(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブロードバンドモデムと電気通信回線（ＴＬ）を結合するように構成されたハイブリッド回路であって、前記ハイブリッド回路は、ドライブ増幅器（ＤＲＶ）と受信増幅器（ＲＣＶ）間に結合したブリッジ回路（ＢＣ）と、２次巻線（ＴＳ）が電気的に前記電気通信回線と結合する変成器を含む変成器ブリッジ回路（ＴＢＣ）を備え、
前記ブリッジ回路は、４つの脚を介して相互接続された第１（Ａ）、第２（Ｂ）、第３（Ｃ）、および第４（Ｄ）のノードを備え、
第１脚（Ｂ−Ｃ）は、前記第２（Ｂ）と第３（Ｃ）のノード間に結合した第１のインピーダンス整合ネットワーク（Ｚｍ１）を備え、
第２脚（Ａ−Ｃ）は、前記第１（Ａ）と第３（Ｃ）のノード間に結合した前記変成器の第１の１次巻線（ＴＰ１）を備え、
第３脚（Ａ−Ｄ）は、前記第１（Ａ）と第４（Ｄ）のノード間に結合した第２のインピーダンス整合ネットワーク（Ｚｍ２）を備え、
第４脚（Ｂ−Ｄ）は、前記第２（Ｂ）と第４（Ｄ）のノード間に結合した前記変成器の第２の１次巻線（ＴＰ２）を備えており、
前記変成器の２次巻線は、磁気的に、前記第１および第２の１次巻線と結合し、
前記ドライブ増幅器は、前記第１および第２のノードに接続した出力（Ｏｕｔ＋、Ｏｕｔ−）を有し、前記モデムから受信した送信信号から取り出した出力信号を提供するように構成され、
前記ドライブ増幅器（ＤＲＶ）は、フィードバック入力（ＦＢ−、ＦＢ＋）を有する差動ドライブ増幅器であり、インピーダンス合成を行うように構成され、
前記第３（Ｃ）および第４（Ｄ）のノードは、それぞれ、前記フィードバック入力の第１（ＦＢ−）および第２（ＦＢ＋）と接続し、
前記ブリッジ回路（ＢＣ）がさらに、
前記第１（Ａ）と第３（Ｃ）のノード間に結合された、第１の中央ノード（Ｅ）を有する第１のインピーダンスディバイダ（Ｚｈｉｎ１、Ｚｈｏｕｔ１）と、
前記第２（Ｂ）と第４（Ｄ）のノード間に結合された、第２の中央ノード（Ｆ）を有する第２のインピーダンスディバイダ（Ｚｈｉｎ２、Ｚｈｏｕｔ２）とを備え、
前記受信増幅器は、前記第１の中央ノード（Ｅ）に接続された第１の入力と、前記第２の中央ノード（Ｆ）に接続された第２の入力を有し、前記モデムに加えられる受信出力信号を提供するように構成されていること特徴とする、ハイブリッド回路。
【請求項２】
前記第１（Ｚｍ１）および前記第２（Ｚｍ２）のインピーダンス整合ネットワークが、実質的に同一のインピーダンス値を有し、前記第１（Ｚｈｉｎ１、Ｚｈｏｕｔ１）および前記第２（Ｚｈｉｎ２、Ｚｈｏｕｔ２）のインピーダンスディバイダが、実質的に同一のインピーダンス値を有することを特徴とする、請求項１に記載の電気通信回線のためのハイブリッド回路。
【請求項３】
前記第２（Ａ−Ｃ）および第４（Ｂ−Ｄ）の脚のそれぞれが、さらにリアクタンス構成部品を備えることを特徴とする、請求項１に記載の電気通信回線のためのハイブリッド回路。
【請求項４】
前記リアクタンス構成部品が、前記変成器の対応する１次巻線（ＴＰ１、ＴＰ２）と並列に接続するコンデンサ（ＣＰ１、ＣＰ２）であることを特徴とする、請求項３に記載の電気通信回線のためのハイブリッド回路。
【請求項５】
前記リアクタンス構成部品が、前記変成器の対応する１次巻線（ＴＰ１、ＴＰ２）と直列に接続するコンデンサであることを特徴とする、請求項３に記載の電気通信回線のためのハイブリッド回路。
【請求項６】
前記第２（Ａ−Ｃ）および第４（Ｂ−Ｄ）の脚のそれぞれにおいて、インピーダンスディバイダ（Ｚｈｉｎ１、Ｚｈｏｕｔ１、Ｚｈｉｎ２、Ｚｈｏｕｔ２）が、前記変成器の１次巻線（ＴＰ１、ＴＰ２）と並列に接続されることを特徴とする、請求項５に記載の電気通信回線のためのハイブリッド回路。
【請求項７】
コンデンサ（ＣＳ）が、前記変成器の前記２次巻線（ＴＳ）と並列に接続されることを特徴とする、請求項１に記載の電気通信回線のためのハイブリッド回路。
【請求項８】
前記変成器の前記２次巻線（ＴＳ）が、少なくとも１つのコンデンサを介して前記電気通信回線（ＴＬ）と電気的に結合することを特徴とする、請求項１に記載の電気通信回線のためのハイブリッド回路。
【請求項９】
前記電気通信回線（ＴＬ）がＰＯＴＳ（Ｐｌａｉｎ  Ｏｌｄ  Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ）に属することを特徴とする、請求項１に記載の電気通信回線のためのハイブリッド回路。
【請求項１０】
前記電気通信回線（ＴＬ）がＩＳＤＮ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｓｅｒｖｉｃｅｓ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）に属することを特徴とする、請求項１に記載の電気通信回線のためのハイブリッド回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ブロードバンドモデムと電気通信回線を結合するように構成されたハイブリッド回路に関するものであって、前記ハイブリッド回路は、ドライブ増幅器と受信増幅器間に結合したブリッジ回路を含む変成器ブリッジ回路、および２次巻線が電気的に前記電気通信回線と結合する変成器を備え、
前記ブリッジ回路は、４つの脚を介して相互接続された第１、第２、第３、および第４のノードを備え、
第１の脚は、前記第２と第３のノード間に結合した第１のインピーダンス整合ネットワークを備え、
第２の脚は、前記第１と第３のノード間に結合した前記変成器の第１の１次巻線を備え、
第３の脚は、前記第１と第４のノード間に結合した第２のインピーダンス整合ネットワークを備え、
第４の脚は、前記第２と第４のノード間に結合した前記変成器の第２の１次巻線を備えており、
前記変成器の２次巻線は、磁気的に、前記第１および第２の１次巻線と結合し、
前記ドライブ増幅器は、前記第１および第２のノードに接続した出力を有し、前記出力において、前記モデムから受信した送信信号から取り出した出力信号を提供するように構成され、
前記受信増幅器は、前記第３および第４のノードに結合した入力を有し、前記モデムに加えられる受信出力信号を提供するように構成されている。
【０００２】
本発明のハイブリッド回路は、より詳細には、ブロードバンドモデムと、必ずしも全てモデムによって使用されるとは限らない複数の周波数帯域で電気信号を搬送する電気通信回線を結合するように構成されている。電気通信回線は、たとえば、ＰＯＴＳ（Ｐｌａｉｎ  Ｏｌｄ  Ｔｅｌｅｐｈｏｎｅ  Ｓｙｓｔｅｍ：従来型の簡単な電話システム）またはＩＳＤＮ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｓｅｒｖｉｃｅｓ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｎｅｔｗｏｒｋ：サービス総合ディジタル網）に属し、非対称ディジタル加入者線プロトコル、ＡＤＳＬ、ＨＤＳＬ、ＨＤＳＬ２、ＲＡＤＳＬ、ＶＤＳＬなどのディジタル加入者線プロトコルＤＳＬに従って動作する。
【０００３】
【従来の技術】
ディジタル加入者線ＤＳＬがますます普及しているので、ネットワークアクセス接続業者は、プリント回路基板上に高回線密度を可能にする中央局（ＣＯ：Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｏｆｆｉｃｅ）装置を必要とする。この要件を満たすには、回線ごとの電力消費量の削減およびチップ以外の回路が占める領域の削減が必要となる。
【０００４】
ハイブリッド回路の２つの基本的な構成が、これまで最も使用されており、それは、いわゆる「３変成器ハイブリッド」および標準的な抵抗ハイブリッドである。
【０００５】
３変成器ハイブリッドには、上記の課題両方に関係した欠点があり、回線ドライブ増幅器によって配信される電力の一部が平衡インピーダンスで無駄に損失し、変成器は大きな構成部品となる。すなわち、この知られている構成の３つの変成器は、基板上の広い領域を占める。
【０００６】
標準的な抵抗ハイブリッドには、回線接続から受信接続までの減衰が大きいという欠点がある。しかし、この基本的な構成は改善されており、現時点では、より良い結果を提供するハイブリッド回路が上述の構成で得られる。
【０００７】
そのようなハイブリッド回路は、たとえば、１９９８年３月４日出願のハリントン（Ｈａｒｒｉｎｇｔｏｎ）らによる「Ｂｒｏａｄｂａｎｄ  ｍｏｄｅｍ  ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ  ｈｙｂｒｉｄ（ブロードバンドモデム変成器ハイブリッド）」という名称の特許ＵＳ６１６３５７９（ＷＯ９９４５６５５）から、すでに当技術分野において知られている。その中で、電話回線に結合したブロードバンドモデムにおいて使用されるように構成されたハイブリッド回路が開示されている。このハイブリッド構成は小型で、回線接続から受信接続までの減衰が小さいことを特徴としている。基板上で占める領域はハイブリッドの表面によって限定される。しかし、この知られているハイブリッド回路は、インピーダンス合成を行うように構成されていない。
【０００８】
インピーダンスの合成は、出力インピーダンスが所与の値に一致する必要のある、ドライブ増幅器の電力消費および出力電圧の振れを減少させるために使用される一般的な方法である。
【０００９】
インピーダンス合成が上記の知られている特許において使用される場合、整合ネットワークのインピーダンスは、変成器の１次巻線に反映されるインピーダンスよりも小さいはずであることを実証することができる。このことによって、トランスハイブリッド損失は許容不可能なくらいに低くなるはずである。理論上無限大のトランスハイブリッド損失を回復するために、受信増幅器に接続した各ノードは、変成器の１次巻線の先端から１次巻線への中間接続に移動することが必要になる。しかし、変成器の１次巻線でそのような中間接続を行うことは不可能であり、さらに、その位置も負荷に従って変動する可能性がある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上記の知られているタイプのブロードバンドモデムのためのハイブリッド回路であるが、インピーダンス合成を行い、ドライブ増幅器の電力消費が少なく、理論上無限大のトランスハイブリッド損失を有し、基板上の比較的狭い領域しか占めないように構成されたハイブリッド回路を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、この目的は、前記ドライブ増幅器が、フィードバック入力を有し、インピーダンス合成を行うように構成されている差動ドライブ増幅器であり、前記第３および第４のノードが前記フィードバック入力の第１および第２にそれぞれ接続しており、前記ブリッジ回路がさらに、
前記第１と第３のノード間に結合され、前記受信増幅器の第１の入力が接続された第１の中央ノードを有する第１のインピーダンスディバイダと、
前記第２と第４のノード間に結合され、前記受信増幅器の第２の入力が接続された第２の中央ノードを有する第の２インピーダンスディバイダと、
を備えることによって達成される。
【００１２】
このように、そして後で説明するように、インピーダンスディバイダおよび差動ドライブ増幅器を使用することによって、インピーダンス合成を行うことが可能になり、同時に、基板上に占める領域も比較的小さくなる。さらにインピーダンス合成によって、ドライブ増幅器の消費電力も比較的低くなり、トランスハイブリッド損失も理論上無限大という結果になる。
【００１３】
使用可能な第１の実施形態では、抵抗ディバイダを各１次巻線と並列に配置する。しかし、抵抗ディバイダが１次巻線の両端につながっている状態では、整合ネットワークのインピーダンスと１次巻線に反映されるインピーダンス間のあらゆる不整合が、トランスハイブリッド損失を低減する結果となる。抵抗ディバイダの代わりに複素インピーダンスディバイダを使用することによって、この課題は解決する。たとえば、複素インピーダンスは、受動部品のネットワークで導入することができ、この不整合を補正し、トランスハイブリッド損失を改善するように構成される。
【００１４】
インピーダンス合成を使用することによって、電気通信回線に配電される電力に対する、インピーダンス整合ネットワークにおいて損失する電力の割合、すなわち負荷は大幅に減少する。
【００１５】
上記の知られている３変成器ハイブリッドに比べると、本発明のハイブリッド回路には、平衡インピーダンスを含まないという利点がある。このことによって、無駄な電力損失は減少する。さらに、プリント回路基板上に占める領域も、３つではなく１つの変成器のみ必要なので、明らかにかなり小さくなる。
【００１６】
標準的な抵抗ハイブリッドに比べると、電気通信回線接続から受信増幅器までの減衰も少ない。
【００１７】
本発明の他の特徴となる実施形態は、前記第１および前記第２のインピーダンス整合ネットワークが、実質的に同一のインピーダンス値を有し、前記第１および前記第２のインピーダンスディバイダが、実質的に同一のインピーダンス値を有するものである。
【００１８】
そのようにして、完全に平衡のとれたハイブリッド回路ができる。
【００１９】
好ましい一実施形態では、本発明は、前記第２および第４の脚のそれぞれが、さらにリアクタンス構成部品を備えることを特徴としている。
【００２０】
このリアクタンス構成部品によって、ハイブリッド回路は、ブロードバンドモデムが不必要な周波数で信号を受信することを防止するためのフィルタとして動作し、帯域外雑音を除去することが可能になる。
【００２１】
本発明のハイブリッド回路の第１変形形態では、前記リアクタンス構成部品は、前記変成器の対応する１次巻線と並列に接続するコンデンサである。
【００２２】
本発明のハイブリッド回路の他の変形形態では、前記リアクタンス構成部品は、前記変成器の対応する１次巻線と直列に接続するコンデンサである。
【００２３】
次いで、インピーダンスディバイダを、複数のノード間に、つまり直列接続のコンデンサと１次巻線と並列に結合させることができる。
【００２４】
あるいは、前記第２および第４の脚のそれぞれにおいて、インピーダンスディバイダを前記変成器の１次巻線と並列に接続する。
【００２５】
次いで、その脚を、リアクタンス構成部品とは直列の、この並列接続から形成する。
【００２６】
本発明のハイブリッド回路のさらに他の変形形態では、コンデンサを前記変成器の前記２次巻線と並列に接続する。
【００２７】
そのような接続を、ハイブリッド回路の上記の変形形態のいずれかと組み合わせることもできる。
【００２８】
本発明のハイブリッド回路のさらに他の変形形態は、前記変成器の前記２次巻線が少なくとも１つのコンデンサを介して前記電気通信回線と電気的に結合することを特徴としている。
【００２９】
本発明のハイブリッド回路の上記の変形形態のすべては、モデムと電気通信回線間にフィルタが追加されることになる。そして結果的に、フィルタリング効果が、ハイブリッド回路の送信側から回線側、送信側から受信側、回線側から受信側への転送機能に追加される。
【００３０】
要約すると、インピーダンスディバイダを、整合ネットワークのインピーダンスと、変成器を通して回線側を見る第２および第４の脚のノード間に観察されるインピーダンスの間の不整合を補正するために使用し、リアクタンス構成部品をフィルタリングの目的のために追加する。
【００３１】
電気通信回線用の本ハイブリッド回路の他の特徴となる実施形態は、特許請求の範囲に記述している。
【００３２】
本特許請求の範囲において使用する「備える」という用語は、リストされた手段に限定されるものとして解釈されるべきではないことに留意されたい。すなわち、「手段ＡおよびＢを備えるデバイス」という表現の範囲は、構成部品ＡおよびＢのみから構成されるデバイスに限定されるべきではない。それは、本発明に関して、デバイスの中の関連する唯一の構成部品がＡおよびＢであることを意味している。
【００３３】
同様に、本特許請求の範囲において使用する「結合する」という用語も、直接接続のみに限定されるものとして解釈されるべきではないことに留意されたい。すなわち、「デバイスＢに結合したデバイスＡ」という表現の範囲は、デバイスＡの出力が直接デバイスＢの入力に接続される、デバイスまたはシステムに限定されるべきではない。それは、Ａの出力とＢの入力間にパスが存在し、さらに他のデバイスまたは手段を含むパスである可能性があることを意味している。
【００３４】
本発明の上記および他の目的ならびに特徴は、添付図面とともに行う一実施形態の以下の説明を参照することによって、より明らかになり本発明自体が最良に理解されよう。
【００３５】
【発明の実施の形態】
図１で示しているハイブリッド回路は、高い周波数の信号で動作中のブロードバンドモデムを、ＰＯＴＳ（従来型の簡単な電話システム）またはＩＳＤＮ（サービス総合ディジタル網）により、高い周波数と比較的低い周波数の両方の電気信号を搬送する電気通信回線ＴＬに、結合するように構成されている。言い換えれば、電気通信回線は、非対称ディジタル加入者線プロトコル、ＡＤＳＬ、ＨＤＳＬ、ＨＤＳＬ２、ＲＡＤＳＬ、ＶＤＳＬなどのディジタル加入者線プロトコルＤＳＬに従って動作している。
【００３６】
ハイブリッド回路は、ドライブ増幅器またはドライバＤＲＶ、受信増幅器または受信機ＲＣＶ、およびドライバと受信機を結合する変成器ブリッジ回路ＴＢＣを含んでいる。ブロードバンドモデムは、ドライバＤＲＶの入力に接続した送信出力を有し、同時に受信機ＲＣＶの出力はモデムの受信入力に接続している。
【００３７】
変成器ブリッジ回路ＴＢＣは、変成器と、４つの脚によって相互接続されている４つのノードＡ、Ｂ、Ｃ、およびＤを有するブリッジ回路ＢＣを備えている。同じ脚に属していない、たとえばＡおよびＢの２つのノードは、ドライバの２つの出力Ｏｕｔ＋およびＯｕｔ−に接続している。
【００３８】
ブリッジ回路ＢＣの第１の脚を、ノードＢとノードＣ間に接続された第１のインピーダンス整合ネットワークＺｍ１から構成している。第２の脚は、変成器の第１の１次巻線ＴＰ１から構成され、ノードＣとＡ間に接続している。第３の脚を、ノードＡとノードＤ間に接続された第２のインピーダンス整合ネットワークＺｍ２から構成している。第４の脚は、変成器の第２の１次巻線ＴＰ２から構成され、ノードＤとＢ間に接続している。変成器の２次巻線ＴＳは、磁気的に、第１のＴＰ１および第２のＴＰ２の１次巻線と結合しており、電気的に、電気通信回線ＴＬと結合している。
【００３９】
さらに、第１インピーダンスディバイダをノードＣとＡ間に接続する。この第１インピーダンスディバイダは、「中央ノード」と呼ぶ、接続地点Ｅで相互接続された、直列接続の第１入力インピーダンスＺｈｉｎ１と第１出力インピーダンスＺｈｏｕｔ１を備えている。第２インピーダンスディバイダをノードＤとＢ間に接続する。この第２インピーダンスディバイダは、接続地点すなわち中央ノードＦで直列接続の第２入力インピーダンスＺｈｉｎ２と第２出力インピーダンスＺｈｏｕｔ２を備えている。
【００４０】
ドライブ増幅器ＤＲＶは、差動ドライブ増幅器であり、後で説明するように、２つのフィードバック入力ＦＢ＋とＦＢ−に加えられる信号に従って、インピーダンス合成を行うことができる。ノードＤとＣを、フィードバック入力ＦＢ＋とＦＢ−にそれぞれ接続する。
【００４１】
他方、中央ノードＥとＦを受信増幅器ＲＣＶの別個の入力に接続する。
【００４２】
ハイブリッド回路の動作の説明を、さらに図２および図３を参照することによって続けて行う。各図の中の同じ構成部品および信号は、説明の理解を容易にするため、同一の表示としていることに留意されたい。
【００４３】
インピーダンスの合成を行うように構成された差動ドライブ増幅器ＤＲＶを、周りの通常の回路ともに図２に示している。そこでは、シングルエンデッドまたは好ましくは差動信号Ｖｉｎを、ドライバＤＲＶの入力に加える。ドライバＤＲＶは信号Ｖｉｎを増幅し、差動出力端子Ｏｕｔ＋とＯｕｔ−に対応する出力信号Ｖｄｒｖを供給する。ドライバＤＲＶは、さらにフィードバックとして、実質的に無限大の入力インピーダンスがあり、ノードＡおよびＢがそれぞれ接続するＦＢ＋およびＦＢ−を入力する。２つの抵抗
【数１】
0004141707.tif 000002
を、出力端子Ｏｕｔ＋／Ｏｕｔ−とノードＡ／Ｂ間にぞれぞれ接続する。出力電圧ＶｄｉｆｆがノードＡとＢ間に発生し、その間に、図２の矢印で示しているように電流Ｉが流れる。
【００４４】
図２のノードＡおよびＢに接続する負荷は、図３に示しているテブナンの定理による等価回路によって表示することができる。負荷は、ノードＰＮとＮＮ間のインピーダンスＺｔｈと直列の電圧源Ｖｔｈに等しくなる。負荷のノードＰＮとＮＮをノードＡとＢにそれぞれ接続するとき、ノードＡとＢ間の出力電圧Ｖｄｉｆｆは次の通りである。
【数２】
0004141707.tif 000003
【００４５】
ここで、Ｇａｉｎは、ドライバＤＲＶの利得で、ＳＯＩは、ドライバＤＲＶの固有特性である「インピーダンスの合成」係数である。
【００４６】
インピーダンスの合成を行うように構成された差動ドライブ増幅器ＤＲＶであるが、周りの通常の回路を少なくしたものを図４に示している。そこでは、ノードＣおよびＤを、それぞれドライバＤＲＶのフィードバック入力ＦＢ＋およびＦＢ−に接続し、同時に、出力端子Ｏｕｔ＋およびＯｕｔ−は、それぞれノードＡおよびＢに接続する。２つの抵抗
【数３】
0004141707.tif 000004
は、ノードＡ−ＤとＢ−Ｃ間にそれぞれ接続される。出力電圧ＶｄｉｆｆがノードＡ−ＣとＢ−Ｄ間に発生し、その間に、図４の矢印で示しているように電流Ｉが流れる。
【００４７】
この回路では、２つの同一の負荷をそれぞれノードＡ−ＣとＢ−Ｄ間に接続するものとする。これらの負荷は、それぞれ、図３で表示するような、同一のテブナンの定理による等価回路によって表示することができる。すでに述べたように、負荷はインピーダンスＺｔｈと直列の電圧源Ｖｔｈに等しい。第１負荷のノードＰＮとＮＮをそれぞれノードＡとＣに接続し、第２負荷のノードＰＮとＮＮをそれぞれノードＤとＢに接続するとき、出力電圧Ｖｄｉｆｆは以下の通りである。
【数４】
0004141707.tif 000005
【００４８】
ここで、ＩＳＲはドライバＤＲＶの「インピーダンス合成比」である。
【００４９】
ＩＳＲは、以下により、上記ＳＯＩに関係したドライバＤＲＶの固有特性である。
【数５】
0004141707.tif 000006
【００５０】
ＩＳＲとＳＯＩは正の自然数である。一方、ＩＳＲは、０から１の間（１＞ＩＳＲ＞０）の値を有し、０はインピーダンスの合成がないことを示し、１はインピーダンスの合成が無限大であることを示している。他方、ＳＯＩは１より大きく（ＳＯＩ＞１）、１はインピーダンスの合成がないことを示している。
【００５１】
図１を参照すると、ドライブ増幅器またはドライバＤＲＶを、インピーダンスの合成を行い、ＳＯＩまたは、等価的にＩＳＲによって特徴付けることができる。第１のＺｍ１および第２のＺｍ２インピーダンス整合ネットワークは、これ以後、同一なので普通Ｚｍと呼ぶ方が多いが、それには、複数の受動構成部品およびリアクタンス構成部品を含んでいる。これらの構成部品により、インピーダンス整合ネットワークＺｍは、以下に与える公式に従う電気通信回線ＴＬのインピーダンスに基づいて選択されたインピーダンス値をともに提供している。
【００５２】
インピーダンス合成比ＩＳＲは、以下と等しい。
【数６】
0004141707.tif 000007
【００５３】
後続の公式を簡単にするために、上記第１の入力インピーダンスＺｈｉｎ１と第２の入力インピーダンスＺｈｉｎ２を同一のものとみなし、これ以後、単にＺｈｉｎと呼ぶことにする。同様に、第１の出力インピーダンスＺｈｏｕｔ１と第２の出力インピーダンスＺｈｏｕｔ２も同一のものとみなし、これ以後、単にＺｈｏｕｔと呼ぶことにする。ＺｈｉｎおよびＺｈｏｕｔは複素インピーダンスである。それらの合計インピーダンスは、変成器の１次巻線ＴＰ１およびＴＰ２に反映されるインピーダンス、整合ネットワークＺｍのインピーダンス、ならびにドライバのＯｕｔ＋／Ｏｕｔ−端子の出力インピーダンスよりもかなり大きい。
【００５４】
すでに述べたように、変成器の第１の１次巻線ＴＰ１はノードＡとＣ間に接続され、他方、この変成器の第２の１次巻線ＴＰ２はノードＤとＢ間に接続されている。これら２つの１次巻線ＴＰ１およびＴＰ２は、磁気的に２次巻線ＴＳと結合しており、電気通信回線ＴＬに接続されている。変成器の巻数比ｎは、それぞれ、第１の１次巻線ＴＰ１：第２の１次巻線ＴＰ２：２次巻線ＴＳに対して、１／２：１／２：ｎと定義される。
【００５５】
各インピーダンス整合ネットワークＺｍは以下と等しいインピーダンスを示す。
【数７】
0004141707.tif 000008
【００５６】
ここで、Ｚｃｏｉｌは、変成器の１次巻線の１つに反映されるインピーダンスである。
【００５７】
図１のハイブリッド回路では、Ｚｃｏｉｌの値は以下の通りである。
【数８】
0004141707.tif 000009
【００５８】
ここで、Ｚｌｉｎｅは電気通信回線ＴＬのインピーダンスである。
【００５９】
このインピーダンスＺｌｉｎｅは、一般的に、回線の特性インピーダンス、その長さ、回線の他端のインピーダンスおよび周波数に左右される。このことは、Ｚｍが通常、定格値の近似であることを意味する。
【００６０】
インピーダンスＺｍがその定格値に等しい場合、完全なエコーキャンセルが行われる、すなわち、トランスハイブリッド損失が無限大のＺｈｉｎとＺｈｏｕｔの値は以下により求められる。
【数９】
0004141707.tif 000010
【００６１】
ＺｈｉｎとＺｈｏｕｔは相対値によって定義されるので、これらの値は、合計インピーダンスについての上記想定を検証するように調整することができる。
【００６２】
すでに述べたように、Ｚｍが定格値の単にある近似である場合、エコーキャンセルは、ＺｈｉｎとＺｈｏｕｔを以下で求められるように形成することによって、改善することができる。
【数１０】
0004141707.tif 000011
【００６３】
回線接続から受信接続への利得は以下の通りである。
【数１１】
0004141707.tif 000012
【００６４】
この利得を増大させるために、変成器の比ｎは可能な限り小さいものであるべきである。巻数比ｎの最小値ｎｍｉｎは、最大値Ｖｒｘｍａｘ、Ｖｔｘｍａｘ、およびＶｘｍａｘに左右される。
【数１２】
0004141707.tif 000013
【００６５】
ここで、
Ｖｒｘｍａｘは、電気通信回線ＴＬで受信される信号の差動ピークツーピーク電圧であり、
Ｖｔｘｍａｘは、電気通信回線ＴＬで送信される信号の最大差動ピークツーピーク電圧であり、
Ｖｘｍａｘは、ドライブ増幅器の出力の最大差動ピークツーピーク電圧である。Ｖｘｍａｘは、通常、歪みまたはクリッピング率が減少するように選択する。
【００６６】
ドライバＤＲＶの出力Ｏｕｔ＋とＯｕｔ−間、すなわち、ノードＡとＢ間の電圧Ｖｄｒｖは以下と等しい。
【数１３】
0004141707.tif 000014
【００６７】
受信機ＲＣＶの入力両端、すなわちノードＥとＦ間の電圧Ｖｒｃｖは以下と等しい。
【数１４】
0004141707.tif 000015
【００６８】
変成器の２次巻線ＴＳ、すなわち、電気通信回線ＴＬの電圧Ｖｔｌは以下と等しい。
【数１５】
0004141707.tif 000016
【００６９】
増幅器の入力から電気通信回線ＴＬへの利得は以下と等しい。
【数１６】
0004141707.tif 000017
【００７０】
ここで、Ｇａｉｎｄｒｖは、ドライブ増幅器ＤＲＶの利得である。
【００７１】
インピーダンス整合ネットワークＺｍ１およびＺｍ２は、変成器の１次巻線ＴＰ１およびＴＰ２に反映される電気通信回線のインピーダンスに基づいて選択されるインピーダンス値をともに提供する、種々の受動構成部品およびリアクタンス構成部品を含むことができる。
【００７２】
さらに、コンデンサやコイルなどのリアクタンス構成部品は、フィルタリングを達成するために、変成器の１次ＴＰ１、ＴＰ２巻線および／または２次ＴＳ巻線と直列および／または並列に配置することができる。その場合、考慮するＺｃｏｉｌの上記値は、インピーダンスディバイダＺｈｉｎ、Ｚｈｏｕｔの影響を無視し、ノードＡとＣまたはＤとＢ間に観察される全インピーダンスである。
【００７３】
そのような好ましい実施形態では、変成器の巻線と直列または並列に配置された構成部品は、考慮するインピーダンスを増大させる。リアクタンス構成部品は、ハイブリッド回路の送信側から回線側、送信側から受信側、回線側から受信側への転送機能におけるフィルタリング効果を増大させる。
【００７４】
図４に示す第１の可能な変形形態では、コンデンサＣＰ１、ＣＰ２、およびＣＳを、それぞれ、変成器の第１の１次巻線ＴＰ１、第２の１次巻線ＴＰ２、および２次巻線ＴＳと並列に配置する。次いで、インピーダンスディバイダＺｈｉｎ、Ｚｈｏｕｔを、整合ネットワークＺｍのインピーダンスと、変成器を通して電気通信回線ＴＬを見るノードＡとＣ間またはノードＤとＢ間で観察されるインピーダンスの間の不整合を補正するために使用し、リアクタンス構成部品、すなわちコンデンサをフィルタリングのために追加する。
【００７５】
他の示していない変形形態では、コンデンサを前記変成器の１次巻線のそれぞれと直列に接続している。次いで、インピーダンスディバイダＺｈｉｎ、Ｚｈｏｕｔを、ハイブリッド回路のノード間、すなわち、直列接続のコンデンサと１次巻線と並列、または１次巻線とのみ並列、のいずれかに結合する。後者の場合、コンデンサは、ハイブリッド回路のノード間に、並列接続の１次巻線とインピーダンスディバイダと直列に結合する。
【００７６】
フィルタリングも、変成器の２次巻線ＴＳの端子と電気通信回線間にリアクタンス構成部品を結合することによって達成することができる。たとえば、２次巻線ＴＳの各端子は、別個のコンデンサを介して電気通信回線ＴＬの対応する端子と結合することができる。
【００７７】
上記変形形態は単に例として提供しているものであり、これらの変形形態のいずれかの組合せ、またはその少なくとも一部を、結果的に本発明のハイブリッド回路の可能な実施形態とすることができることは明らかである。
【００７８】
上記の明細書は、差動ドライブ増幅器を説明しているが、基準電圧に比べ、対称電圧を生成する２つのシングルエンデッドドライバの出力も、差動ドライブ増幅器の出力に等しいものとみなすことができることに留意されたい。
【００７９】
最後の留意点は、本発明の実施形態を機能ブロックによって説明していることである。上部で提供している、これらのブロックの機能説明から、電子デバイスを設計する当業者にとって、これらのブロックの実施形態をよく知られている電子構成部品を用いてどのように製造することができるかは明らかであろう。そのため、機能ブロックの内容の詳細な構成は提供していない。
【００８０】
本発明の原理を特定の装置に関連して上述してきたが、この説明は、単に例示として行ったものであり、添付の特許請求の範囲において定義しているような、本発明の範囲を限定するものではないことをはっきり理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるハイブリッド回路を示す図である。
【図２】インピーダンスの合成を行うための、周りに通常の回路を有する図１のハイブリッド回路の差動ドライブ増幅器ＤＲＶを示す図である。
【図３】インピーダンス合成を行うドライブ増幅器ＤＲＶの動作を説明するために使用する、負荷の一般的なテブナンの定理による等価回路を示す図である。
【図４】インピーダンスの合成を行うための、周りの通常の回路を少なくした図１の差動ドライブ増幅器ＤＲＶを示す図である。
【図５】フィルタリング構成部品のある図１のハイブリッド回路の一変形形態を示す図である。
【符号の説明】
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、ＰＮ、ＮＮ  ノード
Ｅ、Ｆ  中央ノード
ＤＲＶ  差動ドライブ増幅器
ＦＢ＋、ＦＢ−  フィードバック入力
Ｏｕｔ＋、Ｏｕｔ−  ドライバＤＲＶの出力
ＴＰ１  第１の１次巻線
ＴＰ２  第２の１次巻線
ＴＳ  ２次巻線
ＣＰ１、ＣＰ２、ＣＳ  コンデンサ
Ｚｍ１、Ｚｍ２  インピーダンス整合ネットワーク
Ｚｈｉｎ１、Ｚｈｏｕｔ１、Ｚｈｉｎ２、Ｚｈｏｕｔ２  インピーダンスディバイダ
ＴＢＣ  変成器ブリッジ回路
ＴＬ  電気通信回線
ＢＣ  ブリッジ回路
ＲＣＶ  受信増幅器
Ｖｄｒｖ  ノードＡとＢ間の電圧
Ｖｒｃｖ  ノードＥとＦ間の電圧
Ｖｔｌ  電気通信回線ＴＬの電圧
Ｖｉｎ  信号
Ｖｄｉｆｆ  出力電圧
Ｉ  電流
Ｖｔｈ  電源
Ｚｔｈ  インピーダンス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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