專利名稱：橋接抽頭均衡器的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及均衡器，它包括但并不限于一種橋接抽頭均衡器的方法和裝置。
眾所周知利用雙線電話信道可以提供數(shù)字交換業(yè)務(wù)?，F(xiàn)代數(shù)字業(yè)務(wù)例如能夠提供高達(dá)160kbps的數(shù)字交換速率，但是提供這種業(yè)務(wù)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)典型的問題就是該電話線在線路上可能含有橋接抽頭。橋接抽頭導(dǎo)致接收的信號(hào)含有橋接抽頭失真量。
過去，補(bǔ)償較低速度的線路上橋接抽頭失真的措施包括在數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)中配置一個(gè)回聲消除級(jí)。DSP的解決方案雖然對(duì)于話音和較低速調(diào)制解調(diào)器的工作頻率的橋接抽頭線路連接提供適當(dāng)補(bǔ)償，但該DSP方式因提供所需的取樣速率要求高的時(shí)鐘速率故以160kbps數(shù)字交換速率并不是一種經(jīng)濟(jì)有效的解決方案。
為此，現(xiàn)在需要提供一種能夠補(bǔ)償160kbps速率的橋接抽頭失真的、以硬件為基礎(chǔ)的橋接抽頭均衡器。


圖1示出本發(fā)明的一種橋接抽頭均衡器的第一實(shí)施例100的電路方框圖。
圖2示出圖1所示實(shí)施例的細(xì)節(jié)。
一個(gè)未終接的(unterminated)橋接抽頭連接可以利用固定延時(shí)和衰減(它們的由橋接抽頭線路的長度與損耗特性確定的)來模仿。橋接抽頭失真包括衰減失真分量和延時(shí)失真分量。利用圖1的配置可以除掉接收信號(hào)I中的上述的失真。
參考圖1，該圖示出本發(fā)明的橋接抽頭均衡器的第一實(shí)施例。如圖所示，該均衡器包括延時(shí)電路200和求和放大器103。輸入信號(hào)140(標(biāo)記為I)含有由橋接抽頭連接引起的延時(shí)失真和衰減失真，該輸入信號(hào)140耦合到輸入電話線110上。圖1中，未示出橋接抽頭本身。輸入信號(hào)I經(jīng)電阻105耦合到求和結(jié)點(diǎn)121上。求和結(jié)點(diǎn)121使輸入信號(hào)I與通過電阻115來的第一反饋信號(hào)(標(biāo)記為X′)相組合，形成一個(gè)組合信號(hào)(標(biāo)記為C)。該組合信號(hào)C然后施加到求和放大器103上。該求和放大器103在端子133處提供一個(gè)輸出信號(hào)(標(biāo)記為O)，該輸出信號(hào)O中含有一個(gè)主頻率f。求和放大器103與反饋電阻109、反饋電容107和延時(shí)電路200相耦合。第二反饋信號(hào)(標(biāo)記為X)在端子133上形成，第二反饋信號(hào)X的基礎(chǔ)是輸出信號(hào)O。如圖所示，第二反饋信號(hào)X施加在延時(shí)電路200的輸入端120上。設(shè)置延時(shí)電路200使第二反饋信號(hào)X以頻率f為基礎(chǔ)延時(shí)一段時(shí)間以補(bǔ)償延時(shí)失真分量，于是在延時(shí)電路200的輸出端130形成第一反饋信號(hào)X′?？梢岳斫?，第一反饋信號(hào)X′與輸入信號(hào)I中存在的延時(shí)失真分量在相位上相差180°。為此，信號(hào)I與信號(hào)X′在求和結(jié)點(diǎn)121上的組合導(dǎo)致從輸出信號(hào)O中減去或消去延時(shí)失真分量。
仍參照?qǐng)D1，衰減失真分量由求和放大器103的增益來補(bǔ)償。該增益值設(shè)定為電阻109的阻值與電阻115的阻值(Ω為單位)的比值，據(jù)此，增益＝R109/R115(式1)式中，R109和R115的單位為Ω，增益表示為一個(gè)比值。
總合的輸出信號(hào)150中基本上完全消除了衰減失真分量和延時(shí)失真分量。
仍參照?qǐng)D1，可以看出，求和放大器103包括補(bǔ)償電容107。該電容107用來設(shè)定均衡器通頻帶的上端截止(upper corner)頻率。這樣，計(jì)算上端的-3dB頻率值為2π乘以C107的電容值(單位F，法拉)再乘以R109的阻值(單位Ω，歐姆)所得積數(shù)的倒數(shù)，即上端截止頻率＝1/2πR109C107(式2)式中，R109單位為Ω，C107單位為F，上端截止頻率的單位是Hz(赫)。
參照?qǐng)D2，圖中示出了延時(shí)電路200的細(xì)節(jié)。如圖所示，延時(shí)電路200中包括一個(gè)放大器201，該放大器201具有一個(gè)正向輸入端203和一個(gè)負(fù)向輸入端209。如圖所示，反饋信號(hào)X通過一個(gè)電阻205(阻值為RΩ)耦合到正向輸入端203。正向輸入端203又通過一個(gè)電容207(電容值為CF)耦合到地。放大器201在引線130上形成延時(shí)的反饋信號(hào)X′，該延時(shí)的反饋信號(hào)X′以反饋信號(hào)X為基礎(chǔ)，其延時(shí)量與輸出信號(hào)的主頻率平方f2有關(guān)，即延時(shí)量＝K1/(1+K2f2)式3)式中，延時(shí)量的單位為秒，K1＝2RC，K2＝(2πRC)2。
通常，輸入信號(hào)140含有一個(gè)以上的頻率，因此輸出信號(hào)150也含有一個(gè)以上的頻率。為此，安排延時(shí)電路200使輸出信號(hào)150以主頻率分量為基礎(chǔ)提供一個(gè)延時(shí)量。
舉一個(gè)例子，假設(shè)均衡器100連接到一個(gè)二線制電話線路上，該電話線路為0.3km長的26規(guī)格(gauge)橋接抽頭，輸入信號(hào)包括160kbps的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)。
第一，須確定輸出信號(hào)的主頻率分量。對(duì)于給定的輸入信號(hào)，主頻率f可確定為160kbps數(shù)據(jù)率的奈奎斯特頻率，即80KHz，因此，f＝80KHz。
第二，憑經(jīng)驗(yàn)或利用查尋表須確定橋接抽頭引入的延時(shí)。對(duì)于0.3km長26規(guī)格導(dǎo)線的一個(gè)橋接抽頭，延時(shí)確定為1.6×10-6秒，即1.6μs。現(xiàn)在，可應(yīng)用式3來確定電阻205的阻值R和電容207的電容值C。根據(jù)式3計(jì)算得到RC值為10-3。于是，取電阻205的阻值R為可接受的3×103Ω(即3kΩ)，電容207的電容值C為可接受的330×10-12F(即330pF)。
第三，憑經(jīng)驗(yàn)或利用查尋表須確定橋接抽頭引入的損耗。對(duì)于0.3km長的橋接抽頭26規(guī)格導(dǎo)線，損耗確定為3.8dB?，F(xiàn)在，可應(yīng)用式1來確定電阻109和115的阻值。用橋接抽頭損耗等于3.8dB，故須調(diào)整電阻109和115的阻值，以提供3.8dB的增益來補(bǔ)償此損耗。據(jù)此，從式1得出R109/R115為1.55。于是，取電阻109可接受的阻值為10×103Ω(即10KΩ)，取電阻115可接受阻值為6.4×103Ω(即6.4KΩ)。
第四，假設(shè)希望設(shè)定上端截止頻率約為106KHz。從式2得出R109C107之積為1.5×10-6。因電阻109的阻值前面已確定為10KΩ，故相應(yīng)的電容107的電容值為150×10-12F(即105pF)。
這個(gè)例子(主信號(hào)頻率為80KHz，0.3km長26規(guī)格導(dǎo)線橋接抽頭產(chǎn)生1.6μs延時(shí)和3.8dB損耗，以及上端截止頻率為106KHz)的全部元件的數(shù)值如下序號(hào) 元件數(shù)值單位105電阻10k Ω107電容105pF109電阻10k Ω115電阻6.4kΩ205電阻3k Ω207電容330pF213電阻10k Ω
本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，放大器103和201中可以包含例如運(yùn)算放大器單元。
鑒此，本文公開一種均衡器100，它適合用于除掉從電話信道110上接收的輸入信號(hào)中的失真。該失真是因連接在電話信道上的橋接抽頭引起的，它包括延時(shí)失真分量和衰減失真分量。安排該均衡器來提供輸出信號(hào)150，該輸出信號(hào)150含有一個(gè)主頻率。該均衡器包括一個(gè)反饋延時(shí)電路200，用以根據(jù)主頻率的平方對(duì)輸出信號(hào)延時(shí)一個(gè)時(shí)間量，由此形成一個(gè)延時(shí)的反饋信號(hào)130。該延時(shí)的反饋信號(hào)與輸入信號(hào)組合，借此補(bǔ)償延時(shí)失真分量。該均衡器還包括一個(gè)放大器103，耦合輸出信號(hào)，放大器可調(diào)整，以補(bǔ)償衰減失真分量。
本發(fā)明的橋接抽頭均衡器的方法和裝置與先有技術(shù)之間的一個(gè)關(guān)鍵差別在于，本發(fā)明的方法和裝置是按照一個(gè)放大器為基礎(chǔ)的電路來實(shí)施的，因而它與先有技術(shù)的DSP技術(shù)中離散的取樣實(shí)施方案不同，能夠提供連續(xù)的操作。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，橋接抽頭均衡器裝置采用0.1km到1.5km范圍的未終接抽頭測(cè)試，利用電阻205的可變阻值按照式3可調(diào)整延時(shí)補(bǔ)償值，利用電阻115的可變阻值按照式1調(diào)整增益補(bǔ)償值，以得到優(yōu)良的結(jié)果。在不要求補(bǔ)償?shù)那闆r下，以160kbps數(shù)據(jù)速率，0.5km以上的橋接抽頭受到足夠的衰減。在0.3km和0.5km之間的橋接抽頭長度需要補(bǔ)償，以去掉由這類未終接線路的時(shí)延和低衰減引起的與頻率有關(guān)的失真。橋接抽頭線路長度所需的補(bǔ)償取決于數(shù)據(jù)速率的奈奎斯特頻率和未終接連接的每線長度單位的衰減。
按照本發(fā)明的橋接抽頭均衡器方法和裝置的一個(gè)關(guān)鍵性優(yōu)點(diǎn)在于，它對(duì)于補(bǔ)償高速率的數(shù)字交換線路上的未終接連接提供了一種經(jīng)濟(jì)的解決方案。本發(fā)明的橋接抽頭均衡器方法和裝置還可用于其它的高速率數(shù)字雙線接收機(jī)，唯一的限制因素是所使用的運(yùn)算放大器的帶寬特性。
雖然，上文已經(jīng)描述了本發(fā)明的橋接抽頭均衡器方法和裝置的各種實(shí)施例，但本發(fā)明的范圍由后附的權(quán)利要求書來限定。
權(quán)利要求
1.一種均衡器，具有一個(gè)輸入信號(hào)，該輸入信號(hào)含有延時(shí)失真，設(shè)置該均衡器用以實(shí)質(zhì)性地去除輸入信號(hào)中的延時(shí)失真，其特征在于，該均衡器包括形成裝置，根據(jù)該輸入信號(hào)與一個(gè)第一反饋信號(hào)相組合，形成一個(gè)輸出信號(hào)，該輸出信號(hào)具有一個(gè)主頻率f；提供裝置，根據(jù)該輸出信號(hào)提供一個(gè)第二反饋信號(hào)，延時(shí)裝置，使第二反饋信號(hào)以頻率f為基礎(chǔ)延時(shí)一個(gè)延時(shí)量，來補(bǔ)償延時(shí)失真，借此形成第一反饋信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的均衡器，其特征在于，所述的時(shí)間量以f2為基礎(chǔ)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的均衡器，其特征在于，所述的時(shí)間量以K1/(1+K2f2)為基礎(chǔ)，式中K1和K2是預(yù)定的。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的均衡器，其特征在于，所述的延時(shí)裝置包含一個(gè)放大器。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的均衡器，其特征在于，所述的放大器含有一個(gè)輸入端，所述的反饋信號(hào)借助于一個(gè)電阻(其值為RΩ)耦合到該輸入端上。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的均衡器，其特征在于，所述的輸入端借助于一個(gè)電容值為CF耦合到地。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的均衡器，其特征在于，K1＝2RC，K2＝(2πRC)2。
8.一種適合于除掉從一個(gè)信道接收的輸入信號(hào)中失真的均衡器，該失真包括延時(shí)失真分量和衰減失真分量，該均衡器提供一個(gè)輸出信號(hào)，該輸出信號(hào)含有主頻率f，該均衡器包含一個(gè)反饋延時(shí)電路，用以根據(jù)主頻率平方來延時(shí)輸出信號(hào)一個(gè)時(shí)間量，借以形成一個(gè)延時(shí)的反饋信號(hào)，該延時(shí)的反饋信號(hào)再與上述的輸入信號(hào)組合，借此，補(bǔ)償延時(shí)失真分量。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的均衡器，其特征在于，還包括一個(gè)放大器，它耦合上述輸出信號(hào)，該放大器可調(diào)整，以補(bǔ)償衰減失真分量。
全文摘要
均衡器(100)適合于去除從電話信道接收的數(shù)字交換信號(hào)中的延時(shí)失真，延時(shí)失真是由連接到該電話信道上的橋接抽頭引起的。該均衡器包括一個(gè)反饋延時(shí)電路(200)，用以根據(jù)輸出信號(hào)中主頻率的平方使輸出信號(hào)延時(shí)一個(gè)時(shí)間量。所得到的延時(shí)的反饋信號(hào)與輸入信號(hào)組合，借此補(bǔ)償所述延時(shí)失真。該均衡器還包括一個(gè)放大器(103)，其增益可調(diào)，以補(bǔ)償由橋接抽頭引起的衰減失真。
文檔編號(hào)H03H11/04GK1110885SQ94190366
公開日1995年10月25日 申請(qǐng)日期1994年6月1日 優(yōu)先權(quán)日1993年6月16日
發(fā)明者戴維·H·奈伯斯, 戴維·P·尼爾森 申請(qǐng)人:通用數(shù)據(jù)系統(tǒng)公司