宽带分配器

相关申请的交叉引用

本申请要求于2020年8月14日提交的、申请号为63/065603的美国临时专利申请的优先权，该申请的全部公开内容通过引用并入本文。

技术领域

本公开总体上涉及有线电视(Cable Television，CATV)分配系统，并且更具体地，涉及一种用于分配和组合CATV信号的信号分配装置。

背景技术

有线电视(CATV)系统可以在一定范围的频带和频道上承载内容(例如，电视内容)。随着可用的CATV服务系统越来越多，对更大频带范围的需求也越来越大。

CATV系统(例如，住宅和/或非住宅环境中的CATV系统)可以包括分配器(splitter)，分配器包括用于接收输入信号的输入端、以及多个输出端。该多个输出端可以连接到多个CATV网络兼容装置(例如，电视机、电视设备、机顶盒、宽带网络装置等)，使得这些装置可以从单一输入连接(其到用户端)连接到CATV网络。有效的分配器在CATV网络运行的多个频带上传送信号。因此，随着CATV运行的多个频带的范围增加或变宽，有效的分配器应传送更宽频带的信号。分配器可以由磁性材料(例如，铁氧体)构成，该磁性材料在对相对较低频率(例如，低于1000兆赫(MHz)至1600MHz)的信号进行分路时表现较好。威尔金森(Wilkson)分配器将输入信号分成两个同相输出信号，或在反方向将这两个同相信号组合成一个信号。

发明内容

在一示例方面，一种宽带分配器包括：输入端口；第一分配器；第二分配器；第一双工器；第二双工器；第三双工器；第一输出端口；以及第二输出端口。输入端口耦接至第一双工器，并将在该输入端口处接收的输入信号传输至第一双工器；第一双工器的低通节点耦接至第一分配器，并将第一频带的输入信号传输至第一分配器；第一双工器的高通节点耦接至第二分配器，并将第二频带的输入信号传输至第二分配器；第一分配器耦接至第二双工器的低通节点和第三双工器的低通节点，并将第一频带的信号传输至第二双工器和第三双工器；第二分配器耦接至第二双工器的高通节点和第三双工器的高通节点，并将第二频带的信号传输至第二双工器和第三双工器；第二双工器耦接至第一输出端口，并将从第一分配器和第二分配器接收的第一频带的信号和第二频带的信号进行组合；以及第三双工器耦接至第二输出端口，并将从第一分配器和第二分配器接收的第一频带的信号和第二频带的信号进行组合。

在一示例方面，一种宽带分配器包括：输入端口；第一分配器；第二分配器；第一双工器；第二双工器；第三双工器；第一输出端口；以及第二输出端口。输入端口耦接至第一双工器，并将输入信号传输至第一双工器；低通节点将第一频带的输入信号传输至第一分配器；第一双工器的高通节点将第二频带的输入信号传输至第二分配器；第一分配器将第一频带的信号传输至第二双工器和第三双工器；第二分配器将第二频带的信号传输至第二双工器和第三双工器；第二双工器将从第一分配器和第二分配器接收的第一频带的信号和第二频带的信号进行组合；以及第三双工器将从第一分配器和第二分配器接收的第一频带的信号和第二频带的信号进行组合。

在一示例方面，一种宽带分配器包括输入端口和两个或更多个输出端口。该输入端口被配置为接收输入信号；该两个或更多个输出端口被配置为输出该输入信号。该宽带分配器对该输入信号进行分路，并将频带范围从约5MHz至3000MHz或更高的分路后的输入信号传输至该两个或更多个输出端口。

附图说明

图1A示出了根据本公开多个方面的示例宽带分配器的概图。

图1B示出了根据本公开多个方面的宽带4路分配器的示例。

图1C示出了根据本公开多个方面的宽带4路分配器的示例。

图2示出了图1A中示出的宽带分配器的示例性能测量的曲线图。

图3示出了根据本公开多个方面的可以使用的示例威尔金森功率分配器的布局。

具体实施方式

有效的分配器在CATV网络运行的频带上传送信号。更具体地，“有效的”分配器是一种使从输入端口行进至输出端口的信号的直通损耗(through loss)最小化、并使每个端口的回波损耗(return loss)最大化的分配器。因此，随着CATV运行的多个频带的范围增加或变宽，有效的分配器应使从输入端口行进至输出端口的更宽的频带上的信号的直通损耗最小化，同时使回波损耗最大化。

分配器可以由磁性材料(例如，铁氧体)构成，该磁性材料在对相对较低频率(例如，低于1000MHz)的信号进行分路时表现相对较好。然而，在相对较高的频率范围(例如，高于1000MHz)，基于铁氧体的分配器的性能可能会显著下降。使用铁氧体解决此种退化可能非常昂贵且难以制造。威尔金森(Wilkinson)分配器在对相对较高频率(例如，高于1000MHz)的信号进行分路时可能表现相对较好，但在较低频率可能表现相对较差。因此，本公开各方面可以包括宽带分配器，该宽带分配器充分利用铁氧体分配器和威尔金森分配器以对相对较宽频带(例如，约5MHz至3000MHz或更大)上的输入信号进行分路。

如本文所述，根据本公开各方面，宽带分配器通过耦合技术结合了铁氧体分配器和威尔金森分配器的优点。通过这种方法，这两个分配器在输入端处被分路，而它们的输出通过双工或其他耦合技术重新组合。更具体地，本公开各方面可以包括用于对第一频带(例如，相对较低的频带)的信号进行分路的铁氧体分配器和用于对第二频带(例如，相对较高的频带)的信号进行分路的威尔金森分配器。然后，可以将这些分路的信号重新组合，以形成以相对较低的直通损耗传输的低频带和高频带信号的输出信号。

现在将详细参照实施例，这些实施例的示例在附图和各个图中示出。在下面的详细描述中，阐述了许多具体细节，以便透彻理解本发明。然而，对于本领域的技术人员来说显而易见的是，本发明可以在没有这些具体细节的情况下实施。在其他实例中，没有详细描述公知的方法、过程、部件、电路和网络，以免不必要地混淆实施例的各方面。

图1A示出了根据本公开多个方面的示例宽带分配器的概图。如图1A所示，宽带分配器100可以包括输入端口(IN-1)和两个输出端口(OUT-1和OUT-2)。如本文所描述的，宽带分配器100可以位于用户端处，并且可以将单个输入连接分成两个连接(例如，以将两个CATV网络兼容装置连接到该单个输入连接)。在一些实施例中，输入端口和输出端口可以是同轴电缆连接或其他类型的连接。在一些实施例中，输入端口可以接收来自CATV网络的信号(例如，射频(RF)电缆信号)。例如，输入端口可以直接连接至CATV网络，或者经由额外的分配器和部件连接至CATV网络。

如图1A进一步所示，宽带分配器100可以包括第一耦合单元(例如，第一双工器102)、第一分配器(例如，铁氧体分配器104)、第二分配器(例如，威尔金森分配器106)、第二耦合单元(例如，第二双工器108)和第三耦合单元(例如，第三双工器110)。如图1A进一步所示，输入端口可以耦接至双工器102的公共节点102-1。双工器102的低通(low-pass，LP)节点可以耦接至铁氧体分配器104的公共节点104-1，并且双工器102的高通(high-pass，HP)节点可以耦接至威尔金森分配器106的公共节点106-1。铁氧体分配器104的第一输出104-2可以耦接至双工器108的LP节点，铁氧体分配器104的第二输出104-3可以耦接至双工器110的LP节点。威尔金森分配器106的第一输出106-2可以耦接至双工器108的HP节点，威尔金森分配器106的第二输出106-3可以耦接至双工器110的HP节点。

在一些实施例中，公共节点102-1可以经由输入端口IN-1接收输入信号。如本文所述，输入信号可以是具有范围从5MHz到3000MHz或更大的频率的宽带信号。双工器102可以将输入信号分成低通信号和高通信号。如先前所论述的，铁氧体分配器104可以在对低频信号(例如，第一频带111内的信号111)进行分路时，可以表现相对较好(例如，满足或超过直通损耗和回波损耗性能阈值)。威尔金森分配器106在对高频信号(例如，第二频带内的信号)进行分路时，可以表现相对较好(例如，满足或超过直通损耗和回波损耗性能阈值)。因此，低通信号111(例如，在第一频带中)可以经由公共节点104-1传输至铁氧体分配器104。高通信号113(例如，在第二频带中)可以经由威尔金森分配器的公共节点106-1传输至威尔金森分配器106。

铁氧体分配器104可对第一频带中的信号111进行分路，并分别经由输出端口104-2和104-3将该信号输出至双工器108的LP节点和双工器110的LP节点。威尔金森分配器106可以对第二频带中的信号113进行分路，并分别经由输出端口106-2和106-3将该信号输出至双工器108的HP节点和双工器110的HP节点。双工器108可以将来自输出端口104-2的低通信号111和来自输出端口106-2的高通信号113进行组合，以形成具有第一频带和第二频带的信号117，该信号117经由输出端口OUT-1传输。双工器110可以将来自输出端口104-3的低通信号111和来自输出端口106-3的高通信号113进行组合，以形成具有第一频带和第二频带的信号115，该信号115经由输出端口OUT-2传输。以此方式，两个输出端口OUT-1和OUT-2承载各自具有第一频带和第二频带的信号115和117。在一些实施例中，第一频带可以包括从5MHz至1000MHz的频率，第二频带可以包括从1000MHz至3000MHz或更大的频率。因此，本文所述的宽带分配器100将具有范围从5MHz至3000MHz或更大的频率的输入宽带信号分成两个输出信号115、117。

图1B示出了根据本公开多个方面的宽带4路分配器的示例。如图1B所示，宽带分配器100可以包括第一耦合单元(例如，第一双工器102)、第一分配器(例如，铁氧体分配器104)、第二分配器(例如，威尔金森分配器106)、第二耦合单元(例如，第二双工器108)、第三耦合单元(例如，第三双工器110)、第四耦合单元(例如，第四双工器112)和第五耦合单元(例如，第五双工器114)。如图1B进一步所示，输入端口IN-1可以耦接至双工器102的公共节点102-1。双工器102的LP节点可以耦接至铁氧体分配器104的公共节点104-1，双工器102的HP节点可以耦接至威尔金森分配器106的公共节点106-1。铁氧体分配器104的第一输出104-2可以耦接至双工器108的LP节点，铁氧体分配器104的第二输出104-3可以耦接至双工器110的LP节点，铁氧体分配器104的第三输出104-4可以耦接至双工器112的LP节点，以及铁氧体分配器104的第四输出104-5可以耦接至双工器114的LP节点。威尔金森分配器106的第一输出106-2可以耦接至双工器108的HP节点，威尔金森分配器106的第二输出106-3可以耦接至双工器110的HP节点，威尔金森分配器106的第三输出106-4可以耦接至双工器112的HP节点，以及威尔金森分配器106的第四输出106-5可以耦接至双工器114的HP节点。双工器108、双工器110、双工器112和双工器114中的每个可以包括输出端口(例如，分别为OUT-1、OUT-2、OUT-3和OUT-4)。

在一些实施例中，公共节点102-1可以经由输入端口IN-1接收输入信号。如本文所述，输入信号可以是具有范围从5MHz至3000MHz或更大的频率的宽带信号。双工器102可以通过双工器102的LP节点和HP节点将输入信号分成低通信号111′和高通信号113′。在一些实施例中，低通信号111′(例如，其在第一频带中)可以经由公共节点104-1传输至铁氧体分配器104。高通信号113(例如，其在第二频带中)可以经由威尔金森分配器的公共节点106-1传输至威尔金森分配器106。

铁氧体分配器104可以对第一频带中的信号111′进行分路，并经由输出端口104-2、104-3、104-4和104-5分别将该信号输出至双工器108的LP节点、双工器110的LP节点、双工器112的LP节点和双工器114的LP节点。威尔金森分配器106可以对第二频带中的信号113′进行分路，并经由输出端口106-2、106-3、106-4和106-5将信号113′分别输出至双工器108的HP节点、双工器110的HP节点、双工器112的HP节点和双工器114的HP节点。双工器108可以将来自输出端口104-2的低通信号和来自输出端口106-2的高通信号进行组合，以形成具有第一频带和第二频带的信号117′，该信号117′经由输出端口OUT-1传输。双工器110可以将来自输出端口104-3的低通信号111′和来自输出端口106-3的高通信号113′进行组合，以形成具有第一频带和第二频带的信号115′，该信号115′经由输出端口OUT-2传输。双工器112可以将来自输出端口104-4的低通信号111′和来自输出端口106-4的高通信号113′进行组合，以形成具有第一频带和第二频带的信号119′，该信号119′经由输出端口OUT-3传输。双工器114可以将来自输出端口104-5的低通信号111'和来自输出端口106-5的高通信号113′进行组合，以形成具有第一频带和第二频带的信号121′，该信号121′经由输出端口OUT-4传输。以这种方式，四个输出端口OUT-1、OUT-2、OUT-3和OUT-4承载均具有第一频带和第二频带的信号115′、117′、119′、121′。在一些实施例中，第一频带可以包括从5MHz至1000MHz的频率，第二频带可以包括从1000MHz至3000MHz或更大的频率。因此，本文所描述的宽带分配器100将具有范围从5MHz至3000MHz或更大的频率的输入宽带信号分成四个输出信号115′、117′、119′和121′。

图1C示出了根据本公开多个方面的宽带4路分配器的示例。如图1C所示，宽带分配器100可以包括第一耦合单元(例如，第一双工器102)、第一铁氧体分配器104A、第一威尔金森分配器106A、第二铁氧体分配器104B、第三铁氧体分配器104C、第一威尔金森分配器106A、第二威尔金森分配器106B、第三威尔金森分配器106C、第二耦合单元(例如，第二双工器108)、第三耦合单元(例如，第三双工器110)、第四耦合单元(例如，第四双工器112)、第五耦合单元(例如，第五双工器114)、第六耦合单元(例如，第五双工器116)、第七耦合单元(例如，第七双工器118)、第八耦合单元(例如，第八双工器120)，以及第九耦合单元(例如，第九双工器122)。如图1C进一步所示，双工器102的输入节点(IN-1)可以耦接至双工器102的公共节点102-1。双工器102的LP节点可以耦接至铁氧体分配器104的公共节点104A-1，双工器102的HP节点可以耦接至威尔金森分配器106的公共节点106A-1。铁氧体分配器104A的第一输出104A-2可以耦接至双工器108的LP节点，铁氧体分配器104A的第二输出104A-3可以耦接至双工器110的LP节点。威尔金森分配器106A的第一输出106A-2可以耦接至双工器108的HP节点，威尔金森分配器106A的第二输出106A-3可以耦接至双工器110的HP节点。双工器108的公共节点108-1可以耦接至双工器112的公共节点112-1，并且双工器110的公共节点110-1可以耦接至双工器114的公共节点114-1。

双工器112的LP节点可以耦接至铁氧体分配器104B的公共节点104B-1，双工器112的HP节点可以耦接至威尔金森分配器106B的公共节点106B-1。铁氧体分配器104B的第一输出104B-2可以耦接至双工器116的LP节点，并且铁氧体分配器104B的第二输出104B-3可以耦接至双工器120的LP节点。威尔金森分配器106B的第一输出106B-2可以耦接至双工器116的HP节点，并且威尔金森分配器106B的第二输出106B-3可以耦接至双工器120的HP节点。双工器116可以耦接至第一输出(OUT-1)，并且双工器120可以耦接至第二输出(OUT-2)。

114的LP节点可以耦接至铁氧体分配器104C的公共节点104C-1，并且双工器114的HP节点可以耦接至威尔金森分配器106C的公共节点106C-1。铁氧体分配器104C的第一输出104C-2可以耦接至双工器118的LP节点，并且铁氧体分配器104C的第二输出104C-3可以耦接至双工器122的LP节点。威尔金森分配器106C的第一输出106C-2可以耦接至双工器118的HP节点，并且威尔金森分配器106C的第二输出106C-3可以耦接至双工器122的HP节点。双工器118可以耦接至第三输出(OUT-3)，并且双工器122可以耦接至第四输出(OUT-4)。

公共节点102-1可以经由输入端口IN-1接收输入信号。如本文所述，输入信号可以是具有范围从5MHz至3000MHz或更大的频率的宽带信号。双工器102可以通过双工器102的LP节点和HP节点将输入信号分成低通信号111″和高通信号113″。在一些实施例中，低通信号111″(例如，其在第一频带中)可以经由公共节点104A-1传输至铁氧体分配器104A。高通信号113″(例如，其在第二频带中)可以经由威尔金森分配器的公共节点106A-1传输至威尔金森分配器106A。

铁氧体分配器104A可以对第一频带中的信号111″进行分路，并分别经由输出端口104A-2和104A-3将信号111″输出至双工器108的LP节点和双工器110的LP节点。威尔金森分配器106A可以对第二频带中的信号113″进行分路，并分别经由输出端口106A-2和106A-3将信号113″输出至双工器108的HP节点和双工器110的HP节点。双工器108可以对来自输出端口104A-2的低通信号111″和来自输出端口106A-2的高通信号113″进行组合，以形成具有第一频带和第二频带的信号115″，并将信号115″传输至双工器112的公共节点112-1。双工器110可以将来自输出端口104A-3的低通信号111″和来自输出端口106A-3的高通信号113″进行组合，以形成具有第一频带和第二频带的信号117″，并将信号117″传输至双工器114的公共节点114-1。

双工器112可以将来自公共端口112-1的信号115″分成第一频带和第二频带(例如，低频带和高频带)，并将低频信号111″传输至铁氧体分配器104B，将高频信号113″传输至威尔金森分配器106B。铁氧体分配器104B可以分别经由输出端口104B-2和104B-3将低频信号111″分路至双工器116和双工器120。威尔金森分配器106B可以分别经由输出端口106B-2和106B-3将高频信号113″分路至双工器116和双工器120。双工器116可以将从铁氧体分配器104B和威尔金森分配器106B接收的低频信号111″和高频信号113″进行组合，并经由OUT-1输出组合后信号119″。双工器120可以将从铁氧体分配器104B和威尔金森分配器106B接到的低频信号和高频信号进行组合，并经由OUT-2输出组合后信号121″。

双工器114可以将来自公共端口114-1的信号117″分成第一频带和第二频带(例如，低频带和高频带)，并将低频信号111″传输至铁氧体分配器104C，将高频信号113″传输至威尔金森分配器106C。铁氧体分配器104C可以分别经由输出端口104C-2和104C-3将低频信号111″分路至双工器118和双工器112。威尔金森分配器106C可以分别经由输出端口106C-2和104C-3将高频信号113″分路至双工器118和双工器122。双工器118可以对从铁氧体分配器104C和威尔金森分配器106C接收的低频信号111″和高频信号113″进行组合，并经由OUT-3输出组合后信号123″。双工器122可以对从铁氧体分配器104C和威尔金森分配器106C接收的低频信号111″和高频信号113″进行组合，并经由OUT-4输出组合后信号125″。以这种方式，图1C的宽带分配器100将单一宽带输入信号(例如，范围从约5MHz至3000MHz或更大频率的宽带输入信号)分路成四个宽带输出信号119″、121″、123″、125″。

图2示出了图1A中所示的宽带分配器的示例性能测量的曲线图。更具体地，曲线图200示出了图1的宽带分配器100在范围从5MHz至3000MHz的工作频率下的端口1、2和3间的直通损耗以及端口1、2和3处的回波损耗。如本文所述，端口1指的是宽带分配器100的输入端口IN-1，端口2指的是宽带分配器100的输出端口OUT-1，端口3指的是宽带分配器100的输出端口OUT-2。在曲线图200中，标记“s21”(或元素150)指的是图1的宽带分配器100的从端口2到端口1的直通损耗(即，从OUT-1到IN-1的直通损耗)。标记“s31”(或元素152)指的是图1的宽带分配器100的从端口3到端口1的直通损耗(即，从OUT-2到IN-1的直通损耗)。标记“s11”(或元素154)指的是端口1处的回波损耗(即，IN-1处的回波损耗)。标记“s22”(或元素156)指的是端口2处的回波损耗(即，OUT-1处的回波损耗)。标记“s33”(或元素158)指的是端口3处的回波损耗(即，OUT-1处的回波损耗)。

如曲线图200所示，端口2和端口1之间以及端口3和端口1之间的直通损耗相对较低，在5MHz到3000MHz下为约3分贝(dB)。也就是说，宽带分配器100将输入信号分到具有相对较低的直通损耗或相对较低水平的信号强度衰减的两个输出端口中。如曲线图200进一步所示，端口1、2和3处的回波损耗相对较高(例如，在5MHz至3000MHz范围内大于约20dB)。因此，宽带分配器100在范围例如从5MHz到3000MHz的宽频带内以高水准执行。

图3示出了根据本公开多个方面的可以使用的示例功率分配器的布局。更具体地，图3示出了4级威尔金森功率分配器300的布局，该4级威尔金森功率分配器可用于对一频带(例如，范围从300MHz至1800MHz)上的输入信号进行分路。如图3所示，功率分配器300可以包括传输线160，传输线160以4级配置(例如，具有4个电阻器162、164、166和168)与两个输出端口300-2和300-3耦接。在一些实施例中，传输线经过传输线和多个电阻器将在端口300-1处接收的输入信号传输至输出端口300-2和300-3。提供多个电阻器(第一电阻器162、第二电阻器164、第三电阻器166和第四电阻器168)以使端口300-1、300-2和300-3匹配，并将端口300-2与端口300-3隔离。如本文所描述的，图3的功率分配器可以为在300MHz到1800MHz之间分路的信号提供相对低的直通损耗和相对高的回波损耗，并因此可以与宽带分配器100结合使用，或者作为独立运行的分配装置。

前述描述提供了说明和描述，但并非旨在穷举或将可能的实施方式限制为所公开的精确形式。根据上述公开内容可以进行修改和变化，或者该修改和变化可以从实施方式的实践中获得。

尽管在权利要求书中陈述和/或在说明书中公开了特征的特定组合，但这些组合并不旨在限制可能的实施方式的公开内容。事实上，这些特征中的许多特征可以以权利要求书中未具体记载和/或说明书中未公开的方式组合。尽管下面列出的每个从属权利要求可能仅直接依附于一个其他权利要求，但可能的实施方式的公开内容包括，每个从属权利要求与权利要求集合中的每个其他权利要求的组合。

虽然已经关于有限数量的实施例公开了本公开内容，但是受益于本公开内容的本领域技术人员将认识到源自本公开内容的许多修改和变化。例如，一些被描述为单独零件或部件的组件可以被集成到一个组件中。类似地，一个组件可以分成一个或多个子组件、零件或部件。旨在，所附权利要求范围涵盖落入本公开内容的真实精神和范围内的此类修改和变化。

除非明确描述成这样，否则本申请中使用的任何元件、动作或指令均不应被解释为关键或必要的。此外，如本文所用，冠词“一(a)”旨在包括一个或多个项目，并且可以与“一个或多个”互换使用。如果仅旨在使用一个项目，则使用术语“一个(one)”或类似的语言。