专利名称：用于二线传输系统的耦合电路的制作方法
技术领域：
本发明属于数字数据传输领域，尤其是，本发明涉及二线数据传输电路的杂音滤除、放大电路。
使用一对导线来传输数字信息是已知的。可以用这种二线系统互连许多不同的装置，这些装置包括计算机和电话交换网络，在二线系统中，数据同时在该相同的两条线上接收和发送。当一二线传输系统连接到计算机或类似装置时，需要一可将数字信息送入计算机并从中传送出来的耦合电路，这种电路被称为二对四线转换器或混合耦合电路，其一般例子表示在
图1中。在图1中，系统10由一个二线传输媒介、第一数字设备12和第二数字设备14所组成。每一数字设备含有接收和发送放大器，发送和接收放大器连接到传输媒介11，接收放大器13和发送放大器15在设备12中，而发送放大器19和接收放大器17在设备14中。在该应用中，把发送和接收放大器耦合到该二线系统的电路被称为混合耦连电路。在该混合耦连电路上的同步传输和接收通常是由2对4线转换来实现的，其中，接收放大器和发送放大器都连接到同一对导线。一种用于在一个二线传输媒介上传输和接收模拟及数字信号二者的系统已被揭示于美国专利申请案第07/385，610号中，名为“数字附加主线系统”(DigitalAdded Main Line System)，此处引用该申请案以供参考之用。
上述设置方式具有一些固有的问题。被传输的信号基本上相当强，具有一达数伏特的振幅。经传输线衰减之后，所接收到的信号通常是一非常小的，通常大约为数毫伏。当所传输信号的一部分反馈到接收放大器时，高振幅的发送信号将消除进来的信号。另外，虽然传输线和发送器的阻抗必须匹配，以使在该一对双线上获得最大的功率传输，但加入其中以改善传输特性的阻抗也进一步衰减了进入的信号，最后，进入的杂音必须从进入的信号中滤除，以改善接收，但是所述滤除必须不影响到向外输出的信号。
上述问题在本领域中是众所周知的，而且已有各项解决办法的尝试。一种已知的混合耦连电路表示在图2中，在与输出变压器T1并用中，电阻RF1为馈入电阻，其值选为使发送器的阻抗与负载ZL阻抗匹配，可获得最大传输功率。假设系统在标为“Sym”的线位置成镜象映射，而且ZL为135欧姆，若T1无阻抗，则两RF1将为67.5欧姆。Vprime将为1/2Vout(该RF1作用如同一分压电路)，而且电路每一端可推动另一端以获得最大效率。电阻RF2和阻抗ZR用以镜象映射出现在变压器T1初级线圈上的电压，该映射的电压表示为VRef。在一较佳实施例中，该RF2和ZR和RF1的倍数(这里为RF1的5到15倍)，而且RD1和RD2相等并大约为RF2的5到15倍，一自Vout发送的信号导致VRec为零，这是由于RD1和RD2的分压器所造成。VRef和Vprime之间的分压造成倒相输出信号，而且原来的输出信号被同步地加到接收放大器。该两信号彼此相消，造成反馈至接收器的输出信号的极大减少。在此同时，进入的信号Vsecond改变，而Vout仍然保持为零。只要Vout仍然为零，则VRef仍然大约为零，而且VRec等于1/2Vprime，这通过由RD1和RD2所构成的分压器接收到。
关于输出特性，图2中电路之输出等于VRec＝Vprime·RD2(RD1+RD2)＝Vprime/2，当RD1＝RD2时。
虽然图2中的电路大大地减低了进入接收器的反馈信号，由于分压器，其仍然衰减了进入的信号大约1/2，因此，有必要保留图2中电路的信号相消特性，但仍然可获得改善的进入信号。
本发明是对已知混合耦连电路的改进，通过加上额外的侧部线圈至耦合变压器，以及把RF1连接到改进的变压器的中央线圈以及把各RD1连接到该改进的变压器的外部线圈，所接收到的信号强度比已有技术中增强。以此方式，VRec/Vprime最大值趋近1，不同于已有技术中的最大值1/2。
由于增加ZR的阻抗，所接收到的信号强度也能增加，导致VRef大于Vprime。在某些情况中，ZR包含一变压器。当使用变压器时，在变压器的次级线圈上测量VRef。其中，VRef可任意地大于Vprime。
参照下列附图对实施例的详细说明中将对本发明作更进一步的描述。
图1表示一般的2对4线传输系统;
图2表示一种已知的2对4线混合耦连电路的示意图;
图3是本发明的示意图;以及图4是本发明另一实施例的示意图。
图3表示本发明的较佳实施例。当与图2电路比较时，两个额外的“侧部”或线圈已被加在变压器T1的初级侧上，而且RD1和RF1的连接已稍作重新设置RF1仍然连接到中央“原有的”绕组，而RD1现在被连接到T1上新的、额外的线圈的端部。
该额外的线圈和重新设置的电阻可增加VRec/Vprime之比率，从大约0.5到几乎1，因而使所测得的进入信号的信号强度增大一倍。当然，依VFeedback对Vprime之比率(此处称为X)和VRef对Vprime之比率(此处称为Y)而定，可能获得各种不同的结果。
如在已有技术中那样，RF1仍然被设定成匹配于负载阻抗ZL，以便提供适当的内部阻抗。由于RF1的值为ZL的1/2，因此用两个这种电阻器来平衡系统。RF2和ZR被选取成使得2RF2+ZR之和介于2RF1+ZL之和的5到10倍之间。ZR被设定为使得VRef比Vprime大1.2到1.5倍。由于Y是VRef与Vprime之间的比率，因此RD2＝Y·N而且RD1＝X·N，其中N为任何适当数值，以防止加载于系统并对接收器系统提供合理的阻抗。若仅有该侧部线圈被加到变压器，则RD1的值必须增加，与所增加的变压器绕组比成比例，以便保持VRec等于零。若仅考虑VRef相对于VPrime的增加，则RD2必须增加一系数Y，以保持VRec等于零。
在图3所示的电路中，VFeedback＝X·Vprime，其中X为VFeedback和Vprime之间的比率。如前所定义，Y等于VRef/Vprime。开始的时候VRec＝VFeedback·RD2/(RD1+RD2)然而，由于在此实施例中RD1事实上等于X·RD1而且RD2等于Y·RD2。
VRec＝X·Vprime·Y·RD2/(XRD1+YRD2)以及RD1＝RD2，简化后VRec＝Vprime.X·Y/(X+Y)现考虑图2中电路的工作，其中VRec＝(Vprime/2)，经修改后系统的性能结果等于VRec＝(Vprime/2)2X·Y/(X+Y)。
如图3中所示，用于防止输出信号反馈的原来的电压抵消仍然与已有技术中相同，输出信号的倒相和正常输出信号总是同时加到输入放大器，因而有效地消除了由发送信号所造成的反回馈。
在一特定实施例中，VFeedback/Vprime等于3，而且VRef/Vprime等于1.5。所接收到信号之信号强度比图2电路中所接收到信号强度增加6db。
在较佳实施例中，ZR包含一个532Ω的第一电阻，串联连接到一个0.015μf电容和一个3kΩ电阻的并联组合。RF2等于210Ω，RD2等于13kΩ，RD1等30kΩ，而且RF1等于38.7Ω。变压器T1具有一3比1.32的绕组比，并以一0.0047μf电容跨连在Vprime上。其他特定的元件值也可以选取以使性能最佳化。
如前所述，电阻和阻抗值的许多可能变化将改善或更改装置的性能。在图3实施例中，Y最大值为2，限制了VRec对Vprime之比率为2。图4中，其中阻抗ZR已由一具有附加阻抗的变压器所取代，Y可为任意大，造成VRec对Vprime之比任意大。
尽管对可能的变化给出了这些范围，必须了解的是，所示实施例仅供说明之用，而并非用于更改、限制或局限本发明范围。许多其他修改和变化可实施于这里揭示的电路，而不偏离本发明的精神和范围。
权利要求
1.一种用于带有负载阻抗的2线传输媒介的2对4线耦合电路，包括用于放大输出信号的输出放大装置，输出阻抗装置，连接到该输出放大装置，使该耦合电路的阻抗匹配于该传输媒介的负载阻抗，输入放大装置，连接到传输媒介，用于放大输入信号，输入阻抗装置，连接到该输入放大装置和该输出放大装置，用于抵消来自该输出放大装置的输出反馈，该输入阻抗装置两端存在一参考电压，以及变压器装置，连接到该输出阻抗装置、该输入阻抗装置和该传输媒介，用于连接所述2对4线耦合电路至所述传输媒介，该变压器包含有一中央抽头线圈，其具有一初级负载电压横跨于其上，以及数个侧部线圈，连接到该中央抽头线圈的端部，该侧部线圈和该中央抽头线圈具有一反馈电压横跨于该组合上，所述反馈电压和所述初级电压之比形成一比率X，所述参考电压和所述初级负载电压之比形成一比率Y，其中横跨该输入放大装置所测得的电压等于所述初级负载电压乘上一个X乘Y再除X加Y的系数。
2.如权利要求1所述2对4线耦合电路，其特征在于，X的预定比率等于3比1。
3.一种用于二线传输媒介的耦合电路，所述耦合电路包含有一耦合电路阻抗和一中央抽头变压器，横跨整个变压器初级线圈的电压对横跨该中央抽头线圈的电压之比定义为X，而横跨于所述耦合电路阻抗的电压对横跨该中央抽头线圈的电压之比定义为Y，所述电路具有一2XY/(X+Y)的转换特性。
4.如权利要求3所述的耦合电路，其特征在于，Y等于2，X等于3。
全文摘要
一种二对4线混合耦合电路。所述电路具有二个额外的“侧部”线圈连接到已有的输出变压器，所增加的线圈改善了所接收到信号的信号强度，以及有效地消除了来自输出放大器的反馈。
文档编号H04B3/08GK1060376SQ9110859
公开日1992年4月15日 申请日期1991年8月27日 优先权日1990年9月4日
发明者大卫·布里文, 杰恩·J·艾瑞格 申请人:雷化学股份有限公司