(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号を電話網に結合し、前記電話網からの信号を結合する電話回線接続手段と、
前記接続手段を介して前記電話網と通信するためのモデム手段と、
制御信号を供給する制御手段と、
前記モデム手段に供給される電話回線電流を前記電話回線電流に比例した電圧に変換する変換手段と、
前記電圧をサンプリングしてディジタル・サンプルを前記制御手段に供給するＡ／Ｄ変換器手段と、
を具え、
前記制御手段は、前記Ａ／Ｄ変換器手段からの前記ディジタル・サンプルを断続的にモニタして、連続的各読取り間の偏差に基づいて前記電話回線に結合された付属の電話機がオフフックされているかどうかの決定をする為のトリガ点を判定するものである、
電話回線モニタ回路。
【請求項２】
前記変換手段が、オプトアイソレータ手段である、請求項１に記載の電話回線モニタ回路。
【請求項３】
前記オプトアイソレータ手段の両端間に接続され、前記オプトアイソレータ手段の両端間に生じる電圧を制限する電圧制御手段を具えた、請求項２に記載の電話回線モニタ回路。
【請求項４】
前記電圧制限手段が、直列接続の複数のダイオードから成るダイオード手段を具えた、請求項３に記載の電話回線モニタ回路。
【請求項５】
前記電圧制限手段と前記オプトアイソレータ手段の間に接続され、低電流動作中に前記ダイオード手段の両端間に生じる電圧を制限する抵抗手段を具えた、請求項４に記載の電話回線モニタ回路。
【請求項６】
前記制御手段の制御下にあって前記電話網への接続を確立するスイッチ・フック手段を具えた、請求項５に記載の電話回線モニタ回路。
【請求項７】
前記電圧制限手段が、トランジスタ手段と抵抗手段からなる構成を具えるものであり、前記抵抗手段と前記トランジスタ手段の主電導路とが互いに直列に結合されて前記オプトアイソレータ手段と並列に接続される、請求項３に記載の電話回線モニタ回路。
【請求項８】
前記制御手段の制御下にあって前記電話網への接続を確立するスイッチ・フック手段を具えた、請求項７に記載の電話回線モニタ回路。
【発明の詳細な説明】
発明の属する技術分野
本発明は、一般に、電話回線モニタ回路の分野に関する。
発明の背景
米国、インディアナ州、インディアナポリスのトムソン・コンシューマ・エレクトロニクス社によって製造されたＲＣＡ  ＤＳＳ▲Ｒ▼（登録商標）システムのような最近の衛星テレビジョン・システムには、所定の電話番号に自動発呼して、顧客の統合形受信機復号器（ＩＲＤ：Integrated Receiver Decoder）の使用に関する課金（料金請求）用明細情報を報告するための回路が含まれている。そのような課金が必要な理由は、いうまでもなく、ユーザは、幾つかの番組供給元（プロバイダ）の中の１つまたはそれ以上のものと受信契約（に加入）することによって番組（プログラム）を受信するからである。しかし、ユーザは文字通り任意の時間に電話の発呼または呼設定を行うかもしれないので（例えば、緊急事態をスケジュール（予定）することは不可能であるので）、残念ながらＩＲＤにとってその電話回線にアクセスすることが保証される時刻というのは存在しない。従って、ＩＲＤが電話回線をユーザに対して解放する（呼復旧する）ために、ユーザが付属（増設）の電話機を持上げた（オフフックした）状態を検出できるようにすることが望ましい。しかし、電話会社により供給される電圧状態にドリフト（変動）が生じるので、電話回線モニタ（監視）回路の従来の動作は幾分不充分なものであった。ユーザ宅に供給される電話電圧レベルに影響を与える多くの要因（ファクタ）が存在する。そのような要因として、例えば、中央局からの電話回線の長さ、中央局において使用されている回線カード（line card）における信号の変動（揺らぎ）、ユーザ宅までの接続手段の腐食、等がある。そこですぐに生じる問題は、回線レベルの変化が判断基準（norm）となっている現実の状況において、付属電話機が持上げられたかどうかを（それによって回線電圧レベルが変動する）、どのようにして正確に判断するかである。
さらに、そのような測定はより複雑でさえある。その理由は、接地ループ電圧を導入するという危険を冒すことなく、ユーザの位置において、ユーザの接地基準に対する電話回線電圧を高い信頼性で測定することができないことによる。また、電話回線網に結合される各装置は相対的（比較的）に高い入力インピーダンスを有することが要求されるので、その装置はノイズ過渡現象（電流）を拾いやすく（過渡的ノイズが混入しやすく）、そのノイズ過渡現象は電話回線レベルの測定を妨害することがあることに留意すべきである。
欧州特許出願第０３３８６５４号には、電話回線を介したモデムによる通信を制御するための自動遠隔通信システムにおいて用いるための方法および装置が記載されている。電話回線を介したモデムによる通信を起動する前に、電話回線に接続されている電話機がオフフック状態にあるかどうかを判断するための手段と、電話機がオフフック状態にある場合には電話回線を介したモデムによる通信を抑止するための手段とが設けられている。電話回線を介したモデムによる通信を行っている間に、電話回線に接続されている電話機がオフフックされるかどうかを判断するためのそれと同じ手段または別の手段と、電話機がオフフックされた場合にはそのような通信を終了させてその電話回線を電話機の使用のために解放するためのそれと同じ手段または別の手段とが配置されている。
国際特許出願第Ｗ０９５／１４３４４号には、モデム（MODEM）用の電話回線モニタ回路が電話回線のチップ（TIP）線およびリング（RING）線をモニタ（監視）することが記載されている。第１の接続回路は、モデムがオンフック状態にある間に、チップ線とリング線の間の差動電圧の減少を検知することによってローカルの電話機がオフフックするときを検出する。第２の回路は、モデムがオフフック状態にある間に、チップ線とリング線の間のインピーダンスの変化を検出することによってローカルの電話機の持上げ（オフフック）を検出する。第３の回路は、モデムがオフフック状態にある間に、中央局とモデムの間の直流ループの一時的ブレーク（中断）を検出することによって、モデムと接続されていた遠隔の電話機の受話器掛け（ハングアップ、オンフック）を検出する。監視（snoop）回路は、モデムがオンフック状態にある間に、電話回線におけるＤＴＭＦ（二重トーン多周波）信号をモニタする。
発明の概要
電話回線モニタ回路は、電話回線電流をＡ／Ｄ変換器の入力に供給される電圧に変換するためのオプトアイソレータのような変換装置を用いる。Ａ／Ｄの値は、電話回線電流を表す粗い概略の値である。そのＡ／Ｄ値は所定の間隔でサンプリングされて、電話会社中央局によって導入された変化が識別され、付属電話機がオフフックしたかどうかを判断するときにその変化が考慮される。顧客が付属電話機をオフフック状態にしたときに、回線電流が付属電話機とＩＲＤモデムとに分流し、そのような変化が検出される。
請求の範囲と実施例との対応関係を図面で使われている参照符号で示すと次の通りである。
１．信号を電話網に結合し、前記電話網からの信号を結合する電話回線接続手段（ＯＰＴＯ１）と、
前記接続手段を介して前記電話網と通信するためのモデム手段（１００）と、
制御信号を供給する制御手段（１１０）と、
前記モデム手段に供給される電話回線電流を前記電話回線電流に比例した電圧に変換する変換手段（ＯＰＴＯ２）と、
前記電圧をサンプリングしてディジタル・サンプルを前記制御手段に供給するＡ／Ｄ変換器手段（１１８）と、
を具え、
前記制御手段（１１０）は、前記Ａ／Ｄ変換器手段からの前記ディジタル・サンプルを断続的にモニタして、連続的各読取り間の偏差に基づいて前記電話回線に結合された付属の電話機がオフフックされているかどうかの決定をする為のトリガ点を判定するものである、
電話回線モニタ回路。
２．前記変換手段（ＯＰＴＯ２）が、オプトアイソレータ手段である、請求項１に記載の電話回線モニタ回路。
３．前記オプトアイソレータ手段の両端間に接続され、前記オプトアイソレータ手段の両端間に生じる電圧を制限する電圧制御手段（Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３）を具えた、請求項２に記載の電話回線モニタ回路。
４．前記電圧制限手段（Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３）が、直列接続の複数のダイオードから成るダイオード手段を具えた、請求項３に記載の電話回線モニタ回路。
５．前記電圧制限手段（Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３）と前記オプトアイソレータ手段（ＯＰＴＯ２）の間に接続され、低電流動作中に前記ダイオード手段（Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３）の両端間に生じる電圧を制限する抵抗手段（Ｒ１）を具えた、請求項４に記載の電話回線モニタ回路。
６．前記制御手段（１１０）の制御下にあって前記電話網への接続を確立するスイッチ・フック手段（ＯＰＴＯ１）を具えた、請求項５に記載の電話回線モニタ回路。
７．前記電圧制限手段が、トランジスタ手段（Ｑ３０１）と抵抗手段（Ｒ３０５、Ｒ３０６、Ｒ３０７）からなる構成を具えるものであり、前記抵抗手段（Ｒ３０５、Ｒ３０６、Ｒ３０７）と前記トランジスタ手段（Ｑ３０１）の主電導路とが互いに直列に結合されて前記オプトアイソレータ手段（ＯＰＴＯ２）と並列に接続される、請求項３に記載の電話回線モニタ回路。
８．前記制御手段（１１０）の制御下にあって前記電話網への接続を確立するスイッチ・フック手段（ＯＰＴＯ１）を具えた、請求項７に記載の電話回線モニタ回路。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明と共に使用するのに適した電話回線モニタ回路を示している。
図２は、本発明を理解するのに役立つ回線電流値とＡ／Ｄ読取り値の表である。
図３は、本発明による電話回線モニタ回路の別の実施形態を示している。
発明の詳細な説明
次に、付属電話機の持上げ（オフフック）を検出する機能を有する電話回線モニタ（監視）回路を、各図面を参照して説明する。
図１を参照すると、この図に関連部分が図示されている消費者の電子機器装置と通信を行うために、ダイオード・ブリッジ装置（回路）ＢＲ１がチップ端子ＴＩＰとリング端子ＲＩＮＧを介して電話網（図示せず）に結合されている。テコル社（TECCOR,Inc.）製のシダクタSidactor▲Ｒ▼（二方向性のディアック（diac、二導線型半導体交流電流スイッチ）Ｓ１がブリッジＢＲ１の正端子と負端子の間に結合されていて、ブリッジに結合された別の回路を保護している。簡単に説明すると、シダクタSidactor▲Ｒ▼は、中を通る電流が増加してブレークオーバ電圧に達すると、その後そのインピーダンスが減少するような動作特性を有する保護装置である。図１の装置におけるその機能は、ＯＰＴＯ１の両端間に印加される電圧を制限することである。ＯＰＴＯ１は、ダーリントン型オプトアイソレータ（光アイソレータ）であって、その電子機器装置を電話網に接続して発呼（呼設定）を行うための“フック・スイッチ”と電子的に等価な（均等な）手段として使用される。ＯＰＴＯ１は、システム制御マイクロコンピュータ（μＣ）１１０の制御の下で動作する。この明細書において、“マイクロコンピュータ”、制御器（コントローラ）、および“マイクロプロセッサ”の各用語は互いに等価なまたは同等の手段として使用している。マイクロコンピュータ１１０の制御機能はその特定の目的（用途）のために特に製造された集積回路（即ち“カスタム・チップ”）によって実行され、また、この明細書で使用する用語“制御器”はそのような装置をも含んでいる、と理解すべきである。マイクロコンピュータ１１０は中央処理装置（ＣＰＵ）１１２およびプログラム・メモリ（ＲＯＭ）１１６を含んでいて、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１１４に一時的に（短期間）データを記憶させる。ＲＡＭ１１４は、マイクロプロセッサ１１０の内部にあってもまたは外部にあってもよく、また揮発性タイプでも不揮発性タイプでもよい。また、用語“ＲＡＭ”は電気的に消去可能なプログラマブル（プログラム可能な）リードオンリメモリ（ＥＥＰＲＯＭ）を含むものとして理解すべきである。この分野の専門家であれば、揮発性メモリが使用される場合には、電源供給停止期間中は適切な形態のスタンバイ（待機）電源（例えばバックアップ用バッテリ等）を使用してその記憶内容を保持（保存）することが望ましいことが理解されよう。
オプトアイソレータＯＰＴＯ１は、分離用変成器Ｔ１を介して信号をモデムに、またモデムからの信号を結合する。変成器Ｔ１の１次巻線中を流れる電話会社のループ電流は抵抗器Ｒ１を介して第２のオプトアイソレータＯＰＴＯ２にも印加される。ＯＰＴＯ２は、そのループ電流をそのエミッタ側抵抗器Ｒ３の両端間に生じる出力電圧に変換する。その出力電圧は、抵抗器Ｒ４とダイオードＤ４からなる回路構成の両端間に印加され、マイクロコンピュータ１１０の内部に含まれているＡ／Ｄ変換器１１８の入力にも印加される。Ａ／Ｄ変換器１１８をマイクロコンピュータ１１０の外側に配置してマイクロコンピュータ１１０に結合させていてもよいことは、この分野の専門家には明らかである。抵抗器Ｒ４とダイオードＤ４の回路構成は、ダイオードＤ４の所定の順方向電圧に到達するまでは抵抗器Ｒ４が電圧線モニタ回路に対して減結合されることは興味あることである。その到達点で抵抗器Ｒ３と抵抗器Ｒ４は本来の（本質的に、基本的に）並列になる。
前述のように、電話会社によって任意の特定値に設定される回線電圧に頼る（に基づいて検出する）ことはできない。実際のところ、回線電圧は広範囲の値である。さらに、回線モニタ回路は、中央局において、全ての状態（条件）の下で適正な動作が行われることを保証するように設計されなければならない。その設計に適用される１つの制約は、その回路が、電話網に対して直流（ＤＣ）２０ミリアンペア（ｍａ、ｍＡ）において３００オーム（Ω）以下のインピーダンスを形成しなければならないことである。この必要条件を言い換えると、入力インピーダンスは電流２０ｍａにおいてその両端間に６ボルト（Ｖ）以下の電圧を生じるような値にすることである。ダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３の直列接続は抵抗器Ｒ１とオプトアイソレータＯＰＴＯ２の接続回路の両端間に接続される。ダイオードＤ１、Ｄ２およびＤ３は、ＯＰＴＯ２の両端間電圧を、電話回線電圧が高い状態においてＯＰＴＯ２が決して破壊されないような値に制限する。ダイオードＤ１、Ｄ２およびＤ３の接続回路における電圧降下は、その中を流れる電流に応じて変化する。抵抗器Ｒ２は、ダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３の直列接続回路の両端間の電圧を、低電流（即ち２０ｍａ）動作中は低下させる機能を有する。これによって、低電流状態における中央局のパルス・ダイヤル動作が確実に適正に行われることとなる。
次に、動作を説明すると、電話回線ループ電流は規則的な間隔で断続的にモニタされる。電流検出器（オプトアイソレータＯＰＴＯ２）は、ループ中を通る電流のレベルを表すＡ／Ｄ変換器１１８に信号を供給する。電流が有意な程度または大きく低下した場合は、制御器１１０は、加入者の付属電話機が持上げられたかどうかを判断して、ユーザの電話発呼を妨害しないようにハングアップ（オンフック、呼復旧）する。
図２は、ループ電流の各値と、それに対応するキャリア（搬送波）検出器の出力電圧と、付属電話機が持上げられたか否かを判断するための推奨トリガ点とを示す表（テーブル）である。ループ電流が相対的に低い（１８ｍａまたはそれ未満）の場合は、電圧をモニタすることによる付属電話機の持上げ検出の信頼性は低くなる。しかし、連邦通信委員会（Federal Communications Commission、ＦＣＣ）は、電話サービス供給業者が供給する最低長距離ループ電流を２３ｍａと規定している。図２の表から直ぐに分かるように、図１の回路は、信頼性のあるトリガ点として２０ｍａという少ないループ電流（最低許容電流より３ｍａ低い値）を設定している。また、電話会社により供給される電流は１２０ｍａという高いレベルであることに留意すべきである。本発明は、この認識に基づいて、付属電話機が持上げられたことを高い信頼性でもって示すために、そのような広い範囲に対応できる複数の“トリガ点”（特定の電圧レベル）を設定する。図３は本発明の別の実施形態を示すもので、図１のダイオードＤ１、Ｄ２およびＤ３および抵抗器Ｒ２が、トランジスタＱ３０１と抵抗器Ｒ３０５、Ｒ３０６およびＲ３０７とからなるトランジスタ回路構成によって置換えられたものである。このトランジスタ回路構成は電話回線電流から出力電圧への変換をより直線的（線形的）に行うが、その代わりに多分コストが幾分高くなると思われる。
Ｒ３０１（および図１のＲ１）は、５６０Ωであることが好ましい。Ｒ３０３（およびＲ３）は１５ｋΩであることが好ましい。Ｒ３０４（およびＲ４）は１．５ｋΩであることが好ましい。抵抗器Ｒ３０５と抵抗器Ｒ３０６（および図１のＲ２）の典型的な抵抗値は６８Ωである。この抵抗値は、相対的に高い抵抗値を選択した場合には入力電流２０ｍａにおいて前述の６Ｖより高い電圧が生じるので重要である。エミッタ側抵抗器Ｒ３０７は７．５Ωであることが好ましい。Ｑ３０１は、普通に市販されている２Ｎ３９０４のトランジスタである。
【図１】
0004044962.tif 000002
【図２】
0004044962.tif 000003
【図３】
0004044962.tif 000004