(57)【要約】本発明は、データ通信装置（ＤＣＥ）、特にデータ端末装置（ＤＴＥ）間での高速な電子データ伝送に関する。本発明は、通信回線上で一連の電流パルスとして電圧信号波形を伝送する方法及び装置について明らかにするものである。方法は、入力電圧されて、その結果得られた電流パルスを通信回線上へ伝送することを必要とする。
2004500733.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
通信回線に一連の電流パルスとして電圧信号波形を伝送する方法において、
入力電圧信号波形を電流信号波形に変換するステップと、
予め決められたほぼ一定の電圧を与えるステップと、
複数のワイヤを有する前記通信回線に前記電流信号波形に応答して前記電流パルスを伝送するステップと、
前記電流パルスを伝送する一方前記通信回線上で前記バイアス電圧を維持するステップとを有する方法。
【請求項２】
更に、前記電流パルスを伝送するステップの前に前記電流信号波形をフィルタリングするステップを含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記フィルタリングするステップが、更に、
１対の逆にバイアスされたダイオードの間で前記電流信号波形を受け取り、そこで、各ダイオードが２つの端部を有し、前記１対の逆にバイアスされたダイオードの第１端が前記電流信号波形を受け取り、前記１対の逆にバイアスされたダイオードの第２端が接地されるステップと、
前記電流信号波形を微分し、前記微分器が２つの端部を有し、前記微分器の第１端が前記１対の逆にバイアスされたダイオードの第１端に結合され、前記微分器の第２端がコンデンサに接続されるステップとを有する請求項２に記載の方法。
【請求項４】
更に、前記電流パルスを伝送するステップの前に前記電流信号波形を増幅するステップを含む請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記バイアス電圧を維持するステップが、更に、
前記通信回線に接続されたトランスミッタ回路に可変インピーダンスを与えるステップと、
前記トランスミッタ回路から発する信号によって前記通信回線のインピーダンスを測定するステップと、
前記電流パルスの伝送中前記通信回線上で前記バイアス電圧を与えるために、前記測定に基づいて前記トランスミッタ回路の前記インピーダンスを調整するステップとを含む請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記測定のステップが、更に、
前記通信回線を通じて少なくとも１つの基準／キャリブレーション・パルスを伝送するステップと、
前記電流パルスに対するライン・インピーダンスの影響を測定するステップとを含む請求項５に記載の方法。
【請求項７】
更に、前記電流パルスを検出し測定するのに適したレシーバを与えるステップを含む請求項１に記載の方法。
【請求項８】
更に、可変抵抗と直列のコンデンサを有するトランスミッタ回路に接続されるデータ入力を与えるステップと、
伝送のために前記入力からの前記電圧パルスを前記電流パルスに変換するステップとを含む請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記バイアス電圧が約１ボルトに維持される請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
通信回線を通じてデータ信号を伝送する方法であって、
伝送されるデータを表す電流パルスを生成し、
前記通信回線を通じて前記電流パルスを伝送し、
前記電流パルスを受信し、前記電圧パルスによって生成される電流を検出及び測定して、測定された電流をデータに解読するのに適した遠隔レシーバを与えることを有する方法。
【請求項１１】
更に、基準電流パルスを生成し、前記通信回線を通じて伝送するステップと、
前記基準パルスを受信し、データを表すために生成される前記電圧パルスから電流を検出及び測定するために前記レシーバを調整するステップとを含む請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
通信回線に一連の電流パルスとして入力電圧信号波形を伝送するための回路であって、
前記入力電圧信号波形を受信し、これに応答して出力を生成するためのコンバータと、
前記通信回線上で前記一連の電流パルスを伝送するために、前記コンバータの前記出力に応答するトランスミッタとを有する回路。
【請求項１３】
更に、前記コンバータと前記トランスミッタの間で動作可能に接続されるフィルタを有する請求項１２に記載の回路。
【請求項１４】
さらに、前記コンバータと前記トランスミッタの間で動作可能に接続される増幅器を有する請求項１２に記載の回路。
【請求項１５】
前記コンバータが、
第１共通エミッタ・トランジスタと、
各々２つの端部を有する第１、第２及び第３コンデンサと、
前記入力電圧信号波形を受け取る前記第１コンデンサの第１端と、
前記第１共通エミッタ・トランジスタのベースに結合される前記第１コンデンサの第２端及び前記第２コンデンサの第１端と、
前記第１共通エミッタ・トランジスタのコレクタと電圧入力の間に結合される抵抗と、
前記共通エミッタ・トランジスタの前記コレクタに結合される前記第３コンデンサの第１端及び前記第２コンデンサの第２端に結合される前記第３コンデンサの前記第２端と、
前記第２及び第３コンデンサの第２端に結合される抵抗とを含む請求項１２に記載の回路。
【請求項１６】
前記フィルタが、
２つの端部を有する１対の逆にバイアスされたダイオードと、
前記コンバータに動作可能に接続される前記１対の逆にバイアスされたダイオードの第１端と、
前記１対の逆にバイアスされたダイオードの第２端に動作可能に接続された微分器と、
前記微分器と前記増幅器の間に結合されるコンデンサとを含む請求項１３に記載の回路。
【請求項１７】
前記微分器が可変抵抗と直列のコンデンサを有する請求項１６に記載の回路。
【請求項１８】
前記増幅器が、
前記トランスミッタに結合されるコレクタを有する第２共通エミッタ・トランジスタと、
電圧入力に接続され、かつ前記第２共通エミッタ・トランジスタの前記コレクタ及び前記トランスミッタに接続される抵抗と、
前記電流信号波形を受け取る前記第２共通エミッタ・トランジスタのベースとを有する請求項１４に記載の回路。
【請求項１９】
前記トランスミッタが、
第１端及び第２端を有し、前記第１端が前記増幅器に動作可能に接続される第１コンデンサと、
２つの端部を有する１対の逆にバイアスされたダイオードと、
前記第１コンデンサの第２端とアースの間に結合される前記１対の逆にバイアスされたダイオードの第１端と、
２つの端部を有する可変抵抗と、
前記第１コンデンサの第２端及び前記１対の逆にバイアスされたダイオードの前記第１端に結合される前記可変抵抗の第１端と、
２つの端部を有し、前記第２コンデンサの第１端が前記可変抵抗の第２端に結合され、前記第２コンデンサの前記第２端が前記通信回線に接続される第２コンデンサとを含む請求項１５に記載の回路。
【請求項２０】
一連の電流パルスとして入力電圧信号波形を伝送するための回路であって、
第１及び第２共通エミッタ・トランジスタと、
各々２つの端部を有する第１、第２、第３、第４、第５、第６及び第７コンデンサと、
各々２つの端部を有する第１、第２及び第３可変抵抗と、
各々２つの端部を有する第１及び第２抵抗と、
各々が２つの端部を有する第１及び第２の１対の逆にバイアスされたダイオードと、
前記入力電圧信号波形を受け取る前記第１コンデンサの第１端と、
前記第１共通エミッタ・トランジスタのベースに結合される前記第１コンデンサの第２端及び前記第２コンデンサの第１端と、
前記第１共通エミッタ・トランジスタのコレクタと電圧入力の間に結合される第１可変抵抗と、
前記第１共通エミッタ・トランジスタの前記コレクタに結合される前記第３コンデンサの第１端及び前記第２コンデンサの前記第２端に結合される前記第３コンデンサの第２端と、及び
前記第２及び第３コンデンサの前記第２端に共通に結合される前記抵抗の第１端と、
前記第２抵抗の第２端及び前記第４コンデンサの第１端に動作可能に接続される前記第１の１対の逆にバイアスされたダイオードの第１端と、
前記第２可変抵抗の第１端に接続される前記第４コンデンサの第２端と、
前記第２可変抵抗の第２端と前記第２共通エミッタ・トランジスタのベースの間に結合される前記第５コンデンサの第１端と、
前記電圧入力に結合される前記第２抵抗の第１端と、
前記第２共通エミッタ・トランジスタのコレクタと前記第６コンデンサの第１端の間に結合される前記第２抵抗の第２端と、
前記第６コンデンサの第２端に結合される前記第２の１対の逆にバイアスされたダイオードの第１端と、
前記第６コンデンサの第２端及び前記第２の１対の逆にバイアスされたダイオードの第１端に結合される前記第３可変抵抗の第１端と、
前記第３可変抵抗の第２端に結合される前記第７コンデンサの第１端との組み合わせを有し、
前記第７コンデンサの第２端が前記通信回線に接続される回路。
【請求項２１】
更に、前記通信回線を通じて前記トランスミッタに動作可能に接続されるレシーバを有する請求項２０に記載の回路。
【請求項２２】
通信回線に一連の電流パルスとして伝送する方法であって、
データを電流パルスに変換するステップと、
前記電流パルスを前記通信回線に伝送するステップとを有する方法。
【請求項２３】
前記通信回線が、チップ線及びリング線を含む請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
更に、伝送中前記通信回線をバイアスするために予め決められた電圧を加えるステップを含む請求項２２に記載の方法。
【請求項２５】
更に、伝送中前記通信回線をバイアスするために予め決められた電圧を加えるステップを含む請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
更に、前記電流パルスの伝送中前記通信回線上の前記バイアス電圧をほぼ一定に維持するために前記バイアス電圧への電力入力を変動させるステップを含む請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
更に、入力電圧信号波形を電流信号波形に変換するステップと、
予め決められたほぼ一定の電圧を与えるステップと、
前記通信回線に前記電流信号波形に応答して前記電流パルスを伝送するステップとを含む請求項２２に記載の方法。
【請求項２８】
更に、伝送中前記通信回線をバイアスするために予め決められた電圧を加えるステップと、
前記電流パルスの伝送中前記通信回線上のバイアス電圧をほぼ一定に維持するために、前記バイアス電圧への電力入力を変動させるステップとを含む請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
更に、前記電流パルスを伝送するステップの前に前記電流信号波形をフィルタリングするステップを含む請求項２７に記載の方法。
【請求項３０】
更に、前記電流パルスを検出及び測定するのに適したレシーバを与えるステップを含む請求項２２に記載の方法。
【請求項３１】
通信回線に一連の電流パルスを伝送する方法であって、
データを電流パルスに変換するステップと、
チップ線及びリング線を有する前記通信回線に前記電流パルスを伝送するステップと、
前記電流パルスを前記データに解読するのに適した遠隔レシーバを与えるステップとを含む方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
［関連出願］
本出願は、１９９８年１２月７日に提出された米国仮出願第６０／１１１，１７０号の利益を有するものである。
【０００２】
［発明の属する技術分野］
本発明は、一般的に言って、伝送媒体を通じて高速でデータを伝送するための方法及び装置に関するものである。特に、本発明は、伝送媒体上でデータを表現及び輸送するための電流の変動の使用に関するものである。
【０００３】
［発明の背景］
ツイストペア銅線による電話回線で、高速データ・ビット伝送を行うための多くのモデムが、現在市販されている。データ・ビット伝送量増大に対する不変的な需要が、より大量のデータを送受できるより高速のモデムに対する絶え間ない要求を生じている。ＡＤＳＬ及びＨＤＳＬなど多くの高速伝送技術がこの技術的需要に応じて出現したが、さらに大きなデータ伝送速度に対する需要が引き続いてある。さらに、より高速の伝送速度を組み込む技術が、既存の電気通信インフラ、即ちツイストペア電話回線で実現できれば、非常に有利である。信号を増幅するために、全く中継器を必要とせず又はいくらかの中継器によって、より大きな距離間の低電力な信号伝送が、さらに好まれるだろう。
【０００４】
従来、データ伝送は、伝送の質及び距離に悪影響を与える可能性のある多くの要因の影響を受けやすい電圧信号を使って送られる。上記の要因には、不規則歪み雑音、伝送ライン固有の特性又は物理的不良条件、伝送ラインの長さ、高い周波数、減衰及び歪み効果が含まれる。これらの悪影響の一部を克服するために使われる一般的方法の１つは、伝送出力を上げることである。当然、距離が大きくなれば、それだけインピーダンス、及び外部雑音源への露出から受ける影響の可能性が大きくなる。ＦＣＣ規則は、伝送の周波数レベル及び出力レベルを制限している。電話回線インフラに存在するブリッジ・タップ及び装荷コイルも、電圧信号データ伝送の大きな障害となる。ブリッジ・タップは、電圧信号を分割してこれを弱める傾向がある。装荷コイルは、電圧レベルの変化に抵抗して、電圧レベルを特徴とするデータを劣化させる傾向がある。
【０００５】
伝送できるデータの量は、トランスミッタが利用する量子化レベルの数に直接関係する。不規則歪み雑音は、量子化レベルの量に直接影響する。データ・ビットを決定できる量を超えて量子化レベルの量を単に増大することによって伝送速度を速めようとしても役に立たない。これまで、不規則歪み雑音によって生じる量子化の限界は、従来のモデム及び伝送技術がより速いデータ伝送に対する需要に応じるのを阻んできた。
【０００６】
さらに、今日の伝送回線は、伝送中減衰又は弱化した信号を増幅する中継器を組み込んでいる。中継器は、影響を受けた信号を再増幅するために必要である。長い距離を送られる予定の伝送信号は、繰り返し再増幅しなければならない場合が多い。
【０００７】
［発明が解決しようとする課題］
したがって、本発明以前には、付随する雑音からよりよく信号を認識し区別することのできるデータ伝送の方法に対する要望があった。また、中継器の必要なく又はより少ない中継器で、より低電圧で、より品質の良い、より容量の大きい、より長い伝送距離で、データ伝送を可能にするために、上記の要因の悪影響を防止する又は大幅に減少するようなデータ信号を伝送するための方法及び装置が必要とされていた。
【０００８】
［課題を解決するための手段］
本発明は、データ通信装置（ＤＣＥ）に関するものであり、特にデータ端末装置（ＤＴＥ）間で電子データを高速伝送することができるモデムに関するものである。大まかに言うと、本発明は、通信回線など伝送媒体に一連の電流パルスとしてデータを伝送するための方法及び装置を明らかにするものである。この方法は、入力信号波形を電流信号波形に変換すること及び、予め決められたバイアス電圧が維持されて、その結果得られる電流パルスを通信回線に伝送することが必要とされる。
【０００９】
電流はキャパシタンスの影響をそれほど受けないので、改良されたデータ伝送方法では、電圧パルスを使用するのに対して電流パルスとしてデータを伝送する。キルヒホフの法則により、信号はライン・キャパシタンスによって減衰されることが少ないので、より長い距離のデータ伝送が可能になる。シャント・キャパシタンスの増大及び／又はキャパシタンスを横切る周波数の増大により、電圧データ・パルスは弱化する。したがって、現在の電話回線インフラに関連するブリッジ・タップは、従来の電圧信号波形を劣化（分割）するほどには、本発明に従って伝送される信号を劣化させない。また、このインフラに存在する装荷コイルは電圧の変化に対して強いので、装荷コイルは電圧波形信号の大きな障害になることも知られている。一方、本発明に従って伝送される信号が装荷コイルから受ける影響はずっと小さいと考えられる。
【００１０】
本発明の別の実施態様は、入力（電流あるいは電圧）波形からそれを表現する電流パルスを生成し、その結果得られる電流パルスを通信回線に伝送する方法を含む。本発明の別の態様は、電流パルスを受信し、電流パルスを測定し、測定された電流パルスをデータに変換することを含む。
標準電圧ベースのデータ伝送に関する場合と同様、この方法を実行するための回路は、電圧波形入力を受け取り、入力電圧信号に応答して一連の電流パルスを生成するためのコンバータを含む。末端にレシーバがある通信回線に出力を伝送するために、コンバータの出力に応答するトランスミッタが提供される。
【００１１】
本発明の別の実施態様は、トランスミッタ内部の基準（電圧、電流、インピーダンス及び電流範囲）を使ってラインの直列及びシャント・インピーダンスの変化を測定し補正するために、回路によるデータ及び伝送媒体の変化に対して伝送システムの直列及びシャント・インピーダンスを調整するための自動システムを提供する。インピーダンス及び信号電流の変化を制御するためにゲイン増幅器が使用される。出力電圧は基準レベルに維持されるが、出力電流は変動するので、これによりトランスミッタのインピーダンスを制御する。トランスミッタは、基準電流を供給するための電流源及び基準電圧を提供するための電圧源、及びバイナリ入力データに従った値の範囲内で電流信号を制御するためのゲイン制御回路を有する。
【００１２】
他の既知のモデムに共通する問題点は、伝送ラインを通るときの歪み効果による伝送信号の劣化である。事実上、伝送信号は、付随雑音の歪みのために識別することができない。本発明は、通信回線に存在する不規則歪み雑音から伝送データを区別するので、以前の方法に比べて大幅に大きい量のデータを伝送することができる。
【００１３】
本発明の主な効果は、一般に確定不能と考えられていた付随する不規則歪み雑音及び干渉の中から低電圧信号を伝送及び受け取ることができることにより大幅にデータ量を増大することである。
本発明の他の効果は、中継器又は増幅器を使用することなく現在可能と考えられるより大幅に長い伝送距離を可能にすることである。
【００１４】
本発明の別の態様は、低電圧でデータを伝送し、さらに、データ信号と対応付けられる電流を監視し調整することによりこの低電圧を維持することである。
さらに、トランスミッタの電流監視及び調整ステップは、通信回線を通じて少なくとも１つの基準／キャリブレーション・パルスを伝送して、ライン・インピーダンスが電流パルスに与える影響を測定するステップを含むことが考えられる。
【００１５】
［発明の実施の形態］
本発明の特徴及びその他の特徴は、以下の詳細な説明において論じられるか、又は以下の説明から明らかである。
本発明は、多くの形の実施態様が可能であるが、本開示が本発明の原則の例示として見なされ、本発明の広い概念を例示される実施態様に制限するためのものではないと理解した上で、本発明の好ましい実施態様が図面に示され、以下に詳細に説明される。
【００１６】
図１を参照すると、コンバータ／フィルタ１０、フィルタ／レギュレータ１２、増幅器１４及びトランスミッタ１６を有する自動インピーダンス・チューナ５が示されている。コンバータ／フィルタ１０は、データを表すデジタル電圧パルス信号を受け取る。入力信号８は、コンバータ１０によって位相変調電流出力４０に変換され、これをフィルタ／レギュレータ１２が受け取る。
【００１７】
フィルタ／レギュレータ１２は、電流変化を測定し、位相変調電流出力４０の電圧範囲を制限し、信号のリンギングを低下させる。さらに、フィルタ／レギュレータ１２は、位相変調電流出力４０を微分して、電流ゲインを調整し、位相変調電流出力４０の電流パルスを狭める。増幅器１４が受け取る前に、フィルタ／レギュレータ１２によって生成される微分信号出力５５は、広げられて、入力データ信号８と同じタイミングに戻される。
【００１８】
トランスミッタ１６は、フィルタ／レギュレータに応答して増幅器１４によって生成される増幅電流信号５７を調整する。従って、トランスミッタ１６は、通信回線１８を通じてレシーバ２０に伝送するのに好ましい電圧及び電流を与える。レシーバ２０は、トランスミッタ１６から受け取る電流の変動を検出することによって、伝送を解読する。
【００１９】
図２を参照すると、本発明に従った自動インピーダンス・チューナ５の好ましい実施態様のさらに明確な略図が示されている。チューナ５は、図１のコンバータ／フィルタ１０、フィルタ／レギュレータ１２、増幅器１４及びトランスミッタ１６を含んでいる。従って図１と２の両方において適切な場合には同じ参照番号が使用されている。
【００２０】
コンバータ／フィルタ１０は、共通エミッタ・トランジスタ２４、フィルタ・コンデンサ２２、２つの結合フィードバック・コンデンサ３４、３８、及び２つの電流制限抵抗２６、２８を備えている。コンバータ／フィルタが受け取る入力電圧パルス信号８は、第１共通エミッタ・トランジスタ２４のベースに接続されるコンデンサ２２によってフィルタリングされる。部分的に、このトランジスタは、コンバータ出力４０の、従ってチューナ５の出力の鋭角な立ち上り時間及び立ち下り時間を維持するためのカットオフ回路として動作する。また、第１共通エミッタ・トランジスタ２４は、直列に接続される抵抗２８及び可変抵抗２６を通じて定電流基準を与える。この場合、抵抗２６は、約８ボルトの調節された電源に結合され、抵抗２８はトランジスタのコレクタ３０に取り付けられる。好ましくは、第１共通エミッタ・トランジスタ２４のコレクタ３０での電位は、アースに対して、電源の電位の値の約半分すなわち４ボルトである。第１共通エミッタ・トランジスタ２４のコレクタ３０は、直列に結合されコンデンサの接合でチューナ５の出力に機能的に接続される２つのコンデンサ３４、３８を通じて、第１共通エミッタ・トランジスタのベースにフィードバックされる。この内部フィードバックは、通信回線１８及び電源３２における負荷に対して自動インピーダンス・チューナ５の電流出力を制御する。結合フィードバック・コンデンサ３４、３８は、入力電圧信号８をフィルタ／レギュレータ１２が受け取る変換済み定電流信号に変調するために２．２対１の比であることが好ましい。コンデンサ３４及び３８の充電及び放電の結果として、コンバータ／フィルタ１０の出力４０が与える各電流パルスの大きさは、急激にピークに上昇し、電流の大きさが急速に低下する前にある一定時間安定状態が維持される平坦域に降下する。
【００２１】
通信回線１８の負荷を含めてＡＣ及びＤＣ負荷を含むフィルタ／レギュレータ１２は、コンバータの出力４０に結合される。フィルタ／レギュレータ１２は、測定抵抗３６、１対のクランプ・ダイオード４４、４６、フィルタ・コンデンサ５４及び微分器によって構成される。フィルタ／レギュレータ１２の入力において、測定抵抗３６は１対のクランプ・ダイオード、好ましくはゲルマニウム・ダイオードの間に結合される。特に、抵抗３６は、ダイオード４４のカソード及びダイオード４６のアノードに接続される。さらに、ダイオード４４のアノード及びダイオード４６のカソードは接地される。これらのダイオード４４、４６は、電圧リンギング及び発振を低下させることによって変換された出力信号４０の雑音を小さくするために使用される。ダイオード４４、４６は、変換されたデータ信号を図３に示される通り０．２から−０．２ボルトまでの電圧レベル、すなわち０．４ボルトのピーク・ツウ・ピーク値に保持する。さらに、ダイオード４４と４６の間の接合において基準電圧範囲ＶＲ１が維持される。
【００２２】
さらに、フィルタ／レギュレータ１２によって与えられる負荷の大部分はＡＣである。フィルタ／レギュレータ１２のＤＣ負荷の一部は、測定抵抗３６及び一対のダイオード４４、４６によって固定される。この固定されたＤＣ負荷は基準負荷として使用される。
データ信号４０は、また、フィルタ／レギュレータ１２内で微分され、ここで受け取られる信号のパルスは狭められる。微分器は、電源３２に対して自動インピーダンス・チューナ５の出力ＡＣ電流レベルを調整するための可変抵抗５０と直列のコンデンサ４８によって構成されることが好ましい。データ信号のパルスは、フィルタ・コンデンサ５４によって広げられて、元の信号８と同じタイミングに戻される。さらに、抵抗５０は、電流ゲインを調整する。
【００２３】
フィルタ／レギュレータ１２のフィルタ・コンデンサ５４からの微分電流信号５５は、微分電流信号を増幅するための第２共通エミッタ・トランジスタ５２及び第２共通エミッタ・トランジスタ５２のコレクタでの電圧を制限するための電圧制限プルアップ抵抗５６を含む増幅器１４によって受信される。このコレクタは、約６ボルトの電圧を持ち（すなわちターンオフ閾値に近い値）、トランスミッタ１６に結合されることが好ましい。コンデンサ６４を通じて、シャント・トランジスタ５２の切換えは、チップ・トランスミッタにおいてほぼ一定の電圧レベルを維持するためにチップ・トランスミッタ１８の電圧の変化によって行われる。
【００２４】
トランスミッタ１６は、結合コンデンサ５４、１対のクランプ・ダイオード５８、６０及び抵抗とコンデンサとの結合６２、６４を含む。トランスミッタ１６の入力にある結合コンデンサ５４は、増幅器１４の出力に取り付けられる。結合コンデンサ５４は、増幅された電流信号５７のパルスを広げる。増幅された電流信号５７を０．７から−０．７ボルトまで、ピーク・ツウ・ピーク値１．４ボルトの電圧範囲ＶＲ２内に維持するために、フィルタ・コンデンサ５４と可変抵抗６２の間に２つのクランプ・ダイオード５８、６０できればシリコン・タイプのものが結合される。可変抵抗６２は、コンデンサ６４を通じて電圧レベル及びＡＣ電流を制御するのに対して、２つのクランプ・ダイオード５８、６０は、アースに対してＤＣオフセットを制御する。可変抵抗６２及びコンデンサ６４は、通信回線の電圧レベルをピーク・ツウ・ピークで約１ボルトに調整する。通信回線に達する前に、ダイオード・コンデンサ結合は、負方向雑音スパイク（ｎｅｇａｔｉｖｅ  ｇｏｉｎｇ  ｎｏｉｓｅ  ｓｐｉｋｅｓ）から信号のＡＣ部分をフィルタリングし、ダイオード抵抗結合は、正方向雑音スパイク（ｐｏｓｉｔｉｖｅ  ｇｏｉｎｇ  ｎｏｉｓｅ  ｓｐｉｋｅｓ）から信号のＤＣ部分をフィルタリングする。
【００２５】
図４に示される代替実施態様において、トランスミッタ１４内の第２共通エミッタ・トランジスタ５２のコレクタは、直列の２つのコンデンサ５４、６４に取り付けられ、その後ラインサイド選択スイッチに取り付けられる。信号伝送は、ツイストペア銅線のチップ４又はリング５のラインで行うことができるが、チップ線４を使用することが好ましい。ラインサイド選択スイッチ８０は、２つのダイオード７０、７２の接合部に接続される。チップ４のラインが出力として使用される予定の場合、ダイオード７２及びコンデンサ７４は、負方向雑音スパイクから信号のＡＣ部分をフィルタリングする。ダイオード７０及び抵抗７６は正方向雑音スパイクのＤＣ部分をフィルタリングするために使用される。リング５のラインが出力として使用される予定の場合、ダイオード６８及びコンデンサ７４は負方向雑音スパイクから信号のＡＣ部分をフィルタリングするために使用されるのに対して、もう一方のダイオード６６及び抵抗７６は、正方向雑音スパイクのＤＣ部分をフィルタリングする。
【００２６】
図５を参照すると、本発明に従ったシステムの簡略化されたブロック図が示されている。システム１１０は、データ・トランスミッタ１１２、データ伝送媒体１１４、及びデータ・レシーバ１１６を含んでいる。データ・レシーバ１１６は、トランスミッタ１１２から伝送媒体１１４を通じて送られるデータ信号を受け取る。
【００２７】
図６には、電話伝送ケーブル又は大きなインダクタンスを含まないこれと同様のものに見られる従来の特性を示すために、伝送媒体１１４がモデル化されている。伝送媒体は、入力信号対１３２、１７２を受け取り、対応する出力信号対１８８及び１９０を与える。図７に示される代替実施態様においては、多くの従来存在する伝送媒体に見られるような例えば約１５ｍＨのインダクタンスを持つ伝送媒体に見られる特性を示すように、伝送媒体１１４をモデル化することができる。
【００２８】
図８に示される通り、データ・トランスミッタ１１２は、動作可能に結合されるデータ・ジェネレータ及びトランスミッタを含むことが好ましい。回路をテストするための図９に示される好ましい実施態様においては、データ・ジェネレータ１１８は、ビット・ジェネレータ１２２及びモジュレータ１２４を含んでいる。ビット・ジェネレータ１２２は、好ましくは約０から５ボルトの範囲の一連の電圧パルスとして表されるデータ信号１２６を与える。図１０に示される通り、ビット・ジェネレータ１２２は、デジタル基準クロック信号１２８に応答する計数回路によって構成することができ、この場合、バイナリ数値に対応し、一定増分でバイナリ数値量を増大する一連のデジタル・データ信号１２６が与えられる。その代わりに、図１１に示されるテストのための別の実施態様においては、ビット・ジェネレータ１２２は、数値に対応し一定増分でバイナリ数値量を減少するデジタル・データ信号１２６を与えるためのデジタル基準クロック信号１２８に応答する計数回路によって構成することができる。
【００２９】
図１２に示される通り、ビット・ジェネレータ１２２からデジタル基準クロック信号１２８と供に送られるデジタル・データ信号１２６は、モジュレータ１２４によって受信される。この信号に応答して、モジュレータ１２４は、クロック信号１２８にデジタル・データ信号１２６を付加した変調デジタル信号１３０を生成する。
【００３０】
変調デジタル信号１３０は、変換、及び伝送媒体１１４を通じてレシーバ１１６へ送信されるためにトランスミッタ１２４によって受信される。図１３に示される通り、トランスミッタ１２４は、図２に示され、上述されたものと同様である。特に、トランスミッタ１２４は、デジタル信号１３０を受信し、出力１３２における電圧レベルをほぼ一定に維持しながら、デジタル信号を電流パルスに変換する。電圧レベルは約１ボルトが好ましい。
【００３１】
特に、デジタル信号１３０は、トランジスタ１３６のベースに取り付けられるコンデンサ１３４に送られる。このトランジスタ１３６は、抵抗１３８及び可変抵抗１３９を通ってＶｃｃまでの定電流基準であり、Ｖｃｃは約＋８Ｖが好ましい。トランジスタ１３６は、直列の２つのコンデンサ１４０及び１４２を通って、そのコレクタからそのベースまでのフィードバックを有している。これが、負荷及びＶｃｃに対してトランスミッタ電流を制御する。コンデンサ１４０及び１４２の接合部には、ラインを含むＡＣ及びＤＣ負荷があり、負荷の大部分はＡＣである。この接合部のＤＣ負荷の一部は、抵抗１４４及びダイオード１４６及び１４８によって固定される。固定されるＤＣ負荷は基準負荷として使用される。ダイオード１４６及び１４８は、ピークを正方向及び負方向に０．７Ｖにクランプするので、ピーク・ツウ・ピーク出力は１．４Ｖとなる。１４４、１４６及び１４８の接合は、コンデンサ１５０に向かい、その後可変抵抗１５２に達する。この可変抵抗１５２は、トランスミッタ１２４の出力ＡＣ電流レベルをＶｃｃに対して調整し、その後コンデンサ１５４及びトランジスタ１５６のベースに向かう。このトランジスタのコレクタは、ピークを正方向及び負方向に０．７Ｖにクランプしてピーク・ツウ・ピーク出力１６４を１．４Ｖにするためにダイオード１６０及び１６２に結合されるコンデンサ１５８に向かう。出力１６４には、コンデンサ１６８を通じて電圧レベル及びＡＣ電流を制御するための可変抵抗１６６も接続される。トランジスタ１５４のコレクタは、完全にオンにしたときトランジスタが達する電圧を制限するためにＶｃｃに接続される抵抗１７０にも結合される。さらに、直列接続のダイオード１７２及び抵抗１７４は、正方向の雑音スパイクのＤＣ部分をフィルタリングするためにアースと出力１３２の間で結合される。
【００３２】
図１４に示される通り、レシーバ１１６は、入力ネットワーク１７８、出力ネットワーク１８０、及び複数の内蔵されたＩＦ増幅器１８２、１８４及び１８６を含む。図５及び１６を参照すると、ＴＩＰ信号及びＲＩＮＧ信号１３２及び１３６は、伝送媒体１４４を通じて伝送され、入力ネットワーク１７８は対応するＴＩＰ及びＲＩＮＧ信号１８８及び１９０をそれぞれ受信する。信号１８８及び１９０に応答して、入力ネットワーク１７８は、雑音を除去して、フィルタリングされたデータ出力信号グループ１９２及び１９４を与える。
【００３３】
フィルタリングされた信号グループ１９２及び１９４は、信号を増幅しこれを出力ネットワーク１８０に送るためのＩＦ増幅器１８２及び１８４によってそれぞれ受信される。出力ネットワークにおいて信号は混合され、増幅器１８６によって増幅されて、データ・ジェネレータ１２２からのデジタル・データ信号１２６に対応する雑音低減デジタル・データ出力信号１９６が生成される。
【００３４】
ツイストペア電話回線は、全世界的な通信インフラにおいて支配的であるという理由で、好ましい実施態様として開示されている。シールド同軸ケーブルライン、５級ライン、ツイストペア銅線を通じてのデータ伝送に、本発明の基本概念を採用することに利点があると考えられる。信号減衰の問題は放送など無線通信媒体にも当てはまるので、これに本発明を採用しても利点があると考えられる。
【００３５】
ここで使用される「伝送媒体」は、第１装置から物理的及び空間的に遠隔にある第２装置までの通信回線又は電磁信号パスを指す。ここで使用される「通信回線」は、第１装置から物理的及び空間的に遠隔にある第２装置までデータを伝送するために使用される１本又はそれ以上の導線及びこれに類するもののみを指す。「遠隔」は、第１及び第２装置が同一のシャーシ、ハウジング又は支持構造を共有しないことを意味する。以下の意味に限定するわけではないが、遠隔は、ほとんどの具体的な従来の形式において、従来の遠隔通信回線を通じて、あるモデムが別のモデムと通信することを想定している。要するに、本発明は、遠隔装置間の通信において遠隔通信業界、インターネット及びローカル・エリア・ネットワークが現在直面しているデータ伝送の問題に対処するものである。
【００３６】
現在、最も必要とされている発明の分野の１つは、家庭及び職場から遠隔通信の中央交換局（ＣＯ又は「交換局」）まで又はその逆の「通信回線」に沿ったデータ伝送の分野である。この分野では、大量のツイストペア銅線による通信回線が配備されている。
ここでは、本発明の方法及び回路の好ましい実施態様のみが説明されていると理解すべきである。付属のクレームによって定義される本発明の真の範囲及び精神から逸脱することなく、開示される実施態様に変更及び修正を加えることができるものとする。
【００３７】
例えば、今日のほとんどの装置例えばコンピュータは、データを入力電圧信号の形式で与えるので、実施態様は、入力電圧信号の変換のみについて説明していることを理解しないければならない。しかしながら、本発明は、将来の初めから電流パルスとしての出力パルスを提供できるようなデータ装置において、変換する必要のない電流パルスの伝送を想定している。このような場合、本発明は、電圧／電流に関する変換の必要なく、伝送のために好ましいデータ・コード化スキームなどのためにのみ採用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
通信回線を通じてレシーバに結合される本発明に従った自動インピーダンス・チューナを組み込む装置の好ましい実施態様のブロック図形式の略図である。
【図２】
コンバータ、フィルタ／レギュレータ、増幅器及びトランスミッタを含む図１に示される実施態様の部分略図である。
【図３】
フィルタ／レギュレータにより部分的に修正された後における図２のコンバータの変調出力を示すグラフである。
【図４】
図２のトランスミッタの代替実施態様の部分略図である。
【図５】
データ送信装置、伝送媒体及びレシーバを含む本発明に従ったシステムの簡略ブロック図である。
【図６】
図５に示される伝送媒体の１つの実施態様の略図である。
【図７】
図５に示される伝送媒体の代替実施態様の略図である。
【図８】
トランスミッタに接続されるデータ・ジェネレータを含む図５のデータ送信装置の拡大ブロック図である。
【図９】
ビット・ジェネレータ及びモジュレータを備える図８に示されるデータ・ジェネレータの拡大ブロック図である。
【図１０】
図９に示されるビット・ジェネレータの１つの実施態様の略図である。
【図１１】
図９に示されるビット・ジェネレータの代替実施態様の略図である。
【図１２】
図９に示されるモジュレータの略図である。
【図１３】
図８に示されるトランスミッタの略図である。
【図１４】
図５に示されるレシーバの略図であり、レシーバは入力ネットワーク、出力ネットワーク、増幅器ＩＣ１、増幅器ＩＣ２及び増幅器ＩＣ３を有する。
【図１５】
図１４に示される入力ネットワークの拡大略図である。
【図１６】
図１４に示される出力ネットワークの拡大略図である。
【図１７】
図１４に示される増幅器ＩＣ１の拡大略図である。
【図１８】
図１４に示される増幅器ＩＣ２の拡大略図である。
【図１９】
図１４に示される増幅器ＩＣ３の拡大略図である。
【図１】
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【図２】
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【図４】
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【図５】
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【図９】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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