專利名稱：用于二線傳輸系統(tǒng)的耦合電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸領(lǐng)域，尤其是，本發(fā)明涉及二線數(shù)據(jù)傳輸電路的雜音濾除、放大電路。
使用一對(duì)導(dǎo)線來(lái)傳輸數(shù)字信息是已知的?？梢杂眠@種二線系統(tǒng)互連許多不同的裝置，這些裝置包括計(jì)算機(jī)和電話交換網(wǎng)絡(luò)，在二線系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)同時(shí)在該相同的兩條線上接收和發(fā)送。當(dāng)一二線傳輸系統(tǒng)連接到計(jì)算機(jī)或類似裝置時(shí)，需要一可將數(shù)字信息送入計(jì)算機(jī)并從中傳送出來(lái)的耦合電路，這種電路被稱為二對(duì)四線轉(zhuǎn)換器或混合耦合電路，其一般例子表示在

圖1中。在圖1中，系統(tǒng)10由一個(gè)二線傳輸媒介、第一數(shù)字設(shè)備12和第二數(shù)字設(shè)備14所組成。每一數(shù)字設(shè)備含有接收和發(fā)送放大器，發(fā)送和接收放大器連接到傳輸媒介11，接收放大器13和發(fā)送放大器15在設(shè)備12中，而發(fā)送放大器19和接收放大器17在設(shè)備14中。在該應(yīng)用中，把發(fā)送和接收放大器耦合到該二線系統(tǒng)的電路被稱為混合耦連電路。在該混合耦連電路上的同步傳輸和接收通常是由2對(duì)4線轉(zhuǎn)換來(lái)實(shí)現(xiàn)的，其中，接收放大器和發(fā)送放大器都連接到同一對(duì)導(dǎo)線。一種用于在一個(gè)二線傳輸媒介上傳輸和接收模擬及數(shù)字信號(hào)二者的系統(tǒng)已被揭示于美國(guó)專利申請(qǐng)案第07/385，610號(hào)中，名為“數(shù)字附加主線系統(tǒng)”(DigitalAdded Main Line System)，此處引用該申請(qǐng)案以供參考之用。
上述設(shè)置方式具有一些固有的問(wèn)題。被傳輸?shù)男盘?hào)基本上相當(dāng)強(qiáng)，具有一達(dá)數(shù)伏特的振幅。經(jīng)傳輸線衰減之后，所接收到的信號(hào)通常是一非常小的，通常大約為數(shù)毫伏。當(dāng)所傳輸信號(hào)的一部分反饋到接收放大器時(shí)，高振幅的發(fā)送信號(hào)將消除進(jìn)來(lái)的信號(hào)。另外，雖然傳輸線和發(fā)送器的阻抗必須匹配，以使在該一對(duì)雙線上獲得最大的功率傳輸，但加入其中以改善傳輸特性的阻抗也進(jìn)一步衰減了進(jìn)入的信號(hào)，最后，進(jìn)入的雜音必須從進(jìn)入的信號(hào)中濾除，以改善接收，但是所述濾除必須不影響到向外輸出的信號(hào)。
上述問(wèn)題在本領(lǐng)域中是眾所周知的，而且已有各項(xiàng)解決辦法的嘗試。一種已知的混合耦連電路表示在圖2中，在與輸出變壓器T1并用中，電阻RF1為饋入電阻，其值選為使發(fā)送器的阻抗與負(fù)載ZL阻抗匹配，可獲得最大傳輸功率。假設(shè)系統(tǒng)在標(biāo)為“Sym”的線位置成鏡象映射，而且ZL為135歐姆，若T1無(wú)阻抗，則兩RF1將為67.5歐姆。Vprime將為1/2Vout(該RF1作用如同一分壓電路)，而且電路每一端可推動(dòng)另一端以獲得最大效率。電阻RF2和阻抗ZR用以鏡象映射出現(xiàn)在變壓器T1初級(jí)線圈上的電壓，該映射的電壓表示為VRef。在一較佳實(shí)施例中，該RF2和ZR和RF1的倍數(shù)(這里為RF1的5到15倍)，而且RD1和RD2相等并大約為RF2的5到15倍，一自Vout發(fā)送的信號(hào)導(dǎo)致VRec為零，這是由于RD1和RD2的分壓器所造成。VRef和Vprime之間的分壓造成倒相輸出信號(hào)，而且原來(lái)的輸出信號(hào)被同步地加到接收放大器。該兩信號(hào)彼此相消，造成反饋至接收器的輸出信號(hào)的極大減少。在此同時(shí)，進(jìn)入的信號(hào)Vsecond改變，而Vout仍然保持為零。只要Vout仍然為零，則VRef仍然大約為零，而且VRec等于1/2Vprime，這通過(guò)由RD1和RD2所構(gòu)成的分壓器接收到。
關(guān)于輸出特性，圖2中電路之輸出等于VRec＝Vprime·RD2(RD1+RD2)＝Vprime/2，當(dāng)RD1＝RD2時(shí)。
雖然圖2中的電路大大地減低了進(jìn)入接收器的反饋信號(hào)，由于分壓器，其仍然衰減了進(jìn)入的信號(hào)大約1/2，因此，有必要保留圖2中電路的信號(hào)相消特性，但仍然可獲得改善的進(jìn)入信號(hào)。
本發(fā)明是對(duì)已知混合耦連電路的改進(jìn)，通過(guò)加上額外的側(cè)部線圈至耦合變壓器，以及把RF1連接到改進(jìn)的變壓器的中央線圈以及把各RD1連接到該改進(jìn)的變壓器的外部線圈，所接收到的信號(hào)強(qiáng)度比已有技術(shù)中增強(qiáng)。以此方式，VRec/Vprime最大值趨近1，不同于已有技術(shù)中的最大值1/2。
由于增加ZR的阻抗，所接收到的信號(hào)強(qiáng)度也能增加，導(dǎo)致VRef大于Vprime。在某些情況中，ZR包含一變壓器。當(dāng)使用變壓器時(shí)，在變壓器的次級(jí)線圈上測(cè)量VRef。其中，VRef可任意地大于Vprime。
參照下列附圖對(duì)實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明中將對(duì)本發(fā)明作更進(jìn)一步的描述。
圖1表示一般的2對(duì)4線傳輸系統(tǒng);
圖2表示一種已知的2對(duì)4線混合耦連電路的示意圖;
圖3是本發(fā)明的示意圖;以及圖4是本發(fā)明另一實(shí)施例的示意圖。
圖3表示本發(fā)明的較佳實(shí)施例。當(dāng)與圖2電路比較時(shí)，兩個(gè)額外的“側(cè)部”或線圈已被加在變壓器T1的初級(jí)側(cè)上，而且RD1和RF1的連接已稍作重新設(shè)置RF1仍然連接到中央“原有的”繞組，而RD1現(xiàn)在被連接到T1上新的、額外的線圈的端部。
該額外的線圈和重新設(shè)置的電阻可增加VRec/Vprime之比率，從大約0.5到幾乎1，因而使所測(cè)得的進(jìn)入信號(hào)的信號(hào)強(qiáng)度增大一倍。當(dāng)然，依VFeedback對(duì)Vprime之比率(此處稱為X)和VRef對(duì)Vprime之比率(此處稱為Y)而定，可能獲得各種不同的結(jié)果。
如在已有技術(shù)中那樣，RF1仍然被設(shè)定成匹配于負(fù)載阻抗ZL，以便提供適當(dāng)?shù)膬?nèi)部阻抗。由于RF1的值為ZL的1/2，因此用兩個(gè)這種電阻器來(lái)平衡系統(tǒng)。RF2和ZR被選取成使得2RF2+ZR之和介于2RF1+ZL之和的5到10倍之間。ZR被設(shè)定為使得VRef比Vprime大1.2到1.5倍。由于Y是VRef與Vprime之間的比率，因此RD2＝Y(jié)·N而且RD1＝X·N，其中N為任何適當(dāng)數(shù)值，以防止加載于系統(tǒng)并對(duì)接收器系統(tǒng)提供合理的阻抗。若僅有該側(cè)部線圈被加到變壓器，則RD1的值必須增加，與所增加的變壓器繞組比成比例，以便保持VRec等于零。若僅考慮VRef相對(duì)于VPrime的增加，則RD2必須增加一系數(shù)Y，以保持VRec等于零。
在圖3所示的電路中，VFeedback＝X·Vprime，其中X為VFeedback和Vprime之間的比率。如前所定義，Y等于VRef/Vprime。開始的時(shí)候VRec＝VFeedback·RD2/(RD1+RD2)然而，由于在此實(shí)施例中RD1事實(shí)上等于X·RD1而且RD2等于Y·RD2。
VRec＝X·Vprime·Y·RD2/(XRD1+YRD2)以及RD1＝RD2，簡(jiǎn)化后VRec＝Vprime.X·Y/(X+Y)現(xiàn)考慮圖2中電路的工作，其中VRec＝(Vprime/2)，經(jīng)修改后系統(tǒng)的性能結(jié)果等于VRec＝(Vprime/2)2X·Y/(X+Y)。
如圖3中所示，用于防止輸出信號(hào)反饋的原來(lái)的電壓抵消仍然與已有技術(shù)中相同，輸出信號(hào)的倒相和正常輸出信號(hào)總是同時(shí)加到輸入放大器，因而有效地消除了由發(fā)送信號(hào)所造成的反回饋。
在一特定實(shí)施例中，VFeedback/Vprime等于3，而且VRef/Vprime等于1.5。所接收到信號(hào)之信號(hào)強(qiáng)度比圖2電路中所接收到信號(hào)強(qiáng)度增加6db。
在較佳實(shí)施例中，ZR包含一個(gè)532Ω的第一電阻，串聯(lián)連接到一個(gè)0.015μf電容和一個(gè)3kΩ電阻的并聯(lián)組合。RF2等于210Ω，RD2等于13kΩ，RD1等30kΩ，而且RF1等于38.7Ω。變壓器T1具有一3比1.32的繞組比，并以一0.0047μf電容跨連在Vprime上。其他特定的元件值也可以選取以使性能最佳化。
如前所述，電阻和阻抗值的許多可能變化將改善或更改裝置的性能。在圖3實(shí)施例中，Y最大值為2，限制了VRec對(duì)Vprime之比率為2。圖4中，其中阻抗ZR已由一具有附加阻抗的變壓器所取代，Y可為任意大，造成VRec對(duì)Vprime之比任意大。
盡管對(duì)可能的變化給出了這些范圍，必須了解的是，所示實(shí)施例僅供說(shuō)明之用，而并非用于更改、限制或局限本發(fā)明范圍。許多其他修改和變化可實(shí)施于這里揭示的電路，而不偏離本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于帶有負(fù)載阻抗的2線傳輸媒介的2對(duì)4線耦合電路，包括用于放大輸出信號(hào)的輸出放大裝置，輸出阻抗裝置，連接到該輸出放大裝置，使該耦合電路的阻抗匹配于該傳輸媒介的負(fù)載阻抗，輸入放大裝置，連接到傳輸媒介，用于放大輸入信號(hào)，輸入阻抗裝置，連接到該輸入放大裝置和該輸出放大裝置，用于抵消來(lái)自該輸出放大裝置的輸出反饋，該輸入阻抗裝置兩端存在一參考電壓，以及變壓器裝置，連接到該輸出阻抗裝置、該輸入阻抗裝置和該傳輸媒介，用于連接所述2對(duì)4線耦合電路至所述傳輸媒介，該變壓器包含有一中央抽頭線圈，其具有一初級(jí)負(fù)載電壓橫跨于其上，以及數(shù)個(gè)側(cè)部線圈，連接到該中央抽頭線圈的端部，該側(cè)部線圈和該中央抽頭線圈具有一反饋電壓橫跨于該組合上，所述反饋電壓和所述初級(jí)電壓之比形成一比率X，所述參考電壓和所述初級(jí)負(fù)載電壓之比形成一比率Y，其中橫跨該輸入放大裝置所測(cè)得的電壓等于所述初級(jí)負(fù)載電壓乘上一個(gè)X乘Y再除X加Y的系數(shù)。
2.如權(quán)利要求1所述2對(duì)4線耦合電路，其特征在于，X的預(yù)定比率等于3比1。
3.一種用于二線傳輸媒介的耦合電路，所述耦合電路包含有一耦合電路阻抗和一中央抽頭變壓器，橫跨整個(gè)變壓器初級(jí)線圈的電壓對(duì)橫跨該中央抽頭線圈的電壓之比定義為X，而橫跨于所述耦合電路阻抗的電壓對(duì)橫跨該中央抽頭線圈的電壓之比定義為Y，所述電路具有一2XY/(X+Y)的轉(zhuǎn)換特性。
4.如權(quán)利要求3所述的耦合電路，其特征在于，Y等于2，X等于3。
全文摘要
一種二對(duì)4線混合耦合電路。所述電路具有二個(gè)額外的“側(cè)部”線圈連接到已有的輸出變壓器，所增加的線圈改善了所接收到信號(hào)的信號(hào)強(qiáng)度，以及有效地消除了來(lái)自輸出放大器的反饋。
文檔編號(hào)H04B3/08GK1060376SQ9110859
公開日1992年4月15日 申請(qǐng)日期1991年8月27日 優(yōu)先權(quán)日1990年9月4日
發(fā)明者大衛(wèi)·布里文, 杰恩·J·艾瑞格 申請(qǐng)人:雷化學(xué)股份有限公司