JP4947382B2 - Signal splitter circuit and cable TV network - Google Patents
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Description
発明の分野
この発明はノイズ流合を低減させるための信号スプリッタ回路およびそのようなスプリッタを組込んだケーブルテレビネットワークに関する。
FIELD OF THE INVENTION This invention relates to signal splitter circuits for reducing noise influx and cable television networks incorporating such splitters.
発明の背景
ケーブルテレビネットワークは純粋にテレビおよびラジオ配信のために用いられる配信網ではもはやなく、今や顧客に対してネットワークへのアクセスをも提供する。したがってテレビおよびラジオ信号は、出力が各顧客に接続された信号スプリッタによってローカルセンターまたは光ノードから配信される。各顧客からの戻りトラフィックはスプリッタを通してローカルセンターまたは光ノードへ、およびそこからネットワークの残りへ戻される。そのような戻りトラフィックは、ペイパービュー方式のテレビ番組の要求を含み得る。
BACKGROUND OF THE INVENTION Cable television networks are no longer purely the distribution networks used for television and radio distribution, but now provide customers with access to the network. Thus, television and radio signals are delivered from the local center or optical node by a signal splitter whose output is connected to each customer. Return traffic from each customer is returned through the splitter to the local center or optical node and from there back to the rest of the network. Such return traffic may include a pay-per-view television program request.
通常、顧客からローカルセンターまたは光ノードへのトラフィックは「戻り経路トラフィック」または「アップストリーム信号」と称される。アップストリーム信号は、ネットワークプロバイダから生じる配信信号(通常「ダウンストリーム信号」と称される)とは異なる周波数範囲を用いて搬送される。現在のケーブルテレビネットワークは典型的に、アップストリーム信号については5MHzから65MHzを使用し、ダウンストリーム信号については85MHzから862MHzを使用するが、他の周波数範囲も使用される。 Typically, traffic from a customer to a local center or optical node is referred to as “return path traffic” or “upstream signal”. The upstream signal is carried using a different frequency range than the distribution signal originating from the network provider (usually referred to as the “downstream signal”). Current cable television networks typically use 5 MHz to 65 MHz for upstream signals and 85 MHz to 862 MHz for downstream signals, although other frequency ranges are also used.
すべてのアップストリーム信号は、どのように生じるかに拘らず、ローカルセンターまたは光ノードに搬送される。したがってアップストリーム信号内の好ましくないノイズもネットワークに注入されてしまうことになる。好ましくない信号はさまざまなソースから生じるが、主要な部分は、使用されるアップストリーム周波数範囲内の外部送信機の放射によるものである。これらの好ましくない信号の合わさったものは「流合」として公知である。流合の大部分は顧客の家屋内設備から生じ、したがって顧客のアクセスポイントにおいてネットワークに注入される。すべてのこれらの好ましくない信号は合成され、アップストリーム信号の信号対ノイズ比(およびしたがって容量)を制限することになるため、この流合はネットワークにおける主要な問題である。 All upstream signals are conveyed to the local center or optical node, regardless of how they occur. Therefore, unwanted noise in the upstream signal will also be injected into the network. Undesirable signals come from a variety of sources, but the main part is due to the radiation of the external transmitter within the upstream frequency range used. The combination of these undesirable signals is known as “infusion”. Most of the infusion originates from customer premises equipment and is therefore injected into the network at the customer access point. This infusion is a major problem in the network because all these undesired signals are combined and will limit the signal-to-noise ratio (and hence capacity) of the upstream signal.
この発明の意図は、ケーブルテレビ配信網内へのノイズ流合を低減させる信号スプリッタ回路を提供することである。 The intent of the present invention is to provide a signal splitter circuit that reduces noise ingress into the cable television distribution network.
発明の要約
この発明に従って、入力および複数の出力を有する信号スプリッタを備える信号スプリッタ回路が設けられ、交互の出力が、位相シフト装置、および位相シフト装置内の相互変調生成物の発生を少なくとも部分的に防止するための防止回路に接続され、防止回路には、電圧ピークに含まれるエネルギの反射を通して電圧ピークを止めるためのハイパスフィルタを備える接続前フィルタが設けられる。そのような信号スプリッタをケーブルテレビネットワーク内で用いると、位相シフト装置によって確実に、アップストリーム信号、すなわち顧客から生じる信号内の、ネットワーク内に侵入するノイズ流合が実質的に低減する。アップストリーム信号は多数の異なる顧客からの信号から成り、各顧客信号はデータ
およびノイズ成分を含む。異なる顧客からのデータ成分は異なる加入者機器から生じるため振幅、位相、および周波数が関連していない。しかし、各顧客信号内のノイズ成分は、大部分が同一のソース、すなわち加入者の機器およびそのような機器をスプリッタの出力に接続しているケーブルによって捕らえられる無線周波数電磁放射から生じるため互いに類似している。アップストリーム信号が出力に到達する前にアップストリーム信号に位相シフトを導入すると確実に、顧客から生じるアップストリーム信号がスプリッタによって合成される際にノイズ成分が互いに相殺される。
SUMMARY OF THE INVENTION In accordance with the present invention, a signal splitter circuit comprising a signal splitter having an input and a plurality of outputs is provided, wherein alternating outputs at least partially reduce the generation of a phase shift device and intermodulation products within the phase shift device. A pre-connection filter including a high-pass filter for stopping the voltage peak through reflection of energy contained in the voltage peak is provided in the prevention circuit. When such a signal splitter is used in a cable television network, the phase shift device ensures that the noise ingress into the network in the upstream signal, i.e. the signal originating from the customer, is substantially reduced. The upstream signal consists of signals from a number of different customers, each customer signal including data and noise components. The amplitude, phase, and frequency are not related because the data components from different customers come from different subscriber equipment. However, the noise components in each customer signal are mostly similar to each other because they originate from radio frequency electromagnetic radiation captured by the same source, namely the subscriber's equipment and the cable connecting such equipment to the output of the splitter. is doing. Introducing a phase shift in the upstream signal before the upstream signal reaches the output ensures that the noise components cancel each other when the upstream signal originating from the customer is combined by the splitter.
製造中、確実にフェライトコアが磁気的に中性であるようにするために、スプリッタおよびタップはいわゆる消磁をされる。この場合、受動素子の伝達関数は可能な限り線形であり、発生される相互変調生成物の量を低減させる。受動素子はその動作寿命中にあらゆる種類の低電圧および高電圧インパルスに晒される。これらのインパルスは、フェライトコア上の巻線を通して直流電流を誘導する。この電流は、フェライトの磁気的中性に影響を及ぼすことになる磁界を生成する。フェライト材料、パルスの強度およびパルスの量に依存してフェライトは時間とともに磁気を帯びることになり、その効果が累積的となり、素子の相互変調性能が劣化していく。防止回路は、パルス中のエネルギを反射することによって、パルスが位相シフト装置のフェライトコアに到達することを防止し、したがって相互変調性能の劣化に対する効果的な保護を作り出す。相互変調は、受動素子に存在する強力なケーブルモデムアップストリーム信号から生じ、典型的に元の信号の2倍または3倍の周波数である。この周波数はCATVダウンストリームスペクトル内に存在し、受信したラジオおよび/またはテレビ信号に干渉することになる。 During manufacture, the splitter and tap are so-called demagnetized to ensure that the ferrite core is magnetically neutral. In this case, the transfer function of the passive element is as linear as possible, reducing the amount of intermodulation product generated. Passive devices are exposed to all kinds of low and high voltage impulses during their operating lifetime. These impulses induce a direct current through the windings on the ferrite core. This current generates a magnetic field that will affect the magnetic neutrality of the ferrite. Depending on the ferrite material, the intensity of the pulse and the amount of pulse, the ferrite will become magnetized over time, the effect will be cumulative and the intermodulation performance of the element will be degraded. The prevention circuit reflects the energy in the pulse to prevent the pulse from reaching the ferrite core of the phase shift device, thus creating effective protection against intermodulation performance degradation. Intermodulation arises from the strong cable modem upstream signal present in the passive element, and is typically twice or three times the frequency of the original signal. This frequency is present in the CATV downstream spectrum and will interfere with the received radio and / or television signal.
位相シフト装置を有する信号スプリッタは、受動素子のポートの半分を位相反転させることによってアップストリーム経路内の流合を低減させる。しかし、180°位相シフト変圧器は、電圧パルスに起因する劣化の影響を受けやすい。1つよりも多いケーブルモデムを同一の受動素子(たとえばセットトップボックスまたはVoiPボックス)に接続すると、発生される相互変調生成物はCATVダウンストリームスペクトル内のみではなくアップストリームスペクトル内にも存在することになる。発生される相互変調生成物はアップストリーム流合としてみなされ、スプリッタ技術による流合レベルの改良を一見低減させることになる。 A signal splitter with a phase shift device reduces infusion in the upstream path by phase inverting half of the passive element ports. However, 180 ° phase shift transformers are susceptible to degradation due to voltage pulses. When more than one cable modem is connected to the same passive component (eg set top box or VoiP box), the generated intermodulation products are present in the upstream spectrum as well as in the CATV downstream spectrum become. The generated intermodulation product is considered as upstream infusion, which will seem to reduce the improvement in infusion level due to splitter technology.
防止回路を信号スプリッタおよび位相シフト装置と組合せることにより、その結果得られる信号スプリッタ回路は、1つよりも多いケーブルモデムを使用する場合により効果的となる。なぜなら位相シフト変圧器が電圧パルスに起因する相互変調劣化に対して効果的に保護されるためである。 By combining the prevention circuit with a signal splitter and a phase shift device, the resulting signal splitter circuit is more effective when using more than one cable modem. This is because the phase shift transformer is effectively protected against intermodulation degradation due to voltage pulses.
防止回路は、公知の通信システムにおけるデータ信号の比較的低い信号対ノイズ比が、(特に双方向の)ケーブル送信ネットワークに組込まれた信号処理手段または構成部品に部分的に起因するという先見性に基づいている。用いられるケーブルモデムは、当該構成部品内(特に受動構成部品内)で高調波または相互変調生成物を発生可能な強力なRF信号を発生させる。これらの望ましくない生成物は通常のデータ信号に干渉して、これらの通常のデータ信号の信号対ノイズ比に悪影響を及ぼす。信号処理手段に、信号処理手段内での相互変調生成物の発生を少なくとも部分的に防止するための防止回路を設けることにより、高調波または相互変調生成物の発生を全体または一部で防止することができて、データ信号の信号対ノイズ比に良い影響を及ぼす。 The prevention circuit has the foresight that the relatively low signal-to-noise ratio of the data signal in known communication systems is due in part to signal processing means or components incorporated in the (especially bidirectional) cable transmission network. Is based. The cable modem used generates a powerful RF signal capable of generating harmonics or intermodulation products within the component (especially in the passive component). These undesirable products interfere with normal data signals and adversely affect the signal-to-noise ratio of these normal data signals. The generation of harmonics or intermodulation products is prevented in whole or in part by providing the signal processing means with a prevention circuit for at least partially preventing the generation of intermodulation products in the signal processing means. Can have a positive effect on the signal-to-noise ratio of the data signal.
防止回路は以下の先見性にさらに基づく:すなわち、高調波または相互変調生成物の劣化に関する最も大きな問題は、フェライト変圧器および/またはコネクタを備える受動構成部品について起こる。当該フェライト素子は通常、フェライトの飽和に起因する非線形の伝達関数を有する。当該飽和は、フェライトが磁界の影響を受けていると比較的低レベ
ルの入力信号によってすでに起こり得る。当該磁界は外部磁界、または変圧器巻線を通って流れる電流によって発生された磁界であり得る。電圧ピークはそのような電流を変圧器に導入可能であり、フェライトを、どの高調波または相互変調生成物がより早く発生され得るかの結果として、より低い送信レベルまたは信号レベルですでに飽和させる。これは、電圧ピークに含まれるエネルギを反射する、信号処理手段の入力におけるフィルタによって、電圧ピークの出現を防止することにより防止され得る。
The prevention circuit is further based on the following foresight: the greatest problem with the degradation of harmonics or intermodulation products arises with passive components comprising ferrite transformers and / or connectors. The ferrite element usually has a non-linear transfer function due to ferrite saturation. The saturation can already occur with a relatively low level input signal when the ferrite is affected by a magnetic field. The magnetic field can be an external magnetic field or a magnetic field generated by current flowing through the transformer winding. Voltage peaks can introduce such currents into the transformer, causing the ferrite to already saturate at lower transmit or signal levels as a result of which harmonics or intermodulation products can be generated earlier. . This can be prevented by preventing the appearance of the voltage peak by means of a filter at the input of the signal processing means that reflects the energy contained in the voltage peak.
一般的に、ケーブル送信ネットワーク、たとえばケーブルテレビ(CATV)ネットワークにおける電圧ピークは主要な問題の原因となり得るといえる。当該ピークは落雷またはネットワークに接続された機器に起因し得る。他方、接続機器によって発生される電圧ピークの電圧レベルは比較的低い。 In general, voltage peaks in cable transmission networks, such as cable television (CATV) networks, can be a major source of problems. The peak may be due to lightning strikes or equipment connected to the network. On the other hand, the voltage level of the voltage peak generated by the connected device is relatively low.
電圧レベルが高い電圧ピークに対する保護手段としてガス放電管および非常に高速のバリスタが使用され得ることは公知の事実である。公知の当該保護手段には以下の欠点がある。第1に、公知の当該保護手段は、電圧レベルが低い電圧ピークの有害な影響に対する保護を全く提供しない。第2に、公知の当該保護手段は、1000アンペアまたはそれより高い非常に高い短絡電流が保護手段の中を流れる可能性がある短絡によって電圧ピークを中和するため強力な磁界を発生させるが、保護手段が受動構成部品に組込まれている場合、そのような受動構成部品の相互変調挙動に磁界が悪影響を及ぼし得る。それに加えて、負荷が誘導的および/または容量性の挙動を示す場合(これは一般的に当てはまることになる)、短絡によって、電圧レベルが高くエネルギレベルが低い電圧ピーク(静電気放電(ESD)パルスに匹敵する)の発生がもたらされ得る。ある一定の状況下では、電圧レベルが高くエネルギレベルが低いこれらの新たに発生される電圧ピークは、ケーブル送信ネットワーク内のある一定の構成部品に恒久的な損傷をもたらしさえし得る。 It is a known fact that gas discharge tubes and very fast varistors can be used as protection against voltage peaks with high voltage levels. The known protection means have the following disadvantages. Firstly, the known protection means provide no protection against the harmful effects of voltage peaks with low voltage levels. Secondly, the known protection means generate a strong magnetic field to neutralize the voltage peak by a short circuit where a very high short circuit current of 1000 amperes or higher can flow through the protection means, If the protective means are incorporated in passive components, the magnetic field can adversely affect the intermodulation behavior of such passive components. In addition, if the load exhibits inductive and / or capacitive behavior (which will generally be the case), a short circuit causes a voltage peak (electrostatic discharge (ESD) pulse with a high voltage level and a low energy level. Occurrences) can be brought about. Under certain circumstances, these newly generated voltage peaks with high voltage levels and low energy levels can even cause permanent damage to certain components in the cable transmission network.
本発明に係る通信システムにおいて用いられるような防止回路はガス放電管またはバリスタを利用するのではなく、電圧ピークが構成部品に入ることをエネルギを反射することによって防止するためのフィルタを用いる。この構成では短絡およびそれに付随する非常に高い短絡電流の問題がない(電圧ピークのエネルギが反射されて電流の流れがない)ため、(高い)磁界が発生される問題もない。その結果、電圧レベルが高くエネルギレベルが低い上述の電圧ピークは発生されないことになる。 Rather than using a gas discharge tube or varistor, the prevention circuit as used in the communication system according to the present invention uses a filter to prevent voltage peaks from entering the component by reflecting energy. In this configuration, there is no problem of a short circuit and the accompanying very high short circuit current (the voltage peak energy is reflected and there is no current flow), so there is no problem of generating a (high) magnetic field. As a result, the above voltage peak having a high voltage level and a low energy level is not generated.
フィルタのハイパスの挙動の結果、電圧レベルが高い電圧ピークおよび電圧レベルが低い電圧ピークの両方に対する保護が得られる。 As a result of the high-pass behavior of the filter, protection is provided for both high voltage level and low voltage level voltage peaks.
本発明に係る通信システムの1つの実施例は、ハイパスフィルタが、少なくとも1つのコイルおよび少なくとも1つのキャパシタを含むLCフィルタを備えるという点を特徴とする。有利な実施例では、接続前フィルタは、コイルおよびキャパシタで構成されるLCフィルタであり得、キャパシタは好ましくは低温度係数を有する高圧キャパシタであることが明らかになった。 One embodiment of the communication system according to the invention is characterized in that the high-pass filter comprises an LC filter comprising at least one coil and at least one capacitor. In an advantageous embodiment, the pre-connection filter can be an LC filter composed of a coil and a capacitor, and it has been found that the capacitor is preferably a high-voltage capacitor having a low temperature coefficient.
好ましくは位相シフト装置は、信号が合成される際に交互の出力のノイズ成分が逆位相となりほぼ完全に互いを相殺するように、180°の位相シフトを導入する。 Preferably, the phase shifter introduces a 180 ° phase shift so that when the signals are combined, the noise components of the alternating outputs are out of phase and almost completely cancel each other.
各位相シフト装置は位相シフト変圧器を備え得る。
スプリッタが偶数N個の出力を有する場合、N/2個の位相シフト装置が必要となり、N/2は整数である。スプリッタが奇数X個の出力を有する場合は、用いられる位相シフト装置の数はX/2より上または下の最も近い整数となる。
Each phase shift device may comprise a phase shift transformer.
If the splitter has an even number of N outputs, N / 2 phase shifters are required, where N / 2 is an integer. If the splitter has an odd number of X outputs, the number of phase shift devices used will be the nearest integer above or below X / 2.
必要に応じて、位相シフト装置はそれぞれの出力に恒久的に接続され得、共通のハウジ
ング内で出力に固定され得、したがってスプリッタに内蔵されている。
If desired, the phase shift device can be permanently connected to the respective output and can be fixed to the output in a common housing and is therefore built into the splitter.
代替的に、位相シフト装置はそれぞれの出力から分離可能であり得る。
本発明の他の局面に従って、複数の信号スプリッタ回路を組込んだケーブルテレビネットワークが設けられ、位相シフト装置は使用時に、アップストリーム信号、すなわち顧客から生じる信号内の、ネットワーク内に侵入するノイズ流合が確実に実質的に低減するように作用する。
Alternatively, the phase shift device may be separable from each output.
In accordance with another aspect of the present invention, a cable television network is provided that incorporates a plurality of signal splitter circuits, and the phase shift device in use is a noise stream that enters the network in an upstream signal, i.e., a signal originating from a customer. It acts to ensure that the bond is substantially reduced.
本発明を例示的な例によって、および添付の図面を参照して説明する。
説明
図1および図2の先行技術の信号スプリッタ10は入力12および多数の出力を備えており、このうち理解しやすいように第1の出力14および第2の出力16のみが示される。使用時にはこれらの受動信号分配器10がローカルセンターまたはノードと多数の顧客との間のインターフェイスとして作用し、各顧客はスプリッタ10の1つの出力に接続され、スプリッタ入力12はノードに接続される。矢印18はサービスプロバイダからスプリッタの入力へのテレビ信号(ダウンストリーム信号)の送信を表わしており、信号はその先の顧客への送信のために分配または分岐され、矢印18aおよび18bはスプリッタ10の第1および第2の出力14、16からの分岐テレビ信号の送信を表わす。
The invention will now be described by way of illustrative examples and with reference to the accompanying drawings in which:
The prior art signal splitter 10 of FIGS . 1 and 2 has an input 12 and multiple outputs, of which only a first output 14 and a second output 16 are shown for clarity. In use, these passive signal distributors 10 act as an interface between a local center or node and a number of customers, each customer connected to one output of the splitter 10 and the splitter input 12 connected to the node. Arrow 18 represents the transmission of a television signal (downstream signal) from the service provider to the input of the splitter, where the signal is distributed or branched for transmission to further customers, and arrows 18a and 18b are It represents the transmission of a branched television signal from the first and second outputs 14,16.
点線矢印20aおよび20bは、第1および第2の加入者からスプリッタの第1および第2の出力へのデータ信号(アップストリーム信号)の戻り送信を表わす。スプリッタは、接続先の全加入者からのデータ信号を合成し、それらをスプリッタの入力に印加する。点線矢印20cは、スプリッタの入力からサービスプロバイダへのすべての合成データ信号の送信を表わす。 Dotted arrows 20a and 20b represent the return transmission of the data signal (upstream signal) from the first and second subscribers to the first and second outputs of the splitter. The splitter combines the data signals from all connected subscribers and applies them to the input of the splitter. Dotted arrow 20c represents the transmission of all composite data signals from the splitter input to the service provider.
図2を参照して、短い点線矢印22aおよび22bは、加入者からスプリッタの第1および第2の入力に送信されるデータ信号内に存在するノイズ成分を表わす。スプリッタ10は好ましいデータ信号を合成するだけでなく、ノイズ成分も合成してそれらをスプリッタの入力12に印加する。長い点線矢印22cは、スプリッタの入力からサービスプロバイダへの合成ノイズ信号の送信を表わす。 Referring to FIG. 2, short dotted arrows 22a and 22b represent noise components present in the data signal transmitted from the subscriber to the first and second inputs of the splitter. The splitter 10 not only synthesizes the preferred data signal, but also synthesizes the noise components and applies them to the input 12 of the splitter. The long dotted arrow 22c represents the transmission of the composite noise signal from the splitter input to the service provider.
出力が多数あれば、スプリッタの入力に印加される(およびしたがってスプリッタの入力からサービスプロバイダに送信される)合成ノイズ成分はデータ信号と比較して大きくなり、したがってスプリッタとサービスプロバイダとの間のアップストリームチャネルの信号送信容量を低減させる。一例として、単一のローカルセンターまたは光ノードに1000人の顧客が接続されていると仮定する。全顧客が同量の流合を生成した場合、ローカルセンターまたは光ポイントにおける全信号対ノイズ比はファクタ1000で、または30dBだけ劣化することになる。 If there are many outputs, the combined noise component applied to the splitter input (and thus sent from the splitter input to the service provider) will be large compared to the data signal, and thus up between the splitter and the service provider. The signal transmission capacity of the stream channel is reduced. As an example, assume that 1000 customers are connected to a single local center or optical node. If all customers produce the same amount of infusion, the total signal to noise ratio at the local center or light point will degrade by a factor of 1000, or 30 dB.
この発明に従ったスプリッタ回路が図3に示され、入力26と、理解しやすいように第1の出力28および第2の出力30のみが示される複数の出力と、第1の出力28に接続された変圧器32のみが示される、交互の出力に接続された複数の位相シフト変圧器とを有するスプリッタ24を備える。各変圧器は1つの出力にのみ接続される。位相シフト変圧器はスプリッタに内蔵されてそれぞれの出力に恒久的に関連付けられ得る。代替的に、変圧器は外部から既存の出力に接続され得る。 A splitter circuit according to the present invention is shown in FIG. 3 and is connected to the input 26, a plurality of outputs in which only the first output 28 and the second output 30 are shown for ease of understanding, and the first output 28. A splitter 24 having a plurality of phase shift transformers connected to alternating outputs, only shown transformer 32 is shown. Each transformer is connected to only one output. The phase shift transformer can be built into the splitter and permanently associated with each output. Alternatively, the transformer can be externally connected to the existing output.
位相シフト変圧器32は、その中を通過する信号に180°位相シフトを導入する。したがって、第1の出力28に印加される分岐テレビ信号は位相が180°だけシフトされた後に加入者に送信され、第1の出力28に接続された加入者の機器によって送信される
データ信号は位相が180°だけシフトされた後に第1の出力28に印加される。
The phase shift transformer 32 introduces a 180 ° phase shift into the signal passing therethrough. Thus, the branched television signal applied to the first output 28 is transmitted to the subscriber after the phase is shifted by 180 °, and the data signal transmitted by the subscriber's equipment connected to the first output 28 is It is applied to the first output 28 after the phase has been shifted by 180 °.
上記で説明したように、加入者によってスプリッタの出力に送信されるデータ信号はノイズ成分を含む。ノイズ成分はさまざまなソースを有するが、その中で最も大きなものは、加入者の機器およびスプリッタの出力を加入者の機器に接続しているケーブルによって捕らえられ得る無線周波数電磁放射である。ほとんどの場合、1つのそのようなケーブルまたは加入者の機器によって捕らえられる無線周波数電磁放射のソースは、多数の他のそのようなケーブルまたは加入者の機器によって捕らえられることになる。 As explained above, the data signal transmitted by the subscriber to the output of the splitter contains a noise component. The noise component has a variety of sources, the largest of which is radio frequency electromagnetic radiation that can be captured by the cable connecting the subscriber equipment and the output of the splitter to the subscriber equipment. In most cases, the source of radio frequency electromagnetic radiation captured by one such cable or subscriber's equipment will be captured by a number of other such cables or subscriber's equipment.
ノイズ成分の信号特性は、大部分が同一のソースから生まれるため非常に類似することになる。ノイズ成分は殆ど同一の周波数、振幅および位相を有することになる。スプリッタの交互の出力に接続された位相シフト変圧器は2つの群のノイズ成分を生じさせる。両群のノイズ成分は殆ど同一の周波数および振幅を有するが、第1の群のノイズ成分は第2の群のノイズ成分とは逆位相である。両群のノイズ成分が合成される際に、それらは互いを相殺し、このためスプリッタの入力に印加される合成信号のノイズ成分が大幅に低減する。 The signal characteristics of the noise component will be very similar because most of them originate from the same source. The noise component will have almost the same frequency, amplitude and phase. Phase shift transformers connected to the alternating outputs of the splitter produce two groups of noise components. The noise components of both groups have almost the same frequency and amplitude, but the noise components of the first group are in antiphase with the noise components of the second group. When the noise components of both groups are combined, they cancel each other, thus greatly reducing the noise component of the combined signal applied to the splitter input.
異なる顧客からのデータ成分は異なる加入者機器から生じるため振幅、位相、および周波数が関連していないので、顧客から生じる好ましいデータ信号は影響を受けない。それらはしたがって位相シフト後も合成によって低減しない。ダウンストリーム信号も位相シフトによって影響を受けず、したがってスプリッタ出力とネットワークの接続岐路との間に装着された位相シフト変圧器を用いることによって、流合は減衰されるが好ましいダウンストリームおよびアップストリーム信号は影響を受けない。 Preferred data signals originating from customers are unaffected because the amplitude, phase and frequency are not related because the data components from different customers originate from different subscriber equipment. They are therefore not reduced by synthesis after phase shifting. The downstream signal is also unaffected by the phase shift, so the use of a phase shift transformer mounted between the splitter output and the network connection branch attenuates the infusion, but the preferred downstream and upstream signals Is not affected.
もちろん、加入者の家の中の器具内の電気モータなどの、一人の加入者の機器または1つのケーブルによってのみ捕らえられる無線周波数電磁放射の局所化されたソースもいくつかある。位相シフトを導入してもそのようなノイズ成分は低減させることができない。 Of course, there are also several localized sources of radio frequency electromagnetic radiation that can only be captured by one subscriber's equipment or one cable, such as an electric motor in an appliance in the subscriber's home. Even if a phase shift is introduced, such a noise component cannot be reduced.
多くの家屋はスプリッタの2つの出力への接続を有しており、一方の接続はケーブルテレビ用に、他方は電話またはインターネットサービス用に用いられる。一方の接続が位相シフト変圧器を有するスプリッタの出力へのものであり他方の接続がそのような変圧器を有しない出力へのものであるとすると、無線周波数電磁放射の局所化されたソースにさえ起因するノイズ成分も低減させることができる。 Many houses have connections to the two outputs of the splitter, one connection for cable television and the other for telephone or internet services. If one connection is to the output of a splitter with a phase shift transformer and the other connection is to an output without such a transformer, then a localized source of radio frequency electromagnetic radiation Even the noise component caused by even can be reduced.
防止回路40が入力26および各出力28、30に接続される。各出力28の場合、変圧器32はスプリッタ24と対応する防止回路40との間に接続される。 A prevention circuit 40 is connected to the input 26 and each output 28,30. For each output 28, the transformer 32 is connected between the splitter 24 and the corresponding prevention circuit 40.
図4および図5は、接続前フィルタ(防止手段)として信号処理手段または構成部品の中または前に配置され得る、ハイパスフィルタ40の形態の防止回路の2つの実施例を示す。図中に示されるハイパスフィルタ40は各々が入力42と、出力44と、当該入力と当該出力との間に配置され、1つまたはそれ以上のコイル46および多数のキャパシタ48で構成されるLCフィルタとを備える。好ましくは、しかし必須ではないが、キャパシタ48はすべて比較的低い温度係数を有する高圧キャパシタである。他のフィルタ構成も可能である:すなわち、同一原理に基づいたより高次のフィルタ(チェビシェフ)または他の原理に基づいたフィルタ(カウアフィルタもしくは楕円フィルタ)が使用され得る。 4 and 5 show two embodiments of a prevention circuit in the form of a high-pass filter 40 that can be arranged in or in front of a signal processing means or component as a pre-connection filter (prevention means). The high-pass filter 40 shown in the figure is an LC filter each comprising an input 42, an output 44, and one or more coils 46 and a number of capacitors 48 disposed between the input and the output. With. Preferably, but not necessarily, the capacitors 48 are all high voltage capacitors having a relatively low temperature coefficient. Other filter configurations are also possible: a higher order filter based on the same principle (Chebyshev) or a filter based on other principles (Cauer filter or elliptical filter) may be used.
図4および図5に示されるハイパスフィルタ40内のコイル46およびキャパシタ48は好ましくは以下の値を有する:すなわち、コイル46は3.3μH、キャパシタ48はlnF/2kV/Y5E、キャパシタ48′は好ましくは470である。 The coil 46 and capacitor 48 in the high pass filter 40 shown in FIGS. 4 and 5 preferably have the following values: coil 46 is 3.3 μH, capacitor 48 is lnF / 2 kV / Y5E, capacitor 48 ′ is preferably Is 470.
図5に示されるハイパスフィルタ40は、図4に示されるハイパスフィルタよりも電圧ピークに対するより十分な保護を提供する。しかし、図5に示されるフィルタは図4に示されるフィルタよりも複雑で、高額でありスペースを多くとる。特に、フィルタをCATV構成部品に内蔵する際には後者の局面が重要となる。 The high pass filter 40 shown in FIG. 5 provides more protection against voltage peaks than the high pass filter shown in FIG. However, the filter shown in FIG. 5 is more complex, expensive and takes up more space than the filter shown in FIG. In particular, the latter aspect is important when a filter is built in a CATV component.
図4に示されるフィルタの挙動を評価するため、当該フィルタを標準的なCATV絶縁体に内蔵した。そのような絶縁体は一般的にCATVネットワークと家屋内設備との間の端末接続ポイントとして用いられ、したがって落雷防護手段における構築に好適なポイントを形成する。家屋内設備はたとえば増幅器、ケーブルモデム、セットトップボックス、ビデオレコーダおよびテレビを備え得る。 In order to evaluate the behavior of the filter shown in FIG. 4, the filter was built into a standard CATV insulator. Such insulators are generally used as terminal connection points between CATV networks and home appliances, thus forming a suitable point for construction in lightning protection measures. Home appliances may include, for example, amplifiers, cable modems, set top boxes, video recorders and televisions.
第1の実験では、図4に示されるフィルタを有するおよび有しないそのような標準的なCATV絶縁体の入力に、標準化されたIEC 1000−4−5 レベル2パルス(1kV、1.2μs/50μs)が送り込まれた。保護されていないCATV絶縁体(すなわち接続前フィルタを有しない)の場合、CATV絶縁体による減衰が実際的になしで(180μsで1kVピークが0Vに低下)電圧ピークが家屋内設備に送信されたと思われ、これは設備内の構成部品および機器に深刻な損傷をもたらし得る。一方、保護されたCATV絶縁体(すなわち接続前フィルタを有する)は、電圧ピークを、電圧レベルが低くエネルギレベルが低い電圧ピークに減衰させた(僅か0.2μsで40Vピークが0Vに低下)。非常に感度のある構成部品または機器でさえも、この減衰された電圧ピークによって損傷することはない。 In the first experiment, a standard IEC 1000-4-5 level 2 pulse (1 kV, 1.2 μs / 50 μs) was applied to the input of such a standard CATV insulator with and without the filter shown in FIG. ) Was sent. In the case of an unprotected CATV insulator (i.e. without a pre-connection filter), the voltage peak is transmitted to the house equipment without practically no attenuation by the CATV insulator (1 kV peak drops to 0 V at 180 μs) It appears that this can cause serious damage to the components and equipment in the installation. On the other hand, the protected CATV insulator (ie with the pre-connection filter) attenuated the voltage peak to a voltage peak with a low voltage level and a low energy level (40V peak drops to 0V in just 0.2 μs). Even very sensitive components or equipment are not damaged by this attenuated voltage peak.
受動CATV構成部品(この場合は標準的なCATVスプリッタ)の相互変調挙動の減少は、受動CATV構成部品のすべてのゲートが25V DC/500μs電圧ピークを受けた後に40MHz、118dBμV(75オーム)入力信号の第2高調波を供給することによって第2の実験で実験的に判断された。図4に示されるような接続前フィルタによって保護されたCATVスプリッタは、事前に電圧ピークが送り込まれなかったCATVスプリッタと比較して相互変調挙動の減少を全く示さないことが明らかになった。他方、保護されていないCATVスプリッタは10dBの相互変調挙動の劣化を示す。 The reduction in the intermodulation behavior of the passive CATV component (in this case a standard CATV splitter) is due to the 40 MHz, 118 dBμV (75 ohm) input signal after all the gates of the passive CATV component have undergone a 25 V DC / 500 μs voltage peak. This was experimentally determined in the second experiment by supplying the second harmonic. It has been found that CATV splitters protected by a pre-connection filter as shown in FIG. 4 do not show any reduction in intermodulation behavior compared to CATV splitters that were not previously fed with voltage peaks. On the other hand, an unprotected CATV splitter exhibits a 10 dB intermodulation behavior degradation.
一連の5つの連続したIEC 1000−4−5 レベル2電圧ピークを保護されたCATVスプリッタに事前に与える場合でさえも、相互変調挙動の減少は観察できない。保護されていないCATVスプリッタの場合、この状況は相互変調挙動の少なくとも25dBの劣化に繋がる。 Even if a series of five consecutive IEC 100 0 -4-5 level 2 voltage peaks are pre-applied to the protected CATV splitter, no decrease in intermodulation behavior can be observed. In the case of an unprotected CATV splitter, this situation leads to at least 25 dB degradation of the intermodulation behavior.
さらなる実験により、図4に示されるようなフィルタは0.5dBから1000MHzより小さい極端に低い挿入損を有し、また同時に20dBより大きい非常に良好な反射減衰を有することが分かった。 Further experiments have shown that a filter as shown in FIG. 4 has an extremely low insertion loss from 0.5 dB to less than 1000 MHz and at the same time has a very good return loss greater than 20 dB.
本発明の信号スプリッタ回路の動作の成功は、スプリッタの出力に印加されるデータ信号のノイズ成分間の類似性に依存している。ノイズ成分が異なる振幅であったり、加入者の機器からスプリッタの出力への送信中に異なる位相シフトを経験したりすると、合成データ信号内のノイズ成分の低減はそれほど顕著ではなくなる。しかしそれでも、ノイズ成分が3dBだけでも低減すれば、アップストリーム信号チャネルのデータ送信容量の倍増が生じ得る。 The successful operation of the signal splitter circuit of the present invention relies on the similarity between the noise components of the data signal applied to the output of the splitter. If the noise components are of different amplitudes or experience different phase shifts during transmission from the subscriber's equipment to the output of the splitter, the reduction of the noise components in the composite data signal will be less noticeable. However, if the noise component is reduced by only 3 dB, the data transmission capacity of the upstream signal channel can be doubled.
スプリッタの出力が奇数であれば、ノイズ成分の低減は若干それほど顕著ではなくなる。この場合、出力に取付けられる位相シフタの数は出力の数の半分にできる限り近いべきであり、たとえば5個の出力を有するスプリッタに対して位相シフタが2つまたは3つであるべきである。もちろん、より大きい奇数個の出力を有するスプリッタについては、ス
プリッタの出力の半分より若干少ないまたは多い出力に取付けられた位相シフタを有する効果は、出力の数が増えるにつれて低下する。
If the output of the splitter is an odd number, the reduction of the noise component is not so noticeable. In this case, the number of phase shifters attached to the output should be as close as possible to half of the number of outputs, eg two or three phase shifters for a splitter with five outputs. Of course, for a splitter with a larger odd number of outputs, the effect of having a phase shifter attached to an output that is slightly less or more than half of the output of the splitter decreases as the number of outputs increases.
24 スプリッタ、26 入力、28 第1の出力、30 第2の出力、32 変圧器、40 防止回路。 24 splitter, 26 inputs, 28 first output, 30 second output, 32 transformer, 40 prevention circuit.
Claims (11)
前記複数の出力の交互に配置される出力が、位相シフト装置および前記位相シフト装置内の相互変調生成物の発生を低減するための防止回路に接続され、
各前記位相シフト装置は、対応の交互出力と前記防止回路との間に、該位相シフト装置および前記防止回路が該出力のダウンストリームとなるように接続され、
前記防止回路には、アップストリームへ移動する電圧ピークを停止させるためのハイパスフィルタを備える接続前フィルタが設けられる、信号スプリッタ回路。 A signal splitter circuit for use in a cable television network, comprising a signal splitter having an input connectable to a cable network and a plurality of outputs,
It said plurality of outputs that are alternately arranged in the output is connected to a protection circuit for reducing the generation of intermodulation products of the phase shift device and in the phase shift device,
Each of the phase shift devices is connected between a corresponding alternating output and the prevention circuit such that the phase shift device and the prevention circuit are downstream of the output,
A signal splitter circuit, wherein the prevention circuit is provided with a pre-connection filter comprising a high-pass filter for stopping the voltage peak moving upstream .
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