JPH01109926A - 改良された自動路線路補償 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は一般的には信号適応回路に関し、詳しくいうと
、種々の長さを有する異なるケーブルを介して受信機に
到来するディジタルデータの処理に用いられる新規かつ
有益な自動線路補償回路に関する。

Ｃ従来の技術］ ディジタル通信システムにおいては、ディジタルデータ
は種々の長さのい（っかのケーブルを通じて送信され、
かつ受信される。ディジタルデータは短いケーブル経路
に比べて長いケーブル経路を介して進行するときには、
非常に弱くなり、またより多くの歪みを受ける。例えば
、データは２ｋｍのケーブル長を進行するときには、１
ｍのケーブル長よりも弱くなり、またより多くの歪みを
受ける。

長いケーブル長を介して伝送されたデータは、最初に伝
送された「クリーン」なデータパルスを再構成しようと
するために増幅されかつ等化される必要がある。最も短
いケーブルを介して進行するデータ信号パルスは、殆ど
増幅も等化も必要としない。増幅は信号波形のピークの
高さを増大させることにもなる。等化は信号波形の形状
を歪ませないから、ケーブルを介して最初に伝送された
信号のように見える。これは信号波の振幅を、通信ケー
ブルの長さによって生ずる信号波の振幅の減衰或は低下
に比例して増大させることにより行なわれる。

いくつかの異なる長さのケーブルを介して進行する複数
の信号はしばしば単一の受信機に伝送されるため、受信
機での信号の減衰の度合もまた変化する。それぞれ別様
に減衰される各信号を受信するために異なる長さの各ケ
ーブル毎に別個の受信機を設けるよりは、現状の技術水
準では受信機の前に各信号を標準の特性に合致させるあ
る形式の回路を設ける方が好ましい。

前記受信機は最も長いケーブルからの最も減衰の大きい
信号に適応できなければならない。従って、信号波が受
信機に入力される前に合致されなければならない標準の
特性は通信システムにおける最も長いケーブル長を通じ
て進行することから生じる特性である。

通信信号を構成する各データパルス列は実際には種々の
周波数の２つ又はそれ以上のパルス列より構成される。

最も低い周波数のパルス列は基本波と呼ばれる。これよ
り高い周波数のパルス列は基本波の整数倍であり、これ
らは調波と呼ばれる。第１図はデータパルス列を形成す
るように結合される基本波及び調波を示す。

通信信号が長いケーブルを介して進行するときに、高い
周波数の調波は低い周波数の調波よりも多く減衰され、
信号全体を歪ませる。これら高い周波数の調波は、当初
に送信された信号を再構成するために、ケーブルの受信
端においてより低い周波数の調波よりも多（増幅されな
ければならない。この理由のため、既知の通信システム
においては等化増幅器と呼ばれる受信機の第２のブロッ
クがこの機能を実行する。

等化増幅器は必ずしも可調節である必要はなく、このこ
とはこれら等化増幅器は異なる長さのケーブルを介して
進行するすべての信号の種々の度合の減衰に適応するこ
とができないということを意味する。簡単にするために
１等化増幅器は減衰が一層ひどい場合或は最長のケーブ
ルからの信号を処理するように設定されている。従って
、より短いケーブルからの信号は、単一の等化増幅器に
入力されるために、最長のケーブルからの信号と同じ度
合まで歪まされることになる。もし、これがたまたま起
らなかったとしても、等化増幅器はより短いケーブル長
からの信号を過度に増幅し、それによってこれら比較的
クリーンな信号を歪ませる。より短いケーブルからの比
較的クリーンな信号が等化増幅器或は受信機に入力され
る前に実際には減衰或は劣化されるということが実際に
起る。

従って、既知の通信システムは異なるケーブル長からの
信号を最長のケーブル長からの信号に見られる減衰の度
合に合致するように減衰させるように設計された回路を
提供している。これら既知の回路は自動線路補償回路或
はＡＬＢＯと呼ばれている。

従来技術のＡＬＢＯはより短いケーブル長からのより強
い信号に必要とされる減衰を提供するために電圧利得技
術を利用している。これらＡＬＢＯは到来信号波の振幅
を減衰させるために電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）の
ようなデバイスを用いている（第２図参照）、第２図に
おいて、ケーブル長に比例的に対応するかつ制御装置に
より発生される信号Ｖｃは、図示するように、ＦＥＴに
入力される。このＶｃはＦＥＴの抵抗を調整し、信号波
の振幅をケーブル長に応じたある度合だけ減少させる０
次いで、この信号は等化増幅器に供給される。これによ
りすべてのケーブル長からの信号を最長のケーブルから
の信号と同じ度合に減衰させるものである（第３図参照
）。

［発明が解決しようとする問題点］ 従来技術のＡＬＢＯの問題点は、それらが信号を振幅或
は出力電圧についてのみ調整し、信号波形の歪み或は周
波数応答については調整していないということである。

換言すれば、従来のＡＬＢＯは１つの信号波を構成する
基本波及び種々の調波の減衰の度合を変えるための手段
を有していない。また、従来のＡＬＢＯはより長いケー
ブルにおける帯域幅の損失を補償していない。これらの
欠点により、非常に長いケーブル長の場合には、信号を
等化増幅器に出力する前に適正量の歪みを使用すること
ができなくなっている。

［問題点を解決するための手段］ 本発明によれば、あらゆるケーブル長からの信号の減衰
及び周波数応答の両方を最長ケーブルからの信号のよう
にさせることにより、これらの問題点は除去される。換
言すれば、本発明による改良されたＡＬＢＯ（ＥＡＬＢ
Ｏ）は信号波の基本波及び調波成分を、最も長いケーブ
ル中を伝送する信号が減衰されるであろう種々の度合に
減衰させる。

［発明の目的］ 従って、本発明の１つの目的は異なる長さの複数のケー
ブルからの信号を等化するための線路補償回路であって
、等化されるべき信号が伝送されるケーブルの長さを表
わす制御電圧を発生するための制御電圧手段と、該制御
電圧手段に接続され、かつ前記制御電圧を受信するアノ
ードとカソードとを有し、前記制御電圧に応じて同調さ
れる同調素子と、前記アノードに接続されたコンデンサ
と、前記カソードに接続された抵抗とを具備し、゛前記
信号が前記カソードにおいて測定されるように構成され
た線路補償回路を提供することにある。前記同調素子は
同調ダイオード或はバラクタでよく、かつ前記制御電圧
に応じて変化するキャパシタンスを有している。前記同
調素子及び抵抗は協働してＲＣ同調回路として動作する
。同調素子のカソードで測定される信号は、前記抵抗を
介してカソードに入力される信号の周波数に依存する減
衰の度合を表わす周波数ロールオフを有している。

本発明の他の目的は設計が簡単で、構造の堅固な、かつ
経済的に製造できる改良された自動線路補償回路を提供
することにある。

［実施例１ 以下、全図を通じて同じ又は対応する部品又は部分に同
じ参照符号が付された添付図面を参照して本発明の好ま
しい実施例について詳細に説明する。

添付図面を参照すると、第４図乃至第６図に具体化され
た本発明は種々の長さを有するケーブルを介して受信さ
れる信号を等化するための改良された自動線路補償回路
よりなる。

通信信号用の受信機回路の全体が総括的に参照番号１で
指示され、第４図に示されている。この回路１は本発明
のＥＡＬＢＯ回路２を含み、このＥＡＬＢＯ回路２は等
化増幅器４に接続されている０等化増幅器４の出力はピ
ーク検出器６、第１のコンパレータ８の負の入力、及び
第２のコンパレータｌＯの正の入力に、それぞれ接続さ
れている。ピーク検出器６の出力は積分増幅器１２に接
続されている。積分増幅器１２の出力はＥＡＬＢＯ回路
２に接続されている。正の直流（ＤＣ）電圧Ｖ　ｒａｔ
が第２のコンパレータ１ｏの負の入力及び第１のコンパ
レータ８の正の入力にそれぞれ供給される。これらすべ
ての構成素子４〜１２はこの技術分野で既知のものであ
る。

動作時に、ＥＡＬ、ＢＯ回路２は線路１４を通じてデー
タ信号を受信する。この信号は一連の正及び負のパルス
から構成されている。ＥＡＬＢＯ回路２は必要な基本波
及び調波の減衰をこの信号に加え、その結果この信号は
、実際のケーブル長がいかなる長さであってもシステム
の最長のケーブルから受信されたかのようになる０等化
増幅器４はＥＡＬＢＯ回路２から減衰された信号を受信
し、システムの最長のケーブルから受信された信号によ
って要求されるように基本波及び調波を増幅し、通信信
号をその伝送された形状に戻すようにする。

特定の信号によって必要とされる減衰の度合を設定する
ためにフィードバック信号がＥＡＬＢＯ回路に送られる
必要がある。これはピーク検出器６において等化増幅器
４の出力から初期ピーク電圧信号を検出することによっ
て達成される。ピーク検出器６は複数のダイオードと信
号の正及び負のピークに関連して充電するコンデンサと
の既知の組合せである。このピーク電圧信号はピーク検
出器６によって積分増幅器１２に送られる。積分増幅器
１２はピーク電圧値と一定の基準値とを比較して差の値
を得る。この差の値は積分され、これにより平滑化され
てＤＣ制御電圧Ｖｃが生成される。ｖｃはＥＡＬＢＯ回
路に送られる。Ｖｃは現信号が伝送されたケーブルの長
さを示す。

等化増幅器４からの信号は第１及び第２のコンパレータ
８及び１０にもそれぞれ入力される。これらコンパレー
タは等化増幅器４からの信号を標準のＴＴＬＯ〜＋５ｖ
の方形波に変換する。このデータはプロセス制御システ
ムの制御用マイクロプロセッサ（図示せず）に送られる
。

ＥＡＬＢＯ回路２の一実施例が第５図に示されている。

この回路はトランスＴ１を含み、その−次巻線は通信ケ
ーブルを構成する正の線路と負の線路間に接続されてい
る。トランスＴ１の二次巻線の一方の出力は固定抵抗Ｒ
１に接続され、他方の出力は固定抵抗Ｒ２に接続されて
いる。固定抵抗Ｒ１は同調ダイオードＣＲＩのカソード
に接続され、一方面定抵抗Ｒ２は同調ダイオードＣＲ２
のカソードに接続されている０両同調ダイオードＣＲＩ
及びＣＲ２のアノードはコンデンサＣ１の入力と制御電
圧Ｖｃにそれぞれ結合されている。

コンデンサＣ１の出力は接地されている。同調ダイオー
ドＣＲＩ及びＣＲ２のカソードは等化増幅器４に接続さ
れた２つの出力線路に接続されている。

動作において、トランスＴ１はＥＡＬＢＯ回路の残部を
共通モード雑音から隔絶する。共通モード雑音は信号伝
送線路に接近している大型のモータ、トランス、或は電
力線路によってもたらされる信号中の一連のグリッチで
ある。共通モード雑音の除去はその出力において入力雑
音を除去する能力を定める回路の仕様である。共通モー
ド雑音の除去について記述するときに使用される単位は
デシベルである。トランスＴ１は第５図に示す回路の共
通モード雑音の除去を強め、通信線路に見られる共通モ
ード雑音から隔絶する。これはトランスの二次巻線間に
見られる電圧が正及び負の伝送線路間の任意の時間にお
ける電圧差であるために達成される。共通モード雑音は
正及び負の画伝送線路間に現われるであろう、それ故、
二次巻線に見られる電圧差は、たとえ雑音がこれら伝送
線路に現われても、同じになる。

トランスＴ１は、雑音を相殺するので動作上役に立つが
、本発明のＥＡＬＢＯ回路の動作には必ずしも必要でな
い。第５図に示すトランスＴ１を使用しないときには、
ＥＡＬＢＯ回路は第６図に示すようにシングルエンドに
すればよい。これは１つの同調ダイオードＣＲＩのみが
使用されるので本発明の最も簡単な構成となる。同調ダ
イオードＣＲＩはバラクタでよい、かかる同調ダイオー
ド及びバラクタはこの技術分野で既知である。商業的に
入手できる同調ダイオードはモトローラ社製のＭＶ１４
０３Ｈ〜ＭＶ１４０５Ｈダイオードである。公表されて
いる特性はこれらダイオード及び種々の同調バラクタに
適用できる。第６図に具体化された回路を構成する残り
の素子は第５図のものと同じ構成素子である。

第５図及び第６図の回路の動作は、第５図では実際に２
つのＥＡＬＢＯ回路が動作し、かつ等化増幅器４に対す
る出力が上部ＥＡＬＢＯ回路と下部ＥＡＬＢＯ回路間の
電圧差であることを除き、本質的に同じである。第６図
においては、１つのＥＡＬＢＯ回路が動作し、かつ等化
増幅器４に対する出力はこのＥＡＬＢＯ回路の出力と接
地基準間の電圧差である。どちらの場合が他方より優れ
ているということはないが、第５図の場合は雑音の減少
を強めるためにトランスが使用しやすくなっている。

第６図はＥＡＬＢＯ回路２の実際の動作を説明するのに
使用できる。積分増幅器１２からの電圧Ｖｃは同調ダイ
オードＣＲＩのアノード及びコンデンサＣ１にそれぞれ
入力される。コンデンサＣ１を設ける目的は同調ダイオ
ードＣＲＩのアノードを交流的に接地するためである。

電圧Ｖｃが同調ダイオードＣＲＩのアノードに供給され
ると、このＣＲＩのキャパシタンスは電圧Ｖ、に応じて
変化する。このＶｃがＯボルトに接近すると、ＣＲ１の
キャパシタンスはより太き（なる（第７図参照）。同調
ダイオードＣＲＩと固定抵抗Ｒ１の組合せはＲＣタイミ
ング回路として働き、ＣＲ１のキャパシタンスが増加す
ると、このタイミング回路の周波数ロールオフは増大す
る０周波数ロールオフは信号の周波数に依存する減衰の
度合である０周波数ロールオフが増大するということは
所定の周波数に対して減衰が増大するということを意味
する。

より短いケーブルを伝送する信号の場合には、ＥＡＬＢ
Ｏ回路２に対するＶｃ大入力ゼロに接近している。これ
はＣＲＩのキャパシタンスを増大させ、それによってこ
れらより強い信号の周波数ロールオフを、それらが最長
のケーブルを伝送したときに見られる信号の周波数ロー
ルオフ点に達するまで、増大させる。より長いケーブル
を伝送する信号の場合には、ＥＡＬＢＯ回路２に対する
Ｖｃ大入力比較的大きい。これはＣＲＩのキャパシタン
スを減少させ、それによってタイミング回路の周波数ロ
ールオフを減少させる。このより低い周波数ロールオフ
はより長いケーブルを伝送する信号には必要である。何
故ならば、最長のケーブルを伝送する信号に見られる周
波数ロールオフの大部分は既にこのより長いケーブルに
よって提供されているからである。

ピーク検出器６及び積分増幅器１２を通じてのフィード
バックは信号が受信されるケーブルの長さに依存して変
化する信号を提供するように電圧■。を調整する。これ
は各信号に必要な周波数ロールオフを調整する。適用さ
れる必要のある周波数ロールオフの度合を各受信信号に
適合するように調整することによって、信号を構成する
調波及び基本周波数に対する減衰は必要に応じて異なる
度合で適用できる。これは各信号に、システムの最長の
ケーブルを伝送する信号の特性を完全に複製するために
、必要である。この複製が達成されると、信号はシステ
ムの最長のケーブルからの信号を増幅するように設計さ
れた等化増幅器４によって完全に再生できる。第８図は
代表的なＥＡＬＢＯ回路の周波数ロールオフ曲線を示す
。

第８図から、最短のケーブルの場合にはＥＡＬＢＯ回路
は周波数当り最大の減衰、即ち、最大の周波数ロールオ
フを有し、一方最長のケーブルの場合にはＥＡＬＢＯ回
路は周波数当り最小の減衰を有するということが分かる
。主な考え方はケーブル長が長くなればなるほど帯域幅
又は３ｄＢの点が大きくなり、一方ケーブル長が短くな
ればなるほど帯域幅又は３ｄＢの点が小さくなるという
ことである。これは第８図にも例示されている。

各長さのケーブル毎に別個の周波数ロールオフ曲線な荷
することは、信号の調波及び基本波成分が種々の周波数
で伝送するから、これら成分を必要に応じて異なるレベ
ルで減衰させることを可能にしている。

固定抵抗Ｒ１の値は同調ダイオード又はバラクタから最
大のキャパシタンス値を得る同調ダイオードのアノード
における最小許容制御電圧によって決定される。ＥＡＬ
ＢＯ回路のダイナミックレンジは同調ダイオードのキャ
パシタンスの範囲によってのみ制限される。

従来技術のＡＬＢＯが周波数感度に欠けるという問題点
は本発明によって解決される。通信信号が伝送する各長
さのケーブル毎に別個の周波数応答、即ち、周波数ロー
ルオフを提供することにより、信号の調波及び基本波成
分は本発明によって種々の度合に調整される。従来技術
のＡＬＢＯ回路はこれを、特により高い周波数において
行なうことができない（第９図参照）、第９図から理解
できるように、従来技術のＡＬＢＯ回路は任意の与えら
れた長さのケーブルに対しである周波数を越える周波数
ロールオフを有さない、かくして、異なる周波数で伝送
する１つの通信信号の調波及び基本波成分は同じ度合に
減衰される。しかしながら、現実には、システムの最長
のケーブルを伝送するときに見られる信号を完全に作り
出すためには、異なる度合の減衰が調波及び基本波成分
に対して必要である０本発明はこれら異なる度合の減衰
を提供する。

従来技術の上記問題点を補正することにより、本発明は
通信システムにより長いケーブルを使用できるようにし
、また信号が所定の長さのケーブルに対してより高い周
波数で伝送することを可能にしている。従来技術のＡＬ
ＢＯ回路は信号が伝送するケーブルの長さに依存する可
変周波数のロールオフを提供していなかった。従来技術
においては、等化増幅器が非常に長い最長のケーブルと
ともに動作するようには設計できなかった。何故ならば
、従来のＡＬＢＯは信号を正しく再生するのに十分正確
により短いケーブルを減衰させることができなかったか
らである。換言すれば、最短のケーブルと最長のケーブ
ル間の帯域幅の差が、従来技術のＡＬＢＯ回路が使用さ
れた場合には等化増幅器の制限のために、大き過ぎるこ
とがなかったからである０本発明が使用される場合には
、等化増幅器の制限は、本発明では種々の長さの帯域幅
を等化増幅器の最適の減衰仕様に合致するように調整で
きるので、要因にはならない０本発明はこの正確な減衰
を可変周波数のロールオフを提供することによって行な
う０本発明のＥＡＬＢＯ回路と協働する等化増幅器によ
って発生されるその結果の波形は第１０図に示されてい
る。

ＥＡＬＢＯ回路のダイナミックレンジはこのＥＡＬＢＯ
回路を多段に従属接続することによって、或は範囲の広
いキャパシタンス値の同調ダイオード又はバラクタを使
用することによって、増大することができる。ＥＡＬＢ
Ｏ回路を実現する他の方法は可変抵抗と固定コンデンサ
を使用することである、いくつかの周波数を使用するシ
ステムを取扱うために、可変抵抗及び同調ダイオード又
はバラクタの両方が使用できる。しかし、い（つかの周
波数を取扱うために、等化増幅器はもはや固定にするこ
とはできず、可変抵抗又は同調バラクタのいずれかを使
用しである周波数のダイナミックレスポンスを必要とす
るであろう。

４、　　　　の　　　な２　日 第１図は種々の長さのケーブルによって伝送できる信号
を表わす基本波、調波及びデータパルス列の波形図、第
２図は従来技術の自動線路補償回路を示す回路図、第３
図は第２図の回路の周波数対減衰の度合を示す特性曲線
図、第４図は異なる長さの複数のケーブルからの信号を
等化するための、かつ本発明の改良された自動線路補償
回路を使用する回路を示すブロック図、第５図は本発明
の改良された自動線路補償回路の一実施例を示す回路図
、第６図は本発明の他の実施例を示す第５図に類似の回
路図、第７図は本発明における制御電圧対同調素子のキ
ャパシタンスの関係を示す特性曲線図、第８図は本発明
により異なる長さのケーブルを通じて受信された信号に
対する周波数対減衰の関係を示す特性曲線図、第９図は
従来技術により異なる長さのケーブルを通じて受信され
た信号に対する周波数対減衰の関係を示す特性曲線図、
第１０図は異なる長さの複数のケーブルを通じて受信さ
れた信号を等化する本発明による信号処理態様を示す特
性曲線図、第１１図は安定な、等化された信号を発生す
る信号処理の完了を示す第１０図に類似の特性図である
。

１：受信機回路 ２　：　ＥＡＬＢＯ回路 ４：等化増幅器 ６：ピーク検出器 ８：第１のコンパレータ １０：第２のコンパレータ １２：積分増幅器 １４：線路 Ｔ１ニドランス Ｒ１、Ｒ２：固定抵抗 ＣＲＩ、ＣＲ２：同調ダイオード Ｃ１：コンデンサ ｖｃ：直流制御電圧 Ｖｒ＊ｆ：正の直流電圧 ＦＩＧ、Ｉ ＦＩＧ、２ ＦＩＧ、　７ ＦＩＧ、８ ＦＩＧ、９

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）種々の長さの複数のケーブルからの信号を等化す
   るための線路補償回路において、 等化されるべき信号が伝送されるケーブルの長さを示す
   制御電圧を発生するための制御電圧手段と、 アノード及びカソードを有する可変特性の第１の同調素
   子であって、前記制御電圧手段が該アノードに接続され
   、このアノードに供給される前記制御電圧よって前記可
   変特性を変化させる第１の同調素子と、 前記アノードに接続されたコンデンサと、 前記カソードに接続された第１の抵抗 とを具備し、等化されるべき信号が前記第１の抵抗を介
   して前記カソードに供給されてこのカソードで測定され
   、該信号がこの信号の周波数及びこの信号が供給される
   ケーブルの長さにそれぞれ依存する減衰の度合いを表わ
   す周波数のロールオフを有することを特徴とする線路補
   償回路。
2. （２）前記第１の同調素子が同調ダイオードよりなり、
   前記可変特性が該同調ダイオードのキャパシタンスによ
   り構成されている特許請求の範囲第１項記載の線路補償
   回路。
3. （３）前記第１の同調素子が同調バラクタよりなり、前
   記可変特性が該同調バラクタのキャパシタンスにより構
   成されている特許請求の範囲第１項記載の線路補償回路
   。
4. （４）前記コンデンサの前記同調素子のアノードに接続
   された側とは反対側に接続された基準線路を含み、前記
   信号が前記カソードと該基準線路との間で測定される特
   許請求の範囲第１項記載の線路補償回路。
5. （５）前記第１の同調素子のアノードに接続された第２
   のアノードと第２のカソードとを有する第２の同調素子
   と、該第２のカソードに接続された第２の抵抗とを含み
   、前記コンデンサの一側が前記第１及び第２の同調素子
   のアノードにそれぞれ接続され、その反対側が基準接地
   に接続され、前記制御電圧手段が前記第１及び第２の同
   調素子のアノードにそれぞれ接続され、前記信号が前記
   第１及び第２の同調素子のカソード間で測定される特許
   請求の範囲第１項記載の線路補償回路。
6. （６）信号を搬送するためのケーブルに接続された一次
   巻線と前記第１及び第２の抵抗間に接続された二次巻線
   とを有するトランスを含む特許請求の範囲第５項記載の
   線路補償回路。
7. （７）前記同調素子の前記カソードに接続され、前記信
   号を増幅するための等化増幅器と、該等化増幅器の出力
   に接続され、この等化増幅器によって増幅された信号の
   電圧ピークを測定するためのピーク検出器と、該ピーク
   検出器と前記同調素子のアノードとの間に接続され、前
   記制御電圧を発生するための積分増幅器とを含み、前記
   ピーク検出器及び積分増幅器が前記制御電圧手段を形成
   する特許請求の範囲第１項記載の線路補償回路。
8. （８）それぞれが正及び負の入力を有する第１及び第２
   のコンパレータを含み、前記等化増幅器の出力が前記第
   １のコンパレータの前記負の入力及び前記第２のコンパ
   レータの前記正の入力にそれぞれ接続され、基準電圧が
   前記第２のコンパレータの前記負の入力及び前記第１の
   コンパレータの前記正の入力にそれぞれ供給され、前記
   第１及び第２のコンパレータの出力に、前記等化増幅器
   を通じて処理される信号に対応する方形波がそれぞれ形
   成される特許請求の範囲第７項記載の線路補償回路。