无阻塞功率耦合器制造技术

本发明专利技术公开了用于利用相对较简单的结构和相对较少的所需部件数目来将ＲＦ信号的一部分从组合的ＲＦ和ＡＣ信号分路的宽带功率耦合器和方法。该功率耦合器可以包括ＢＡＬＵＮ，该ＢＡＬＵＮ由中心导体、外导体和铁素体元件构成。组合的下行ＡＣ和ＲＦ信号可以流过ＢＡＬＵＮ的中心导体。ＲＦ信号的一部分在ＢＡＬＵＮ的外导体上以相对于ＲＦ信号１８０度相移被反射，以创建反相信号。ＲＦ信号的另一部分被高通滤波器所采样。自动变压器将反相信号与ＲＦ信号加和，以创建用于输出分路端口的输出ＲＦ信号。当上行组合的ＲＦ和ＡＣ信号流过ＢＡＬＵＮ时，在ＢＡＬＵＮ的外导体上被反射的ＲＦ信号的相位与由高通滤波器所采样的ＲＦ信号的相位对准，从而使得自动变压器在输出分路端口处抵消上行ＲＦ信号，并且该功率耦合器提供对输出端口的隔离。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术一般地涉及传递高频信号和AC功率信号的耦合器。
技术介绍
在有线电视系统中，音频、视频和数据在两个方向(下行和上行)上、通过同轴线 缆网络被分发到订户或从订户收集。同时，可以通过同轴线缆馈送交流(“AC”)(通常在 50或60Hz)功率，用来对中继线路(trunk line)放大器供电。在网络的主要同轴线路上连 接的多分路盒(multi tap box)允许大部分RF信号穿过，同时，在其端口之一处，一小部分 RF信号被分路(tap)并路由到订户。多分路盒通常装配有一个主要线路输入、一个主要线 路输出和两个或更多个分路端口。由于CATV(有线电视)网络通过同轴网络被连接到很多订户，因此应该将很多分 路连接到主要线路。显而易见，通过多分路盒的主要线路的低损耗对于网络是至关重要的。 同时，频率响应应该尽可能地平坦，即，尽可能对频率不敏感。多分路设备的主要线路上的 任意损耗都会根据线路上的多个分路的数目而倍增。工作频率范围上的总损耗应该小到一 分贝的若干分之一，否则将导致服务恶化。随着所使用的分路数目的增长，损耗(其导致非 平坦响应)越高，数据速率越低，从而服务质量下降。历史上，多分路设计者努力很多年以使损耗最小化并提高频率响应的平坦度。在 多分路盒内，在主要线路输入端口处，通常使用RF阻塞器(RF chock)和电容器来分离宽带 RF信号与AC功率信号。在主要线路输出端口，同样的布置被用于重新组合宽带RF信号和 AC功率信号。图1示出一般现有技术的5到1000MHz遗留(legacy)多分路设备的框图。组合 的RF信号和AC功率被经由主要线路IN连接器1从主要线路同轴分布线缆提供到多分路 设备。在多分路设备中，RF功率阻塞器3经由主要线路输出连接器2将AC功率旁路到主 要线路分布线缆。RF阻塞器3被非常仔细地设计，以对RF信号提供相对较大的阻抗并对 AC功率提供低的阻抗和损耗。AC功率没有穿过其他组件，因此只有RF信号穿过多分路设 备的其他组件。大约5到1000MHz的信号从主要线路IN连接器1通过电容器4、方向性耦 合器5和电容器6流到主要线路输出连接器2。高压电容器4、6防止AC功率穿过方向性 耦合器5，并且通常被选为对RF信号提供相对较低的阻抗和低损耗，并对AC功率提供高阻 抗。RF阻塞器3和电容器4、6都被仔细地选择，以对流过耦合器5的RF信号提供低的哼声 调制(hum modulation)。提供到主要线路IN连接器1的RF信号穿过电容器4到达方向性耦合器5的输入 端，该方向性耦合器5将RF信号分成两部分。一部分RF信号通过电容器6流到主要线路输 出连接器2。第二部分7通常是一小部分RF信号，这部分RF信号流到遗留频率5到1000MHz 分割部件8，该分割部件8将信号分发到分路端口 9、10、11、12和订户引出线路(drop line) 上。信号分割部件8通常由两路分割级联分层结构构成(未示出)，该结构产生用于2、4或 8 (等等)个订户分路端口的信号。部件8被示为具有四个分路端口，但是其可以具有2、46或8个端口等等。图2示出一般现有技术的宽带多分路设备框图。组合的RF信号和AC功率被从主 要线路同轴分布线缆经由主要线路IN连接器13提供到多分路设备。双工器(dipleXer)21 将信号分成低频和高频两部分。低频部分将5到1000MHz通过电容器15、耦合器16和电容 器17以及双工器22的低部分(low portion)传递到主要线路Out连接器20。AC电流流 过RF阻塞器14，该RF阻塞器14旁路电容器15、17和耦合器16。RF阻塞器14被非常仔细 地设计，以对遗留RF信号5到1000MHz提供相对较大的阻抗并对AC功率提供低阻抗和损 耗。AC功率没有穿过其他组件，因此只有RF信号穿过该多分路设备的其他组件。这种布置 与图1所述的遗留多分路设备类似。主要线路信号的高频1000到3000MHz超高频带(ultraband)频率范围通过第一 双工器21的高部分(high portion)、耦合器19以及第二双工器22的高部分而从连接器 13传递到连接器20。双工器21和22的高通部分包括阻挡AC电压的高压电容器，因此不 需要额外的电容器。第二部分29是来自遗留耦合器16的耦合的小部分RF信号与来自耦合器19的超 高频带RF信号的第二部分30，这两部分RF信号通过第三双工器23被组合，并通过公共端 口 31被提供到宽带5到3000MHz分割部件24，该分割部件24将信号分发到分路端口 25、 26、27、28并通到订户引出线路上。信号分割部件24由两路分割与再分割分层结构构成(未 示出)，该结构产生用于2、4或8个订户分路端口的信号。部件24被示为具有四个分路端 口，但是其可以具有2、4或8个端口等等。RF阻塞器和电容器的性能是损耗和平坦度的主要原因。多年来，多分路设备的性 能已经由于更好的RF阻塞器以及更好的高压电容器而得到改善。但是，在更好的RF阻塞 器以及电容器普及之前，CATV系统操作员需要更高的工作频带；就是说，工作频带从最初 有线TV的250MHz到当今的大约1000MHz的发展使得多分路设计甚至更加困难。数字时代引入很多新服务，例如因特网、因特网协议电视(IPTV)、数字视频、高清 晰电视广播以及点播视频。这些服务需要高带宽，需要甚至同轴网络上更高的数据速率，还 需要更多带宽和更高工作频带。为了解决不断增长的带宽需求，有线操作员依赖于技术改 进，例如更高调制速率标准(例如QAM1024)、视频交换以及某些模拟信道的带宽复用。但 是，这些方法仍然不足以满足对更宽带宽的需求。而且，作为在更高频带和工作频率上操作 的结果，线性放大器的线性度以及它们的功耗增大需要更高AC电流流过同轴网络和多分 路设备。这些更高电流从8A上升到10、12和15A，从而随着经由多分路设备的分割器分路 的电流的增长，导致更高的哼声调制。针对更多频带的建议解决方案之一是使用同轴线缆头端(head end)生成更高频 率的信号(例如，超出1000MHz)，从而使其能够在超出遗留频率范围的大约2000MHz那么 宽的带宽内(即高达3000MHz)携带更多下行和上行内容。实现这一建议解决方案的主要 原因在于能够支持相对较高频率范围的新型多分路设备的设计。这些多分路设备是在不多 的几年前引入的，并且有线工业对于这些分路的需求随着时间不断增长。一般而言，这些新 颖分路设备是用公知的工作在5MHz到1000MHz( “遗留”)的低频耦合器以及可以工作在 1250MHz到3000MHz频率范围(“超高频带”)的另一更高频耦合器来构建的。来自这些耦 合器的信号通过高频双工器被分离和重组。AC功率穿过旁路低频耦合器部分的RF阻塞器。7这种布置需要使用很多部件以及复杂的调谐过程，因此导致设备成本增大。
技术实现思路
挑战在于创建具有高频性能的新型多分路设备，其中不再使用阻塞器和电容器。例如，不再需要RF阻塞器和电容器以及低功率耦合器的多分路设备。这种新型的 功率耦合器可以替代RF阻塞器、电容器和低功率耦合器。该新型功率耦合器可以在5到 3000MHz那么高的带宽上以单个耦合器的形式工作，并且可以提供低损耗本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种ＢＡＬＵＮ，包括：同轴结构，包括：中心导体，用于允许第一信号流过和第二信号的一部分流过；以及外导体，其至少部分地包围所述中心导体，在一侧接地以按相对于所述第一信号大致１８０度的相移来反射所述第二信号的一部分；以及第一圆柱形铁素体元件，其包围所述同轴结构的至少一部分以增大所述同轴结构的电感，其中，所述ＢＡＬＵＮ的长度是所述第二信号的频率范围的最高频率的大约１／２波长。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2008-9-26 61/100,543一种BALUN，包括同轴结构，包括中心导体，用于允许第一信号流过和第二信号的一部分流过；以及外导体，其至少部分地包围所述中心导体，在一侧接地以按相对于所述第一信号大致180度的相移来反射所述第二信号的一部分；以及第一圆柱形铁素体元件，其包围所述同轴结构的至少一部分以增大所述同轴结构的电感，其中，所述BALUN的长度是所述第二信号的频率范围的最高频率的大约1/2波长。2.如权利要求1所述的BALUN，其中，所述第一信号是高达15A并且50到60Hz的AC 信号，并且所述第二信号的所述频率范围为至少5MHz到3000MHz RF。3.如权利要求1所述的BALUN，其中，所述第一圆柱形铁素体元件的相对渗透度在850 到1500的范围内。4.如权利要求1所述的BALUN，其中，所述第一圆柱形铁素体元件保持对所述第一信号 不饱和。5.如权利要求1所述的BALUN，其中，所述第一圆柱形铁素体元件包含空气间隙，用于 限制磁通量饱和水平并减小哼声调制。6.如权利要求1所述的BALUN，其中，所述第一圆柱形铁素体元件由从如下列表中选择 的材料制成STEWARD 28 和 STEWARD 46。7.如权利要求1所述的BALUN，其中，所述BALUN的阻抗大致等于75欧姆，并且所述 BALUN的总电感大致等于2uH。8.如权利要求1所述的BALUN，其中，所述BALUN的大致形状是可从如下列表中选择 的直线形和U形。9.如权利要求1所述的BALUN，其中，由低损耗且高绝缘性材料制成的绝缘体被放在所 述同轴结构的边缘，从而保持空气作为所述中心导体、所述外导体和所述第一圆柱形铁素 体元件之间的绝缘体。10.如权利要求1所述的BALUN，还包括第二圆柱形铁素体元件，其具有比所述第一圆 柱形铁素体元件更高的渗透度，以工作在5到50MHz的频率范围内。11.如权利要求10所述的BALUN，其中，所述第二圆柱形铁素体元件包含空气间隙，用 于提高饱和水平和减小哼声调制。12.如权利要求10所述的BALUN，其中，所述第二圆柱形铁素体元件的相对渗透度在 1500到4000的范围内。13.如权利要求10所述的BALUN，其中，所述第二圆柱形铁素体元件由从如下列表中选 择的材料制成STEWARD 28和STEWARD 46。14.一种用于将RF信号的一部分从组合的RF和AC信号进行分路的功率耦合器，该功 率耦合器包含主要线路输入端口，用于接收来自输入信号源的下行信号，所述下行信号包含组合的 AC分量和RF信号；如权利要求1所述的BALUN，其中所述BALUN的中心导体的第一端口连接到所述输入 端口，第二端口连接到主要线路输出端口，用于允许所述AC分量并允许所述RF信号的一部分流过所述BALUN的中心导体，并在所述BALUN的外导体上以相对于所述RF信号大致180 度的相移来反射所述RF信号的一部分，其中，所述BALUN的外导体被耦合到第二电路；第一电路，其耦合到所述输入端口和所述BALUN的中心导体的所述第一端口，以对所 述RF信号的一小部分采样；所述主要线路输出端口，用于接收所述AC分量并接收所述RF信号的一部分以馈给到 主要线路分布线缆；所述第二电路，其耦合到所述BALUN的外导体，用于匹配阻抗并改善所述RF信号的返 回损耗，并且将所述反射的RF信号传递到第三电路；所述第三电路，其耦合到所述第二电路和所述第一电路，以使得从所述第二电路接收 的所述反射的RF信号的相位反相，并将反相的信号与接收自所述第一电路的RF信号加和， 并将加和的RF信号馈给到输出分路端口 ；以及输出分路端口，用于将所述加和的RF信号馈给到分割设备，以将所述加和的RF信号分 发给订户引入线路。15.如权利要求14所述的功率耦合器，其中，来自上行信号的、在所述BALUN的外导体 上反...

【专利技术属性】
技术研发人员：雅赫兹科尔阿尔巴格，奥尔加达格泰瑞弗，亚西斯肖恩特，葛瓦瑞尔马格奈兹，
申请(专利权)人：埃克斯腾网络有限公司，
类型：发明
国别省市：IL[以色列]