skärs av en kurva bildad av den övre frekvenspunkten. Via punkten och cirkelsn mittpunkt kannmn:rita en rak linje i riktning med Im- ¿e7 051 axeln. Den balanseringsimpedansen beskrivande halvcir- keln ändras alltså från värdena R1, R1 + R2 till värdena Rl, R: - R2. Balanseringsimpedansens nya plats har i figur 2 åskådliggjorts med en del av en halvcirkelbáge, 1 1 ty och Zta.

I följande steg av förfarandet enligt uppfinning- vars ändpunkter betecknats Z en justeras kondensatorn C1, som ligger parallellt med motståndet R2 så, att anpassningsdämpningen i den övre frekvenspunkten maximeras. Detta beskrivs i figur 3. Ändring av kondensatorns C1 värde förflyttar frekvens- punkterna på halvcirkeln (halvcirkeln hålls i övrigt på plats). Optimumet finns igen på motsvarande sätt i skärningspunkten mellan balanseringsimpedanskurvan och AS-cirkeln. Härvid är den nya platsen för balanserings- impedanskurvan mellan figurens 3 punkter Zây och Zâa.

Om kabelns impedanspunkt skulle vara på Re-axeln, skulle även balanseringsimpedansens optimumvärde ligga på Re-axeln. I praktiken är impedanspunkten belägen i IV-kvartalet, varvid optimumpunkten finns nedanför kabelns impedanspunkt (från Im-axeln sett).

I följande steg av förfarandet enligt uppfinning- en justeras motståndet R2 så, att anpassningsdämpningen i den nedre frekvenspunkten maximeras. Detta steg har àskådliggjorts i figur 4. Eftersom R1 nästan totalt be- stämmer den övre frekvenspunktens läge på Re-axeln (den övre frekvenspunkten ändras visserligen på halvcirkeln), kan justering av R2 inverka kraftigt endast på den nedre frekvenspunkten och förflyttar sig till punkten Zâa, vilken visas i figur 3. Denna punkt finns igen på mot- svarande sätt i skärningspunkten mellan balanserings- impedanskurvan och AS-cirkeln. I detta förfarandesteg förblir det andra motståndets värde oförändrat vid värdet R: och det andra motståndet ändras från värdet R2 till värdet nå; I följande förfarandesteg upprepas det första steget, dvs. motståndet R1 justeras medelst den övre 467 031 frekvenspunkten så, att anpassningsdämpningen på denna övre frekvens maximeras. Härvid ändras motståndets värde från R: till värdet R? och punkten på realaxeln, vilken punkt definierar halvcirkelbågens andra ände ändras 1 1 2 1 från värdet R1 + R2 till värdet R + R . Detta har 1 2 åskådliggjorts i figur 5. Härvid förflyttas balanse- ringsimpedanskurvan mellan punkterna Zây och Zâa.

I förfarandets följande steg upprepas det tredje förfarandesteget, dvs. motståndet R2 justeras medelst den lägre frekvenspunkten så, att anpassningsdämpningen i denna lägre frekvenspunkt maximeras. Härvid förflyttas den ena ändpunkten av halvcirkelbågen, som beskriver balanseringsimpedansen, från realaxelns punkt R? + R; till punkten R? + Rš. Detta har åskådliggjorts i figur 6. Härvid förflyttas balanseringsimpedansen mellan 4 5 ty och Zta.

Som förfarandets sista steg justeras kondensa- figurens 6 punkter Z torn C1 så, att man uppnår maximal anpassningsdämpning på hela det sändande frekvensområdet. Härvid förflyttar sig halvcirkelbågens del, som beskriver balanserings- impedansen, längs med samma båge såsom åskådliggjorts i figur 7. Härvid kommer balanseringsimpedansen att vara belägen mellan punkterna Zây och Zâa. Denna balansering är synnerligen optimal och motsvarar i praktiken rela- tivt exakt kabelns verkliga impedans. I detta sista för- farandesteg är det även möjligt att utföra en accentue- ring gällande de olika frekvenserna medelst filtrets frekvensmotstånd. Ävenom förfarandet enligt uppfinningen ovan be- skrivits med hjälp av endast ett specifikt fall inses, att medelst förfarandestegen enligt uppfinningen är det alltid möjligt att uppnå en ytterst optimal anpassning av balanseringsimpedansen.

I det följande beskrivs med referns till figur 8 en specifik konstruktion för utförande av ovan anförda förfarande. I det i figur 8 visade fallet har brokopp- 467 051 lingen, som bildar gaffeln, utförts av två motstånd R, och balanseringsimpedansen, vilken avstäms relativt kabelns impedans Zkab_ har utförts, såsom ovan redan anförts, medelst seriekoppling av två motstånd RT och R2, varvid man parallellt med det andra motståndet R2 kopplat kondensatorn C1. Motstånden R1 har anförts att justeras med storheten B och motstànden R2 med storheten C och kondensatorn C1 med storheten A. Signalen, som behövsföravstämning av balanseringsimpedansen fås till stånd medelst transmissionsgeneratorn 4. Då balanserings- impedansen avstäms är målsättningen naturligtvis, att få balanseringsimpedansen lika stor som kabelns impe- dans. I kretsen enligt figur 8 beräknas skillnaden mel- lan dessa två storheter medelst summatorn 5. Från sum- matorn 5 leds signalen, som beskriver skillnaden mellan balanseringsimpedansen och kabelns impedans till band- passfilter 6, 7 och 8. Bandpassfiltrets 6 passband mot- svarar hela funktionsområdet emedan bandpassfiltrets 7 passband motsvarar den övre övervakningsfrekvensen och bandpassfiltrets 8 passband den lägre övervakningsfrek- vensen. Sålunda är det möjligt medelst dessa bandpass- filter 6, 7 och 8 att genomföra de olika avstämnings- frekvenserna, som behövs i förfarandet. I vart och ett förfarandesteg används endast en av bandpassfiltren och valet av det rätta bandpassfiltret utförs medelst en omkopplare 9.Signalen från omkopplaren 9 likriktas på kretsen 10 för erhållande av signalens storhet, varefter signalen leds till kretsen 11, vilken justerar endera storheten A, B eller C i enlighetmedivilket förfarande- steg man befinner sig i, så att värdet av signalen från kretsen 10 minimeras, dvs. å andra sidan maximeras anpassningsdämpningen.

I figur 9 anförs en parallell konstruktion till konstruktionen enligt figur 8, vilken motsvarar kons- truktionen enligt figur 8 i övriga hänseenden med undan- tag för utförandet av balanseringsimpedansen. För att d\ 467 031 undvika kondensatorns justering, dvs. behovet av en justeringskondensator har kondensatorns justering ut- förts så, att balanseringsimpedansen fördubblats, dvs. bildats av två parallellt anpassade impedanser, vilkas kondensatorer C] och C2 är olika stora. Genom att sum- mera dessa impedanser medelst summatorn 1 i olika för- hàllanden till varandra, dvs. genom att multiplicera var och en impedans med en koefficient, vilkas summa är ett, får man till stånd nästan samma effekt, som om konden- satorn skulle justeras. Nämnda multiplicerande är utfört medelst multiplikatorer 2 och 3, av vilka den enas ko- efficient är beskriven A och den andras 1-A.

På basen av kretsarna visade i figurerna 8 och 9 inses, att förfarandet enligt uppfinningen trots sin skenbara inveckladhet kan genomföras medelst en mycket enkel och konkret och till och med med en med separata komponenter genomförbar kretsstruktur. Sålunda kan man tänka sig, att placera en dylik gaffelkoppling i alla modem, vilka före bildande av förbindelse utför automa- tiskt maximering av gaffeldämpningen. Simuleringsresul- tat, som utförts på en modell enligt figur 8 visar, att det med förfarandet enligt uppfinningen är möjligt att uppnå över 40 dB dämpning på funktionsområdet (80 kbit/s, 160 kbit/s modem) med alla typer av kablar och maximal tillverkníngsspridning. Simuleringen visar även att parametrarnas justeringsnoggrannhet inte är kritisk, m.a.o. kan resolutionen hållas hög. I praktiken innebär detta, att för variablerna A, B och C behövs kanske 24 eller 25 olika värden. Detta möjliggör digitaljuste- ring, i vilken medelst analogiomkopplare de lämpliga parametervärdena väljs. En dylik alternativ utförings- form har beskrivits i figur 10. I figur 10 har delar motsvarande delarna i figur 8 eller med dem analogiskt fungerande delar betecknats med samma referenstecken.

Den väsentligaste skillnaden mellan strukturerna enligt figur 8 och 10 är, att de olika parametrar avstämmande àev 031 signalerna nu utförts som n-ledarförbindelser 12, 13 och 14, via vilka styrningslogiken 15 styr utförandet av förfarandet enligt uppfinningen.

Såsom framgår ur ovan anförda kan nämnda n vara 4 eller 5.

Ibruktagning av förfarandet enligt uppfinningen t.ex. och den genomförande kretsstrukturen underlättar väsentligen modemets övriga delars konstruktion och speciellt genomförande av digitaliskt ekoavlägsnande.

Digitaliskt ekoavlägsnande underlättas ännu av, att reflektioner orasakde av missanpassningsställen (t.ex. kablar av olika typ efter varandra) i kabeln visas på gaffelkopplingen som impedans, varvid det är möjligt för gaffeln att avlägsna även en del av dessa. En ytterlig fördel kan anses vara uppfinningens egenskap, att den fungerar självständigt och förutsätter inte an- vändning av en processorQ

Claims (1)

1. 467 031 Patentkrav: Förfarande för avstämning av balanseringsimpe- dansen i en gaffelkoppling för att maximera gaffel- dämpningen på önskat funktionsfrekvensområde och främst på området mellan två funktionsfrekvenser, en högre och en lägre, vid användning som balanseringsimpedans en impedans bildad av två seriekopplade motstånd (R1, R2) och en parallellt med den ena kopplad kondensator (C1), k ä n n e t e c k n a d därav, att a) det första motståndet (R1) avstäms för att maximera gaffeldämpningen på den övre frekvensen, b) kondensatorn (C1) avstäms för att maximera gaffeldämpningen på den övre frekvensen, c) det andra motståndet (R2) avstäms för att maximera gaffeldämpningen på den lägre frekvensen, d) det första motståndet (R1) avstäms på nytt för att maximera gaffeldämpningen på den övre frekvensen, e) det andra motståndet (R2) avstäms på nytt för att maximera gaffeldämpningen på den lägre frekvensen, och f) kondensatorn (C1) avstäms för att maximera gaffeldämpningen på hela det använda frekvensområdet möjligen med betoning av vissa frekvenser.