SE514378C2 - Aktiv impedansomvandlarkrets och splitter samt terminering av en tvinnad parledning - Google Patents

Description

l5 20 25 30 .f«<; ' ~ utnyttja den stora installationsbas som redan existerar, utan att behöva 'vänta på installation av' fiberkablar i accessnätverket.

Exempel på sådana system innefattar Asymmetric Digital Subscriber Line (ADSL) och en höghastighetsversion (VADSL).

En 'väsentlig' del av' denna teknologi ligger* i dess förmåga att samtidigt medge säker telefoni medan bredbandstjänsten' tillhandahàlles. Denna möjlighet undanröjer behovet av extra kopparpar som annars skulle rasera den stora fördelen i förhållande till fiberinstallation. För att möjliggöra detta separeras telefonisignalerna från ADSL-signalerna medelst ett par splittrar, en centralt hos operatören och en lokalt hos kunden.

Således åstadkommer splittern. den filtrering son1 krävs för att POTS- och ADSL-banden före till separera deras ingàngarna respektive mottagare. Normalt finns det ett làgpassfilter mellan telefonen och telelinjen, och ett högpassfilter mellan ADSL- sändaremottagaren och telelinjen. Den isolering som àstadkommes av splittern brus- är viktig för begränsning av effekten, för reducering och för avlägsnande av transienter.

I många länder använder POTS komplexa, dvs. kapacitiva impedanser för terminering och balansering i överföringsbryggor vid telefoner och telefonstationer. Introduktionen av ADSL teknik i POTS kommer inte att lyckas om den nedför en reducerad kvalitet i talöver- föringen eller om de digitala signalerna påverkas av transienter inom POTS. Exempelvis kan talkvaliteten försämras av ekon, sidotoner eller. av' överföringsförluster. Å. andra sidan kan de digitala signalerna påverkas av POTS làgfrekventa signallerings- spänningar. 10 15 20 25 30 ' ' Ett passivt induktans-kapacitansfilter inom varje respektive passband har en nästan helt och hållet resistiv impedans. Detta gör det nödvändigt att ha någon form av impedanskonvertering, för att tillmötesgå krav från operatören att inlänkningsdämpning och återgàngsdåmpning skall kunna mätas mot en komplex impedans.

Impedansen. för' POTS-signalleringsfrekvenser' måste 'vara. höga för ett oterminerat filter. hos impedansomvandlaren. 1 för denna frekvens, och därför' måste impedansen hos làgpassfiltret vara hög.

En splitter som är försedd med en aktiv impedansomvandlare beskrivs i ”ADSL and VADSL Design av' John Cook och Phil Sheppard, SELECTED AREAS IN COMUNICATIONS, Splitter and Telephony IEEE JOURNÄI» ON VOL. 13, nr. 9, Performance", DECEMBER 1995.

Denna impedansomvandlare är försedd med en förstärkare som har mer förstärkning för låga frekvenser än för höga frekvenser. Som en följd av detta behövs en höginduktanstransformator som förorsakar problem med en hög läckinduktans för höga frekvenser. Impedansen för filtren blir härvid för låg, så att parallellkapacitanserna kommer att belasta ringsignal och impulsering för POTS för mycket.

Denna kända splitter är försedd med en kondensator som är placerad utanför impedansomvandlaren och därvid skapar en impedans som skiljer sig fràn referensen.

REDOGÖRELSE FÖR UPPFINNINGEN Ett ändamål med uppfinningen år därför att åstadkomma en enkel och effektiv aktiv splitter som reducerar de ovan beskrivna problemen.

Enligt uppfinningen åstadkommes detta medelst en impedans- omvandlarkrets som. är kännetecknad, av' att en första spole är ansluten. till ett högfrekvensmodenx via, en. första och. en. andra Vanligen. är impedansomvandlarfunktionen4 10 15 20 25 30 .karakteristiska x . <. fl , _ . *_ -»_,;- . .i v .f Ü < t _ _ _- -\< . .. < - <4 < . ' a- -- _ .- _ , '. - ß ~ f - 1 < 1 1 f =-r< « . , _ -v -- ~ ~. <«;\ _. .<1 ;-«..- k. :f ~ f - - 4 . , _ , kondensator, att en andra spole är ansluten i serie med en tredje spole via en tredje kondensator, och att en abonnentlinje är ansluten över de andra och tredje spolarna.

I ett speciellt utförande av uppfinningen är den tredje kondensatorn gemensam för bàde làgpassfiltret och högpassfiltret.

Lämpligen är seriekapacitansen hos modemgrenens två kondensatorer cirka två gånger så hög som kapacitansen hos den tredje kondensatorn som är gemensam för bàde högpassfiltret och làgpassfiltret.

.Enligt ytterligare ett utföringsexempel av uppfinningen är kretsen försedd med en förstärkarkrets omfattande en kondensator, ett motstånd och en operationsförstärkare. Alternativt kan förstärkar- kondensator, ett första motstånd, en kretsen omfatta en operationsförstärkare och ett andra motstånd.

Enligt ett annat utföringsexempel av uppfinningen samverkar de tre transformatorinduktansspolarna för bildande av en 2:1:1 transformator.

Ett föredraget utförande av uppfinningen används för separering av ADSL signaler från blandade ADSL och POTS signaltransmission längs en telefontransmissionsledning med tvinnade par.

Splittern enligt uppfinningen omfattar en aktiv impedansomvandlar- krets för sammankoppling av högpassfilter och ett làgpassfilter försett med organ för aktiv konvertering av dess till en som är resistans inom passbandet komplex impedans, varvid högpassfiltret omfattar en transmissionslednings- 10 15 20 25 30 ._ . _ _ - - '__/häxa f ¿ . .- .. (r _ , _ 4 - *: ' *f- < f <' f _ - ,_ _ _~ - \._ .<. f. -. i « (ut . I --- '- «_,- '~-=- »1 1.- «.<«. f, ,,. . « « i « ..- . _ _ - - _ ._ m .f _. 5 brygga med tre samverkande transformatorinduktansspolar, och kännetecknas _av att en första spole är ansluten till ett högfrekvensmodem via en första och en andra kondensator, att en andra spole är ansluten i serie med en tredje spole via en tredje kondensator, och att abonnentlinjen är ansluten över de andra och tredje spolarna.

Termineringen omfattar en splitter för uppdelning av en abonnentlinje i en första transmissionsgren omfattande ett làgpassfilter för tillhandahållande av teletjänstsignal- transmission längs abonnentlinjen och en andra transmissionsgren omfattande ett högpassfilter för dämpning av teletjànstsignalerna och för tillhandahållande av digital höghastighetsdataöverföring längs abonnentlinjen, vilken splitter omfattar en aktiv impedans- omvandlarkrets för sammankoppling av högpassfiltret och làgpassfiltret som är försett med organ för aktiv konvertering av dess karakteristiska resistans inonx passbandet till en komplex impedans, varvid högpassfiltret omfattar en transmissionslednings- brygga. med tre samverkande transformatorinduktansspolar, och är kännetecknad av att en första spole är ansluten till ett högfrekvensmodem via en första och en andra kondensator, att en andra spole är ansluten i serie med en tredje spole via en tredje kondensator, och att abonnentlinjen är ansluten över de andra och tredje spolarna.

KORTFATTAD FIGURBESKRIVNING Uppfinningen kommer i det följande att beskrivas ytterligare pà ett icke-begränsande sätt under hänvisning till bifogade ritningar, pà vilka: Fig. 1 är ett blockschema som schematiskt visar termineringen enligt uppfinningen, 10 15 20 25 30 s: ._,_ ^Ä!i14t%25§78T 6 Fig. 2 är ett kretsschema som visar funktionen hos den aktiva impedansomvandlaren enligt uppfinningen, Fig. 3 är ett kretsschema som visar detaljer av ett första utförande av impedansomvandlarkretsen enligt Fig. 2, Fig. 4 är ett kretsschema som visar detaljer hos ett andra utförande av impedansomvandlaren enligt Fig. 2, and Fig. 5 schematiskt åskådliggör anordningen av högpass och lågpassfiltren i enlighet med uppfinningen.

DETALJERAD BESKRIVNING AV UPPFINNINGEN Den aktiva impedansomvandlarkretsen enligt föreliggande uppfinning ingår i termineringen av en telefonabonnentlinje som uppvisar både komplex och resistiv impedans.

Kretsen kan exampelvis användas i en ADSL splitter där linjen är vatt betrakta som komplex för låga frekvenser såsom POTS (0,3 - 3.4 kHz) och komplex eller resistiv för ADSL frekvenser (30 - kHz) utformad för så kallad tvinnad parledning för tillhandahållande av dubbelriktad telefonförbindelse. llOO samt tillhörande högpass och làgpassfilter. Kretsen är Blockschemat i Fig. 1 visar en abonnentlinje 10 som är ansluten till ett modem 11 via ett högpassfilter 12. En telefon eller en växel är även ansluten medelst ledningarna 13 till högpassfiltret 12 via en första impedansomvandlare 14, ett làgpassfilter 15 och en, andra impedansomvandlare 16. Modemet ll är exempelvis ADSL modemet.

Fig. 2 visar impedansomvandlaren omfattande en transmissions- ledningsbrygga med en sats av tre samverkande transformator- induktansspolar l7a, 18a och l9a. De tre transformatorinduktans- 10 15 20 25 ^ :æfvrsr spolarna samverkar för bildande av en 2:l:l transformator, dvs. nl=n2=n3/2. En förstärkarkrets omfattar kondensatorerna 20, motstånden 21 och operationsförstärkare 22a, 22b.

C kan antas vara stor. Zf är làgpassfiltrets impedans. Den transformerade impedansen Zin kan beräknas enligt följande: Zin = (Zf * Zr * R3)/(R * (R3 + R4)) + (Zf * R3)/(R3 + R4) För telefonifrekvenser kan Zf sättas lika med Rf som är lägpassfiltrets 15 karakteristiska impedans.

Zr kan väljas att ha samma konfiguration som den komplexa -referensimpedansen Zo, ofta i enlighet med Fig. 3.

Således: Zin = (Zf * R3)/(R3 + R4) * (Zr/R + 1) = Zo När RÉ/(R3 + R4) är lika med Ra/Rf, kan Zr väljas enligt Fig. 4.

Genom detta kan Rf väljas större än Ra (ett vanligt värde är 270 ohms), vilket gör det möjligt att dimensionera lágpassfiltret sä att den totala kapacitansen mellan grenarna ll och 13 kan bli tillräckligt liten för att impedansen för ringsignaler skall uppfylla operatörens krav. För frekvenser högre än làgpassfiltrets där Zr< brytfrekvens, (Zr kommer att ha samma brytfrekvens som Rb och Cb), är det möjligt att skriva inimpedansen som: Zin = (Zf * R3)/(R3 + R4) 10 15 20 25 30 ' : *iS-f? 78 ¿ Om làgpassfiltret börjar och slutar med en kondensator Cf, är det möjligt för frekvenser betydligt högre än brytfrekvensen Zf att skriva: Zf = 1/(j * m * Cf) Den till linjesidan överreducerade kapacitansen blir: Ch = Cf * Rf/Ra denna kapacitans är en del av högpassfiltret och verkar samtidigt son: en låg impedans för~ höga frekvenseru De höga frekvenserna kopplas med hjälp av' 1àginduktanstransformatorn l7a-l9a vidare till modemsidan ll. Transformatorns induktanser pà linjesidan 10 bildar en serieimpedans för telefonisignaler, men. eftersonl den resulterande impedansen är låg blir dàmpningen så liten att den väl ryms inom kraven. Transformatorns induktans pà modemsidan 10 utgör induktansen i högpassfiltret 12.

Högpassfiltret i Fig. 5 bildar ett tredje ordningens högpass- filter. Seriekapacitansen hos nwdemgrenens ll bàda kondensatorer 20a, 20b är dubbelt så kondensatorn 20, vilken är densamma för både högpassfiltret 12 och cirka stor somj kapacitansen hos làgpassfiltret 15.

Det ovan beskrivna splitterfiltret krav.

Villkor: bàda Generatorn är uppfyller följande filtren är sammankopplade utan någon linje. ansluten antingen pà telefonsidan eller pà växelsidan med den andra änden avslutad med den komplexa referensimpedansen. lO .Å!;14&f:5;Ä8 Driftdämpning: < 1 dB iL>n1 300 - 3400 Hz rned :maximalt 0.5 dB skillnad mellan högsta och lägsta värde.

Reflexionsdämpning: > 20 dB inom 300 - 3400 Hz.

Impedans vid 25 Hz: > 20 kohm.

Reflexionsdämpning från modemanslutning mot 100 ohm: > 10 dB inom' omrâdet 30 kHz till 1.1 MHz.

Uppfinningen är inte begränsad till de ovan beskrivna utföringsexemplen, utan flera modifieringar är möjliga inom ramen för uppfinningen. Exempelvis kan förstärkaren utformas annorlunda.

Claims (12)

10 15 20 25 30 f' i l O PÅTENTKRAV _

1. En. aktiv impedansomvandlarkrets for sammankoppling av ett högpassfilter (12) och ett lågpassfilter (15) som är försett med organ för aktiv' konvertering av' dess karakteristiska resistans inom passbandet till en komplex impedans, samverkande omfattar en transmissionsledningsbrygga med tre transformatorinduktansspolar (17, 18, 19), varvid en första spole (17) år ansluten till ett högfrekvensmodem (11) via en första och en andra kondensator (20a resp. 20b), en andra _spole (18) är ansluten i serie med en tredje spole (19) via en tredje kondensator (20c), och en abonnentlinje (10) är ansluten över de 19), 1: ä n n e t: e c k I1 a d (20c) andra och tredje spolarna 18, däravy att den tredje kondensatorn år' gemensanl för' både làgpassfiltret (15) och högpassfiltret (12).

2. Krets enligt kravet l, k ä n n e t e c k n a d därav, att seriekapacitansen hos modem- grenens (11) två kondensatorer (20a, 20b) är cirka dubbelt så hög som kapacitansen hos den tredje kondensatorn (20c).

3. Krets enligt kravet 1 eller 2, klä n n e t e c:]< n a d av en i impedansomvandlaren anordnad förstärkarkrets som omfattar en kondensator (20d), ett motstånd (21a) och en operationsförstårkare (22a).

4. Krets enligt kravet 1 eller 2, k ä n n e t e c:1< n a d av en i impedansomvandlaren anordnad förstårkarkrets som omfattar en kondensator (20d), ett första 'varvid högpassfiltret' 10 15 20 25 30 ll motstånd (21a), en operationsförstärkare (22a) och ett andra motstånd (2lb).

5. En splitter för* uppdelning' av' en abonnentlinje (10) i en första transmissionsgren (13) omfattande ett lâgpassfilter (15) för tillhandahållande av teletjänstsignaltransmission längs abonnentledningen och en andra transmissionsgren omfattande ett' (12) tillhandahållande högpassfilter för dämpning av teletjänstsignalerna och för av digital höghastighetsdataöverföring längs abonnentledningen, vilken splitter omfattar en aktiv impedans- för (12) (15) omvandlarkrets sammankoppling av högpassfiltret och lågpassfiltret som är försett med organ för aktiv konver- tering av dess karakteristiska resistans inom passbandet till en komplex impedans, varvid högpassfiltret omfattar en transmissions- ledningsbrygga med tre samverkande transformatorinduktansspolar (17-19), (17) är ansluten till ett varvid en första spole högfrekvensmodem (11) via en första och en andra kondensator (20a resp. 20b), en andra spole (18) är ansluten i serie med en tredje spole (19) via en tredje kondensator (20c), och abonnentlinjen (10) ar ansluten över de andra och tredje spolarna (18, 19), k ä n n e t e c k n a d därav, att den tredje kondensatorn (20c) är gemensam för bàde làgpassfiltret (15) och högpassfiltret (12).

6. Splitter enligt kravet 5, k ä n n e t e c k n a d därav, att seriekapacitansen hos modem- grenens (11) två kondensatorer (20a, 20b) är cirka dubbelt så hög som kapacitansen hos den tredje kondensatorn (20c). Splitter enligt kravet 5 eller 6,

7. k ä n n e t e c k n a d av en i impedansomvandlaren anordnad lO 15 20 25 30 12 förstàrkarkrets som omfattar en kondensator (20d), ett nmtstànd (21a) och en operationsförstärkare (22a).

8. Splitter enligt kravet 5 eller 6, k ä n n e t: e c }c n a d av en i impedansomvandlaren anordnad (20d). (22a) förstärkarkrets som omfattar en kondensator ett första (2la), motstånd (2lb). motstånd en operationsförstärkare

9. En terminering zur en tvinnad parledning (10) för telefon- överföring för tillhandahållande av tvàvågsförbindelse omfattande telefonsignaler via ett làgfrekvensband och digitala abonnent- linjesignaler via ett högfrekvensband, vilken terminering omfattar en splitter för uppdelning av' en abonnentledning i en första (13) (15) för tillhandahållande av teletjänstsignaltransmission längs abonnent- (ll) transmissionsgren omfattande ett lâgpassfilter ledningen och en andra transmissionsgren omfattande ett (12) tillhandahållande högpassfilter för dämpning av teletjänstsignalerna och för av digital höghastighetsdataöverföring längs abonnentledningen, vilken splitter omfattar en aktiv' impedans- (12) och làgpassfiltret (15) som är försett med organ för aktiv konver- omvandlarkrets för sammankoppling av högpassfiltret tering av dess karakteristiska resistans inom passbandet till en komplex impedans, varvid högpassfiltret omfattar en transmissions- ledningsbrygga med tre samverkande transformatorinduktansspolar (17-19), varvid en första spole (17) är ansluten till ett högfrekvensmodem (11) via en första och en andra kondensator (20a resp. 20b), en andra spole (18) är ansluten i serie med en tredje (19) (20c), (10) ar ansluten över de andra och tredje spolarna (18, 19), spole via en tredje kondensator och abonnentlinjen och ett andra' lO 15 20 ” s“.1J4 t varvar 13 k ä n n e t e c k n a d därav, att den tredje kondensatorn (20c) är gemensam för både lågpassfiltret (15) och högpassfiltret (12).

10. Terminering enligt kravet 9, k ä n n e t e c k n a d därav, att seriekapacitansen hos modem- grenens (11) två kondensatorer (20a, 20b) är cirka dubbelt så hög som kapacitansen hos den tredje kondensatorn (20c) .

11. Terminering enligt kravet 9 eller 10, k ä n n e t e c k n a d av en i impedansomvandlaren anordnad förstärkarkrets som omfattar en kondensator (20d), ett motstånd (21a) och en operationsförstärkare (22a) .

12. Terminering enligt kravet 9 eller 10, k ä n n e t e c k n a d av en i impedansomvandlaren anordnad förstärkarkrets som omfattar en' kondensator (20d), ett första motstånd (21a), en operationsförstårkare (22a) och ett andra motstånd (21b) .