專利名稱：電話用戶線接口電路與方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于電話系統(tǒng)的用戶線接口電路，具體地講，是涉及一種電流型用戶線接口電路，其中四線傳輸通路的發(fā)送信號增益、四線傳輸通路接收信號增益、和二線阻抗匹配互相是獨立的。
電話用戶線接口電路(SLIC)連接一個平衡雙線傳輸通路(塞尖和塞環(huán)通路到達和來自單獨的一個用戶的電話手機)與一個不平衡四線傳輸通路(到達和來自電話中心交換矩陣的分開的二線發(fā)送和接收的信號通路)。SLIC執(zhí)行各種功能，包括電池供電、過壓保護、振鈴、信令、混合、和測試。
SLIC的操作是公知的，不需要詳細討論。作為說明性的例子，參照如

圖1所示的現(xiàn)有技術(shù)的SLIC，一個電流型SLIC10(一種處理與傳輸通路中的信號有關(guān)的電流的，而不是電壓的SLIC)利用在二線或SLIC的用戶側(cè)的塞尖與塞環(huán)上的電壓檢測電阻RS1與RS2的可用電流信息。
通常，電流型SLIC利用提供輸入信號的復制品的電流鏡電路。電流鏡電路是公知的，正如公開在美國專利US.4203021的說明書中的電路那樣。
電流信息被提供到一個混合電路12中，該電路檢測輸入的信號和將該信號向右方向發(fā)送?；旌想娐?2與以14指示的連接到SLIC的四線側(cè)的外部電路相組合，提供適當?shù)姆糯螅D(zhuǎn)移混合回聲抵消，和阻抗匹配。
“接收”信號的增益(該信號通過SLIC到用戶)也稱為“四線到二線增益”為VTR/VRX，其中VTR為VTiP-VRiNG。接收信號VRX被變換為電流、被鏡象，放大，分裂(Split)、再次放大并加到塞尖與塞環(huán)接點上以便傳輸?shù)接脩簟?br> “發(fā)送”信號增益(來自用戶的信號通過SLIC傳送到四線傳輸線)也稱為“二線到四線增益”，為VTX/VTR，其中VTR為R電話＋R線路兩端的電壓。為了提供發(fā)送信號，塞尖與塞環(huán)電流被鏡象，組合，并通過因子R4W變換為電壓。
二線回程損耗是兩線信號(在用戶手機上的講話者的話音)是通過該二線傳輸通路返回到該講話者的延遲的回程和由在塞尖、塞環(huán)界石的阻抗失配引起的。轉(zhuǎn)換混合回聲是在發(fā)送輸出端出現(xiàn)的接收信號，作為在二線線路上的測量結(jié)果，該回聲為VTX/VRX。
在操作中，在電話線端的塞尖與塞環(huán)電壓利用加在電阻RS1與RS2兩端的電壓被變換為塞尖與塞環(huán)電流，該電流以后被提供到電流鏡電路CM1和CM2，在該電路它們被復制。交流塞尖電流，TIP/正比于電話線塞尖側(cè)的電壓，交流塞環(huán)電流，I.RING/正比于用戶電話線塞環(huán)側(cè)的電壓。
ITIP＝VTIP/RS1(1)IRING＝VRING/RS2 (2)混合電路12希望設置在一個集成電路中，以減小體積和增加可靠性。外部電路14一般沒有成為現(xiàn)有技術(shù)的集成電路的一部分(即，之后是芯片以外的)，因為阻抗匹配要求時間和溫度穩(wěn)定和其阻抗是在芯片外匹配的。更重要的是，一般阻抗是復數(shù)的，在硅片上實現(xiàn)大容量的電容器是不實際的。許多現(xiàn)有技術(shù)的電阻元件(例如，RS1、RS2和電阻R4W)是集成電路的一部分，因為這些無阻在預先考慮中沒有變化和這些元件通常在阻抗匹配中不起關(guān)鍵性的作用。
在電流型SLIC的設計與操作中面臨的多個復雜問題中的兩個問題是轉(zhuǎn)換混合回聲消除和阻抗匹配。正如上文已指出那樣，不良阻抗匹配引起通過二線傳輸通路返回到講話人的兩線信號(在用戶手機的講話人的話音)的延尺返回。當從四線電路16接收的信號通過SLIC傳送到四線發(fā)送信號傳輸通路18時，引起轉(zhuǎn)移混合回聲。轉(zhuǎn)移混合回聲通過對接收信號部分與發(fā)送信號求和，實現(xiàn)對來自接收信號已經(jīng)通過SLIC的發(fā)送信號分量的抵消，在芯片外很方便地被抵消掉，發(fā)送和接收信號一般是反相位的或?qū)崿F(xiàn)抵消極性的。
阻抗的匹配減小發(fā)送信號的反射。二線用戶線是一個具有通常為數(shù)百歐姆(例如，600Ω至9000Ω)負載阻抗ZL的傳輸通路。連接到用戶線的SLIC希望具有一個匹配的阻抗，防止兩線反射或回聲，也稱為“二線返回”。
圖1表示阻抗匹配通過綜合的二線阻抗ZS在芯片的外已經(jīng)進行了，該阻抗近似于從塞尖與塞環(huán)端著進去的負載阻抗ZL。所綜合的阻抗固子K120可以由連接在發(fā)送通路18和接收通路16的阻抗元件20提供。
進入RX的接收信號的幅度是阻抗元件22上和阻抗元件20上信號之和。出自阻抗元件20的增益調(diào)整K2Z。和阻抗設置固子K1Z0因此必需是相關(guān)的，通常是K1＞K2。
接收信號增益調(diào)整對于阻抗設置固子的依賴性，和它們都是復數(shù)函數(shù)的實事，使獨立地改變增益與二線阻抗匹配變得困難。這些因素，還限制了改變增益調(diào)整和阻抗匹配因子的能力，因為這些改變是十分復雜的。因此，阻抗匹配與增益的值是根據(jù)性能的折衷來預置的。
本發(fā)明的一個目的是避免了現(xiàn)有技術(shù)的許多問題和提供一種SLIC及其操作方法，和其中四線傳輸通路的發(fā)送信號增益、四線傳輸通路的接收信號增益，和二線阻抗匹配是相互獨立的。
另一個目的是提供一種新穎的SLIC和其操作方法，其中用于控制二線回程損耗的綜合阻抗是一個一個端口接地的兩端口網(wǎng)絡。
另一個目的是提供一種新穎的SLIC和其操作方法，其中阻抗匹配電路通過增加于接地的綜合網(wǎng)絡阻抗Zo的值成反比的塞尖與塞環(huán)電流組合的增益，提供一個綜合阻抗，和其中在四線傳輸通路中接收信號的增益于阻抗匹配和發(fā)送增益無關(guān)。
本發(fā)明包括一個連接于二線用戶傳輸通路與四線傳輸通路之間的SLIC用戶線集成電路，所述SLIC包括一個用于將塞尖與塞環(huán)信號電流與接收信號電流進行組合的組合器；一個阻抗匹配電路，阻抗匹配電路通過一個近似于預先考慮的將要連接到該SLIC的二線傳輸通路的預選阻抗接到地電位；和一個電流鏡電路，用于以于所述阻抗值相反的關(guān)系增加所述組合器的增益和互相獨立裝置，用于獨立地調(diào)整(a)四線發(fā)送信號的增益，(b)四線接收信號增益，和(c)二線阻抗匹配電路。
本發(fā)明還包括一種匹配SLIC兩端阻抗的方法，該方法包括以下步驟(a)組合塞尖與塞環(huán)信號電流；(b)此后根據(jù)一個預定阻抗修改該組合的電流的增益，其中該預定阻抗是接地的，組合電流的增益與該預定阻抗之間的關(guān)系最好是成反比的。
下面將結(jié)合各附圖的列子的方式描述本發(fā)明圖1是表示阻抗匹配、發(fā)送增益調(diào)整、和接收增益調(diào)整特征的混合相連的各元件的現(xiàn)有技術(shù)SLIC的示意性功能方框和電路圖。
圖2是表示圖1的SLIC的阻抗匹配功能的現(xiàn)有技術(shù)裝置的功能框圖。
圖3是表示阻抗匹配功能的本發(fā)明的一個實施例的功能性框圖。
圖4是表示圖1的SLIC的轉(zhuǎn)換混合回聲抵消功能的現(xiàn)有技術(shù)的功能性框圖。
圖5是表示轉(zhuǎn)換混合回聲抵消功能的本發(fā)明的一個實施例的功能性框圖。
圖6是表示圖3和5的電路的集成的本發(fā)明的改進SLIC混合電路的一個實施例的功能性框圖。
首先通過分別地考慮由該電路提供的兩個主要的改善，即阻抗匹配與轉(zhuǎn)換混合回聲抵消，本發(fā)明的SLIC的評價將能更容易地實現(xiàn)。圖2-5用于分別討論下面的電路特點描述。描述在這里的改進的SLIC電路中阻抗匹配與接收增益與發(fā)送增益調(diào)整無關(guān)且被移出芯片以外準備隨時接入。可以比較的現(xiàn)有技術(shù)電路在圖2中以功能方框圖的形式描述。正如在圖中可以看到那樣，接收信號的增益校正系數(shù)K2Z0和綜合阻抗因子K1Z0兩者都是Z0的函數(shù)和固化一個變化影響另外一個。它們兩者都在芯片以外。
可是，參照圖3，這里阻抗匹配電路利用一個簡單的芯片以外的電阻元件Rx，該元件與用于接收信號增益調(diào)整的Z0無關(guān)。綜合阻抗固子KZ0由另外一個一端接地的簡單的芯片外的元件提供并使RX與Z0和R4W無關(guān)。阻抗匹配函數(shù)因子的增益反比于Z0。
圖4的功能性框圖描述了轉(zhuǎn)換混合回聲抵消，其是利用一個具有適當電壓/電流變換器的電流組合器S2在芯片外進行的。相反，在圖5的改進的電路的轉(zhuǎn)移混合回聲抵消是通過從電流鏡電路CM4提供一個接收信號電流IRX的復制品到組合器S3，在芯片上進行的。
用于執(zhí)行阻抗匹配與轉(zhuǎn)移混合回聲抵消的電路可以更清楚地參見圖6。在操作中，在電話線端子上的塞尖和塞環(huán)電壓由施加在電阻RS1和RS2兩端的電壓變換為塞尖和塞環(huán)電流，并且而后該電流被提供到電流鏡電路30和32，在該電路中它們被復制兩次。正如上文公式(1)和(2)所示，交流塞尖電流ITIP正比于電話線側(cè)塞尖的電壓，和交流塞環(huán)電流IRING正比于電話線側(cè)塞環(huán)的電壓。在ITIP與IGING中復制品由于所指示的因子N1和N2在比例上可有所不同。
N2塞尖電流在電流鏡電路36反射以后的N2塞尖電流組合入組合器34，實現(xiàn)在組合器34中相加或重新組合。這個電流I3在放大器42中由因子R4W放大被變換為電壓和作為發(fā)送信號VTX傳送到四線電路。
為了抵消轉(zhuǎn)換混合回聲，即在發(fā)送信號中存在接收的信號，可以從電流鏡電路38提供一個由因子N3確定比例的接收信號的復制品到組合器34，實現(xiàn)從發(fā)送信號中抵消接收信號。組合器34提供一個組合的電流信號I3到電流/電壓變換器42，在被作為發(fā)送信號電壓VTX傳送到四線傳輸線上之前該信號可以被適當放大。
I3＝(N2xITIP)＋(N2xIring)－(N3xIRx)(3)接收信號通過利用電阻RX變換接收信號電壓信息為接收信號的電流IRX而被處理。電流電路38做出兩個IRX的復制品，一個如上所述用于轉(zhuǎn)換混合回聲抵消，和另一個用于四線到二線傳輸。
組合器44組合三個電流即一個來自鏡電路30，可以由因子N1確定比例的ITIP的復制品；一個來自鏡電路32，可以由因子N1確定比例的IRING的復制品(該來自鏡電路32的復制品按照需要可以在鏡電路46中被反相以后ITIP與IRING具有正確的極性)，和來自鏡電路38可以由因子N4確定比例的第二復制品。來自組合器44的組合的電流形成電流I4，用于阻抗匹配、和四線到二線傳輸。
I4＝(N1xITIP)＋(N1xIRING)－(N4xIRX) (4)電流I4被提供到電流增益放大器48，在該放大器中電流增益由一個與綜合阻抗設置Z0有關(guān)的因子改變。電流增益放大器48可以接收A，輸入信號I4，該信號由來自一個接地阻抗元件50的綜合阻抗因子KZ。和來自電阻元件52的電阻Rn進行修改。該電流增益放大器48的增益為G＝IOUT/IIN＝Rn/KZO(5)Rn最好固定，作為一個變量，Rn可以影響Z0。但是，Z0可以不影響Rn地改變。
從電流增益放大器48的輸出，GXI4可以提供到電流分配器54，每一部分由在電流放大器56與58中的因子F放大，傳送到二線負載。
由于提供KZ。的阻抗元件50與輸入電阻RX沒有連系，Z0的變化將不像現(xiàn)有技術(shù)的電路那樣影響RX。Z0的一端接地促進簡化和允許阻抗元件的轉(zhuǎn)換。因此，綜合的阻抗可以獨立地改變接收信號增益與發(fā)送信號增益。這種獨立性使得利用這種電路的SLIC的適用性相當?shù)貙挘旊娫捪到y(tǒng)的阻抗隨著時間或從一個地點到另一地點變化時，通過調(diào)整單個的兩端口一端接地的網(wǎng)絡，而不是調(diào)整兩端口都不接地的網(wǎng)絡。例如，元件50可以按需要被轉(zhuǎn)換成接觸或不接觸，和可以從一組每個具有預定阻抗的那種元件中選擇。相反，RX·R4W和Z0的獨立性也使接收和發(fā)送信號增益按需要變化而不影響阻抗。
用于該改進的電路中的元件可以是常規(guī)的，雖然適合于集成電路的元件希望利用匹配元件的能力(例如，在電流鏡電路中)和改善可靠性。例如，當利用集成電路元件時，SLIC混合電路60(包括在圖6的虛線范圍內(nèi))可以是一個單片集成電路?？赡芴峁└髯冎递斎氲脑梢栽谛酒酝?，雖然這里不要求的。例如RX和KZ?？梢栽谛酒酝?，以便當安裝該SLIC時或響應于改變的操作條件的操作期間，這些元件可以有選擇地改變。
正如將可以看出的那樣，圖6的電路利用一種單一的接地參考阻抗網(wǎng)絡去控制二線的回損，而不是現(xiàn)有技術(shù)的浮動網(wǎng)絡。綜合的二線阻抗通過利用轉(zhuǎn)換接地可以獨立地選擇接收與發(fā)送增益。接收與發(fā)送增益可以通過一個單個的電阻設置，而不是現(xiàn)有技術(shù)的用于復數(shù)阻抗負載的復數(shù)阻抗網(wǎng)絡。
由這里的改進的電路提供的元件選擇的簡化的證明將參照圖6的元件定義與放大系數(shù)將予以說明。
綜合的阻抗Z0可以按下式計算Z3(RS)(KZ0)(Rn)(FNI)----(6)]]>四線到二線的接收增益可以按下式計算 二線到四線的發(fā)送增益可以按下式計算 轉(zhuǎn)換混合回聲抵消(四線到二線增益)可以按下式計算 為了證明其中元件的簡化狀態(tài)，假設下式值
N1＝N2＝N3＝1，N4＝2F＝400，Rn＝25kΩ，RS＝100kΩZS＝ZL＝600Ω然后，具有下列值的元件可以用于實現(xiàn)所表示的增對于G4W-2W＝G2W-4W＝0dB，G4W-4W，＝-inf dBKZ0＝60kΩ，RX＝100kΩ，and R4W＝100kΩ；對于G4W-2W＝-6dB，G2W-4W＝0dB，G4W-4W＝-inf.dBKZ0＝60kΩ，RX＝200kΩ，and R4W100kΩ；對于G4W-2W＝0dB，G2W-4W＝-6dB，G4W-4W-inf.dBKZ0＝60kΩ，RX＝100kΩ，and R4W＝200kΩ；顯而易見，增益可以通過電阻的簡單替換改變，而不影響阻抗匹配。
一種用于電話系統(tǒng)的用戶線接口電路(SLIC)，其中四線傳輸通路發(fā)送信號增益、四線傳輸通路接收信號增益、和二線阻抗匹配校正是互相獨立的。用于SLIC的混合電路包括一個用于控制二線四損的綜合的阻抗，該阻抗是接地的。阻抗匹配與轉(zhuǎn)換混合回聲抵消可以在一個具有SLIC的集成電路中進行。
權(quán)利要求
1.一種連接在二線用戶傳輸通路器與四線傳輸通路之間的SLIC用戶線集成電路，所述SLIC包括一個組合器，用于組合具有塞尖與塞環(huán)信號電流的接收信號，和一個阻抗匹配電路，該阻抗匹配電路通過一個預選的阻抗參照地電位，該阻抗近似于要連接到該SLIC的二線傳輸通路的預計阻抗，和一個電流鏡象電路，用于反比于所述阻抗值增加所述組合器的增益，和互相獨立裝置，用于獨立地調(diào)整(a)四線發(fā)送信號增益、(b)四線接收信號增益，和(c)二線阻抗匹配電路。
2.權(quán)利要求1所要求的SLIC，包在二線用戶傳輸通路與四線傳輸通路之間的連接，所述SLIC包括一個阻抗匹配電路，該電路包括一個用于控制二線回程損耗的接地阻抗。
3.按照權(quán)利要求1或2所要求的SLIC，其中所述接地的阻抗裝置被預選為近似于連接到SLIC的二線的預計阻抗，和用于從四線線路組合接收信號電流的組合器，該組合器連接著該二線電路的塞尖與塞環(huán)電流，和連接到接地的阻抗的裝置，用于以反比于所述接地的阻抗的值增加所述組合器的增益。
4.按照權(quán)利要求1或2所要求的SLIC，其中所述SLIC包括一個可變增益放大器，所述接地的阻抗電氣上連接到所述可變增益電路，所述可變增益放大器是一個集成電路和所述接地的阻抗是一個分離電路元件，最好所述可變增益放大器是獨立變換裝置。
5.按照權(quán)利要求1所要求的SLIC，其中所述接地的阻抗預選為近似于連接到SLIC的二線傳輸通路的預計阻抗，和所述SLIC還包括用于變換來自其所連接的四線傳輸通路的接收信號電壓為接收信號電流的裝置，用于組合接收信號電流和來自其所連接的二線傳輸通路的塞尖與塞環(huán)電流的第一組合器，和連接到所述接地的阻抗的電流增益放大器，用于反比于所述阻抗的值增加所述第一組合器的增益，所述接地的阻抗是獨立于所述變換裝置的，最好所述用于組合的裝置和所述用于增加所述組合器的增益的裝置是相同的集成電路。
6.按照權(quán)利要求1-5中任何一個所要求的SLIC，包括四線傳輸通路和二線傳輸通路，該二線傳輸通路包括一個反饋電路，用于提供一個選擇為近似于該二線傳輸通路的預計阻抗的阻抗，以便減小二線傳輸通路的返回耗損，和外部連到所述反饋電路的電阻裝置，用于在四線傳輸通路中調(diào)節(jié)接收信號的增益。
7.按照權(quán)利要求1-6中任何一個的SLIC，其中所述SLIC包括轉(zhuǎn)換混合回聲抵消裝置，該裝置包括一個第二組合器，用于組合接收的和塞尖與塞環(huán)電流，和用于將從所述第二組合器的輸出變換為四線傳輸通路的電壓的裝置。
8.一種在SLIC兩端匹配阻抗的方法，該方法包括以下步驟(a)組合塞尖和塞環(huán)信號電流；(b)然后，以一個預定阻抗為函數(shù)修改組合的電流的增益，其中該預定的阻抗是接地的，和組合的電流與預定的阻抗之間的關(guān)系最好是反相的。
9.按照權(quán)利要求8所要求的方法，其中電流組合和增益修改的步驟是在集成電路中進行的。
10.一種在集成電路SLIC中轉(zhuǎn)換混合回聲抵消的方法，包括以下步驟(a)組合在SLIC中的四線接收信號電流與二線塞尖與塞環(huán)信號電流(b)從組合的電流提供一個四線發(fā)送信號電壓，其中提供四線發(fā)送信號電壓的步驟是在SLIC集成電路中進行的，和發(fā)送信號電壓的幅度是分離電阻電路元件的函數(shù)。
11.按照權(quán)利要求10所要求的方法，包括通過控制預選為近似于二線傳輸通路的預計阻抗的阻抗值控制在連接到SLIC的二線傳輸通路的四程損耗的步驟，和控制二線回程損耗的步驟包括反比于預定阻抗的值地增加二線塞尖與塞環(huán)電流的組合增益的步驟。
12.一個在平衡的二線傳輸通路與不平衡的四線傳輸通路之間的SLIC，該SLIC包括兩個電流反射鏡電路，每個用于將二線傳輸通路上的塞尖與塞環(huán)信號電壓變換為塞尖與塞環(huán)電流，兩個組合器，每個用于組合來自四線傳輸通路的接收信號電流與來自所述兩個電流反射鏡電路之一的塞尖與塞環(huán)信號電流，一個變換器，用于將來自所述兩個組合器的第一組合器的電流輸出變換為SLIC發(fā)送信號電壓，一個接地的二線阻抗，用于控制二線四程損耗，一個連接到所述接地的二線阻抗的電流增益放大器，用于以反比于所述接地的二線阻抗增加所述兩個組合器的增益，所述電流增益放大器通過所述兩個電流反射鏡電路饋送一個返回電流，和其中所述兩個電流鏡象電路、所述兩個組合器、所述變換器、和所述電流增益塊都在一個單一的集成電路中。
全文摘要
一種用于電話系統(tǒng)的用戶線接口電路(SLIC)，其中四線傳輸通路發(fā)送信號增益、四線傳輸通路接收信號增益、和二線阻抗匹配校正是相互獨立的。用于SLIC的混合電路包括一個綜合的阻抗用于控制二線回程損耗，該阻抗是接地的。阻抗匹配和轉(zhuǎn)移混合回聲抵消可以在用于SLIC電路的集成電路中進行。
文檔編號H04B3/02GK1135136SQ9510765
公開日1996年11月6日 申請日期1995年6月23日 優(yōu)先權(quán)日1994年6月24日
發(fā)明者克里斯托弗·盧蒂曼, 小唐納德·K·惠特尼 申請人:哈里公司