JP4302868B2 - 分岐器 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、信号を分岐する分岐器に関するものであり、ＣＡＴＶシステムにおける双方向増幅装置のモニタ回路に適用して好適な分岐器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のＣＡＴＶシステムにおいて、ＣＡＴＶセンターと各加入者宅の間には伝送路が敷設されているが、この伝送路における伝送損失を補償するために、伝送路にはある程度の距離毎に中継増幅器が挿入されている。この中継増幅器としては、下り信号および上り信号を増幅することのできる双方向増幅装置が一般に用いられており、この双方向増幅装置により線路長等化およびレベル補償を行っている。線路長等化とは、伝送線路の伝送損失が周波数をｆとしたときにｆ1/2に比例する減衰特性となることから、この伝送損失と逆の周波数特性となるような出力レベルで出力することにより、受信端においてフラットな周波数特性を得ようとする等化方式である。
なお、下り信号とはＣＡＴＶセンターから各端末に向かう信号のことであり、上り信号とは各端末からＣＡＴＶセンターに向かう信号のことである。一般的なＣＡＴＶシステムにおいて、上り信号の周波数帯域としては１０〜５５ＭＨｚが使用され、インターネットサービスや電話等の端末からのデータとされている。また、下り信号の周波数帯域としては７０〜７７０ＭＨｚが使用され、地上波や衛星放送のテレビ信号および独自番組、インターネットサービスや電話等のデータとされている。
【０００３】
従来のＣＡＴＶシステム用の双方向増幅装置の構成の一例を図６に示す。
図６に示す双方向増幅装置において、端子ＩＮは、下り信号が入力されると共に上り信号が出力される端子であり、端子ＯＵＴは、下り信号が出力されると共に上り信号が入力される端子である。端子ＩＮは第１分波／混合器１１０に接続され、端子ＩＮから入力された下り信号は第１分波／混合器１１０により分波されて下り増幅部１１１に供給される。下り増幅部１１１において下り信号は所定のレベルまで増幅されると共に線路長等化される。下り増幅部１１１の出力側は第２分波／混合器１１３に接続されていると共に、第２分波／混合器１１３はモニタ回路１１４に接続されている。これにより、下り増幅部１１１により増幅された下り信号は第２分波／混合器１１３で混合されて、モニタ回路１１４に供給される。モニタ回路１１４においては、供給された下り信号を端子ＯＵＴから出力すると共に、例えば１０ｄＢあるいは２０ｄＢ減衰された下り信号を分岐してモニタ端子ＭＯＮＩから出力している。すなわち、モニタ回路１１４は分岐器により構成されている。そして、このモニタ端子ＭＯＮＩにスペクトラムアナライザ等の測定器を接続することにより、表示された下り信号の周波数特性等を観測してモニタすることができる。
【０００４】
また、上り信号が入力される端子ＯＵＴは、モニタ回路１１４に接続されており、端子ＯＵＴから入力された上り信号はモニタ回路１１４を介して第２分波／混合器１１３に供給されている。この際に、上り信号はモニタ端子ＭＯＮＩからは出力されない。これは、モニタ回路１１４を構成している分岐器が方向性結合器により構成されているためであり、端子ＯＵＴから供給された上り信号は、モニタ回路１１４を介して第２分波／混合器１１３により分波されて上り増幅部１１２に供給される。上り増幅部１１２において上り信号は所定のレベルまで増幅されると共に線路長等化される。上り増幅部１１２の出力側は第１分波／混合器１１０に接続されており、上り増幅部１１２から出力される上り信号は第１分波／混合器１１０で混合されて、端子ＩＮから出力される。
【０００５】
ここで、モニタ回路１１４を構成している分岐器の原理について簡単に説明する。モニタ回路１１４を構成する分岐器は、第１の一次巻線Ｐ１と第１の二次巻線Ｓ１とをコアＣ１に巻回した第１のトランスと、第２の一次巻線Ｐ２と第２の二次巻線Ｓ２とをコアＣ２に巻回した第２のトランスとを有している。第１の一次巻線Ｐ１と第１の二次巻線Ｓ１との巻線比は、１：ｎとされており、第２の一次巻線Ｐ２と第２の二次巻線Ｓ２との巻線比は、ｎ：１とされている。ここで、第２分波／混合器１１３からの下り信号がモニタ回路１１４に供給されて、第１の一次巻線Ｐ１に電流Ｉｄが流れたとすると、第１の二次巻線Ｓ１にＩｄ／ｎの電流が誘起される。また、この際に第２の一次巻線Ｐ２に印加される電圧をＥｄとすると、第２の二次巻線Ｓ２にはＥｄ／ｎの電圧が誘起されるようになる。これにより、モニタ端子ＭＯＮＩからは（Ｉｄ／ｎ）×（Ｅｄ／ｎ）＝Ｉｄ・Ｅｄ／ｎ2の電力が出力されるようになる。すなわち、下り信号の電力が１／ｎ2に減衰されてモニタ端子ＭＯＮＩから分岐出力されるようになる。すなわち、巻線比により分岐出力の減衰量を決定することができる。また、端子ＯＵＴから出力される下り信号の電力は、供給された下り信号の電力の（１−１／ｎ2）倍となると共に、抵抗Ｒでは下り信号は消費されない。
【０００６】
また、端子ＯＵＴからの上り信号がモニタ回路１１４に供給された場合に、第１の一次巻線Ｐ１に電流−Ｉｕが流れたとすると、第１の二次巻線Ｓ１に−Ｉｕ／ｎの電流が誘起される。また、この際に第２の一次巻線Ｐ２に印加される電圧をＥｕとすると、第２の二次巻線Ｓ２にはＥｕ／ｎの電圧が誘起されるようになる。これにより、抵抗Ｒでは（Ｉｕ／ｎ）×（Ｅｕ／ｎ）＝Ｉｕ・Ｅｕ／ｎ2の電力が消費されるようになり、上り信号はモニタ端子ＭＯＮＩからは分岐出力されないようになる。このように、モニタ回路１１４は方向性結合器とされており、モニタ端子ＭＯＮＩからは１／ｎ2に減衰された下り信号だけが分岐されてモニタ出力として出力されるようになる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ＣＡＴＶシステムにおいては、各端末からの上り信号は全てＣＡＴＶセンターに集められることになる。そのため、各端末や伝送路の挿入された伝送機器からノイズ成分が混入されると、それらのノイズ成分もＣＡＴＶセンターで集められて大きなノイズとなってしまうようになる。このようなノイズは流合雑音といわれており、流合雑音は上り信号のＳＮ比等の品質を劣化させる原因となっている。そこで、双方向増幅装置の上り増幅部１１２においては、使用の態様に応じて上り信号を増幅して出力するモードと、上り信号をパスさせるモードと、上り信号を遮断するモードとのいずれかのモードを選択できるようにして、極力流合雑音を抑制するようにしている。
【０００８】
ところで、上り信号を増幅して出力するモードではスイッチＳＷをオンして上り増幅器に電源ＤＣを供給するようにし、上り信号をパスさせるモードと、上り信号を遮断するモードでは、スイッチＳＷをオフして上り増幅器に電源ＤＣを供給しないようにしていた。この場合、下り信号がモニタ回路１１４に供給された際に、モニタ回路１１４において下り信号中の複数のチャンネルにおける２つのキャリア周波数の差周波数を有する成分が歪信号として発生することがわかった。これは、相互変調という現象であるが、相互変調により相互変調歪が発生し、次のような問題点が生じることになる。例えば、地上波のテレビ信号のチャンネル間隔は６ＭＨｚとされていることから、２つのチャンネルにおけるキャリア周波数間の差周波数は、６ＭＨｚ、１２ＭＨｚ・・・・となる。したがって、差周波数を有する歪信号の周波数は、一般的に１０〜５５ＭＨｚとされる上り信号の周波数帯域内のノイズになるという問題点があった。
【０００９】
しかも、この歪信号は上り増幅部１１２において増幅されて端子ＩＮから次の双方向増幅装置に向かって出力されるようになる。ここで、図６に示す双方向増幅装置において端子ＩＮから出力される上り信号の１０ＭＨｚ〜６０ＭＨｚの周波数帯域におけるスペクトルの測定結果の一例を図７に示す。図７を参照すると、マーカ周波数ＭＫＲとして示されている周波数１２ＭＨｚのスペクトルは５６．０ｄＢの大きなレベルとされており、上り信号に悪影響を与える流合雑音となることがわかる。さらに、マーカ周波数ＭＫＲ以外の周波数のスペクトルも多数発生されており、これらの歪信号のレベルは５６ｄＢ以下とされているものの、一応の相互変調の規格値である４３ｄＢを超えており、流合雑音になるという問題点があった。
【００１０】
このように、双方向増幅装置にモニタ回路１１４として設けられている従来の分岐器においては、上り信号の周波数帯域における歪信号を発生してしまうという問題点があった。
そこで、本発明は歪信号を極力発生しないようにした分岐器を提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明の分岐器は、第１のコアに巻回された第１の一次巻線と第１の二次巻線からなる第１のトランスと、第２のコアに巻回された第２の一次巻線と第２の二次巻線からなる第２のトランスと、前記第２の二次巻線の一端とアース間に接続された第１の抵抗と、前記第１の一次巻線の一端と前記第２の一次巻線の一端との間に接続された第２の抵抗と、前記第１の二次巻線の一端と前記第２の二次巻線の一端との間に接続された第３の抵抗とを備え、前記第１の一次巻線の他端が第１の端子に接続されていると共に、前記第１の一次巻線の一端が第２の端子に接続されており、また、前記第２の二次巻線の他端が分岐出力端子に接続されており、さらに、前記第１の二次巻線の他端と前記第２の一次巻線の他端がアースに接続されている。
【００１２】
また、上記目的を達成することのできる本発明の他の分岐器は、第１のコアに巻回された第１の一次巻線と第１の二次巻線からなる第１のトランスと、第２のコアに巻回された第２の一次巻線と第２の二次巻線からなる第２のトランスと、前記第２の二次巻線の一端とアース間に接続された第１の抵抗と、前記第１の二次巻線の他端とアースとの間に接続された第２の抵抗と、前記第２の一次巻線の他端とアースとの間に接続された第３の抵抗とを備え、前記第１の一次巻線の他端が第１の端子に接続されていると共に、前記第１の一次巻線の一端が第２の端子に接続されており、また、前記第２の二次巻線の他端が分岐出力端子に接続されており、さらに、前記第２の一次巻線の一端が前記第１の一次巻線の一端に接続されていると共に、前記第１の二次巻線の一端が前記第２の二次巻線の一端に接続されている。
【００１３】
さらに、上記目的を達成することのできる本発明のさらに他の分岐器は、第１のコアに巻回された第１の一次巻線と第１の二次巻線からなる第１のトランスと、第２のコアに巻回された第２の一次巻線と第２の二次巻線からなる第２のトランスと、前記第２の二次巻線の一端とアース間に接続された抵抗と、前記第１の一次巻線の他端と前記第２の二次巻線の他端との間に接続されたチョークコイルとを備え、前記第１の一次巻線の他端が第１の端子に接続されていると共に、前記第１の一次巻線の一端が第２の端子に接続されており、また、前記第２の二次巻線の他端が分岐出力端子に接続されており、さらに、前記第２の一次巻線の一端が前記第１の一次巻線の一端に接続されていると共に、前記第１の二次巻線の一端が前記第２の二次巻線の一端に接続されており、さらにまた、前記第１の二次巻線の他端と前記第２の一次巻線の他端がアースに接続されている。
【００１４】
このような本発明によれば、分岐器に流入するノイズ電流を抵抗により減衰させることができる。すなわち、ノイズ電流が分岐器における巻線に流れて分岐器のトランスが磁化されることが、歪信号が発生する原因となっており、上記したようにノイズ電流を抵抗で減衰させることにより、分岐器のトランスの磁化を防止することができ、歪信号の発生を防止することができるようになる。従って、このような分岐器を双方向増幅器のモニタ回路に適用すると、流合雑音を低減することができ上り信号を高品質に維持することができるようになる。
また、チョークコイルを設けてノイズ電流を２分割して分岐器の巻線に流すようにすると、ノイズ電流が小さくなり分岐器のトランスの磁化を防止して、歪信号の発生を防止することができるようになる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の分岐器の実施の形態の第１の構成例を図１に示す。
図１に示す本発明の第１の実施の形態にかかる分岐器１は、第１の一次巻線Ｐ１と第１の二次巻線Ｓ１とをコアＣ１に巻回した第１のトランスと、第２の一次巻線Ｐ２と第２の二次巻線Ｓ２とをコアＣ２に巻回した第２のトランスとを備えている。第１の一次巻線Ｐ１の一端は入力端子に接続されており、その他端は出力端子に接続されていると共に第２の抵抗Ｒ２の一端に接続されている。第１の二次巻線Ｓ１の一端はアースに接続されており、その他端は第３の抵抗Ｒ３の一端に接続されている。第２の一次巻線Ｐ２の一端はアースに接続されており、その他端は第２の抵抗Ｒ２の他端に接続されている。第２の二次巻線Ｓ２の一端は分岐出力端子に接続されており、その他端は第３の抵抗Ｒ３の他端に接続されていると共に、第１の抵抗Ｒ１の一端に接続されている。第１の抵抗Ｒ１の他端はアースに接続されている。
【００１６】
このように構成された分岐器１の入力端子からノイズ電流が流入すると、ノイズ電流は第１の一次巻線Ｐ１−第２の抵抗Ｒ２−第２の一次巻線Ｐ２を介してアースに流れるようになる。すなわち、ノイズ電流は第２の抵抗Ｒ２により減衰されるので、ノイズ電流により発生する磁界が低減されてコアＣ１およびコアＣ２の磁化を防止することができるようになる。
【００１７】
ここで、コアＣ１およびコアＣ２が磁化された際に相互変調歪が発生する原理について、以下に説明する。ただし、説明に用いる分岐器においては第２の抵抗Ｒ２および第３の抵抗Ｒ３が設けられていない分岐器（図６のモニタ回路１１４参照）とされている。
分岐器にノイズ電流が流入すると、このノイズ電流は、分岐器の第１の一次巻線Ｐ１および第２の一次巻線Ｐ２を介してアースへ流れるようになる。このノイズ電流のエネルギはかなり大きいため、第１の一次巻線Ｐ１にノイズ電流が流れた際に、第１の一次巻線Ｐ１が巻回されているコアＣ１が磁化されてしまうようになる。同様に、第２の一次巻線Ｐ２にノイズ電流が流れた際に、第２の一次巻線Ｐ２が巻回されているコアＣ２も磁化されてしまうようになる。
【００１８】
分岐器は、少なくとも上り信号の周波数帯域と下り信号の周波数帯域にわたる１０ＭＨｚ〜７７０ＭＨｚにおいて動作しなければならないことから、分岐器に使用されているコアＣ１およびコアＣ２は、通常はめがね型の小さなコアを用いることにより、高周波特性を良好としている。このように、小さなコアとされていると、その断面積も小さくなり、コアＣ１およびコアＣ２の保持力は小さいものとならざるを得ない。すると、コアＣ１およびコアＣ２が磁化されると、コアＣ１およびコアＣ２に磁気的バイアスがかかった状態となり、保持力の小さいコアＣ１およびコアＣ２は非線形領域や飽和領域で動作するようになる。このように、コアＣ１およびコアＣ２が非線形領域や飽和領域で動作することにより、相互変調歪が生じるようになるのである。
【００１９】
そこで、第２の抵抗Ｒ２を第１の一次巻線Ｐ１と第２の一次巻線Ｐ２との間に接続することにより、ノイズ電流を減衰させてコアＣ１およびコアＣ２が磁化されることを防止するようにしている。これにより、分岐器１において相互変調歪の発生を防止することができ、本発明にかかる分岐器１を双方向増幅装置におけるモニタ回路に適用しても、上り増幅部に電源を供給するスイッチＳＷをオン／オフした際に、モニタ回路において歪信号が発生しないようになる。なお、第３の抵抗Ｒ３は、回路のバランスを取るために設けられている。
【００２０】
図１に戻り、本発明にかかる分岐器１において、分岐出力端子から出力される信号の減衰量について説明する。分岐器１における第１の一次巻線Ｐ１と第１の二次巻線Ｓ１との巻線比は、１：ｎとされており、第２の一次巻線Ｐ２と第２の二次巻線Ｓ２との巻線比は、ｎ：１とされている。ここで、入力端子に入力された信号により、第１の一次巻線Ｐ１に電流Ｉｄが流れたとすると、第１の二次巻線Ｓ１にＩｄ／ｎの電流が誘起される。また、この際に第２の一次巻線Ｐ２に印加される電圧をＥｄとすると、第２の二次巻線Ｓ２にはＥｄ／ｎの電圧が誘起されるようになる。これにより、第２の抵抗Ｒ２および第３の抵抗Ｒ３を無視すると、分岐出力端子からは（Ｉｄ／ｎ）×（Ｅｄ／ｎ）＝Ｉｄ・Ｅｄ／ｎ2の電力が出力されるようになる。すなわち、入力された信号の電力が１／ｎ2に減衰されて分岐出力端子から分岐出力されるようになる。このように、巻線比により分岐出力の減衰量を決定することができる。
【００２１】
そして、第２の抵抗Ｒ２と第３の抵抗Ｒ３によって分岐出力はさらに減衰するようになる。ここで、第２の抵抗Ｒ２と第３の抵抗Ｒ３の抵抗値が等しくされており、その抵抗値をＲａとし、分岐出力端子に接続される負荷抵抗がＲｏであるとすると、第２の抵抗Ｒ２と第３の抵抗Ｒ３による減衰量は、Ｒｏ／（Ｒａ＋Ｒｏ）と表される。ここで、第２の抵抗Ｒ２と第３の抵抗Ｒ３との抵抗値Ｒａは、ノイズ電流を減衰することのできる抵抗値とする必要があり、決定された抵抗値Ｒａを参照して第１のトランスと第２のトランスの巻線比を決定することにより、１０ｄＢあるいは２０ｄＢ減衰した分岐出力を得ることができる。また、出力端子から出力される信号の電力は、入力された信号の電力の（１−１／ｎ2）倍となると共に、第１の抵抗Ｒ１では入力信号は消費されない。
【００２２】
ところで、出力端子から信号が入力された場合に、第１の一次巻線Ｐ１に電流−Ｉｕが流れたとすると、第１の二次巻線Ｓ１に−Ｉｕ／ｎの電流が誘起される。また、この際に第２の一次巻線Ｐ２に印加される電圧をＥｕとすると、第２の二次巻線Ｓ２にはＥｕ／ｎの電圧が誘起されるようになる。これにより、第２の抵抗Ｒ２および第３の抵抗Ｒ３を無視すると、第１の抵抗Ｒ１では（Ｉｕ／ｎ）×（Ｅｕ／ｎ）＝Ｉｕ・Ｅｕ／ｎ2の電力が消費されるようになり、上り信号は分岐出力端子からは出力されないようになる。このように、分岐器１は方向性結合器とされており、分岐出力端子からは上記したように入力端子から入力された信号だけが分岐されるようになる。
【００２３】
次に、本発明の分岐器の実施の形態の第２の構成例を図２に示す。
図２に示す本発明の第２の実施の形態にかかる分岐器２は、第１の一次巻線Ｐ１と第１の二次巻線Ｓ１とをコアＣ１に巻回した第１のトランスと、第２の一次巻線Ｐ２と第２の二次巻線Ｓ２とをコアＣ２に巻回した第２のトランスとを備えている。第１の一次巻線Ｐ１の一端は入力端子に接続されており、その他端は出力端子に接続されている。第１の二次巻線Ｓ１の一端は第２の抵抗の一端に接続されており、その他端は第２の二次巻線Ｓ２の他端に接続されている。第２の一次巻線Ｐ２の一端は第３の抵抗Ｒ３の一端に接続されており、その他端は第１の一次巻線Ｐ１の他端に接続されている。第２の二次巻線Ｓ２の一端は分岐出力端子に接続されており、その他端は第１の抵抗Ｒ１の一端に接続されている。第１の抵抗Ｒ１の他端、第２の抵抗Ｒ２の他端および第３の抵抗Ｒ３の他端はアースに接続されている。
【００２４】
このように構成された分岐器２の入力端子からノイズ電流が流入すると、ノイズ電流は第１の一次巻線Ｐ１−第２の一次巻線Ｐ２−第３の抵抗Ｒ３を介してアースに流れるようになる。すなわち、ノイズ電流は第３の抵抗Ｒ３により減衰されるので、ノイズ電流により発生する磁界が低減されてコアＣ１およびコアＣ２の磁化を防止することができるようになる。このように、コアＣ１およびコアＣ２の磁化が防止されると、保持力が小さくされているコアＣ１およびコアＣ２であっても非線形領域や飽和領域ではなく、直線領域で動作するようになる。従って、分岐器２にノイズ電流が流入されても、分岐器２において相互変調歪が生じることを防止することができるようになる。なお、第２の抵抗Ｒ２は回路のバランスを取るために設けられている。
【００２５】
本発明の第２の実施の形態にかかる分岐器２において、分岐出力端子から出力される分岐信号の減衰量は、図１に示す第１の実施の形態にかかる分岐器１と同様とされている。すなわち、第２の抵抗Ｒ２と第３の抵抗Ｒ３の抵抗値Ｒａは、ノイズ電流を減衰できる抵抗値とする必要があり、この抵抗値Ｒａを参照して第１のトランスと第２のトランスの巻線比ｎを決定することにより、１０ｄＢあるいは２０ｄＢ減衰した分岐出力を得ることができる。また、出力端子から出力される信号の電力は、入力された信号の電力の（１−１／ｎ2）倍となると共に、第１の抵抗Ｒ１では入力信号は消費されない。
また、第２の実施の形態にかかる分岐器２も方向性結合器とされており、分岐出力端子からは上記したように入力端子から入力された信号だけが分岐されるようになる。
【００２６】
次に、本発明の分岐器の実施の形態の第３の構成例を図３に示す。
図３に示す本発明の第３の実施の形態にかかる分岐器３は、第１の一次巻線Ｐ１と第１の二次巻線Ｓ１とをコアＣ１に巻回した第１のトランスと、第２の一次巻線Ｐ２と第２の二次巻線Ｓ２とをコアＣ２に巻回した第２のトランスとを備えている。第１の一次巻線Ｐ１の一端は入力端子に接続されており、その他端は出力端子に接続されている。第１の二次巻線Ｓ１の一端はアースに接続されており、その他端は第２の二次巻線Ｓ２の他端に接続されている。第２の一次巻線Ｐ２の一端はアースに接続されており、その他端は第１の一次巻線Ｐ１の他端に接続されている。第２の二次巻線Ｓ２の一端は分岐出力端子に接続されており、その他端は第１の抵抗Ｒ１の一端に接続されている。第１の抵抗Ｒ１の他端はアースに接続されている。さらに、第１の一次巻線Ｐ１の一端と第２の二次巻線Ｓ２の一端との間にチョークコイルＣＨが接続されている。
【００２７】
このように構成された分岐器３の入力端子からノイズ電流が流入すると、ノイズ電流は第１の一次巻線Ｐ１−第２の一次巻線Ｐ２を介してアースに流れると共に、チョークコイルＣＨ−第２の二次巻線Ｓ２−第１の二次巻線Ｓ１を介してアースに流れるようになる。すなわち、ノイズ電流は２つに分流して流れるため、それぞれのノイズ電流は減衰されるようになる。これにより、ノイズ電流により発生する磁界が低減されてコアＣ１およびコアＣ２の磁化を防止することができるようになる。このように、コアＣ１およびコアＣ２の磁化が防止されると、保持力が小さくされているコアＣ１およびコアＣ２であっても非線形領域や飽和領域ではなく、直線領域で動作するようになる。従って、分岐器３にノイズ電流が流入されても、分岐器３において相互変調歪が生じることを防止することができるようになる。
【００２８】
本発明の第３の実施の形態にかかる分岐器３において、チョークコイルＣＨでは高周波信号は阻止されるため、分岐出力端子から出力される分岐信号の減衰量は、図１に示す第１の実施の形態にかかる分岐器１において、第２の抵抗Ｒ２と第３の抵抗Ｒ３とを無視した場合と同様とされる。すなわち、第１のトランスと第２のトランスの巻線比ｎにより、１０ｄＢあるいは２０ｄＢ減衰した分岐出力を得ることができる。また、出力端子から出力される信号の電力は、入力された信号の電力の（１−１／ｎ2）倍となると共に、第１の抵抗Ｒ１では入力信号は消費されない。
また、第３の実施の形態にかかる分岐器３も方向性結合器とされており、分岐出力端子からは上記したように入力端子から入力された信号だけが分岐されるようになる。
【００２９】
以上説明した第１の実施の形態の分岐器１ないし第３の実施の形態の分岐器３は、いずれもＣＡＴＶシステムに使用する双方向増幅装置に適用することができる。そこで、一例として第１の実施の形態の分岐器１を双方向増幅装置に適用した際の構成を図４に示す。
図４に示す双方向増幅装置１０において、入力端子は、下り信号が入力されると共に上り信号が出力される端子であり、出力端子は、下り信号が出力されると共に上り信号が入力される端子である。入力端子は第１分波／混合器２０に接続され、入力端子から入力された下り信号は第１分波／混合器２０により分波されて下り増幅部２１に供給される。下り増幅部２１において下り信号は所定のレベルまで増幅されると共に線路長等化される。下り増幅部２１の出力側は第２分波／混合器２３に接続されていると共に、第２分波／混合器２３はモニタ回路２４に接続されている。これにより、下り増幅部２１により増幅された下り信号は第２分波／混合器２３で混合されて、モニタ回路２４に供給される。モニタ回路２４は、本発明にかかる第１の実施の形態の分岐器１により構成されており、供給された下り信号を出力端子から出力すると共に、例えば１０ｄＢあるいは２０ｄＢ減衰した下り信号をモニタ端子から分岐出力している。このモニタ端子にスペクトラムアナライザ等の測定器を接続することにより、下り信号の周波数特性等を観測してモニタすることができる。
【００３０】
また、上り信号が入力される出力端子は、モニタ回路２４に接続されており、出力端子から入力された上り信号はモニタ回路２４を介して第２分波／混合器２３に供給されている。この際に、上り信号はモニタ端子からは出力されない。これは、モニタ回路２４が方向性結合器により構成されているためであり、出力端子から供給された上り信号は、モニタ回路２４を介して第２分波／混合器２３により分波されて上り増幅部２２に供給される。上り増幅部２２において上り信号は所定のレベルまで増幅されると共に線路長等化される。上り増幅部２２の出力側は第１分波／混合器２０に接続されており、上り増幅部２２から出力される上り信号は第１分波／混合器２０で混合されて、入力端子から出力される。
【００３１】
また、双方向増幅装置１０の上り増幅部２２においては、使用の態様に応じて上り信号を増幅して出力するモードと、上り信号をパスさせるモードと、上り信号を遮断するモードとのいずれかのモードを選択できる構成とされている。この際に、上り信号を増幅して出力するモードではスイッチＳＷをオンして上り増幅部２２に内蔵されている上り増幅器に電源ＤＣを供給するようにし、上り信号をパスさせるモードと、上り信号を遮断するモードでは、スイッチＳＷをオフして上り増幅器に電源ＤＣを供給しないようにしている。
【００３２】
ここで、本発明の第１の実施の形態にかかる分岐器１をモニタ回路２４に適用した作用を示すために、図４に示す双方向増幅装置１０において入力端子から出力される上り信号の１０ＭＨｚ〜６０ＭＨｚの周波数帯域におけるスペクトルの測定結果の一例を図５に示す。図５を参照すると、マーカ周波数ＭＫＲとして示されている周波数１９．９３ＭＨｚのスペクトルのレベルが最大となり、そのレベルはわずか２７．４ｄＢの小さなレベルとなる。さらに、マーカ周波数ＭＫＲ以外の周波数のスペクトルも多数発生されているが、これらのスペクトルのレベルも一応の相互変調の規格値である４３ｄＢを遙かに下回っており、上り信号に影響を与えないことがわかる。このように、本発明の第１の実施の形態にかかる分岐器１をモニタ回路２４に適用することにより、モニタ回路２４において歪成分が極力発生しないようにすることができる。
【００３３】
【発明の効果】
本発明は以上のように、分岐器に流入するノイズ電流を抵抗により減衰させることができる。すなわち、ノイズ電流が分岐器における巻線に流れて分岐器のトランスが磁化されることが、歪信号が発生する原因となっており、上記したようにノイズ電流を抵抗で減衰させることにより、分岐器のトランスの磁化を防止することができ、歪信号の発生を防止することができるようになる。従って、このような分岐器を双方向増幅器のモニタ回路に適用すると、流合雑音を低減することができ上り信号を高品質に維持することができるようになる。
また、チョークコイルを設けてノイズ電流を２分割して分岐器の巻線に流すようにすると、ノイズ電流が小さくなり分岐器のトランスの磁化を防止して、歪信号の発生を防止することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の分岐器の実施の形態の第１の構成例を示す図である。
【図２】本発明の分岐器の実施の形態の第２の構成例を示す図である。
【図３】本発明の分岐器の実施の形態の第３の構成例を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態にかかる分岐器を双方向増幅装置に適用した際の構成例を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態にかかる分岐器を適用した双方向増幅装置から出力される上り信号の周波数帯域におけるスペクトルの一例を示す図である。
【図６】従来の双方向増幅装置の構成を示す図である。
【図７】従来の双方向増幅装置から出力される上り信号の周波数帯域におけるスペクトルの一例を示す図である。
【符号の説明】
１ 分岐器、２ 分岐器、３ 分岐器、１０ 双方向増幅装置、２０ 第１分波／混合器、２１ 下り増幅部、２２ 上り増幅部、２３ 第２分波／混合器、２４ モニタ回路、１１０ 第１分波／混合器、１１１ 下り増幅部、１１２ 上り増幅部、１１３ 第２分波／混合器、１１４ モニタ回路、Ｃ１ コア、Ｃ２コア、ＣＨ チョークコイル、ＤＣ 電源、Ｐ１ 第１の一次巻線、Ｐ２ 第２の一次巻線、Ｒ 抵抗、Ｒ１ 第１の抵抗、Ｒ２ 第２の抵抗、Ｒ３ 第３の抵抗、Ｓ１ 第１の二次巻線、Ｓ２ 第２の二次巻線、ＳＷ スイッチ
【発明が属する技術分野】
本発明は、信号を分岐する分岐器に関するものであり、ＣＡＴＶシステムにおける双方向増幅装置のモニタ回路に適用して好適な分岐器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のＣＡＴＶシステムにおいて、ＣＡＴＶセンターと各加入者宅の間には伝送路が敷設されているが、この伝送路における伝送損失を補償するために、伝送路にはある程度の距離毎に中継増幅器が挿入されている。この中継増幅器としては、下り信号および上り信号を増幅することのできる双方向増幅装置が一般に用いられており、この双方向増幅装置により線路長等化およびレベル補償を行っている。線路長等化とは、伝送線路の伝送損失が周波数をｆとしたときにｆ1/2に比例する減衰特性となることから、この伝送損失と逆の周波数特性となるような出力レベルで出力することにより、受信端においてフラットな周波数特性を得ようとする等化方式である。
なお、下り信号とはＣＡＴＶセンターから各端末に向かう信号のことであり、上り信号とは各端末からＣＡＴＶセンターに向かう信号のことである。一般的なＣＡＴＶシステムにおいて、上り信号の周波数帯域としては１０〜５５ＭＨｚが使用され、インターネットサービスや電話等の端末からのデータとされている。また、下り信号の周波数帯域としては７０〜７７０ＭＨｚが使用され、地上波や衛星放送のテレビ信号および独自番組、インターネットサービスや電話等のデータとされている。
【０００３】
従来のＣＡＴＶシステム用の双方向増幅装置の構成の一例を図６に示す。
図６に示す双方向増幅装置において、端子ＩＮは、下り信号が入力されると共に上り信号が出力される端子であり、端子ＯＵＴは、下り信号が出力されると共に上り信号が入力される端子である。端子ＩＮは第１分波／混合器１１０に接続され、端子ＩＮから入力された下り信号は第１分波／混合器１１０により分波されて下り増幅部１１１に供給される。下り増幅部１１１において下り信号は所定のレベルまで増幅されると共に線路長等化される。下り増幅部１１１の出力側は第２分波／混合器１１３に接続されていると共に、第２分波／混合器１１３はモニタ回路１１４に接続されている。これにより、下り増幅部１１１により増幅された下り信号は第２分波／混合器１１３で混合されて、モニタ回路１１４に供給される。モニタ回路１１４においては、供給された下り信号を端子ＯＵＴから出力すると共に、例えば１０ｄＢあるいは２０ｄＢ減衰された下り信号を分岐してモニタ端子ＭＯＮＩから出力している。すなわち、モニタ回路１１４は分岐器により構成されている。そして、このモニタ端子ＭＯＮＩにスペクトラムアナライザ等の測定器を接続することにより、表示された下り信号の周波数特性等を観測してモニタすることができる。
【０００４】
また、上り信号が入力される端子ＯＵＴは、モニタ回路１１４に接続されており、端子ＯＵＴから入力された上り信号はモニタ回路１１４を介して第２分波／混合器１１３に供給されている。この際に、上り信号はモニタ端子ＭＯＮＩからは出力されない。これは、モニタ回路１１４を構成している分岐器が方向性結合器により構成されているためであり、端子ＯＵＴから供給された上り信号は、モニタ回路１１４を介して第２分波／混合器１１３により分波されて上り増幅部１１２に供給される。上り増幅部１１２において上り信号は所定のレベルまで増幅されると共に線路長等化される。上り増幅部１１２の出力側は第１分波／混合器１１０に接続されており、上り増幅部１１２から出力される上り信号は第１分波／混合器１１０で混合されて、端子ＩＮから出力される。
【０００５】
ここで、モニタ回路１１４を構成している分岐器の原理について簡単に説明する。モニタ回路１１４を構成する分岐器は、第１の一次巻線Ｐ１と第１の二次巻線Ｓ１とをコアＣ１に巻回した第１のトランスと、第２の一次巻線Ｐ２と第２の二次巻線Ｓ２とをコアＣ２に巻回した第２のトランスとを有している。第１の一次巻線Ｐ１と第１の二次巻線Ｓ１との巻線比は、１：ｎとされており、第２の一次巻線Ｐ２と第２の二次巻線Ｓ２との巻線比は、ｎ：１とされている。ここで、第２分波／混合器１１３からの下り信号がモニタ回路１１４に供給されて、第１の一次巻線Ｐ１に電流Ｉｄが流れたとすると、第１の二次巻線Ｓ１にＩｄ／ｎの電流が誘起される。また、この際に第２の一次巻線Ｐ２に印加される電圧をＥｄとすると、第２の二次巻線Ｓ２にはＥｄ／ｎの電圧が誘起されるようになる。これにより、モニタ端子ＭＯＮＩからは（Ｉｄ／ｎ）×（Ｅｄ／ｎ）＝Ｉｄ・Ｅｄ／ｎ2の電力が出力されるようになる。すなわち、下り信号の電力が１／ｎ2に減衰されてモニタ端子ＭＯＮＩから分岐出力されるようになる。すなわち、巻線比により分岐出力の減衰量を決定することができる。また、端子ＯＵＴから出力される下り信号の電力は、供給された下り信号の電力の（１−１／ｎ2）倍となると共に、抵抗Ｒでは下り信号は消費されない。
【０００６】
また、端子ＯＵＴからの上り信号がモニタ回路１１４に供給された場合に、第１の一次巻線Ｐ１に電流−Ｉｕが流れたとすると、第１の二次巻線Ｓ１に−Ｉｕ／ｎの電流が誘起される。また、この際に第２の一次巻線Ｐ２に印加される電圧をＥｕとすると、第２の二次巻線Ｓ２にはＥｕ／ｎの電圧が誘起されるようになる。これにより、抵抗Ｒでは（Ｉｕ／ｎ）×（Ｅｕ／ｎ）＝Ｉｕ・Ｅｕ／ｎ2の電力が消費されるようになり、上り信号はモニタ端子ＭＯＮＩからは分岐出力されないようになる。このように、モニタ回路１１４は方向性結合器とされており、モニタ端子ＭＯＮＩからは１／ｎ2に減衰された下り信号だけが分岐されてモニタ出力として出力されるようになる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ＣＡＴＶシステムにおいては、各端末からの上り信号は全てＣＡＴＶセンターに集められることになる。そのため、各端末や伝送路の挿入された伝送機器からノイズ成分が混入されると、それらのノイズ成分もＣＡＴＶセンターで集められて大きなノイズとなってしまうようになる。このようなノイズは流合雑音といわれており、流合雑音は上り信号のＳＮ比等の品質を劣化させる原因となっている。そこで、双方向増幅装置の上り増幅部１１２においては、使用の態様に応じて上り信号を増幅して出力するモードと、上り信号をパスさせるモードと、上り信号を遮断するモードとのいずれかのモードを選択できるようにして、極力流合雑音を抑制するようにしている。
【０００８】
ところで、上り信号を増幅して出力するモードではスイッチＳＷをオンして上り増幅器に電源ＤＣを供給するようにし、上り信号をパスさせるモードと、上り信号を遮断するモードでは、スイッチＳＷをオフして上り増幅器に電源ＤＣを供給しないようにしていた。この場合、下り信号がモニタ回路１１４に供給された際に、モニタ回路１１４において下り信号中の複数のチャンネルにおける２つのキャリア周波数の差周波数を有する成分が歪信号として発生することがわかった。これは、相互変調という現象であるが、相互変調により相互変調歪が発生し、次のような問題点が生じることになる。例えば、地上波のテレビ信号のチャンネル間隔は６ＭＨｚとされていることから、２つのチャンネルにおけるキャリア周波数間の差周波数は、６ＭＨｚ、１２ＭＨｚ・・・・となる。したがって、差周波数を有する歪信号の周波数は、一般的に１０〜５５ＭＨｚとされる上り信号の周波数帯域内のノイズになるという問題点があった。
【０００９】
しかも、この歪信号は上り増幅部１１２において増幅されて端子ＩＮから次の双方向増幅装置に向かって出力されるようになる。ここで、図６に示す双方向増幅装置において端子ＩＮから出力される上り信号の１０ＭＨｚ〜６０ＭＨｚの周波数帯域におけるスペクトルの測定結果の一例を図７に示す。図７を参照すると、マーカ周波数ＭＫＲとして示されている周波数１２ＭＨｚのスペクトルは５６．０ｄＢの大きなレベルとされており、上り信号に悪影響を与える流合雑音となることがわかる。さらに、マーカ周波数ＭＫＲ以外の周波数のスペクトルも多数発生されており、これらの歪信号のレベルは５６ｄＢ以下とされているものの、一応の相互変調の規格値である４３ｄＢを超えており、流合雑音になるという問題点があった。
【００１０】
このように、双方向増幅装置にモニタ回路１１４として設けられている従来の分岐器においては、上り信号の周波数帯域における歪信号を発生してしまうという問題点があった。
そこで、本発明は歪信号を極力発生しないようにした分岐器を提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明の分岐器は、第１のコアに巻回された第１の一次巻線と第１の二次巻線からなる第１のトランスと、第２のコアに巻回された第２の一次巻線と第２の二次巻線からなる第２のトランスと、前記第２の二次巻線の一端とアース間に接続された第１の抵抗と、前記第１の一次巻線の一端と前記第２の一次巻線の一端との間に接続された第２の抵抗と、前記第１の二次巻線の一端と前記第２の二次巻線の一端との間に接続された第３の抵抗とを備え、前記第１の一次巻線の他端が第１の端子に接続されていると共に、前記第１の一次巻線の一端が第２の端子に接続されており、また、前記第２の二次巻線の他端が分岐出力端子に接続されており、さらに、前記第１の二次巻線の他端と前記第２の一次巻線の他端がアースに接続されている。
【００１２】
また、上記目的を達成することのできる本発明の他の分岐器は、第１のコアに巻回された第１の一次巻線と第１の二次巻線からなる第１のトランスと、第２のコアに巻回された第２の一次巻線と第２の二次巻線からなる第２のトランスと、前記第２の二次巻線の一端とアース間に接続された第１の抵抗と、前記第１の二次巻線の他端とアースとの間に接続された第２の抵抗と、前記第２の一次巻線の他端とアースとの間に接続された第３の抵抗とを備え、前記第１の一次巻線の他端が第１の端子に接続されていると共に、前記第１の一次巻線の一端が第２の端子に接続されており、また、前記第２の二次巻線の他端が分岐出力端子に接続されており、さらに、前記第２の一次巻線の一端が前記第１の一次巻線の一端に接続されていると共に、前記第１の二次巻線の一端が前記第２の二次巻線の一端に接続されている。
【００１３】
さらに、上記目的を達成することのできる本発明のさらに他の分岐器は、第１のコアに巻回された第１の一次巻線と第１の二次巻線からなる第１のトランスと、第２のコアに巻回された第２の一次巻線と第２の二次巻線からなる第２のトランスと、前記第２の二次巻線の一端とアース間に接続された抵抗と、前記第１の一次巻線の他端と前記第２の二次巻線の他端との間に接続されたチョークコイルとを備え、前記第１の一次巻線の他端が第１の端子に接続されていると共に、前記第１の一次巻線の一端が第２の端子に接続されており、また、前記第２の二次巻線の他端が分岐出力端子に接続されており、さらに、前記第２の一次巻線の一端が前記第１の一次巻線の一端に接続されていると共に、前記第１の二次巻線の一端が前記第２の二次巻線の一端に接続されており、さらにまた、前記第１の二次巻線の他端と前記第２の一次巻線の他端がアースに接続されている。
【００１４】
このような本発明によれば、分岐器に流入するノイズ電流を抵抗により減衰させることができる。すなわち、ノイズ電流が分岐器における巻線に流れて分岐器のトランスが磁化されることが、歪信号が発生する原因となっており、上記したようにノイズ電流を抵抗で減衰させることにより、分岐器のトランスの磁化を防止することができ、歪信号の発生を防止することができるようになる。従って、このような分岐器を双方向増幅器のモニタ回路に適用すると、流合雑音を低減することができ上り信号を高品質に維持することができるようになる。
また、チョークコイルを設けてノイズ電流を２分割して分岐器の巻線に流すようにすると、ノイズ電流が小さくなり分岐器のトランスの磁化を防止して、歪信号の発生を防止することができるようになる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の分岐器の実施の形態の第１の構成例を図１に示す。
図１に示す本発明の第１の実施の形態にかかる分岐器１は、第１の一次巻線Ｐ１と第１の二次巻線Ｓ１とをコアＣ１に巻回した第１のトランスと、第２の一次巻線Ｐ２と第２の二次巻線Ｓ２とをコアＣ２に巻回した第２のトランスとを備えている。第１の一次巻線Ｐ１の一端は入力端子に接続されており、その他端は出力端子に接続されていると共に第２の抵抗Ｒ２の一端に接続されている。第１の二次巻線Ｓ１の一端はアースに接続されており、その他端は第３の抵抗Ｒ３の一端に接続されている。第２の一次巻線Ｐ２の一端はアースに接続されており、その他端は第２の抵抗Ｒ２の他端に接続されている。第２の二次巻線Ｓ２の一端は分岐出力端子に接続されており、その他端は第３の抵抗Ｒ３の他端に接続されていると共に、第１の抵抗Ｒ１の一端に接続されている。第１の抵抗Ｒ１の他端はアースに接続されている。
【００１６】
このように構成された分岐器１の入力端子からノイズ電流が流入すると、ノイズ電流は第１の一次巻線Ｐ１−第２の抵抗Ｒ２−第２の一次巻線Ｐ２を介してアースに流れるようになる。すなわち、ノイズ電流は第２の抵抗Ｒ２により減衰されるので、ノイズ電流により発生する磁界が低減されてコアＣ１およびコアＣ２の磁化を防止することができるようになる。
【００１７】
ここで、コアＣ１およびコアＣ２が磁化された際に相互変調歪が発生する原理について、以下に説明する。ただし、説明に用いる分岐器においては第２の抵抗Ｒ２および第３の抵抗Ｒ３が設けられていない分岐器（図６のモニタ回路１１４参照）とされている。
分岐器にノイズ電流が流入すると、このノイズ電流は、分岐器の第１の一次巻線Ｐ１および第２の一次巻線Ｐ２を介してアースへ流れるようになる。このノイズ電流のエネルギはかなり大きいため、第１の一次巻線Ｐ１にノイズ電流が流れた際に、第１の一次巻線Ｐ１が巻回されているコアＣ１が磁化されてしまうようになる。同様に、第２の一次巻線Ｐ２にノイズ電流が流れた際に、第２の一次巻線Ｐ２が巻回されているコアＣ２も磁化されてしまうようになる。
【００１８】
分岐器は、少なくとも上り信号の周波数帯域と下り信号の周波数帯域にわたる１０ＭＨｚ〜７７０ＭＨｚにおいて動作しなければならないことから、分岐器に使用されているコアＣ１およびコアＣ２は、通常はめがね型の小さなコアを用いることにより、高周波特性を良好としている。このように、小さなコアとされていると、その断面積も小さくなり、コアＣ１およびコアＣ２の保持力は小さいものとならざるを得ない。すると、コアＣ１およびコアＣ２が磁化されると、コアＣ１およびコアＣ２に磁気的バイアスがかかった状態となり、保持力の小さいコアＣ１およびコアＣ２は非線形領域や飽和領域で動作するようになる。このように、コアＣ１およびコアＣ２が非線形領域や飽和領域で動作することにより、相互変調歪が生じるようになるのである。
【００１９】
そこで、第２の抵抗Ｒ２を第１の一次巻線Ｐ１と第２の一次巻線Ｐ２との間に接続することにより、ノイズ電流を減衰させてコアＣ１およびコアＣ２が磁化されることを防止するようにしている。これにより、分岐器１において相互変調歪の発生を防止することができ、本発明にかかる分岐器１を双方向増幅装置におけるモニタ回路に適用しても、上り増幅部に電源を供給するスイッチＳＷをオン／オフした際に、モニタ回路において歪信号が発生しないようになる。なお、第３の抵抗Ｒ３は、回路のバランスを取るために設けられている。
【００２０】
図１に戻り、本発明にかかる分岐器１において、分岐出力端子から出力される信号の減衰量について説明する。分岐器１における第１の一次巻線Ｐ１と第１の二次巻線Ｓ１との巻線比は、１：ｎとされており、第２の一次巻線Ｐ２と第２の二次巻線Ｓ２との巻線比は、ｎ：１とされている。ここで、入力端子に入力された信号により、第１の一次巻線Ｐ１に電流Ｉｄが流れたとすると、第１の二次巻線Ｓ１にＩｄ／ｎの電流が誘起される。また、この際に第２の一次巻線Ｐ２に印加される電圧をＥｄとすると、第２の二次巻線Ｓ２にはＥｄ／ｎの電圧が誘起されるようになる。これにより、第２の抵抗Ｒ２および第３の抵抗Ｒ３を無視すると、分岐出力端子からは（Ｉｄ／ｎ）×（Ｅｄ／ｎ）＝Ｉｄ・Ｅｄ／ｎ2の電力が出力されるようになる。すなわち、入力された信号の電力が１／ｎ2に減衰されて分岐出力端子から分岐出力されるようになる。このように、巻線比により分岐出力の減衰量を決定することができる。
【００２１】
そして、第２の抵抗Ｒ２と第３の抵抗Ｒ３によって分岐出力はさらに減衰するようになる。ここで、第２の抵抗Ｒ２と第３の抵抗Ｒ３の抵抗値が等しくされており、その抵抗値をＲａとし、分岐出力端子に接続される負荷抵抗がＲｏであるとすると、第２の抵抗Ｒ２と第３の抵抗Ｒ３による減衰量は、Ｒｏ／（Ｒａ＋Ｒｏ）と表される。ここで、第２の抵抗Ｒ２と第３の抵抗Ｒ３との抵抗値Ｒａは、ノイズ電流を減衰することのできる抵抗値とする必要があり、決定された抵抗値Ｒａを参照して第１のトランスと第２のトランスの巻線比を決定することにより、１０ｄＢあるいは２０ｄＢ減衰した分岐出力を得ることができる。また、出力端子から出力される信号の電力は、入力された信号の電力の（１−１／ｎ2）倍となると共に、第１の抵抗Ｒ１では入力信号は消費されない。
【００２２】
ところで、出力端子から信号が入力された場合に、第１の一次巻線Ｐ１に電流−Ｉｕが流れたとすると、第１の二次巻線Ｓ１に−Ｉｕ／ｎの電流が誘起される。また、この際に第２の一次巻線Ｐ２に印加される電圧をＥｕとすると、第２の二次巻線Ｓ２にはＥｕ／ｎの電圧が誘起されるようになる。これにより、第２の抵抗Ｒ２および第３の抵抗Ｒ３を無視すると、第１の抵抗Ｒ１では（Ｉｕ／ｎ）×（Ｅｕ／ｎ）＝Ｉｕ・Ｅｕ／ｎ2の電力が消費されるようになり、上り信号は分岐出力端子からは出力されないようになる。このように、分岐器１は方向性結合器とされており、分岐出力端子からは上記したように入力端子から入力された信号だけが分岐されるようになる。
【００２３】
次に、本発明の分岐器の実施の形態の第２の構成例を図２に示す。
図２に示す本発明の第２の実施の形態にかかる分岐器２は、第１の一次巻線Ｐ１と第１の二次巻線Ｓ１とをコアＣ１に巻回した第１のトランスと、第２の一次巻線Ｐ２と第２の二次巻線Ｓ２とをコアＣ２に巻回した第２のトランスとを備えている。第１の一次巻線Ｐ１の一端は入力端子に接続されており、その他端は出力端子に接続されている。第１の二次巻線Ｓ１の一端は第２の抵抗の一端に接続されており、その他端は第２の二次巻線Ｓ２の他端に接続されている。第２の一次巻線Ｐ２の一端は第３の抵抗Ｒ３の一端に接続されており、その他端は第１の一次巻線Ｐ１の他端に接続されている。第２の二次巻線Ｓ２の一端は分岐出力端子に接続されており、その他端は第１の抵抗Ｒ１の一端に接続されている。第１の抵抗Ｒ１の他端、第２の抵抗Ｒ２の他端および第３の抵抗Ｒ３の他端はアースに接続されている。
【００２４】
このように構成された分岐器２の入力端子からノイズ電流が流入すると、ノイズ電流は第１の一次巻線Ｐ１−第２の一次巻線Ｐ２−第３の抵抗Ｒ３を介してアースに流れるようになる。すなわち、ノイズ電流は第３の抵抗Ｒ３により減衰されるので、ノイズ電流により発生する磁界が低減されてコアＣ１およびコアＣ２の磁化を防止することができるようになる。このように、コアＣ１およびコアＣ２の磁化が防止されると、保持力が小さくされているコアＣ１およびコアＣ２であっても非線形領域や飽和領域ではなく、直線領域で動作するようになる。従って、分岐器２にノイズ電流が流入されても、分岐器２において相互変調歪が生じることを防止することができるようになる。なお、第２の抵抗Ｒ２は回路のバランスを取るために設けられている。
【００２５】
本発明の第２の実施の形態にかかる分岐器２において、分岐出力端子から出力される分岐信号の減衰量は、図１に示す第１の実施の形態にかかる分岐器１と同様とされている。すなわち、第２の抵抗Ｒ２と第３の抵抗Ｒ３の抵抗値Ｒａは、ノイズ電流を減衰できる抵抗値とする必要があり、この抵抗値Ｒａを参照して第１のトランスと第２のトランスの巻線比ｎを決定することにより、１０ｄＢあるいは２０ｄＢ減衰した分岐出力を得ることができる。また、出力端子から出力される信号の電力は、入力された信号の電力の（１−１／ｎ2）倍となると共に、第１の抵抗Ｒ１では入力信号は消費されない。
また、第２の実施の形態にかかる分岐器２も方向性結合器とされており、分岐出力端子からは上記したように入力端子から入力された信号だけが分岐されるようになる。
【００２６】
次に、本発明の分岐器の実施の形態の第３の構成例を図３に示す。
図３に示す本発明の第３の実施の形態にかかる分岐器３は、第１の一次巻線Ｐ１と第１の二次巻線Ｓ１とをコアＣ１に巻回した第１のトランスと、第２の一次巻線Ｐ２と第２の二次巻線Ｓ２とをコアＣ２に巻回した第２のトランスとを備えている。第１の一次巻線Ｐ１の一端は入力端子に接続されており、その他端は出力端子に接続されている。第１の二次巻線Ｓ１の一端はアースに接続されており、その他端は第２の二次巻線Ｓ２の他端に接続されている。第２の一次巻線Ｐ２の一端はアースに接続されており、その他端は第１の一次巻線Ｐ１の他端に接続されている。第２の二次巻線Ｓ２の一端は分岐出力端子に接続されており、その他端は第１の抵抗Ｒ１の一端に接続されている。第１の抵抗Ｒ１の他端はアースに接続されている。さらに、第１の一次巻線Ｐ１の一端と第２の二次巻線Ｓ２の一端との間にチョークコイルＣＨが接続されている。
【００２７】
このように構成された分岐器３の入力端子からノイズ電流が流入すると、ノイズ電流は第１の一次巻線Ｐ１−第２の一次巻線Ｐ２を介してアースに流れると共に、チョークコイルＣＨ−第２の二次巻線Ｓ２−第１の二次巻線Ｓ１を介してアースに流れるようになる。すなわち、ノイズ電流は２つに分流して流れるため、それぞれのノイズ電流は減衰されるようになる。これにより、ノイズ電流により発生する磁界が低減されてコアＣ１およびコアＣ２の磁化を防止することができるようになる。このように、コアＣ１およびコアＣ２の磁化が防止されると、保持力が小さくされているコアＣ１およびコアＣ２であっても非線形領域や飽和領域ではなく、直線領域で動作するようになる。従って、分岐器３にノイズ電流が流入されても、分岐器３において相互変調歪が生じることを防止することができるようになる。
【００２８】
本発明の第３の実施の形態にかかる分岐器３において、チョークコイルＣＨでは高周波信号は阻止されるため、分岐出力端子から出力される分岐信号の減衰量は、図１に示す第１の実施の形態にかかる分岐器１において、第２の抵抗Ｒ２と第３の抵抗Ｒ３とを無視した場合と同様とされる。すなわち、第１のトランスと第２のトランスの巻線比ｎにより、１０ｄＢあるいは２０ｄＢ減衰した分岐出力を得ることができる。また、出力端子から出力される信号の電力は、入力された信号の電力の（１−１／ｎ2）倍となると共に、第１の抵抗Ｒ１では入力信号は消費されない。
また、第３の実施の形態にかかる分岐器３も方向性結合器とされており、分岐出力端子からは上記したように入力端子から入力された信号だけが分岐されるようになる。
【００２９】
以上説明した第１の実施の形態の分岐器１ないし第３の実施の形態の分岐器３は、いずれもＣＡＴＶシステムに使用する双方向増幅装置に適用することができる。そこで、一例として第１の実施の形態の分岐器１を双方向増幅装置に適用した際の構成を図４に示す。
図４に示す双方向増幅装置１０において、入力端子は、下り信号が入力されると共に上り信号が出力される端子であり、出力端子は、下り信号が出力されると共に上り信号が入力される端子である。入力端子は第１分波／混合器２０に接続され、入力端子から入力された下り信号は第１分波／混合器２０により分波されて下り増幅部２１に供給される。下り増幅部２１において下り信号は所定のレベルまで増幅されると共に線路長等化される。下り増幅部２１の出力側は第２分波／混合器２３に接続されていると共に、第２分波／混合器２３はモニタ回路２４に接続されている。これにより、下り増幅部２１により増幅された下り信号は第２分波／混合器２３で混合されて、モニタ回路２４に供給される。モニタ回路２４は、本発明にかかる第１の実施の形態の分岐器１により構成されており、供給された下り信号を出力端子から出力すると共に、例えば１０ｄＢあるいは２０ｄＢ減衰した下り信号をモニタ端子から分岐出力している。このモニタ端子にスペクトラムアナライザ等の測定器を接続することにより、下り信号の周波数特性等を観測してモニタすることができる。
【００３０】
また、上り信号が入力される出力端子は、モニタ回路２４に接続されており、出力端子から入力された上り信号はモニタ回路２４を介して第２分波／混合器２３に供給されている。この際に、上り信号はモニタ端子からは出力されない。これは、モニタ回路２４が方向性結合器により構成されているためであり、出力端子から供給された上り信号は、モニタ回路２４を介して第２分波／混合器２３により分波されて上り増幅部２２に供給される。上り増幅部２２において上り信号は所定のレベルまで増幅されると共に線路長等化される。上り増幅部２２の出力側は第１分波／混合器２０に接続されており、上り増幅部２２から出力される上り信号は第１分波／混合器２０で混合されて、入力端子から出力される。
【００３１】
また、双方向増幅装置１０の上り増幅部２２においては、使用の態様に応じて上り信号を増幅して出力するモードと、上り信号をパスさせるモードと、上り信号を遮断するモードとのいずれかのモードを選択できる構成とされている。この際に、上り信号を増幅して出力するモードではスイッチＳＷをオンして上り増幅部２２に内蔵されている上り増幅器に電源ＤＣを供給するようにし、上り信号をパスさせるモードと、上り信号を遮断するモードでは、スイッチＳＷをオフして上り増幅器に電源ＤＣを供給しないようにしている。
【００３２】
ここで、本発明の第１の実施の形態にかかる分岐器１をモニタ回路２４に適用した作用を示すために、図４に示す双方向増幅装置１０において入力端子から出力される上り信号の１０ＭＨｚ〜６０ＭＨｚの周波数帯域におけるスペクトルの測定結果の一例を図５に示す。図５を参照すると、マーカ周波数ＭＫＲとして示されている周波数１９．９３ＭＨｚのスペクトルのレベルが最大となり、そのレベルはわずか２７．４ｄＢの小さなレベルとなる。さらに、マーカ周波数ＭＫＲ以外の周波数のスペクトルも多数発生されているが、これらのスペクトルのレベルも一応の相互変調の規格値である４３ｄＢを遙かに下回っており、上り信号に影響を与えないことがわかる。このように、本発明の第１の実施の形態にかかる分岐器１をモニタ回路２４に適用することにより、モニタ回路２４において歪成分が極力発生しないようにすることができる。
【００３３】
【発明の効果】
本発明は以上のように、分岐器に流入するノイズ電流を抵抗により減衰させることができる。すなわち、ノイズ電流が分岐器における巻線に流れて分岐器のトランスが磁化されることが、歪信号が発生する原因となっており、上記したようにノイズ電流を抵抗で減衰させることにより、分岐器のトランスの磁化を防止することができ、歪信号の発生を防止することができるようになる。従って、このような分岐器を双方向増幅器のモニタ回路に適用すると、流合雑音を低減することができ上り信号を高品質に維持することができるようになる。
また、チョークコイルを設けてノイズ電流を２分割して分岐器の巻線に流すようにすると、ノイズ電流が小さくなり分岐器のトランスの磁化を防止して、歪信号の発生を防止することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の分岐器の実施の形態の第１の構成例を示す図である。
【図２】本発明の分岐器の実施の形態の第２の構成例を示す図である。
【図３】本発明の分岐器の実施の形態の第３の構成例を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態にかかる分岐器を双方向増幅装置に適用した際の構成例を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態にかかる分岐器を適用した双方向増幅装置から出力される上り信号の周波数帯域におけるスペクトルの一例を示す図である。
【図６】従来の双方向増幅装置の構成を示す図である。
【図７】従来の双方向増幅装置から出力される上り信号の周波数帯域におけるスペクトルの一例を示す図である。
【符号の説明】
１ 分岐器、２ 分岐器、３ 分岐器、１０ 双方向増幅装置、２０ 第１分波／混合器、２１ 下り増幅部、２２ 上り増幅部、２３ 第２分波／混合器、２４ モニタ回路、１１０ 第１分波／混合器、１１１ 下り増幅部、１１２ 上り増幅部、１１３ 第２分波／混合器、１１４ モニタ回路、Ｃ１ コア、Ｃ２コア、ＣＨ チョークコイル、ＤＣ 電源、Ｐ１ 第１の一次巻線、Ｐ２ 第２の一次巻線、Ｒ 抵抗、Ｒ１ 第１の抵抗、Ｒ２ 第２の抵抗、Ｒ３ 第３の抵抗、Ｓ１ 第１の二次巻線、Ｓ２ 第２の二次巻線、ＳＷ スイッチ
Claims (3)
- 第１のコアに巻回された第１の一次巻線と第１の二次巻線からなる第１のトランスと、
第２のコアに巻回された第２の一次巻線と第２の二次巻線からなる第２のトランスと、
前記第２の二次巻線の一端とアース間に接続された第１の抵抗と、
前記第１の一次巻線の一端と前記第２の一次巻線の一端との間に接続された第２の抵抗と、
前記第１の二次巻線の一端と前記第２の二次巻線の一端との間に接続された第３の抵抗とを備え、
前記第１の一次巻線の他端が第１の端子に接続されていると共に、前記第１の一次巻線の一端が第２の端子に接続されており、また、前記第２の二次巻線の他端が分岐出力端子に接続されており、さらに、前記第１の二次巻線の他端と前記第２の一次巻線の他端がアースに接続されていることを特徴とする分岐器。 - 第１のコアに巻回された第１の一次巻線と第１の二次巻線からなる第１のトランスと、
第２のコアに巻回された第２の一次巻線と第２の二次巻線からなる第２のトランスと、
前記第２の二次巻線の一端とアース間に接続された第１の抵抗と、
前記第１の二次巻線の他端とアースとの間に接続された第２の抵抗と、
前記第２の一次巻線の他端とアースとの間に接続された第３の抵抗とを備え、
前記第１の一次巻線の他端が第１の端子に接続されていると共に、前記第１の一次巻線の一端が第２の端子に接続されており、また、前記第２の二次巻線の他端が分岐出力端子に接続されており、さらに、前記第２の一次巻線の一端が前記第１の一次巻線の一端に接続されていると共に、前記第１の二次巻線の一端が前記第２の二次巻線の一端に接続されていることを特徴とする分岐器。 - 第１のコアに巻回された第１の一次巻線と第１の二次巻線からなる第１のトランスと、
第２のコアに巻回された第２の一次巻線と第２の二次巻線からなる第２のトランスと、
前記第２の二次巻線の一端とアース間に接続された抵抗と、
前記第１の一次巻線の他端と前記第２の二次巻線の他端との間に接続されたチョークコイルとを備え、
前記第１の一次巻線の他端が第１の端子に接続されていると共に、前記第１の一次巻線の一端が第２の端子に接続されており、また、前記第２の二次巻線の他端が分岐出力端子に接続されており、さらに、前記第２の一次巻線の一端が前記第１の一次巻線の一端に接続されていると共に、前記第１の二次巻線の一端が前記第２の二次巻線の一端に接続されており、さらにまた、前記第１の二次巻線の他端と前記第２の一次巻線の他端がアースに接続されていることを特徴とする分岐器。
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