JP5535896B2

JP5535896B2 - ６ポート線形ネットワークシングルワイヤマルチスイッチ送受信機

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Publication number: JP5535896B2
Application number: JP2010500969A
Authority: JP
Inventors: シィウ，リンチェン; フィッツパトリック，ジョン，ジェイムス
Original assignee: Thomson Licensing SAS
Current assignee: Thomson Licensing SAS
Priority date: 2007-03-26
Filing date: 2008-03-26
Publication date: 2014-07-02
Anticipated expiration: 2028-03-26
Also published as: WO2008118458A1; JP2010523050A; BRPI0809219A2; EP2132829A1; CN101689942A; WO2008118462A1; US20100071009A1; CN101689942B; CN101715616A; WO2008118458A9; US8699983B2; EP2132889A1; BRPI0808935A2; US20100053836A1

Description

本発明は、概して信号通信に関し、より詳細にはシングルワイヤマルチスイッチ（ＳＷＭ）送受信機及び従来のＬＮＢモードを同一の衛星セットトップボックスに統合するアーキテクチャに関する。

衛星放送システムでは、１又は複数の衛星が、１又は複数の地上送信機からのオーディオ及び／又はビデオ信号を含む信号を受信する。衛星は、これらの信号を増幅し、顧客の住居にある信号受信機器へ、特定の周波数で動作し所定の帯域を有する中継器を介して中継放送する。このようなシステムは、上り回線送信部分（つまり、地表から衛星へ）、地球周回軌道衛星の送受信部分及び下り回線部分（つまり、衛星から地表へ）を有する。

衛星放送システムから信号を受信する住居では、信号受信機器が用いられ、衛星の放送スペクトル全体を周波数シフトし、そして結果として生じた出力を単一の同軸ケーブルに周波数スタックしてよい。しかしながら、衛星放送システム内の衛星数が増大し、高解像度の衛星チャンネルが増設されると、全ての衛星を収容するために必要な帯域の合計が同軸ケーブルの伝送容量を超過してしまう。衛星復号器産業では、より多くの衛星スロットを彼らの配信システムに導入する必要がある。増加する衛星スロット数に対して伝送を提供するために、衛星構成を選択するための更に複雑な手段が必要である。このような種々の構成を選択するために現在用いられている２つの主要な方法は、従来のＬＮＢ電力供給方法及び新たな周波数変換モジュール（ＳＷＭ）である。

従来のＬＮＢ電力供給方法は、電圧レベル及び重畳された６００ｍｖｐ−ｐ、２２ｋＨｚトーンにより、衛星のＲＦトーンのオン及びオフの選択を制御する。トーンの選択は、一定のトーン又はパルス幅変調（ＰＷＭ）トーンにより達成される。ＰＷＭトーンの業界標準は、ＤｉＳＥｑＣと称され、ＥＵＴＥＬＳＡＴ（欧州衛星通信機構）ＤｉＳＥｑＣＢｕｓＦｕｎｃｔｉｏｎａｌＳｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎで規定されている。つまり入来衛星信号の極性を選択するために一般的に２つの段階の出力電圧（１３又は１８ボルト）が用いられ、トーンが空間内の種々の衛星スロットを選択する。

従って、第２の方法（ＳＷＭ）は電源内蔵式であり、ＬＮＢ電源を必要とせず、ＵＡＲＴで制御された２．３ＭＨｚ周波数偏移キーイング（ＦＳＫ）変調方式を用い、選択コマンドを衛星構成スイッチへ伝達する。他の変調方法も、ＵＡＲＴ変調方法に適しうる。ＳＷＭスイッチは、衛星信号中継器を多数の衛星受信機アンテナから選択し、周波数領域で単一の中継器に変換する。この新たに周波数偏移された中継器の帯域は、次に、接続同軸ケーブルを通じて衛星復号器ボックスへ送信される。

今日の衛星復号器システムは、これらの２つの通信方法の間で切り替え、他のシステムにより阻害されることなくいずれかのモードで動作する能力が必要である。衛星受信システムがＳＷＭ動作が可能な場合、従来のＬＮＢ電源は、利用可能な衛星信号の全ての制御及び選択が変調された２．３ＭＨｚ、ＳＷＭ通信チャネルで行われるよう、ディスエーブルされる。

しかしながら、それぞれが異なるタスクを実行するよう要求される複数の回路が同軸ケーブルのＲＦ導体に結合されている場合に問題が生じる。例えば、ＳＷＭは、屋外ユニットに、ＲＦケーブルでの２．３ＭＨｚトーンと共に２０Ｖの電力供給を要求する。２０ＶＤＣ電源の低インピーダンスは、２．３ＭＨｚトーンをグランドと短絡し、２．３ＭＨｚＳＷＭ障害を生じさせうる。更に、幾つかの現在の衛星システムは、５ＭＨｚから３０ＭＨｚの帯域をホーム・ネットワークでの使用のために予約することを要求する。２０ボルト電源の低インピーダンスも、この周波数帯域をグランドに短絡してしまうだろう。

２．３ＭＨｚトーンが共有されたＲＦケーブルに高調波を生じうるという更なる問題が生じる。これらの高調波は、共有されたＲＦケーブルで動作している他のシステムを妨害しうる。２．３ＭＨｚＳＷＭトーンは、０．７ボルトにまで高くなりうる。このような電圧がサージ保護ダイオード又はトランジスタのＢ−Ｅ接合に印加された場合、ＲＦ同軸ケ―ブルに高調波が生じ、同じ導体で動作中の他のユニットに影響を与える。

また、ＳＷＭシステムの全ての回路は、照明のような環境条件により生成される電圧及び電流サージから保護されなければならない。ＳＷＭシステムは、このサージ保護及び高調波除去回路と共存しなければならない。当業者には明らかであろうが、本発明は上記以外の分野にも用途を見出しうる。

従って、ＳＷＭシステムは、上述の問題を解決すると同時に、高いサージに耐え、ＲＦプログラム信号、ＳＷＭトーン又はＤＣ電源電圧を妨害することなくグランドとの低キャパシタンスを有する回路を有することが望ましい。本願明細書に記載された本発明は、上述の及び／又は現在存在している他の課題を解決する。

本発明の別の態様によると、装置が提供される。当該装置は、第１の周波数を有する第１のＲＦ信号源と第１の伝送線との間に結合された第１のＤＣ電圧遮断器、ＤＣ電位の電源と基準電位の電源との間に結合された第２のＤＣ電圧遮断器、及び前記ＤＣ電位の電源と前記第１の伝送線との間に結合された、前記第１の周波数を除去する第１の帯域除去フィルタ、を有する。

本発明の別の態様によると、当該装置は、第２の周波数を有する第２のＲＦ信号源と第２の伝送線との間に結合された第３のＤＣ電圧遮断器、前記第１の伝送線と前記第２の伝送線との間に結合された、前記第２の周波数を除去する第２の帯域除去フィルタ、及び前記第１の伝送線と前記基準電位の電源との間に結合された低域通過フィルタ、を更に有する。

添付の図面と併せて本発明の実施例の以下の記載を参照することにより、本発明の上述の及び他の特徴及び利点及びそれらの実現方法がより明らかになり、本発明がより理解される。

本願明細書に示された例は、本発明の好適な実施例を説明する。またこのような例は、如何様にも本発明の範囲を制限するものではない。

本発明を実施する環境の例を示す図である。本発明の環境の例による図１のＳＷＭの更なる詳細を示すブロック図である。本発明の実施例によるＬＮＢ及びＩＲＤＬＮＢ制御送受信機の更なる詳細を示す図である。本発明の実施例によるＳＷＭ線形スイッチの更なる詳細を示すブロック図である。本発明の例である実施例による送受信機の受動的な線形スイッチの詳細を示すブロック図である。本発明の実施例によるマルチ・トーン送受信機の受動的な線形スイッチの詳細を示すブロック図である。本発明の例である実施例による６ポートの線形ネットワークＳＷＭＬＮＢスイッチの詳細を示すブロック図である。本発明の例である実施例による２段階サージ保護器の詳細を示すブロック図である。

図、より詳細には図１を参照すると、本発明を実施する例である環境１００が示される。図１の環境１００は、複数のアンテナ又は１つのアンテナの一部又は伝送線入力又は低雑音ブロック増幅器又は信号を運ぶ情報を受信する他の手段のような信号受信素子１０のような複数の信号受信手段、ＳＷＭ２０のような周波数変換手段、信号スプリッタ４０のような複数の信号分離手段、及びＩＲＤ６０のような複数の信号受信復号手段、を有する。信号受信素子１０は、受信した信号の周波数を同軸ケーブルのような伝送線を介した送信の助けとなる周波数にシフトさせてよい。例えば、衛星テレビ信号の受信に用いられる低雑音ブロック増幅器は、受信した信号を約１２ＧＨｚから１ＧＨｚへ又は「Ｋａ」帯から「Ｌ」帯へ周波数シフトしてよい。本願明細書に記載された実施例によると、環境１００の前述の要素は、同軸ケーブルのような伝送媒体を介して互いに結合される。しかしながら、本発明に従い他の種類の伝送媒体も用いられてよい。環境１００は、例えば所与の家庭及び／又はビジネス施設における信号通信ネットワークを表す。

各信号受信素子１０は、オーディオ、ビデオ及び／又はデータ信号（例えば、テレビジョン信号など）を含む信号を、衛星放送システム及び／又は他の種類の信号放送システムのような１又は複数の信号源から受信する。ある実施例によると、信号受信素子１０は、衛星受信アンテナのようなアンテナとして実施されるが、如何なる種類の信号受信素子として実施されてもよい。

ＳＷＭ２０は、信号受信素子１０からオーディオ、ビデオ及び／又はデータ信号（例えば、テレビジョン信号など）を含む信号を受信し、信号調整を含む機能及び周波数変換機能を用い該受信した信号を処理し、同軸ケーブル及び信号スプリッタ４０を介してＩＲＤ６０へ供給される対応する出力信号を生成する。例である実施例によると、ＳＷＭ２０は単一の施設内の最大１２個のＩＲＤ６０と通信しうる。例及び説明を目的として、図１は、簡易な双方向信号スプリッタ４０を用いて８個のＩＲＤ６０と接続されたＳＷＭ２０を示す。ＳＷＭ２０に関する例である更なる詳細及びＳＷＭ２０のＩＲＤ６０と通信する機能は本願明細書で後述される。

各信号スプリッタ４０は、信号分光及び／又は中継機能を実行する。例である実施例によると、各信号スプリッタ４０は、２方向信号分光機能を実行し、ＳＷＭ２０とＩＲＤ６０との間の信号通信を実現する。ＩＲＤ６０はそれぞれ、信号調整、変調及び復号機能を含む種々の信号受信及び処理機能を実行する。例である実施例によると、各ＩＲＤ６０は、ＳＷＭ２０から信号スプリッタ４０を介し提供される信号を調整、変調及び復号し、受信した信号に対応する聴覚及び／又は視覚的出力を可能にする。本願明細書に後述されるように、該信号は、ＩＲＤ６０からの要求コマンドに応答してＳＷＭ２０からＩＲＤ６０へ提供される。該各要求コマンドはテレビジョン信号の所望の帯域に対する要求を表す。衛星放送システムでは、各要求コマンドは、例えば所望の衛星及び／又は所望の中継器を示してよい。要求コマンドは、ユーザ入力に応答して（例えば、遠隔制御装置などを介して）ＩＲＤ６０により生成されてよい。

例である実施例によると、各ＩＲＤ６０は、標準精細度（ＳＤ）及び／又は高精細度（ＨＤ）ディスプレイ装置のような関連付けられたオーディオ及び／又はビデオ出力装置も含む。このようなディスプレイ装置は統合されてもされなくてもよい。従って、各ＩＲＤ６０は、テレビジョンセット、コンピュータ若しくはモニタのような統合ディスプレイ装置を有する装置、又はセットトップボックス、ビデオカセットレコーダー（ＶＣＲ）、デジタルバーサタイルディスク（ＤＶＤ）プレーヤー、ビデオゲームボックス、パーソナルビデオレコーダー（ＰＶＲ）、コンピュータ又は統合ディスプレイ装置を有さない他の装置のような装置として実施されてよい。

図２を参照すると、本発明の実施例による図１のＳＷＭ２０の更なる詳細を提供するブロック図が示される。図２のＳＷＭは、クロスオーバー・スイッチ２２のような切り替え手段、チューナー２４のような複数の調整手段、周波数アップコンバータ（ＵＣ）２６のような複数の周波数変換手段、可変利得増幅器２８のような複数の増幅手段、信号結合器３０のような信号結合手段、送受信機３２のような送受信手段及び制御部３４のような制御手段、を有する。ＳＷＭ２０の前述の要素は集積回路（ＩＣ）を用い実施されてよく、１又は複数の要素は例えば所与のＩＣに含まれてよい。更に、所与の要素は１より多いＩＣに含まれてよい。記載の明確化のため、特定の制御信号、電力信号のようなＳＷＭ２０と関連付けられた特定の従来の要素は及び／又は他の要素は図２に示されない。

クロスオーバー・スイッチ２２は、複数の入力信号を信号受信素子１０から受信する。例である実施例によると、このような入力信号は種々の帯域の無線周波数（ＲＦ）テレビジョン信号を表す。衛星放送システムでは、このような入力信号は例えばＬ帯域信号を表し、クロスオーバー・スイッチ２２は当該システム内で用いられる信号極性毎に入力を有してよい。例である実施例によると、クロスオーバー・スイッチ２２は、制御部３４からの制御信号に応答し、選択的にＲＦ信号を入力から特定の指定されたチューナー２４へ通過させる。

各チューナー２４は、制御部３４からの制御信号に応答して信号調整機能を実行する。例である実施例によると、各チューナー２４は、ＲＦ信号をクロスオーバー・スイッチ２２から受信し、ＲＦ信号をフィルタリング及び周波数ダウンコンバート（つまり、単一又は複数段のダウンコンバート）し、それにより中間周波数（ＩＦ）信号を生成することにより信号調整機能を実行する。ＲＦ及びＩＦ信号は、オーディオ、ビデオ及び／又はデータ・コンテンツ（例えば、テレビジョン信号など）を含んでよく、アナログ信号規格（例えば、ＮＴＳＣ、ＰＡＬ、ＳＥＣＡＭなど）及び／又はデジタル信号規格（例えば、ＡＴＳＣ、ＱＡＭ、ＱＰＳＫなど）であってよい。ＳＷＭ２０に含まれるチューナー２４の数は、設計選択事項である。各周波数アップコンバータ（ＵＣ）２６は、周波数変換機能を実行する。例である実施例によると、各周波数アップコンバータ（ＵＣ）２６は、混合素子及び局部発振器（図示されない）を有し、制御部３４からの制御信号に応答して、対応するチューナー２４から供給されたＩＦ信号を指定された周波数帯域へ周波数アップコンバートし、それにより周波数アップコンバートされた信号を生成する。

各可変利得増幅器２８は、周波数変換機能を実行する。例である実施例によると、各可変利得増幅器２８は、対応する周波数アップコンバータ（ＵＣ）２６から出力された周波数変換された信号を増幅し、それにより増幅された信号を生成する。図２に明示的に示されないが、各可変利得増幅器２８の利得は、制御部３４からの制御信号を介し制御されてよい。

信号結合器３０は、信号結合（つまり、加算）機能を実行する。例である実施例によると、信号結合器３０は可変利得増幅器２８から供給された増幅された信号を結合し、信号スプリッタ４０を介して１又は複数のＩＲＤ６０へ送信するため、結果として生じた信号を同軸ケーブルのような伝送媒体で出力する。

送受信機３２はＳＷＭ２０とＩＲＤ６０との間の通信を可能にする。例である実施例によると、送受信機３２はＩＲＤ６０からの種々の信号を受信し、該信号を制御部３４へ中継する。逆に、送受信機３２は制御部３４からの信号を受信し、該信号を１又は複数のＩＲＤ６０へ信号スプリッタ４０を介して中継する。送受信機３２は、例えば１又は複数の所定の周波数帯域で信号を受信及び送信してよい。例えば、通信は、ＵＡＲＴ変調方式で２．３ＭＨｚのような低周波数帯域のＲＦ信号により行われてよい。制御部３４は種々の制御機能を実行する。例である実施例によると、制御部３４はＩＲＤ６０からのテレビジョン信号の所望の帯域に対する要求コマンドを受信する。本願明細書で後述されるように、各ＩＲＤ６０は、制御部３４により割り当てられた別個のタイム・スロット中にＳＷＭ２０へ要求コマンドを送信してよい。衛星放送システムでは、要求コマンドは、テレビジョン信号の所望の帯域を提供する所望の衛星及び／又は所望の中継器を示す。制御部３４は、要求コマンドに応答して、テレビジョン信号の所望の帯域に対応する信号を対応するＩＲＤ６０へ送信させる。

例である実施例によると、制御部３４は、種々の制御信号をクロスオーバー・スイッチ２２、チューナー２４、及び周波数アップコンバータ（ＵＣ）２６へ供給し、テレビジョン信号の所望の帯域に対応する信号をＩＲＤ６０へ同軸ケーブルのような伝送媒体を介して送信させる。制御部３４は、要求コマンドに応答してＩＲＤ６０へ、（例えば、同軸ケーブルなどの）周波数帯域がテレビジョン信号の所望の帯域に対応する信号をＩＲＤ６０へ送信するために用いられることを示す確認応答を提供する。このように、制御部３４は伝送媒体（例えば同軸ケーブルなど）の利用可能な周波数スペクトルを割り当て、全てのＩＲＤ６０が所望の信号を同時に受信できるようにする。

図３は、本発明を実施する例である環境３００の図である。図３は、図１のＳＷＭ２０とＩＲＤ６０との間の相互接続の更なる詳細を示す。図３の環境３００は、保護回路３１、送受信機３２及び信号結合器３０をＳＷＭ２０内に有する。ＩＲＤ６０内には、チューナー３６、送受信機３７、ＬＮＢ電源３８、ＤｉＳＥｑＣ符号器／復号器３９及び保護回路３５が示される。

保護回路３１は、ＤＣ電圧上の２２ｋＨｚトーン、ＳＷＭ制御信号及びテレビジョン信号のような所望の信号を歪みなく通過させ、同時にＳＷＭ回路を雷サージ及び他の環境電気的外乱から保護する。例である実施例によると、保護回路３１は、正及び負の雷サージの事象からエネルギーを吸収するために実装されたサージ保護ダイオードを有する。サージ保護ダイオードは、２．３ＭＨｚのＳＷＭ信号への非線形導電経路が存在しないよう構成される。

送受信機３２はＳＷＭ２０とＩＲＤ６０との間の通信を可能にする。例である実施例によると、送受信機３２はＩＲＤ６０からの種々の信号を受信し、該信号を制御部３４へ中継する。逆に、送受信機３２は制御部３４からの信号を受信し、該信号を１又は複数のＩＲＤ６０へ信号スプリッタ４０を介して中継する。送受信機３２は、例えば１又は複数の所定の周波数帯域で信号を受信及び送信してよい。

保護回路３５は、ＳＷＭ制御信号、２２ｋＨｚＤｉＳＥｑＣ信号及びテレビジョン信号のような所望の信号を歪みなく通過させ、同時にＩＲＤ６０の回路を雷サージ及び他の環境電気的外乱から保護する。例である実施例によると、保護回路３５は、正及び負の雷サージの事象からエネルギーを吸収するために実装されたサージ保護ダイオードを有する。サージ保護ダイオードは、２．３ＭＨｚのＳＷＭ信号への非線形導電経路又はＳＷＭ２０から送信される入来テレビジョン信号が存在しないよう構成される。

チューナー３６はそれぞれ、ユーザからのチャンネル選択に応答してＩＲＤ制御部からの制御信号に応答して信号調整機能を実行する。例である実施例によると、チューナーは、保護回路３５を介してＲＦ信号を受信し、ＲＦ信号をフィルタリング及び周波数ダウンコンバート（つまり、単一又は複数段のダウンコンバート）し、それにより中間周波数（ＩＦ）信号を生成することにより信号調整機能を実行する。ＲＦ及びＩＦ信号は、オーディオ、ビデオ及び／又はデータ・コンテンツ（例えば、テレビジョン信号など）を含んでよく、アナログ信号規格（例えば、ＮＴＳＣ、ＰＡＬ、ＳＥＣＡＭなど）及び／又はデジタル信号規格（例えば、ＡＴＳＣ、ＱＡＭ、ＱＰＳＫなど）であってよい。

送受信機３７はＳＷＭ２０とＩＲＤ６０との間の通信を可能にする。例である実施例によると、送受信機３７はＳＷＭ２０からの種々の信号を受信し、該信号をＩＲＤ制御部へ中継する。反対に、送受信機２７は、ＩＲＤ制御部から信号を受信し、該信号を同軸ケーブル並びに保護回路３１及び３５を介してＳＷＭへ中継する。送受信機３７は、例えば１又は複数の所定の周波数帯域で信号を受信及び送信してよい。

ＬＮＢ電源３８は、システムが従来のＬＮＢモードで動作しているときに、ＬＮＢの所望の動作ＤＣ電力を生成する。例である実施例によると、ＬＮＢ電源３８は、２２ｋＨｚトーンをＤＣ出力電圧に重畳する、線形レギュレータに給電するＤＣ−ＤＣ、スイッチ式電源を有する従来のＬＮＢ電源である。ＬＮＢ電源は、出力を電力を低下させる又は無効にする機能を有する。線形レギュレータの出力は、標準的にプッシュプル型であるが、エミッタ・フォロワ型の出力のような他の構成であってもよい。

ＤｉＳＥｑＣ符号器及び復号器３９は、ＩＲＤが従来モードで動作しているときに、２２ｋＨｚ信号又は所望の制御トーンを利用して、ＬＮＢへ伝達する。ＤｉＳＥｑＣ符号器及び復号器３９は、２２ｋＨｚ電流パルスを更に生成し、ＬＮＢに伝達する。例である実施例によると、２つの２２ｋＨｚトーンのモード、つまり一定トーンと２方向パルス幅変調（ＰＷＭ）トーン制御モードがある。ＬＮＢレギュレータがトーンを送信しているとき、ＤｉＳＥｑＣ符号器及び復号器３９は低インピーダンス出力をスイッチ３３へ供給する。

図４を参照すると、本発明の実施例によるＳＷＭ線形スイッチ・ブロック４００の更なる詳細を示すブロック図が示される。ＳＷＭ線形スイッチ・ブロック４００は、２つの主要部分、つまり２段サージ保護回路４０１及び６ポートの線形ネットワーク・スイッチ回路４０２を有する。例である実施例によると、ＳＷＭ線形スイッチ・ブロック４００は、ＩＲＤ内に存在し、ＲＦ入力との結合４０５、チューナー４１０、２．３ＭＨｚ高インピーダンス負サージ経路４１５、２．３ＭＨｚ高インピーダンス正サージ経路４２０、低インピーダンスサージ経路４２５、第１のＤＣ遮断２２ｋＨｚ遮断２．３ＭＨｚ通過回路４３０、２．３ＭＨｚ送受信機４３５、第２のＤＣ遮断２２ｋＨｚ遮断２．３ＭＨｚ通過回路４４０、５−３０ＭＨｚ線形インピーダンス回路４４５、２．３ＭＨｚ帯域除去回路４５０、第１のＤＣ遮断２２ｋＨｚ通過２．３ＭＨｚ通過回路４６０、２２ｋＨｚ送受信機４５５、２２ｋＨｚ遮断回路４６５、ＤＣ電源４７０、第２のＤＣ遮断２２ｋＨｚ通過２．３ＭＨｚ通過回路４７５及び第３のＤＣ遮断２２ｋＨｚ遮断２．３ＭＨｚ通過回路４８０、を有する。

ＲＦ入力との結合４０５は、ＬＮＢからＲＦ信号を受信し、２．３ＭＨｚ送受信機４３５及び２２ｋＨｚ送受信機４５５からの制御信号をＳＷＭ及びＩＲＤの外部にある従来のＬＮＢ回路へ供給する。ＲＦ入力４０５は、通常、雷サージ及び他の環境にかかる電気的外乱の回路への侵入点になる可能性が最も高い。２．３ＭＨｚ高インピーダンス負サージ経路４１５は、負サージをグランドへ導電し、同時に２．３ＭＨｚ信号に対して高インピーダンスを示す。２．３ＭＨｚ高インピーダンス正サージ経路４２０は、正サージを低インピーダンス・サージ経路４２５へ導電し、同時に２．３ＭＨｚ信号に対して高インピーダンスを示す。低インピーダンスサージ経路４２５は、２．３ＭＨｚをグランドへ導電し、２２ｋＨｚトーンのグランドへの導電を遮断し、高電流サージ・パルスをグランドへ導電する。低インピーダンスサージ経路４２５の例である実施例は、ツェナー・ダイオードである。このように、２．３ＭＨｚ高インピーダンス正サージ経路４２０を通過する如何なる高電流サージも、ツェナー・ダイオードによりクランプされる。低インピーダンス・サージ経路４２５の別の例である実施例は、過渡電圧抑制（ＴＶＳ）ダイオードである。第１のＤＣ遮断２２ｋＨｚ遮断２．３ＭＨｚ通過回路４３０は、２．３ＭＨｚ信号をグランドへ導電し、低インピーダンス・サージ経路４２５に起因する非線形の影響を補正する。

２．３ＭＨｚ送受信機４３５は、２．３ＭＨｚ信号を用いてＳＷＭへコマンドを送信及び受信する。第２のＤＣ遮断２２ｋＨｚ遮断２．３ＭＨｚ通過回路４４０は、２．３ＭＨｚＳＷＭ信号を導電するが、２２ｋＨｚ信号及びＤＣ電圧が２．３ＭＨｚ送受信機４３５へ導電されるのを阻止する。５−３０ＭＨｚ線形インピーダンス回路４４５は、２２ｋＨｚ信号、２．３ＳＷＭ信号及びＤＣ電圧をＬＮＢ、アンテナ又は他のスイッチング回路へ送信及び受信する。２２ｋＨｚ信号は、ＤｉＳＥｑＣ通信プロトコルを用いてよい。更に、５−３０ＭＨｚ線形インピーダンス回路４４５は、ＲＦ入力４０５に現れたＲＦ衛星信号が送受信機４３５、４５５及びＤＣ電源４７０へ伝達されるのを防ぐ。

２．３ＭＨｚ帯域除去回路４５０は、ＤＣ電源４７０からのＤＣ電圧及び２２ｋＨｚ送受信機４５５からの２２ｋＨｚ信号を導電する。更に、２．３ＭＨｚ帯域除去回路４５０は、２．３ＭＨｚ信号の伝導を妨げる。特に、帯域除去回路４５０は、２．３ＭＨｚＳＷＭ制御信号がＤＣ電源４７０へ導電するのを防ぐ。

第１のＤＣ遮断２２ｋＨｚ通過２．３ＭＨｚ通過回路４６０は、２２ｋＨｚ送受信機４５５からの２２ｋＨｚ信号を導電するが、２．３ＭＨｚ信号及びＤＣ電圧が２２ｋＨｚ送受信機４５５へ導電されるのを阻止する。２２ｋＨｚ送受信機４５５は、２２ｋＨｚ制御信号を送信及び受信する。これらの２２ｋＨｚ制御信号は、通常、ＤｉＳＥｑＣ規格に従ってフォーマットされる。２２ｋＨｚ遮断回路４６５は、ＤＣ電力及び２．３ＭＨｚ信号を導電するが、２２ｋＨｚ送受信機４５５により生成された２２ｋＨｚ信号を阻止する。第２のＤＣ遮断２２ｋＨｚ通過２．３ＭＨｚ通過回路４７５は、ＤＣ電圧を基準電位の電源から絶縁するが、２２ｋＨｚ及び２．３ＭＨｚ信号の両方をグランドへ通過させる。第３のＤＣ遮断２２ｋＨｚ遮断２．３ＭＨｚ通過回路４８０は、ＤＣ電圧及び２２ｋＨｚ信号をグランドから絶縁するが、２．３ＭＨｚ信号をグランドへ導電する。

ＤＣ電源４７０は、任意の又は全ての必要なＤＣ電圧をＳＷＭ又は従来のＬＮＢへ供給する。例えば、ＳＷＭは、２０ＶＤＣ電源で動作しうるが、従来のＬＮＢは一般に１３、１４及び／又は１８ボルトＤＣを用いて動作する。

ＲＦ入力チューナー４１０は、ＲＦ信号入力及びＳＷＭからの衛星信号を受信及び調整する。例である衛星信号帯域は、９４０ＭＨｚ乃至２１５０ＭＨｚの周波数範囲を有する。

ＳＷＭ線形スイッチ・ブロック４００は、電圧及び信号をＲＦ入力４０５へ向かい且つＤＣ電源から離れる方向に導電するように構成される。従って、図４の例である実施例で分かるように、ＤＣ電力は２２ｋＨｚ遮断器４６５及び２．３ＭＨｚ帯域除去器４５０の両方を通り導電される。２２ｋＨｚ遮断回路４６５及び２．３ＭＨｚ帯域除去回路４５０を通じて導電される２２ｋＨｚ又は２．３ＭＨｚは、次にそれぞれグランドに結合され、ＤＣ電源又は他の送受信機と接続されるのを防ぐ。

図５を参照すると、本発明の例である実施例による送受信機の受動的な線形スイッチ５００の詳細を示すブロック図が示される。送受信機の受動的線形スイッチ５００は、ＤＣ遮断回路５０５、帯域除去回路５１０及び帯域通過回路５１５を有する。

ＤＣ遮断回路５０５は、トーン送受信機（トーンＴｘ／Ｒｘ）と、送受信機の受動的線形スイッチ５００をＳＷＭに結合するＲＦ信号経路への結合との間に結合される。ＤＣ遮断回路５０５は、ＳＷＭと通信するために用いられるＳＷＭトーンを導電する。更に、ＤＣ遮断回路は、ＲＦ導体に現れるＤＣ電源電圧がトーン送受信機に結合されるのを阻止する。ＤＣ遮断回路５０５は、トーン送受信機から生じる目的の周波数のみを導電する帯域通過フィルタとして構成されうる。更に、ＤＣ遮断回路５０５は、トーン送受信機から生じるトーンの目的の周波数より下を遮断する高域通過フィルタとして構成されうる。

帯域除去回路５１０は、ＤＣ電源電圧をＲＦ信号経路へ導電するが、ＳＷＭトーンがＤＣ電圧源に導電されるのを防ぐ。帯域除去回路は、トーン送受信機から生じる目的の周波数のみの導電を阻止する帯域除去フィルタとして構成されうる。更に、帯域除去回路５１０は、ＳＷＭトーンがＤＣ電源に導電されるのを常に防ぐように、各フィルタのカットオフが重なり合う並列高域通過フィルタ及び低域通過フィルタとして構成されうる。

帯域通過回路５１５は、不要なＲＦ信号をグランドへ導電するが、ＤＣ電圧源により供給されるＤＣ電圧がグランドに導電されるのを防ぐ。

従って、送受信機の受動的線形スイッチ５００は、ＤＣ電源電圧をＲＦ信号経路へ導電するが、ＳＷＭ制御トーンが帯域除去回路５１０を通じてＤＣ電圧源に結合されるのを防ぐ。帯域除去回路５１０を通じて導電される如何なるトーン・エネルギーもグランドに結合され、帯域通過回路５１５により干渉源として低減される。

図６を参照すると、本発明の例である実施例によるマルチ・トーン送受信機の受動的な線形スイッチ６００の詳細を示すブロック図が示される。本発明の例である実施例によるマルチ・トーン送受信機の受動的線形スイッチ６００は、第１、第２及び第３のＤＣ遮断回路６１５、６３０、６４５、第１、第２及び第３の帯域遮断回路６１０、６２５、６４０、第１、第２及び第３の帯域通過回路６０５、６２０、６３５並びに線形インピーダンス６５０、を有する。

ＤＣ遮断回路６１５、６３０、６４５、帯域遮断回路６１０、６２５、６４０及び帯域通過回路６０５、６２０、６３５は、図５を参照して説明したのと同様の方法で動作する。しかしながら、各ＤＣ遮断回路６１５、６３０、６４５は、異なる周波数のトーンをＲＦ信号経路へ導電する。例えば、第１のＤＣ遮断回路６１５は、２２ｋＨｚトーンをＲＦ信号経路へ導電する。第２のＤＣ遮断器６３０は、２.３ｋＨｚ信号をＲＦ信号経路へ導電する。第３のＤＣ遮断回路６４５は、３.１ｋＨｚ信号をＲＦ信号経路へ導電する。

同様に、帯域遮断回路６１０、６２５、６４０は、ＤＣ電源電圧をＲＦ信号経路へ導電し、如何なるトーン信号もＤＣ電源に導電され戻されるのを防ぐ。例えば、第３の帯域遮断回路６４０は、ＤＣ電圧、２．３ＭＨｚトーン信号及び２２ｋＨｚトーン信号を導電するが、３．１ＭＨｚトーン信号の導電を阻止する。第２の帯域遮断回路６２５は、ＤＣ電圧及び２２ｋＨｚトーン信号を導電するが、２．３ＭＨｚトーン信号及び５ＭＨｚトーン信号の導電を阻止する。第１の帯域遮断回路６１０は、ＤＣ電圧を導電するが、２２ｋＨｚトーン信号、２．３ＭＨｚトーン信号及び３.１ＭＨｚトーン信号の導電を阻止する。

帯域通過回路６０５、６２０、６３５は、ＤＣ電圧をグランド電位の電源から絶縁し、不要なトーン及びＲＦ信号を基準電位の電源に結合する。従って、第１の帯域通過回路６０５は、ＤＣ信号を基準電位の電源から絶縁し、２２ｋＨｚ、２．３ＭＨｚ及び３．１ＭＨｚ信号のような全ての不要なトーン及びＲＦ信号を基準電位の電源に結合する。第２の帯域通過回路６２０は、ＤＣ電源電圧及び２２ｋＨｚトーンを基準電位の電源から絶縁し、２．３ＭＨｚ及び３．１５ＭＨｚ信号を基準電位の電源に結合する。第３の帯域通過回路６３５は、ＤＣ電源電圧、２．３ＭＨｚ及び２２ｋＨｚトーンを基準電位の電源から絶縁し、３．１ＭＨｚ信号を基準電位の電源に結合する。

線形インピーダンス６５０は、チューナーへのＲＦ信号にインピーダンスを提供する。このインピーダンスは、ＲＦ衛星信号がグランドに結合されるのを防ぐ。

図７を参照すると、本発明の例である実施例による６ポート線形ネットワークＳＷＭＬＮＢスイッチ７００の詳細を示すブロック図が示される。図７は、図４に示した６ポート線形ネットワーク・スイッチ４０２の特定の実施例を示す。６ポート線形ネットワークＳＷＭＬＮＢスイッチは、ＲＦ入力４との結合、サージ保護回路６との結合、基準電位の電源又はグランド５との結合、ＤＣ電圧源１との結合、２２ｋＨｚ送受信機２との結合及び２．３ＭＨｚ送受信機３との結合、を有する。６ポート線形ネットワークＳＷＭＬＮＢスイッチ７００は、ＤＣ遮断２２ｋＨｚ遮断２．３ＭＨｚ通過回路７４０、５−３０ＭＨｚ線形インピーダンス回路７４５、２．３ＭＨｚ帯域除去回路７５０、第１のＤＣ遮断２２ｋＨｚ通過回路７６０、２２ｋＨｚ遮断回路７６５、第２のＤＣ遮断２２ｋＨｚ通過２．３ＭＨｚ通過回路７７５及び第３のＤＣ遮断２２ｋＨｚ遮断２．３ＭＨｚ通過回路７８０、を更に有する。

第２のＤＣ遮断２２ｋＨｚ遮断２．３ＭＨｚ通過回路７４０は、２．３ＭＨｚＳＷＭ信号を導電するが、２２ｋＨｚ信号及びＤＣ電圧が２．３ＭＨｚ送受信機３へ導電されるのを阻止する。この例である実施例では、第２のＤＣ遮断２２ｋＨｚ遮断２．３ＭＨｚ通過回路７４０は、１００ｎＦのキャパシタＣ１３を用いて実施される。５−３０ＭＨｚ線形インピーダンス回路７４５は、２２ｋＨｚ信号、２．３ＳＷＭ信号及びＤＣ電圧をＬＮＢ、アンテナ又は他のスイッチング回路へ送信及び受信する。更に、５−３０ＭＨｚ線形インピーダンス回路７４５は、ＲＦ入力４に現れたＲＦ衛星信号が送受信機の結合点２、３及びＤＣ電源７７０へ伝達されるのを防ぐ。この例である実施例では、５−３０ＭＨｚ線形インピーダンス回路７４５は、４.７μＨのインダクタＬ１３を用いて実施される。

２．３ＭＨｚ帯域除去回路７５０は、ＤＣ電源１からのＤＣ電圧及び２２ｋＨｚ送受信機への結合２からの２２ｋＨｚ信号を導電する。更に、２．３ＭＨｚ帯域除去回路７５０は、２．３ＭＨｚ信号の伝導を妨げる。この例である実施例では、２．３ＭＨｚ帯域除去回路７５０は、６８０ｐＦのキャパシタＣ２、６．８μＨのインダクタＬ２及び１ｋΩの抵抗器Ｒ２を有する並列ＲＬＣ回路を用いて実施される。

第１のＤＣ遮断２２ｋＨｚ通過２．３ＭＨｚ通過回路７６０は、２２ｋＨｚ送受信機２からの２２ｋＨｚ信号を導電するが、２．３ＭＨｚ信号及びＤＣ電圧が２２ｋＨｚ送受信機２との結合へ導電されるのを阻止する。この例である実施例では、第１のＤＣ遮断２２ｋＨｚ通過２．３ＭＨｚ通過回路７６０は、キャパシタＣ１２を用いて実施される。２２ｋＨｚ遮断回路７６５は、ＤＣ電力及び２．３ＭＨｚ信号を導電するが、２２ｋＨｚ送受信機４５５により生成された２２ｋＨｚ信号を阻止する。この例である実施例では、２２ｋＨｚ遮断回路７６５は、２２０ｎＦのキャパシタＣ１、１８０μＨのインダクタＬ１及び抵抗器Ｒ１を有する並列ＲＬＣ回路を用いて実施される。

第２のＤＣ遮断２２ｋＨｚ通過２．３ＭＨｚ通過回路７７５は、ＤＣ電圧を基準電位の電源から絶縁するが、２２ｋＨｚ及び２．３ＭＨｚ信号の両方をグランドへ通過させる。この例である実施例では、第２のＤＣ遮断２２ｋＨｚ通過２．３ＭＨｚ通過回路７７５は、１００μＦのキャパシタＣ３を用いて実施される。第３のＤＣ遮断２２ｋＨｚ遮断２．３ＭＨｚ通過回路７８０は、ＤＣ電圧及び２２ｋＨｚ信号をグランドから絶縁するが、２．３ＭＨｚ信号をグランドへ導電する。

図８を参照すると、本発明の例である実施例による２段サージ保護回路８００の詳細を示すブロック図が示される。図８は、図４に示した２段サージ保護回路４０１の特定の実施例を示す。２段サージ保護回路８００は、２．３ＭＨｚ高インピーダンス負サージ経路８１５、２．３ＭＨｚ高インピーダンス正サージ経路８２０、低インピーダンス・サージ経路８２５、第１のＤＣ遮断２２ｋＨｚ遮断２．３ＭＨｚ通過回路８３０、線形インピーダンス回路８４５、２．３ＭＨｚ帯域除去回路８５０、２２ｋＨｚ遮断回路８６５、ＳＷＭ回路８１０及びＬＮＢＳＷＭ電源回路８９０、を有する。

更に、ＲＦ入力との結合は、ＬＮＢからＲＦ信号を受信し、ＳＷＭ回路８１０とＬＮＢＳＷＭ電源回路８９０との結合を提供する。ＲＦ入力４０５は、通常、雷サージ及び他の環境にかかる電気的外乱の回路への侵入点になる可能性が最も高い。２．３ＭＨｚ高インピーダンス負サージ経路８１５は、負サージをグランドへ導電し、同時に２．３ＭＨｚ信号に対して高インピーダンスを示す。この例である実施例では、２．３ＭＨｚ高インピーダンス負サージ経路８１５は、直列の３つの並列の抵抗器とダイオードの対Ｄ３、Ｄ４、Ｄ５、Ｒ３０、Ｒ２９、Ｒ２８を用いて実施される。２．３ＭＨｚ高インピーダンス正サージ経路８２０は、正サージを低インピーダンス・サージ経路８２５へ導電し、同時に２．３ＭＨｚ信号に対して高インピーダンスを示す。この例である実施例では、２．３ＭＨｚ高インピーダンス正サージ経路８２０は、直列の３つの並列の抵抗器とダイオードの対Ｄ６、Ｄ７、Ｄ８、Ｒ３１、Ｒ３２、Ｒ３３を用いて実施される。低インピーダンス・サージ経路８２５は、２．３ＭＨｚをグランドへ導電し、２２ｋＨｚトーンのグランドへの導電を遮断し、高電流サージ・パルスをグランドへ導電する。低インピーダンス・サージ経路８２５の例である実施例は、ツェナー・ダイオードＤ２である。このように、２．３ＭＨｚ高インピーダンス正サージ経路８２０を通過する如何なる高電流サージも、ツェナー・ダイオードによりクランプされる。第１のＤＣ遮断２２ｋＨｚ遮断２．３ＭＨｚ通過回路８３０は、２．３ＭＨｚ信号をグランドへ導電し、低インピーダンス・サージ経路８２５に起因する非線形の影響を補正する。この例である実施例では、２.３ＭＨｚ高インピーダンス正サージ経路８２０は、１０ｎＦのキャパシタＣ４を用いて実施される。

この例である実施例では、２．３ＭＨｚ帯域除去回路８５０は４.７μＨのインダクタＬ３を用いて実施され、２２ｋＨ遮断回路８６５は６．８μＨのインダクタＬ２を用いて実施される。ＳＷＭ回路８１０は、ＳＷＭ及びＤｉＳＥｑＣ制御信号を送信及び受信する。ＬＮＢＳＷＭ電源回路８９０は、ＤＣ電圧をＬＮＢ及びＳＷＭ回路に必要に応じて供給する。

本願明細書に記載されたように、本発明は施設内のＳＷＭとＩＲＤとの間の信号通信を可能にするアーキテクチャ及びプロトコルを提供する。本発明は好適な設計を有するとして記載されたが、本発明は、本開示の精神と範囲内で更に変更され得る。従って本出願は、本発明の基本原則を用いる如何なる本発明の変形、使用又は利用も包含する。更に、本出願は、本発明が属する分野の知られている又は慣習の範囲内に含まれる及び特許請求の範囲の範囲内に含まれる本願開示からの逸脱を包含する。
［関連出願］
本出願は２００７年３月２６日出願の米国仮出願番号６０／９２０,０５５号に基づく優先権を主張するものであり、該米国仮出願の全内容を本出願に援用する。

Claims

第１の周波数を有する第１のＲＦ信号源と第１の伝送線との間に結合された第１のＤＣ電圧遮断器；
ＤＣ電位の電源と基準電位の電源との間に結合された第２のＤＣ電圧遮断器；
前記ＤＣ電位の電源と前記第１の伝送線との間に結合された、前記第１の周波数を除去する第１の帯域除去フィルタ；
第２の周波数を有する第２のＲＦ信号源と第２の伝送線との間に結合された第３のＤＣ電圧遮断器；
前記第１の伝送線と前記第２の伝送線との間に結合された、前記第２の周波数を除去する第２の帯域除去フィルタ；及び
前記第１の伝送線と前記基準電位の電源との間に結合された、前記第１の周波数をもつ信号を除去し、前記第２の周波数をもつ信号を通過させるフィルタ；
を有する装置。
前記第１のＤＣ遮断器は、高域通過フィルタを有する、
請求項１記載の装置。
前記第２のＤＣ遮断器は、高域通過フィルタを有する、
請求項１記載の装置。
前記第１の帯域除去フィルタは、並列に配置された抵抗器、キャパシタ及びインダクタを有する、
請求項１記載の装置。
前記第１の帯域除去フィルタは、２２ｋＨｚＤｉＳＥｑＣトーンを除去する、
請求項１記載の装置。
前記第２の帯域除去フィルタは、２.３ＭＨｚ信号を除去する、
請求項２記載の装置。
前記第２の伝送線は線形インダクタンスを介してチューナーに結合されている、請求項１記載の装置。
前記第２の周波数は、前記第１の周波数より高い、
請求項１記載の装置。