阻抗阻塞濾波器電路的制作方法

專利名稱：阻抗阻塞濾波器電路的制作方法
技術領域：
本發明是基于在先申請第09/195,522號的部分連續申請。該在先申請的申請日是1998年11月19日，名稱為“阻抗阻塞濾波器電路”。
本發明總體上涉及電信系統，尤其涉及一種在電信系統中使用的阻抗阻塞濾波器電路，用于將來自電話公司中央局(C.O.)的輸入電話線與諸如電話機等位于用戶住宅內的用戶或客戶電話設備相連，以便無條件地阻塞20kHz以上的電話阻抗。
通過檢索本申請的主題，獲得以下美國專利，這些專利合適地例舉了現有技術的內容4,613,7324,823,3834,742,5415,642,4164,743,9995,802,170在1989年4月18日授予Cardot等人的美國專利第4,823,383號中，揭示了一種在電話用戶住宅內用于終端設備的保護裝置，該裝置包括一個電壓浪涌保護電路，和/或一個用于提供保護不受射頻和干擾影響的濾波器。濾波器包括互連在端子E1和S1之間的串聯電感器L1、L2、L3和L5，以及互連在端子E2和S2之間的串聯電感器L′1、L′2、L4和L′5。電容器C5連接在電感器L2、L3與電感器L′2、L4的結點之間。電涌保護電路包括熱敏電阻器TH1、TH2，以及限壓器D1-D3。
在1998年9月1日授予Smith等人的美國專利第5,802,170號中，揭示了一種在電話網接口設備中的用于連接電話公司線路和用戶電話線路的用戶橋接模塊。在一個實施例中，用戶橋接模塊包括過流保護和一個RFI濾波器。過流保護由溫度系數為正的電阻器220、222以及電感器組成。RFI濾波器由電感器224a-224c，226a-226c，以及電容器236a-236c組成。電感器和電容器用來形成多極低通濾波器。
在1997年6月24日授予Hill等人的美國專利第5,642,416號中，揭示了一種電磁干擾旁路濾波器，用于抑制在電話線加電設備之塞尖引出線和塞環引出線上引導的RF噪聲電流。該濾波器包括第一和第二電感器51、53，以及第一和第二電容器41，43。
近年來，眾所周知，許多電話用戶或客戶還在他們的住宅內安裝了個人計算機。有時，計算機用戶通過互聯網服務器提供器(ISP)在相同的電話線上接收來自互聯網的ADSL(不對稱數字用戶線的縮略語)信號。為了提高從互聯網下載信號的速率，一般要購買ADSL網絡接口，并將其裝在輸入電話線和用戶計算機之間。但是，由于還要將諸如電話機、傳真機和/或留言設備等一個或多個電話用終端設備通過室內線路與相同的輸入電話線相連，所以明顯限制或降低數據率的終端設備會引起ADSL干擾問題。在一種情況下，電話設備從“掛機”至“摘機”的狀態改變以及有時甚至電話終端設備處于“掛機”，這些都會產生諧振現象，從而在500KHz頻率處，將阻抗值降低到小于10S(歐姆)。
因此，希望提供一種阻抗阻塞濾波器電路，用于與產生不穩定輸入阻抗的電話終端設備相連。本發明的阻抗阻塞濾波器電路是模塊化設計，很容易與受害的電話終端設備串聯連接。阻抗阻塞濾波器電路無條件地阻塞20KHz頻率以上的任何電話阻抗(例如，斷開的、短接的、電容的、電感的、諧振的，或其任何組合)。
因此，本發明的一般目的是，提供一種阻抗阻塞濾波器電路，它能有效地和有效率地消除由電話終端設備引起的ADSL干擾。
本發明的一個目的是提供一種阻抗阻塞濾波器電路，用于連接引起不穩定輸入阻抗的電話終端設備。
本發明的另一個目的是提供一種在電信系統中使用的阻抗阻塞濾波器電路，該電路連接在輸入電話線和用戶終端設備之間，用于無條件地阻塞20KHz以上的、由用戶終端設備產生的，來自ADSL網絡接口單元和/或家用網絡接口單元的阻抗。
本發明的再一個目的是提供一種阻抗阻塞濾波器電路，該電路為模塊化設計，很容易與引起受害的電話終端設備串聯連接。
本發明的又一個目的是提供一種阻抗阻塞濾波器電路，該電路包括6個電感器、2個電阻器和1個電容器。
依照本發明的一個較佳實施例，提供了一種在電信系統中使用的阻抗阻塞濾波器電路，該電路連接在輸入電話線和用戶終端設備之間，用以無條件地阻塞20KHz以上的、由用戶終端設備產生的，來自ADSL網絡接口單元和/或家用聯網接口單元的阻抗。該濾波器電路包括第一、第二和第二電感器，它們串聯連接在第一輸入端和第一公共點之間。第一電感器的一端與第一輸入端相連，另一端與第二電感器的一端相連。第二電感器的另一端與第三電感器的一端相連。第三電感的另一端與第一公共點相連。第一電阻器的一端也與第一公共點相連，另一端與第一輸出端相連。
濾波器電路還包括第四、第五和第六電感器，它們串聯連接在第二輸入端和第二公共點之間。第四電感器的一端與第二輸入端相連，另一端與第五電感器的一端相連。第五電感器的另一端與第六電感器的一端相連。第六電感器的另一端與第二公共點相連。第二電阻器的一端也與第二公共點相連，另一端與第二輸出端相連。電容器的一端與第一公共點相連，另一端與第二公共點相連。
以上所述具體應用于專利申請第09/195,522號的內容。通過本部分連續申請而增加的本發明第三實施例的阻抗阻塞濾波器電路非常類似圖3的示意圖，所不同的是對濾波器電路作了修改，致使分別用第一諧振電路TC1和第二諧振電路TC2代替電阻器R1和R2，并且將笛簧開關K1與電容器C1串聯。結果，此第三實施例相對圖3的實施例有所改進，因為它克服了并聯附加電容問題，并且消除了電話返回損耗的惡化。另外，通過本部分連續申請而增加的本發明第四實施例的阻抗阻塞濾波器電路包括第三實施例的所有元件，并且還相繼增加了第七電感器和第八電感器L7、L8；串聯連接的第二電容器C2和第二笛簧開關K2；以及第九和第十電感器L9，L10。
在第五實施例中，提供了一種阻抗阻塞濾波器電路，它非常類似圖3的電路示意圖，所不同的是對其中的濾波器電路作了修改，從而刪除了電阻器R1和R2，并將笛簧開關K1與電容器C1串聯。第四電感器L1-L4和笛簧開關K1都容納在一個多分段的繞線管結構內，可以明顯減小繞組間電容。
在第六實施例中，提供了一種阻抗阻塞濾波器電路，它包括第五實施例的所有元件，并且還相繼增加了第七電感器和第八電感器L7、L8；串聯連接的第二電容器C2和第二笛簧開關K2；以及第九和第十電感器L9，L10。第二笛簧開關K2也被容納在多分段的繞線管結構內。
結合附圖閱讀以下詳細描述，將更全面地了解本發明的這些和其它目的和優點，附圖中相同的標號自終至終表示相應的部件。附圖有


圖1是一總體方框圖，示出了用本發明的阻抗阻塞濾波器電路將中央局和用戶住宅互連的電信系統；圖2是一個解剖的透視圖，示出了用于容納阻抗阻塞濾波器電路的一種形式的模塊；圖3是一電路示意圖，示出了根據本發明原理構造的阻抗阻塞濾波器電路；圖4是一電路示意圖，示出了根據本發明原理構造的阻抗阻塞濾波器電路的第二實施例；圖5是圖3中阻抗阻塞濾波器電路關于各種電話設備阻抗之輸入阻抗對頻率的曲線圖；圖6是一電路示意圖，示出了與圖3中濾波器電路一起使用的限流保護電路；圖7是一電路示意圖，示出了與圖3中濾波器一起使用的家庭網絡劃分濾波器；圖8是一電路示意圖，示出了依照本發明的阻抗阻塞濾波器電路的第三現在詳細參照附圖，圖1是一總體方框圖，示出一電信系統10，該系統通過諸如傳統的扭絞線對電話線16等傳輸媒體將電話公司的中央局(C0)12與用戶住宅14互連。
電信系統10使用多個依照本發明原理構造的阻抗阻塞濾波器電路，每個濾波器電路都包含在模塊外殼18內。
中央局12包括電話局交換機20和互聯網服務提供器(ISP)22。電話局交換機20通過低通濾波器24和電涌保護器26，將話音信號發送給電話線16。ISP 22將ADSL數據信號傳送給調制解調器28，然后通過高通濾波器30和電涌保護器26送至電話線16。應該理解，可以同時將來自電話局交換機20的話音信號和ISP22的ADSL數據信號發送給電話線16。另外，話音信號(語音)的頻帶在300和3400Hz之間，而ADSL數據信號的頻帶在30KHz和2MHz之間。
用戶住宅14包括網絡接口設備(NID)/電涌保護裝置32，其輸入側與輸入電話線16相連，其輸出側通過劃分RJ-11型插口和插頭裝置36與用戶室內線路或房屋線路34相連。由圖可見，用戶住宅還包括許多諸如電話機40等終端設備。有時，計算機用戶會通過接收ISP22發送的ADSL數據信號而從互聯網將信息下載到個人計算機38上。
為了優化從互聯網下載信息，用戶可以購買和安裝ADSL網絡接口裝置42，用以連接在計算機38和RJ-11型插口和插頭裝置44之間。ADSL網絡接口裝置42包括與RJ-11型裝置44相連的高通濾波器41，以及與計算機38相連的內部調制解調器43。RJ-11型裝置44與房屋線路34相連，用于接收來自電話線16的ADSL信號。但是，可以看出，分別通過RJ-11型裝置46，48和50還可以將多個電話機40與同一房屋線路34相連。
如果不是為了本發明的阻抗阻塞濾波器電路18，那么可以將每個電話機40的輸出阻抗與ADSL裝置42的輸入阻抗并聯。由于電話機的輸出阻抗受諸多變化的影響，例如從“掛機”至“摘機”的變化，以致于在20KHz以上的頻率處出現斷開的、短接的、電容的、電感的、諧振的，或其任何組合，所以不穩定阻抗會明顯影響由計算機38通過ADSL網絡接口裝置42接收的ADSL數據信號的速率。
因此，本發明阻抗阻塞濾波器電路的主要目的是，將終端設備(電話機)阻抗與ADSL裝置42和房屋線路34相隔離，從而避免ADSL裝置42之性能的惡化。另外，阻抗阻塞濾波器電路可以從電話機40接收到的信號中衰減掉ADSL數據信號，從而防止非線性地轉換成話音頻帶信號。另外，為了便于用戶安裝，濾波器電路包含在模塊化的外殼18中。
由圖2可見，一種形式的模塊化外殼18包括基座52和搭鎖式可拆卸頂蓋54。基座具有一印刷電路板56，電路板通過螺絲58與基座固定，并且上面固定了濾波器電路59的電路部件。模塊化外殼18的一端整體地形成RJ-11型插口60，用于與電話機相連。這一連接可以通過將來自電話機的RJ-11型插頭(未圖示)插入插口60中來實現。模塊化外殼18的另一端具有一小段電纜62從中伸出，并終止于可連接房屋線路的RJ-11型插頭64中。具體地說，通過將插頭64插入具有RJ-11型插孔的墻壁插座(未示圖)內，使插頭64與房屋線路34相連。
圖3是一詳細電路示意圖，示出了本發明的阻抗阻塞濾波器電路59，它用于串聯連接在圖1的房屋線路34和終端設備(電話機)之間。濾波器電路59包括兩個輸入端66和68(塞尖和塞環)以及兩個輸出端70-72(塞尖和塞環)，其中輸入端可以通過RJ-11型插頭64與房屋線路34相連，而輸出端可以通過RJ-11型插口60與電話機40相連。濾波器電路59包括電感器L1-L6、電容器C1以及電阻器R1和R2。
電感器L5、L3、L1以及電阻器R1串聯連接在第一或塞尖輸入端66和第一或塞尖輸出端70之間。同樣，電感器L6、L4、L2以及電阻器R2串聯連接在第二或塞環輸入端68和第二或塞環輸出端72之間。電感器L5和L6都最好由一個鐵氧體環制成。電感器L3和L4具有相同的電感值，并且電感器L1和L2具有相同的電感值。電感器L1和第一電阻器R1一起連接于公共點A，并與電容器C1的一側相連。電感器L2和第二電阻器R2一起連接于公共點B，并且與電容器C1的另一側相連。電阻器R1和R2還具有相同的值。
如先前所指出的，阻抗阻塞濾波器電路59的主要目的是，阻塞30KHz頻率以上的來自電話機的阻抗，阻制它到達房屋線路34。從而防止ADSL網絡裝置42(圖1)性能惡化。具體地說，電感器L1和L2主要阻塞頻率在30KHz和2MHz范圍內的ADSL數據信號。但是，已經知道，一些電話機具有小于5nf的輸入電容，該電容會在ADSL頻帶內引起諧振阻抗。為了避免這一不希望有的影響，用電容器C1把任何諧振降低到10KHz頻率附近的可接受的死區內。另外，電容器C1還提供對ADSL信號的附加衰減，以便防止將電話阻抗推入非線性區，以及防止將高頻ADSL信號轉換成用戶可以聽見的音頻信號，或者轉換成另一ADSL頻帶而造成ADSL干擾。盡管仍可以在20KHz和60KHz之間的頻率范圍內，在電話機中存在其它次要的諧振，但用電阻器R1和R2可以明顯減弱其不希望有的影響，這里電阻器R1和R2會產生降低Q值作用。應該注意，電感器L1和L2形成為分立的電感器，用以避免縱向的阻抗問題，并阻塞差分阻抗。
由于電感器L1和L2有其自己的頻率極限(例如，自諧振頻率)，所以提供電感器L3和L4，以便阻塞在1MHz至20MHz頻帶內的電話阻抗。如以下將說明的，當電話線家庭聯網接口裝置(圖1)正與ADSL網絡接口裝置42一起應用時，這些電感器L3和L4是必要的。提供電感器L5和L6，以便阻塞在20MHz至500MHz頻帶內的電話機阻抗，這可以防止因TV/FM干擾所引起的任何問題。
為了完整地揭示上述濾波器電路，但不是為了限制的目的，提供以下代表性的數值和元件標號。這些值和元件用在一個被構造和測試的濾波器電路中，它提供了高品質的性能。
元件 類型或值L1、L2 10mHL3、L4 220FHL5、L6 鐵氧體環，75FHC1 20nfR1、R2 22S利用上述這些被使用的值，對于各種電話設備阻抗(例如，斷開的、短接的、電容性、電感性、諧振的，或者這些條件的組合)，將阻抗阻塞濾波器電路59的輸入阻抗繪成頻率的函數，并示于圖5中。由各條曲線可見，在40KHz以上的頻率處，對于跨接在其輸出端70和72兩端的任何電話阻抗，跨接在阻抗阻塞濾波器電路59之輸入端兩端的輸入阻抗都等于或大于2千歐姆。
圖3的阻抗阻塞濾波器電路59基本上是第二級濾波器，并且發現當把多達8個濾波器電路安裝在圖1的電信系統中時，它可以適當地將話音頻帶傳輸作用降至最低。為了在20KHz以上頻率處提供較高的衰減，圖4示出了一電路示意圖，表示本發明第二實施例的第三級阻抗阻塞濾波器電路59a。圖4的第三級濾波器電路基本上與圖3的第二級濾波器電路相同，除了增加了電感器L7和電感器L8。電感器L7連接在公共點A和第一電阻器R1之間，而電感器L8連接在公共點B和第二電阻器R2之間。電感器L7和L8具有相同的電感值。
根據對圖4中第三級濾波器電路所作的測試，發現在20KHz以上頻率處提供了較高的衰減。但是，可以接入圖1電信系統中的這種第三級濾波器電路的數目限于三個或四個。這是由于圖4中L1、L2、L7和L8的電感器值小于圖3中的值(大約5-10mH)，圖4中C1的電容器值大于圖3中的值(大約33-47nf)，并且因每個增加的濾波器電路所引起的附加電容性負載將對話音帶性能產生不利的影響。因此，發現當只安裝三個或四個濾波器電路59a時，在話音性能和ADSL性能之間存在最佳工作狀態。
盡管圖3的濾波器電路可以合適地工作，通過進一步測試，發明人發現當電話機在振鈴信號的峰值處“摘機”時，會出現一個瞬態問題。此“摘機”瞬態會引起大于600mA的電流峰值。結果，高電流將使電感器飽和，從而暫時降低濾波器電路的輸入阻抗，對正被發送至接口裝置42的ADSL信號上的數據產生不利的影響。
為了克服此電流瞬態問題，發明人開發了一種快速限流保護電路74，用于保護不受“摘機”瞬態的影響。圖6是一電路示意圖，示出了限流保護電路74，該電路包括耗盡型N溝道場效應晶體管(FET)Q1和Q2，電阻器R1a和R2a，以及可變電阻器RV1和RV2。FET Q1的漏極與第一輸入端76相連，其源極與電感器R1a的一端相連，而其柵極與電感器R1a的另一端相連。晶體管Q1的柵極與電感器R1a的公共點C還與第一輸出端78相連。同樣，FET Q2的漏極與第二輸入端80相連，其源極與電感器R2a的一端相連，而其柵極與電感器R2a的另一端相連。晶體管Q2的柵極與電感器R2a的公共點D還與第二輸出端82相連。可變電阻器RV1的一端與晶體管Q1的漏極相連，其另一端與公共點C相連。可變電阻器RV2的一端與晶體管Q2的漏極相連，其另一端與公共點D相連。
在使用中，限流保護電路74代替圖3的電阻器R1和R2。保護電路74的第一輸入端76和第二輸入端80可以與圖3的公共點A和B相連，并且其第一輸出端78和第二輸出端82與圖3的塞尖輸出端70和塞環輸出端72相連。晶體管Q1和Q2類似于可以向Supertex公司購買的晶體管，其零件號為DN2530N3。可變電阻器類似于松下公司制造和出售的ZNR型。電阻器R1a和R2a具有相同的電阻值，并且根據晶體管Q1和Q2的閾值大約為5-20歐姆。應該理解，晶體管Q1和Q2對電流極限有較大的容限，并且電阻器R1a和R2a允許調節所需的電流極值。另一種方法是，電阻器R1a和R2a具有0歐姆值，或者整個刪除。
在正常的掛機操作中，使晶體管Q1和Q2導通，并且接通電阻值大約為10歐姆。當電話機“摘機”，進入較高的振鈴電壓時，正向導通FET的柵一源電壓將由于電阻器R1a和R2a的作用而負得更多。結果，晶體管Q1和Q2的電阻會非常高，從而將電流峰值限制到大約70-100mA。晶體管Q1起限制第一方向電流的作用，而晶體管Q2起限制反方向電流的作用。另外，用于限制瞬態保護裝置的可變電阻器RV1和RV2可以對閃電引起的瞬態以及因損壞或破壞FET Q1和Q2造成的電力短路進行箝位。
由于在大約最近十年中，家庭計算機不斷增長，訪問互聯網信息的需求也很高，所以許多用戶都將成為多PC機的家庭。如圖1所示，用戶住宅或小企業一般將具有第二臺計算機38a與同一條室內線路34相連。為了在多PC環境中進行高速數據傳遞，要求電話線家庭聯網接口裝置42在5MHz以上的頻帶內使用室內線路，以便如圖所示，以10MB/s以上的數據率，互連多個計算機38、38a，或者其它設備。盡管本發明的阻抗濾波器電路可以適當地過濾和阻塞來自家庭聯網信號(其頻帶在5-10MHz內)的電話阻抗，但應該注意，來自電話公司中央局的家庭聯網信號仍然通過NID/電涌保護器裝置32與房屋線路相連。
為了解決該問題，本發明者開發了一種家庭網絡劃分濾波器84，如圖1中虛線所示，該濾波器84通過劃分裝置36連接在電話公司輸入線16和用戶室內線路34之間的劃分點(NID/電涌保護裝置32)上。圖7是一電路示意圖，示出了該家庭網絡劃分濾波器。劃分濾波器84包括兩個輸入端86和88(塞尖和塞環)和兩個輸出端90和92(塞尖和塞環)，其中輸入端86和88通過劃分裝置36的插口側與NID/電涌保護器裝置32中的輸入端相連，而輸出端90和92通過劃分裝置36的插頭側與室內線路相連。劃分濾波器包括6個電感器L9-L14和兩個電容器C2-C3。在使用中，劃分濾波器對頻率在30KHz和2MHz之間的ADSL數據信號透明，但對5MHz以上的頻率產生大于40dB的衰減。劃分濾波器還為5MHz以上的頻帶提供電感性輸入阻抗，以便防止下載輸入電話線上的家庭聯網信號，并且還增加了數據的安全性。
從以上詳細描述可以看出，本發明提供了一種在電信系統中使用的阻抗阻塞濾波器電路，它互連在輸入電話線和用戶終端設備之間，用于無條件地阻塞來自ADSL網絡接口裝置和/或家庭聯網接口裝置的、因用戶終端設備引起的20KHz以上的阻抗。該阻抗阻塞濾波器電路包括6個電感器、兩個電阻器和一個電容器。
盡管圖3的第二級阻抗阻塞濾波器59和圖4的第三級阻抗阻塞濾波器59a都能夠適當地無條件地阻塞20KHz以上的電話阻抗，但發明人已經發現，當越來越多地向圖1電信系統增加這類并聯濾波器電路數目時，根據附加測試，它們會遭遇以下不利因素，(1)引起并聯附加電容問題，以及(2)使電話機的返回損耗惡化。
引起并聯電容問題的原因是所有與掛機電話相連的濾波器電路產生附加電容。返回損耗問題是由于與“摘機”電話機相連的阻抗阻塞濾波器電路的串聯電感將在2-5KHz頻率范圍內產生諧振，這時總的電容等于線電容與濾波器電路電容的和。另外，由于總電容增加，所以還將產生較低的諧振頻率，引起相移，使電話混合失去平衡。結果，“摘機”電話機的側音電平升高。
為了克服這一問題，圖8提供了本發明第三實施例的第二級阻抗阻塞濾波器電路59b。除了電阻器R1和R2之外，第三實施例包括圖3中濾波器電路所使用的所有電路元件，并且還包括笛簧開關K1，以及由第一諧振電路TC1和第二諧振電路TC2組成的返回損耗校正電路。
具體地說，與電容器C1串聯的笛簧開關K1連接在公共點A和B之間。另外，第一諧振電路TC1包括第一繞組電感器W1、電容器C3和電阻器R3，它們并聯在一起，并且連接在公共點A和塞尖輸出端70之間。類似地，第二諧振電路TC2包括第二繞組電感器W2、電容器C4和電阻器R4，它們并聯在一起，并且連接在公共點B和塞環輸出端72之間。另外，可選擇地提供了一個金屬氧化物可變電阻器D1，它與C1串聯，與笛簧開關K1并聯。當電話機處于掛機狀態時，可變電阻器D1可以保護電容器C1不因各種瞬態而損壞。
在使用時，當電話機“摘機”時，將流過直流回路電流，在第一和第二繞組電感器W1和W2中產生直流磁場。這將使連接“摘機”電話機的濾波器電路59b的笛簧開關K1被直流磁場激勵或關閉。結果，消除了與“掛機”電話相連的來自所有濾波器電路的并聯附加電容。
另外，第一繞組諧振電路TC1的第一繞組電感器W1和電容器C3會在大約2KHz頻率處產生諧振。第一諧振電路TC1在該諧振頻率以上的阻抗將是容抗，它可以基本上消除濾波器電路59b的感抗。電阻器R3設定諧振的品質因子Q或斜率，以便最佳地符合濾波器電路之電感阻抗的影響。用這種方式，可以明顯減少“摘機”電話機的返回損耗，從而增加電話機的側音電平。同樣，第二諧振電路TC2的第二繞組電感器W2、電容器C4和電阻器R4的工作方式與第一諧振電路TC1的第一繞組電感器W1、電容器C3和電阻器R3的工作方式相同。
圖9示出了本發明第四實施例的阻抗阻塞濾波器電路59c。第四實施例包括圖8中濾波器電路59c的所有電路元件，并且增加了電感器L7和電感器L8。電感器L7連接在公共點A和第一諧振電路TC1之間，而電感器L8連接在公共點B和第二諧振電路TC2之間。如此描述的濾波器59c實質上是第三級濾波器電路，它提供了比圖8中第二級濾波器電路59b更好的阻帶性能。
仍參照圖9，相繼增加了第二笛簧開關K2和電容器C2，以便將第三級濾波器電路轉換成第四級濾波器電路，第四級濾波器電路被優化成對全速率ADSL調制解調器進行更好的操作。具體地說，與電容器C2串聯的笛簧開關K2連接在公共點C和D之間。另外，可選擇地提供了金屬氧化物可變電阻器D2，它與電容器C2串聯，與笛簧開關K2并聯。同樣，當電話機處于掛機狀態時，可變電阻器D2可用來保護電容器C2不會因各種瞬態而損壞。
另外，相繼增加電感器L9和電感器L10，以便形成第五級濾波器電路。具體地說，電感器L9連接在公共點C處的電感器L7和第一諧振電路TC1之間。電感器L10連接在公共點D處的電感器L8和第二諧振電路TC2之間。
另外，可以選擇將熱熔絲F1與安排在塞尖輸入端66和塞尖輸出端70之間的電感器L5、L3、L1、L7、L9和諧振電路TC1串聯。例如，可以將熱熔絲F1電氣連接在塞尖輸入端68和電感器L5之間。一般來說，將熱熔絲F1放在電感器或電阻器的附近，以便感測濾波器內的最高溫度。熔絲F1提供了安全的特性，當濾波器電路被感測的溫度超過規定的跳閘溫度時，熔絲F1斷開。熔絲起安全保護作用，可以防止濾波器因電話線兩端的功率而過熱和起火。
圖10(a)是一頂視圖，示出了在圖8和圖9的濾波器電路中使用的雙繞組電感器裝置T1。圖10(b)是該雙繞組電感器裝置的側視圖。由圖可見，電感器裝置T1包括圓柱形外罩110，外罩110內包含第一諧振電路TC1的第一繞組電感器、第二諧振電路TC2的第二繞組電感器W2、笛簧開關K1和笛簧開關K2。
圖11(a)是一項視圖，示出了在圖8和圖9的濾波器電路中使用的電流傳感器裝置CS。圖11(b)是該電流傳感器裝置CS的側視圖。電流傳感器裝置CS由圓柱形的外罩112構成，并且包含單個電感器L和單個笛簧開關K。本領域的熟練技術人員知道，用兩個這樣的電流傳感器裝置CS代替雙繞組電感器裝置T1可以完成相同的工作。由于繞組W1、W2或電感器L與笛簧開關K1、K2(K)一起使用，所以可以選擇笛簧開關在大約14-20mA的電流閾值上啟動。如果回路電流閾值低于14mA，那么笛簧開關會在1REN電話振鈴期間產生振動，并可能縮短笛簧開關的使用壽命。另一方面，如果回路電流閾值大于20mA，那么回路電流的量不足以在最壞的情況下(例如，最長的電纜)啟動。
圖12示出了本發明第五實施例的阻抗阻塞濾波器電路59d。第五實施例基本上與圖3中第二實施例的第二級濾波器電路相同，但刪除了電阻器R1和R2，并增加了笛簧開關K1，其中笛簧開關K1與電容器C1串聯，而電容器C1位于公共點A和B之間。另外，用多分段繞線管結構T2代替了圖3中的四個電感器L1、L2和L3、L4。注意，繞線管結構T2包括塞尖繞組TW(對應于電感器L1、L2)和塞環繞組RW(對應于電感器L3、L4)，其中塞尖繞組TW連接在電感器L5和公共點A之間，而塞環繞組RW連接在電感器L6和公共點B之間。另外，繞線管結構T2罩在笛簧開關K1和K2之外。塞尖(塞環)繞組TW(RW)將ADSL頻帶(30KHz-2MHz)的電感器L1(L2)和中頻帶(1MHz-20MHz)的電感器L3(L4)合并成單個線圈。已經發現，濾波器電路59d在制造和裝配方面更經濟，而且還消除了與“掛機”電話機相連的濾波器電路的并聯附加電容問題。可以有選擇地將返回損耗校正電路連接在公共點A、B和輸出端70、72之間，其中返回損耗校正電路由第一諧振電路TC1和第二諧振電路TC2組成。
圖13示出了本發明第六實施例的阻抗阻塞濾波器電路59e。第六實施例包括圖12中濾波器電路59d的所有電路元件，并且增加了電感器L7和電感器L8。電感器L7連接在公共點A和塞尖輸出端70之間，而電感器L8連接在公共點B和塞環輸出端72之間。因此，如此描述的濾波器電路實質上是用于產生較佳阻帶的第三級濾波器電路。
仍然參照圖13，進一步增加了第二笛簧開關K2和第二電容器C2，以便將第三級濾波器電路轉換成第四級濾波器電路，其中第四級濾波器電路被優化成對全速率ADSL調制解調器進行更好的操作。具體地說，與電容器C2串聯的笛簧開關K2連接在公共點C和D之間。注意，第二笛簧開關K2也包含在繞線管結構T2內。另外，可以在電感器L7和節點E之間增加電感器L9，并在電感器L8和節點F之間增加電感器L10，以便將第四級濾波器電路轉換成第五級濾波器電路。
圖14(a)是一側視圖，示出了在圖12和圖13的電路中使用的具有多分段S1-S4的繞線管結構T2。圖14(b)是圖14(a)中繞線管結構T2的示意圖。該繞線管結構包括繞有電感器L3的第一窄分段S1、繞有電感器L1的第一寬分段S2、繞有電感器L4的第二窄分段S3，以及繞有電感器L2的第二寬分段S4。將電感器L1、L3合并在同一線圈上，并且用圖14(b)中的塞尖繞組TW表示。同樣，將電感器L2、L4合并在線圈上，并且用塞環繞組RW表示。
發明人有目的地設計了繞線管結構T2，其窄分段S1(S3)上繞有頻率較高的線圈(例如，電感器L3，L4)，因此這將產生較低的繞組電容，從而獲得最大的有用頻率范圍。另外，通過將繞線管結構分成多個分段，可以使管腳1(管腳5)上的塞尖(塞環)繞組TW(RW)的始端遠離管腳4(管腳8)上塞尖(塞環)繞組的末端。結果，繞組間電容將減小，從而增加了線圈的有用頻率范圍。可以將帶有管腳2和7的第一笛簧開關K1放在繞線管結構T2的中心內，以便由繞組TW、R啟動。另外，也可以將帶有管腳3和6的第二笛簧開關K2與繞線管結構的中心制成一體，并由相同的繞組TW、RW啟動。
盡管已經說明和描述了目前認為較佳的本發明的實施例，但本領域的熟練技術人員應該理解，不脫離本發明的真實范圍，可以進行各種變化和改變，可以用各種等效手段代替其元件。另外，可以不脫離本發明的中心范圍，進行許多變化，以適應本發明原理的特殊情況或內容。因此，本發明不限于這里作為完成本發明的最佳模式而揭示的特定實施例，本發明將包括落在后附權利要求書范圍內的所有實施例。
權利要求
1．一種在電信系統中使用的阻抗阻塞濾波器電路，該電路連接在輸入電話線和用戶終端設備之間，用以無條件地阻塞20KHz以上的、由用戶終端設備產生的，來自ADSL網絡單元和/或家用聯網接口單元的阻抗，其特征在于，所述濾波器電路包括第一、第二和第三電感器，它們串聯連接在第一輸入端和第一公共點之間；所述第一電感器的一端與所述第一輸入端相連，另一端與所述第二電感器的一端相連，所述第二電感器的另一端與所述第三電感器的一端相連，所述第三電感的另一端與所述第一公共點相連；第四、第五和第六電感器，它們串聯連接在第二輸入端和第二公共點之間；所述第四電感器的一端與所述第二輸入端相連，另一端與所述第五電感器的一端相連，所述第五電感器的另一端與所述第六電感器的一端相連，所述第六電感器的另一端與所述第二公共點相連；第一開關裝置，它具有第一端和第二端，并且對直流回路電流作出響應，使所述第一端與所述第二端電氣連接；電容器，它具有與所述第一公共點相連的第一端，以及與所述開關裝置之所述第一端相連的第二端，所述開關裝置的所述第二端與所述第二公共點相連；和校正電路裝置，它連接在所述公共點和所述輸出端之間，用于當用戶終端設備摘機時明顯地減少因電感阻抗引起的返回損耗。
2．如權利要求1所述的阻抗阻塞濾波器電路，其特征在于，所述校正電路裝置包括第一諧振電路和第二諧振電路，所述第一諧振電路包括并聯連接且連接在所述第一公共點和所述第一輸出端之間的第一繞組電感器、第一諧振電容器和第一諧振電阻器，第二諧振電路包括并聯連接且連接在所述第二公共點和所述第二輸出端之間的第二繞組電感器、第二諧振電容器和第二諧振電阻器。
3．如權利要求2所述的阻抗阻塞濾波器電路，其特征在于，還包括第七電感器和第八電感器，所述第七電感器的第一端與所述第一公共點相連，第二端與所述第一諧振電路相連，所述第八電感器的第一端與所述第二公共點相連，第二端與所述第二諧振電路相連。
4．如權利要求3所述的阻抗阻塞濾波器電路，其特征在于，還包括第二開關裝置和第二電容器，所述第二開關裝置具有第一端和第二端，并且響應所述直流回路電流，使所述第一端與所述第二端電氣連接，所述第二電容器的第一端在第一節點處與所述第八電感器相連，第二端與所述第二開關裝置的所述第一端相連，所述第二開關裝置的所述第二端在第二節點處與所述第七電感器相連。
5．如權利要求4所述的阻抗阻塞濾波器電路，其特征在于，還包括第九電感器和第十電感器，所述第九電感器的第一端在所述第一節點處與所述第七電感器相連，第二端與所述第一諧振電路相連，所述第十電感器的第一端在所述第二節點處與所述第八電感器相連，第二端與所述第二諧振電路相連。
6．如權利要求5所述的阻抗阻塞濾波器電路，其特征在于，所述第一開關裝置包括第一笛簧開關，并且所述第二開關裝置包括第二笛簧開關。
7．如權利要求6所述的阻抗阻塞濾波器電路，其特征在于，將所述第一諧振電路的所述第一繞組、所述第二諧振電路的所述第二繞組、所述第一笛簧開關和所述第二笛簧開關安排成雙繞組電感器結構。
8．如權利要求6所述的阻抗阻塞濾波器電路，其特征在于，將所述第一諧振電路的所述第一繞組和所述第一笛簧開關安排成第一電流傳感器單元，將所述第二諧振電路的所述第二繞組和所述第二笛簧開關安排成第二電流傳感器單元。
9．如權利要求1所述的阻抗阻塞濾波器電路，其特征在于，還包括金屬氧化物可變電阻，所述可變電阻與所述電容器串聯，與所述第一開關裝置并聯。
10．一種在電信系統中使用的阻抗阻塞濾波器電路，該電路連接在輸入電話線和用戶終端設備之間，用以無條件地阻塞20KHz以上的、由用戶終端設備產生的，來自ADSL網絡單元和/或家用聯網接口單元的阻抗，其特征在于，所述濾波器電路包括第一、第二和第三電感器，它們串聯連接在第一輸入端和第一公共點之間；所述第一電感器的一端與所述第一輸入端相連，另一端與所述第二電感器的一端相連，所述第二電感器的另一端與所述第三電感器的一端相連，所述第三電感的另一端與所述第一公共點相連；第四、第五和第六電感器，它們串聯連接在第二輸入端和第二公共點之間；所述第四電感器的一端與所述第二輸入端相連，另一端與所述第五電感器的一端相連，所述第五電感器的另一端與所述第六電感器的一端相連，所述第六電感器的另一端與所述第二公共點相連；第一開關裝置，它具有第一端和第二端，并且對直流回路電流作出響應，使所述第一端與所述第二端電氣連接；電容器，它具有與所述第一公共點相連的第一端，以及與所述開關裝置之所述第一端相連的第二端，所述開關裝置的所述第二端與所述第二公共點相連；和繞線管裝置，它至少包括繞有所述第二電感器的第一窄分段、繞有所述第三電感器的第一寬分段、繞有所述第五電感器的第二窄分段，以及繞有所述第六電感器的第二寬分段，用于降低繞組間電容，從而增加有用的頻率范圍，所述繞線管裝置具有一個用于容納所述第一開關裝置的中心部分。
11．如權利要求10所述的阻抗阻塞濾波器電路，其特征在于，還包括校正電路裝置，它連接在所述公共點和所述輸出端之間，用于當用戶終端設備摘機時明顯地減少因電感阻抗引起的返回損耗。
12．如權利要求11所述的阻抗阻塞濾波器電路，其特征在于，所述校正電路裝置包括第一諧振電路和第二諧振電路，所述第一諧振電路包括并聯連接且連接在所述第一公共點和所述第一輸出端之間的第一繞組電感器、第一諧振電容器和第一諧振電阻器，第二諧振電路包括并聯連接且連接在所述第二公共點和所述第二輸出端之間的第二繞組電感器、第二諧振電容器和第二諧振電阻器。
13．如權利要求12所述的阻抗阻塞濾波器電路，其特征在于，還包括第七電感器和第八電感器，所述第七電感器的第一端與所述第一公共點相連，第二端與所述第一諧振電路相連，所述第八電感器的第一端與第二公共點相連，第二端與所述第二諧振電路相連。
14．如權利要求13所述的阻抗阻塞濾波器電路，其特征在于，還包括第二開關裝置和第二電容器，所述第二開關裝置具有第一端和第二端，并且響應所述直流回路電流，使所述第一端與所述第二端電氣連接，所述第二電容器的第一端在第一節點處與所述第八電感器相連，第二端與所述第二開關裝置的所述第一端相連，所述第二開關裝置的所述第二端在第二節點處與所述第七電感器相連。
15．如權利要求14所述的阻抗阻塞濾波器電路，其特征在于，還包括第九電感器和第十電感器，所述第九電感器的第一端在所述第一節點處與所述第七電感器相連，第二端與所述第一諧振電路相連，所述第十電感器的第一端在所述第二節點處與所述第八電感器相連，第二端與所述第二諧振電路相連。
16．如權利要求15所述的阻抗阻塞濾波器電路，其特征在于，所述第一開關裝置包括第一笛簧開關，并且所述第二開關裝置包括第二笛簧開關。
17．如權利要求16所述的阻抗阻塞濾波器電路，其特征在于，將所述第一諧振電路的所述第一繞組、所述第二諧振電路的所述第二繞組、所述第一笛簧開關和所述第二笛簧開關安排成雙繞組電感器結構。
18．如權利要求16所述的阻抗阻塞濾波器電路，其特征在于，將所述第一諧振電路的所述第一繞組和所述第一笛簧開關安排成第一電流傳感器單元，將所述第二諧振電路的所述第二繞組和所述第二笛簧開關安排成第二電流傳感器單元。
19．如權利要求10所述的阻抗阻塞濾波器電路，其特征在于，還包括金屬氧化物可變電阻，所述可變電阻與所述電容器串聯，與所述第一開關裝置并聯。
20．如權利要求10所述的阻抗阻塞濾波器電路，其特征在于，還包括熱熔絲，它與所述第一、第二和第三電感器串聯。
全文摘要
一種在電信系統中使用的阻抗阻塞濾波器電路包括串聯連接在第一輸入端和第一公共點之間的三個電感器;一端與第一公共點相連而另一端與第一輸出端相連的第一電阻器;串聯連接在第二輸入端和第二公共端之間的三個電感器;一端與第二公共點相連而另一端與第二輸出端相連的第二電阻器;跨接第一和第二公共點的電容器。另外,濾波器還包括用于消除并聯附加電容的開關裝置和/或用于明顯減小返回損耗的校正電路裝置。
文檔編號H04M1/24GK1283920SQ00122790
公開日2001年2月14日 申請日期2000年8月9日 優先權日1999年8月9日
發明者F·J·基科 申請人:埃克塞爾薩斯技術股份有限公司