專利名稱：用于電信設備中瞬變信號的消除電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及信息傳輸領(lǐng)域，更為具體地講是涉及一種瞬變信號消除電路，該電路可以去除電話本地回路中的寄生瞬變信號，通過這種方式該電話本地回路能夠為正常話音信號和一種第二信息信號兩種信號同時利用。
全世界電話用戶的數(shù)量是可觀的且正在急刷增加之中。一般每一位這樣的用戶都經(jīng)由稱為電話“本地回路”的一對金屬線與中心電話局相連。這樣一個通信通路的龐大網(wǎng)絡是極度地使用不足的，因為這種網(wǎng)絡通常只用于經(jīng)由一個或多個電話中心局電話用戶之間偶而進行的話音通信。此外，為了提供諸如觀看交互電視，在家中購物與銀行業(yè)務，家庭或辦公室報警情況監(jiān)視以及許多其它應用方面的服務，在這些服務中必須傳送數(shù)據(jù)給電話用戶或從電話用戶那里接收數(shù)據(jù)，從而出現(xiàn)了將數(shù)據(jù)接入電話用戶的不斷增長的需要。眾所周知的電話本地回路網(wǎng)的低利用率和將數(shù)據(jù)接入電話用戶的日益增長的需求，引起了不干擾基本話音通信，而利用電話本地回路進行信息傳輸裝置的研究。
現(xiàn)在已經(jīng)有一些允許在本地回路上同時傳輸話音和第二種信息信號的系統(tǒng)這種系統(tǒng)的其中之一是描述在轉(zhuǎn)讓給本受讓人英特普勒克斯公司(Interplexco.)的英國專利4，493，948與4，528，422中。這些系統(tǒng)通常包括一個在第一地點(例如，電話用戶所在地點)連接到本地回路的塞環(huán)和塞尖線上的一個信息終端，和在第二地點(例如電話中心局)也與塞尖和塞環(huán)線相連接的與上述信息終端相對應的信息終端。這些信息終端設計成在塞環(huán)與塞尖的對應導線與地之間傳送其幅度及相位均為互輔的信號。這些信號在塞尖與塞環(huán)線之間是經(jīng)過仔細地縱向平衡的，而當精確地平衡時，這些信號不會干擾正常的基本話音通信。當然，可以認為由于電話設備是根據(jù)檢測在塞尖與塞環(huán)線上的信號之間的電壓和/或相位差的原理工作的，話音通信是不會被干擾的。結(jié)果，完全平衡的信號對電話設備基本上是感覺不到的。
在上面所引用的二份美國專利中所描述的那些系統(tǒng)允許在通過本地回路傳輸?shù)恼Ｔ捯敉ㄐ派席B加一個第二種信息信號，從而提供了良好的服務。然而，為了使這些系統(tǒng)能正常工作，必須隨時維持塞尖與塞環(huán)線之間的完全信號平衡。
在維持本地回路的金屬塞尖與塞環(huán)線上傳輸?shù)钠胶庑盘栔挟a(chǎn)生了一個問題，諸如塞尖與塞環(huán)線長度上的差翼，制造公差的差翼，以及不同的環(huán)境條件等因素可能改變兩條導線中任何一條的阻抗。任何阻抗的改變，即使十分微小，也能導致不平衡的縱向信號，即，這些信號中出現(xiàn)振幅與相位上的差異，這些差異進而產(chǎn)生對正在本地回路上所傳輸?shù)穆曇敉ㄐ胖g的有害的干擾(串話)。
過去對這一問題的解決辦法中包括在本地回路中使用需要由技術(shù)人員定期調(diào)整的人工可調(diào)式電位器。然而，加在需要這種人工調(diào)整的電路上的維護費用本身就使得廣泛地采用這一技術(shù)成為不實際的，例如難于把它用于現(xiàn)存的電話網(wǎng)中。
最近，在一項名為“縱向傳輸系統(tǒng)的自動平衡電路”的未決申請中，公開了自動為連接本地回路上的兩個信號提供相位與振幅平衡的裝置。一個信號在塞環(huán)線與地之間傳輸，而另一個信號則在塞尖線與地之間傳輸。雖然這一技術(shù)允許兩個信號同時連接到本地回路僅管這兩個信號是平衡的，但是環(huán)路上會出現(xiàn)與這種同時傳輸相干擾的瞬變信號，這種瞬變信號出現(xiàn)的期間之一是在由一個用戶電話向中心局送出由掛機至摘機的信號時，而另一個由掛機至摘機的隨時出現(xiàn)的期間是在中心局向該用戶電話傳送振鈴信號的期間。從而，這就是十分有必要在話音通信網(wǎng)的兼容操作中和這種兼容操允許利用本地回路傳輸話音通和另外一種信息信號的通信方式中消除由于存在這種瞬時信號造成信息丟失的原因。
一般說來，本發(fā)明能夠消除在本地回路中的有害瞬變信號，這種有害瞬變信號干擾利用該本地回路同時傳輸?shù)拇聿煌畔⒌膬蓚€平衡信號。此外，帶有這種瞬變信號的信號是通過本消除電路連接到本地回路的。本發(fā)明還提供用戶電話與本地回路之間的隔離作用，直到在用戶電話上檢測出摘機狀態(tài)信號以后。而當用戶電話檢測出掛機狀態(tài)信號后這種隔離也被恢復。這一技術(shù)的一個特點是對于正常的話音通信是透明的，並且與允許疊加在話音信號上一種第二信息信號的電路相兼容，從而使一條本地通信回路可以同時用于傳輸話音和第二種信息信號。


圖1是表示本發(fā)明與現(xiàn)存的電話網(wǎng)聯(lián)合使用的方式的框圖;
圖2是表示本發(fā)明的框圖，其中描述了圖1中的瞬變信號消除電路11與14中的各種電路元件;
圖3是表示圖2中的控制單元204的框圖;以及圖4是表示圖2中的控制單元211的框圖。
圖1示出了本發(fā)明的一個說明性應用，其中一個第二種信息傳輸系統(tǒng)被連接到電話系統(tǒng)的一個常規(guī)的本地回路上，以不干擾同時正常的話音通信的狀態(tài)傳輸一個第二信息信號。當然，應當理解的是，這一第二信息信號所傳送的信息可以有多種形式，例如聲音，數(shù)據(jù)，傳真等等，並且這一信號可能占有從大約100到3400HZ的整個話音帶寬。該傳轉(zhuǎn)系統(tǒng)包括瞬變信號消除電路11和14以及信息終端12和13。在電路11和14中，每個都有利地裝有一個自動平衡電路，該電路是名稱為“用于縱向傳輸系統(tǒng)的自動平衡電路”向共同未決申請的主題並與4，493，948與4，528，422號美國專利所公開的電路一起轉(zhuǎn)讓給本受讓人。這一申請和援引的專利列在這里以供參考。如圖所示，瞬時信號消除電路11和14是與從電話中心局10到用戶電話機15的回路16串聯(lián)的?；芈?6是一常規(guī)的具有一根塞尖線和一根塞環(huán)線的二線式導線，並且可以具有常規(guī)電話網(wǎng)中所允許的任何長度和阻抗。信息終端12和13經(jīng)由有利地包含在瞬變信號消除電路11和14中的接口電路連接在電路11和14之間的回路16上。當然，應當這樣理解，在電話中心局方面可以裝設適當?shù)脑O備將從信息終端12接收的信息傳輸?shù)饺魏涡枰牡攸c，並且可以向終端12傳遞信息。
如下面將要描述的，電路11和14允許回路16在中心局10與用戶電話15之間正在進行話音通信的同時，使終端12和13之間進行信息傳輸。瞬變信號消除電路11和14中的自動平衡電路為回路16上的話音與數(shù)據(jù)信號提供相位與振幅平衡，當提供了這些平衡以后，回路16所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)和話音信號之間便不存在相位或振幅差。
即使提供了相位和振幅平衡，如在以上引用的共同未決專利申請中所描述的，在電話網(wǎng)中依然存在瞬變信號，這種瞬變信號之一是來自電話中心局的振鈴信號，而另一個則是來自一個用戶電話的從掛機到摘機的信號。振鈴與用戶電話信號都包含一個尖峰或波動，即使在第二信息與正常話音信號平衡時也會導致信息丟失。再者，振鈴信號中的波動可以出現(xiàn)在振鈴信號的任何時候。這些干擾尖峰或波動的存在對于正常話音通信並不引起麻煩，因為在振鈴和從掛機到摘機的信號出現(xiàn)期間人們並不通話，但是在信息傳輸與話音通信同時發(fā)生在同一帶寬時它們會導致信息丟失。瞬時信號消除電路11和14的功能便是消除在振鈴和從掛機到摘機的信號中出現(xiàn)的瞬變，而且不干擾這些信號在正常話音通信中的功能。
現(xiàn)在參見圖2，來自用戶電話15的塞尖與塞環(huán)線串聯(lián)到瞬變信號消除電路14。電路14包括用戶線接口電路(SLIC)201，開關(guān)202，驅(qū)動器203，控制單元204和205，振鈴信號發(fā)生器206，以及接口207，SLIC201是一眾所周知的二至四線式的電話接口，它提供監(jiān)視交換系統(tǒng)和用戶回路之間的信令與音頻的傳輸所必需的功能。例如阿普坦克微系統(tǒng)公司(ApteRMicroSystem)所制造的AMS2002或2006這樣的商品器件可用作SLIC201。雖然可以用其它的商品另件，但為了清楚起見，在下面的說明中我們使用了阿普坦克微系統(tǒng)器件的接線端符號標記。驅(qū)動器203連接到延伸在瞬時信號消除電路11與14之間的回路16上，並且以眾所周知的形式提供發(fā)送(Xmit)與接收(Rec)信號線。這些線通過開關(guān)202的不同接點連接到SLIC201的發(fā)送(Xmit)與接收(Rec)端上。SLIC201的塞尖和塞環(huán)端分別連接到從用戶電話15延伸到瞬變信號消除電路14的回路16上的塞尖與塞環(huán)線上。SLIC201的鈴鍵檢測端(SHD)連接到控制單元204的輸入端而單元204的輸出端則連接到驅(qū)動器203與開關(guān)202之間的發(fā)送線上?？刂茊卧?05連接到驅(qū)動器203與開關(guān)202之間的接收信號線上並提供連接到振鈴發(fā)生器206的輸出端從而連接到瞬時信號消除電路14與用戶電話15之間的回路16的塞環(huán)線，信息終端13先通過接口207后連接到延伸在瞬變信號消除電路11與14之間的回路16上，這一允許一個第二信息信號疊加在話音通信上的接口包括一個自動平衡電路，該電路有利地具有上面引用的共同未決申請所描述以及4，493，948與4，528，422號美國專利中所公開的電路型式。
來自中心局10的塞尖與塞環(huán)線連接到瞬時信號消除電路11。電路11包括驅(qū)動器208，開關(guān)209，反向線路接口電路(RLIC)210，控制單元211與212，以及接口213。RLIC210是一種眾所周知的設備，該設備是為了連接增加性能或改變傳輸方法的輔助設備的目的而端接來自電話中心局的一條電話線，RLIC210可以利用諸如阿普坦克微系統(tǒng)公司所制造的AMS2039，2040，2041，或2042這樣的商品器件。雖然也可用其他類似的設備，但為了與以前的說明相一致，我們使用了阿普坦克微系統(tǒng)設備的接線端符號。
驅(qū)動器208連接到回路16，並提供連接到開關(guān)209的各接點從而分別連接到RLIC210的發(fā)送(Xmit)與接收(Rec)端的發(fā)送(Xmit)與接收(Rec)線。從中心局10延伸到瞬變信號消除電路11的回路16的塞尖與塞環(huán)線分別連接到RLIC210的塞尖與塞環(huán)端，控制單元212的輸入端連接到開關(guān)209與驅(qū)動器208之間的接收線上，而其輸出端則連接到RLIC210的捕獲端上。另一方面，控制單元211的輸入端連接到RLIC210的反向(REV)端，而其輸出端則連接到開關(guān)209與驅(qū)動器208之間的發(fā)送線上。信息終端12經(jīng)過與接口207在功能與結(jié)構(gòu)上完全相同的接口213后連接到瞬變信號消除電路11與14之間的回路16上。
來自用戶電話15的從掛機到摘機和從摘機到掛機信號是經(jīng)由回路16送往SLIC201的，而后者吸收有害的尖峰或波動信號並在其SHD端產(chǎn)生一個鈴鍵檢測信號，該信號被送至控制單元204的輸入端。在檢測到一個從掛機到摘機信號時，單元204產(chǎn)生一個控制信號，該信號在有害的尖峰或波動通過以后閉合在正常情況下是斷開的開關(guān)202。此外，單元204還產(chǎn)生一個連接到驅(qū)動器203與開關(guān)202之間的發(fā)送線上的輸出信號。這一輸出信號通過回路連接並經(jīng)由驅(qū)動器208提供給控制單元212。在收到這一輸出信號時，單元212閉合開關(guān)209並將該輸出信號送到RLIC210然后，RLIC210以常規(guī)方式向中心局發(fā)信號通知在用戶電話上出現(xiàn)一個摘機狀態(tài)。此外，RLIC也吸收一切瞬時尖峰(波動)信號。以類似的方式，一個摘機至掛機信號也由來自SLIC201的檢測信號所指示。響應這一信號，控制單元204斷開開關(guān)202並向控制單元212提供一個輸出信號，控制單元212也將開關(guān)209斷開，這一輸出信號同時被送至RLIC210，RLIC210在收到這一信號后，向中心局發(fā)信號通知用戶電話的掛機狀態(tài)。
應當注意的是，瞬變信號消除電路11和14在這兩個信號消除電路之間的回路16部分起到了對用戶電話和中心局的隔離作用，以便消除瞬間信號，當電話15發(fā)生摘機時消除了對同時在終端12和13之間的信息傳輸?shù)母蓴_。此外，消除電路11與14向中心局10提供存在一個掛機或摘機狀態(tài)的信令。具有優(yōu)越性的是，這一動作的發(fā)生對于終端12與13之間的信息傳輸是透明的，亦即不被覺察的。再者，用戶電話的掛機和摘機狀態(tài)傳送到中心局所使用的信號要不是消除了瞬變信號的話，與現(xiàn)有的話音通信中所用的信號是完全一樣的。最后，可以注意到，終端12與13之間的信息傳輸可以和用戶電話15與中心局10之間的話音通信同時進行，而且這一信息傳輸可以與用戶電話與中心局之間的話音通信毫無關(guān)系地進行。
圖3表示控制單元204中的電路。來自SLIC201的鉤鍵檢測信號被送至兩個非重復觸發(fā)性的單獨發(fā)電路301和302，其中之一響應12V至0V負跳變信號，而另一個響應0V至12V正跳變信號。每個單觸發(fā)電路產(chǎn)生一個5V脈沖。從而，當用戶電話從摘機變?yōu)閽鞕C或從掛機變?yōu)檎獧C時，單觸發(fā)電路的輸出是一個5V脈沖。電平轉(zhuǎn)換器303接收這些5V脈沖並生成一個+12V至-12V之間的信號，這一信號送到函數(shù)發(fā)生器304。然后，該函數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生一個正弦波的單次觸發(fā)的單音串，該單音串經(jīng)過驅(qū)動器203與208送到控制單元212。單元212中的一個濾波與峰值檢測器從暫態(tài)中鑒別出該單音串並且在用戶電話15上出現(xiàn)摘機狀態(tài)時將常開的開關(guān)209閉合，而在用戶電話15出現(xiàn)掛機狀態(tài)時將開關(guān)209返回到常開狀態(tài)?？刂茊卧?12同時將該單音串送到RLIC210，RLIC210識別出這一已經(jīng)轉(zhuǎn)換成高或低狀態(tài)的信號，並向中心局10發(fā)信號通知出現(xiàn)了掛機或摘機狀態(tài)。
單觸發(fā)電路產(chǎn)生的5V脈沖還送到求和電路305，求和電路305的輸出送到D型觸發(fā)器306的時鐘引線，作為一位計數(shù)器配置的觸發(fā)器306提供在用戶電話15上出現(xiàn)摘機狀態(tài)時閉合常開開關(guān)202以及在這一電話上出現(xiàn)掛機狀態(tài)時斷開開關(guān)202的控制信號。
為了消除在振鈴信號中干擾以同一帶寬進行的同時傳輸信息和話音通信的瞬變信號，該振鈴信號被送到RLIC210，該RLIC210在其反向(REV)端上提供一個輸出信號送至控制單元211。單元211也提供一個輸出信號。該信號通過驅(qū)動器208和203送到控制單元205，然后，單元205驅(qū)動振鈴發(fā)生器206以向用戶電話15提供一個振鈴信號。
圖4更為詳細地表示出控制單元211單所執(zhí)行的信號處理，振鈴電壓被提供給RLIC並在那里采到檢測，並響應該振鈴信號產(chǎn)生一個4V的方波信號。這一方波送到包括檢測器401上，包絡檢測器將檢測到的信號包絡送到電平調(diào)整電路402。在電路402中，產(chǎn)生一個+12V至-12V的控制波形，而這一波形被送到函數(shù)發(fā)生器403。發(fā)生器403提供一個5V峰峰值的正弦波。這些信號是短持續(xù)期的，並稱作單音串，這些單音串被送到控制單元205。這些5V單音串使控制單元205驅(qū)動振鈴發(fā)生電路206，在電路206中使用一個105V電源供電的鈴流發(fā)生器產(chǎn)生無瞬變的振鈴信號。
當然，應當理解為，本發(fā)明是根據(jù)一個具體的實施例公開的，對于本專業(yè)的技術(shù)人員可以不脫離本發(fā)明的精神和范圍做出其他的變化和改型。例如首先，雖然信息終端12在圖中是連接到接口213的，但這一連接也可以改變到一個數(shù)據(jù)或話音開關(guān)的位置上或者通過中心局10進行硬連接。這種可供選擇的連接將允許信息終端13與連接到其它本地回路上的信息終端進行通信。從而，多個信息終端可以連接在一起。其次，雖然振鈴信號是在瞬變信號消除電路11中檢測的並且產(chǎn)生一個信號。使瞬變信號消除電路14中再生一個“干凈的”振鈴信號，即不含瞬變的。但一個干凈的振鈴信號也可以在瞬變信號消除電路14中產(chǎn)生並從這里通過瞬變信號消除電路14送到用戶電話15上。
最后，雖然接口207與213是表示在電路11和14中的，但這些接口也可以是在這些電路的外部的。
權(quán)利要求
1.用來將用戶電話連接到電話中心局的通信回路中的設備，所述裝置包括用于接收不同的輸入信號和提供與每個所述輸入信號相關(guān)的輸出信號的裝置，所述接收裝置也消除出現(xiàn)在所述輸入信號中預先確定的一個中的有害瞬變信號使得各輸出信號中不包含這種有害的瞬變信號，以及電路通路控制裝置響應所述接收裝置所接收的各輸入所述信號中某特定的一個，用來閉合延伸在所述設備的第一與第二端子向的一條常開的第一電路通路，並且響應所述接收裝置所接收的所述各輸入信號中的另一個輸入信號，重新斷開所述電路通路。
2.按照權(quán)利要求1所述的設備，其中所述第一和第二端子每一個是一對端子。
3.按照權(quán)利要求1所述的設備，其中所述輸入信號是在所述第一與所述第二端子上接收的。
4.按照權(quán)利要求1所述的設備，其中所述各輸入信號中的所述預先確定的一個輸入信號是一個由所述電話中心局饋送到所述通信回路並指定送往所述用戶電話的振鈴信號，並且所述接收裝置消除出現(xiàn)在所述振鈴信號中的有害瞬變信號。
5.按照權(quán)利要求1所述的設備，其中所述輸入信號中每個所述預先確定的信號是一個表示在所述用戶電話上的一個摘機狀態(tài)並指定送往所述電話中心局的信號，並且所述接收裝置消除出現(xiàn)在摘機指示信號中的有害瞬變信號。
6.按照權(quán)利要求5所述的設備，其中所述電路通路控制裝置在所述接收裝置接收到摘機指示信號后，閉合所述常開的電路通路。
7.按照權(quán)利要求6所述的設備，其中所述電路通路控制裝置在摘機指示信號中出現(xiàn)的有害瞬變信號消失以后，閉合所述常開的電路通路。
8.按照權(quán)利要求6所述的設備，其中所述輸入信號包括一個指示在所述用戶電話的一個掛機狀態(tài)的信號，並且所述電路通路控制裝置響應這一掛機指示信號將所述電路通路恢復其常開狀態(tài)。
9.按照權(quán)利要求1所述的設備，其中所述輸入信號的所述預先確定的信號與所述輸入信號的所述特定的信號表示同一信息。
10.按照權(quán)利要求1所述的設備，其中所述輸入信號的所述預先確定的信號與所述輸入信號的所述特定的信號表示不同的信息。
11.按照權(quán)利要求1所述的設備，其中所述電路通路控制裝置所控制的所述電路通路有兩根導線。
12.按照權(quán)利要求1所述的設備，其中所述輸入信號的所述特定一個是與指示在所述用戶電話的一個狀態(tài)的信號相關(guān)聯(lián)的。
13.按照權(quán)利要求1所述的設備，其中所述輸入信號的所述另一個信號是與指示在所述用戶電話的一個掛機狀態(tài)的信號相關(guān)聯(lián)的。
14.按照權(quán)利要求1所述的設備，其中所述電路通路控制裝置所控制的所述電路通路傳輸話音信號。
15.按照權(quán)利要求1所述的設備，其中所述接收裝置在所述第一與第二端子之間提供一條第二電路通路用于在所述中心局與所述用戶電話之間傳輸信令信息，而所述電路通路控制裝置控制在所述第一電路通路上的話音通信流。
全文摘要
瞬變信號消除電路安置在從用戶電話到電話中心局的一個本地回通信回路中，通過這一回路傳送振鈴、掛機、摘機信號，并消除在這些信號中的瞬變信號。本電路將用戶電話和中心局與本地回路隔離，直至檢測到一個摘機信號，并當用戶電話出現(xiàn)一個掛機狀態(tài)時恢復這一隔離。以這種方式，該本地回路可同時用于話音通信和第二種信息信號且每種信號可以占有相同的帶寬。這些信號能互相獨立地操作。
文檔編號H04M1/74GK1042280SQ8910637
公開日1990年5月16日 申請日期1989年8月12日 優(yōu)先權(quán)日1988年8月12日
發(fā)明者約翰·姆·休斯, 金·H·桑 申請人:英特萊帕克斯公司