专利名称：Chockless power coupler的制作方法
技术领域：
本发明一般地涉及传递高频信号和AC功率信号的耦合器。
背景技术：
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、4
6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。
发明内容
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、良好的平坦度、 良好的返回损耗以及高的端口到端口隔离。同时，其可以按照需要以非常低的哼声调制使 15A的AC电流穿过主要线路。根据本发明的实施例，平衡_不平衡(BALUN)设备可以包括同轴结构，其包含中 心导体，用于允许第一信号和第二信号的一部分流过；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；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。根据本发明的实施例，一种用于将RF信号的一部分从组合的RF和AC信号分路的 无阻塞功率耦合器可以包括主要线路输入端口，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；BALUN，所述BALUN的中心导体的第一端口连接 到输入端口，第二端口连接到主要线路输出端口，用于允许所述AC分量和所述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。 所述功率耦合器还可以包括第一电路，其耦合到输入端口和BALUN的中心导体的第一端 口，以对RF信号的一小部分采样；主要线路输出端口，用于接收所述AC分量和所述RF信号 的一部分以馈给到主要线路分布线缆；第二电路，其耦合到BALUN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；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 ；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。根据本发明的实施例，来自上行信号的、在BALUN外导体上反射的RF信号基本上 与来自上行信号的、由第一电路采样的RF信号同相，以使得它们被第三电路基本上抵消。根据本发明的实施例，所述功率耦合器的所述第一电路可以包含高通滤波器，该 高通滤波器包含电阻器56 (也记作Rl)和电容器57 (也记作Cl)，其中，所述功率耦合器的 所述第二电路可以包含电容器和电阻器的网络，所述网络可以包含接地的电阻器53(也记 作R2)和包含电阻器55(也记作R3)和电容器54(也记作C2)的高通滤波器，所述第三电 路包含自动变压器。根据本发明的实施例，一种用于将RF信号的一部分从组合的RF和AC信号分路的 方法可以包含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 号分量；允许所述AC分量和所述RF信号的一部分BALUN的中心导体，以创建输出下行信 号；将所述输出下行信号馈给到主要线路分布线缆；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，以创建反射的RF信号；使用第 一电路对所述RF信号的一部分采样，以创建采样的RF信号；使用第二电路来匹配阻抗并减 小所述RF信号的返回损耗；使所述反射的RF信号的相位反相，以创建反相的RF信号；使用 第三电路将所述反相的RF信号与所述采样的RF信号加和，以创建加和的RF信号。根据本发明的实施例，所述方法还可以包括接收上行信号，所述上行信号包含组 合的上行AC分量和上行RF信号；允许所述上行AC分量和所述上行RF信号的一部分流过 所述BALUN的中心导体，以创建输出上行信号；将所述输出上行信号馈给到主要线路分布 线缆；在所述BALUN的外导体上，以大致0度相移反射所述上行信号的RF信号的一部分，以 创建上行反射RF信号；使用所述第一电路对所述上行RF信号的一小部分采样，以创建采样 的上行RF信号；使所述反射的上行RF信号的相位反相，以创建反相的上行RF信号；将所述 反相的上行RF信号与所述采样的上行RF信号加和，以在输出分路端口处基本上抵消所述 上行RF信号。
本发明所涉及的主题在说明书的结论部分特别指明并被清晰地限定。但是，本发 明的组织和操作方法以及本发明的目的、特征和优点都可以通过参考附图阅读以下详细描 述来最好地理解，在附图中图1是本领域公知的现有技术CATV多分路设备的示意性框图，该设备具有4个输 出端口并且当前可用于最高大约1000MHz ；图2是本领域公知的现有技术CATV多分路设备的示意性框图，该设备具有4个输 出端口并且当前可用于最高大约3000MHz ；图3是根据本发明实施例的耦合到功率耦合器的、具有4个输出端口的多分路设 备的示意性框图；图4A和4B是本发明的功率耦合器的一个实施例的示意图；图5A和5B是本发明的功率耦合器的平衡-不平衡(balanced-unbalanced， BALUN)部件的两个可能实施例的立体图；图6A和6B示出本发明的功率耦合器的BALUN部件的两个可能实施例的分解图；图7A和7B示出图6A和6B所示的两个实施例分别沿截面线A-A和C-C的截面 图；图8A、8B和8C示出根据本发明实施例的多分路设备机械外壳中的功率耦合器；图9是根据本发明实施例的主要线路IN到主要线路OUT插入损耗与功率耦合器 的频率之间的关系图；图10是根据本发明实施例的Hum(哼声)调制与功率耦合器的频率之间的关系 图；图11是根据本发明实施例的TAP插入损耗与功率耦合器的频率之间的关系图；图12是根据本发明实施例的TAP到主要线路OUT隔离与功率耦合器的频率之间 的关系图；图13是根据本发明实施例的四路多分路主要线路IN到TAP端口插入损耗与功率 耦合器的频率之间的关系图14A和14B分别示出根据本发明实施例的功率耦合器的BALUN部件以及BALUN 详细等效示意图；以及图15示出根据本发明实施例的完整多分路器印刷电路板(PCB)的示例性布局图。将会意识到，为了图示的简明和清晰，图中所示元素不一定是按比例绘制的。例 如，为了清晰，某些元素的尺寸可以相对其他元素被放大。此外，在认为合适时，不同图中的 标号可以重复以指示相应或类似的元素。
具体实施例方式在以下详细描述中，提出多个具体细节，以便提供对本发明的全面理解。但是，本 领域技术人员将会理解，本发明无需这些具体细节也能够实施。在其他实例中，公知的方 法、程序和组件没有被详细描述，以免模糊本发明。根据本发明实施例的功率耦合器使得能够通过现有的CATV网络传输宽带信号， 包括工作在大约5MHz到1000MHz遗留频率范围中的下行和上行信号以及工作在大约 1000MHz到3000MHz频带中的超高频带信号。本发明实施例的功率耦合器还支持馈送到 例如线路放大器的AC功率电流的传输。本发明实施例的功率耦合器可以是多分路设备的 主要部件之一，该多分路设备可以位于沿分布线缆的各个点，是分布线缆和将订户连接到 CATV系统或网络的引出线缆(drop cable)之间的连接点。参考图3，示出的是根据本发明实施例的连接到功率耦合器34的四端口多分路设 备37的示意性框图。组合的RF信号(遗留的和超高频带的)和AC功率可以从主要同轴 线缆部分线缆经由主要线路IN连接器33提供到多分路设备。在多分路设备内，输入信号 (在连接器33处)的具有5MHz到1000MHz的遗留频带中的频率和超高频带频率的第一部 分可以流过功率耦合器34的主要线路(即，连接连接器33到35的线路)以经由主要线 路输出连接器35到达主要线路分布线缆。同时，AC功率也可以流过相同路径，即从连接器 33通过功率耦合器34到输出连接器35。遗留信号没有像例如图1和2所述的现有技术配 置那样与AC功率相分离。此外，遗留和超高频带RF信号没有像图2的现有技术配置那样 通过双工器被分离开。不需要双工器或高压电容器和RF阻塞器。由于本发明实施例的功 率耦合器具有相对较简单的结构以及相对较少数目的所需部件，因此与现有技术的方法相 比，能够实现更低损耗以及更好的频率响应平坦度。更少的部件数目使得调谐时所需劳力 更少，因此能够降低使用本发明实施例的功率耦合器的多分路产品的成本。来自功率耦合器34的组合AC功率信号(遗留信号和超高频带信号)的第二部分 出现在路径36上。该出现在路径36上的信号因此可以被馈送到宽带5到3000MHz分割设 备37，该分割设备37可以将信号分发到分路端口 38、39、40、41，例如到订户引入线路。信 号分割设备37由两路分割与再分割设备(未示出)构建，从而产生用于2、4或8个订户分 路端口的信号路径。分割设备37被示为具有四个分路端口，但是其可以包括2、4或8个端图4A和4B示出本发明实施例的功率耦合器400的示意图。功率耦合器400包 括组件450，该组件450具有导体、绝缘体和磁元件的同心布置，其包括同轴结构420(未标 记)，该同轴结构420包含中心导体47、外导体48和绝缘层46以及磁透元件(magnetically permeable element)49。导体47、外导体48和元件49可以通过绝缘层46以及(在需要时)可能的一个或多个额外的绝缘布置(未示出)被保持绝缘并彼此分离。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45提供到多分路设备。为 了简化，组合的RF信号和AC功率信号被示为发起于信号源。组合的RF信号和AC功率可 以从主要输入连接器45流过中心导体47而到达主要线路输出连接器50。功率耦合器400 的组件450可以充当通常被称为BALUN的宽带平衡-不平衡适配器结构。从连接器45传 递到连接器50的AC功率仅仅通过中心导体47而没有穿过任意其他组件，因此只有RF信 号穿过其他组件。BALUN 450的阻抗可以为刚好75欧姆或接近75欧姆，以与连接到连接器45和50 的主要线路同轴线缆的阻抗相匹配。应该注意，这种设计(包括BLAUN 450)可以被修改并 适应诸如50欧姆或任意其他阻抗。同轴结构420的外导体48可以在靠近主要线路OUT连 接器50的一端经导体52接地。在外导体48的靠近主要线路IN连接器45的另一端，外导 体48可以经由导体51、通过相对较小值的电阻器53 (也记作R2)接地。铁素体(ferrite)圆柱体元件49的内直径足够大，以被放置在外导体48之外。 将铁素体元件49放置在外导体48之外可以将外导体48的电感增大到大约2uH，从而使得 BALUN 450能够工作在相对较低的频率(如5MHz那样低)。例如，外导体直径可以在大约 6mm，并且铁素体圆柱体元件49的内直径可以在大约7mm。应该注意，在外导体48和铁素体 圆柱体元件49之间可以插入或不插入空气间隙或绝缘体，以便降低在5到3000MHz的最高 工作频率范围上的损耗。铁素体圆柱体元件49的大小和形状可以被仔细地选择和设计，以在非常宽的频 率范围(例如5到3000MHz)内实现适当的电感、低损耗和低哼声调制。圆柱体形状的元件 49的铁素体材料可以针对相对较高的渗透度(permeability)来选择，以在尽可能小的物 理维度(例如长度)上提供所需电感。同时，制造铁素体元件49的材料不应该在15A那么 高的AC电流情况下饱和，以实现最好的低哼声调制性能。铁素体材料应该在例如-40C到 +85C的室外温度范围下稳定，从而使得该功率耦合器在所需的环境温度范围内保持稳定。 作为BLAUN 450的一部分的外导体48的电长度可以是最高工作频率范围5到3000MHz的大 约1/2波长，即，例如大约55mm。铁素体元件49的电长度是最高工作频繁范围5到3000MHz 的大约1/4波长，即，例如大约25mm。随着频率降低，要想正常工作需要更长的电长度，铁素 体元件49补偿同轴结构420的相对较短的物理长度，从而保持BLAUN 450的有效电长度对 于更低频率(例如5MHz)也接近1/2波长，该更低频率可以是工作频率的最低频率范围。根据本发明的实施例，电阻器56 (也记作Rl)被连接在到主要线路信号IN连接器 45的连接点44。电阻器56可以具有相对较高的电阻，因此在连接点44仅稍微加载信号。 由电阻器56采样的信号相对于点44处的信号可以具有相对较低的电平和相同的相位。电 阻器56的采样信号流过高压电容器57 (也记作Cl)到达宽带匹配自动变压器43的高阻抗 绕组59。从连接点51通过电容器54(也记作C2)和电阻器55 (也记作R3)到来的采样信 号被提供到宽带匹配自动变压器43的低阻抗绕组58。由于在电容器54的端口上没有存 在或产生高AC电压或浪涌(surge)，因此电容器54可以是低电压和低成本的电容器。该 电容器的目的是提高在大约5MHz低频范围上的返回损耗。适当的电容器54的示例可以是 IOOOpF的常用X7R陶瓷电容器。可替换地，通过仔细设计和适当选择其他组件值和自动变 压器43的饶组，可以删除掉电容器54。
电容器57可以针对诸如90V AC, 60Hz那么高的高压操作来仔细地选择，以在保持 低哼声调制的同时，在AC电压范围上提供稳定的电容值。该电容器的电容值应该尽可能的 低，以便降低有时在更高值电容器中存在的寄生电感。然而，电容器57的电容不应该太低， 以允许最低工作频率5MHz通过。适当的电容器的示例可以是IOOOpF的聚酯或COG陶瓷电 容器。应该注意，电容器57的值可以比图1所示现有技术配置中的lOOOOpF的高压电容器 4和6(以及图2的现有技术配置中的电容器15和17)的值小得多。这是因为，与电容器 57串联的电阻器56和绕组59提供了串联的高阻抗，其在工作频率范围5到3000MHz上降 低了损耗并提高了平坦度。这种高阻抗当在IN连接器45或OUT连接器50上发生高浪涌 电压(如6kV组合波那么高)时减轻电容器57的压力。在点51产生的RF信号的相位在从连接器45提供的情况下或从连接器50提供的 情况下是不同的。当从IN连接器45提供时，反射到外导体48并在点51产生的信号的相 位与在点45的信号的相位反相，这是因为中心导体47和外导体48的电长度是大致1/2波 长。因此，例如，当点44的信号相位为0° (零度)时，反射到外导体的点51处的信号相 位为180° (度)，这相对于点44反相。自动变压器43使相位反转并将从连接点44和连 接点51提供的信号加和，并将该和值提供到分路端口 60。分路端口 60是图3中的第二部 分36，它将来自主要线路的组合的遗留和超高频带RF信号的耦合的小部分分路到分割与 再分割层次结构，该分割与再分割层次结构产生信号以将该信号分发到通往订户引入线路 的分路端口。在上行方向上，来自连接器50的信号流过中心导体47到达连接器45，其经历与从 连接器45到连接器50的下行流中发生的相同的损耗。从连接器45流到分路端口 60的信号 可以提供分路损耗，根据本发明实施例，该分路损耗可以例如被选为4. 5、8、10、13或16dB。 但是，对于被提供到连接器50并且可以流到分路端口 60的信号(上行信号)是不同的。该 信号流过中心导体47，因此在点44处的相位为正，而被反射到外导体48并在点51处产生 的信号也为正，这是因为中心导体47和外导体48的电长度基本为1/2波长。因此，如果在 点44处的信号相位为0° (零度)，被反射到外导体的在点51处的信号也为0° (度)，其 具有与点44相同的相位。自动变压器43将相位反相并将从连接点44和连接点51提供的 信号加和，并将差值提供到分路端口 60。结果是提供到Out连接器50的信号在分路端口 60处基本上被抵消，从而提供CATV多分路设备中所需的隔离。分路端口 60是图3的第二 部分36，其将来自主要线路的组合的遗留和超高频带RF信号的耦合的小部分分路到以分 层结构级联的一个或多个分割单元，该分层结构产生针对分路端口的分路信号以及到订户 引入线路的适当的分路到分路隔离。分路端口 60可以针对某些功率耦合器值被匹配75欧 姆或37. 5欧姆。参考表1，根据本发明实施例，表1示出图4的自动变压器T1绕组比的值以及电阻 器56、53和55的值以及所产生的分路端口 60阻抗，作为分路所需衰减的函数。作为示例， 可以参见表1中的4. 5dB耦合值。当匹配37. 5欧姆时，图3中的分层分割部件37的第一 分割级部分所需的第一匹配变压器不再需要并且可以删除，从而使得分路端口损耗降低并 且在主要线路上的损耗降低，这是因为，要在分路端口获得相同的RF信号电平，可以为该 功率耦合器选择更高耦合比。本发明实施例的多分路设备可以包括多个分路端口，这些分路端口的数目选自一系列可用端口数目，并且分路关断(off)值选自多个值。两路多分路设备可以包括例如从 值4、8、11、14、17、20、23和26中选择的分路值。4路多分路设备可以包括例如从值8、11、 14、17、20、23和26中选择的分路值。8路多分路设备可以包括例如从值11、14、17、20、23和 26中选择的分路值。因此，多分路设备可以包括至少21种不同模型。所有上述多分路设备 的实施例可以用少至功率耦合器34的5种不同衰减值来构建，包括4. 5、8、10、13和16dB。 可能需要电阻器56(R1)、53(R2)和55 (R3)的不同值以及自动变压器43 (Tl)的绕组的不同 主次比(primary to secondary ratio)。表 1 总结了这些值
权利要求
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 上反射的RF信号基本上与来自所述上行信号的、由所述第一电路采样的RF信号同相，以使 得它们被所述第三电路基本上抵消。
16.如权利要求14所述的功率耦合器，其中，所述BALUN的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和减小哼声调制。
17.如权利要求14所述的功率耦合器，其中，所述第一电路包含高通滤波器，该高通滤 波器包含第一电阻器和第一电容器，其中，所述第二电路包含电容器和电阻器的网络，所述 网络包含接地的第二电阻器以及包含第三电阻器和第二电容器的高通滤波器，所述第三电 路包含自动变压器。
18.如权利要求17所述的功率耦合器，其中，所述功率耦合器的衰减值和输出TAP阻抗 至少由所述第一、第二和第三电阻器的值以及所述自动变压器的主次匝数比来确定，其中， 可能值以及相应的衰减可从下表选择
19.如权利要求17所述的功率耦合器，其中，所述第一电容器可从如下列表选择 IOOOpF聚酯电容器或IOOOpF COG陶瓷电容器。
20.如权利要求14所述的功率耦合器，其中，所述AC信号是高达15A并且50到60Hz 的AC信号，并且所述RF信号是至少5MHz到3000MHz的信号。
21.如权利要求14所述的功率耦合器，被用在有线电视网络中。
22.一种用于将RF信号的一部分从组合的RF和AC信号进行分路的方法，该方法包含 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信号分量； 允许所述AC分量并允许所述RF信号的一部分流过如权利要求1所述的BALUN的中心导体，以创建输出下行信号；将所述输出下行信号馈给到主要线路分布线缆；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，以创建反射的RF信号；使用第一电路对所述RF信号的一部分采样，以创建采样的RF信号；使用第二电路来匹配阻抗并减小所述RF信号的返回损耗；使所述反射的RF信号的相位反相，以创建反相的RF信号；以及使用第三电路将所述反相的RF信号与所述采样的RF信号加和，以创建加和的RF信号。
23.如权利要求22所述的方法，还包括接收上行信号，所述上行信号包含组合的上行AC分量和上行RF信号； 允许所述上行AC分量并允许所述上行RF信号的一部分流过所述BALUN的中心导体， 以创建输出上行信号；将所述输出上行信号馈给到主要线路分布线缆；在所述BALUN的外导体上，以大致0度相移反射所述上行信号的RF信号的一部分，以 创建上行反射RF信号；使用所述第一电路对所述上行RF信号的一小部分采样，以创建采样的上行RF信号； 使所述反射的上行RF信号的相位反相，以创建反相的上行RF信号；以及 将所述反相的上行RF信号与所述采样的上行RF信号加和，以在输出分路端口处基本 上抵消所述上行RF信号。
24.如权利要求22所述的方法，其中，所述BALUN的所述第一圆柱形铁素体元件包含空 气间隙，用于改善饱和水平和减小哼声调制。
25.如权利要求22所述的方法，其中，所述加和的RF信号被馈给到有线电视分布系统 的分割设备。
26.如权利要求22所述的方法，其中，所述第一电路包含高通滤波器，该高通滤波器包 含第一电阻器和第一电容器，其中，所述第二电路包含电容器和电阻器的网络，所述网络包 含接地的第二电阻器以及包含第三电阻器和第二电容器的高通滤波器，所述第三电路包含 自动变压器。
27.如权利要求22所述的方法，还以由所述第一、第二和第三电阻器的值以及所述自 动变压器的主次匝数比所确定的水平衰减所述上行RF信号，其中可能值以及相应的衰减 水平和输出分路阻抗可从下表选择
28.如权利要求26所述的方法，其中，所述第一电容器可从如下列表 选择1000pF聚酯电容器或IOOOpF COG陶瓷电容器。
29.如权利要求22所述的方法，其中，所述AC分量是高达15A并且 50到60Hz的AC信号，所述RF信号是至少5MHz到3000MHz信号。
全文摘要
文档编号H01P1/04GK101953018SQ20098010040
公开日2011年1月19日 申请日期2009年9月24日 优先权日2008年9月26日
发明者Magnezi Gavriel, Degtyarev Olga, Shohet Yasis, Albag Yehezkel 申请人:Xtend Networks Ltd