[发明专利]通信站及滤波器装置

说明书

本发明涉及供电话线使用的滤波装置。

需要这种滤波的一种情况是不对称数字用户线(ADSL)技术的情况。这是以通常为1.5至6兆位/秒的速率通过本地回路线提供宽带数字业务的一种手段；仅沿一个方向(交换机至用户)提供了这种高的传输速率。

为了保持这一计划的吸引力，在普通电话业务(POTS)的顶层多路复用ADSL是重要的。利用已被称为ADSL/POTS分离滤波器的交叠滤波器通过频分来实现这种多路复用。在线路的市话交换机和用户端需要类似的滤波器。原则上可以使用相同的滤波器，但交换机端的要求稍微松一些，所以最佳的设计可以使用略微不同的滤波器。本说明书将注意力集中于具有最富于挑战性的需求的用户端滤波器，但同样的问题两种滤波器都会遇到。

应仔细注意电话传输系统的两个特别的方面。其中之一是由于诸如挂机/摘机转换、环路断续拨号、振铃定调和振铃切断这样的动作所造成的大量瞬态值的产生。这些动作中可能最严重的就是振铃切断，它会产生约100伏的瞬时峰值电压。其次是阻抗平衡的问题。

在英国(与世界上许多其它国家一样)使用非电阻性频率相关阻抗。已有的电话接入网络基础设施主要由具有聚乙烯绝缘层的扭绞双股铜导线构成，从市话交换机通到用户办公室。这种传输线的特性阻抗Z₀是： Z 0 = ( R + jωL ) / ( G + jωC ) ]]>其中R、L、G和C是该传输线每单位长度的串联电阻、电感、并联电导和电容，ω是角频率，j²＝-1。

聚乙烯是如此良好的绝缘体，以致于G可被看作为零，而L(通常约为600mH/km)在高达4KHz的电话频率下仍是可忽略的。因此Z₀可被近似为 Z 0 ≈ R / jωC = ( 1 - j ) R / ωC ]]>

R和C的典型值是170Ω/km和50nF/km，所以在1KHz时Z₀约为520-j520欧姆。

在该接入网络中，电话传输是2线双向的，利用电话和交换机中的电桥实现沿两个方向传送的信号的分离。这种情形如图1所图解。在电话1中，麦克风2通过放大器3和阻抗4(Z₀欧姆)与平衡-不平衡变压器5连接，并由此与扭绞双股传输线6连接。阻抗4和线路阻抗形成了电桥的一个臂，另一个臂由分别为Z_c和Z_SO的其它阻抗7和8形成。差分放大器9连接在电桥电路的两端，给耳机10提供信号。类似地在交换机处，电桥包括阻抗14、17、18、平衡-不平衡变压器15以及放大器13、19，输入阻抗是Z_t，电桥下臂的阻抗是Z_b。

显然，为了平衡电话中的电桥和防止用户听见他自己的声音(“侧音”)，导线6必需向电话1呈现Z_SO的阻抗。对于短导线，Z_t必需等于Z_SO以便实现平衡，同样Z_C和Z_SO必需相等以便在交换机处实现平衡。