CN113359247B - 同轴固紧组件以及混合式光纤同轴节点 - Google Patents

同轴固紧组件以及混合式光纤同轴节点 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种同轴固紧组件以及混合式光纤同轴节点，同轴固紧组件包含集成的机械式止挡以防止过度插入及维持额定/期望的阻抗值，以实现高频切换(如1.8‑3Ghz或更高)。同轴固紧组件包含一同轴插座，其是由用于至少部分地接收并耦接于同轴连接器的开口所定义；此开口连通于同轴固紧组件内的固紧空腔；射频互连至少部分地延伸到固紧空腔中，射频互连具有电性耦接到一个电子元件的第一端以及沿着相对于第一末端呈一预设角度(例如实质上为90度)的方向延伸的第二端；第二末端定义了一个配合面，其在固紧空腔中对齐，使得沿着同轴线缆导体针脚的插入路径的假想线相交于此配合面。

Description

同轴固紧组件以及混合式光纤同轴节点
技术领域
本发明涉及通讯系统，特别涉及一种同轴固紧组件，其包含集成的机械式止挡以确保相关联的同轴中心针脚的合适插入距离，以及关于一种使用其的混合式光纤同轴(hybrid fiber-coaxial，HFC)节点。
背景技术
宽带网络采用了混合式光纤同轴(hybrid fiber-coaxial，HFC)的架构以将入射光讯号转为射频(RF)能量以及将出射的射频能量转回光讯号。这样的宽带网络能提供网络与有线电视服务(CATV)。HFC架构通常包含多个HFC光学节点(node)(也可称为光节点、HFC节点或节点)所构成的光纤基干。HFC节点设置于预定的地理位置以为N个数量的终端使用者家庭与企业提供服务。
HFC节点包含耦接于一或多个光纤的入埠侧以接收光讯号，以及包含出站侧(或返回侧)，其包含四个同轴连接器埠并带有同轴扣合装置/组件。HFC节点通过同轴连接器埠接收返回讯号，然后通过于HFC节点内的光转换器进行双工(diplexed)和组合。因此，射频讯号被转换成光并传输到HFC中心节点，而中心节点协调至每个终端用户家/位置的传输。
HFC架构藉由消除长串接放大器的必要性，以及通过提供更大的容错能力和将停机限制在相对少数量的终端用户，从而超越了先前CATV的局限。然而，由于持续地有更多频道、更高质量内容和高速信息服务等需求，现有的HFC系统被推向极限。为此，有线电视营运商采用了有线电缆数据服务接口规范(Data Over Cable Service InterfaceSpecification，DOCSIS)，以标准化现有的HFC网络，以提供额外的带宽(bandwidth)来提升电视与网络服务。
DOCSIS 3.1(2017)的改进引入了DOCSIS 3.1品牌技术下所谓的“全双工(FullDuplex)DOCSIS”，以允许宽带速度到达讯号下送(downstream)为10Gbps而讯号上送(upstream)为1Gbps。在4.0技术品牌下，相同的技术出现于DOCSIS 4.0规范(于2019年发布)。/>4.0技术旨在实现10Gbps的讯号上送速度，以提供对称的高容量数据服务。但将/>4.0技术引入与布署于现有的HFC网络会产生许多挑战。
发明内容
本发明的其中目的在于提出一种具有集成的机械式止挡的同轴连接器固紧组件(或称为同轴固紧组件)以及施行其的混合式光纤同轴模块(或称为混合式光纤同轴节点)，以助于提升和部署能满足4.0需求的HFC网络以及支持可插拔同轴连接器与讯号频率至1.8Ghz以上的其他通讯系统。
根据本发明的其中一方面揭露了一种同轴固紧组件。同轴固紧组件包含由过渡至固紧空腔的一个开口所定义的一个同轴插座，此同轴插座至少部分地接收并耦接于同轴线缆，而一射频针脚至少部分延伸进入同轴插座的固紧空腔，此射频针脚包含电性耦接于一电子构件的第一部以及定义配合面以于插入固紧空腔时电性耦接同轴线缆的中心针脚的第二部，其中射频针脚包含至少一弯折部，以使第二部以相对于第一部呈预设角度的方向延伸。
根据本发明的另一方面揭露了一种混合式光纤同轴节点，其包含有至少一个第一同轴插座的射频输入输出接口，以接收并可移动地耦接一个插入的同轴连接器，第一同轴插座包含定义了固紧空腔的一个本体，以及包含一个开口以至少部分地接收此插入的同轴连接器，开口连通固紧空腔，以接收插入的同轴连接器的中心针脚，而一射频互连至少部分地沿伸进入固紧空腔，此射频互连具有电性耦接于混合式光纤同轴节点的电子构件的第一部以及能提供配合面以电性耦接于插入的同轴连接器的中心针脚的第二部，其中射频互连的第二部以相对于射频互连的第一部呈预设角度的方向延伸，一光收发器配置能通过一或多个光纤光耦接于混合式光纤同轴网络，其中射频输入输出接口与光收发器配置通过光电转换配置而相交连，以将入站光讯号转换为电讯号以通过射频输入输出接口输出，以及将出站射频讯号转换为光讯号以通过光收发器配置在HFC网络进行传输。
以上的关于本发明揭露内容的说明及以下的实施方式的说明，系用以示范与解释本发明的精神与原理，并且为本发明的保护范围提供更进一步的解释。
附图说明
图1示出了HFC节点的具弹性的同轴连接器固紧组件的示例的截面图。
图2示出了根据本发明的一实施例的有同轴连接器固紧组件的HFC节点的示例的立体图。
图3示出了根据本发明的一实施例的图2的HFC节点的侧视图。
图4示出了根据本发明的一实施例的图2的HFC节点的截面图。
图5示出了根据一实施例的具有集成的射频互连装置的绝缘构件的截面图，以用于图2的HFC节点的一或多个同轴连接器固紧组件中。
图6示出了具有集成的射频互连装置的绝缘构件的另一剖视图，以用于图2的HFC节点的一或多个同轴连接器固紧组件中。
图7示出了根据一实施例的在图2的HFC节点的固紧空腔内的图6的绝缘构件。
图8示出了根据本发明的一实施例的HFC节点的另一剖视图。
【附图标记说明】
HFC节点 102
插座 103
同轴连接器 104
射频针脚 106
弹簧加压构件 108
中心针脚 110
末端 111
HFC节点 200
壳体 204
空腔 205
第一电源供应器 206-1
第二电源供应器 206-2
光电转换配置 208
第一同轴接口 210-1
第二同轴接口 210-2
第一同轴插座 212-1
第二同轴插座 212-2
本体 213
同轴线缆 214
开口 216
固紧空腔 218
绝缘构件 219
射频互连 220
配合面 222
第一末端 224-1
第二末端 224-2
第一弯折部 228
导体针脚 230
绝缘构件/对齐构件 232
绝缘构件 232’
套管 234
唇部 238
接地互连 240
接地互连 240’
纵向轴线 250
金属接地件 802
具体实施方式
以下将以实施方式详细叙述本发明的详细特征以及优点，其内容足以使本领域普通技术人员了解本发明的技术内容并据以实施，但非以任何观点限制本发明的范畴。
如上所述，有线营运商在部署和更新符合4.0技术及符合更带宽要求的HFC网络时面临着许多艰巨的挑战。这些挑战包含了因为高频传输而产生的一系列问题(包含插入耗损、噪声、传输路径长度引起的能量耗损等)，使得全网服务的质量下降。此外，在加入以1.8至3GHz传输频率下运行以满足/>4.0的HRC网络时，现有的HFC节点、分接头(tap)和放大器也会使得服务质量下降。
此类的装置所面临其中一项特殊挑战是有关于能使标准同轴连接器耦接的同轴连接器埠。HFC节点通常包含弹簧加压的固紧机构，以在同轴线缆的中心导体针脚(centerconductor pin)(这里也称为中心针脚)上施加均匀的力，如图1的截面图所示。如图所示，HFC节点102包含一插座(receptacle)103以接收同轴连接器104。HFC节点102更包含一弹簧加压构件108，在插座103内对齐以对同轴连接器104插入插座103时提供偏压给中心针脚110。此偏压可使中心针脚110朝射频针脚(RF pin)106移动，从而抓住(seizing)或固紧中心针脚110并使其电性连接于射频针脚106，以扩展为一个关联的放大器装置(未绘示)。这种弹簧加压的固紧机构，能减少现场技术人员不当或不正确插入针脚等问题，例如可能会使针脚产生扭矩。
然而，本发明已知现有的固紧机构/组件并不能解决中心针脚110总长度的变化及/或过度插入插座103等问题。举例来说，中心针脚110过度插入插座会使末端111超过射频针脚106，即使只有1mm，但在1.8-3GHz的频率范围仍可明显地降低讯号传输。至少部分的原因是由于所产生的阻抗变化和这种高频讯号传输使得中心针脚110引起类似电容的反应。
为了不断提升和部署能满足4.0需求的HFC网络以及支持可插拔同轴连接器与讯号频率至1.8Ghz以上的其他通讯系统，至少部分将仰赖于固紧组件，其能机械上地兼容现有的同轴连接器并减少或消除不当插入同轴连接器所产生的讯号衰减。
因此，依据一实施例，提出了一种用于HFC装置的同轴固紧组件，其包含一种集成的机械式止挡(mechanical stop)，能防止针脚过度插入，以及能维持额定(nominal)/期望的阻抗值，以实现高频切换(如1.8-3Ghz或更高)。详细来说，本发明的一同轴固紧组件包含一同轴插座，其是由用于至少部分地接收并耦接于同轴连接器的一个开口所定义。此开口连通于同轴固紧组件内的固紧空腔。射频互连(RF interconnect)至少部分地延伸到固紧空腔中，其中射频互连具有一第一端，以电性耦接到一个电子元件(例如，放大器)以及具有一第二端，以沿着相对于第一末端呈一个预设角度(例如实质上为90度)的方向延伸。第二末端定义了一个配合面(mating surface)，该配合面基于该预设角度在固紧空腔中对齐，如此，沿着同轴线缆导体针脚的插入路径的假想线相交于射频互连的配合面。因此，当导体针脚一旦插入固紧空腔，导体针脚就会“向下”靠在配合面。
本发明的同轴固紧组件因而提供了一种相对简单的对齐功能与固紧机构，以显著地降低将导体针脚过度插入固紧空腔的可能性。此外，射频互连提供的集成的机械式止挡在固紧空腔内提供了触觉反馈给技术人员，以直观的方式指出同轴线缆与HFC节点/装置之间已成功地插入和电性互连。
本发明并不限于如下所讨论和附图所绘示的能用于HFC装置的同轴固紧组件。与下文所公开的内容一致的同轴固紧组件也存在细微的调整以可应用于其他支持同轴线缆连接的装置中。
回到图2～4，示出了根据本发明的实施例的HFC节点200的示例。如图所示，HFC节点200包含一壳体204，且为了清楚的目的省略绘示了外盖。壳体204包含多个侧墙，以定义出一个空腔205。空腔205包含设置于其中的第一电源供应器206-1与第二电源供应器206-2以及一光电转换配置(optical-electrical conversion arrangement)208。空腔205更包含一个多通道光收发器模块(未绘示)，其具有光发射次组件(transmitter opticalsubassembly，TOSA)以及光接收次组件(receiver optical subassembly，ROSA)以发送和接收例如来自相关连的HFC网络的光讯号。此光收发器配置可于以下也可简称为“光线路卡(optical line card)”。
壳体204更包含第一同轴接口210-1与第二同轴接口210-2，设置于壳体204的相对侧。第一同轴接口210-1与第二同轴接口210-2也可统称为射频输入输出(input-output，IO)接口。第一同轴接口210-1与第二同轴接口210-2可各提供至少一个同轴耦接插座，其在本文中也可称为“同轴固紧插座”或简称为“同轴插座”。从图3可更清楚地看到，第一同轴接口210-1包含多个同轴插座，即第一同轴插座212-1与第二同轴插座212-2。
第一同轴插座212-1与第二同轴插座212-2各将插入的同轴线缆(更具体地是指插入的同轴线缆的导体针脚)电性耦接至光电转换配置208。同轴线缆的导体针脚于本文可称为“中心导体针脚”或简称为“中心针脚”。如下所述，第一同轴插座212-1与第二同轴插座212-2各具有一个同轴固紧组件，以确保所插入的同轴线缆正确地插入并电性耦接至光电转换配置208。
光电转换配置208通过射频互连而电性耦接至第一同轴插座212-1与第二同轴插座212-2。下文的讨论与附图以射频互连针脚来描述与绘示射频互连，但其他形状或构型的射频互连装置也属于本发明的范畴。
光电转换配置208还可耦接于前述的光线路卡。光电转换配置208包含硬件(例如，电路与微控制器等)、软件(例如，固件、汇编语言码等)或其组合，以在第一同轴接口210-1、第二同轴接口210-2与光线路卡之间提供互连/交叉连接。
因此，于运作时，光电转换配置208能将通过光线路卡从HFC网络接收的入站光讯号转换为电射频讯号(于此可简称为“射频讯号”)，以通过第一同轴接口210-1与第二同轴接口210-2进行输出。此外，光电转换配置208能将通过第一同轴接口210-1与第二同轴接口210-2接收的输出射频讯号转换为光讯号，以通过光线路卡在HFC网络上传输。
具体可参阅图4，其示出了示例性的第一同轴插座212-1的截面图。第一同轴插座212-1包含一本体213，其可与壳体204为一体成型为单件结构或是由多件结构所组成。较佳地，本体213可与壳体204分离，以让耦接到同轴线缆的多种不同类型的HFC装置能重复使用。在此情况下，本体213可为一体成型的单件结构(例如由单个本体所构成或是由多件结构所构成)。本体213可例如包含金属、塑料或其他合适的硬质材质。如下所述，本体213能提供电屏蔽(electrical shielding)以消除如外部的电干扰与其他噪声等。
本体213定义了过渡至能与固紧空腔218连通的开口216。本体213的内表面定义了固紧空腔218。固紧空腔218包含实质上沿平行于同轴线缆214的导体针脚230的方向延伸的纵向轴线250。纵向轴线250定义了导体针脚230的插入路径。
固紧空腔218可更包含如绝缘构件219的绝缘材质。绝缘构件219可包含以金属或其他适于提供电屏蔽的材质所构成的本体。绝缘构件219在插入固紧空腔218时至少部分地围绕同轴线缆的导体针脚230。
如图所示，射频互连220至少部分延伸进入固紧空腔218，以在同轴线缆214的导体针脚230与光电转换配置208的相关电子构件(如放大器装置)之间提供电性互连。射频互连220可为一个具有针脚的本体的构型，因而以下也可称为“射频针脚互连”或简称为“射频针脚”。射频互连220的本体包含一导电材料，如金属或金属合金。射频互连220的本体可为一体成型的单材质结构，或是由多件结构所构成。
于图4所示的实施例中，射频互连220包含一第一末端224-1，其定义了一第一段部，以电性耦接于光电转换配置208的相关电子构件。射频互连220更包含一第二末端224-2，相对于第一末端224-1，且其定义了一第二段部，以例如经由如下所述的配合面222来电性耦接同轴线缆214的导体针脚230。
第一末端224-1与第二末端224-2彼此以例如实质上夹90度的预设角度延伸。沿着射频互连220上至少有一个第一弯折部228可提供预设角度。较佳地，第一弯折部228，如图所示，具有为45±2度的弯折角度，可最大程度地减少或降低因为弯折不平缓(如为直角弯折)所引起的回波损耗(return loss)和阻抗失配(impedance mismatch)等问题。因此，第一弯折部228可包含一个相对较平顺的曲线，以减少反射并相对稳定的传输线阻抗。
射频互连220可与第一弯折部228一起成形，或者第一弯折部228也可以在制造后且安装至HFC节点之前通过手动或机械弯折装置等方式来形成。
可选地，第二末端224-2可更定义一套管(sleeve)234。套管234可包含一实质上圆柱状的形状，其能用于接收同轴线缆214的中心针脚230的末端的插口部(socket)，图5可较清楚地看清楚其的示例。配合面222定义至少一部分的插口部且可做为一个机械式的止挡，其将详述于后。套管234的插口部的直径可实质上等于或小于同轴线缆214的导体针脚230的直径。套管234可更包含弯曲侧墙，以在插口部开口定义出一个唇部238，以允许插入中心针脚230时有较大的容许公差。套管234可用于接收中心针脚230并与其具有摩擦配合，且能提供360度的直接电性接触。
接着，射频互连220可藉由对齐构件(alignment)/绝缘构件232而稳固地固定于固紧空腔218内，这将详述于后。此对齐构件包含配合面222，配合面222例如基于第一弯折部228的预设角度而设置成能使固紧空腔218的纵向中心线(如标号250)贯穿的位置。或者，对齐构件包含的配合面222设置于固紧空腔218内能使沿着导体针脚230的插入路径所形成的一条假想线与之交叉的位置。较佳地，配合面222在固紧空腔218内的对齐包含能使射频互连220的第二末端224-2能径向地且轴向地对齐同轴线缆214的导体针脚230的位置。此轴向且径向的对齐能使同轴线缆214的中心针脚230的末端(更具体地说是中心针脚230的末端的表面)能直接地接合配合面222。
因此，射频互连220可作为电性互连也可作为机械式止挡/限位，以限制同轴线缆214的导体针脚230的插入仅能至一预定义距离。这能有效地消除或将导体针脚230插入超出预定的电耦合所预定的位置的可能性，因而可在同轴连接器保持额定阻抗(nominalimpedance)。此外，当中心针脚230“向下”靠在配合面而不能更进一步插入时，射频互连220能提供触觉反馈给使用者/技术人员。
接着，固紧空腔218可选地包含设置于其中的一个绝缘/对齐构件232，其也可于本文称为“绝缘构件”。绝缘构件232包含塑料或其他合适的介电材料。绝缘构件232包含能定义通道(channel)/凹槽(groove)的一个本体，以便于至少部分地接收射频互连。该通道更包含一个弯曲/角度，其对应于射频互连220的预设角度。因此，如前所述，绝缘构件232可稳固地将射频互连220固定于固紧空腔218内。
参阅图5，绝缘构件232可具有一个可选的接地面互连240，其可于本文被称为“接地互连(ground interconnect)”。如图所示，接地互连240可至少部分地延伸通过绝缘构件232的本体。接地互连的一部分可自绝缘构件232的本体延伸以电性耦接(如直接地电性耦接)相关连的同轴固紧组件及/或节点壳体(例如，壳体204)的侧墙。举例来说，如图7的实施例所示，接地互连240的每一端电性耦接定义出本体213的表面。接地互连240可将噪声或其他会降低讯号质量的干扰接地。
图6示出了绝缘构件232的另一个示例实施例。如图所示，设置于绝缘构件232内的接地互连240’包含一个T形构型，其包含一个由一杆状段支撑的圆形盘/盘状段。此杆状段可例如与本体213接触与进行电性耦接。此杆状段因而能在邻近于同轴线缆的中心导体处提供一个接地接口。而此圆形盘/盘状段可自绝缘构件232延伸并电性耦接于本体213，以增加接地接触。例如，如图所示的杆状段及/或圆形盘可电性耦接至定义本体213的侧墙，以达到接地的目的。如图6，杆状段至少部分从绝缘构件232延伸以实现此电性耦接。
图8示出了根据一实施例的另一HFC节点的截面图。如图所示，本体213包含了一个包含金属接地件802的固紧空腔。金属接地件802可以与本体213相同或不同的材质所构成。于一实施例中，金属接地件802包含铝。如图所示，金属接地件802包含一个倾斜/弯曲配合面以耦接于绝缘构件232’并支撑着绝缘构件232’。绝缘构件232’的构型可实质上相似于如上所述的绝缘构件232，因此为达简洁的目的，重复的内容将不再赘述。然而，如图所示，绝缘构件232’包含一个弯曲本体，其对应于金属接地件802的倾斜/弯曲配合面。
虽然本发明以前述的实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。在不脱离本发明的精神和范围内，所为的更动与润饰，均属本发明的专利保护范围。

Claims (14)

1.一种同轴固紧组件，所述同轴固紧组件包含：
一同轴插座，由过渡至一固紧空腔的一开口所定义，该同轴插座至少部分地接收并耦接于一同轴线缆；
一射频(RF)针脚，至少部分延伸进入该同轴插座的该固紧空腔，该RF针脚包含电性耦接于一电子构件的一第一末端以及定义一配合面以于插入该固紧空腔时电性耦接一同轴线缆的一中心针脚的一第二末端，其中该RF针脚包含至少一弯折部，以使该第二末端以相对于该第一末端呈一预设角度的方向延伸，其中该同轴插座与该固紧空腔至少部分由一第一材质所定义，其中一对齐构件设置于该固紧空腔内，该对齐构件具有由一第二材质所构成的一本体，该第二材质相异于该第一材质，该本体定义了一通道，该通道用以接收并稳固地将该RF针脚的该第二末端固定于该固紧空腔内；以及
一接地互连，设置于该对齐构件的该本体内。
2.如权利要求1所述的同轴固紧组件，其中该第二末端相对于该第一末端的该预设角度能使该第二末端的该配合面对齐该同轴线缆的该中心针脚，以使沿着该同轴线缆的该中心针脚的一插入路径的一假想线交叉于该配合面。
3.如权利要求1所述的同轴固紧组件，其中该RF针脚的该第二末端用于在插入该固紧空腔时轴向地对齐该同轴线缆的该中心针脚，以使定义该中心针脚的一末端的一表面能直接地接合于该RF针脚的该第二末端的该配合面。
4.如权利要求1所述的同轴固紧组件，其中该RF针脚的该第二末端的该配合面能作为机械式止挡，从而能基于直接接合于该配合面以使该同轴线缆的该中心针脚插入该固紧空腔仅能至一预定义距离。
5.如权利要求4所述的同轴固紧组件，其中该RF针脚的该第二末端与该中心针脚的直接接合能提供技术人员一个适当插入该同轴线缆的触觉回馈。
6.如权利要求1所述的同轴固紧组件，其中该RF针脚的该第二末端定义一套管，该套管对齐于该固紧空腔之中以于插入该固紧空腔时接收该同轴线缆的该中心针脚的至少一部分。
7.如权利要求1所述的同轴固紧组件，其中该RF针脚是由单一材质所构成。
8.如权利要求1所述的同轴固紧组件，其中该同轴插座与该固紧空腔的该第一材质包含一导电材料，而该对齐构件的该第二材质包含一介电材料。
9.如权利要求8所述的同轴固紧组件，其中该第二材质包含塑料。
10.如权利要求1所述的同轴固紧组件，更包含一接地面互连，设置于该对齐构件的该本体中。
11.如权利要求1所述的同轴固紧组件，其能实现于一个能以至少1.8GHz的频率进行射频讯号传输的混合式光纤同轴节点。
12.一种HFC节点，所述HFC节点包含：
一RF输入输出(IO)接口，具有至少一第一同轴插座，以接收并可移动地耦接一插入的同轴连接器，该第一同轴插座包含：
一本体，定义出一固紧空腔；
一开口，以至少部分地接收该插入的同轴连接器，该开口连通该固紧空腔以接收该插入的同轴连接器的一中心针脚；
一射频(RF)互连，至少部分地沿伸进入该固紧空腔，该RF互连具有一第一部以及一第二部，该第一部电性耦接于该HFC节点的一电子构件，该第二部提供一配合面，以电性耦接于该插入的同轴连接器的该中心针脚，其中该RF互连的该第二部以相对于该RF互连的该第一部呈一预设角度的方向延伸；
一套管，由该RF互连的该第二部所定义，该套管定义出一圆柱状插口部，该圆柱状插口部具有一内直径，该内直径实质上等于或小于该插入的同轴连接器的该中心针脚的一直径；
一对齐构件，设置于该固紧空腔中并定义出一通道以稳固地将该RF互连固定于该固紧空腔中，使得该固紧空腔的一向中心线交叉于由该RF互连的该第二部所定义的该配合面，其中该对齐构件包含一介电材料，其中该对齐构件更包含设置于该介电材料中的一接地面互连；以及
一光收发器配置，光耦接于一HFC网络。
13.如权利要求12所述的HFC节点，其中该射频互连包含一导电针，其中该导电针包含介于该第一部与该第二部之间的一弯折部，以提供该预设角度，该弯折部具有小于90度的弯曲半径。
14.如权利要求12所述的HFC节点，其中该配合面定义该圆柱状插口部的一部分，其中，响应于该同轴连接器插入至一预定义距离，该插入的同轴连接器的该中心针脚直接地接合于该圆柱状插口部的该套管内的该配合面并与其电性耦接。
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