專利名稱：用于有線電視分配系統(tǒng)的組合電涌和雙工濾波器的制作方法
一般地說，本發(fā)明是關(guān)于有線電視(CATV)分配放大器和系統(tǒng)，具體地說，是關(guān)于這樣一種分配放大器，即在單向CATV系統(tǒng)中使用電涌濾波器而在雙向CATV系統(tǒng)中使用雙工濾波器。
在一段長(zhǎng)距同軸分配行程上的社區(qū)居住域或有線電視(CATV)系統(tǒng)中，分配放大器按一定間距位置對(duì)寬帶電視信號(hào)進(jìn)行放大。寬帶電視信號(hào)從前端經(jīng)過分配網(wǎng)絡(luò)被正向前送到多個(gè)用戶的系統(tǒng)，這一般被稱作單向系統(tǒng)。然而，更復(fù)雜的系統(tǒng)包括一個(gè)環(huán)繞分配放大器進(jìn)行規(guī)定路線傳播的反向信號(hào)通路。該反向通道用于系統(tǒng)控制、報(bào)文傳送、計(jì)節(jié)目付費(fèi)、監(jiān)控等等。為了使正向信號(hào)通路和反向信號(hào)通路使用相同的同軸電纜而不相互干擾，則在正向信號(hào)放大器輸入端和反向信號(hào)放大器輸出端利用一個(gè)雙工濾波器，而在正向信號(hào)放大器的輸出端和反向信號(hào)放大器的輸入端利用另一個(gè)雙工濾波器。一個(gè)雙工濾波器是一個(gè)三端口無源裝置，包括有在一個(gè)共同端口上結(jié)合在一起的一個(gè)高通濾波器和一個(gè)低通濾波器。在這種構(gòu)形中，雙向?yàn)V波器與分配放大器和反向信號(hào)放大器一起使用，以便將下向傳輸?shù)母哳l寬帶電視通道與反向傳輸?shù)牡皖l數(shù)據(jù)，即監(jiān)控通道分離開。當(dāng)一個(gè)CATV系統(tǒng)中沒有反向通路時(shí)，可以在分配放大器的輸入端之前和輸出端之后提供一個(gè)電涌濾波器，以便保護(hù)它們免受由可能損壞放大器的線路電涌引起的高能量瞬變過程的影響。
當(dāng)前，CATV系統(tǒng)在它們的典型結(jié)構(gòu)中使用了多個(gè)電涌濾波器和雙工濾波器組合。某些分配放大器提供有插入式電涌濾波器或雙工濾波器，而其它的放大器具有裝在其印刷電路板上的雙工濾波器。在插入式電涌濾波器的情況中，一般對(duì)于單向系統(tǒng)只有正向放大器裝備有這種濾波器。當(dāng)這些放大器升級(jí)到一個(gè)雙向系統(tǒng)時(shí)，該放大器構(gòu)形裝備有一組插入式雙工濾波器以代替該電涌濾波器。在其它構(gòu)形中，雙工濾波器或是裝在放大器印刷電路板上或插入到放大器印刷電路板上，而從放大器制作的角度而言是構(gòu)成一個(gè)單向(僅正向)產(chǎn)品。
作為目前在CATV系統(tǒng)中的分配放大器提供的電涌和雙工濾波器，存在有幾個(gè)缺點(diǎn)。首先，電涌濾波器比所需要的更昂貴，這是由于必須將它們制作成插入式組件以保持啟動(dòng)一個(gè)特定系統(tǒng)的反向通路的選擇?？捎^的價(jià)格與接口硬件，封蓋，以及附加的印刷電路板有關(guān)。現(xiàn)今，除非系統(tǒng)升級(jí)到具有一反向通路時(shí)才提供插入式電涌濾波器，否則純屬浪費(fèi)。相反，在未提供插入式浪涌濾波器的產(chǎn)品中，既使在放大器僅僅成形為一正向產(chǎn)品時(shí)，放大器印刷電路板上也裝有或插入雙工濾波器。當(dāng)未計(jì)劃升級(jí)到一個(gè)雙向系統(tǒng)時(shí)，這就產(chǎn)生了一個(gè)不必要的成本負(fù)擔(dān)。
本發(fā)明提供一種用于CATV分配放大器的組合電涌和雙工濾波器。在第一實(shí)施方案中，組合濾波器包括一個(gè)集成高通和電涌濾波器部分和一個(gè)低通濾波器部分。該集成電涌如高通濾波器被設(shè)計(jì)成在沒有低通部分時(shí)獨(dú)立地提供電涌保護(hù)，而在有低通部分時(shí)為雙工濾波器構(gòu)形中的補(bǔ)充。
通過在分配放大器的印刷電路板上提供集成的電涌和高通濾波器以及對(duì)其低通部分提供插入式模塊，可以最為有利地應(yīng)用這兩部分。利用這種方法，就避免了電涌和雙工濾波器的昂貴的插入式安置，而且電涌濾波器器件也不再屬于浪費(fèi)的。電涌濾波器的輸入阻抗匹配要求由一個(gè)并聯(lián)電感抗?jié)M足，當(dāng)分配放大器用于正向時(shí)，該感抗匹配置于跨越集成的高通和電涌濾波器部分的輸入端。當(dāng)使用雙向系統(tǒng)時(shí)，感抗則斷開。
在一個(gè)第二實(shí)施方案中，組合濾波器包括一個(gè)集成的高通和電涌濾波器部分及一個(gè)低通濾波器部分。集成高通和電涌濾波器部分還被分成含有一個(gè)電涌濾波器段和一個(gè)高通濾波器段，電涌濾波器段被設(shè)計(jì)得滿足CATV分配放大器的電涌濾波器要求，高通濾波器段被設(shè)計(jì)得與電涌濾波器段相結(jié)合的以滿足一個(gè)雙向系統(tǒng)的雙工濾波器的高通濾波器的要求。
通過在一個(gè)分配放大器的印刷電路板上提供電涌濾波器段和向包含高通濾波器段及低通濾波器部分提供一塊插入板就能最有利地利用這些部分。這種設(shè)置具有第一實(shí)施例所有的附加優(yōu)點(diǎn)，即電涌濾波器可以更低價(jià)地被制作。該電涌濾波器的輸入阻抗要求由一個(gè)并聯(lián)感抗?jié)M足，當(dāng)分配放大器僅用于正向時(shí)，該感抗的配置是在跨越電涌濾波器段的輸入端。當(dāng)分配放大器成形于雙向系統(tǒng)時(shí)，則斷開該感抗。
因此，本發(fā)明的目的是提供一個(gè)用于CATV分配放大器的組合電涌和雙工濾波器。
本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供一個(gè)集成的高通和電涌濾波器部分，該部分將執(zhí)行用于一個(gè)CATV分配放大器的雙工濾波器和電涌濾波器的作用或高通濾波器的作用。
本發(fā)明的進(jìn)一步的發(fā)明目的是將一個(gè)集成的高通和電涌濾波器部分段分為一個(gè)電涌濾波器段和一個(gè)高通濾波器段，當(dāng)高通濾波器段與電涌濾波器段相組合時(shí)，提供了一個(gè)雙工濾波器的高通濾波器部分。
本發(fā)明的其它目的、特征及方案通過結(jié)合附圖的闡述以及詳細(xì)的說明書將會(huì)更清楚地理解和說明。


圖1A和1B是一個(gè)分配放大器的系統(tǒng)框圖，說明僅有一個(gè)正向信號(hào)通路的單向系統(tǒng)和一個(gè)具有正向和反向信號(hào)通路的雙向系統(tǒng);
圖2A和2B是在圖1A和1B所示的用于CATV分配放大器構(gòu)型的組合電涌和雙功濾波器的第一實(shí)施例的詳細(xì)框圖;
圖3是圖2A和2B所示的組合電涌和雙工濾波器的詳細(xì)電示意圖;
圖4是圖1A和1B所示的用于CATV分配放大器的組合電涌和雙工濾波器的第二實(shí)施例的詳細(xì)框圖;和圖5是圖4所示的組合電涌和雙工濾波器的詳細(xì)電示意圖。
在圖1A和圖1B中示出了用于一個(gè)CATV系統(tǒng)的分配放大器的兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)形。在圖1A的單向系統(tǒng)中，輸入到分配放大器14的一個(gè)輸入端10的寬帶電視信號(hào)被放大，并在端點(diǎn)16輸出到同軸電纜分配行程的剩余部分。第一電涌濾波器12配置在端點(diǎn)10和分配放大器14的輸入端之間，而第二電涌濾波器15配置在分配放大器14的輸出端和輸出端16之間。電涌濾波器12和15防止線路瞬變過程以及可能影響分配放大器性能的其它電壓浪涌。
圖1B示出了一個(gè)具有正向的雙向系統(tǒng)，其中寬帶電視信號(hào)在公共端點(diǎn)18輸入，然后通過雙工濾波器20的高通濾波器22輸入到分配放大器26。分配放大器26可以具有23至27的幾級(jí)放大以及其它電路，例如修整電路25。另外，一個(gè)電阻衰減(ResistivePad)19和均衡電路21可以設(shè)置在分配放大器26的放大通路中。信號(hào)在分配放大器26中進(jìn)行放大，然后通過雙工濾波器34的高通濾波器30及公共終端36輸送到同軸電纜的剩余行程。高通濾波器22和30都用于通過寬帶有線電視信號(hào)并對(duì)用于反向通路的低頻信號(hào)進(jìn)行濾除。另外，高通濾波器22和30具有足夠的電涌抑制能力以保護(hù)分配放大器26的輸入或輸出，而在操作方面類似于單向系統(tǒng)中的電涌濾波器12和15。
反向放大器28通過同軸電纜接收低頻信號(hào)，該低頻信號(hào)在終端36輸入并由雙工濾波器34的低通濾波器32直接輸送到反向放大器28的輸入端。一個(gè)電阻衰減29和均衡電路31也可以包含在反向放大器的放大通路中。反向信號(hào)由反向放大器28放大，然而經(jīng)低通濾波器24在終端18輸出到同軸電纜。低通濾波器件24和32提供了對(duì)寬帶電視信號(hào)進(jìn)行濾除而通過反向信號(hào)的頻帶。以這種方法，提供一個(gè)雙向通信系統(tǒng)，從而對(duì)正向通路中的寬帶電視信號(hào)的放大和對(duì)反向信號(hào)的放大可以相互無干擾地進(jìn)行。
本發(fā)明的第一優(yōu)選實(shí)施例示于圖2A，其中所示的組合濾波器適合于代替在單向系統(tǒng)中的電涌濾波器12和在雙向系統(tǒng)中的雙工濾波器20。在該優(yōu)選實(shí)施例中，本發(fā)明設(shè)置了一個(gè)裝在分配放大器26的印刷電路板上的高通濾波器40，并通過端點(diǎn)44提供一個(gè)輸出信號(hào)。在印刷電路板上還裝有一個(gè)共用輸入端38，并設(shè)置有插入連接件46和48，它們將共用輸入端通過端點(diǎn)50連接到一個(gè)反向放大器。設(shè)置一個(gè)低通濾波器45作為一個(gè)插入模塊，它可以從插入連接點(diǎn)46和48上脫離。高通濾波器40和低通濾波器45包括有與一個(gè)正向和反向通路系統(tǒng)的雙功濾波器應(yīng)用相匹配的器件。高通濾波器40還被設(shè)計(jì)得包括一些對(duì)分配放大器26的輸入和輸出能動(dòng)地提供電涌保護(hù)的部件。
在一個(gè)單向系統(tǒng)操作中，高通濾波器40裝在分配放大器26的印刷電路板上，而低通濾波器模塊45則不被插入。因此，高通濾波器40起電涌濾波器的作用以對(duì)單向系統(tǒng)中的分配放大器26提供電涌保護(hù)。另外，阻抗匹配裝置，最好是一個(gè)并聯(lián)感抗42設(shè)置在高通濾波器40的輸入端以與高通濾波器對(duì)于共用輸入端的輸入阻抗Zin匹配，該輸入端就是通常的75Ω的同軸電纜。當(dāng)系統(tǒng)升級(jí)到一個(gè)雙向系統(tǒng)時(shí)，電感42斷開，而低通濾波器45插入到插入接件46和48以提供一個(gè)已設(shè)計(jì)為高通濾波器的雙工濾波器功能。在雙向系統(tǒng)中，當(dāng)電感42斷開時(shí)，雙功濾波器的共用端阻抗就變成75Ω。這是設(shè)計(jì)的兩個(gè)濾波器部分的原始匹配值以提供給雙功濾波器。
圖2B示出了當(dāng)它用于代替單向系統(tǒng)中的電涌濾波器或代替雙向系統(tǒng)中的雙功濾波器時(shí)的圖2A所示實(shí)施例的鏡象圖。每個(gè)實(shí)施例的部件都是相同的。從圖示可見，組合濾波器是雙側(cè)的而且能夠轉(zhuǎn)向，以對(duì)分配放大器26的輸出和反向放大器28的輸入提供相同的益處，正如它對(duì)分配放大器的輸入和反向放大器的輸出所做的一樣。以類似于前邊所述的方法，來自分配放大器26的輸出信號(hào)和端點(diǎn)60通過一個(gè)安裝在放大器印刷電路板上的高通濾波器部分64。經(jīng)放大的和電涌保護(hù)信號(hào)然后加到共用輸出端74，用以在同軸電纜行程上進(jìn)行更遠(yuǎn)的通信。電感66為阻抗匹配而設(shè)置，即為使高通濾波器64的輸出阻抗Zout與同軸電纜的75Ω相匹配。分配放大器26的印刷電路板有插入式連接件68和72，當(dāng)單向系統(tǒng)升級(jí)為一個(gè)雙向系統(tǒng)時(shí)，連接件68和72就裝設(shè)有一個(gè)低通濾波器插入式模塊70。進(jìn)入共用輸出端74的反向信號(hào)由濾波器70進(jìn)行低通濾波，然后通過端點(diǎn)62輸入到反向放大器28。
當(dāng)本發(fā)明被描述為用于一個(gè)放大器時(shí)，圖1B的框圖顯然地使得其它部件(或者單個(gè)部件或者與放大器組合的部件)從本發(fā)明中受益。該框圖示出了不同的衰減件19和29以及均衡電路21和31可以用于分離的正向和反向通路中。本發(fā)明用于對(duì)正向通路中的任何部件提供電涌保護(hù)，然后對(duì)一個(gè)在反向通路中使用相同的或不同的部件的一個(gè)雙向系統(tǒng)提供一個(gè)雙工濾波器。還應(yīng)明白，術(shù)語“正向”和“反向”通路包括在相同方向上傳送的不同頻帶信號(hào)，而不管是在雙向系統(tǒng)的正向或反向。
圖3是用于圖2A和2B所示兩個(gè)實(shí)施例的優(yōu)選電路實(shí)施方案詳細(xì)電路示意圖。高通濾波器部件40包括多個(gè)容抗和感抗元件，構(gòu)形為一個(gè)具有多個(gè)支路的無源濾波器。電容C1，C2，C3，C4;電感L2，L4;電感L1與電容C5;以及電感L3與電容C6形成高通濾波器40的分離支路。低通濾波器45也是一個(gè)多支路無源感抗和容抗元件的濾波器。電感L5，L6，L7，L8;電容C7，C10;電感L9和電容C8;以及電感L10和電容C9各自形成低通濾波器45的一個(gè)分離電路。
在作為優(yōu)選實(shí)施方案所述的CATV應(yīng)用中，高通及低通濾波器40，45都是第8階偽橢圓函數(shù)型濾波器，它們被設(shè)計(jì)成對(duì)共用端口提供75Ω阻抗匹配，而當(dāng)用于一個(gè)雙向?yàn)V波器構(gòu)形時(shí)，維持與分配放大器和反向放大器在輸出端的阻抗匹配。由于在兩個(gè)濾波器相組合時(shí)所設(shè)計(jì)的阻抗匹配，在不使用低通部分的集成的高通和電涌濾波器通常不產(chǎn)生一個(gè)75Ω阻抗匹配，因此，電感45用于產(chǎn)生在共同輸入端或共用輸出端所需的阻抗匹配。在優(yōu)選的CATV應(yīng)用中，低通濾波器40具有30MHz以下的通帶，高通濾波器具有46MHz以上的通帶。
雖然利用了一個(gè)特定的濾波器實(shí)施方案描述本發(fā)明，但不同級(jí)的濾波器，其它濾波器類型(例如全橢圓或契比雪夫，或類似型濾波器)，或其它濾波器設(shè)計(jì)變型(例如雙電路)都能用作所述實(shí)施例的等同物。
因此，一方面防止了用于單向系統(tǒng)的插入式裝置的高成本，另一方面不浪費(fèi)電涌濾波器部件。組合濾波器以最有效和低價(jià)的方式對(duì)兩個(gè)系統(tǒng)執(zhí)行電涌和雙工濾波器二者所需的全部操作。該構(gòu)形也便于現(xiàn)場(chǎng)做上述升級(jí)而并不影響性能，且成本最低。
圖4示出了本發(fā)明的第二優(yōu)選實(shí)施例。在圖2A和圖2B公開的實(shí)施例中，存在有對(duì)電涌保護(hù)并不必要的、單向系統(tǒng)中的附加元件。然而，這些元件在雙向系統(tǒng)中正確操作是需要的，而且將它們僅提供給這種操作形式將是有利的。圖4所示的實(shí)施例實(shí)現(xiàn)了這個(gè)目的。組合濾波器示為一個(gè)連接到一個(gè)電涌濾波器段116的一個(gè)高通濾波器段104以形成一個(gè)高通濾波器118，組合濾波器包括有一個(gè)類似于第一實(shí)施例的低通濾波器的低通濾波器106。電涌濾波器段116最好安裝在分配放大器26的印刷電路板上。高通濾波器段104和低通濾波器106安裝在一個(gè)插入模塊108上，模塊108插在插入連接件102，110和112。
在一個(gè)單向系統(tǒng)的操作中，同軸電纜連接到共用輸入端100，而插入連接件102和110搭接在一起。電涌濾波器段116則配置在共用輸入端100和分配放大器26在端點(diǎn)120的輸入端之間。一個(gè)阻抗匹配裝置，感抗114設(shè)置在電涌濾波器116的輸入端以提供對(duì)同軸電纜的通常75Ω的阻抗匹配。當(dāng)該系統(tǒng)升級(jí)到一個(gè)雙向系統(tǒng)時(shí)，除去連接件102和110間的搭接片，斷開電感114，而插入模塊108插入連接件102，110和112。該插入模塊包含與電涌濾波器一起執(zhí)行一個(gè)高通濾波器功能的高通濾波器段104，作為共用輸入端100的一條支路。來自共用輸入端100的另一條支路通過低通濾波器106和插入端112直接連到與反向放大器28相連的端點(diǎn)122。以上的描述用于圖1A和1B所示的單向和雙向系統(tǒng)的本發(fā)明的輸入側(cè)。對(duì)于輸出側(cè)，圖4所示的實(shí)施方案是相反的(類似于第一實(shí)施例的圖2B所示方案)。輸入和輸出方案都提供了在單向系統(tǒng)中的電涌保護(hù)和在雙向系統(tǒng)中的電涌保護(hù)及雙工濾波器操作。
就圖5而論，是將更全面地描述圖4所示的第二優(yōu)選實(shí)施方案的組合濾波器的詳細(xì)電路示意圖。用于雙工濾波器操作的高通濾波器和低通濾波器的設(shè)計(jì)類似于前述圖3的設(shè)計(jì)。從這些圖中，圖3和圖5的比較將顯示出濾波器的相同構(gòu)形用于高通濾波器和低通濾波器。每個(gè)濾波器是具有多個(gè)容感和感抗的第8階偽橢圓函數(shù)型濾波器設(shè)計(jì)。
包括電容C1及電容C5和電感L1的高通濾波器的一個(gè)段已移到插入模塊108。經(jīng)觀察高通濾波器和電涌濾波器組合具有兩個(gè)有限零對(duì)(在該處頻率為最大衰減)是顯然的。為了將高通濾波器分成兩個(gè)相同的器件部分，而仍然執(zhí)行電涌操作并維持對(duì)雙向操作中的低通和高通濾波器間的匹配是困難的。本發(fā)明通過將由電感L3的電容C6表示的有限零對(duì)進(jìn)行隔離實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的。這個(gè)零對(duì)被構(gòu)形為只有在濾波器116的6條支路獨(dú)立使用時(shí)提供適合的電涌抑制。包括電感L1和電容C5的高通濾波器部分104的有限零對(duì)則被設(shè)計(jì)成補(bǔ)償?shù)谝涣銓?duì)，并且當(dāng)與低通濾波器106匹配的電涌濾波器116組合時(shí)產(chǎn)生一個(gè)高通濾波器。這使得電涌濾波器段和高通濾波器段的分段能夠容易地以一種簡(jiǎn)單的方式成為可實(shí)施的部件。
雖然已經(jīng)表示并描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，對(duì)本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，顯然可以不脫離如附帶的權(quán)利要求所規(guī)定的精神和范圍而制造各種改型。例如，相對(duì)于一個(gè)CATV分配放大器已描述了優(yōu)選實(shí)施例。很顯然本發(fā)明可適用于在預(yù)計(jì)的單向和雙向通信系統(tǒng)中使用RF信號(hào)的任何設(shè)備，因此，術(shù)語放大器包括所有的CATV型放大設(shè)備，這些設(shè)備包括(但并不限于)干線放大器，線性擴(kuò)展放大器，橋式放大器，光橋式放大器，和前級(jí)放大器。另外，預(yù)計(jì)的所有通信系統(tǒng)包括(但并不限于)CATV，電話，數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，個(gè)人通信網(wǎng)絡(luò)，或類似網(wǎng)絡(luò)。
權(quán)利要求
1.一種用于CATV分配放大器的組合濾波器，所說的濾波器包括一個(gè)集成高通濾波器和電涌濾波器部分；一個(gè)可拆卸的低通濾波器部分；和其中所說的集成高通及電涌濾波器部分和所說的低通濾波器部分相匹配以形成一個(gè)雙工濾波器。
2.如權(quán)利要求1所述的用于CATV分配放大器的組合濾波器，其中，所說的集成高通和電涌濾波器部分在不與所說的低通濾波器部分組合時(shí)執(zhí)行一個(gè)電涌濾波器功能，并且，所說的集成高通和電涌濾波器部分在與所說的低通濾波器部分組合時(shí)執(zhí)行一個(gè)電涌濾波器功能。
3.如權(quán)利要求2所述的用于CATV分配放大器的組合濾波器，其中所說的集成高通和電涌濾波器部分與CATV放大器安裝在同一印刷電路板上;以及，所說的低通濾波器部分是插入式模塊。
4.如權(quán)利要求1所述的用于CATV分配放大器的組合濾波器，其中，所說的高通和電涌濾波器部分被分段成為一個(gè)電涌濾波器段和一個(gè)高通濾波器段。
5.如權(quán)利要求4所述的用于CATV分配放大器的組合濾波器，其中，所說的電涌濾波器段在不與所說的高通濾波器段和低通濾波器部分組合時(shí)執(zhí)行一個(gè)電涌濾波器功能;和，所說的電涌濾波器段在與所說的高通濾波器段組合時(shí)執(zhí)行一個(gè)高通濾波器功能。
6.如權(quán)利要求5所述的用于CATV分配放大器的組合濾波器，其中，所說的電涌濾波器段與CATV放大器被安裝在同一印刷電路板上;和，所說的高通濾波器段和所說的低通濾波器段是插入式模塊。
全文摘要
提供一種組合電涌和雙工濾波器以用于一個(gè)CATV分配放大器。在第一優(yōu)選實(shí)施方案中，當(dāng)CATV放大器只用于正向時(shí)，提供一個(gè)集成電涌和高通濾波器部分。對(duì)匹配于高通濾波器部分的插入式低通濾波器部分采取措施。如果要求CATV系統(tǒng)從分配放大器反轉(zhuǎn)方向的能力時(shí)，則插入式低通濾波器部分就用于形成一個(gè)雙工濾波器。在第二優(yōu)選實(shí)施方案中，集成電涌和高通濾波器部分被分段成一個(gè)電涌濾波器段。
文檔編號(hào)H04N7/10GK1081806SQ93107019
公開日1994年2月9日 申請(qǐng)日期1993年5月1日 優(yōu)先權(quán)日1992年5月1日
發(fā)明者C·W·杰林內(nèi)克, L·J·湯普森, M·A·阿爾-卡利爾 申請(qǐng)人:亞特蘭大科研公司