CN111512560B - 隔离度减小的家用网络分路器 - Google Patents

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Abstract

一种用于在家用网络中使用的分路器包括输入端和多个输出端，该多个输出端至少包括第一输出端和第二输出端。分路点位于该输入端与该多个输出端之间。第一电阻器和第一电容器串联连接在该输入端与该分路点之间。第二电阻器和第二电容器串联连接在该分路点与该第一输出端之间。第三电阻器和第三电容器串联连接在该分路点与该第二输出端之间。该输入端、该第一输出端和该第二输出端形成电阻式Wye型分路器。该输入端与该第一输出端之间存在第一路径。该输入端与该第二输出端之间存在第二路径。该第一路径和该第二路径具有基本上相等的串联电阻、串联阻抗、插入损耗和隔离度。

Description

隔离度减小的家用网络分路器
相关申请的交叉引用
本申请要求2018年1月17日提交的美国临时专利申请号62/618,204和2018年5月24日提交的美国临时专利申请号62/675,986的优先权。这两个美国临时专利申请的全部内容通过引用并入本文。
背景技术
有线电视(CATV)网络和同轴电缆多媒体联盟(MoCA)网络中使用的典型传统分路器或功率分配器主要使用了铁氧体变压器来提供宽带电路，该宽带电路具有较低的输入到输出损耗和较高的输出到输出隔离度。这些铁氧体磁芯分路器电路以多种不同的方式被构造成包括磁芯形状、大小、材料、绕组方案、外部部件和附加中间电路，以实现CATV带宽(例如，5至1002MHz)和MoCA带宽(例如，1125至1675MHz)的可接受家用性能。然而，在这种铁氧体磁芯分路器中，带宽的扩展和/或中间电路的添加两者都增加了输入到输出损耗，并且可能导致输出到输出MoCA频带中的较高隔离度或陷波，这可能造成带内信号的损耗。因此，将期望具有一种新的分路器来克服这些缺点。
发明内容
披露了一种用于在家用网络中使用的分路器。该分路器包括输入端和多个输出端，该多个输出端至少包括第一输出端和第二输出端。分路点位于该输入端与该多个输出端之间。第一电阻器和第一电容器串联连接在该输入端与该分路点之间。第二电阻器和第二电容器串联连接在该分路点与该第一输出端之间。第三电阻器和第三电容器串联连接在该分路点与该第二输出端之间。该输入端、该第一输出端和该第二输出端形成电阻式Wye型分路器。该输入端与该第一输出端之间存在第一路径。该输入端与该第二输出端之间存在第二路径。该第一路径和该第二路径具有基本上相等的串联电阻。该第一路径和该第二路径具有基本上相等的串联阻抗。该第一路径和该第二路径具有基本上相等的插入损耗。该第一路径和该第二路径具有基本上相等的隔离度。该分路器的频带限制在大约1125MHz至大约1675MHz之间。
在另一个实施例中，该分路器包括输入端和多个输出端，该多个输出端至少包括第一输出端和第二输出端。该输入端、该第一输出端和该第二输出端形成电阻式Wye型分路器。该输入端与该第一输出端之间存在第一路径。该输入端与该第二输出端之间存在第二路径。该第一路径和该第二路径具有基本上相等的串联电阻。该第一路径和该第二路径具有基本上相等的插入损耗。该第一路径和该第二路径具有基本上相等的隔离度。
在另一个实施例中，该分路器包括输入端和多个输出端，该多个输出端至少包括第一输出端和第二输出端。该输入端、该第一输出端和该第二输出端形成电阻式Wye型分路器。该输入端与该第一输出端之间存在第一路径。该输入端与该第二输出端之间存在第二路径。该第一路径和该第二路径具有基本上相等的串联电阻。该第一路径和该第二路径具有基本上相等的插入损耗。该第一路径和该第二路径具有基本上相等的隔离度。该分路器不包含铁氧体。当该输出端的数量在2至8之间时，该隔离度小于20dB。
将理解，本概述仅旨在介绍本方法、系统和介质的一些方面，下面将对其进行更充分地描述和/或要求保护。因此，本概述不旨在是限制性的。
附图说明
结合在本说明书内并且是其一部分的附图展示了本教导的实施例并且与描述一起用于解释本教导的原理。
图1展示了根据实施例的家用网络分路器的示意图。
图2A展示了根据实施例的示出等输出4路Wye电阻式分路器的隔离度和插入损耗的曲线图。
图2B展示了根据实施例的示出等输出4路Wye电阻式分路器的回波损耗的曲线图。
图3A展示了根据实施例的4路家用网络分路器(例如，铁氧体的或电阻式的)，该网络分路器在输入端处具有无反射网络适配器并且在输出端口处具有高通滤波器(HPF)元件。
图3B展示了根据实施例的属于电阻式Wye型的4路家用网络分路器。
图4A展示了根据实施例的8路家用网络分路器，该网络分路器在输入端处具有无反射网络适配器并且在输出端口处具有HPF元件。
图4B展示了根据实施例的具有电阻式Wye网络而不具有滤波器的8路家用网络分路器。
图5展示了根据实施例的示出铁氧体磁芯分路器和电阻式分路器的MoCA频带(例如，1125至1675MHz)中的输入到输出插入损耗的比较的曲线图。
图6展示了根据实施例的示出铁氧体磁芯分路器和电阻式分路器的MoCA频带(例如，1125至1675MHz)中的输出到输出隔离度的比较的曲线图。
具体实施方式
本披露内容的实施例可以提供一种具有施加的频带限制(例如，限制于1125至1675MHz)的家用网络电阻式分路器，该分路器允许用于改进的家用或MoCA频带射频(RF)性能的替代性电路设计，从而不同于常规的宽带CATV分路器。电阻式分路器通常不用于CATV应用，因为与常规的铁氧体磁芯分路器相比，电阻式分路器的输入到输出插入损耗较高并且输出隔离度较低。当前，电信行业和CATV运营商正在从组合式完全接入和MoCA网络架构过渡到半隔离式家用网络架构，这可能会受益于本文披露的电阻式分路器。如本文所使用的，完全接入和MoCA网络允许所有设备接入外部CATV分发网络或CMTS(例如，前端)，而半隔离式家用网络架构是指包括接入设备和非接入设备的组合的网络，其中，接入设备(例如，诸如调制解调器、网关和DVR)在家庭外部进行接入，而非接入设备(诸如机顶盒)在家庭内部被100％隔离并且经由家用或MoCA频带仅耦合到接入设备。电阻式分路器的功能可以通过添加支持适配器电路来进一步改进，这些支持适配器电路改进不同网络(诸如CATV与MoCA)之间的耦合，或者提供DC阻断、雷电(例如，电涌/ESD)保护或低频噪声侵入减轻。电阻式分路器可以按原样进行串联级联，或者可以对电阻式分路器进行修改，其中，减少或移除了输入端口电阻器，从而将通过损耗(through-loss)降低多达2dB。
仅MoCA的网络内的非铁氧体分路器架构可以提高MoCA频带性能的质量。电阻式分路器的输入到输出插入损耗与铁氧体分路器大致相同，但其输出到输出隔离度却较小(基本是上平坦的)，这使得其非常适合在仅MoCA的网络内使用。这种结构可以在维持改进的带内平坦度的同时增加输出端口的计数。例如，具有12个输出端的电阻式分路器的输出隔离度小于22dB，这与2输出铁氧体分路器大致相同。因此，本文披露的电阻式分路器可以改进分路计数和MoCA带内质量。
电阻式分路器可以是仅家用网络的分路器，其输出端之间的隔离度减小。电阻式分路器可以是电阻式Wye型分路器，其中，R＝Zo(N-1)/(N+1)，其中，R＝电阻，Zo＝阻抗，并且N＝所匹配输出端的数量。电阻式Wye型分路器可以优于三角(delta)型分路器被选择，因为其可以更容易地适应N路分路器配置。Wye型N端口电路中的每个路径(例如，从输入端到任何输出端或从任何输出端到任何其他输出端)可以具有基本上相等值的串联电阻。Wye型N端口电路中的每个路径可以具有基本上相等的插入损耗和/或隔离度。电阻式分路器可以部署在家用网络内的任何位置，以提供更多数量的驻地设备输出端。电阻式分路器可以具有基本上平坦的通带响应。电阻式分路器可以具有比常规的非线性铁氧体分路器更好的无源互调(PIM)性能。包含高通噪声减轻或电涌和esd保护的电阻式分路器当耦合到CATV接入网络装置时可以使用无反射家用网络适配器(RNA)，以防止CATV干扰信号反射回到CATV网络中。在MoCA频带的输入到输出中，电阻式分路器和铁氧体分路器两者的插入损耗基本上相等。然而，在MoCA频带中，电阻式分路器与铁氧体分路器的输入到输出隔离度是不同的。更具体地，铁氧体分路器具有超过6个分路的过度隔离度，并且可能需要诸如双工桥接等次级电路才能实现功能性的家用(例如，MoCA)网络，而电阻式分路器除了提供明显更平坦的响应之外还可以提供25个或更多个分路才会接近功能性30dB的隔离度限制。
图1展示了根据实施例的家用网络分路器100。如所示出的，分路器100包括输入端110和一个或多个输出端(示出了四个：120、130、140、150)。电阻器112和电容器114可以串联在输入端110与分路点160之间。类似地，电阻器122、132、142、152和电容器124、134、144、154可以串联在分路点160与每个对应的输出端120、130、140、150之间。在至少一个实施例中，每个电阻器可以具有基本上相同的值(例如，45欧姆)，并且每个电容器可以具有基本上相同的值(例如，1000pF)。在至少一个实施例中，可以省略这些(例如，阻断)电容器中的一个或多个。
分路器100可以是或者包括在端口处具有DC阻断电容器的电阻式4路Wye型分路器。在示例中，对于Zo＝75欧姆并且N＝4；R＝Zo*(N+1)/(N-1)＝45欧姆。分路器100可以用在美国专利申请号15/638,933中描述的一种或多种应用中，该美国专利申请通过引用并入本文。在至少一个实施例中，可以添加分流扼流圈或分流线圈116、126、136、146、156，以进一步改进DC阻断、电涌抑制和/或噪声减轻。
图2A展示了根据实施例的示出等输出4路Wye电阻式分路器100的插入损耗和隔离度的曲线图200。X轴是以MHz为单位的频率，并且Y轴是以dB为单位的幅度。在对称设计或平衡设计中，插入损耗基本上等于所有路径处/中的隔离度。在1125至1675MHz时，输入到输出插入损耗(例如，S12、S13、S14……)＝12dB。在1125至1675MHz时，输出到输出隔离度(例如，从输出端120到输出端130、从输出端130到输出端140、和/或从输出端140到输出端150)＝12dB。插入损耗和隔离度在曲线图200中基本上重叠。
平衡的wye型电阻式分路器在设计上是对称的。因此，它们的插入损耗和隔离度是相同的参数，并且表示任两个端口之间的损耗幅度。在一些情况下，电路可能会因电阻值不同而失衡，从而导致各种端口组合之间的插入损耗或隔离度值不同。
图2B展示了根据实施例的示出等输出4路Wye电阻式分路器100的回波损耗的曲线图250。回波损耗几乎是理想的，而电容器在低频下引入高通滚降的影响较小。在1125至1675MHz时，所有端口(例如，在输入端110或任何输出端120、130、140、150处)的理想回波损耗＝60dB。添加了电抗部件或DC阻断电容器以实现逼真感，并将曲率添加到输出响应曲线图中。在至少一个实施例中，家用网络分路器响应的焦点在MoCa频带(例如，1125至1675MHz)中。图2A和图2B还示出了由端口处的阻断电容器和线圈引入的高通滚降。
图3A展示了根据实施例的具有无反射网络适配器310的4路家用网络分路器300(例如，铁氧体的或电阻式的)。当输出端口配置有用于DC阻断、电涌抑制和噪声减轻的高通元件时，可以部署适配器310。高通滤波器(HPF)元件321至324可以连接到输出端口。HPF元件321至324可以是串联的DC阻断电容和分流线圈的任意组合。当使用HPF元件321至324时，RNA 310可以连接到输入端口以防止CATV带宽中的反射。图3B展示了根据实施例的属于电阻式Wye型的4路家用网络分路器350。
图4A展示了根据实施例的具有无反射网络适配器(RNA)410的8路家用网络分路器400。分路器400可以是用于噪声隔离的高通滤波器。在至少一个实施例中，可以在一个或多个(例如，全部)端口处部署低阶高通滤波器，以用于电涌保护和低频噪声侵入减轻。高通滤波器(HPF)元件421至428可以连接到输出端口。HPF元件421至428可以是串联的DC阻断电容和分流线圈的任意组合。当使用HPF元件421至428时，RNA410应连接到输入端口以防止CATV带宽中的反射。图4B展示了根据实施例的具有电阻式Wye网络而不具有滤波器的8路家用网络分路器450。
图5展示了根据实施例的示出铁氧体磁芯分路器510和电阻式分路器520的MoCA频带(例如，1125至1675MHz)中的输入到输出插入损耗的曲线图500。在铁氧体磁芯分路器510中，MoCA插入损耗显著降低。如所示出的，在铁氧体磁芯分路器510中，直到大约3个分路或输出端口，插入损耗小于大约10dB。在16个分路或输出端口时，插入损耗降至大约22dB。在电阻式Wye分路器520中，直到大约20或大约25个分路或输出端口，MoCA插入损耗小于大约30dB。
图6展示了根据实施例的示出铁氧体磁芯分路器610和电阻式分路器620的MoCA频带(例如，1125至1675MHz)中的输出到输出隔离度的曲线图600。在铁氧体磁芯分路器610中，MoCA隔离度显著减小。随着输出端数量的增加，常规的铁氧体磁芯分路器610的隔离度增大。相反，随着输出端数量的增加，电阻式分路器620的隔离度的增大不断减小。换句话说，随着输出端数量的增加，隔离度继续增大，但是随着每个输出端的添加，隔离度增大的量越来越小。因此，电阻式分路器620可以是用于诸如在家用网络中使用的更高分路应用的经改进选择。尽管在附图中未描绘，但是家用网络分路器可以利用绕线扼流圈或线圈分流器在RF端口处接地，以进一步增强电涌抑制或噪声侵入抑制。
如所示出的，在铁氧体磁芯分路器610中，在超过4个分路时隔离度小于大约30dB，并且需要诸如MoCA桥接双工器等附加电路系统以使其起作用。在16个分路或输出端口时，隔离度降至大约90dB。在电阻式分路器620中，MoCA隔离度在4个分路或输出端上小于大约15dB，在8个分路或输出端上小于大约20dB，在16个分路或输出端上小于大约25dB，并且在25个分路或输出端口上小于大约30dB。
在输出端口处采用分流扼流圈或分流线圈以增强低频噪声减轻、电涌和esd保护的一些家用网络分路器也可以在输入端口处采用电阻式网络适配器以防止CATV频带中的反射。
虽然本文已经披露了各个方面和实施例，但是对于本领域的技术人员而言，其他方面和实施例将变得显而易见。本文披露的各个方面和实施例是为了说明的目的，而且并不旨在进行限制，其中真实的范围和精神由权利要求指示。本披露内容不限于本申请中描述的特定实施例，这些实施例旨在作为各个方面的说明。如对本领域技术人员将显而易见的，可以在不脱离其精神和范围的情况下进行许多修改和变化。根据以上描述，除了本文列举的装置之外，在本披露内容范围内的功能等效的装置对于本领域技术人员将是显而易见的。此类修改和变化旨在落入所附权利要求的范围内。本披露内容仅受所附权利要求的条款以及这些权利要求有权考虑的等效物的全部范围的限制。还应当理解，本文使用的术语仅出于描述特定实施例的目的而并非旨在进行限制。
关于在本文中使用基本上任何复数和/或单数术语，本领域的技术人员可以根据上下文和/或应用的需要将复数翻译成单数和/或将单数翻译成复数。为了清晰起见，本文中可以清晰地阐述各种单数/复数的转换。
本领域的普通技术人员将理解，一般而言，本文中以及尤其是在所附权利要求中使用的术语(例如，所附权利要求的主体)通常旨在是“开放性的”术语(例如，术语“包括”应当被解释为“包括但不限于”，术语“具有”应当被解释为“至少具有”，术语“包括”应当被解释为“包括但不限于”等等)。本领域的普通技术人员将进一步理解，如果意指特定数目的所引入的权利要求陈述，那么将在该权利要求中明确陈述这种意图，并且在不存在这种陈述的情况下，不存在这种意图。例如，为了帮助理解，所附权利要求可能包含使用引入性短语“至少一个”和“一个或多个”来引入权利要求陈述。然而，此类短语的使用不应被解释为暗示权利要求陈述通过不定冠词“一个”或“一种”的引入将包含这种引入的权利要求陈述的任意特定权利要求限制为仅包含一个这种陈述的实施例，即使当同一权利要求包括这些引入性短语“一个或多个”或“至少一个”以及诸如“一个”或“一种”等不定冠词(例如，“一个”和/或“一种”应当被解释为意指“至少一个”或“一个或多个”)；这对于用于引入权利要求陈述的定冠词的使用同样有效。另外，即使明确地陈述特定数目的所引入的权利要求陈述，本领域的普通技术人员将认识到这种陈述也应当被解释为意指至少所陈述的数目(例如，没有其他修饰语的“两个陈述”的直接陈述意指至少两个陈述、或者两个或更多个陈述)。此外，在使用类似于“A、B和C中的至少一项等”的惯例的情况下，通常，这种构造旨在本领域技术人员将理解该惯例的意义上(例如，“系统具有A、B和C中的至少一项”将包括但不限于系统单独具有A、单独具有B、单独具有C、A与B一起、A与C一起、B与C一起和/或A、B和C三者一起等)。在使用类似于“A、B或C中的至少一项等”的惯例的情况下，通常，这种构造旨在本领域技术人员将理解该惯例的意义上(例如，“系统具有A、B或C中的至少一项”将包括但不限于系统单独具有A、单独具有B、单独具有C、A与B一起、A与C一起、B与C一起和/或A、B和C三者一起等)。本领域的普通技术人员将进一步理解，无论是在说明书、权利要求还是附图中，呈现两个或更多个替代性术语的几乎任何分隔性词语和/或短语都应当被理解为考虑到包括这些术语中的一者、这些术语中的任一者或这两个术语的可能性。例如，短语“A或B”将被理解为包括“A”或“B”或“A和B”的可能性。另外，当以马库什组(Markush group)的方式来描述本披露内容的特征或方面的情况下，本领域技术人员将认识到，由此也按照马库什组的任何单独的成员或多个成员的子群组来描述本披露内容。

Claims (20)

1.一种用于在家用网络中使用的分路器，该分路器包括：
输入端；
多个输出端，该多个输出端至少包括第一输出端和第二输出端；
在该输入端与该多个输出端之间的分路点；
在该输入端与该分路点之间串联连接的第一电阻器和第一电容器；
在该分路点与该第一输出端之间串联连接的第二电阻器和第二电容器；
在该分路点与该第二输出端之间串联连接的第三电阻器和第三电容器；
其中：
该输入端、该第一输出端和该第二输出端形成电阻式Wye型分路器；
第一路径配置为在该输入端与该第一输出端之间延伸；
第二路径配置为在该输入端与该第二输出端之间延伸；
第三路径配置为在该第一输出端与该第二输出端之间延伸；
该第一路径和该第二路径配置为提供相等的串联电阻；
该第一路径和该第二路径配置为提供相等的串联阻抗；
该第一路径和该第二路径配置为提供相等的插入损耗；
该第三路径配置为提供小于25dB的隔离度；以及
该分路器的频带限制在1125MHz至1675MHz之间。
2.如权利要求1所述的分路器，其中，该分路器不包含铁氧体。
3.如权利要求1所述的分路器，其中，该分路器的插入损耗大于非线性铁氧体分路器的插入损耗。
4.如权利要求1所述的分路器，其中，该分路器的隔离度小于非线性铁氧体分路器的隔离度。
5.如权利要求1所述的分路器，其中，该分路器具有比非线性铁氧体分路器更好的无源互调性能。
6.一种用于在家用网络中使用的分路器，该分路器包括：
输入端；
多个输出端，该多个输出端至少包括第一输出端和第二输出端，其中：
该输入端、该第一输出端和该第二输出端形成电阻式Wye型分路器；
第一路径配置为在该输入端与该第一输出端之间延伸；
第二路径配置为在该输入端与该第二输出端之间延伸；
第三路径配置为在该第一输出端与该第二输出端之间延伸；
该第一路径和该第二路径配置为提供相等的串联电阻；
该第一路径和该第二路径配置为提供相等的插入损耗；以及
该第三路径配置为提供小于30dB的隔离度。
7.如权利要求6所述的分路器，其中，该第一路径和该第二路径配置为提供相等的串联阻抗。
8.如权利要求6所述的分路器，其中，该分路器的频带限制在1125MHz至1675MHz之间。
9.如权利要求6所述的分路器，其中，随着输出端数量的增加，该分路器的隔离度的增大不断减小。
10.如权利要求6所述的分路器，其中，R＝Zo(N-1)/(N+1)，并且其中，R表示电阻，Zo表示阻抗，并且N表示输出端的数量。
11.如权利要求6所述的分路器，其中，该分路器配置为提供平坦的通带响应。
12.如权利要求6所述的分路器，进一步包括在该输入端与该多个输出端之间串联连接的无反射家用网络适配器，该网络适配器当高通滤波器元件连接到输出端口时防止有线电视CATV干扰信号反射到CATV网络中。
13.如权利要求6所述的分路器，其中，该多个输出端的数量为2至4，且该第三路径中的隔离度小于15dB。
14.如权利要求6所述的分路器，其中，该多个输出端的数量为2至16，且该第三路径中的隔离度小于25dB。
15.如权利要求6所述的分路器，其中，该多个输出端的数量为16至24。
16.一种用于在家用网络中使用的分路器，该分路器包括：
输入端；
多个输出端，该多个输出端至少包括第一输出端和第二输出端，其中：
该输入端、该第一输出端和该第二输出端形成电阻式Wye型分路器；
第一路径配置为在该输入端与该第一输出端之间延伸；
第二路径配置为在该输入端与该第二输出端之间延伸；
第三路径配置为在该第一输出端与该第二输出端之间延伸；
该第一路径和该第二路径配置为提供相等的串联电阻；
该第一路径和该第二路径配置为提供相等的插入损耗；
该分路器不包含铁氧体；以及
该第三路径配置为提供小于20dB的隔离度。
17.如权利要求16所述的分路器，进一步包括在该输入端与该多个输出端之间串联连接的无反射家用网络适配器，该网络适配器防止有线电视CATV干扰信号反射回到CATV网络中。
18.如权利要求16所述的分路器，其中，该分路器的频带限制在1125MHz至1675MHz之间。
19.如权利要求16所述的分路器，其中，该分路器配置为提供平坦的通带响应。
20.如权利要求16所述的分路器，其中，随着输出端数量的增加，该分路器的隔离度的增大不断减小。
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