JP4236777B2 - Ｃａｔｖ用信号分岐器 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ケーブルテレビジョン用の信号分岐器に係り、とくに信号分岐器におけるサージ電流による信号歪み対策に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ケーブルテレビジョン（ＣＡＴＶ）やＴＶ共聴施設では、いわゆるヘッドエンドからの、たとえば５−１，０００ＭＨｚで多チャンネルの広帯域高周波信号を、同軸ケーブルを用いて各家庭に供給するネットワークを構成しており、各家庭への信号分配のために広帯域分岐分配器が設けられる。この場合、信号レベルの低下を補償するために広帯域増幅器を設けている。
【０００３】
増幅器には、電源用電力を供給する必要があるが、そのための電源ケーブルを信号用の同軸ケーブルと別個に設けることを避けるために、同軸ケーブルに電源電力を重畳させる、電力通過型の分岐分配器が用いられている。
【０００４】
近年、このように構成されたＣＡＴＶネットワークを、ＴＶ信号伝送サービスだけでなく、インターネットなどのデータ伝送サービスにも利用する動きが進んでいる。そして、例えばデータ信号は５−５５ＭＨｚ、ＴＶ信号は７０−１０００ＭＨｚの各周波数帯域でそれぞれ運用される。
【０００５】
ここで、データ信号には、ヘッドエンドから送られてくるものと、加入者宅からヘッドエンドに対して送り込むもの（逆送り信号）とがある。この逆送り信号は、コンピュータからのデータが一旦ＲＦモデムに入り、高周波信号として同軸ケーブルを通ってヘッドエンドに達する。この間、ヘッドエンドと加入者との間に存在する全ての分岐分配器を通過する。
【０００６】
図９は、この分岐分配器の一例を示したものである。この回路では、入力端子ＩＮから高周波信号だけでなく電源電力も供給される。電源電力は、直流阻止用コンデンサＣ１，Ｃ２で阻止され、チョークコイルＬを通って出力端子ＯＵＴに流れる。
【０００７】
他方、高周波信号は、チョークコイルＬで阻止され、コンデンサＣ１を経て分岐回路ＤＣにおける電流トランスＴ１の１次側ｌ１を通り、コンデンサＣ２を経て出力端子ＯＵＴに出力される。この場合、分岐回路ＤＣでは、電流トランスＴ１の２次巻線ｌ２、電圧トランスＴ２の２次巻線ｌ４を経て、電圧トランスＴ２の１次巻線ｌ３から分岐端子Ｂに一部の信号を出力する。１次巻線ｌ３の他端は、抵抗Ｒを介してアースに接続されている。
【０００８】
分岐端子Ｂの信号は、通常は分配器を介して各家庭Ｐ１，Ｐ２…Ｐｎに分配されるが、幹線分岐とすることもある。
【０００９】
図１０は、図９に示した分岐分配器の伝送特性を示したものである。すなわち、入力端子ＩＮ−出力端子ＯＵＴ間は、５−１０００ＭＨｚの範囲で２．０ｄＢ未満の減衰であるのに対し、入力端子ＩＮと分岐端子Ｂとの間ＩＮ−Ｂは２０ｄＢ程度、および出力端子ＯＵＴと分岐端子Ｂとの間ＯＵＴ−Ｂは３０ｄＢ以上の減衰特性を示す。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ここにおいて、信号分岐分配器はトランスを用いた構成であり、トランスに組み込まれている磁気コアにサージ電流が作用すると、信号の歪みが生じる。
【００１１】
すなわち、図９の回路において、入力端子ＩＮからサージ電流が侵入すると、コンデンサＣ１、トランスＴ１の１次巻線ｌ１、およびトランスＴ２の２次巻線ｌ４を経てアースに流れるか、あるいは入力端子ＩＮ、チョークＬ、コンデンサＣ２、トランスＴ２の２次巻線ｌ４を経てアースに流れる。この結果、トランスＴ２のフェライトコアが磁化された後、残留磁気が影響してトランスの高周波動作領域が直線性から外れたものとなる。
【００１２】
このため、ＴＶ信号、データ信号ともに、信号歪みを伴う不具合を生じることがある。
【００１３】
本発明は上述の点を考慮してなされたもので、内蔵する磁気コアのサージ電流による信号歪みを防止し得るＣＡＴＶ用信号分岐器を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題解決のための手段】
上記目的達成のため、本発明では、
筐体に入力端子、出力端子および分岐端子が設けられ、前記筐体内部には前記入力端子、出力端子および分岐端子に接続された線路変成器および分岐回路要素が設けられ、前記入力端子から前記出力端子および前記分岐端子に向けて、および前記分岐端子から前記入力端子に向けて信号を伝達するＣＡＴＶ用信号分岐器であって、前記筐体は、電磁的に密閉されており、入力端子、出力端子および分岐端子を含む各端子用の開口を有し、内部に各要素を収容するものであり、前記線路変成器は、実効透磁率の低いコアを有し、このコアに前記入力端子と前記筐体との間に接続される１次巻線、および前記筐体と前記分岐回路要素との間に接続される２次巻線が所定変成比で設けられたものである、ＣＡＴＶ用信号分岐器、
を提供するものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の第１の実施例の内部構成を示したものである。この図１において、ＳＣは金属製で電磁的に密閉された構造の筐体であり、入力端子ＩＮ、出力端子ＯＵＴおよび分岐端子Ｂにより外部と接続される。
【００１６】
そのために、入力端子ＩＮには、ＣＡＴＶ施設のヘッドエンドからの信号を配信するための同軸ケーブルが接続され、出力端子ＯＵＴには下流機器に対して信号を配信するための同軸ケーブルが接続される。
【００１７】
一方、筐体ＳＣ内では、入力端子ＩＮと出力端子ＯＵＴとの間が、チョークＬが挿入された電源線路と、コンデンサＣ１，Ｃ２により直流遮断され線路変成器ＴＴ１、ＴＴ２および分岐回路ＤＣにより接続された信号線路とによって接続されており、分岐回路ＤＣは分岐端子Ｂに接続されている。
【００１８】
線路変成器ＴＴ１，ＴＴ２は、３Ｃ−２Ｖなどの同軸ケーブルを、フェライト製のリング状コアを同軸的に３個連ねてなるコアＦＣに貫通させ、同軸ケーブルの心線を１次巻線Ｗ１、外導体を２次巻線Ｗ２として構成したコア外装型のものである（同軸ケーブルの被覆は、図示省略している。）。このように、コアＦＣを外装したため、１次巻線Ｗ１および２次巻線Ｗ２に流れる電流によって発生する磁束が外部に漏れ出ることを防止できる。また、同軸ケーブルを用いるから、特性インピーダンスが他の要素と同一となり、信号伝達損失が最少限となる。
【００１９】
線路変成器ＴＴ１，ＴＴ２は、それぞれ信号分岐器の入力端子ＩＮ、出力端子ＯＵＴの近くに入力側、出力側のどちらから見ても互いに対称的になるように配されており、分岐回路ＤＣとの接続関係も対称的である。すなわち、たとえば線路変成器ＴＴ１の１次巻線Ｗ１は、一端（図示左端）がコンデンサＣ１を介して入力端子ＩＮに接続されており、他端（図示右端）が筐体ＳＣにアース接続されている。そして、２次巻線Ｗ２は、一端（図示左端）がアース接続され、他端が分岐回路ＤＣの入力端子に接続されている。この１次巻線Ｗ１，２次巻線Ｗ２の接続の関係から分かるように、線路変成器ＴＴ１は、直流絶縁型で変成比１の逆相変成器を構成している。
【００２０】
同様に、線路変成器ＴＴ２は、１次巻線Ｗ１の一端（図示右端）がコンデンサＣ２を介して出力端子ＯＵＴに接続されており、他端（図示左端）が筐体ＳＣにアース接続されている。そして、２次巻線Ｗ２は、一端（図示右端）がアース接続され、他端（図示左端）が分岐回路ＤＣの出力端子に接続されている。そして、線路変成器ＴＴ２と同様に、逆相変成器を構成している。
【００２１】
このような線路変成器ＴＴ１，ＴＴ２の構成により、線路変成器ＴＴ１，ＴＴ２に与えられた高周波不平衡電流は、平衡電流にモード変換される。そして、線路変成器ＴＴ１，ＴＴ２では、その平衡端である２端子に逆相で同電位の電圧が現れる。
【００２２】
分岐回路ＤＣは、図９に示したと同様の構成であり、高周波信号は、分岐回路ＤＣにおける電流トランスＴ１の１次側ｌ１を通り、コンデンサＣ２を経て出力端子ＯＵＴに向かう。このとき、電流トランスＴ１の２次巻線ｌ２、電圧トランスＴ２の２次巻線ｌ４および電圧トランスＴ２の抵抗Ｒを介してアース接続された１次巻線ｌ３から、分岐端子Ｂに一部の信号を出力する。
【００２３】
分岐回路のインピーダンスが、入力端子ＩＮおよび出力端子ＯＵＴのインピーダンスと異なるときは、線路変成器ＴＴ１およびＴＴ２の変成比を適宜変更して調整することができる。
【００２４】
このように構成された図１の実施例では、入力端子ＩＮから高周波信号が供給されると、
チョークコイルＬで阻止される一方、コンデンサＣ１を通って線路変成器ＴＴ１に至り、さらに分岐回路ＤＣに与えられる。分岐回路ＤＣでは、電流トランスＴ１，電圧トランスＴ２の作用により方向性結合器としての機能を果たし、分岐端子Ｂに信号の一部を供給して他の部分が線路変成器ＴＴ２に至り、さらにコンデンサＣ２を介して出力端子ＯＵＴから他の機器に供給される。一方、外部から分岐端子Ｂに信号が与えられると、分岐回路ＤＣ、線路変成器ＴＴ１を介して入力端子ＩＮに伝送され、ヘッドエンドに向けて送出される。また、電源電力は、入力端子ＩＮからチョークコイルＬを通って出力端子ＯＵＴに至る。
【００２５】
この信号分岐器に、入力端子ＩＮ側からサージ電流が侵入すると、その立ち上がり部分はコンデンサＣ１および線路変成器ＴＴ１の１次巻線Ｗ１を通って筐体ＳＣに流れる。これにより線路変成器ＴＴ１のフェライトコアＦＣが磁化されるが、フェライトコアＦＣは後述するように実効透磁率が低くなるように構成されているから、磁気飽和することはない。サージ電流の立ち上がりに続く直流分は、コンデンサＣ１によって阻止される。出力端子ＯＵＴからのサージについても、同様である。
【００２６】
この図１の実施例につき、サージを与える前と与えた後とで信号歪みがどれだけ変化するかを調べてみたところ、次の通りであった。
【００２７】
（１）サージを与える前
信号として、３１３．２５ＭＨｚおよび３３７．２５ＭＨｚの２つの信号を入力端子ＩＮに同時に与え、出力端子ＯＵＴに現れる２つの信号の差信号である周波数２４ＭＨｚの信号レベルを、スペクトラム・アナライザで観測した。それによると、２信号の入力レベルが１１０ｄＢのとき、差信号のレベルが−１０ｄＢで、入力に対して１２０ｄＢ低い値であり、歪みとしては問題のないものであった。
【００２８】
（２）サージを与えた後
同軸ケーブルの心線と外導体との間に、サージとして１００Ｖの直流電圧を印加して４００ｍＡの電流を０．１秒間流した後で、再び信号として、３１３．２５ＭＨｚおよび３３７．２５ＭＨｚの２つの信号を入力端子ＩＮに同時に与え、出力端子ＯＵＴに現れる２つの信号の差信号である周波数２４ＭＨｚの信号レベルをスペクトラム・アナライザで観測した。それによると、２信号の入力レベルが１１０ｄＢのとき、差信号のレベルが−１０ｄＢで、入力に対して１２０ｄＢ低い値であり、直流電圧１００Ｖを印加する前と全く同一レベルであった。したがって、図１の実施例は、サージによって相互変調特性が悪化しないことが確かめられた。
【００２９】
図２は、本発明の第２の実施例であり、図１の実施例における線路変成器ＴＴ２を省略したものである。接続関係としては、分岐回路ＤＣの出力端子を線路変成器ＴＴ２を介することなく、直接コンデンサＣ２に接続する点で図１の実施例とは相違する。
【００３０】
回路動作としては、図１の実施例と同様であるが、挿入される線路変成器が１個少ない分だけ入力端子ＩＮ−出力端子ＯＵＴ間の伝送損失が改善される。
【００３１】
図３は、本発明の第３の実施例を示したものである。この実施例は、高周波信号だけを対象としており、図１の実施例と比べてチョークＬおよびコンデンサＣ１，Ｃ２を省略した点が相違する。
【００３２】
したがって、線路変成器ＴＴ１における１次巻線Ｗ１の一端（図示左端）を入力端子ＩＮに直接接続し、線路変成器ＴＴ２における２次巻線Ｗ２の他端（図示右端）を出力端子ＯＵＴに直接接続している。
【００３３】
この回路構成の結果、高周波信号に対する動作は図１の実施例と同様であるが、電源電流を通過させる動作はない。
【００３４】
図４は、本発明の第４の実施例を示したものである。この実施例における図１の実施例との相違点は、線路変成器ＴＴ１，ＴＴ２を、フェライト製のリング状コアＦＣに同軸ケーブルを複数回巻回して１次巻線Ｗ１および２次巻線Ｗ２を構成した点である。この実施例の動作は、図１の実施例と同様である。
【００３５】
図５は、本発明の第５の実施例を示したものである。この実施例の図１の実施例との相違点は、線路変成器ＴＴ１，ＴＴ２を、フェライト製の棒状コアＦＣに同軸ケーブルを巻回して、１次巻線Ｗ１および２次巻線Ｗ２を構成した点である。この場合、２次巻線Ｗ２である同軸ケーブルの外導体に、ダンプ抵抗Ｒ１，Ｒ２…Ｒｎを設けて共振を抑制している。
【００３６】
図６は、本発明の第６の実施例を示したものである。この実施例における図１の実施例との相違点は、線路変成器ＴＴ１，ＴＴ２における１次巻線Ｗ１の接地端を直接筐体ＳＣに接続せずに、コンデンサＣ１’、Ｃ２’を介してアース接続しチョークＬを省略した点、および線路変成器ＴＴ１，ＴＴ２におけるリング状コアＦＣをスリット付きのものとした点である。このスリット付きリング状コアを用いたことにより、コアＦＣの磁気飽和を防止することができる。
【００３７】
図７は、本発明の第７の実施例を示したものである。図７の実施例が図１の実施例に対して相違する点は、線路変成器ＴＴ１，ＴＴ２における１次巻線Ｗ１および２次巻線Ｗ２を、同軸ケーブルでなく２本の平行電線によって構成した点、および線路変成器ＴＴ１，ＴＴ２における１次巻線Ｗ１の接地端を、直接筐体ＳＣに接続せずにコンデンサＣ１’、Ｃ２’を介してアース接続し、チョークＬを省略した点である。したがって、結線は図６に示した第６の実施例と同様である。
【００３８】
この構成により、同軸ケーブルが巻装できないような小径のフェライトコアであっても、１次巻線および２次巻線を巻回して、線路変成器を構成することができる。
【００３９】
図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本発明に用いるフェライトコアの３例を示したものである。このうち図８（ａ）は、リング状コアに１ヶ所スリットを設けたものを示し、また図８（ｂ）はリング状コアを径方向（放射方向）に４分割したものを示し、さらに図８（ｃ）は棒状コアを軸方向に３分割したものを示している。このようにコアを分割し、全体を線路変成器のコアとすることにより、その実効透磁率を、材料そのものの透磁率に比べ低下させることができる。ただし、コア形状はこれらに限られず、種々のものを用いることができる。
【００４０】
フェライトコアを実効的に低透磁率にし、サージや重畳電流による磁気飽和を防ぐとともに伝送特性としても広帯域化するために、フェライト粉体を高分子化合物に分散して焼結したものを用ることもできる。例えば、ＭｎＺｎ系フェライトを平均粒径１００μｍの粉体に砕き、エポキシ樹脂内にエポキシ樹脂の１２重量倍だけ分散し、外形２０ｍｍ、穴径１０ｍｍ、高さ４ｍｍのリング状に焼結形成する。
【００４１】
このようなフェライトコアを用いる場合でも、図８などに示したような磁気飽和防止措置を講じれば、実効透磁率が低下するのでより効果的である。
【００４２】
【発明の効果】
本発明は上述のように、入力端子、出力端子および分岐端子だけが外部に接続され、電磁的に密閉された筐体に、線路変成器、分岐回路要素などを収容して構成したため、サージなどによる線路変成器のコア磁化を防止できる。また、線路変成器は実効透磁率の低いコアを用いて構成したため、磁気飽和し難い。
【００４３】
このため、入力端子、出力端子および分岐端子間を伝達される信号が線路変成器の磁化に起因する歪みを受けることがなく、安定して広帯域な特性を有するＣＡＴＶ用信号分岐器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例の内部構成を示す説明図。
【図２】本発明の第２の実施例の内部構成を示す説明図。
【図３】本発明の第３の実施例の内部構成を示す説明図。
【図４】本発明の第４の実施例の内部構成を示す説明図。
【図５】本発明の第５の実施例の内部構成を示す説明図。
【図６】本発明の第６の実施例の内部構成を示す説明図。
【図７】本発明の第７の実施例の内部構成を示す説明図。
【図８】図８（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、本発明の各実施例に用いる磁気コアの例を示す説明図。
【図９】従来のＣＡＴＶ用信号分岐器を示す結線図。
【図１０】図９の分岐器における周波数−伝送損失特性を示す特性図。
【符号の説明】
ＳＣ 筐体
ＩＮ 入力端子
ＯＵＴ 出力端子
Ｂ 分岐端子
ＴＴ 線路変成器
ＦＣ フェライトコア
Ｗ１，Ｗ２ １次巻線、２次巻線
Ｌ チョーク
ＤＣ 分岐回路
Ｔ１ 電流トランス
Ｔ２ 電圧トランス
Ｒ 抵抗
Ｃ コンデンサ

Claims (8)

1. 筐体に入力端子、出力端子および分岐端子が設けられ、前記筐体内部には前記入力端子、出力端子に接続された線路変成器および分岐回路要素が設けられ、前記入力端子から前記出力端子および前記分岐端子に向けて、および前記分岐端子から前記入力端子に向けて信号を伝達するＣＡＴＶ用信号分岐器であって、
   前記筐体は、電磁的に密閉されており、入力端子、出力端子および分岐端子を含む各端子用の開口を有し、内部に各要素を収容するものであり、
   前記線路変成器は、実効透磁率の低いコアを有し、このコアに前記入力端子と前記筐体との間に接続される１次巻線、および前記筐体と前記分岐回路要素との間に接続される２次巻線が所定変成比で設けられたものである、
   ＣＡＴＶ用信号分岐器。
2. 請求項１記載のＣＡＴＶ用信号分岐器において、
   前記出力端子側に、実効透磁率の低いコアを有し、前記筐体と前記出力端子との間に接続される１次巻線、および前記分岐回路要素と前記筐体との間に接続される２次巻線が所定変成比で設けられてなる線路変成器を、さらにそなえたことを特徴とするＣＡＴＶ用信号分岐器。
3. 請求項１または２記載のＣＡＴＶ用信号分岐器において、
   前記線路変成器は、実効透磁率の低いコアと、このコアに巻装された同軸ケーブルの芯線および外導体によって構成されたＣＡＴＶ用信号分岐器。
4. 請求項３記載のＣＡＴＶ用信号分岐器において、
   前記コアは、リング状コアであるＣＡＴＶ用信号分岐器。
5. 請求項３記載のＣＡＴＶ用信号分岐器において、
   前記コアは、少なくとも１つのスリットを有するリング状コアであるＣＡＴＶ用信号分岐器。
6. 請求項３記載のＣＡＴＶ用信号分岐器において、
   前記コアは、分割型リング状コアであるＣＡＴＶ用信号分岐器。
7. 請求項３記載のＣＡＴＶ用信号分岐器において、
   前記コアは、棒状のコアであるＣＡＴＶ用信号分岐器。
8. 請求項１記載のＣＡＴＶ用信号分岐器において、
   前記コアは、フェライト粉体を高分子化合物に分散して形成したＣＡＴＶ用信号分岐器。

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