專利名稱：電流模式數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹谱鞣椒?br> 技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通過(guò)傳輸媒介高速度地傳輸數(shù)據(jù)的方法和裝置，特別涉及一種采用電流的變化來(lái)表示數(shù)據(jù)和通過(guò)傳輸媒介傳輸數(shù)據(jù)的方法和裝置。
今天的市場(chǎng)上有許多調(diào)制解調(diào)器，用于在銅質(zhì)雙絞線電話線上進(jìn)行高速數(shù)據(jù)傳輸。對(duì)提高數(shù)據(jù)傳輸量的持續(xù)需求使人們渴望獲得能夠發(fā)送和接收更多數(shù)據(jù)的更快的調(diào)制解調(diào)器。盡管在這一技術(shù)需求的激勵(lì)下，已經(jīng)出現(xiàn)了許多高速傳輸技術(shù)，比方說(shuō)ADSL和HDSL，但是仍然需要更高的數(shù)據(jù)傳輸速率。除此以外，如果采用更高傳輸速率的技術(shù)能夠充分利用現(xiàn)有的電信基礎(chǔ)設(shè)施，也就是雙絞線電話線，它就會(huì)特別有優(yōu)勢(shì)。另一個(gè)首選是能夠以更低的功率在更長(zhǎng)的距離上傳輸這些信號(hào)，而基本不需要或根本不需要中繼器來(lái)放大這一信號(hào)。
目前，數(shù)據(jù)傳輸是通過(guò)電壓信號(hào)來(lái)進(jìn)行的，電壓信號(hào)對(duì)許多因素都非常敏感，它們會(huì)給傳輸?shù)馁|(zhì)量和距離帶來(lái)不利影響。這些因素包括隨機(jī)失真噪聲、傳輸線的內(nèi)在特性或者不良的物理?xiàng)l件、傳輸線長(zhǎng)度、過(guò)高的頻率、衰減和失真效應(yīng)。用于克服這些不利因素的一種常用方法是提高發(fā)射功率。當(dāng)然，距離越長(zhǎng)，阻抗就越大，就越容易受到外界噪聲源的影響。FCC規(guī)則還限定了發(fā)射的頻率級(jí)和功率級(jí)。電話線基礎(chǔ)設(shè)施中存在的橋式分接頭和加載線圈同樣阻礙了電壓信號(hào)數(shù)據(jù)傳輸。橋式分接頭會(huì)分去電壓，從而削弱它們。加載線圈會(huì)抵抗電壓級(jí)的變化，從而降低以電壓級(jí)為特征的數(shù)據(jù)的質(zhì)量。
能夠傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量與發(fā)射器采用的量化電平的數(shù)量直接相關(guān)。隨機(jī)失真噪聲直接影響量化電平數(shù)量。僅僅試圖將傳輸速率提高到超過(guò)數(shù)據(jù)比特能夠被確定的量化電平數(shù)量是沒(méi)有用的。隨機(jī)失真噪聲給量化帶來(lái)的限制至今仍然制約著傳統(tǒng)的調(diào)制解調(diào)器和傳輸技術(shù)，使它不能滿足更高數(shù)據(jù)傳輸速度的要求。
另外，今天的傳輸線加入了中繼器，其將傳輸過(guò)程中衰減和削弱了的信號(hào)加以放大；要重新放大受到影響的信號(hào)，中繼器是必不可少的；要傳輸很遠(yuǎn)距離的信號(hào)必須經(jīng)常不斷地被重新放大。
這樣，在本發(fā)明之前，需要一種已知的數(shù)據(jù)傳輸方法，它能夠從伴隨的噪聲中更好地識(shí)別和鑒別信號(hào)。還需要傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)的方法和裝置，它們能夠明顯地減少上述因素的不良影響，以提供高質(zhì)量的數(shù)據(jù)傳輸，提高容量，用更低的功率、更少的中繼器甚至根本不要中繼器，就能傳輸更遠(yuǎn)的距離。
本發(fā)明涉及一種數(shù)據(jù)通信設(shè)備(data communication device，DCE)，具體地說(shuō)，涉及能夠在數(shù)據(jù)終端設(shè)備(DTE)之間高速度的傳輸電子數(shù)據(jù)的調(diào)制解調(diào)器。廣義上說(shuō)，本發(fā)明提出一種方法和一種裝置，用于將數(shù)據(jù)作為一系列的電流脈沖發(fā)射到像通信線路這樣的傳輸媒介上去。這種方法需要將輸入的信號(hào)波形轉(zhuǎn)換成一種電流信號(hào)波形，并將這樣得到的電流脈沖發(fā)射到一條保持著預(yù)先確定的偏置電壓的通信線路上去。
與使用電壓脈沖不同，將數(shù)據(jù)作為電流脈沖進(jìn)行傳輸是數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊环N改進(jìn)方法，因?yàn)殡娏鞑荒敲词茈娙萦绊憽８鶕?jù)基爾霍夫定律，這樣做能夠使數(shù)據(jù)傳輸更遠(yuǎn)的距離，因?yàn)樾盘?hào)由于線路電容而衰減得較少。隨著并聯(lián)電容的增大和/或通過(guò)電容的信號(hào)的頻率增大，電壓數(shù)據(jù)脈沖會(huì)衰減。因此，和當(dāng)前電話線基礎(chǔ)設(shè)施上相關(guān)的橋式分接頭不會(huì)象它們降低(分壓)傳統(tǒng)電壓信號(hào)波形那樣降低根據(jù)本發(fā)明發(fā)射的信號(hào)。人們還知道基礎(chǔ)設(shè)施中存在的加載線圈會(huì)抵抗電壓的變化，因此，加載線圈會(huì)給電壓波形信號(hào)帶來(lái)明顯的障礙。另一方面，人們還相信按照本發(fā)明傳輸?shù)男盘?hào)受加載線圈的影響要小得多。
本發(fā)明的另外一個(gè)實(shí)施例包括一種方法，用來(lái)從輸入(電流或者電壓)波形產(chǎn)生代表性的電流脈沖，并將得到的電流脈沖發(fā)射到通信線路上去。本發(fā)明的另外一個(gè)方面包括接收這些電流脈沖，測(cè)量這些電流脈沖，并將這些測(cè)量的電流脈沖轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)。
完成該方法，其與傳輸標(biāo)準(zhǔn)電壓基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)相關(guān)，的電路包括一個(gè)變換器，用于接收輸入的電壓波形，并對(duì)應(yīng)輸入的電壓信號(hào)產(chǎn)生一系列的電流脈沖。提供一個(gè)發(fā)射器，其響應(yīng)變換器的輸出，用于將這一輸出發(fā)射到以接收機(jī)為終端的通信線路上去。
本發(fā)明的另外一個(gè)實(shí)施例提供一種自動(dòng)系統(tǒng)，通過(guò)利用發(fā)射器內(nèi)部的基準(zhǔn)信號(hào)(電壓、電流、阻抗和電流范圍)測(cè)量和修正線路串聯(lián)和并聯(lián)阻抗的一種電路，相對(duì)于數(shù)據(jù)和傳輸媒介中的變化，調(diào)整傳輸系統(tǒng)的串聯(lián)和并聯(lián)阻抗。一個(gè)增益放大器用來(lái)控制阻抗和信號(hào)電流的變化。當(dāng)輸出電流變化從而控制發(fā)射器的阻抗時(shí)，將輸出電壓維持在一個(gè)基準(zhǔn)電平上。發(fā)射器有一個(gè)電流源，用于提供基準(zhǔn)電流，還有一個(gè)電壓源，用于提供基準(zhǔn)電壓，還有一個(gè)增益控制電路，用于根據(jù)二進(jìn)制輸入數(shù)據(jù)在一個(gè)數(shù)值范圍內(nèi)控制電流信號(hào)。
其它已知的調(diào)制解調(diào)器的一個(gè)共同問(wèn)題是由于傳輸線路上的失真效應(yīng)造成的傳輸信號(hào)質(zhì)量變壞。結(jié)果，因?yàn)榘殡S著噪聲失真，傳輸?shù)男盘?hào)不能被識(shí)別。本發(fā)明能夠傳輸比以前的方法能夠傳輸?shù)亩嗟枚嗟臄?shù)據(jù)，因?yàn)樗軌驈耐ㄐ啪€路上存在的隨機(jī)失真噪聲中鑒別出發(fā)射的數(shù)據(jù)。
本發(fā)明一個(gè)主要的優(yōu)點(diǎn)是提供顯著地增加的數(shù)據(jù)量，并且能夠在伴隨的隨機(jī)失真噪聲和干擾信號(hào)中發(fā)射和接收低壓信號(hào)，通常都認(rèn)為該隨機(jī)失真噪聲和干擾信號(hào)是不可確定的。
本發(fā)明的另外一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是與目前公知技術(shù)相比，本發(fā)明能夠顯著的延長(zhǎng)傳輸長(zhǎng)度，而不需要使用中繼器或者放大器。
本發(fā)明的另外一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是以低電壓傳輸數(shù)據(jù)，并且通過(guò)監(jiān)視和調(diào)整與這一數(shù)據(jù)信號(hào)有關(guān)的電流，進(jìn)一步維持這一低電壓。
還認(rèn)為監(jiān)視和調(diào)整電流的發(fā)射器步驟包括通過(guò)通信線路發(fā)射至少一個(gè)基準(zhǔn)/校準(zhǔn)脈沖，并測(cè)量線路阻抗對(duì)電流脈沖的影響的步驟。
在以下詳細(xì)描述中討論本發(fā)明的這些特征和其它特征。


圖1是本發(fā)明最佳實(shí)施例的一個(gè)組成自動(dòng)阻抗調(diào)諧器的裝置的原理框圖，其通過(guò)通信線路耦合到接收器；圖2是圖1所示實(shí)施例原理圖的部分簡(jiǎn)化圖，其包括一個(gè)變換器、濾波器/調(diào)整器、放大器和發(fā)射器；圖3說(shuō)明被濾波器調(diào)整器部分地修改以后，圖2中變換器的調(diào)制輸出；圖4是圖2所示發(fā)射器另一個(gè)實(shí)施例的一個(gè)部分原理圖；圖5是本發(fā)明一個(gè)系統(tǒng)的一個(gè)簡(jiǎn)化框圖，其包括一個(gè)數(shù)據(jù)發(fā)射器裝置、一個(gè)傳輸媒介和一個(gè)接收器；圖6是圖5所示傳輸媒介一個(gè)實(shí)施例的一個(gè)原理圖；圖7是圖5所示傳輸媒介另一個(gè)實(shí)施例的一個(gè)原理圖；圖8是圖5中數(shù)據(jù)發(fā)射器裝置的一個(gè)擴(kuò)展框圖，其包括與發(fā)射器連接的一個(gè)數(shù)據(jù)產(chǎn)生器；圖9是圖8所示數(shù)據(jù)發(fā)生器的一個(gè)擴(kuò)展框圖，包括一個(gè)比特發(fā)生器和一個(gè)調(diào)制器；圖10是圖9所示比特發(fā)生器一個(gè)實(shí)施例的一個(gè)原理圖；圖11是圖9所示比特發(fā)生器另一個(gè)實(shí)施例的一個(gè)原理圖；圖12是圖9所示調(diào)制器的一個(gè)原理圖；圖13是圖8所示發(fā)射器的一個(gè)原理圖14是圖5所示接收器的一個(gè)原理圖，這個(gè)接收器包括一個(gè)輸入網(wǎng)絡(luò)、輸出網(wǎng)絡(luò)、放大器IC1、放大器IC2和放大器IC3；圖15是圖14所示輸入網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)擴(kuò)展原理圖；圖16是圖14所示輸出網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)擴(kuò)展原理圖；圖17是圖14所示放大器IC1的一個(gè)擴(kuò)展原理圖；圖18是圖14所示放大器IC2的一個(gè)擴(kuò)展原理圖；和圖19是圖14所示放大器IC3的一個(gè)擴(kuò)展原理圖。
盡管本發(fā)明有各種形式的實(shí)施例，但是這里要利用附圖詳細(xì)地描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并且認(rèn)為公開(kāi)的這些內(nèi)容僅僅是本發(fā)明的原理的一個(gè)示例，給出它們的目的不是為了將本發(fā)明限制在這里給出的實(shí)施例上。
參考圖1，其中的自動(dòng)阻抗調(diào)諧器5有一個(gè)變換器/濾波器10、濾波器/調(diào)整器12、放大器14和發(fā)射器16。該變換器/濾波器10接收表示數(shù)據(jù)的一個(gè)數(shù)字電壓脈沖信號(hào)8。輸入信號(hào)8被變換器10轉(zhuǎn)換成相位調(diào)制電流輸出40，并由濾波器/調(diào)整器12接收。
濾波器/調(diào)整器12測(cè)量電流變化，限制相位調(diào)制電流輸出40的電壓范圍，并且抑制信號(hào)中的干擾。另外，該濾波器/調(diào)整器12微分相位調(diào)制電流輸出40，調(diào)整電流增益并壓窄相位調(diào)制電流輸出40的電流脈沖。在放大器14接收之前，由濾波器/調(diào)整器12產(chǎn)生的微分信號(hào)輸出55被展寬并返回到與輸入數(shù)據(jù)信號(hào)8類似的時(shí)序。
發(fā)射器16響應(yīng)濾波器/調(diào)整器12調(diào)整由放大器14產(chǎn)生的放大了的電流信號(hào)57。因此，發(fā)射器16提供一個(gè)需要的電壓和電流，通過(guò)通信線路18傳輸給接收器20。接收器20通過(guò)檢測(cè)從發(fā)射器16接收的電流的變化來(lái)解讀傳輸信息。
參考圖2，進(jìn)一步給出了本發(fā)明中自動(dòng)阻抗調(diào)諧器5的一個(gè)最佳實(shí)施例的一個(gè)更加詳細(xì)的原理圖。調(diào)諧器5包括圖1中的變換器/濾波器10、濾波器/調(diào)整器12、放大器14和發(fā)射器16。相應(yīng)地，在圖1和圖2中，相同部分采用同樣的引用數(shù)字。
變換器/濾波器10包括一個(gè)共發(fā)射極晶體管24、一個(gè)濾波電容器22、兩個(gè)耦合反饋電容器34和38，以及兩個(gè)限流電阻26和28。與第一個(gè)共發(fā)射極晶體管24的基極連接的電容器22對(duì)變換器/濾波器10收到的輸入的電壓脈沖信號(hào)8進(jìn)行濾波。這個(gè)晶體管被部分地用作切斷電路，使變換器輸出40有一個(gè)陡峭的上升和下降沿，從而保證調(diào)諧器5的輸出有一個(gè)陡峭的上升和下降沿。還有，第一個(gè)共發(fā)射極晶體管24通過(guò)串聯(lián)電阻28和可調(diào)整電阻26提供一個(gè)恒定的電流基準(zhǔn)，其中電阻器26連接一個(gè)大約8伏的穩(wěn)壓電源32，電阻器28連接到這個(gè)晶體管的集電極30。第一個(gè)共發(fā)射極晶體管24的集電極30上的電勢(shì)相對(duì)于地最好是電源32電勢(shì)的大約一半，也就是4伏。第一個(gè)共發(fā)射極晶體管24的集電極30通過(guò)兩個(gè)電容器34、38反饋到它的基極，該兩電容以串聯(lián)方式耦合在一起，其連接點(diǎn)可連接到調(diào)諧器5的輸出端。這一內(nèi)部反饋控制著自動(dòng)阻抗調(diào)諧器5相對(duì)于通信線路18的負(fù)載和電源32的電流輸出。耦合反饋電容器34和38的比值最好是2.2∶1，以便將輸入的電壓信號(hào)8調(diào)制變換成由濾波器/調(diào)整器12接收的恒定電流信號(hào)。由于電容器34和38的充電和放電，由變換器/濾波器10的輸出40提供的每個(gè)電流脈沖的幅度迅速地上升到峰值，然后下降到一個(gè)平坦段，在電流幅度迅速地下降之前維持一段時(shí)間。
與變換器的輸出端40連接的是濾波器/調(diào)整器12，其包括一個(gè)交流和包括通信線路18的負(fù)載的直流負(fù)載。這個(gè)濾波器/調(diào)整器12包括一個(gè)測(cè)量電阻36、一對(duì)鉗位二極管44和46、一個(gè)濾波電容器54和一個(gè)微分器。在濾波器/調(diào)整器12的輸入端，測(cè)量電阻36連接在一對(duì)鉗位二極管44和46之間，該二極管最好是鍺管。具體地說(shuō)，電阻36與二極管44的陰極和二極管46的陽(yáng)極連接。此外，二極管44的陽(yáng)極和二極管46的陰極與地連接。這些二極管44和46通過(guò)抑制電壓干擾和振蕩減少轉(zhuǎn)換出來(lái)的輸出信號(hào)40上的噪聲。二極管44和46將轉(zhuǎn)換出來(lái)的數(shù)據(jù)信號(hào)鉗制在0.2到-0.2伏特之間，或是如圖3所示的0.4伏特的峰峰值。此外，在二極管44和46的連接點(diǎn)上保持一個(gè)基準(zhǔn)電壓VR1。
另外，濾波器/整流器12提供的負(fù)載的大部分是交流負(fù)載。濾波器/調(diào)整器12的直流負(fù)載的一部分被測(cè)量電阻和一對(duì)二極管44和46固定下來(lái)。這個(gè)固定的直流負(fù)載被用作一個(gè)基準(zhǔn)負(fù)載。
數(shù)據(jù)信號(hào)40也在濾波器/調(diào)整器12中被微分，其中接收信號(hào)的脈沖被壓窄。這個(gè)微分器最好由一個(gè)電容器48和一個(gè)可調(diào)整電阻50串聯(lián)，用于相對(duì)于電源32調(diào)整自動(dòng)阻抗調(diào)諧器5的輸出交流電流。數(shù)據(jù)信號(hào)脈沖被擴(kuò)展，并被濾波電容54返回到與原始信號(hào)8相似的時(shí)序。此外，電阻器50用于調(diào)整電流增益。
來(lái)自濾波器/調(diào)整器12的濾波電容器54的微分電流信號(hào)55由放大器14接收到，其包括第二個(gè)共發(fā)射極晶體管52，用于放大微分電流信號(hào)和一個(gè)限制上拉電阻56的電壓，該電阻56用于限制在第二個(gè)共發(fā)射極晶體管52的集電極上的電壓。這個(gè)集電極的電壓最好是大約6伏(也就是接近門限切斷電壓)，并且與發(fā)射器16連接。通過(guò)電容器64，并聯(lián)晶體管52的開(kāi)關(guān)由T線(tip，塞尖引線)發(fā)射器18上的電壓變化所控制，從而在T線發(fā)射器上保持一個(gè)基本恒定的電壓。
發(fā)射器16包括一個(gè)耦合電容54、一對(duì)鉗位二極管58和60以及一個(gè)阻容組合62和64。在發(fā)射器16的輸入端上的耦合電容54與放大器14的輸出端連接。耦合電容54將放大了的電流信號(hào)57的脈沖展寬。連接在濾波電容和可調(diào)整電阻62之間的是兩個(gè)鉗位二極管58和60，該二極管最好是硅二極管，用于將放大了的電流信號(hào)57保持在0.7至-0.7伏特之間的電壓范圍VR2中，也就是1.4伏的峰峰值。當(dāng)兩個(gè)鉗位二極管58和60控制著到地的直流偏置時(shí)，可調(diào)整電阻62通過(guò)電容64控制著電壓和交流電流?？烧{(diào)整電阻62和電容64將通信線路上的電壓調(diào)整在大約1伏峰峰值。在到達(dá)通信線路之前，一個(gè)二極管電容器組合將來(lái)自負(fù)噪聲尖峰信號(hào)中的交流部分濾除，一個(gè)二極管電阻組合將來(lái)自正噪聲尖峰信號(hào)中的直流部分濾除。
在圖4所示的另外一個(gè)實(shí)施例中，發(fā)射器14中第二個(gè)共發(fā)射極晶體管52的集電極與兩個(gè)電容器54和64串聯(lián)，然后與一個(gè)線路一側(cè)的選擇開(kāi)關(guān)80連接。要發(fā)射的信號(hào)可以提供給雙絞線銅線對(duì)的T線4上，也可以提供給雙絞線銅線對(duì)的R線(塞環(huán)引線)5上，當(dāng)然最好使用T線4。線路一側(cè)選擇開(kāi)關(guān)80被用于與兩個(gè)二極管70和72的連接點(diǎn)連接。如果要將T線4用作輸出，就用一個(gè)二極管72和一個(gè)電容74過(guò)濾負(fù)噪聲尖峰中的交流部分。二極管70和電阻76被用于過(guò)濾正噪聲尖峰的直流部分。如果要將R線5用作輸出，就用一個(gè)二極管68和電容74過(guò)濾負(fù)噪聲尖峰中的交流部分，而用另外一個(gè)二極管66和電阻76過(guò)濾負(fù)噪聲尖峰中的直流部分。
現(xiàn)在來(lái)看圖5，它給出了本發(fā)明的一個(gè)簡(jiǎn)化框圖。這個(gè)系統(tǒng)110包括一個(gè)數(shù)據(jù)發(fā)射器裝置112、一個(gè)數(shù)據(jù)傳輸媒介114和一個(gè)數(shù)據(jù)接收器116。數(shù)據(jù)接收器116接收由發(fā)射器112通過(guò)傳輸媒介114發(fā)射過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)信號(hào)。
在圖6中，給出了傳輸媒介114的一個(gè)模型，其具有電話傳輸電纜或類似傳輸線的一般特性，且不包括有影響的電感。傳輸媒介接收輸入信號(hào)對(duì)132和172，并提供對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)對(duì)188和190。在圖7所示的另外一個(gè)實(shí)施例中，傳輸媒介114的模型可以提供具有例如15毫亨電感的傳輸媒介的特性，就象現(xiàn)有的普通傳輸媒介都具有的一樣。
如圖8所示，數(shù)據(jù)發(fā)射器112最好包括一起工作的一個(gè)數(shù)據(jù)發(fā)生器118和一個(gè)發(fā)射器120。在圖9所示用于測(cè)試電路的一個(gè)最佳實(shí)施例中，數(shù)據(jù)發(fā)生器118包括一個(gè)比特發(fā)生器122和一個(gè)調(diào)制器124。比特發(fā)生器122提供一個(gè)數(shù)據(jù)信號(hào)126，表示一系列電壓脈沖，其電壓范圍最好是0到5伏之間。如圖10所示，比特發(fā)生器122可以包括一個(gè)計(jì)數(shù)電路，響應(yīng)一個(gè)數(shù)字基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)128，其中提供一系列數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)126，其對(duì)應(yīng)于二進(jìn)制值，并且以恒定的遞增速率按照二進(jìn)制數(shù)值的幅度增大；或者，在圖11所示用于測(cè)試的另外一個(gè)實(shí)施例中，比特發(fā)生器122包括一個(gè)計(jì)數(shù)電路，其響應(yīng)數(shù)字基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)128，用于提供數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)126，其對(duì)應(yīng)于數(shù)值，并且以恒定的遞增速率按照二進(jìn)制數(shù)值幅度下降。
如圖12所示，來(lái)自比特發(fā)生器122的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)126與數(shù)字基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)128一起被調(diào)制器124收到。響應(yīng)這些信號(hào)，調(diào)制器124產(chǎn)生一個(gè)調(diào)制數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)130，其包括添加到時(shí)鐘信號(hào)128中的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)126。
調(diào)制數(shù)字信號(hào)130被發(fā)射器124接收到，經(jīng)過(guò)變換以后，通過(guò)傳輸媒介114發(fā)射給接收器116。如圖13所示，發(fā)射器124與圖2所示和上面描述的相似。具體地說(shuō)，發(fā)射器124接收數(shù)字信號(hào)130，將它們轉(zhuǎn)換成電流脈沖，同時(shí)在輸出端132基本上保持恒定的電壓，這一電壓最好是大約1伏。
具體地說(shuō)，數(shù)字信號(hào)130被饋入給與晶體管136的基極連接的電容134。晶體管136是一個(gè)恒定電流基準(zhǔn)，通過(guò)電阻138和可調(diào)整電阻139與Vcc連接，Vcc最好是大約+8伏。晶體管136從它的集電極到它的基極通過(guò)兩個(gè)串聯(lián)電容器140和142提供反饋，其控制著相對(duì)于負(fù)載和Vcc的發(fā)射器電流。在電容140和142的連接處是一個(gè)交流和直流負(fù)載，包括線路，它的負(fù)載的主要部分是交流負(fù)載。這個(gè)連接點(diǎn)上的部分直流負(fù)載被一個(gè)電阻144和二極管146和148固定。固定的直流負(fù)載被用作一個(gè)基準(zhǔn)負(fù)載。二極管146和148將峰值電壓鉗制在正負(fù)0.7伏，從而得到1.4伏特的峰峰值輸出。144、146和148的連接點(diǎn)與電容150連接，然后與一個(gè)可調(diào)電阻152連接。這個(gè)可調(diào)電阻152調(diào)節(jié)發(fā)射器124相對(duì)于Vcc的輸出交流電流，然后與晶體管156的基極連接。晶體管的集電極與連接在二極管160和162上的電容器158連接，其二極管將電壓鉗制在正負(fù)0.7伏特之間，從而得到1.4伏特的峰峰值輸出164。與輸出端164連接的還有一個(gè)可調(diào)電阻166，用于控制通過(guò)電容168的電壓和交流電流。晶體管154的集電極還與連接在Vcc上的電阻170連接，用于限制晶體管完全導(dǎo)通的時(shí)候會(huì)達(dá)到的電壓。此外，串聯(lián)二極管172和電阻174連接在地和輸出端132之間，用于濾除正向噪聲尖峰的直流部分。
如圖14所示，接收器116包括一個(gè)輸入網(wǎng)絡(luò)178、一個(gè)輸出網(wǎng)絡(luò)180和多個(gè)集成IF放大器182、184和186。參考圖5和圖16，T(tip，塞尖引線)信號(hào)和R(ring，塞環(huán)引線)信號(hào)132和136通過(guò)傳輸媒介144傳輸，輸入網(wǎng)絡(luò)178分別收到對(duì)應(yīng)的T和R信號(hào)188和190。響應(yīng)信號(hào)188和190，輸入網(wǎng)絡(luò)178濾除噪聲，并提供濾過(guò)波的數(shù)據(jù)輸出信號(hào)組192和194。
濾過(guò)波的信號(hào)組192和194分別被IF放大器182和184收到，并放大這些信號(hào)，將它們傳遞給輸出網(wǎng)絡(luò)180，在那里這些信號(hào)被混頻，并由放大器186放大，產(chǎn)生一個(gè)減少了噪聲的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)輸出信號(hào)196，其對(duì)應(yīng)于來(lái)自數(shù)據(jù)發(fā)生器122的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)輸入126。
將雙絞電話線作為最佳實(shí)施例是因?yàn)樗鼈冊(cè)谌蛲ㄐ呕A(chǔ)設(shè)施中使用非常普遍。顯然，可以利用本發(fā)明的基本概念通過(guò)屏蔽同軸電纜、第五類線路、雙絞線銅線等傳輸數(shù)據(jù)來(lái)獲得這些優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明還可以用于廣播發(fā)射這樣的無(wú)線通信媒介，因?yàn)樾盘?hào)衰減，這些傳輸媒介也需要考慮這些問(wèn)題。
這里所用的“傳輸媒介”涉及一種通信線路或者一種電磁信號(hào)路徑，其從第一個(gè)裝置到物理上和空間上遠(yuǎn)離第一個(gè)裝置的第二個(gè)裝置。這里所用的“通信線路”只涉及從第一個(gè)裝置向物理上和空間上遠(yuǎn)離第一個(gè)裝置的第二個(gè)裝置傳輸數(shù)據(jù)的一種或者多種導(dǎo)體之類。“遠(yuǎn)離”意指的是第一個(gè)和第二個(gè)裝置都不共享同樣的機(jī)架、機(jī)殼或者支承結(jié)構(gòu)。在其最流行最普通的形式中，遠(yuǎn)離指的是通過(guò)普通的通信線路進(jìn)行的調(diào)制解調(diào)通信，雖然它并不限于此。簡(jiǎn)而言之，本發(fā)明解決了電信工業(yè)、因特網(wǎng)和局域網(wǎng)所面臨的遠(yuǎn)距離裝置之間進(jìn)行通信的數(shù)據(jù)傳輸問(wèn)題。
目前認(rèn)為最需要本發(fā)明的一個(gè)領(lǐng)域是從家里到辦公室以及從電信中心交換局(“CO”或者“交換局”)的數(shù)據(jù)傳輸。這是采用了大量雙絞線銅線通信線路的基礎(chǔ)設(shè)施的地方。
還應(yīng)當(dāng)明白，這里只描述了本發(fā)明中方法和電路的最佳實(shí)施例?？梢詫?duì)這些實(shí)施例進(jìn)行改變和改進(jìn)，而不會(huì)偏離本發(fā)明的權(quán)利要求給出的范圍和實(shí)質(zhì)。
例如，應(yīng)當(dāng)明白，這些實(shí)施例只說(shuō)明了將輸入電壓信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，因?yàn)榻裉斓拇蠖鄶?shù)裝置，例如計(jì)算機(jī)，都用這種方式提供數(shù)據(jù)。但是，將來(lái)的數(shù)據(jù)裝置可以直接用電流脈沖提供數(shù)據(jù)，本發(fā)明就可以傳輸不需要轉(zhuǎn)換的電流脈沖。在這種情況下，可以采用本發(fā)明而不需要在電壓電流之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換，只需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼處理等等。
權(quán)利要求
1.一種將電壓信號(hào)波形作為一系列電流脈沖發(fā)射到通信線路上去的方法，其中包括以下步驟將輸入的電壓信號(hào)波形轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)波形；提供一個(gè)預(yù)先確定的基本恒定的電壓；響應(yīng)所述電流信號(hào)波形，將所述電流脈沖發(fā)射到具有多條導(dǎo)線的所述通信線路上去；和發(fā)射所述電流脈沖的時(shí)候，在所述通信線路上保持所述偏置電壓。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其還包括一步驟，在發(fā)射所述電流脈沖之前對(duì)所述電流信號(hào)波形進(jìn)行濾波。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中所述的濾波步驟還包括在一對(duì)相對(duì)偏置的二極管之間接收所述電流信號(hào)波形，每個(gè)二極管都有兩端，所述相對(duì)偏置的二極管對(duì)的第一端接收所述電流信號(hào)波形，所述相對(duì)偏置的二極管對(duì)的第二端與地連接；和微分所述電流信號(hào)波形，所述微分器有兩端，所述微分器的第一端與所述相對(duì)偏置的二極管對(duì)的第一端連接，所述微分器的第二端與一個(gè)電容連接。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其還包括一步驟，在發(fā)射所述電流脈沖的步驟之前放大所述電流信號(hào)波形。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中保持所述偏置電壓的步驟還包括以下步驟提供具有可調(diào)節(jié)阻抗的一個(gè)發(fā)射器電路，所述發(fā)射器電路與所述通信線路連接；通過(guò)從所述發(fā)射器電路發(fā)出的信號(hào)測(cè)量所述通信線路的阻抗；和在所述測(cè)量結(jié)果的基礎(chǔ)之上調(diào)整所述發(fā)射器電路的所述阻抗，以在傳輸電流脈沖的時(shí)候在所述通信線路上提供所述的偏置電壓。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其中的測(cè)量步驟還包括一步驟，在所述通信線路傳輸至少一個(gè)基準(zhǔn)/校準(zhǔn)脈沖，并測(cè)量線路阻抗對(duì)所述電流脈沖帶來(lái)的影響。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其還包括一步驟，提供一個(gè)接收器，適用于檢測(cè)和測(cè)量所述電流脈沖。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其還包括以下步驟提供一個(gè)數(shù)據(jù)輸入，與和一個(gè)電容和可變電阻串聯(lián)的一個(gè)發(fā)射器電路連接；和將所述輸入的電壓脈沖轉(zhuǎn)換成電流脈沖發(fā)射出去。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述的偏置電壓保持在大約1伏。
10.一種通過(guò)通信線路傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)的方法，其中包括產(chǎn)生表示要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的電流脈沖；通過(guò)所述通信線路發(fā)射這些電流脈沖；提供一個(gè)遠(yuǎn)處的接收器，用于接收所述電流脈沖，檢測(cè)和測(cè)量所述電壓脈沖產(chǎn)生的電流，并將測(cè)到的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其包括以下步驟產(chǎn)生基準(zhǔn)電流脈沖，并通過(guò)通信線路將它們發(fā)射出去；和接收這些基準(zhǔn)脈沖，調(diào)整所述接收器，以檢測(cè)和測(cè)量由所述電壓脈沖產(chǎn)生的表示數(shù)據(jù)的電流。
12.一種將輸入的電壓信號(hào)波形作為一系列電流脈沖發(fā)射到通信線路上去的電路，其包括一個(gè)變換器，用于接收所述輸入電壓信號(hào)波形，并據(jù)此產(chǎn)生輸出；和一個(gè)發(fā)射器，響應(yīng)所述變換器的所述輸出，將所述一系列的電流脈沖發(fā)射到所述通信線路上去。
13.如權(quán)利要求12所述的電路，其還包括一個(gè)濾波器，連接在所述變換器和所述發(fā)射器之間。
14.如權(quán)利要求12所述的電路，其還包括一個(gè)放大器，連接在所述變換器和所述發(fā)射器之間。
15.如權(quán)利要求12所述的電路，其中所述的變換器包括第一共發(fā)射極晶體管；第一、第二和第三電容，每一電容都有兩端；所述第一電容的第一端接收所述的輸入電壓信號(hào)波形；所述第一電容的第二端和所述第二電容的第一端連接到所述第一共發(fā)射極晶體管的基極；一個(gè)電阻連接在所述第一共發(fā)射極晶體管的集電極和電壓輸入端之間；所述第三電容的第一端與所述共發(fā)射極晶體管的所述集電極連接，所述第三電容的所述第二端與所述第二電容的所述第二端連接；和一個(gè)電阻與所述第二和所述第三電容的所述第二端連接。
16.如權(quán)利要求13所述的電路，其中所述的濾波器包括一對(duì)具有兩端的相對(duì)偏置的二極管；所述一對(duì)相對(duì)偏置的二極管的第一端與所述變換器連接；一個(gè)微分器，與所述一對(duì)相對(duì)偏置的二極管的第二端連接；和一個(gè)電容器，連接在所述微分器和所述放大器之間。
17.如權(quán)利要求16所述的電路，其中所述的微分器包括一個(gè)電容，與一個(gè)可變電阻串聯(lián)。
18.如權(quán)利要求14所述的電路，其中所述的放大器包括一第二個(gè)共發(fā)射極晶體管，其集電極與所述發(fā)射器連接；一個(gè)電阻，連接到一個(gè)電壓輸入端，所述電阻還與所述第二個(gè)共發(fā)射極晶體管的集電極和所述發(fā)射器連接；和第二個(gè)共發(fā)射極晶體管的基極接收所述電流信號(hào)波形。
19.如權(quán)利要求15所述的電路，其中所述的發(fā)射器包括一第一電容，具有第一端和第二端，所述第一端與所述放大器連接；一對(duì)相對(duì)偏置的二極管，其具有兩端；所述一對(duì)相對(duì)偏置的二極管的第一端連接在所述第一電容的第二端和地之間；一個(gè)可變電阻，其具有兩端；所述可變電阻的第一端與第一電容的第二端和相對(duì)偏置的所述一對(duì)二極管的第一端連接；和一第二電容，其具有兩端，所述第二電容的第一端與所述可變電阻的第二端連接，其中所述第二電容的第二端與所述通信線路連接。
20.一種將輸入的電壓信號(hào)波形作為一系列電流脈沖發(fā)射的電路，其組成包括第一和第二共發(fā)射極晶體管；第一、第二、第三、第四、第五、第六和第七電容，每一電容都有兩端；第一、第二和第三可變電阻，每一都有兩端；第一和第二電阻，每一都有兩端；第一對(duì)和第二對(duì)相對(duì)偏置的二極管，每一對(duì)都有兩端；所述第一電容的第一端接收所述輸入電壓信號(hào)波形；所述第一電容的第二端和所述第二電容的第一端與第一共發(fā)射極晶體管的基極連接；第一可變電阻連接在所述第一共發(fā)射極晶體管的集電極和電壓輸入端之間；所述第三電容的第一端與所述第一共發(fā)射極晶體管的所述集電極連接，所述第三電容的第二端與所述第二電容的第二端連接；和所述電阻的第一端一起與所述第二和第三電容的所述第二端連接；所述第一對(duì)相對(duì)偏置的二極管的第一端與所述第二電阻的第二端和所述第四電容的第一端連接；所述第四電容的第二端與所述第二可變電阻的第一端連接；所述第五電容的第一端連接在所述第二可變電阻的第二端和所述第二共發(fā)射極晶體管的基極之間；所述第二電阻的第一端與所述電壓輸入端連接；所述第二電阻的第二端連接在所述第二共發(fā)射極晶體管的集電極和所述第六電容的第一端之間；所述第二對(duì)相對(duì)偏置的二極管的第一端與所述第六電容的第二端連接；所述第三可變電阻的第一端與所述第六電容的第二端和所述第二對(duì)相對(duì)偏置的二極管的第一端連接；和所述第七電容一側(cè)的第一端與所述第三可變電阻的第二端連接，其中所述第七電容的第二端與所述通信線路連接。
21.如權(quán)利要求20所述的電路，其還包括一個(gè)接收器，通過(guò)所述通信線路與所述發(fā)射器連接。
22.一種將一系列電流脈沖發(fā)射到通信線路上去的方法，包括以下步驟將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成電流脈沖；和將所述電流脈沖發(fā)射到所述通信線路上去。
23.如權(quán)利要求22所述的方法，其中該通信線路包括T線(塞尖引線)和R線(塞環(huán)引線)。
24.如權(quán)利要求22所述的方法，其還包括一步驟，在發(fā)射極間用一個(gè)預(yù)先確定的電壓偏置所述通信線路。
25.如權(quán)利要求24所述的方法，其還包括一步驟，在發(fā)射期間用一個(gè)預(yù)先確定的電壓偏置所述通信線路的。
26.如權(quán)利要求25所述的方法，其還包括一步驟，改變輸入給所述偏置電壓的電源，在發(fā)射所述電流脈沖的時(shí)候，保持所述通信線路上的偏置電壓基本上恒定。
27.如權(quán)利要求22所述的方法，其還包括以下步驟將輸入的電壓信號(hào)波形轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)波形；提供一個(gè)預(yù)先確定的基本恒定的電壓；和響應(yīng)所述電流信號(hào)波形將所述電流脈沖發(fā)射到所述通信線路上去。
28.如權(quán)利要求27所述的方法，其還包括以下步驟在發(fā)射期間用一個(gè)預(yù)先確定的電壓偏置所述通信線路；和在發(fā)射所述電流脈沖的期間，改變輸入給偏置電壓的電源，保持所述通信線路上的偏置電壓基本恒定。
29.如權(quán)利要求27所述的方法，其還包括一步驟，在發(fā)射所述電流脈沖的步驟之前對(duì)所述電流信號(hào)波形進(jìn)行濾波。
30.如權(quán)利要求22所述的方法，其還包括一步驟，提供一個(gè)接收器，用于檢測(cè)和測(cè)量所述電流脈沖。
31.一種將一系列電流脈沖發(fā)射到通信線路上去的方法，其包括以下步驟將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成電流脈沖；將所述電流脈沖發(fā)射到具有T線和R線的所述通信線路上去；和提供一個(gè)遠(yuǎn)處的接收器，用于將所述電流脈沖解碼成所述數(shù)據(jù)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種數(shù)據(jù)通信設(shè)備(DCE),更具體地說(shuō),在數(shù)據(jù)終端設(shè)備(DTE)之間高速地傳輸電子數(shù)據(jù)。本發(fā)明提出了一種方法和一種裝置,用于將電壓信號(hào)波形作為一系列的電流脈沖發(fā)射到通信線路上去。該方法需要將輸入的電壓信號(hào)波形轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)波形,并將得到的電流脈沖發(fā)射到保持預(yù)定電壓偏置的通信線路上去。
文檔編號(hào)H04L25/08GK1329790SQ99814184
公開(kāi)日2002年1月2日 申請(qǐng)日期1999年12月7日 優(yōu)先權(quán)日1998年12月7日
發(fā)明者詹姆斯·諾爾曼·安德森 申請(qǐng)人:萊恩克實(shí)驗(yàn)股份有限公司