一個總線和通過變壓器連接到該總線的若干電信站的通信系統的制作方法

專利名稱:一個總線和通過變壓器連接到該總線的若干電信站的通信系統的制作方法
本發明涉及這樣一種遠距離通信系統，該遠距離通信系統包括一個總線和若干電信站(每個電信站通過一個變壓器接到該總線)，在該系統中，通信借助通過該總線傳輸含有反極性脈沖的連續電壓脈沖信號進行。
本發明還涉及適用于這種遠距離通信系統的電信站。
這種遠距離通信系統在一九八四年七月二十六日的《電子設備設計》雜志第171-178頁中有介紹，更具體地說，如圖1和圖3所示。
在這種系統中，各電信站包括一個信息發送機和一個信息接收機。在發送二進制信號時，發送機通過在一個時間范圍的一個時間間隙中將代表第一種位型的電壓脈沖發送到總線上，或者通過不發送第二種位型脈沖的方法完成發送任務。各電信站的各接收機在各時間間隙檢測總線的電壓情況。接收機檢測第一位型的一個位，看看檢測到的電壓絕對值是否超出預定的閾值;接收機檢測第二位型的一個位，看看檢測出的電壓絕對值是否低于該閾值。
當采用上述類型的遠距離通信系統時，檢測過程往往會出差錯。更具體地說，會在沒有發送過電壓脈沖的各時間間隙中檢測出電壓脈沖。
本發明的目的是提供一種能減少檢測脈沖錯誤的遠距離通信系統。
為實現上述目的，本發明的遠距離通信系統的特征在于，該遠距離通信系統包括一個補償裝置，用以改變至少一個與總線連接的變壓器的至少一個繞組中的補償電流，使變壓器鐵心在脈沖終止那一瞬間的磁化強度代數和基本上保持不變。
本發明是以這樣一個創造性的見解為基礎的，即在沒有發送過脈沖的各時間間隙中之所以會錯誤檢測出電壓脈沖是由于接到總線上的各變壓器特性不理想所致。在非理想變壓器所產生的有限自感量(這種有限自感量以后稱之為寄生自感量)中，能量在電壓脈沖過程中因磁化電流而被儲存起來。在電壓脈沖結束之后，該磁化電流促使總線阻抗兩端產生極性與先前一個電壓脈沖相反的不合格電壓。連接到總線上的各接收機在連續的時間間隙內檢測出此不合規格的電壓，這種不合格電壓的脈沖達到足夠的脈沖高度時就錯誤地被看作為電壓脈沖。
改變補償電流可以在連接在總線上的各變壓器的一個或多個任意繞組上進行，也可以接上一個帶有補償裝置的單獨變壓器進行，還可以在發送站變壓器的繞組上進行補償電流改變。
在本發明遠距離通信系統的一個有益實施例中，在忽略不計總線上的延遲作用的同時，可以使總磁化強度維持不變，這個實施例的特征在于，該系統的各電信站包括一個專用的補償電流源，該補償電流源給有關電信站的變壓器的繞組供應補償電流，該補償電流在脈沖終止的一瞬間發生變化，從而使有關變壓器鐵心的總磁化強度在該一瞬間基本上保持不變。
在此實施例中，不合格電壓當電壓脈沖在各電信站被終止時，在有關電信站得到補償。
在本發明遠距離通信系統的另一個實施例中，在改變補償電流時，容許電壓脈沖幅度因線路衰減和其它影響而發生變化。此實施例的特征在于，補償裝置包括一個積分取樣保持電路，用以在有關電信站的總線上產生脈沖電壓，此外，各補償電流源還可以通過接至該積分取樣保持電路的控制輸入端加以控制，使電流隨脈沖電壓成正比地變化。
寄生自感量產生的磁化電流其值等于脈沖高度與脈沖持續時間的乘積除以寄生自感量值。脈沖持續時間和寄生自感量是可以精確求出的，而且兩者是不變的，因此只要測定脈沖高度就可以精確確定磁化電流。必要時，此電流值可換算到通入補償電流的變壓器繞組。于是此后一電流值應等于換算過的磁化電流值。
下面參照下列附圖介紹本發明的內容及其優點，附圖中的各相同元件都用同一編號表示。附圖中，圖1是一個公知遠距離通信系統的示意圖，該系統包括一個連接有多個電信站的總線;
圖2是總線脈沖電壓、變壓器磁化電流和補償電流的曲線圖;
圖3是一個電信站補償裝置的一個實例;
圖4是用作補償電流的電壓源的積分取樣保持電路的一個實施例;
圖5是根據圖3的一個線路產生在總線上的脈沖電壓過程圖形、磁化電流有關過程圖形和有關補償電流的過程圖形。
圖1是公知的自身可實現本發明目的遠距離通信系統。該系統包括一個雙線總線，雙線總線兩端分別連接有特性阻抗2-1和2-2。總線2上接有N個電信站(終端)4-1至4-N。在這些終端中，只畫出了4-1終端的詳圖，其余各終端則分別用它們各自的寄生自感6-2至6-N象征性地表示出來。此外，在終端4-1的變壓器8也畫出了其寄生自感6-1。終端4-1還包括一個脈沖發送器，用以往總線上發送脈沖信號。此脈沖發送器在圖中是示意地畫成一個內電阻12通過脈沖開關14接到變壓器8的電路一側繞組16上。終端4-1還包括一個接收機20，用以接收發送到總線上的脈沖信號。盡管原則上所有端子都既能發送又能接收，但我們假定，終端4-1為發送終端，其余終端4-2至4-N為接收終端。
圖2的上面兩個曲線表示脈沖電壓和磁化電流的發生過程，虛線表示這些量在沒有補償電流存在時的發生過程。
圖2最上面的曲線表示開關14導通，歷時一個脈沖持續時間T時的電壓發生過程。在所有寄生自感6-1至6-N的脈沖過程中，產生一個磁化電流，其在每一個端子上的最終值等于脈沖電壓V與脈沖持續時間T的乘積除以寄生自感量L。因此系統中的總磁化電流增加了N-1倍。
此磁化電流在脈沖出現在總線上的最后一瞬間會在基本阻抗R兩端產生一個不合格電壓Vf，該電壓的值為V＝- (NVTR)/(L) (1)(1)式中的負號表示該不合格電壓的極性與脈沖電壓的極性相反。因此不合格電壓曲線按指數方式下降到零，其時間常數為 (R)/(L) 。
圖2的中間曲線表示總線上有電壓脈沖時寄生自感中磁化電流的發生過程。在脈沖過程中，磁化電流按線性增加到上述最終值;若補償電流不變化，脈沖之后的磁化電流就會按指數方式降到零，時間常數與上述的一樣。
圖2最下面的曲線表示可能產生的補償電流的過程。該電流在脈沖終了之前為零，脈沖終了之后增加，其增量與磁化電流的下降成正比。若磁化電流是用電路一側變壓器繞組上測出的寄生自感值計算出來的，且若補償電流是流經該同一個繞組，則補償電流的變化會等于磁化電流的最終值。若令補償電流流經另一個繞組，則電流與這些繞組的匝數成正比。如果已在出現磁化電流的繞組上改變了補償電流，則在脈沖電壓發生過程中就不會有任何不合格電壓(圖2最上面的曲線)。
圖3是包括根據本發明補償裝置的一個終端的實施例。發送終端連同線路負荷24用編號22表示。發送機象征性地用兩個直流電壓源10-1和10-2和一個脈沖開關36的組合體表示。電壓源10-1和10-2完全相同，只是極性相反，因此此終端系設計成用以輪流發送一個正電壓脈沖和一個負電壓脈沖的。此外，開關36輪流使電壓源10-1和10-2中的一個投入運行時取決于前置脈沖的極性。若沒有脈沖需要傳送，開關36就取中間位置。終端22產生的脈沖，其電壓發生過程的形式，例如，如圖5中最上面的圖形所示。
發送終端22產生的電壓脈沖通過與之相連的變壓器8傳送到接收終端26上。在此接收終端26上，補償電流加到變壓器8的電路一側繞組。令該補償電流變化到這樣的程度，使它可以補償磁化電流的變化。
為達到此目的，終端26包括一個可調電壓源34，可調電壓源34的輸出電壓，其(在脈沖終止一瞬間的)變化與脈沖電壓成正比。此電壓源通過電阻器30給變壓器8的電路一側繞組供應電流。適當選擇電阻器30時，就會使補償電流的變化等于(下降中的)磁化電流，因此變壓器鐵心的磁化過程保持不變。
可調電壓源34最好設計成一個分積取樣保持電路，其輸入端40和42接到變壓器8的電路一側繞組上。總線上脈沖的脈沖高度即借助該積分取樣保持電路34進行測定。此電路產生一個其變化與測出的脈沖高度成正比的輸出電壓。由于待補償的磁化電流同樣也正比于脈沖高度，因而選擇好電阻器30就可以選擇補償電流的變化，使其與磁化電流的變化相等。
圖4是積分取樣保持電路34的一個實施例。此電路包括兩個同步動作的轉換開關44和46，該轉換開關的可動觸點經由電容器54連接起來。轉換開關44的可動觸點在兩個輸入端40和42之間擺動，轉換開關46的觸點在接到輸入端42的接觸點與第二接觸點之間移動。后兩個接觸點系接到運算放大器48的各輸入端，運算放大器48的輸出端則通過一個電容器50反饋到一個非倒相輸入端，第二接觸點也接到該非倒相輸入端上。電容器50的電容值與電容器54的相同。放大器48的輸出端還接有放大系數等于一的倒相放大器52。放大器52的輸出成為整個電路的輸出端38。
在取樣時，開關44和46的觸點都從它們圖示的位置同樣地轉換電容器54和50的負荷。由于反饋運算放大器控制其兩個輸入端使其處于等電位，因此放大器48的非倒相輸入端會取零電位，從而使該放大器的輸出端呈現出負取樣電壓值。于是輸出端38直到下一個取樣時間之前一直通過放大器52顯示在取樣電壓值。若放大器52系設計成具有低輸出阻抗，則電路34可作為一個供應補償電流用的電壓源。
圖5是總線上的脈沖電壓Vb、寄生自感上的有關磁化電流im和補償電流ic的有關過程的波形圖。脈沖電流Vb的發生過程可以是由其中產生有關磁化電流的終端產生的，或由其它一些終端產生。這里假設Vb為出現在變壓器8電路一側的繞組上的脈沖電壓，im為同一個繞組中的磁化電流，并假設補償電流也通入該繞組。
前面已經談過，矩形電壓脈沖會產生一個成線性增加的磁化電流，磁化電流的方向與(推進)電壓的極性一致。這時就可以知道磁化電流在脈沖終止時變化之后的大小和方向。眾所周知，補償電流的方向應與在同一瞬間的磁化電流反向，因此補償電流的方向這時是已知的。此電流的大小最好選取等于1/2磁化電流值，使得在脈沖終了時只是倒轉補償電流的方向。每次脈沖終了時重復這個過程，使得由此產生圖5所示的過程。
應該注意的是，無需令本裝置完全按照本發明的規定功能進行工作，使補償電流對稱于零電流，表示電流發生過程ic的整個曲線也可以在任意垂直距離上移位。這只會使通過變壓器鐵心的最大磁通取更高的值。但為了補償不合格電壓，重點應放在改變補償電流上。
權利要求
1.一種遠距離通信系統，包括一個總線和多個各個通過一個變壓器接到總線上的電信站，系統通信即借助包含有待通過該總線傳輸的反極性連續電壓脈沖的脈沖信號進行，該遠距離通信系統的特征在于，該系統包括補償裝置，用以在至少一個與總線相連的變壓器的至少一個繞組上改變補償電流，以便在脈沖終止的一瞬間使變壓器鐵心的總磁化強度的代數和基本上保持不變。
2.如權利要求
1所述的遠距離通信系統，其特征在于，系統各電信站包括一個給有關電信站的變壓器繞組供應補償電流的專用補償電流源，該補償電流在脈沖終止的一瞬間發生變化，使有關變壓器鐵心的磁化強度基本上保持不變。
3.如權利要求
2所述的遠距離通信系統，其特征在于，補償裝置包括一個積分取樣保持電路，用以在有關電信站的總線上產生脈沖電壓，且專用補償電流源可通過與積分取樣保持電路連接的控制輸入端加以控制，用以改變與脈沖電壓成正比的電流。
4.如上述任何一項權利要求
所述的遠距離通信系統，其特征在于，總線上的脈沖信號系由極性交變的連續脈沖形成，且補償電流在脈沖終止一瞬間改變方向，但其絕對值在該瞬間保持不變。
5.如上述任何一項權利要求
所述的遠距離通信系統，其特征在于，補償電流系通過不與總線連接的變壓器繞組傳送的。
6.如權利要求
2至5任何一項權利要求
的遠距離通信系統，其特征在于，專用補償電流源的輸出阻抗大大超過總線的阻抗，這可從與該電流源連接的變壓器繞組測出。
7.一種電信站，其特征在于，該電信站適用于如權利要求
2至6的任何一項權利要求
所述的遠距離通信系統。
專利摘要
一種包括一個雙線總線的遠距離通信系統，系統上經由一個變壓器連接有多個終端，借助總線上的電壓脈沖V
文檔編號H04L25/06GK87104256SQ87104256
公開日1987年12月30日 申請日期1987年6月15日
發明者丹尼爾·約翰尼斯·杰拉達斯·詹森 申請人:菲利浦光燈制造公司