NL9500005A - Transmissievorkschakeling. - Google Patents

Description

KONINKLIJKE PTT NEDERLAND N.V.

GRONINGEN

Titel: Transmissievorkschakeling

A. ACHTERGROND VAN DE UITVINDING

De uitvinding hee£t betrekking op een regelcircuit voor het automatisch instellen van een transmissievorkschakeling.

Vorkschakelingen zijn van algemene bekendheid, ondermeer uit de gepubliceerde Nederlandse octrooiaanvrage NL8500225 ten name van aanvraagster, waarvan, voorzover relevant, de inhoud geacht wordt geïncorporeerd te zijn in de onderhavige aanvrage.

Een vorkschakeling op zich omvat een zendpoort, een ontvangpoort en een zendontvangpoort. De zendpoort en de ontvangpoort worden aangesloten op een vierdraadsverbinding —een tweedraads-zendverbinding en een tweedraads-ontvangverbinding—, de zendontvangpoort op een tweedraads-zendontvangverbinding. Voorts omvat een vorkschakeling nog een impedantiepoort waarop een regelbare balansimpedantie wordt aangesloten ter vermijding van overspraak van de ontvangpoort naar de zendpoort.

Algemeen bekend is dat de vorkschakeling optimaal werkt indien de balansimpedantie gelijk is aan de impedantie van de op de zendontvangpoort aangesloten (tweedraads-)kabel. In dat geval is de demping tussen de ontvangpoort en de zendpoort van het vierdraadsgedeelte maximaal waardoor aan de ontvangpoort toegevoerd signalen niet worden doorgegeven aan de zendpoort (minimale overspraak). Probleem is dat indien de vorkschakeling is opgenomen in een geschakeld net, de impedantie van de kabel kan wisselen. Wil een vorkschakeling optimaal werken, dan is regelmatige her-instelling van de balansimpedantie nodig.

B. SAMENVATTING VAN DE UITVINDING

De onderhavige uitvinding presenteert middelen voor het automatisch instellen van de balansimpedantie. De uitvinding berust op het inzicht dat tijdens de overdracht van signalen via de vorkschakeling, op die momenten dat uitsluitend op de ontvangpoort van de vorkschakeling —dus niet op de ("tweedraads") zendontvangpoort-- signaal wordt aangeboden, bij correcte instelling van de balansimpedantie, op de zendpoort geen signaal aanwezig mag zijn. Indien dat toch het geval zou zijn, is dat het gevolg van een onjuiste balansimpedantie, waardoor de demping tussen de ontvangpoort en de zendpoort niet maximaal is. Tijdens transmissie lenen zich dus de momenten dat uitsluitend aan de ontvangpoort signaal wordt aangeboden bij uitstek om de balans impedantie opnieuw zo af te regelen dat de demping tussen de ontvangpoort en de zendpoort maximaal is. De uitvinding voorziet in middelen om die momenten te detecteren en te benutten voor automatische her-instelling van de balansimpedantie.

Voor het detecteren van de situatie dat wel aan de ontvangpoort signaal wordt ontvangen maar niet aan de zendontvangpoort, wordt volgens de uitvinding gebruik gemaakt van een eenrichtingsorgaan voor signalen, in staat om signaal van zijn ingang naar zijn uitgang over te dragen, maar niet van zijn uitgang naar zijn ingang. Voor een dergelijk orgaan komt in aanmerking een signaalversterker, een signaalbuffer e.d. Door een dergelijk orgaan op te nemen in het kanaal dat met de ontvangpoort is verbonden, kan worden gedetecteerd of aan de ontvangpoort verschijnende signalen van het de zendontvangpoort afkomstig zijn of van het met de ontvangpoort verbonden kanaal of van beide. Detectie daarvan geschiedt door te onderzoeken of er signaal aan de ingang van het eenrichtingsorgaan aanwezig is èn of, rekening houdend met de versterkingsfactor van dat orgaan, het signaal aan de ingang van het orgaan even groot is als het signaal aan de uitgang. Zoals hierna aan de hand van een figuur zal worden besproken, wordt alleen in dat geval signaal aan de ontvangpoort van de vorkschakeling aangeboden. Zodra die situatie gedetecteerd is, kan aan de zendpoort worden gedetecteerd of er eventueel overspraak optreedt tussen de ontvangpoort en de zendpoort en kan, als dat zo mocht zijn, de balansimpedantie automatisch zo worden bijgeregeld dat die overspraak wordt geëlimineerd.

C. UITVOERINGSVOORBEELD

Thans zal aan de hand van figuur 1 de werking van de uitvinding nader worden besproken en een uitvoeringvoorbeeld worden gepresenteerd.

Figuur 1 toont een transmissievork met een zendpoort 1, een balansimpedantiepoort 2, een ontvangpoort 3 en een zendontvangpoort 4. Op die laatste is een tweerichtingskanaal aangesloten, op de poorten 1 en 3 elk een eenrichtingskanaal. Op de impedantiepoort is een regelbare balans impedantie Zb aangesloten.

Zb moet steeds zo ingesteld zijn dat de overspraak tussen de poorten 3 en 1 minimaal is: via poort 3 ontvangen signaal wordt dan niet doorgegeven aan zendpoort 1. Daar de impedantie van het op poort 4 aangesloten kanaal (kabel, lijn) kan variëren —zie voor deze problematiek eveneens de hierboven genoemde geïncorporeerde aanvrage— moet voortdurend of tenminste regelmatig worden nagegaan of de balansimpedantie nog wel juist is ingestéld, namelijk zodanig dat de overloopdemping tussen de poorten 3 en l|maximaal is. Zoals hierboven is uiteengezet kan die check heel goed worden uitgevoerd op die momenten dat aan poort 3 (extern) signaal wordt aangeboden, terwijl de poort 3 geen signaal ontvangt dat afkomstig is van poort 4 (indien poort 4 signaal ontvangt, wordt dat signaal door de vorkschakeling gedistribueerd over de poorten 1 en 3).

Voor het kunnen detecteren van die check-momenten is in het met de ontvangpoort 3 verbonden kanaal een eenrichtingsorgaan opgenomen, dat wil zeggen een orgaan dat wel signaal kan doorlaten van zijn ingang naar zijn uitgang, maar niet andersom. Het eenrichtingsorgaan wordt hier gevormd door een signaalversterker Al met een netto versterkingsfactor 1. Een voor ontvangpoort 3 bedoeld signaal is dus detecteerbaar op de punten a en b; op beide punten is de signaalsterkte even groot. Een via de vorkschakeling van poort 4 afkomstig signaal is wel detecteerbaar op punt a, maar niet op punt b. Zo wordt dan gevonden dat de check-momenten zich voordoen als: - de signaalsterkte op punt b groter dan "0" is, en - de signaalsterkte op de punten a en b gelijk is.

Immers, indien poort 3 zowel via de vorkschakeling van poort 4 signaal ontvangt als een extern aangeboden signaal, zal de signaalsterkte op punt a groter zijn dan op punt b. Wanneer noch een extern signaal, noch een intern signaal (via de vorkschakeling afkomstig van een aan poort 4 aangeboden extern signaal) aan poort 3 wordt aangeboden, dan is wel de signaalsterkte bij a en b gelijk, echter is de signaalsterkte op punt b niet groter dan "0" (minimum detectiewaarde).

Het detecteren van de hierboven genoemde voorwaarden, die karakteristiek zijn voor de check-momenten, wordt uitgevoerd door een onderin figuur 1 getoonde detectieschakeling. Daar worden de signalen van a en b aangeboden aan een versterker A3, die deze signalen van elkaar aftrekt. Als deze signalen gelijk zijn, is er geen uitgangsspanning. In alle andere gevallen is aan de uitgang van A3 een wisselspanning aanwezig. Deze wordt door een diode D2 en een condensator C3 gelijkgericht en afgevlakt, via een buffer geïnverteerd door een inverter en aan een AND-poort aangeboden. Het signaal afkomstig van punt b wordt zelf ook gelijkgericht en afgevlakt, door een diode D3 en een condensator C4 en via een buffer aan genoemde AND-poort aangeboden. De uitgang van de AND-poort is alleen "hoog" als de signaalsterkten van de van a en b afkomstige signalen gelijk zijn, èn als signaal b aanwezig is (signaalsterkte b > "0").

Met het van de AND-poort afkomstige uitgangssignaal wordt een regelschakeling bestuurd die bovenin de figuur wordt getoond. Het signaal op poort 1 wordt door een versterker A2 met aarde vergeleken. Als op poort 1 signaal staat —wat op een check-moment alleen-het geval is als de balansimpedantie niet correct is-- wordt dit door A2 versterkt. Het uitgangssignaal wordt gelijkgericht en afgevlakt en dient voor het bijregelen van de balansimpedantie Zb, tezamen met een fasesignaal waarvan de polariteit ervan afhangt of de de signalen op de ontvang- en zendpoort gelijke dan wel tegengestelde fase hebben.

Een schakelorgaan S sluit alleen als de uitgang van de AND-poort hoog is. In dat geval wordt de spanning over de condensator Cl overgenomen door een condesator C2. Via een buffer, die ervoor zorgt dat C2 niet leegloopt, wordt vervolgens de balansimpedantie Zb door de spanning over C2 bijgeregeld. Zodra de AND-poort laag wordt (als het check-moment voorbij is) opent het schakelorgaan S en houdt C2 zijn lading en blijft Zb zijn laatste waarde behouden.

Het fasesignaal dat door middel van een analoge vermenigvuldiger met het gelijkgerichte en afgevlakte uitgangssignaal van A2 wordt gecombineerd zorgt ervoor dat Zb in de goede richting wordt bijgeregeld: bij een positieve waarde moet Zb op een lagere, bij een negatieve waarde op een hogere waarde worden ingesteld. Het fasesignaal wordt afgeleid van de onderlinge fase van de signalen op de zendontvangpoort 4 en de impedantiepoort 2. Bekend is dat bij fasegelijkheid van het signaal op de ontvangpoort 3 en het overspraaksignaal op de zendpoort 1 eveneens fasegelijkheid tussen de signalen op de zendontvangpoort 4 en de impedantiepoort 2 optreedt. Hetzelfdè gebeurt wanneer de fasen tegengesteld zijn. Daar de signaalampituden aan de poorten 2 en 4 even groot zijn --in tegenstelling tot die aan de poorten 1 en 3— wordt de fase-informatie van de poorten 2 en 4 afgenomen. In een analoge faseverge1ijker worden de van de poorten 2 en 4 afkomstige signalen --nadat eventuele amplitudeverschillen zijn geëlimineerd-- met elkaar vermenigvuldigd, waardoor een gelijkspanning ontstaat waarvan het teken afhangt van de onderlinge fase van de signalen aan de poorten 2 en 4. Vermenigvuldiging van twee gelijke signalen (beide Asinut) met dezelfde fase geeft namelijk sin’ut, hetgeen gelijk is aan ½A(l-cos2ut) - %A-tëAcos2ut, waarvan het eerste lid een gelijkspanningscomponent is. Vermenigvuldiging van twee signalen met tegengestelde fase geeft -sin1utl wat gelijk is aan ^A(l-cos2ut) « -&A+tëAcos2ü>t. Door middel van een laagdoorlaatfilter (LDF) kan de wisselspanningscomponent worden geëlimineerd en blijft +½A resp. -%A over. Deze waarden worden vermenigvuldigd met het gelijkgerichte en afgevlakte uitgangssignaal van A2, waardoor een besturingssignaal ontstaat waarvan de richting en grootte bruikbaar zijn om de instelling van Zb zodanig te wijzigen dat het overspraaksignaal op poort 1 wordt teruggeregeld. Bij elk check-moment, gedetecteerd door de detectieschakeling onderin de figuur, wordt, éfhankelijk van het door A2 gedetecteerde overspraaksignaal op poort 1, de instelling van Zb bijgeregeld. Is er geen overspraak, dan blijft de spanning over C2 ongewijzigd en daarmee de instelling van Zb.

Opgemerkt wordt dat waar in het voorgaande wordt gesproken van "check-moment", het duidelijk mag zijn dat dat een kortere of een langere tijd kan duren, namelijk de tijd dat aan de hierboven genoemde voorwaarden (signaal b>"0" en signaal a gelijk aan signaal b) duren.

Het regelen van Zb door middel van een stuurspanning kan geschieden door gebruik te maken van een FET die "onder pich-off" wordt gebruikt, waardoor de FET werkt als spanningsafhankelijke weerstand (reële balansimpedantie). Een dergelijk schakeling wordt in figuur 2 getoond. De weerstand over de FET is

waarin g de steilheid is en Up de pinch-off spanning. R1 en R2 zijn nodig om de FET te 1ineariseren.

Voor het door een stuurspanning sturen van een complexe Zb kan bijvoorbeeld gebruik worden gemaakt van een regeling die wordt getoond in figuur 3. Deze heeft nauwe verwantschap met de schakeling die in de genoemde geïncorporeerde aanvrage wordt beschreven. Onder invloed van de stuurspanning wordt door een selectieorgaan die impedantie uit een aantal complexe impedanties gekozen, waarbij de overspraak demping maximaal is.

D. REFERENTIES

Nederlandse octrooiaanvrage NL8500225 ten name van aanvraagster, welke geacht wordt in de onderhavige aanvrage te zijn geïncorporeerd.

Claims (7)

1. Regelcircuit voor het automatisch instellen van een transmissievorkschakeling die een zendontvangpoort (4) voor het aansluiten van een tweedraadsverbinding omvat, alsmede een zendpoort (1) en een ontvangpoort (3) voor het aansluiten van een vierdraadsverbinding en een impedantiepoort voor het aansluiten van een balansimpedantie, welk regelcircuit een van een ingang en een uitgang voorzien eenrichtingsorgaan (Al) omvat dat aan zijn ingang aangeboden wisselspanningsignalen naar zijn uitgang doorgeeft maar aan zi-jn uitgang aangeboden wisselspanningsignalen spert, waarbij de uitgang van dat eenrichtingsorgaan is verbonden met de ontvangpoort van de vorkschakeling, welk regelcircuit verder een detectieorgaan omvat, verbonden met de ingang (b) en de uitgang (a) van genoemd eenrichtingsorgaan, voor het detecteren van signaalsterkten aan die ingang en uitgang en het afgeven van een besturingssignaal als de signaalsterkte aan de ingang van het eenrichtingsorgaan een minimumwaarde ("0") te boven gaat en als gelijktijdig de signaalsterkte aan de uitgang van het eenrichtingsorgaan, rekening houdend met de versterkingsfactor van het eenrichtingsorgaan, uitsluitend is toe te rekenen aan de signaalsterkte aan de ingang van dat eenrichtingsorgaan, welk regelcircuit voorts een regelorgaan omvat, verbonden met genoemde zendpoort, voor het detecteren van de signaalsterkte aan die poort, en voorts verbonden met genoemde regelbare balansimpedantie, welk regelorgaan tijdens het ontvangen van het besturingssignaal van genoemde detectieorgaan de balansimpedantie zodanig instelt dat de gedetecteerde signaalsterkte aan de zendpoort minimaal is, en die instelling handhaaft zolang het besturingssignaal afwezig is.

2. Regelcircuit volgens conclusie 1, met het kenmerk dat genoemde eenrichtingsorgaan een versterker is.

3. Regelcircuit volgens conclusie 1, met het kenmerk dat genoemd detectieorgaan een differentiaalversterker omvat, verbonden met de ingang en uitgang van genoemde eenrichtingsorgaan, alsmede een AND-poort, waarvan de ene ingang, via een gelijkricht- en afvlakschakeling en via een inverteerorgaan, met de uitgang van genoemde ____ differentiaalversterker verbonden is, terwijl de andere ingang van de AND-poort, eveneens via een gelijkricht- en afvlakschakeling, echter zonder inverteerorgaan, roet de ingang van het eenrichtingsorgaan verbonden is.

4. Regelcircuit volgens conclusie 1, met het kenmerk dat genoemd regelorgaan een schakelorgaan omvat dat bestuurbaar is door de uitgang van genoemde AND-poort, en dat het signaal van de zendpoort voorts, via een gelijkricht- en afvlakschakeling aan een besturingsingang van de regelbare balansiropedantie wordt aangeboden, tezamen met een fasesignaal waarvan het teken de £ase van het signaal aan de zendpoort ten opzichte van dat aan de ontvangpoort aanduidt.

5. Regelcircuit volgens conclusie 4, gekenmerkt door een polariteitscontroller waarvan ingangen verbonden zijn met de zendontvangpoort en de balansimpedantiepoort en genoemd fasesignaal afgeeft in afhankelijkheid van de onderlinge fase tussen op die poorten gedetecteerde signalen.

6. Regelcircuit volgens conclusie 4, met het kenmerk dat de regelbare balansimpedantie een in "pinch-off” modus ingestelde FET omvat waarvan de uitgangsweerstand wordt bepaald door de grootte en het teken van het aan zijn besturingsingang aangeboden signaal.

7. Regelcircuit volgens conclusie 4, met het kenmerk dat de regelbare impedantie een selector omvat die in afhankelijkheid van de grootte en het teken van het aan zijn ingang aangeboden signaal een uit meer balansimpedanties selecteert.