專利名稱：抵消電路和傳輸系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種抵消電路，以及在有線或無線電視電話和調(diào)制解調(diào)器等通信裝置中應(yīng)用這種抵消電路的傳輸系統(tǒng)。
一般來說，電話和調(diào)制解調(diào)器之類通常的終端裝置適合于經(jīng)由一條傳輸線路實(shí)現(xiàn)雙向同時通信的通信系統(tǒng)。對于這種雙向同時通信，必須從接收的信號中區(qū)別出發(fā)送的信號。如果區(qū)別信號的能力(串話特性)差，則電話會產(chǎn)生嘯呌，調(diào)制解調(diào)器之類會增加誤差。因此，在電話和調(diào)制解調(diào)器中采用了一種混合電路，借以區(qū)別發(fā)送的和接收的信號。采用一般的混合電路時，串話特性處在圖4(4-1)所示曲線的范圍內(nèi)。所以，對于普通的電話通信，混合電路具有足夠的性能。但是，對于普通電話之外的以圖象和字符等數(shù)據(jù)通信為目的的電視電話和調(diào)制解調(diào)器之類的裝置，應(yīng)用這種混合電路在同一載波頻率上來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向同時通信是不可能的。例如有一種稱為“存貯電話裝置”的電話設(shè)施，能通過普通電話傳輸圖象和字符。雖然對于普通電話，它可以實(shí)現(xiàn)雙向同時通信，但對于圖象和字符僅能進(jìn)行單向傳輸。
存這種情況下，為了獲得必要的區(qū)別能力(串話特性)，已提出了采用頻分通信方式的圖象和字符的數(shù)據(jù)雙向同時通信，它是以接收信號和發(fā)送信號調(diào)制各自不同的載波，將它們變換到各自不同的頻率上，再配合上述的混合電路來實(shí)現(xiàn)的。
頻分通信系統(tǒng)的傳輸線路利用頻率并不高。如果能以同一載波頻率對圖象和字符實(shí)現(xiàn)雙向同時通信，則有可能應(yīng)用未被利用的頻帶，用以傳輸其他音頻信號，也即聲音和數(shù)據(jù)信號，從而得到良好的通信效率。
本發(fā)明的目的是使在用的傳輸線路達(dá)到高的通信效率。
本發(fā)明的另一個目的是實(shí)現(xiàn)聲音、圖象和字符數(shù)據(jù)的雙向同時通信。
本發(fā)明的抵消電路由一個橋式電路組成，該橋式電路在有線傳輸線路的整個頻帶或部分頻帶上提供出平衡狀態(tài)。依靠本抵消電路，可利用同一頻率或相鄰頻率實(shí)現(xiàn)聲音、圖象和字符等數(shù)據(jù)的雙向同時通信。
本發(fā)明抵消電路中的橋式電路包含有一個幅頻特性補(bǔ)償電路和相頻特性補(bǔ)償電路。該橋式電路補(bǔ)償了傳輸線路阻抗變化引起的影響和構(gòu)成該電路本身的元器件引起的不平衡狀態(tài)，從而獲得比較平衡的狀態(tài)。
按照本發(fā)明，在傳輸系統(tǒng)中傳輸線路兩端的終端裝置中各裝置了電橋式電路組成的抵消電路，用以在可能進(jìn)行傳輸?shù)恼麄€頗帶或部分頻帶上提供出平衡狀態(tài)，從而能在同一頻率或相鄰頻率上實(shí)現(xiàn)聲音、圖象和字符等的雙向同時通信。
從下面結(jié)合附圖的說明中，可以較詳細(xì)地了解本發(fā)明的各種特點(diǎn)。


圖1是通常使用的混合電路;
圖2是本發(fā)明的基本構(gòu)成方框圖;
圖3是本發(fā)明的一個具體電路例子。
圖4(4-1)是通常使用的混合電路的串話特性曲線;
圖4(4-2)是本發(fā)明的混合電路的串話特性曲線;
圖5(5-1)至(5-3)是幅頻特性補(bǔ)償電路的幾個例子;
圖5(5-4)是相頻特性補(bǔ)償電路的一個例子;
圖5(5-5)是兼有幅頻特性補(bǔ)償和相頻特性補(bǔ)償作用的電路例子;
圖6至圖10是傳輸系統(tǒng)的各種實(shí)施例子方框圖;
圖11是采用圖10所示的傳輸系統(tǒng)，按多路傳輸應(yīng)答信號法工作時的頻帶圖。
為了便于更好地理解本發(fā)明，下面先解釋常用的混合電路。圖1是一種經(jīng)常應(yīng)用的混合電路，它由一個變壓器和一個運(yùn)算放大器組成。該混合電路組成一種橋式電路，當(dāng)電話線路的阻抗為純電阻600Ω和變壓器旁不接電容器而為理想變壓器時，橋式電路處于平衡狀態(tài)。在平衡狀態(tài)下，輸入端的輸入信號Vi不會在輸出端形成輸出Vo。然而，電話線路的阻抗並非純電阻，實(shí)際的變壓器也決非理想變壓器，因而實(shí)際上可得到的串話特性至多如圖4(4-1)所示。由圖可見，采用這種混合電路，難以借助同一頻率同時發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，因?yàn)檩斎胄盘朧i的大約 1/3 (-10dB)會成為輸出信號Vo，作為接收信號輸出。
可以認(rèn)為，雖然傳輸線路的阻抗非600Ω純電阻是使平衡狀態(tài)難以達(dá)到的一個原因，但主要原因在于混合電路中所用元器件(變壓器及電容器C)本身的影響。很難獲得平衡狀態(tài)的原因在于，由變壓器電感和電容C組成的一般的調(diào)諧回路雖具有帶通特性，可抑制來自傳輸線路的噪聲等干擾，但由于在諧振頻率以外的頻率上，A點(diǎn)和B點(diǎn)電壓之間存在相位差，這就造成了不平衡狀態(tài)。
對于這種情況，本發(fā)明可改善串話特性。按照本發(fā)明，采用圖2所示的混合電路，可使圖1中A點(diǎn)和B點(diǎn)之間的電壓差和相位差為零，因而混合電路的橋式電路達(dá)到平衡狀態(tài)，獲得了改善串話特性的效果。
圖3表示另一種電路例子。
這一電路在大約2KHz-3KHz的頻率范圍內(nèi)改善了串話特性，改善后的特性示于圖4(4-2)。
下面對圖3的電路進(jìn)行解釋。
該橋式電路由變壓器T1、電容器C1、電阻Ra、接有600Ω電阻負(fù)載的變壓器T2、電容器C2和Rb組成。變壓器T1和T2具有相同的規(guī)格。如果C1＝C2和Ra＝Rb，則由這些元器件引起的信號電壓的幅度和相位的變化是相關(guān)的，所以電壓Va2基本上等于電壓Vb。然而，由于變壓器T1的負(fù)載為電話線路，變壓器T2的負(fù)載為純電阻，因而電話線路有阻抗變化時，電壓Va2和Vb之間會產(chǎn)生不希望有的誤差。
有可能做出一種橋式電路，其變壓器T2上連接的負(fù)載元件具有與電話線路相同的阻抗變化。這里，本發(fā)明提供出一種等效的橋式電路，它應(yīng)用一個高頻帶幅頻特性補(bǔ)償電路和相頻特性補(bǔ)償電路來實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償，使上述Va2和Vb電壓之間的差相對地為零。當(dāng)有Vi輸入時，電壓Vb2和Vb3相等，Vb2＝Va3，因而Vi只向電話線路輸出，在Vo端沒有信號輸出。另外，經(jīng)由電話線路傳送來的信號在Vb2處有輸出，在Va3處無輸出，因而發(fā)送的信號V1能夠與接收的信號區(qū)別開來。
這一電路例子可應(yīng)用于電視電話或類似的系統(tǒng)，除了300Hz-2KHz的聲音信號，它能在電話線路傳輸頻帶之外的2KHz-3.4KHz頻帶范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)雙向同時圖象通信，采用的載波頻率可以是與上述頻率相同的頻率或是相鄰的頻率。普通電話的聲音信號是在300Hz-2KHz頻帶內(nèi)傳輸?shù)摹D3的電路應(yīng)用于上述目的，所以聲音信號所用的頻帶不受補(bǔ)償?shù)挠绊懀鴮τ谑艿酱捥匦灾卮笥绊懙膱D象信號頻帶，補(bǔ)償是起作用的。因此，如圖4(4-2)的曲線所示，在2KHz之下串話特性是差的。又如圖5所示，增加幅頻和相頻特性補(bǔ)償電路的數(shù)目，或者增加起補(bǔ)償作用的元件的數(shù)目，可在更寬的頻帶內(nèi)獲得良好的串話特性。由此，可以認(rèn)為，對于高速的調(diào)制解調(diào)器等裝置，應(yīng)用同一載體頻率可實(shí)現(xiàn)完全的雙向數(shù)據(jù)通信。在這種情況下，根據(jù)調(diào)制形式，相頻特性變得十分重要;通過將接收信號Vo送到其相頻特性與相頻補(bǔ)償電路的特性相反的電路，可以獲得良好的效果。
根據(jù)所要求的性能，補(bǔ)償幅頻和相頻特性用的元件參數(shù)可以選擇為固定式的、半固定式的或自動平衡式的。采用自動平衡式元件參數(shù)時，檢測和控制Vb2和Va3的幅度和相位，使兩者彼此一致。
下面，說明有可能利用本發(fā)明電路的一些傳輸系統(tǒng)例子。
圖6是利用一條電話線路實(shí)現(xiàn)雙向同時圖象數(shù)據(jù)通信的例子。與通常使用的半雙向傳輸系統(tǒng)相比較，圖6所示的例子具有以下優(yōu)點(diǎn)。按圖6的例子，數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收是同時進(jìn)行的，因而可減少傳輸時間。另一方面，對于半雙向傳輸系統(tǒng)，為了實(shí)現(xiàn)雙向同時傳輸，必須降低傳輸速率和采用頻分方式進(jìn)行復(fù)用。否則，必須提供兩條傳輸線路，分別用于發(fā)送和接收。而根據(jù)圖6的例子，發(fā)送和接收可以利用同一載波頻率，電話線路可以僅用一條，且無需降低傳輸速率，因而提供了一種低成本的系統(tǒng)。
當(dāng)然，如圖6中虛線所示，增加一條附加的電話線路，這電路例子將成為一種電視電話系統(tǒng)。本電路結(jié)構(gòu)例子是適用于圖象通信的、但若配合調(diào)制解調(diào)器或類似的裝置，它也可應(yīng)用于數(shù)據(jù)通信。
圖7示出一種傳輸速率高于圖6速率的例子。在這個例子中，應(yīng)用了兩條並聯(lián)的電話線路。若需要更高的傳輸速率，可以應(yīng)用更多條電話線路。這也是供圖象數(shù)據(jù)用的傳輸系統(tǒng)例子，但圖象傳輸系統(tǒng)必須配備一臺攝象機(jī)。由于傳輸頻率的范圍有限制，所以在將攝象機(jī)來的圖象數(shù)據(jù)存入存貯器之類似存貯裝置后，再以適合于電話線路傳輸?shù)男盘査俾蔬M(jìn)行讀出，實(shí)現(xiàn)圖象數(shù)據(jù)傳輸。此時，對于應(yīng)用兩條電話線路且每條電話線路傳輸所讀出數(shù)據(jù)一半的例子，即使每條電話線路的傳輸時間相同，也可在相同的時間內(nèi)傳輸兩倍的數(shù)據(jù)。因此，傳輸速率增大一倍。在接收一側(cè)，經(jīng)多條電話線路傳輸?shù)男盘柋环謩e解調(diào)，將解調(diào)后的數(shù)據(jù)合成并存貯在存貯器中，再以合適的速率讀出，顯示在圖象顯示裝置上。另外，在這個例子中，如果也增加一條圖7中虛線所示的電話線路，則與圖6的例子一樣，它將成為一個電視電話系統(tǒng)。
圖8的傳輸系統(tǒng)例子中，如圖7的應(yīng)用例子一樣，普通電話的聲音信號由頻分通信系統(tǒng)實(shí)施復(fù)用。對于圖象數(shù)據(jù)通信，為了增加傳輸速率，可將載波頻率設(shè)置在電話線路可用頻率范圍的上限，並采用單邊帶方式使所用的頻帶較窄。在將例如2KHz-3.4KHz的頻率范圍用于圖象數(shù)據(jù)的情況下，如果采用本發(fā)明的串話抵消電路，便可在同一載波頻率上實(shí)現(xiàn)發(fā)送/接收雙向同時通信，而2KHz之下的頻帶可應(yīng)用于其他數(shù)據(jù)的通信。
圖8中，2KHz之下的頻帶應(yīng)用于電話機(jī)聲音信號的通信。在這個例子中，電話線路1中沒有復(fù)用的聲音信號，而電話線路2中有復(fù)用的聲音信號。當(dāng)電話線路1和2中都實(shí)施聲音信號復(fù)用時，該例子可視為一種傳輸立體聲信號的應(yīng)用例子。上述例子也可應(yīng)用于采用兩條以上電話線路的系統(tǒng)中;對于要提供出多路聲音信道的電視電話會議，多條電話線路是必需的。圖8的例子中，能實(shí)現(xiàn)多路聲音信號和圖象數(shù)據(jù)的復(fù)用傳輸，所以不必像圖6和圖7中那樣應(yīng)用附加的電話線路，因而降低了成本。但另一方面也存在著缺點(diǎn)，由于依靠頻分通信系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)復(fù)用，因而聲音信號的清晰度受損失。
圖9示出能克服上述缺點(diǎn)的例子，它應(yīng)用了兩條或多條電話線路來增加傳輸速率。在該例子中，通過下述方式改善聲音清晰度，即當(dāng)各別線路上有未被應(yīng)用的頻帶時，就應(yīng)用此類未應(yīng)用的頻帶。
在圖9的例子中，如圖像圖8那樣應(yīng)用2KHz-3.4KHz的頻帶在電話線路1和2上進(jìn)行圖象數(shù)據(jù)傳輸，則電話線路1和2中300Hz-2KHz的頻帶未被應(yīng)用。然而，聲音信號依靠未用的頻帶進(jìn)行傳輸時，300Hz-3.4KHz頻帶的聲音信號難以在電話線路中300Hz-2KHz的頻帶內(nèi)傳輸。
在這種情況下，可往保證足夠的聲音清晰度所需的300Hz-3.4KHz頻帶用濾波器分為高頻帶和低頻帶。按圖9的例子，由于它應(yīng)用兩條電話線路，所以將此頻帶分為兩個頻段。劃分的頻段數(shù)目可根據(jù)所用電話線路的數(shù)目或各條線路的未用頻帶寬度來設(shè)定。在分為兩段的情況下，如果劃分頻段的頻率點(diǎn)是1KHz，則300Hz-1KHz為低頻段，1KHz-3.4KHz為高頻段。低頻段的信號在線路2上傳輸。另一方面，高頻段信號在1KH-3.4KHz頻帶內(nèi)，如果它在線路1上傳輸，聲音信號將與圖象信號發(fā)生不希望的重疊。因此，應(yīng)用下移頻電路將該高頻段頻率除2，使1KHz-3.4KHz頻率的信號變換為500Hz-1.7KHz頻率的信號，因而可將聲音信號與圖象數(shù)據(jù)信號一起傳輸。
在接收一側(cè)，經(jīng)電話線路2接收的300Hz-1KHz低頻段聲音信號由濾波器取出，濾出的信號與另外的聲音信號合成，于是，在300Hz-3.4KHz頻帶內(nèi)實(shí)現(xiàn)了聲音信號和圖象數(shù)據(jù)信號的雙向同時通信。上述另外的聲音信號是將電話線路1傳輸?shù)?00Hz-1.7KHz高頻段聲音信號頻率變高兩倍產(chǎn)生的，即應(yīng)用上移頻電路得出的1KHz-3.4KHz頻段的信號。將頻帶劃分兩段的頻率點(diǎn)并不限于上述的1KHz;另外，下移頻和上移頻的比值也不限于1/2和2。上述這些頻率值可以根據(jù)實(shí)際使用的電話線路和未應(yīng)用的頻帶來確定。
為了提高傳輸線路的利用率，一是增大傳輸速率，二是做到全雙向通信而不是半雙向通信。對于電視電話系統(tǒng)，由于必需為普通電話傳輸聲音信號，所以應(yīng)采用頻分系統(tǒng)將聲音信號與圖象數(shù)據(jù)信號一起傳輸。在實(shí)際的電話講話中，連續(xù)講話而無任何間斷的情況是極少的;因此，通過檢測講話中的間斷時間，在該時間內(nèi)以傳輸聲音信號的頻帶來傳輸圖象數(shù)據(jù)信號，可以較大地提高傳輸線路的利用率。
圖10是一個實(shí)現(xiàn)上述原理的方框圖，並應(yīng)用串話抵消電路實(shí)現(xiàn)雙向同時通信。這種方法本身可應(yīng)用于講話聲音信號和圖象信號的復(fù)用傳輸，並可進(jìn)一步應(yīng)用于一條、兩條或更多條線路的場合，以及有線系統(tǒng)或無線系統(tǒng)中。
圖10的例子是為電視電話構(gòu)成的，利用頻分系統(tǒng)，通過一條電話線路便可實(shí)現(xiàn)聲音和圖象信號的雙向同時通信。用戶講話時，系統(tǒng)的工作與一般頻分系統(tǒng)的復(fù)用通信一樣;而當(dāng)講話間斷時，終端裝置檢測出用戶當(dāng)時是否在講話，並將檢測到的狀態(tài)以信號或數(shù)據(jù)傳輸?shù)綄Ψ降慕K端裝置。在電話線路被用作傳輸線路的情況下，可用的頻帶是300Hz-3.4KHz。結(jié)果400Hz-1.5KHz頻帶用于聲音信號(講話)，2KHz-3KHz頻帶用于圖象數(shù)據(jù)信號(如圖11所示)時，表征上述檢測狀態(tài)的信號或數(shù)據(jù)可如下地傳輸(1)應(yīng)用兩個頻帶之間1.75KHz頻率的信號;(2)應(yīng)用可用傳輸頻帶下限頻率300Hz與可用聲音信號下限頻率400Hz之間350Hz頻率的信號;(3)應(yīng)用可用頻帶上限頻率3KHz與可用圖象信號上限頻率3.4KHz之間3.2KHz頻率的信號。因此，兩終端裝置可檢測出表明它們的聲音信號都間斷的狀態(tài)信號。這時，通過兩終端裝置上開關(guān)S1和S2的切換，圖象數(shù)據(jù)信號可經(jīng)由供聲音信號用的頻帶傳輸。當(dāng)然，這時采用的載波頻率在400Hz-1.5KHz的頻帶內(nèi)，因而傳輸速率將低于2KHz-3KHz頻帶圖象數(shù)據(jù)信號的傳輸速率。對于電視電話，待傳輸?shù)膱D象數(shù)據(jù)經(jīng)存貯后，可以以隨機(jī)方式進(jìn)行讀/寫操作，所以，可由CPU控制檢測得的信號。
這樣地由CPU控制檢測得的信號以提供出自動平衡狀態(tài)，與應(yīng)用手動操作成半固定電阻器的情況相比較，本系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)高精度的運(yùn)用。
電話線路傳輸系統(tǒng)由CPU控制時，大約8比特已足以滿足運(yùn)用速度的要求。在兩終端裝置中都無講話的期間，可利用圖象數(shù)據(jù)信號的頻帶和聲音信號的頻帶同時進(jìn)行傳輸。如上所述，對存貯器的存取可以以隨機(jī)方式進(jìn)行，因此，如果對于圖象數(shù)據(jù)存貯器有地址0-100，則可以在圖象數(shù)據(jù)頻帶中傳輸從0地址起存貯的數(shù)據(jù)，而在聲音信號頻帶中傳輸從100地址起存貯的數(shù)據(jù)。
在上述的工作期間，如果任一終端裝置檢測出兩方用戶又開始講話，則通過檢測得的數(shù)據(jù)信號，兩側(cè)終端裝置能檢測出這種狀態(tài)。于是，兩終端裝置都返回到平常狀態(tài)。
這時，在工作開關(guān)動作后，恢復(fù)到通話的應(yīng)用條件，如圖10中所示，聲音輸入信號由斗鏈器件(BBD)或類似的電路予以延遲。由此聲音信號傳輸?shù)綄Ψ揭粋?cè)的揚(yáng)聲器。對于正常的工作，延遲時間在大約100ms以下已足夠。聲音輸出裝置中的靜噪電路用以防止聲音信號輸出，這是因?yàn)?，圖象數(shù)據(jù)信號也是在聲音信號的頻帶內(nèi)傳輸?shù)?。根?jù)這一例子，提供出了一種聲音信號頻帶不用時傳輸圖象數(shù)據(jù)信號的方法。然而，另一方面，當(dāng)傳輸?shù)膱D象數(shù)據(jù)信號的信息量小時，也即由電視電話中的電視攝象機(jī)給出的圖象不變化時，或者說圖象是不動的時，則只需傳圍當(dāng)前圖象與前次圖象之間的差值數(shù)據(jù)就可以。對于這樣的傳輸系統(tǒng)，需要傳輸?shù)膱D象數(shù)據(jù)變少了，可以以低的速率進(jìn)行傳輸。此外，在電話線路上傳輸圖象數(shù)據(jù)所需的調(diào)制，其調(diào)制速率也可降低，因而傳輸頻帶也可減小。由此，聲音信號的高頻帶上限可以增加，可傳輸出聲音信號的高頻帶，從而改善了聲音的清晰度。并且，如果將上述兩種方法組合起來，則傳輸線路的利用率會顯著地增大，進(jìn)而提供出了一種具有高保真聲音和高速率的傳輸系統(tǒng)。上述的切換操作可以手動實(shí)現(xiàn)，也可以借助于檢測出需傳輸?shù)膱D象數(shù)據(jù)的量，將它與存貯器中存貯的數(shù)據(jù)和通話狀態(tài)進(jìn)行比較，利用CPU自動地實(shí)現(xiàn)。
上面的各個例子，切換操作是通過檢測兩個終端裝置的狀態(tài)來實(shí)現(xiàn)的，但切換操作也可以根據(jù)任何一個終端裝置的狀態(tài)來實(shí)現(xiàn)，並判定對方終端裝置的工作狀態(tài)。
圖10中的開關(guān)S1和S2僅僅是為解釋工作原理的示意表示，實(shí)際上它們是由諸如CPU構(gòu)成的電子開關(guān)。
圖6至圖10所示的各個例子能應(yīng)用在有線系統(tǒng)、無線系統(tǒng)或類似的系統(tǒng)中。
權(quán)利要求
1.一種低消電路，其特征在于是由一個橋式電路組成的，該橋式電路可對有線傳輸線路的整個可用頻帶或部分頻帶提供出平衡狀態(tài)，因而可以以同一頻率或相鄰頻率實(shí)現(xiàn)雙向同時通信。
2.按照權(quán)利要求1中的一種抵消電路，其中上述橋式電路是由一個幅頻特性補(bǔ)償電路和相頻特性補(bǔ)償電路組成，該橋式電路可補(bǔ)償由傳輸線路的阻抗變化引起的影響和由電路元器件本身引起的不平衡狀態(tài)，從而提供出相應(yīng)的平衡狀態(tài)。
3.一種傳輸系統(tǒng)，其特征在于在傳輸線路兩側(cè)的終端裝置上設(shè)置有抵消電路，上述抵消電路由一種橋式電路組成，可以在有線傳輸線路的整個可用頻帶或部分頻帶上提供出平衡狀態(tài)，因而可以以同一頻率或相鄰頻帶實(shí)現(xiàn)雙向同時通信。
全文摘要
本發(fā)明是一種設(shè)置有橋式電路的傳輸系統(tǒng)，該橋式電路在有線傳輸線路的整個可用頻帶或部分頻帶上提供出平衡狀態(tài)。由橋式電路組成的抵消電路可使得傳輸系統(tǒng)在同一頻率或相鄰頻率上實(shí)現(xiàn)雙向同時通信；上述抵消電路設(shè)置在傳輸線路兩側(cè)的終端裝置上，因而可實(shí)現(xiàn)上述的雙向同時通信。
文檔編號H04B3/20GK1035403SQ8810858
公開日1989年9月6日 申請日期1988年12月15日 優(yōu)先權(quán)日1987年12月16日
發(fā)明者黑田清 申請人:株式會社美優(yōu)湖夢