Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
FILTER ARRANGEMENT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2002/071606
Kind Code:
A1
Abstract:
A filter arrangement for replacing a standard filter for notch diplexers in telephone networks comprising a shunt arm and two longitudinal arms in a T arrangement, wherein the first longitudinal arm has a first inductance (L1), the second longitudinal arm has a second inductance (L3), and the shunt arm has a third inductance (L2), in addition to comprising a capacitor (C2) arranged in a series. The third inductance (L2) is increased in relation to the standard filter and the capacitor (C2) is correspondingly reduced, whereby a neutral point is maintained inside a given area.

Inventors:
HEUMANN DIRK (DE)
Application Number:
PCT/EP2002/002190
Publication Date:
September 12, 2002
Filing Date:
February 28, 2002
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
VACUUMSCHMELZE GMBH & CO KG (DE)
HEUMANN DIRK (DE)
International Classes:
H03H7/01; H03H7/09; (IPC1-7): H03H7/01; H03H7/09
Domestic Patent References:
WO2000028660A12000-05-18
Foreign References:
US4409569A1983-10-11
Attorney, Agent or Firm:
Schmuckermaier, Bernhard (Mussgnug & Partner Mozartstrasse 8 München, DE)
Download PDF:
Claims:
Patentansprüche
1. Filteranordnung zum Ersatz eines Standardfilters für Filterweichen in Telefonnetzen mit einem Querzweig und zwei Längszweigen in TAnordnung, bei der der erste Längszweig eine erste Induktivität (L1) auf weist, der zweite Längszweig eine zweite Induktivität (L3) auf weist und der Querzweig eine dritte Induktivität (L2) sowie eine Kapazität (C2) in Reihe aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass relativ zum Standardfilter die dritte Induktivität (L2) vergrößert und die Kapazität (C2) entsprechend verrin gert ist, so dass die Nullstelle innerhalb eines gegebenen Bereichs erhalten bleibt.
2. Filteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, dass erste und/oder zweite Induktivität gegenüber dem Standardfilter vergrößert sind.
3. Filteranordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, da durch gekennzeichnet, dass als zweite und dritte Induktivität (L3, L2) eine einzige Spule mit Abgriff vorgesehen ist.
4. Filteranordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich net, dass die Spule auf einen Kern (K) gewickelt ist.
Description:
Beschreibung Filteranordnung Die Erfindung betrifft eine Filteranordnung zum Ersatz eines Standardfilters für Filterweichen, insbesondere verteilte Filterweichen, in Telefonnetzen mit einem Querzweig und zwei Längszweigen in T-Anordnung, bei der der erste Längszweig ei- ne erste Induktivität und der zweite Längszweig eine zweite Induktivität aufweist und der Querzweig eine dritte Indukti- vität sowie eine Kapazität in Reihe aufweist.

ADSL ist eine Breitband-Telekommunikationstechnologie, die den Endteilnehmer mit der Vermittlungsstelle verbindet. ADSL steht dabei für Asymmetric Digital Subscriber Line. Die Über- tragungsraten sind asymmetrisch mit einer hohen Übertragungs- rate (>1,5 Mbit/s) von der Vermittlungsstelle zum Endteilneh- mer und einer niedrigeren Übertragungsrate (<800 kBit/s) vom Endteilnehmer zur Ortsvermittlungsstelle. Zugleich mit einer Datenübertragung (ADSL) sollen aber auch digitale und/oder analoge Telefongespräche (ISDN = Integrated Services Digital Network, POTS = Plain Old Telephone System) über die selbe Leitung geführt werden können. Damit ISDN, POTS und ADSL sich nicht gegenseitig beeinflussen, wird eine Filterweiche (Hoch- pass und Tiefpass) an das Leitungsende geschaltet, die über den Hochpass die ADSL-Daten zum ADSL-Modem und über den Tief- pass die Gespräche zum ISDN/POTS-Endgerät weiterleitet. Diese Filterweichen können zum einen als zentraler ADSL-Splitter (Filterweiche) am Übergang zum internen Telefonnetz und zum anderen als verteilte Splitter an jedem Endgerät aufgebaut werden. Bei verteilten Splittern werden sogenannte Mikrofil- ter verwendet.

An das Mikrofilter werden besondere Anforderungen bezüglich Einfügedämpfung, Einfügedämpfungsverzerrung, Sperrdämpfung und Reflexionsdämpfung gestellt, wie dies beispielsweise in dem Normentwurf ANSI-T1.413-110R4 dargelegt ist. Problema-

tisch ist dabei, dass Mikrofilter im praktischen Betrieb pa- rallel geschaltet werden können, da sie an jedem Endgerät des internen Telefonnetzes angebracht werden können. Legt man nun das Mikrofilter als Standardfilter aus, so führt dies zu ei- ner viel zu großen Einfügedämpfung und Einfügedämpfungsver- zerrung sowie zu einer viel zu kleinen Reflexionsdämpfung.

Die Übertragungsfunktion eines Standardfilters ist durch IH (p) l2 = l/(l+Pn (p) 2) gegeben mit p = 27rif und einem Polynom Pn (p) von n-ter Ord- nung. Diese Polynome sind Tschebyscheff-Filter, Jacobi- Funktionen für Cauer-Filter usw. (vgl. beispielsweise Ashok Ambardar,"Analog and Digital Signal Processing", PWS Publis- hing Company, Boston, 1995).

Die Polynome werden so gewählt, dass sie Filtereigenschaften optimieren. Sie minimieren z. B. die Gruppenlaufzeitverzer- rung (Bessel-Filter) oder die Sperrdämpfung (Cauer-Filter).

Eine derartige Ausbildung der Filter führt auf feste Filter- klassen, die sogenannten Standardfilter. Diese zeichnen sich z. B. dadurch aus, dass die Induktivität im Querzweig wesent- lich kleiner ist als die Induktivität im Längszweig.

In Figur 1 ist ein als Standardfilter dritter Ordnung reali- siertes Mikrofilter MF mit einem Durchlassbereich von 8 kHz dargestellt. Das Mikrofilter MF umfasst eine Induktivität L1 mit 9,5 mH in einem zur Quelle hin orientierten Längszweig, eine Reihenschaltung aus einer Kapazität C2 mit 33 nF und ei- ner Induktivität L2 mit 0,92 mH im Querzweig sowie einer In- duktivität L3 mit 9,5 mH in dem der Last zugewandten Längs- zweig. Das Filter wird durch einen ohmschen Widerstand RO mit 600'Q abgeschlossen. Eingangsseitig ist das Standardfilter über eine Übertragungsleitung mit einer Quelle Q verbunden.

Das Ersatzschaltbild der Übertragungsleitung umfasst einen

Widerstand R1 im Längszweig sowie eine Reihenschaltung aus einem Kondensator Cl mit ca. 100 nF und einem ohmschen Wider- stand R2 mit ca. 348'Q im Querzweig.

An dem einem Bezugspotential abgewandten Knotenpunkt MP zwi- schen Übertragungsleitung und Standardfilter müssen für die Einfügedämpfungsmessung bei einem abgehobenen Telefon und vier aufgelegten Telefonen vier Mikrofilter in der in Figur 2 gezeigten Weise angebracht werden. Das bedeutet, dass ein Standardfilter mit den Induktivitäten L1, L2 und L3 sowie ei- ner Kapazität C2 mit einem Widerstand RO von 5 M'Q sowie einer Kapazität CO von 1 nF abgeschlossen wird.

Im Sprachbereich reduziert sich diese Anordnung auf die In- duktivitäten L1 und L2 sowie die Kapazität C2 (vergleiche Fi- gur 3). Dies bedeutet, dass neben der Übertragungsfunktions- nullstelle bei 28,8 kHz (L2, C2) eine weitere bei 8,5 kHz (Ll + L2, C2) auftritt, was aber zu einer starken Einfügedämpfung im Sprachbereich (bis 4kHz) führt. Die Summe der Induktivitä- ten L1 und L2 führt zur Entstehung der Nullstelle in der Nähe des Sprachbereichs. Dabei kann die Induktivität L1 wegen der erforderlichen Sperrdämpfung bei 25 kHz nicht verkleinert werden. Das Ersatzschaltbild des Standardfilters mit vier Mikrofiltern bei aufgelegtem Telefon (Figur 3) würde ergeben, dass der in Figur 3 gezeigte Zweig viermal an den Punkt MP in Figur 1 gelegt wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Filteranordnung anzugeben, die hinsichtlich der Einfügedämpfung, der Einfügedämpfungs- verzerrung und der Reflexionsdämpfung gegenüber einem Stan- dardfilter verbessert ist, wobei die Nullstelle im Sperrbe- reich erhalten bleiben soll.

Die Aufgabe wird gelöst durch eine Filteranordnung gemäß Pa- tentanspruch 1. Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Er- findungsgedankens sind Gegenstand von Unteransprüchen.

Im einzelnen wird die Aufgabe bei einer Filteranordnung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass relativ zum Stan- dardfilter die dritte Induktivität vergrößert und die Kapazi- tät entsprechend verringert wird, so dass die Nullstelle in- nerhalb eines gegebenen Bereichs erhalten bleibt. Insbesonde- re werden dritte Induktivität und Kapazität so verändert, dass die Nullstelle im Sperrbereich erhalten bleibt.

Die erste und/oder zweite Induktivität kann gegenüber dem Standardfilter vergrößert sein.

Weiterhin kann vorgesehen werden, dass als zweite und dritte Induktivität eine einzige Spule mit Abgriff vorgesehen ist, wobei die Spule auf einen Kern gewickelt sein kann. Auf diese Weise wird der notwendige Aufwand (insbesondere Wickelauf- wand) und die Baugröße reduziert.

Bei einer Ausgestaltung der Erfindung als Tiefpass eines Splitters für ADSL-Anwendungen sind erste und zweite Indukti- vität beispielsweise jeweils gleich 10 mH, die dritte Induk- tivität gleich 9 mH und die Kapazität gleich 4 nF, wobei von einem zugrundeliegenden Standardfilter mit einer ersten und zweiten Induktivität von jeweils 9,5 mH, eine dritte Indukti- vität von 0,92 mH und eine Kapazität von 33 nF ausgegangen wird.

Bei Verwendung einer einzigen Spule mit Abgriff als zweite und dritte Induktivität ist beispielsweise die erste Indukti- vität gleich 14,7 mH, die zweite Induktivität gleich 5,3 mH, die dritte Induktivität gleich 4,3 mH und die Kapazität gleich 4 nF, wobei wiederum von dem genannten Standardfilter ausgegangen wird.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den Figuren der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Es zeigt :

Figur 1 ein Standardfilter nach dem Stande der Technik zur Verwendung als ADSL-Splitter, Figur 2 ein Standardfilter mit einer Impedanz, die ein auf- gelegtes Telefon darstellt, Figur 3 eine vereinfachte Darstellung der Anordnung nach Figur 2 für den Sprachbereich, Figur 4 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsge- mäßen Filteranordnung, Figur 5 ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsge- mäßen Filteranordnung und Figur 6 eine symmetrische Ausführungsform der Filteranord- nung nach Figur 5.

Bei dem in Figur 4 gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Mik- rofilter gegenüber dem in Figur 1 gezeigten Standardfilter nach dem Stand der Technik dahingehend abgeändert, dass die Kapazität C2 von 33 nF auf 4 nF herabgesetzt wurde und die Induktivität L2 von 0,92 mH auf 9 mH vergrößert wurde.

Diese Filteranordnung weist eine Übertragungsfunktionsnull- stelle bei 26,5 kHz (L2, C2) auf. Aufgrund der Auslegung des Querzweigs ergibt sich die zweite Nullstelle erst bei 18,4 kHz (Ll + L2, C2), also weit außerhalb des Sprachbereichs.

Hierdurch lässt sich der Einfluss der parallel geschalteten Mikrofilter auf Einfügedämpfung, Einfügedämpfungsverzerrung und Reflexionsdämpfung minimieren, während die für die Sperr- dämpfung relevante Nullstelle beibehalten werden kann.

Bei dem in Figur 5 gezeigten Ausführungsbeispiel sind die In- duktivitäten L2 und L3 als eine einzige Spule mit Mittenab- griff ausgeführt, wobei die Spule auf einen Kern K gewickelt ist. Somit ist der Abgriff der Spule über die Induktivität

L1, die in diesem Fall gleich 14,7 mH ist, mit dem Eingang verbunden. Eine Teilwicklung der Spule bildet die Induktiv- tät L2, die dann gleich 4,3 mH ist und zusammen mit dem Kon- densator C2, der gleich 4 nF ist, den Querzweig bildet. Der andere Teil der Spule bildet die Induktivität L3, die dann 5,3 mH ist. Auf diese Weise lässt sich die Anzahl der benö- tigten Induktivitäten reduzieren, wobei vorteilhafterweise die Induktivitätswerte der reduzierten Induktivitäten kleiner sind als die der Einzel-Induktivitäten. Außerdem ist der Be- wicklungsaufwand geringer, da die sich bei der Reduktion er- gebenden Induktivitätswerte kleiner als die Einzelwerte der nicht reduzierten Version sind. Die Filteranordnungen nach den Figuren 4 und 5 sind dabei elektrisch äquivalent.

In Figur 6 ist schließlich die Filteranordnung nach Figur 5 in symmetrischer Ausführung gezeigt. Bei diesem Ausführungs- beispiel sind zwei symmetrische einzelne Spulen mit Mittenab- griff vorgesehen, die auf den Kern K gewickelt sind. Durch den Mittenabgriff ergeben sich jeweils zwei Teilinduktivitä- ten L2', L3'bzw. L2", L3", die mit den Induktivitäten L2 und L3 aus Figur 5 korrespondieren. Die Teilinduktivitäten sind dabei über die Kapazität C2 elektrisch miteinander ver- bunden. Die Teilinduktivitäten führen schließlich zum Ausgang der Filteranordnung. Die Mittenabgriffe der beiden auf den Kern K gewickelten Spulen sind jeweils über eine Teilindukti- vität L1', L''mit dem Eingang der Filteranordnung verschal- tet. Die Teilinduktivitäten L1', L1"sind ihrerseits über einen Kern M magnetisch miteinander gekoppelt und korrespon- dieren mit der Induktivität Ll aus Figur 5.