CN101953018A - 无阻塞功率耦合器 - Google Patents

Abstract

本发明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。

Description

无阻塞功率耦合器

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。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R1)和电容器57(也记作C1)，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。

附图说明

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；

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个端口。

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R1)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C1)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1000pF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1000pF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10000pF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(T1)的绕组的不同主次比(primary to secondary ratio)。表1总结了这些值：

表1：针对TAP衰减值选择的电阻值和变压器匝数比

关于图4A和4B中电路操作的详细分析如下：

根据本发明实施例，功率耦合器400如图所示由通过各种电组件而具有特定的特性阻抗的BALUN 450来实现。在如图4所示本发明的功率耦合器400的实施例中，如图所示，电组件被安装在印刷电路板(图4中未示出)上并被电连接到BALUN 450。同轴结构420包括内导体47、外导体48和绝缘材料46。圆柱形铁素体元件49被布置得沿其纵向轴围绕同轴结构420的至少一部分。圆柱形铁素体元件49的目的下文将论述。

如图所示，信号源被提供到输入连接器45，该信号源生成频率分量在至少5MHz到3GHz的范围内的RF信号(下文中的“RF信号”)以及15Amp 60Hz AC信号。应该注意，本发明实施例的功率耦合器可以用于其他频率范围的RF信号和其他AC电流。这里提到的特定RF信号和AC信号特性仅仅被用作示例来辅助对本发明实施例的功率耦合器的操作的描述。因此，将容易理解，本发明实施例的功率耦合器的操作并不局限于上面提到的特定RF信号和AC信号特性。

本发明实施例的功率耦合器400操作如下。代表AC信号和RF信号的组合的电流I1出现在具有外导体48的同轴结构420的内导体47上。内导体47通过绝缘材料46与外导体48相分离。另外，圆柱形铁素体元件49物理上沿所示纵向轴(L1)包围同轴结构420。电流I1经由内导体47流过同轴结构420，并作为电流I4出现在输出连接器50处。电流I4可能与电流I1不相等，因为当I1传播通过同轴结构420时存在插入损耗和其他损耗。作为电流I1在所示方向(即，从输入连接器45到输出连接器50)上流动的结果，反射电流I2在外导体48上以与I1相反的方向流动，该反射电流I2具有比I1更小的幅度以及与I1相差180°的相位。从该示意图，将会理解，电流I1、I4和I2分别包含AC信号和RF信号的组合；每个信号彼此之间可能具有不同的幅度和相位。本发明实施例的功率耦合器能够通过使用至少两个分路点和所示电路将RF信号(例如，频率分量在5MHz到3GHz范围内的信号)与AC信号相分离。

具体而言，在分路点44处，电流I1的一部分经由电阻器56被分路，从而产生流过电阻器56和电容器57的电流I₁′。电容器57阻挡I₁′的AC功率信号分量；就是说，电阻器56-电容器57(R1-C1)组合充当过滤掉I₁′的AC功率信号分量的高通滤波器，这是因为电阻器56-电容器57(R1-C1)组合的阻抗值对于AC功率的频率而言相对较高。例如，电阻器56和电容器57的阻抗对于AC电流可以在MΩ(兆欧姆)的范围，而对于处在RF工作频率范围低端的5MHz信号为数百Ω。在电流I₁′流过电容器57之后，其产生电流I3，该电流流过变压器43的线圈59。

在另一分路点51，反射电流I2的一部分流过电阻器53，而电流I2的另一部分流过电阻器55-电容器54(R3-C2)电路，从而产生不具有AC信号分量的电流I5。所产生的电流I5流过变压器43的线圈58。

变压器43包括两个线圈58和59，每个线圈分别缠绕铁素体材料(未示出)并被连接使得到线圈58的输入的相位与到线圈59的输入的相位相差180°。变压器43用于给电流I3添加与电流I5相位相差180°的相位，而电流I5本身已经与电流I3在相位上相差180°。因此，由于这种电流I5和I3被施加到变压器43的方式，两个电流在相位上被彼此相加，从而在连接器60处产生I3+I5的电流和。变压器43加和并反射在分路端口60处的阻抗，通过电阻器56-电容器57到点44并通过电阻器55-电容器54到点51，通过线圈58和59的匝数比，根据表1产生75或37.5欧姆的阻抗。根据本发明实施例并且如上所述，基本从I₁′和I5过滤掉高功率AC电流。因此，变压器43可以具有相对较小的尺寸。例如，变压器43可以是几毫米宽、几毫米长。使用这样的小尺寸变压器可以提高变压器43尤其在RF频率范围的高端的功能，例如在5MHz到3GHz范围内的插入损耗、返回损耗和平坦度，并且还可以降低设备的成本。

根据本发明实施例，过滤掉高电流AC分量并且使用小外形格局(small form factor)的变压器来耦合RF分量可以改善(即，降低)功率耦合器400的总单位损耗。降低单个耦合器的单位损耗对于某些应用(例如CATV(有线TV))是有益的，在这些应用中，通常很多这样的耦合器沿单个传输路径被级联，并因此一个耦合器的损耗有可能沿传输路径被多次加倍。

应该注意，本发明实施例的功率耦合器400的组件450充当BALUN，因为其输入具有差分信号(即，I1和I2)并且其输出具有一个以地为基准的信号(即，I4)；就是说，同轴结构420的外导体在输出端处被接地，但是如上所述在分路点51处通过电阻器53(该电阻器可以具有相对较小的电阻，例如几欧姆)接地。电阻器53的值可以被选择以在点51处按照需要提供适当的RF信号电平。小电阻器53的值致使在外导体48上反射的RF信号在点51处较小。因此，可以针对RF信号电平或低分路关断值选择小电阻器53的值，并针对高RF信号电平或分路关断值选择较高电阻器53的值，如表1所示。本发明实施例的功率耦合器400的同轴结构部分420的特性阻抗可以被设计为75欧姆或50欧姆或任意其他需要的值。

除了图4所示并如上所述的电路之外，圆柱形铁素体元件49可以被布置为围绕本发明实施例的功率耦合器400的同轴结构420的至少一部分，以针对特定长度的结构增大同轴结构420的阻抗；这使得同轴结构420以低频率(例如5MHz或更低)工作。具有相对较高渗透度的铁素体材料被选择以增大同轴结构420的阻抗。而且，所选择的铁素体材料不应该由于AC信号的幅度而饱和；这促进了来自相对较大的AC信号的RF信号的非常低的“哼声调制”或其他调制。铁素体材料49可以包括穿过该铁素体材料的至少一部分磁通量(未示出)的空气间隙，以限制饱和水平，并因此减小哼声调制。此外，所选择的铁素体材料应该在-40℃到+85℃的温度范围内具有稳定的操作，以允许本发明实施例的功率耦合器400在所需的环境温度范围(该范围落在上述温度范围之内)内具有稳定的操作。例如，被选为铁素体元件49的铁素体材料可以是Steward 28或Steward 46。铁素体材料Steward 28可以是(NiZn)Fe₂O₄，并且在诸如5MHz的低频上可以具有800的标称渗透度。铁素体材料Steward 46可以是(MnZn)Fe₂O₄，并且在诸如5MHz的低频上可以具有4000的标称渗透度。针对本发明实施例的功率耦合器的工作频率范围，同轴结构420的长度可以等于大约1/2波长。对于5MHz到3GHz的工作范围，长度应该为大约55毫米。

由于RF信号被分路掉而不是利用RF阻塞器与AC信号分离，因此本发明实施例的功率耦合器的频率响应对于相对较宽的工作频带(例如5MHz到3GHz的工作频率范围)表现得相对平坦，基本上没有“隆起”(频率响应中针对一组或多组频率的幅度变化)。此外，使用具有上述特性的铁素体材料即使针对相对较大的AC电流(例如15安培或更大)也允许相对较低的哼声调制，并且在工作频率范围的低频端(例如5MHz)允许稳定的操作。

现在参考图5A，该图示出根据本发明实施例的图3的功率耦合器34的平衡-不平衡BALUN元件的轴测图。这里示出的实施例是直同轴结构，包括中心导体65、绝缘体66、绝缘体69、外导体67和由例如铁素体材料制成的圆柱形元件68。中心导体65、绝缘体66、绝缘体69、外导体67和圆柱形元件68基本上彼此同心。

现在参考图5B，该图示出根据本发明另一可能实施例的功率耦合器的平衡-不平衡BLAUN部件的轴测图。这里所示实施例是弯曲同轴结构，包括中心导体75、绝缘体76、外导体77和由例如铁素体材料制成的双孔元件78。

现在参考图6A和6B，这两张图分别示出根据本发明实施例，图5A和5B的平衡-不平衡BLAUN部件的分解图。图6A所示实施例是直同轴结构，其包含中心导体65、绝缘体66、绝缘体69、外导体67和圆柱形铁素体元件68。中心导体65可以由高导电性金属(例如镀银的铜)制成，其具有适当的直径(例如1mm或更高)并针对高AC电流(例如15A AC电流)和低AC功率损耗而设计。中心导体65是将AC功率从IN连接器携带并传输到OUT连接器的唯一部件。中心导体65可以在两端边缘焊接到印刷电路板(PCB)上。外导体67可以由同心地包围中心导体65的、针对大约75欧姆设计的金属管制成。管67的外直径可以保持得尽可能小，以降低对铁素体圆柱体68的寄生电容并减小流过同轴结构的RF信号损耗，因此，在中心导体和外导体之间可以没有绝缘体而是具有空气。圆柱形元件68具有与同轴的外导体67的外直径相比更大的内直径，以降低外导体67上的寄生电容，并因此降低在工作频率范围5到3000MHz中的高频上的损耗。由铁素体材料制成的元件68具有与另一铁素体元件70相比更低的渗透度，并且希望工作在更高频率范围内，例如50到400MHz。绝缘部件66可以机械地保持或支撑同轴的中心导体65、外导体67和铁素体元件70。绝缘部件69可以机械地保持同轴的中心导体65、外导体67和铁素体圆柱形元件68。绝缘体66和69两者都由低损耗并且高绝缘性的材料(例如聚四氟乙烯Teflon)制成，并且可以置于同轴结构的边缘上，从而在同轴的中心导体65、外导体67和圆柱形铁素体元件68之间保持例如空气作为绝缘体。除此之外，图5A中没有示出具有空气间隙71的另一圆柱形铁素体元件70。由铁素体材料制成的该元件70具有比另一铁素体元件68更高的渗透度，并且希望工作在更低频率范围内，例如5到50MHz。圆柱形铁素体元件70可以包括空气间隙71，用来提高饱和水平，并因此减小哼声调制。应该注意，铁素体元件70和铁素体元件68的总电感应该为大约2uH，以使得能在工作频率范围内5MHz附近的最低频率上的适当操作。如果圆柱形铁素体元件68提供所需电感，则可以从设计中删除和去掉铁素体元件70。还应该注意，铁素体元件68和70两者可以具有或不具有空气间隙，并且用于铁素体元件68和70两者的铁素体材料可以是Steward 28或Steward 46。

现在参考图6B，该图示出如图5B所示的根据本发明另一实施例的功率耦合器的平衡-不平衡BALUN部件的分解图。这里示出的实施例是弯曲同轴结构，其包含中心导体85、绝缘体86、外导体87和双孔铁素体元件88。

现在参考图7A和7B，这两张图分别示出根据图5A、5B和6A、6B，根据本发明实施例的功率耦合器的平衡-不平衡BALUN部件的截面图。图7A所示实施例是直同轴结构，其包含中心导体95、绝缘体96、绝缘体99、外导体97和圆柱形铁素体材料98。由诸如镀银的铜之类金属制成的中心导体95具有针对低AC功率损耗而设计的诸如1mm的适当直径。该中心导体是处理AC功率并使AC功率从IN连接器传递到OUT连接器的唯一部件。中心导体95可以在两端边缘焊接到PCB上。外导体97可以是针对与中心导体95相关的大约75欧姆而设计的金属管，并且可以在两端边缘的每一侧焊接两个片(tab)。管97的外直径可以保持得尽可能小，以降低对铁素体圆柱体98的寄生电容并减小流过同轴结构的RF信号损耗，因此在中心导体95和外导体97之间不存在绝缘体而是具有空气100。较低渗透度的圆柱形铁素体材料98的内直径可以比同轴的外导体97的外直径更大，以降低外导体97上的寄生电容，并因此减小在工作频率范围5到3000MHz中的高频上的损耗。绝缘部件96可以机械地保持同轴的中心导体95、外导体97和铁素体90。绝缘部件99可以机械地保持同轴的中心导体95、外导体97和圆柱形铁素体98。绝缘体96和99两者可以由低损耗并且高绝缘性的材料制成，例如Teflon，并且可以置于同轴结构的边缘上，从而保持空气101作为同轴的中心导体95、外导体97和圆柱形铁素体98之间的绝缘体。除此之外，在图5A上没有示出，但可以存在另一具有空气间隙的圆柱形铁素体材料90(未示出)。该更高渗透度的铁素体材料用于在工作频率范围5到3000MHz中的较低频率上的工作。该部件可以包括空气间隙(未示出)以提高饱和水平并因此改善哼声调制。

对于多分路设备的额外要求是要处理浪涌并具有浪涌保护。这种要求的示例在SCTE所发表的“Surge withstand test procedure”ANSI/SCTE81/2003中有所描述。应该注意，该测试过程仅关于遗留频率范围5到1000MHz，而本发明实施例包括针对频率范围5到3000MHz所设计的功率耦合器。本发明的实施例可以回应这种要求。同轴结构的中心导体95和外导体97可以被空气分离开。该空气间隙可以充当绝缘体，并且还充当浪涌间隙，从而处理在SCTE文档中所要求的6kv组合波，以保护多分路设备的其他部件。

图7B示出根据本发明另一可能实施例的功率耦合器的平衡-不平衡BALUN部件的截面图。这里所示的实施例是弯曲同轴结构，其包括中心导体105、绝缘体106、外导体107和双孔形铁素体材料108。

现在参考图8A、8B和8C。图8B和8C示出根据被放置在图8A所示的示例性完整多分路外壳中的实现方式，本发明实施例的功率耦合器的平衡-不平衡BALUN部件的截面图。BALUN 110可以被放置在PCB 111上，该PCB 111被装配在面板外壳112上。详细的截面图如116所示。面板外壳117可以由模制金属制成，其创建用于与功率耦合器BALUN的铁素体118圆柱形部件匹配的同轴结构。IN和OUT主要线路3000MHz连接器113可以携带RF信号和AC功率，其将面板PCB 111连接到多分路外壳114。而且，图中还示出3000MHz 15A先闭后开(make beforebreak，MBB)传输线路119和129，用来连接IN主要线路母(female)连接器到OUT主要线路母连接器，从而旁路遗留的超高频带RF信号和AC功率，并在为了维护而去除面板112时替代并模拟面板112。这些主要线路同轴线缆连接器可以连接到部件128和115(所示环境外罩)。

在多分路外壳的该立体图中清楚地示出：当移走面板124时，具有3000MHz母连接器以及MBB传输线路129的外壳120被连接在它们之间。3000MHz公(male)连接器121和功率耦合器BALUN 123可以装配在PCB 122上。在图8A的示例中，面板124上装配有四分路F型连接器127。在面板上还示出主要线路IN 125和主要线路OUT 126的记号。BALUN 123可以被相对面板124被仔细地布置，以降低在RF频率范围5MHz到3000MHz内的可能干扰。

参考图9，该图示出功率耦合器主要线路IN到主要线路OUT 130插入损耗(S21)相对于工作频率5到2750MHz的实施例的原型的图表。该损耗相对较低，并且主要线路IN 131和主要线路OUT 132的返回损耗S11是良好的。在较高频率上，插入损耗稍微变差，但是这是可以预料的，因为为测试而构建的原型需要额外调谐。

图10示出功率耦合器主要线路IN到主要线路OUT的实施例的原型的哼声调制的图表，其中示出在工作频率5到2750MHz上的哼声HUM调制测试结果。用于测量哼声调制的设备是本领域中已知的。这种设置的示例在有线和电信工程师协会(SCTE)发表的“Test procedure for hummodulation”ANSI/SCTE 16/2001中有所描述。应该注意，该测试过程涉及遗留频率范围5到1000MHz，而本发明的实施例包括针对5到3000MHz而设计的功率耦合器。哼声调制指的是由AC功率所导致的不想要的RF信号调制。这种不想要的调制导致失真并降低RF信号所携带的内容的服务质量，因此应该被控制得尽可能低。这种失真的原因在于高达15A 60Hz的高AC电流流过同轴结构的中心导体，从而致使BALUN的磁性铁素体材料部件68和70(参见图6A)饱和。这种哼声调制在现有技术所使用的RF阻塞器中也存在。图10的图表示出针对5A的电流的相对较低的哼声调制测试结果(曲线134)以及针对10A的电流的另一结果(曲线133)。

图11示出功率耦合器主要线路IN到TAP端口插入损耗135相对于工作频率5到2750MHz的实施例的原型的图表。这里所示损耗是关于表1所示的16dB耦合比所选部件。根据表1可以选择不同值来提供所需耦合比。所示损耗在所测试的频率范围5到2750MHz上相对较平坦并且接近所需16dB耦合比。

图12示出完整的4路多分路主要线路OUT到分路端口的绝缘性(isolation)相对于工作频率5到2750MHz的图表，如图3所示，端口35到分路端口38、39、40、41之一。这里所示绝缘性是关于表1所示的具有16dB耦合比所选部件并且集成有完整4路多分路设备的功率耦合器的实施例。根据表1可以选择不同值，以提供所需耦合比。所示绝缘性在所测试的频率范围5到2750MHz内相对较高且平坦。

图13示出完整的4路多分路主要线路IN到分路端口插入损耗141相对于工作频率5到2750MHz的图表，如图3所示，端33到分路端口38、39、40、41之一。这里所示损耗是关于表1所示的具有16dB耦合比所选部件并且集成有完整4路多分路设备的功率耦合器的实施例。根据表1可以选择不同值，以提供所需耦合比。所示损耗在所测试的频率范围5到2750MHz内相对较平坦并且接近与图3中的分层分割部件37级联的所需16dB耦合比。与图3中的分路端口38、39、40、41之一相关的主要线路IN 139的返回损耗S11和S22返回损耗140相对较好。

图14A示出作为本发明实施例的功率耦合器的一部分的BALUN，图14B示出该BALUN详细的等效示意图。组合的RF信号和AC功率可以被提供到主要线路IN连接器150并且可以流过中心导体152到达主要线路输出连接器151。中心导体152是宽带平衡-不平衡结构(通常称为BALUN)的一部分，该BALUN包括中心导体152、外导体153、绝缘体155和铁素体圆柱形元件154。外导体153在接近于主要线路OUT连接器151的那端经由导体156被连接到电气地(electrical ground)。在另一端(近端外导体153)，即，在主要线路IN连接器150附近，外导体153可以在157处连接到图4所示的电阻器53和其他电路。

在BALUN上产生的电压及其宽带工作带宽(宽度是现有技术BALUN的1000倍)可以通过对同样在图14B中示出的等效电路进行分析来更好地理解。该示意图示出被划分成多个部分并串联连接的BALUN结构。每个部分由两个串联电感器构成，其中一个电感器代表内导体，另一电感器代表外导体。连接在各个部分之间的电容器都代表同轴结构。每个部分覆盖大约一个八度(octave)，这一个八度是总的5到3000MHz工作频率范围的一部分。从n0开始，第一部分162具有大约1500到3000MHz的频率范围并被示意性地布置在靠近点165处，该点165被连接到如图4所示的电阻器53和相关电路组件。第二部分n1是部分163，该部分覆盖第二频率范围，即，大约750到1500MHz。虚线代表覆盖低至大约5MHz(BALUN的最低工作频率)的较低频率范围的其它部分。覆盖大约5到10MHz的最低频率范围的最后一部分164在BALUN的不平衡一侧连接到电气地166和OUT连接器161。要覆盖BLAUN的大约5到3000MHz的全部工作频率范围例如可能需要9个部分。

图15示出完整多分路印刷电路板的示例性布局。这是图8的PCB122上的部件布置的详细视图。图4的IN连接器45对应于图15中的连接器170。小跳线171元件封装(footprint)还可被用作小值电感器(即，几毫微亨利)，用于在相对较高频率处的阻抗匹配(图4的示意图中未示出)。图4电路中所示的各种电阻器、电容器和其他电路部件被示为图15的印刷电路板上的组件。具体而言，电阻器56对应于图15的组件172。电容器57对应于图15的组件173。变压器43对应于图15的组件174。电阻器53对应于并联布置的组件177和176，其两者都代表电阻器53的所需值。电容器54对应于组件178。电阻器55对应于组件175。BALUN包含中心导体47和外导体48，它们被示为组件179。铁素体元件49对应于组件180。另一小跳线182元件封装也可以被用作小值电感器(几毫微亨利)，用于在高频率处的阻抗匹配(图4的示意图中未示出)。OUT连接器50对应于组件181。本领域技术人员可以清楚地看出，其他布局也可以适应多分路印刷电路板。

虽然这里已示出和描述了本发明的某些特征，但是对本领域普通技术人员而言，将发生很多修改、替换、改变和等同物。因此可以理解，所附权利要求书应当覆盖落入本发明的真实精神内的所有这样的修改和改变。

Claims (29)

1.一种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：1000pF聚酯电容器或1000pF 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1000pF 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。

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