CN1520651A - 未冷却激光器产生窄播catv信号 - Google Patents

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Abstract

一种有线电视(CATV)分布系统(10)和一种用于形成和使用有线电视(CATV)分布系统(60)的方法。在第一实施例中，由一未冷却的激光器产生了窄播光信号(66)，并且接收器(68)将该窄播光信号(66)转换成窄播电信号(72)。在第二实施例中，通过CATV分布系统(10)的集线器(14)上的光耦合器(16)将未冷却的激光器所产生的窄播光信号(19)与广播光信号(13)组合在一起以产生了合成光信号(20)，在CATV节点(24)上将该合成光信号(20)分别分离成广播和窄播光组分、将其分别转换成广播和窄播电组分、并将其组合成合成电信号(42)。在第三实施例中，由一未冷却的激光器产生了窄播光信号(19)，并且此后由单一接收器(36)将该窄播光信号(19)与广播光信号(13)组合在一起。

Description

未冷却激光器产生窄播CATV信号
技术领域
本发明涉及有线电视(CATV)分布系统中的窄播信号，以及产生并使用该窄播信号的方法。
背景技术
有线电视(CATV)分布系统传送广播信号和窄播信号。当将广播信号传送到所有终端用户时，窄播信号被选择性的传送到一群有限的最终用户。将来自数据转发器的广播信号传送到集线器。在集线器中产生了窄播信号。集线器处的传输器将组合有广播信号的窄播信号传送到CATV节点。令人遗憾地的是，集线器处的传输器很昂贵。此外，产生窄播信号的成本很高。因此，有必要减小在CATV分布系统的集线器中有关窄播信号的产生及传输的成本。
发明内容
本发明提出了一种有线电视(CATV)分布系统，该系统包括用于产生窄播光信号的未冷却激光器。
本发明提出了一种有线TV(CATV)分布系统，该系统包括：
—未冷却的激光器，用于产生窄播光信号；以及
—位于集线器处的一光耦合器，其中该光耦合器接收广播信号和窄播信号，并且进一步将窄播信号和广播信号组合在一起以产生一合成光信号。
本发明提出了一种用于形成有线电视(CATV)分布系统的方法，该方法包括提供未冷却的激光器以产生窄播光信号。
本发明提出了一种用于形成有线电视(CATV)分布系统的方法，该方法包括：
提供未冷却的激光器以产生窄播光信号；并且
提供位于集线器处的一光耦合器，其中该光耦合器接收广播信号和窄播信号，并且进一步将窄播信号和广播信号组合在一起以产生一合成光信号。
本发明提出了一种使用有线电视(CATV)分布系统的方法，该方法包括由一未冷却的激光器产生窄播光信号。
本发明提出了一种使用有线电视(CATV)分布系统的方法，该方法包括：
—未冷却的激光器产生一窄播光信号，该窄播光信号具有位于窄播光信号之内的处于一个或多个频率上的窄播失真，其中窄播失真包括至少一个两阶失真或三阶失真，并且其中处于一个或多个频率的每个频率上的窄播信号位于窄播光信号的带宽之内；
将窄播光信号转换成一修改的窄播光信号，该改进的窄播光信号的窄播失真已被降低到处于广播光信号的噪声级容差之内，并且其中该转换是由一线性电路完成的；
—由集线器上的光耦合器来接收广播信号以及已改进的窄播光信号；并且
—由光耦合器通过将已改进的窄播光信号与广播信号组合在一起而产生了合成光信号。
本发明降低了产生窄播信号以及其在CATV分布系统的集线器之中进行传输的成本。
附图说明
图1给出了根据本发明实施例的有线电视(CATV)分布系统的方框图，该系统包括由一未冷却的激光器产生了窄播信号。
图2给出了根据本发明实施例的有线电视(CATV)分布系统的方框图，该系统包括由一未冷却的激光器产生了窄播信号。
图3描述了根据本发明实施例的由一线性电路来降低或消除图1中的所产生的窄播信号的频率失真。
图4描述了图3的线性电路的一个实施例；
图5给出了根据本发明实施例的有线电视(CATV)分布系统的方框图，该系统包括由一未冷却的激光器产生了窄播信号；
图6描述了根据本发明实施例的典型广播信号频带和典型窄播信号频带；
图7描述了根据本发明实施例的分布式广播信号频带以及分布式窄播信号频带。
具体实施方式
图1给出了根据本发明实施例的有线电视(CATV)分布系统10的方框图。CATV分布系统10包括位于CATV集线器14上的一光耦合器16，其中光耦合器16将广播光信号13与窄播光信号19组合在一起以形成合成光信号20。光耦合器16包括为本领域任一普通技术人员所熟知的用于将多个光信号组合成合成光信号的任一设备(例如波分复用(WDM)设备)。将合成光信号20传送到CATV节点24，该CATV节点24将合成光信号20转换成合成电信号42以将其传送到诸如机顶盒这样的终端站点。尽管图1给出了一个CATV集线器14，但是CATV分布系统10可包括多个这样的CATV集线器14。类似的，尽管图1给出了一个CATV节点24，CATV分布系统10可包括多个其耦合到每个CATV集线器14上的CATV节点24。
在图1中，通过光网络81将来自广播源12的广播光信号13传送到集线器14。光网络81包括诸如尤其是信号模式光纤和色散位移光纤这样的各种长度的各类光纤。光网络81还包括尤其是掺铒光纤放大器(EDFA)、半导体光放大器(SOA)、密集波分复用放大器(DWDM)、以及其他相似的光设备。以诸如1550纳米(nm)这样的载波波长来传播广播光信号，所述载波在例如50至550MHZ的频带上调制。存在几种可选择的方法以在广播源12处产生广播光信号13。作为第一种可选方法，广播光信号13可以是外部调制信号。外部调制信号的一示例可以是激光器所产生的信号，该信号穿过了对信号进行调制的外部调制器。作为第二种可选方法，广播光信号可以是直接调制信号。直接调制信号的一示例包括激光器自身的调制使得激光器生成的信号在其产生时就被调制了。由数据转发器产生了外部调制信号和直接调制信号并通过光纤将其传送到集线器14。作为第三种可选方法，将来自局域卫星场源(localsatellite farm source)的广播光信号13直接注入到集线器14中，而无需使用光纤传输。
图1给出了一窄播源18，该窄播源产生窄播光信号19并将窄播光信号19传送到光耦合器16，其中光耦合器位于集线器14中。尽管图1给出了窄播源18位于集线器14中，但是窄播源18也可位于集线器14之外，因此将窄播光信号19从外部窄播源18用管道传送到集线器14。
窄播源18是一未冷却激光器，该激光器产生例如载波波长为1310nm，在例如570至870MHZ这样的频宽上调制的窄播光信号19。通常，窄播光信号19和广播光信号13具有不同的载波波长。未冷却的激光器是无需任何特定的冷却设备即可将热量耗散到周围环境的一激光器。该未冷却的激光器包括分布式反馈(DFB)激光器或竖直空腔表面发射激光器(VCSEL)。本发明的未冷却激光器很便宜并且允许使用很便宜的光耦合器16。因此，与集线器14上的相对昂贵的传输器相比，使用未冷却的激光器可降低成本，而在相关技术中通常使用这种昂贵的传输器。
在节点24的光信号分离器30处接收通过光网络18而传送到节点24的合成光信号20。光网络82与如上所述的光网络81相似。光信号分离器30将合成光信号20分离成一窄播光信号32(等价于窄播光信号19)和一广播光信号31(等价于广播光信号13)。光信号分离器30包括为本领域任一普通技术人员所熟知的可将合成光信号分离成多个光信号的任一设备(例如WDM设备)。
节点24进一步包括一广播接收器34、一窄播接收器35、以及一电耦合器40。广播接收器34接收广播光信号31并将广播光信号31转换成广播电信号37。窄播接收器35接收窄播光信号32并将窄播光信号32转换成窄播电信号38。电耦合器40将窄播电信号38与广播电信号37组合在一起以产生合成电信号42。电耦合器40包括为本领域任一普通技术人员所熟知的可将多个电信号组合成合成电信号的任一设备(例如组合双工)。
图6描述了与广播光信号13或等效的广播光信号31相关的50至550MHZ的示例性广播信号频带。广播信号频带的另外例子包括50至750MHZ、50至1000MHZ等等。图6还描述了与窄播光信号19或等效的窄播光信号32相关的570至870MHZ的示例性窄播信号频带。也可使用其他的窄播信号频带。虽然图6给出了其频率比广播信号频带的频率还要高的窄播信号频带，但是窄播信号频带的频率也可比广播信号频带的频率低。虽然图6给出了窄播和广播信号频带未重叠，但是在如下所述的条件下窄播和广播信号频带也可以重叠。
虽然图6给出了图1的广播光信号13的一个邻接的广播信号频带以及图1的窄播光信号19的一个邻接的窄播信号频带，窄播和广播信号频率也可是如图7所示分布的。如果所包含的频率是非邻接的，那么广播信号频带是分布式的。如果所包含的频率是非邻接的，那么窄播信号频带是分布式的。图7根据本发明的实施例描述了分布式广播信号频带B1和B2以及分布式窄播信号频带N1和N2。虽然图7给出了与图1的广播信号频带相关的两个非邻接广播信号频带B1和B2，但是图1的广播光信号13可包括任何数目的这样的非邻接广播信号频带。虽然图7给出了与图1的窄播光信号19相关的两个非邻接窄播信号频带N1和N2，但是图1的窄播光信号19可包括任何数目的这样的非邻接窄播信号频带。
因为广播接收器34将窄播频带视为频率失真，因此通常需要图1的独立的广播接收器34和窄播接收器35。因此，如果与窄播光信号19有关的失真未对图1的广播光信号13所造成的失真产生不利影响，那么由如图2所示的一接收器36可代替图1的广播接收器34和窄播接收器35。在图2中，不需要且不存在图1的光耦合器16、光信号分离器30、以及电耦合器40。此外，通过光网络83将窄播光信号19从窄播源18传送到单一接收器36，并且光网络83与图1中的上述光网络81相类似。
在图2中，接收器36接收广播光信号13和窄播光信号19以作为输入，并且产生了合成电信号42以作为输出。作为一例子，如果窄播光信号19未对广播接收器34在下述方面产生不良影响：载波噪声比(CNR)、复合二级失真(CSO)、以及复合三重节拍(triple beat)(CTB)，则可应用图2的CATV分布系统。值得注意的是未冷却激光器是可产生其具有二阶频率失真和三阶频率失真的窄播失真信号的一非线性设备。作为另一例子，如果窄播光信号19的带宽FN小于广播光信号13的最低频率FB1，则可应用图2的CATV分布系统。如果FN＜FB1，则窄播光信号19所造成的频率失真位于广播光信号13的带宽之外并且未使广播光信号13失真。因此，如果广播光信号13具有50至550MHZ的频带并且窄播光信号19具有570至610MHZ的频带，那么FN＝40MHZ并且FB1＝50MHZ。因为FN＜FB1，可使用图2的单一接收器36以代替图1的广播接收器34和窄播接收器35。
相反，如果广播光信号13具有50至550MHZ的频带并且窄播光信号19具有550至860MHZ的频带，那么FN＝310MHZ并且FB1＝50MHZ。因为FN位于广播光信号13的带宽之内，因此窄播光信号19所造成的二阶频率失真(CSO)和三阶频率失真位于广播光信号13的带宽之内。其结果是，使用图2的单一接收器3是不合适的，除非可防止或消除了CSO和CTB失真。幸运的是，如下所述的，通过使用线性电路可防止或消除了CSO和CTB失真。
图3描述了根据本发明实施例的由一线性电路15来消除或充分地降低了图1中的窄播信号19之内的频率失真。在图3中，线性电路15将射频(RF)信号22转换成一信号17，窄播源18的未冷却激光器使用该信号17而产生了窄播光信号19，该窄播光信号19中的窄播失真已被降低到广播光信号13的噪声水平容限之内。噪声水平容限由应用情况而定，并且可表示为载波噪声比(CNR)未减少超过K分贝，其中K由应用情况而定，并且可能具有例如，0.5的值。
在图3中，光耦合16将窄播光信号19与广播光信号13组合在一起以形成光信号20。或者，因为线性电路15消除或充分地降低了频率失真，因此与图2中的单个接收器36相似的单个接收器将图3中的窄播光信号19与广播光信号13组合在一起。图3中的单个接收器可替换广播接收器34和窄播接收器35，并且还可除去光耦合器16、光信号分离器30、以及电耦合器40。
图4描述了线性电路25，该线性电路25是图3中的线性电路15的一实施例。在图4中，射频(RF)信号22输入线性电路25的电路节点45以作为电流(I)，其中电流I的第一部分(I1)流入了电路通路46，并且电流I的剩余部分(I2＝I-I1)流入了电路通路47。电流I1和I2在电路节点48重新聚合，并将所述所重新聚合的电流转换成信号17，窄播源18的未冷却激光器使用该信号17而产生了窄播光信号19(见图3)。在图4中，电路通路46包括一相位延迟电路50，该电路的功能是相对于I2的相位而言可使I1的相位移相了180度。电路通路47包括诸如(interalia)二极管等这样的一非线性设备54，该设备目的是为产生与由图3的窄播源18的未冷却激光器所产生的I1中的相应的二阶失真2(I1)和三阶失真3(I1)的幅度大致相等的I2中的二阶失真2(I2)和三阶失真3(I2)。如图4所示，阻抗58和52至少存在一个，以便调制失真幅度使得2(I1)和2(I2)的幅度大约相等并且3(I1)和3(I2)的幅度大约相等，这样鉴于I1的相位移动了180度，2(I1)和2(I2)彼此抵消并且3(I1)和3(I2)彼此抵消。尽管在一个频率上很易于实现失真的抵消，但是电路通路46中存在有一斜率补偿器56以实现窄播光信号19的所有频率上的这种抵消，该窄播光信号19具有处于广播光信号13的带宽之内的二次和三次谐波。斜率补偿器56实现了对I2的作为频率的函数的可变相位调整。如果斜率补偿器56不能对所有相关频率实现理想的失真抵消，则利用斜率补偿器56来对其上的失真是最严重的这些频率实现理想的失真抵消。已知讲解线性电路25的图4，本领域的任一个普通技术人员无需过度的实验即可构造出并实现该线性电路25。图4的线性电路25示例性的说明了信号分离相移(SSPS)电路。
窄播光信号19具有其不超过如图6所示的570至870MHZ频带的一倍频程这样的一带宽。当窄播光信号19位于一倍频程之内时，更容易分别利用图3和图4的线性电路15和25来实现线性化。尽管如此，即使使用线性电路15或25，窄带光信号19具有超过了一倍频程的带宽，也在本发明的范围内。
可使图3和图4的线性电路15和25分别与图3的广播光信号13和窄播光信号19的邻接信号频带一起使用，例如图6中所示的邻接的广播和窄播信号频带。也可使图3和图4的线性电路15和25分别与图3的广播光信号13和窄播光信号19的非邻接信号频带一起使用，例如图7中所示的非邻接广播和窄播信号频带。然而，对于非邻接信号频带，在线性电路25中完全抵消失真电流是不可能的，所以可对线性电路25进行调谐，如前文解释的那样，以对其上的失真是最严重的这些频率实现最优的失真抵消。
本发明的范围包括由未冷却的激光器所产生的一窄播光信号，即使不存在广播光信号。因此，图5根据本发明的实施例描述了其可产生窄播光信号66的一窄播光源64。窄播光源64包括一未冷却的激光器并且可存在于CATV分布系统60的集线器62之内或之外。未冷却的激光器包括一DFB激光器或一VCSEL激光器等等(inter alia)。CATV分布系统60包括一接收器68，该接收器68接收窄播光信号66并将窄播光信号66转换成窄播光信号72。接收器68可存在于CATV分布系统60的CATV节点70之内或之外。窄播光信号66可具有如上所述的图1的窄播光信号19的任一特性或特征，例如具有其不超过一倍频程的带宽等等(inter alia)。
尽管为了说明的目的这里对本发明的特定实施例进行了详细的说明，但是对于本领域的普通技术人员来说可显而易见的做出各种修改和变化。因此，随后的权利要求包含其属于本发明的实际精神和范围内的所有修改和变化。

Claims (10)

1.一种有线电视(CATV)分布系统(60)，该系统包括用于产生窄播光信号(66)的未冷却激光器。
2.根据权利要求1的分布系统(60)，进一步包括其含有一接收器(68)的一CATV节点(70)，该接收器接收窄波光信号(66)并将窄播光信号(66)转换成窄播电信号(72)。
3.根据权利要求1的分布系统(10)，包括位于集线器(14)处的一光耦合器(16)，其中光耦合器(16)接收广播光信号(13)和窄播光信号(19)，并且进一步将窄播光信号(19)与广播光信号(13)组合在一起以产生合成光信号(20)。
4.根据权利要求1至3的任一权利要求的分布系统(10)，其中：
—窄播光信号(19)具有位于窄播光信号(19)之内的处于一个或多个频率上的一窄播失真，并且其中
该窄播失真包括至少一个二阶失真或三阶失真，并且其中处于一个或多个频率的每个频率上的窄播失真位于广播光信号(13)的带宽之内；
该CATV分布系统(10)包括与未冷却的激光器相耦合的一线性电路(15)，所述线性电路(15)使窄播失真减小到广播光信号(13)的噪声水平容限内。
5.根据权利要求4的分布系统(10)，其中窄播光信号(19)的带宽不超过一倍频程。
6.根据权利要求4的分布系统(10)其中线性电路(15)包括信号分离相移(SSPS)电路。
7.根据权利要求3的分布系统(10)，包括一CATV节点(24)，该节点包括：
—光信号分离器(30)，将合成光信号(20)分离成窄播光信号(32)和广播光信号(3 1)，
—窄播接收器(35)，接收由光信号分离器(30)所产生的窄播光信号(32)并将窄播光信号(32)转换成窄播电信号(38)，
—广播接收器(34)，接收由光信号分离器(30)所产生的广播光信号(31)并将广播光信号(31)转换成广播电信号(37)，并且
—电耦合器(40)，将窄播电信号(38)与广播电信号(37)组合在一起以产生合成电信号(42)。
8.一种用于形成有线电视(CATV)分布系统(60)的方法，该方法包括提供未冷却的激光器以产生窄播光信号(66)。
9.根据权利要求8的方法，进一步包括其含有一接收器(68)的一CATV节点(70)，该接收器接收光信号(66)并将窄播光信号(66)转换成窄播电信号(72)。
10.根据权利要求1的方法，提供位于集线器(14)处的一光耦合器(14)，其中光耦合器(16)接收广播光信号(13)和窄播光信号(19)，并且进一步将窄播光信号(19)与广播光信号(13)组合在一起以产生了合成光信号(20)。
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