專(zhuān)利名稱(chēng)：用于耦合x(chóng)DSL信道的低通濾波設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及稱(chēng)為xDSL技術(shù)的技術(shù)領(lǐng)域。在這些技術(shù)中，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)例如ADSL(非對(duì)稱(chēng)數(shù)字用戶(hù)線)技術(shù)、VDSL(特高速率數(shù)字用戶(hù)線)技術(shù)以及HDSL或SDSL技術(shù)。本發(fā)明將在ADSL框架下通過(guò)例子進(jìn)行詳盡的說(shuō)明。但是，本發(fā)明也可結(jié)合其它xDSL技術(shù)應(yīng)用。這些技術(shù)實(shí)際上可以應(yīng)用于已有電話網(wǎng)絡(luò)的本地回路中，該本地回路由中心電話和用戶(hù)電話機(jī)之間網(wǎng)絡(luò)的媒介構(gòu)成。這些技術(shù)的一個(gè)實(shí)質(zhì)目的就是在前面的電話網(wǎng)絡(luò)的本地回路上實(shí)現(xiàn)不同類(lèi)型信號(hào)的同時(shí)傳輸一方面，這些信號(hào)涉及兩個(gè)用戶(hù)之間的通常會(huì)話，這些第一信號(hào)包括與語(yǔ)音相關(guān)的信號(hào)和信號(hào)通知信號(hào)，另一方面，信號(hào)涉及數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)典型地指用戶(hù)和可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)的網(wǎng)站之間交換的信息。
背景技術(shù)：
對(duì)于根據(jù)這些技術(shù)的傳輸，使用銅線對(duì)連接到用戶(hù)家里，該銅線對(duì)通常包括電話線或用戶(hù)環(huán)路，不同電話機(jī)與它們連接以便用于稱(chēng)為POST(簡(jiǎn)易老式電話業(yè)務(wù))的傳統(tǒng)模擬網(wǎng)絡(luò)或稱(chēng)為ISDN(或RNIS)的傳統(tǒng)數(shù)字網(wǎng)絡(luò)的用戶(hù)。該銅線對(duì)通常被扭絞并包括聚乙烯護(hù)套。
經(jīng)過(guò)該銅線對(duì)可以傳輸在基帶中，對(duì)應(yīng)POTS網(wǎng)絡(luò)的未調(diào)制模擬信號(hào)或?qū)?yīng)ISDN網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字信號(hào)。該基帶模擬信號(hào)通常頻率為0-4kHz，或者如果考慮到信號(hào)通知信號(hào)時(shí)為0-16kHz。該基帶數(shù)字信號(hào)的頻率范圍為0-94kHz。實(shí)際上，基帶用于電路模式傳輸；在高頻帶中，對(duì)應(yīng)例如與互聯(lián)網(wǎng)交換的信息的其它數(shù)字和調(diào)制后信號(hào)。該高頻帶覆蓋電話基帶的頂部直到大約1MHz。實(shí)際上，如果在對(duì)應(yīng)POTS模擬傳輸?shù)幕鶐е惺褂迷撱~線對(duì)，則該高頻帶從32kHz擴(kuò)展到1.1MHz；如果該銅線對(duì)用于數(shù)字傳輸，則該高頻帶從138kHz擴(kuò)展到1.1MHz。它通常用于永久傳輸，主要是分組模式，即在用戶(hù)和電話交換機(jī)之間建立永久通信。這樣人們可以避免在利用交換線路的連接期間發(fā)生的標(biāo)準(zhǔn)操作，這是一種用于臨時(shí)連接到計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的方法，它包括使用調(diào)制解調(diào)器、連接軟件和開(kāi)關(guān)電話網(wǎng)絡(luò)作為實(shí)現(xiàn)自己計(jì)算機(jī)和其它網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)之間通信的裝置。
特別是在最好為數(shù)字式的調(diào)制解調(diào)器利用基帶傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，且使用高頻帶來(lái)確保在稱(chēng)為互聯(lián)網(wǎng)電話通信的通信框架下的語(yǔ)音通信時(shí)，人們?cè)诤?jiǎn)化說(shuō)明的前提下，可以以示意性的方式考慮使用基帶來(lái)傳輸對(duì)應(yīng)語(yǔ)音通信的第一種類(lèi)型信號(hào)，即語(yǔ)音，使用高頻帶來(lái)傳輸涉及互聯(lián)網(wǎng)站訪問(wèn)的第二種類(lèi)型信號(hào)，即數(shù)據(jù)。
該基帶僅能實(shí)現(xiàn)低流率(當(dāng)前模擬調(diào)制解調(diào)器為56Kbits/s，數(shù)字調(diào)制解調(diào)器為64kbits/s)，而高頻帶可以實(shí)現(xiàn)高流率(可以達(dá)到10Mbits/s)。
圖1示出在ADSL配置中頻帶的使用。Y軸100表示所發(fā)射信號(hào)的功率，x軸101給出頻率范圍。為了簡(jiǎn)便起見(jiàn)將所發(fā)射的功率表示為平坦圖形。聲音頻譜102大約處于0到4kHz之間，頻譜103用于ADSL技術(shù)的數(shù)據(jù)傳輸，后者從大約30kHz到1.1MHz。在頻譜102和頻譜103之間為未使用的能帶107，該能帶里具有可能例外的處于12kHz或16kHZ的測(cè)定(taxation)信號(hào)。頻譜103分為兩個(gè)主要部分對(duì)應(yīng)用于上行數(shù)據(jù)(從用戶(hù)到交換機(jī))的頻譜的第一頻帶104和對(duì)應(yīng)用于下行數(shù)據(jù)(從交換機(jī)到用戶(hù))的頻譜的第二頻帶105。第二頻帶105大于第一頻帶104，這是因?yàn)樯闲袛?shù)據(jù)經(jīng)常對(duì)應(yīng)于用戶(hù)發(fā)出的請(qǐng)求，它們?cè)跀?shù)量上少于對(duì)應(yīng)于例如較大文件、圖像下載的下行數(shù)據(jù)。
調(diào)制解調(diào)器將頻譜103分在4.3125kHz的256個(gè)子帶106，這些子帶對(duì)應(yīng)可以根據(jù)所分配信道性能來(lái)最佳化傳送速率的獨(dú)立載波。為了在基帶中可以實(shí)現(xiàn)電話模擬傳輸，沒(méi)有使用劣等載波。在ADSL調(diào)制解調(diào)器的安裝期間，根據(jù)線路的狀態(tài)，可以激活任何載波。利用載波的DMT(離散多語(yǔ)音)調(diào)制或CAP(無(wú)載波幅度和相位)調(diào)制而編碼的位的數(shù)目取決于在所涉及頻帶內(nèi)線路的質(zhì)量，從6Mbits/s到8Mbits/s，傳送速率的間隔可以被確保為32kbits/s的增幅。
因此使用ADSL線路需要將低頻基帶與高頻帶分開(kāi)。圖2示意性示出在本地通信環(huán)路中的這些分離。在該圖中，通常的電話線或用戶(hù)環(huán)路200包括兩條銅線，從而確保用戶(hù)201和電話交換機(jī)202之間的連接。
電話交換機(jī)202確保連接到傳統(tǒng)電話網(wǎng)絡(luò)203和互聯(lián)網(wǎng)類(lèi)型網(wǎng)絡(luò)204。為了將對(duì)應(yīng)電話網(wǎng)絡(luò)203和互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)204的信號(hào)分開(kāi)，使用了第一語(yǔ)音數(shù)據(jù)信號(hào)分離設(shè)備205，它也稱(chēng)為開(kāi)關(guān)濾波器或分離器。通常分離器是與ADSL調(diào)制解調(diào)器聯(lián)系的電子設(shè)備，它可以使語(yǔ)音信號(hào)與數(shù)據(jù)信號(hào)分離，并使這些信號(hào)在兩個(gè)不同信道上傳輸。該分離器205下面被稱(chēng)為中央分離器。
該中央分離器205最通常的情況是集成在一分離卡中，該分離卡包括多達(dá)幾十個(gè)中央分離器。它的功能是將數(shù)據(jù)信號(hào)與語(yǔ)音信號(hào)分離，所述數(shù)據(jù)信號(hào)被指向互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)204，所述語(yǔ)音信號(hào)被指向傳統(tǒng)電話網(wǎng)絡(luò)203。該中央分離器205的其它功能是將由傳統(tǒng)電話網(wǎng)絡(luò)203發(fā)射的語(yǔ)音信號(hào)和由下面將要說(shuō)明的訪問(wèn)多路復(fù)用器206發(fā)射的信號(hào)復(fù)用，以便利用相同的線圈對(duì)200發(fā)送這些信號(hào)。在理論上，低頻濾波器和高頻濾波器存在于中央分離器205中，它可以使語(yǔ)音信號(hào)和ADSL信號(hào)分別通過(guò)。該中央分離器205的設(shè)計(jì)必須使傳統(tǒng)POTS電話服務(wù)和/或ISDN網(wǎng)絡(luò)不會(huì)受到ADSL信號(hào)的干擾，而且ADSL信號(hào)的數(shù)據(jù)流不會(huì)受到這些網(wǎng)絡(luò)中的特定傳統(tǒng)操作特別是摘機(jī)/掛機(jī)操作的干擾。
傳送到或從互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)204發(fā)出的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)稱(chēng)為DSLAM的DSL訪問(wèn)復(fù)用器206，它與中央分離器205連接。DSLAM(數(shù)字用戶(hù)線路訪問(wèn)復(fù)用器)是特別設(shè)計(jì)用于DSL設(shè)備的訪問(wèn)復(fù)用器，通常適用于電話交換位置，它利用臨時(shí)復(fù)用技術(shù)經(jīng)過(guò)互聯(lián)網(wǎng)上發(fā)送信號(hào)。在特定情況下，該DSLAM還存在于電話交換機(jī)之外，以便于減小用戶(hù)和DSLAM之間的距離。實(shí)際上，經(jīng)過(guò)電話線進(jìn)行的高頻信息傳輸?shù)馁|(zhì)量直接取決于該線路的長(zhǎng)度。在這種情況下，人們希望利用光纖將安裝在特定位置之中的DSLAM連接到電話交換機(jī)，并且利用傳統(tǒng)電話線將該DSLAM連接到用戶(hù)家里，該傳統(tǒng)電話線包括兩個(gè)銅線。
在用戶(hù)201側(cè)還存在與電話線200連接的分離器207。該分離器207稱(chēng)為主分離器。它的功能也是將傳輸?shù)脚cADSL調(diào)制解調(diào)器相聯(lián)系的個(gè)人計(jì)算機(jī)208的數(shù)據(jù)信號(hào)和傳輸?shù)絺鹘y(tǒng)電話機(jī)209的語(yǔ)音信號(hào)分離。理論上，低頻濾波器和高頻濾波器存在于主分離器207中，它可以使語(yǔ)音信號(hào)和ADSL信號(hào)分別通過(guò)。對(duì)于中央分離器205，該主分離器207的設(shè)計(jì)必須能夠防止各類(lèi)型信號(hào)受到其它類(lèi)型信號(hào)的干擾或改變的現(xiàn)象。
實(shí)際上，該分離器的低頻濾波器和高頻濾波器是分離的該高頻濾波器是使數(shù)據(jù)信號(hào)或僅使數(shù)據(jù)信號(hào)通過(guò)的濾波器，它部分或完全集成在ADSL調(diào)制解調(diào)器中。通常，阻塞能力包括一非常粗糙的高頻濾波器保護(hù)調(diào)制解調(diào)器免受線路上的直流侵害。如圖3所示，ADSL結(jié)構(gòu)包括兩個(gè)濾波器對(duì)，它們通過(guò)電話線L的兩個(gè)細(xì)線(filament)并聯(lián)安裝在電話交換機(jī)202側(cè)和用戶(hù)201側(cè)。一個(gè)濾波器對(duì)的第一個(gè)濾波器為低頻濾波器LF，第二個(gè)為高頻濾波器HF。如圖2所示，在電話交換機(jī)側(cè)，從傳統(tǒng)電話的多路復(fù)用器分配器上行連接第一濾波器，第二個(gè)濾波器連接至DSLAM。在用戶(hù)側(cè)，第一個(gè)濾波器與電話連接，第二個(gè)濾波器與ADSL調(diào)制解調(diào)器連接。每個(gè)濾波器用于僅隔離一個(gè)裝置，該裝置連接傳輸?shù)狡渌b置的信號(hào)。特別是，低頻濾波器用于防止語(yǔ)音信號(hào)受到數(shù)據(jù)信號(hào)的干擾。這種如位于用戶(hù)側(cè)的位于電話交換機(jī)側(cè)的濾波器正是本發(fā)明的目的。由于語(yǔ)言的濫用，這種濾波器也稱(chēng)為“分離器”。
為了使電話線傳輸?shù)墓β示哂凶罴训男剩仨毨米杩箤㈦娫捑€的輸入和輸出特征化，該阻抗的值盡可能地接近電話線的復(fù)數(shù)阻抗(complex impedance)特征值。這種特征阻抗稱(chēng)為Zc。實(shí)際上Zc是標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)加的值，所述的標(biāo)準(zhǔn)在不同國(guó)家可能不同，即使相關(guān)阻抗具有大體可比的值。因此，人們可以發(fā)現(xiàn)特別是歐洲阻抗、英國(guó)阻抗、德國(guó)阻抗和兩個(gè)分別為600ohm和900ohm的美國(guó)阻抗。這些阻抗之間的不同主要取決于所使用的銅線的直徑、扭絞線圈的絕緣和增益。
通常，該特征阻抗可以被模擬為圖4所示的形式，其中第一阻抗R1與第二阻抗R2串聯(lián)，第二阻抗R2與電容C并聯(lián)。該電路的等效阻抗為Zc＝R1+R2*(1-jR2Cw)/(1+(R2Cw)2)，其中w表示電話線上流動(dòng)的信號(hào)的脈動(dòng)(pulsation)。在將分離器插入電話線期間，必須確保分離器的輸入和輸出阻抗足夠接近該線的特征阻抗。從而確保最佳傳輸和在用戶(hù)家里的最小本地回聲效應(yīng)。
另外，在實(shí)踐這些技術(shù)中還應(yīng)當(dāng)考慮兩個(gè)其它限制條件-插入損耗因子，或ILF，它表示當(dāng)存在橋電路、濾波器、均衡器和其它電路時(shí)傳輸信道的功率損耗。在當(dāng)前情況下，該因子表示在不存在濾波器的情況和存在濾波器的情況之間，由于在電路中布置了濾波器而發(fā)生的傳輸損耗；根據(jù)大多數(shù)施行標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于1kHz，該損耗必須小于1dB。與1kHz處的衰減相比，該衰減失真的絕對(duì)值必須小于1dB。
-回波損耗因子，或RLF，它是返回信號(hào)的功率與傳輸信號(hào)功率的比值的測(cè)量值。它由以下公式表示RLF＝20log10abs(((Zin(w)_Zc(w))/((Zin(w)-Zc(w)))，其中Zin(w)表示人們希望測(cè)量該RLF的設(shè)備的輸入阻抗，Zc(w)是參考負(fù)載的阻抗。很明顯，該回波損耗對(duì)應(yīng)阻抗匹配的測(cè)量值。當(dāng)匹配為最佳(Zin(w)＝Zc(w))時(shí)，回波損耗擴(kuò)展至無(wú)窮大。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，低頻濾波器的回波損耗必須大于有用基帶(POTS網(wǎng)絡(luò)中為300-3400Hz，ISDN網(wǎng)絡(luò)中為300-94000Hz)中的大約18dB。
為了符合所有這些限制條件，已經(jīng)想象不同類(lèi)型的低頻濾波器。現(xiàn)有技術(shù)中的一種最佳解決方案是使用橢圓濾波器，也稱(chēng)為Cauer濾波器。這些濾波器包括一連串橢圓單元，它們的基本結(jié)構(gòu)如圖5a所示。電話線L的一個(gè)細(xì)線包括并聯(lián)安裝的電感L50和第一電容C51。第二電容C52位于線L的兩個(gè)細(xì)線之間。該基本單元是對(duì)稱(chēng)的以便適應(yīng)于電話標(biāo)準(zhǔn)，從而獲得如圖5b所示的基本對(duì)稱(chēng)橢圓濾波器500。存在于該線的各傳輸支路上的這些部件與其它傳輸支路上的它們的對(duì)稱(chēng)部件具有相同的值。圖5b的右側(cè)部分示出了理論上雙橢圓單元的優(yōu)選實(shí)施例。該基本橢圓濾波器500仍然包括現(xiàn)有技術(shù)中使用的濾波器501，如圖5c所示。這些濾波器的其它可能實(shí)施例是將對(duì)稱(chēng)電感兩兩分組，使它們?cè)谙嗤拇藕酥車(chē)詈蠌亩顾鼈兂蔀樽儔浩?。最少可以獲得一具有四個(gè)變壓器的濾波器。這種濾波器所表現(xiàn)出的具體特點(diǎn)是并非它們的轉(zhuǎn)移函數(shù)的所有極點(diǎn)均為無(wú)窮大，且可以將未使用的能帶107(見(jiàn)圖1)限制為聲音頻譜102和用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)念l譜103之間的很窄的頻率范圍的特性。
但是，這種濾波器結(jié)構(gòu)并非完全滿意。該結(jié)構(gòu)具有很多缺點(diǎn)和/或不利首先，如圖5a到5c所示，該橢圓形濾波器的結(jié)構(gòu)包括非耗散無(wú)源部件。就是說(shuō)，特征阻抗的復(fù)數(shù)特性，其中，虛數(shù)部分并不由xDSL技術(shù)計(jì)算，迫使引入校正器以便得到最佳濾波器，該校正器包括多個(gè)負(fù)阻抗和/或電容。該校正器必須使用有源部件，而這些有源部件在圖5c中的濾波器中并沒(méi)有出現(xiàn)。
如已經(jīng)知道的，就ADSL信號(hào)的抑制和回波損耗而言，要求不同標(biāo)準(zhǔn)意味著在低頻濾波器中存在至少四個(gè)變壓器。因此，結(jié)論為一方面，制造該濾波器需要相當(dāng)大的成本，另一方面，由于鐵氧體市場(chǎng)的劇烈變化，有時(shí)會(huì)很?chē)?yán)重的短缺周期。
由于在現(xiàn)有技術(shù)的濾波器中使用了大量數(shù)目的線圈，因此各分離器所占據(jù)的空間應(yīng)當(dāng)在15-20cm2左右。這一尺寸非常重要，尤其是在電話交換機(jī)側(cè)，此處，在同一卡上同時(shí)安裝有大量分離器。
由于所使用的電感的公差不同，因此無(wú)源濾波器的性能在不同濾波器之間會(huì)極大不同，該公差通常在7％左右。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目標(biāo)是一種用于耦合x(chóng)DSL信道的低通濾波設(shè)備。它被設(shè)計(jì)集成在語(yǔ)音數(shù)據(jù)信號(hào)分離設(shè)備中以用于xDSL信道上的傳輸。本發(fā)明提出了一種新的濾波器設(shè)計(jì)，從而可以使用比現(xiàn)有技術(shù)中更低廉的成本制造比現(xiàn)有技術(shù)更小型的濾波器。
本發(fā)明的一個(gè)主要目的是提供一個(gè)低通濾波器，其可以避免上述的缺點(diǎn)。為了達(dá)到這一目的，本發(fā)明的低通濾波器局部被制造為集成電路的形式。本發(fā)明中用ASIC(特定用途集成電路)替換了現(xiàn)有技術(shù)中的Cauer濾波器。在本發(fā)明中，在電話線的各細(xì)線上布置一個(gè)ASIC，以便符合電話線的對(duì)稱(chēng)，這兩個(gè)ASIC具有相似的電路布局。優(yōu)選地，本發(fā)明的低頻濾波器中還存在若干無(wú)源元件。第一組無(wú)源元件可以限制施加到ASIC接線端上的電壓，第二組無(wú)源元件可用來(lái)構(gòu)成兩個(gè)ASIC之間的阻抗的校正器模塊。
本發(fā)明濾波器的結(jié)構(gòu)必須考慮的特定特征為首先，本發(fā)明濾波器的ASIC操作不需要額外的功率供應(yīng)。該濾波器被設(shè)計(jì)為使得電話線本地環(huán)路中的直流電流循環(huán)足以驅(qū)動(dòng)ASIC。實(shí)際上不需要外部額外的功率供應(yīng)也是因?yàn)楸景l(fā)明濾波器中所使用的ASIC為模擬ASIC。另外，使用這種ASIC便于信號(hào)的雙向流動(dòng)。實(shí)際上，本發(fā)明濾波器中存在數(shù)字ASIC，除了它們的能耗較大外，將還需要提供2線-4線的混合變壓器。該所提出的ASIC特別需要低功耗CMOS技術(shù)。
因此，本發(fā)明實(shí)際上涉及在包括第一傳輸線和第二傳輸線的電話線上所使用的低通濾波設(shè)備，其可以在電話交換機(jī)和裝有至少一個(gè)電話的用戶(hù)之間同時(shí)流通對(duì)應(yīng)模擬和/或數(shù)字窄帶服務(wù)的第一信號(hào)和對(duì)應(yīng)寬帶服務(wù)的第二信號(hào)，其特征在于它包括一有源部分，該有源部分包括串聯(lián)在第一傳輸線上的第一ASIC類(lèi)型有源元件和串聯(lián)在第二傳輸線上的第二ASIC類(lèi)型有源元件，與一無(wú)源部分相聯(lián)系的該有源部分具體包括同樣分別串聯(lián)在電話線的第一傳輸線和第二傳輸線上的第一電感類(lèi)型無(wú)源元件和第二無(wú)源元件，這些電感在電話線側(cè)位于各有源元件前面。
在本發(fā)明設(shè)備的特定實(shí)施例，該無(wú)源部分在線側(cè)可包括并聯(lián)設(shè)置于該電話線的兩個(gè)傳輸線之間的第一電容，和/或自用戶(hù)線側(cè)并聯(lián)設(shè)置于該電話線的兩個(gè)傳輸線之間的第二電容。本發(fā)明的濾波設(shè)備的無(wú)源部分因此包括二階濾波器。
在一實(shí)施例例子中，當(dāng)用戶(hù)的電話摘機(jī)后，該有源部分表現(xiàn)出階次等于或大于4的轉(zhuǎn)移函數(shù)，當(dāng)用戶(hù)的電話被摘機(jī)時(shí)，利用電話線上的電流循環(huán)來(lái)驅(qū)動(dòng)有源元件。該有源部分可以是例如至其接線端的電壓控制電流源。
電感的值可以被提升為足以使ASIC類(lèi)型有源元件前的電壓下降，從而使各有源元件的接線端電壓小于1伏特。
在一實(shí)施例例子中，本發(fā)明的濾波設(shè)備可包括位于電話線的兩個(gè)傳輸線之間的無(wú)源校正器模塊，該無(wú)源校正器模塊可以包括串聯(lián)的一個(gè)電阻和一個(gè)電容。
最后，重點(diǎn)需要指出本發(fā)明的低通濾波設(shè)備可以位于電話交換機(jī)中或用戶(hù)家里。


通過(guò)閱讀下面的說(shuō)明書(shū)和附圖可以更好地理解本發(fā)明及其不同的應(yīng)用。這些附圖僅作為說(shuō)明目的使用，并不對(duì)本發(fā)明進(jìn)行限制。這些附圖為圖1示出已述的ADSL分配的頻帶操作；圖2示出已述在ADSL線上低頻和高頻信號(hào)的分離原理；圖3示出已述在用于發(fā)送語(yǔ)音信號(hào)和xDSL信號(hào)的電話線上的濾波器的配置的一般外觀；
圖4示出已述電話線的復(fù)數(shù)特征阻抗的模型；圖5a到5c示出已述現(xiàn)有技術(shù)中使用的無(wú)源濾波器的例子；圖6示出本發(fā)明的低通濾波設(shè)備；圖7示出根據(jù)接收到的信號(hào)的頻率，各有源部件的阻抗值的曲線；圖8a到8b示出根據(jù)本發(fā)明的濾波設(shè)備的示意性轉(zhuǎn)移函數(shù)和該部件的無(wú)源和有源模塊。
具體實(shí)施例方式
圖6示出本發(fā)明低通濾波設(shè)備600的一般結(jié)構(gòu)。下面將說(shuō)明在將其放置在線路的用戶(hù)側(cè)A時(shí)的情況。但是，它也可以被放置在電話交換機(jī)側(cè)。在該圖中，存在傳統(tǒng)電話線L，該電話線L包括稱(chēng)為細(xì)線A或線TIP的第一傳輸線601和稱(chēng)為細(xì)線B或線RING的第二傳輸線602。在各傳輸線601和602上，分別具有電感603和604。這兩個(gè)電感由于電話線的對(duì)稱(chēng)性而具有相同的值。通常，該值大約為17.5mH(毫亨)。在各傳輸線上，具有分別與電感603，604串聯(lián)的ASIC類(lèi)型有源部件605。同樣，則這兩個(gè)ASIC相同。
本發(fā)明設(shè)備中插入的ASIC的阻抗根據(jù)到達(dá)該ASIC信號(hào)的頻率而變化，符合圖7所示的曲線。根據(jù)該曲線，人們可以發(fā)現(xiàn)在頻率接近0和大于200kHz時(shí)，該ASIC阻抗實(shí)際不存在，當(dāng)頻率值接近30kHz時(shí)，該ASIC阻抗的絕對(duì)值表現(xiàn)為最大，其對(duì)應(yīng)于圖1中未用能帶107的值。通常，由所使用的ASIC獲得的阻抗的最大值達(dá)到10k歐姆。因此在頻率達(dá)到30kHz時(shí)，抑制也最大，從而也可以確保低頻和高頻信號(hào)的分離。
在一特定實(shí)施例例子中，由于該形式的阻抗，ASIC605和606可以實(shí)現(xiàn)四階轉(zhuǎn)移函數(shù)Z(p)＝Z0((A0+A1p+A2p2+A3p3+A4p4)/(B0+B1p+B2p2+B3p3+B4p4))其中p為通過(guò)公式p＝j(luò)w而與角頻率w相聯(lián)系的拉普拉斯變量，其中這些系數(shù)的值為
Z0＝5A0＝1A1＝1.9e-3A2＝2.6e-7A3＝3.9e-12A4＝3.56e-19B0＝1B1＝1.64e-4B2＝1.54e-8B3＝8.2e-15B4＝3.56e-19在本發(fā)明的低通濾波設(shè)備中，包括有源部分該ASIC與一無(wú)源部分相聯(lián)系。該無(wú)源部分具體包括電感603和604。該部分還可包括第一電容610，它在位于線圈603和604以及ASIC605和606之間的連接點(diǎn)P1處連接兩個(gè)傳輸線601和602。第一電容610可以使本發(fā)明設(shè)備的無(wú)源部分完成與電感603和604的聯(lián)系，然后包括一二階無(wú)源濾波器。該第一電容610的值通常為27nF。
第二電容611，其在位于用戶(hù)A側(cè)的濾波器600的輸出處，在各傳輸線上的連接點(diǎn)P2將兩個(gè)傳輸線601和602連接起來(lái)。該第二電容611實(shí)質(zhì)用于過(guò)濾可能由各ASIC產(chǎn)生的高頻噪聲信號(hào)。該電容還可以過(guò)濾根據(jù)xDSL技術(shù)而發(fā)送的高頻信號(hào)。該第二電容611的值通常為56nF。
此種結(jié)構(gòu)使得本發(fā)明的濾波設(shè)備可以得到如圖8a所示的轉(zhuǎn)移函數(shù)。在該圖中，曲線800是圖8b中所示的曲線的合成。在圖8b中，為實(shí)線的第一曲線801表示涉及電容610和611以及電感603和604的無(wú)源二階濾波器的轉(zhuǎn)移函數(shù)。它是二階濾波器的轉(zhuǎn)移函數(shù)。為虛線的第二曲線802表示有源部件605和605的轉(zhuǎn)移函數(shù)。在接近30kHz的頻率出現(xiàn)最大衰減。在圖8a中，可以看到在接近30kHz的頻帶中出現(xiàn)最大衰減，該頻帶對(duì)應(yīng)于將用于語(yǔ)音通信的頻譜和用于xDSL技術(shù)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移的頻譜分開(kāi)的頻帶。
無(wú)源部件的存在可以確保最大衰減在該頻帶之外。因此，不需要提供ASIC605和606，這些ASIC會(huì)在該頻帶以外表現(xiàn)出極大提高的阻抗。
根據(jù)國(guó)家不同，頻帶的抑制區(qū)域也不同；例如美國(guó)為65dB而歐洲為55dB。通過(guò)按照不同方式對(duì)ASIC編程可以實(shí)現(xiàn)這些不同值。后者可以使得在不同國(guó)家保持相同的結(jié)構(gòu)；它足以調(diào)節(jié)包括它們的不同級(jí)的增益；每一級(jí)實(shí)際上都包括一電壓控制的電流源。
在一特定實(shí)施例中，在兩個(gè)傳輸線601和602之間布置一稱(chēng)為無(wú)源模塊609的無(wú)源部件電路。該無(wú)源模塊609用于在線L上執(zhí)行阻抗匹配操作，它可以調(diào)節(jié)本發(fā)明濾波設(shè)備的輸入和輸出阻抗。它可以例如包括與電容608串連的電阻607。在ASIC605和606中可以執(zhí)行電流翻轉(zhuǎn)操作，從而使得無(wú)源模塊609等于付阻抗-Zc。
本發(fā)明濾波器所遇到的限制和所帶來(lái)的解決方案如下考慮到振鈴信號(hào)的影響，該振鈴信號(hào)為從25Hz到50Hz的交變信號(hào)，其最大幅度可以達(dá)到100V，本發(fā)明濾波器將兩個(gè)ASIC布置為與傳輸線串聯(lián)。實(shí)際上，假設(shè)各ASIC的等效阻抗在頻率為25Hz到50Hz之間僅為幾歐姆，則該ASIC的串聯(lián)布置可以確保各ASIC接線端上的電勢(shì)差遠(yuǎn)小于達(dá)到100V的振鈴信號(hào)的電壓。實(shí)際上，在應(yīng)用振鈴信號(hào)時(shí)的負(fù)載阻抗大于幾十萬(wàn)歐姆。這樣，由于對(duì)于25Hz到50Hz的頻率范圍來(lái)說(shuō)，不同電容610和611可以認(rèn)為是開(kāi)路，因此各ASIC接線端上產(chǎn)生的最大電壓為對(duì)應(yīng)這些頻率的ASIC等效阻抗與負(fù)載阻抗的比再乘以最大電壓100V后的一半。因此，對(duì)于這些頻率，該電壓不會(huì)超過(guò)幾十毫伏。
另一方面，由于ASIC為電壓控制的電流源，因此它們可以通過(guò)等效任何無(wú)源部件的方式，確保信號(hào)的雙向性。
為了限制這些電壓，仍有必要使用兩個(gè)具有兩個(gè)不同襯底的ASIC，這是因?yàn)樵谕灰r底上實(shí)現(xiàn)兩個(gè)ASIC會(huì)導(dǎo)致在該襯底上出現(xiàn)近似100V的電位差，從而有損壞ASIC的風(fēng)險(xiǎn)。由于對(duì)稱(chēng)，它們將表現(xiàn)出具有相同元件的相同結(jié)構(gòu)。
ADSL信號(hào)對(duì)濾波器拓?fù)涞挠绊懭缦?，其中該ADSL信號(hào)的頻率為30kHz到1.1MHz，最大幅度可以達(dá)到20伏需要提供電感603和604來(lái)吸收該ADSK信號(hào)電壓幅度的很大一部分，以便將利用CMOS技術(shù)實(shí)現(xiàn)的ASIC保持在低電壓。由于對(duì)這些電感值的謹(jǐn)慎選擇，因此可以確保ASIC接線端之間不會(huì)有大于1V的電壓。這些電感的存在尤其可以避免在低電壓CMOS中出現(xiàn)的非線性現(xiàn)象。實(shí)際上，如果該技術(shù)接受例如大約2.5V的電壓，則它必須不能超過(guò)2V以避免削減濾波設(shè)備低通部分中的殘留ADSL電流。該電感603和604的阻抗必須在用于根據(jù)xDSL技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)念l率范圍的開(kāi)始就相對(duì)較高，以便保證各ASIC接線端對(duì)ADSL信號(hào)頻率的低電位差。這也同時(shí)伴隨著需要替換對(duì)ADSL頻率為高阻抗的本發(fā)明的低通濾波設(shè)備。
在濾波器結(jié)構(gòu)中電話線上存在的連續(xù)信號(hào)的影響如下為了不必增加外部能量源，可以使用線上的連續(xù)信號(hào)循環(huán)來(lái)驅(qū)動(dòng)ASIC。存在兩種情況在第一種情況中，用戶(hù)電話為“掛機(jī)狀態(tài)”，即接收機(jī)放下。電話將被認(rèn)為是線路上的一個(gè)極高阻抗元件，該電話線上僅有小于10微安的電流流過(guò)。該電流不足以驅(qū)動(dòng)兩個(gè)ASIC605和606，這相當(dāng)于短路。因此無(wú)源元件603、604、610、611包括一簡(jiǎn)單的二階濾波器，該二階濾波器被校正為總是使輸入阻抗足以將用戶(hù)A與ADSL信號(hào)隔離。因此，該信號(hào)通知信號(hào)例如振鈴信號(hào)可以在不干擾用戶(hù)電話機(jī)的情況下傳輸。
在第二種情況下，用戶(hù)的電話為“摘機(jī)狀態(tài)”，即接收機(jī)被拿起。該電話被認(rèn)為是直流下大約200歐姆到430歐姆的阻抗，其大到使大約20mA的電流流過(guò)。因此，可以極化不同的有源ASIC部件，使得圖6中的濾波設(shè)備可以包含一六階低通濾波器，該六階低通濾波器僅使音頻信號(hào)通過(guò)，確保ADSL信號(hào)的有效抑制。
權(quán)利要求
1.一種在包括第一傳輸線(601)和第二傳輸線(602)的電話線(L)上所使用的低通濾波設(shè)備(600)，其能夠使對(duì)應(yīng)模擬和/或數(shù)字窄帶服務(wù)的第一信號(hào)和對(duì)應(yīng)寬帶服務(wù)的第二信號(hào)同時(shí)在電話交換機(jī)(202)和裝有至少一個(gè)電話(209)的用戶(hù)(A)之間流動(dòng)，其特征在于其包括一有源部分，該有源部分包括串聯(lián)在第一傳輸線(601)上的第一有源ASIC類(lèi)型元件(605)和串聯(lián)在第二傳輸線(602)上的第二有源ASIC類(lèi)型元件(606)，與一無(wú)源部分相聯(lián)系的該有源部分具體包括同樣分別串聯(lián)在電話線(L)的第一傳輸線(601)和第二傳輸線(602)上的第一電感類(lèi)型無(wú)源元件(603)和第二電感類(lèi)型無(wú)源元件(604)，這些電感(603，604)在電話線側(cè)(L)位于各有源元件(605，606)之前。
2.如前述權(quán)利要求所述的濾波設(shè)備，其特征在于該無(wú)源部分包括在線側(cè)(L)并聯(lián)于電話線(L)的兩個(gè)傳輸線(601，602)之間的第一電容(610)。
3.如前述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的濾波設(shè)備，其特征在于該無(wú)源部分在用戶(hù)(A)側(cè)并聯(lián)于該電話線(L)的兩個(gè)傳輸線(601，602)之間的第二電容(611)。
4.如前述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的濾波設(shè)備，其特征在于當(dāng)用戶(hù)電話(209)被摘機(jī)時(shí)，所述有源部分表現(xiàn)出階次等于或大于4的轉(zhuǎn)移函數(shù)。
5.如前述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的濾波設(shè)備，其特征在于所述有源部分為至其接線端的壓控電流源。
6.如前述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的低通濾波設(shè)備(600)，其特征在于當(dāng)用戶(hù)(A)的電話(209)被摘機(jī)時(shí)，通過(guò)電話線(L)上流動(dòng)的電流來(lái)驅(qū)動(dòng)有源元件(605，606)。
7.如前述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的低通濾波設(shè)備(600)，其特征在于電感(603，604)的值被充分提升以引起有源ASIC類(lèi)型元件(605，606)前的電壓下降，從而使各有源元件的接線端電壓小于1伏特。
8.如前述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的低通濾波設(shè)備(600)，其特征在于其包括位于電話線(L)的兩個(gè)傳輸線(601，602)之間的校正器無(wú)源模塊(609)。
9.如前述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的低通濾波設(shè)備(600)，其特征在于該校正器無(wú)源模塊(609)包括串聯(lián)布置的電阻(607)和電容(608)。
10.如前述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的低通濾波設(shè)備(600)，其特征在于其被設(shè)置于電話交換機(jī)(202)中和/或位于用戶(hù)(A)家中。
全文摘要
本發(fā)明的目標(biāo)是一種在包括第一傳輸線(601)和第二傳輸線(602)的電話線(L)上所使用的低通濾波設(shè)備(600)，其能夠在電話交換機(jī)(202)和裝有至少一個(gè)電話(209)的用戶(hù)(A)之間同時(shí)流動(dòng)對(duì)應(yīng)模擬和/或數(shù)字窄帶服務(wù)的第一信號(hào)和對(duì)應(yīng)寬帶服務(wù)的第二信號(hào)，該低通濾波器(600)包括一有源ASIC類(lèi)型元件(605，606)部分，它們串聯(lián)在各傳輸線(603，604)上，并在線側(cè)(L)位于電感類(lèi)型無(wú)源元件(603，604)之后，該電感類(lèi)型無(wú)源元件也與線(L)的各傳輸線(601，602)串聯(lián)，且在該線的兩個(gè)傳輸線(601，602)之間并聯(lián)布置有一電容(610)。
文檔編號(hào)H03H11/34GK1639974SQ03805661
公開(kāi)日2005年7月13日 申請(qǐng)日期2003年1月10日 優(yōu)先權(quán)日2002年1月10日
發(fā)明者埃里克·貝爾托, 埃爾韋·德迪厄 申請(qǐng)人:歐洲Adsl利康姆快速網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室