CN1080509C - 一种检测振铃期间摘机状态的方法 - Google Patents

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Abstract

一种利用用户线接口电路在有振铃信号时检测摘机状态的方法，所说振铃信号最好不包含直流分量，以及使用所说方法的用户线接口电路的应用，所说方法包括以下步骤：产生一个信号，该信号为通过用户线的线电流(i1)的函数，测量该信号超过第一参照值(Vth)的时间(Δt)，该第一参照值表示一个预定电流值，将所测量的时间与一个预定的时间值进行比较，并根据比较结果在一个处理器中指示搞机状态。

Description

一种检测振铃期间摘机状态的方法
发明技术领域
本发明涉及一种利用一个用户线接口电路检测振铃期间摘机状态的方法，以及用于上述检测目的的用户线接口电路的应用。
背景技术介绍
铺设新的铜缆线的成本正在不断增加，并且占总通信设备成本的大部分。未来的人类社会将需要比现在使用的铜缆/同轴电缆系统传输容量更大的传输设备。随着有线电视网络的扩展，新型的、需要更快信息传输速度的电信业务将发展起来。在同一光纤线路上传输电信业务与电视，能够极大地降低设备成本。但是，与用户相连的最后一段仍然是一对铜缆线。
使用短线使得无需从线路中输出象使用长线那样强的振铃信号。线路接口板上用于产生振铃信号的较低电压可以使一个集成电路，就是所谓的用户线接口电路(SLIC)，发出振铃声，这意味着无需截铃继电器。但是，一个需要解决的问题是，当用户拿起电话听筒时要迅速切断振铃信号以防止强电流损坏所说的用户线接口电路。
在常规的截铃检测中，即检测振铃期间用户拿起电话听筒的时间的过程中，是检测当听筒被拿起(摘机)时产生的直流偏差，从而断开回路中的直流通路。但是应当指出其中的电铃是交流耦合的。
在本领域中有几种不同的、用于检测这个直流偏差的装置和方法。例如，可参见日本专利文摘Vol.7，No.200，E-196，JP-A-58-97950(FUJITSU K.K)的摘要(1983年6月10日)和日本专利文摘Vol.7，No.200，E-196，JP-A-58-97949(FUJITSU K.K)的摘要(1983年6月10日)，以及US-A-4132864、DE-B2-2014950、US-A-4455456。这些文献记载了检测振铃信号中直流电平的不同方法。
但是用户线接口电路的电压范围是有限制的，这就是为什么振铃期间摘机状态下需要将直流电平去掉的原因。在瑞典专利申请No.9400185-6中公开了一种用户线接口电路，其中包括一个振铃信号发生器和一个电路，当在振铃期间摘机时该电路将直流电平从振铃信号中去掉。
另一种检测振铃期间摘机状态的装置公开在WO-A1-9301676(FUJITSU LIMITED等，于1993年1月2日提出申请)中。该装置检测振铃电流通过一个与振铃信号发生器串联的电阻的时间是否超过一个阈值，并根据检测结果发出振铃期间摘机的检测信号。这个振铃信号中还包含摘机期间的直流分量。在这个装置中，超过时间阈值似乎并不用来指示振铃期间的摘机状态。
根据BELLCORE TR-TSY-00057的技术要求，应当在一个300欧姆的电阻耦合到线路中之后200毫秒内将振铃信号从电话线路中去掉，该线路的环路电阻≤(Rdc-400)欧姆，其中Rdc＝线路电阻+430欧姆(即与用户话机相连的对线的电阻)+400欧姆(这代表一个普通的电话机)+30欧姆(这代表从接线盒到用户电话机的电阻)。
另一方面，这种截铃检测器对于10kΩ＋8μF的耦合或者在小于12毫秒内200欧姆的耦合不应当有反应。
发明概要
本发明的目的是提供一种可以使用稍加改进的SLIC，以一种快速、简单的方式肯定地指示在有振铃信号时的摘机状态的方法，可取的是所说振铃信号没有直流分量。
这个目的是通过包含以下步骤的方法实现的：
产生一个信号，该信号为流过用户线的线电流的函数，
测量所说信号超过一个第一参考值的时间，所说第一参考值表示一个预定的电流值，
将所测得的时间与预定的时间值比较，和
根据比较结果指示摘机状态。
本发明的另一个目的是提供一种在有振铃信号时指示摘机状态的方法，其中所说振铃信号不含有直流分量，该方法甚至比上面提到的第一种方法更快。
这个目的是利用其本身是线电流绝对值的函数的信号实现的。
本发明的再一个目的是避免摘机指示信号的不必要的波动。
这个目的是通过这样的测量步骤实现的，其中包括测量从信号上升到大于所说第一参考值时到该信号下降到低于一个第二参考值时的时间，所说第二参考值与第一参考值略微有些偏差。
本发明的又一个目的是提供用户线接口电路的一种新的用途。
这个目的是通过利用SLIC检测在有振铃信号存在时摘机状态而实现的，包含在所说SLIC中的一个检测器可以产生一个信号，该信号是流过用户线的线电流的函数，测量该信号超过第一参考值(Vth)的时间，所说第一参考值表示一个预定的电流值，并向一个处理器发射一个表示所测得的时间的信号，该处理器将上述信号与一个预定的时间值进行比较，以指示振铃期间的摘机状态。
通过以下的说明和权利要求，本发明的其它目的和优点将变得十分清楚。
附图简介
下面参照附图更加详细地说明本发明，其中：
图1表示一个用户线接口电路，该电路采用了本发明的第一实施例的方法；
图2为表示在挂机和摘机状态下电话线上的线电流以及电压的示意图；
图3为表示在摘机和挂机状态下的线电流以及包含在所说用户线接口电路中的检测器的输出的曲线图；
图4表示用于实施本发明的第二个方法的一部分的电路图；
图5为表示在挂机和摘机状态下的线电流以及包括在图4所示SLIC电路中的检测器的输出信号的曲线图。
实施例的详细描述
根据本发明需要测量电流差，该电流差是由于电铃与电话的阻抗之间的阻抗差而产生的。一部电话，1REN：7kΩ相对于7kΩ‖400Ω→7k相对于378，即18.5倍的阻抗差。五部电话，5REN：1.4kΩ相对于1.4kΩ‖400Ω→1.4k相对于311，即4.5倍的阻抗差。
图1表示一个用户线接口电路PABX-SLIC PBL3764，该电路根据本发明方法的第一实施例检测振铃期间的摘机状态。在图中电话5REN被表示为一个400Ω的电阻与一个开关(电话机叉簧)串联，并与一个386Ω的电阻及与之串联的一个40μF的电容并联。电话5REN的第一端通过一条用户线与该SLIC的一个输入端口LA相连，在这根线上包括线电阻rl1和保护电阻rs1。该输入端口LA通过一个测量电阻R2与一个电流放大器A的输出端相连，其中放大器A的反相输入端与输出端相连，同相输入端通过一个电阻R3与用户线相连。该电流放大器A的同相输入端还通过一个电容CA与一个电平uc相连。在电流放大器A与地之间还连接有一个电流源IA，该电流源与电平uc相关。电话5REN的第二端以同样的方式通过另一条用户线与该SLIC上的一个输入端LB相连，这一条用户线上包括线电阻rl2和保护电阻rs2。输入端LB通过一个测量电阻R4与一个电流放大器B的输出端相连，其中该放大器B的反相输入端与输出端相连，同相输入端通过一个电阻R5与用户线相连。电流放大器B的同相输入端还通过一个电容CB与电平uc相连。在电流放大器B的同相输入端与地之间还连接有一个电流源IB，该电流源与电平uc相关。SLIC的输入端LA和LB还分别通过一个放大倍数为1的放大器和与之串联的电阻R7和R8与一个放大倍数为1的运算放大器的同相输入端相连，其反相输入端与两个串联的等值电阻R9、R10之间的节点相连，这些电阻连接在地与SLIC的电源电压VBB之间。后面的运算放大器还通过一个电阻R8与电平uc相连。
上述的器件通常被用在SLIC中，它们的作用是众所周知的，在本申请的说明书中不再对它们进行详细描述。
在图1中，用户线之一LA还与一个运算放大器UUAB的第一输入端相连，其另一输入端与两个串联的等值电阻R11和R12之间的节点相连，这些电阻连接在地与SLIC的电源电压VBB之间。
运算放大器UUAB的输出端通过一个电阻ZT与所说SLIC的电流输入端R相连。一个20Hz的信号发生器U也通过一个电阻ZR与这个电流输入端R相连。电流通过电流输入端R进入电流放大器A和B中加以调制，以发生振铃信号。这种装置利用SLIC提供不含有直流分量的振铃信号，在瑞典专利申请9400185-6中对此有详细描述。
在图1中的下部还表示了一个检测器ND1，这个检测器起初是用来进行摘机检测的，但不是在振铃期间。这个检测器ND1包括一个比较器。一个非独立电流源ID跨接在该比较器的输入端，它还作为SLIC的一个输出端RD。在这个输出端RD上跨接有一个电阻RRD。该比较器的输出端DET1与一个处理器(未画出)相连，该处理器设置在SLIC之外。这个处理器还能够切断来自振铃信号发生器U的振铃电流。检测器ND1中的非独立电流源ID采用已知的方式与测量电阻R2和R4(未画出)相连以产生一个为线电流的线性函数的电流。
图2表示振铃期间的线电流i1的模拟波形，其中i1＝iLB-iLA，具有5REN的负载(电铃＝700Ω＋2μF＋22H)和0Ω的线电阻，其频率为20Hz，在挂机和摘机状态下为时间的函数。在图中还表示了在代表LA的A-线(T线)上的电压以及在代表LB的B-线(铃线)上的电压的模拟波形。在此图中可以看到直到用垂直虚线表示的时间之前电压与电流的相位相差约-60°，在用虚线表示的时间点开始摘机，电流迅速上升，电流和电压基本同相。尽管没有清楚地表示出来，但是由于这里表示的是线电流i1的瞬时值，所以在摘机状态下线电流i1不包含任何直流分量。
图3表示利用图1所示的装置进行振铃期间摘机检测的测量结果。在这个图中，将线电流i1(1REN)和i1(5REN)与检测器ND1的输出信号DET1一起表示。参见图1和图3，本发明第一实施例的方法是以下述方式实现的：
利用测量电阻R2和R4测量从电流放大器A输出的电流(-iLA)和输入电流放大器B的电流(＝iLB)，并将其相加(iLB-iLA)以求得检测器ND1中的非独立电流源ID的横向线电流。然后将利用电阻RRD和非独立电流源ID求出的横向线电流(iLB-iLA)/300的电压函数IRD耦合到检测器ND1上。通过选择电阻RD来设定检测器电平Vth和Vth-ΔV，以检测从所说线电流i1超过一个第一预定电流值到它低于一个第二预定参照值的时间Δt。第二预定参照值相对于第一预定参照值有少许的偏差，可取的是该偏差为第一参照值的1-2％，两者均设定在最大挂机线电流和最大摘机线电流之间的区段内。只要线电流i1低于预定电流值，检测器ND1的输出DET1就为高电平信号。但是当线电流i1升高到超过第一预定电流值时，输出DET1降低并保持低电平，直到线电流i1降低到第二预定电流值以下时为止。第二预定电流值与第一预定电流值有偏差，以形成滞后量。然后在处理器中对检测器ND1的输出DET1进行处理以指示摘机状态，其方式是这样的，将输出DET1保持在低电平的时间Δt与一个预定的时间长度，可取的是振铃信号周期的六分之一，进行比较，如果超过了这个预定的时间长度，就指示电话处于摘机状态，在这之后，处理器切断振铃信号。
这个方法显示出以下优点：
1)无需外加的用于检测振铃期间摘机状态的检测器，这意味着只需要较小的芯片面积。
2)不需要外部截铃网络，这意味着使用较少的外部器件。
挂机状态振铃与摘机状态振铃之间的线电流差并不完全正比于线路负载，这是由于放大倍数为4-2，并不保持恒定。
在最差的情况下所得到的电流差约为2.7倍，这个差值使用一个电流传感环路检测器是可以检测出来的。
在图4中表示了一个电路，在采用本发明的第二实施例的方法的一个SLIC中使用了一个非独立电流源。在名称为PABX-SLICPBL3799的SLIC中已经包括这个电路，并且包括四个电压/电流放大器1、2、3和4，其中电压/电流放大器1、2跨接在电阻R2上，在图1中它是连接到输入端LA上的，放大器1、2分别输出一个电流IA/K和-IA/K，其中电流IA和K是一个恒定值。电压/电流放大器3、4以同样的方式跨接在电阻R4上，在图1中它是连接到输入端LB上的，放大器3、4分别输出一个电流IB/K和-IB/K，其中电流IB和K是一个恒定值。电压/电流放大器1、3的输出相互连接并通过一个第一二极管D1与一个比较器的第一输入端相连。电压/电流放大器2、4的输出以同样的方式相互连接并通过一个第二二极管D2与该比较器的同一个输入端相连。该比较器的第二输入端接地，在这两端之间连接有一个电阻RRD。在此图中还表示了图1中所示的两个电流放大器A和B。电流IA和IB相当于图1中的-iLA和iLB。在这个电路中电压/电流放大器1、2、3和4与二极管D1和D2一起共同构成了一个非独立电流源，该电流源输出一个电流ID，电流ID是线电流绝对值的函数。这个电流ID通过电阻RRD，其上形成的电压ID *RRD被用于表示该线电流绝对值的信号，并被输入到所说比较器中。然后在该比较器的输出端得到一个输出信号DET2。如果将放大器2和4以及二极管D1和D2去掉，就得到图1中所示的非独立电流源。
图5表示了5REN和0欧姆线电阻的一个电铃以及1REN和200欧姆线电阻的一个电铃的线电流i1的模拟曲线，这两者的频率均为20Hz，和图4中所示检测器ND2与在挂机和摘机状态下的信号相关的输出信号。电话叉簧在由表明摘机状态的垂直实线所指示的时间之前一直是挂住的，在这一时间点摘机状态发生，线电流i1增加。检测器ND2的输出DET2在上述时间点之前保持低电平，但是当相应的线电流的绝对值升高到超过第一预定电流值时，检测器的输出DET2增大，并保持高电平，直到线电流i1低于第二预定电流值为止。然后将输出DET1保持低电平的时间以脉冲的形式传输到处理器中。在此图中表示了两个脉冲Δt以表明检测器ND2对于线电流的正半周期和负半周期都产生作用，但是实际上振铃信号发生器在第一个脉冲之后就被关闭了。在1REN的情况下，得到的脉冲宽度Δt为17ms，在5REN的情况下，脉冲宽度为21ms。与它们进行比较的预定时间值可取的是振铃周期的六分之一，即约8.3ms。如果超过了这个时间值，处理器就指示话机处于摘机状态，随后切断振铃信号。
第二种方法的优点是振铃期间的摘机检测都是在线电流i1的半周期内完成的，所以使得这个方法比第一种方法迅速。
在这种方法的第二实施例中，还针对与上述TR-TSY-000057不同的振铃负载、线电阻以及电话电阻进行了许多模拟(未画出)。其结果均表明可接受的脉冲宽度超过上述的预定时间值。
如果在采用本发明的方法时，需要保留图1中检测器ND1原来的用途，即检测非振铃期间的摘机状态，可以很容易作出一个新的用于检测振铃期间摘机状态的检测器。这可以通过使新检测器具有它自己的非独立电流源，即设置两个检测器，或者通过将一个外部检测器连接到用户线接口电路的输出端RD上来实现，在后一种情况中在SLIC中已有的非独立电流源被两个检测器共用。

Claims (10)

1.一种利用用户线接口电路在有振铃信号时检测摘机状态的方法，所说振铃信号最好不包含直流分量，该方法包括以下步骤：
产生一个信号(URD；ID *RRD)，该信号为通过用户线的线电流(i1)的函数，其它步骤的特征在于：
测量该信号超过第一参照值(Vth)到该信号减小到低于第二参照值(Vth-ΔV)之间的时间，所述第一参照值和所述第二参照值之间有一偏差；
将所测量的时间与一个预定的时间值进行比较，和
根据比较结果指示摘机状态。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：根据摘机状态指示切断振铃信号。
3.如前面任一权利要求所述的方法，其特征在于：所说的预定电流值处于最大挂机线电流与最大摘机线电流之间的区段内。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所说预定时间值大于或者等于所说振铃信号周期的六分之一。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所说信号(URD)是线电流(i1)的线性函数。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所说信号(ID *RRD)是所说线电流(i1)绝对值的函数。
7.用于检测振铃期间摘机状态的一种用户线接口电路，其特征在于：包括在用户线接口电路中的一个检测器(ND1、ND2)产生一个信号(URD；ID *RRD)，这个信号是流过用户线的线电流(i1)的函数，测量该信号超过第一参照值(Vth)的时间，所说第一参照值表示一个预定的电流值，并将一个表示所测得的时间的信号(DET1、DET2)发射到一个处理器中，用以与一个预定的时间值进行比较，从而指示振铃期间的摘机状态。
8.如权利要求7所述的用户线接口电路，其特征在于：所说时间测量从该信号超过第一参照值(Vth)开始到该信号低于第二参照值(VthΔV)时为止，第二参照值与第一参照值有少许偏差。
9.根据权利要求7或8所述的用户线接口电路，其特征在于：所说信号(URD)是所说线电流(i1)的线性函数。
10.根据权利要求7或8所述的用户线接口电路，其特征在于：所说信号(ID *RRD)是所说线电流(i1)的绝对值的函数。
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