MXPA99001927A - Aparato de balanceo para transmisiones de señales - Google Patents

Abstract

Esta invención describe un circuito equilibrador para proporcionar un nivel de atenuación substancialmente fijo dentro de un pasabanda de frecuencia de trayectoria de retorno determinada, mientras evita que las armónicas relacionadas con el ruido distorsionen las transmisiones de la señal dentro del pasabanda de frecuencia de trayectoria de retorno. El circuito equilibrador incluye capacitores de acoplamiento que se conectan en serie entre nodos extremos de entrada y salida. Un par inductor y capacitar conectados en serie se conecta entre cada uno de los nodos extremos de entrada y salida y a tierra para formar secciones extremas. Otro inductor se conecta entre los capacitores de acoplamiento y a tierra. Un resistor se conecta en paralelo con el capacitor respectivo de cada sección extrema el circuito equilibrador se coloca en serie en cada puerto de abonado, y puede ser montado en un tablero de circuitos impresos y contenido dentro de un alojamiento tubular con conexiones"F"macho y hembra de acoplamiento.

Description

APARATO DE BALANCEO PARA TRANSMISIONES DE SEÑALES CAMPO DE LA INVENCIÓN El campo de esta invención se refiere a las transmisiones en vía de retorno. Más específicamente, se refiere a los circuitos y aparatos para compensar las transmisiones por vía de retorno en cables coaxiales.

ANTECEDENTES Los servicios CATV, tradicionalmente, han enviado señales de audio y video en un ambiente de dirección hacia delante. Es decir, las señales han sido transmitidas desde el centro de operaciones CATV hacia el abonado exclusivamente. Sin embargo, ahora que los operadores de CATV pueden ofrecer servicios como acceso a Internet, telefonía y otros servicios interactivos a los abonados, es necesario tener flujos de transmisiones en la dirección inversa para comunicación en dos sentidos entre el abonado y el centro de operaciones CATV. Esta dirección inversa se conoce comúnmente como la *vía de retorno" . La mayor parte de los operadores CATV han elegido utilizar un rango de frecuencia de 5 a 40 MHz para las transmisiones inversas. Dado que la vía de retorno de sistemas de cable coaxial de 75 ohm han sido grandemente ignorados hasta la fecha, las irregularidades en el nivel de la señal dentro de la arquitectura del sistema de cable crea problemas de integridad dentro de un espectro de vía de retorno determinado. De esta manera, se requiere un medio para compensar los niveles de señales para mejorar la integridad de la transmisión de señales en la vía de retorno. Un artículo titulado "Diseño del Sistema de Retorno para Servicios Digitales Completos", escrito por Dean A. Stoneback y William F. Beck describe problemas asociados con desigualdad en el nivel de la señal en transmisiones por vía de retorno, y propone métodos para diseñar y establecer un sistema de vía de retorno. Este artículo se incorpora expresamente como referencia. Sin embargo, existe a necesidad de una circuitería sencilla que compense los niveles de señales dentro de un espectro determinado de vía de retorno, mientras también filtra las señales abajo del espectro de la vía de retorno para evitar que las armónicas relacionadas con el ruido interrumpan las señales dentro del espectro de la vía de retorno.

COMPENDIO DE LA INVENCIÓN Un amplio objetivo de la invención es proporcionar circuitería que compense los niveles de señales dentro de un rango de frecuencia determinado, mientras también filtra las señales debajo de un rango de frecuencia dado. Más específicamente, la invención incluye circuitos que compensan niveles de señales dentro de un rango de frecuencia en la vía de retorno dada, mientras también filtran las señales debajo de un rango de frecuencia determinado en la vía de retorno. De preferencia, la invención incluye un circuito compensador que se coloca en serie en cada puerto de abonado para proporcionar niveles de señal en la vía de retorno que sean compensadas dentro de la arquitectura del sistema CATV. La circuitería puedt. ser montada en un tablero de circuitos impresos y contenida dentro de un alojamiento tubular con conexiones *F" macho y hembra en acoplamiento. La circuitería compensadora de la presente invención es una versión modificada de un filtro de pasa alto K/M con secciones "M" derivadas. La circuitería compensadora incluye capacitores de acoplamiento que se conectan en serie entre los nodos en el extremo de entrada y el extremo de salida. Un inductor y capacitor conectados en serie se conectan entre cada nodo en el extremo de entrada y salida y a tierra para formar secciones extremas. Otro inductor se conecta entre los capacitores de acoplamiento y tierra. Un resistor se coloca en paralelo con el capacitor respectivo en cada sección extrema. Al conectar un resistor en paralelo con el capacitor de cada sección, el factor de calidad o *Q" de cada capacitor se reduce a propósito a un cierto valor. Dado que el factor Q del capacitor de cada sección se reduce, la resonancia de cada sección puede ser transformada para-- proporcionar un nivel de atenuación substancialmente fijo dentro de un rango de frecuencia de pasabanda particular. Además de proporcionar un nivel substancialmente fijo de atenuación dentro de un rango de frecuencia determinado, la circuitería también proporciona filtración debajo de una frecuencia de pasabanda determinada para evitar que las armónicas relacionadas con el ruido perturben las transmisiones dentro de una pasabanda de frecuencia determinada . En la modalidad preferida, la circuitería proporciona un nivel substancialmente fijo de atenuación dentro del rango de frecuencia de 5-40 MHz dado que la mayoría de los operadores de cable han elegido utilizar este rango de frecuencia para transmisiones dentro de la vía de retorno. Asimismo, en la modalidad preferida, la invención proporciona filtración debajo de 5 MHz para evitar que las armónicas relacionadas con el ruido perturben las transmisiones dentro del rango de frecuencia de la vía de retorno .

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La Figura 1 muestra un circuito del filtro de pasa alto K/M; La Figura 2 muestra un circuito compensador de la vía de retorno de acuerdo con la modalidad preferida de la presente invención; La Figura 3 muestra la respuesta de frecuencia para el circuito compensador de la Figura 2 de acuerdo con la modalidad preferida de la presente invención; La Figura 4 muestra un circuito compensador en la vía de retorno de acuerdo con otra modalidad de la presente invención; La Figura 5 muestra un circuito compensador montado sobre un tablero de circuitos para estar contenido dentro de un alojamiento tubular con conexiones macho y hembra en acoplamiento; y La Figura 6 muestra un circuito compensador de todavía otra modalidad de la presente invención.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA MODALIDAD PREFERIDA En la descripción siguiente, cualquier referencia a cualquier dirección u orientación se propone principalmente y únicamente para propósitos de ilustración y no se pretende en ningún sentido como una limitación del alcance de la presente invención. Asimismo, las modalidades particulares descritas en la presente, aunque siendo preferidas, no se deben considerar como limitantes de la presente invención.

La Figura 1 muestra un diagrama de circuito de un filtro pasa alto K/M con secciones extremas M-derivadas . El circuito compensador de la presente invención es una versión modificada de un filtro pasa alto K/M. La Figura 2 muestra un diagrama de circuitos de la modalidad preferida del circuito compensador. Con relación a la Figura 2, los capacitores de acoplamiento C2 y C3 se conectan en serie entre los nodos en el extremo de entrada y salida del. circuito compensador. Más específicamente, el capacitor C2 tiene una primera terminal acoplada con el nodo de entrada y una segunda terminal. Una primera terminal del capacitor C3 se acopla con la segunda terminal del capacitor C2 y la segunda terminal del capacitor C3 se acopla al nodo de salida. Un inductor Ll y un capacitor Cl se conectan en serie entre el nodo de entrada y la conexión a tierra GND. Más específicamente, el inductor Ll tiene una primera terminal acoplada a la primera terminal del capacitor C2 y una segunda terminal. El capacitor Cl tiene una primera terminal acoplada a la segunda terminal del inductor Ll y una segunda terminal acoplada a tierra GND. Un inductor L2 tiene una primera terminal acoplada a la segunda terminal del capacitor C2 y una segunda terminal acoplada a tierra GND. El inductor L3 y el capacitor C4 se conectan en serie entre el nodo de salida y la conexión a tierra GND. Más específicamente, el inductor L3 tiene una primera terminal acoplada a la segunda terminal del capacitor C3 y una segunda terminal. El capacitor C4 tiene una primera terminal acoplada a la segunda terminal del inductor L3 y una segunda terminal acoplada a tierra GND. Los resistores Rl y R2 se acoplan respectivamente en paralelo con capacitores Cl y C4. Más específicamente, el resistor Rl tiene una primera terminal acoplada a la primera terminal del capacitor Cl y una segunda terminal acoplada a tierra GND. El resistor R2 tiene una primera terminal acoplada a la primera terminal del capacitor C4 y una segunda terminal acoplada a tierra GND. Mediante la conexión de un resistor en paralelo con el capacitor respectivo de cada sección extrema, el factor de calidad o *Q" de cada capacitor se reduce a propósito a un cierto valor. Q, desde luego, es una relación de reactancia a resistencia. Dado que el factor Q del capacitor de cada sección extrema es reducido, la resonancia de cada sección puede ser transformada para proporcionar un nivel substancialmente fijo de atenuación dentro de un rango de secuencia particular. Es decir, al reducir la *Q" de cada sección, los niveles de atenuación dentro del pasabanda alto son substancialmente igualados. Además de proporcionar un nivel fijo de atenuación dentro de una banda de frecuencia de vía de retorno determinada, la circuitería también proporciona filtración a bajo de la banda de frecuencia dada para además mejorar la integridad de la banda de frecuencia de la vía de retorno. El inductor L2 de preferencia se selecciona de manera que la circuitería compensadora proporcione un nivel de atenuación pronunciado debajo de una banda de frecuencia de vía de retorno determinada. De esta manera, se evita que las armónicas relacionadas con el ruido perturben la transmisión de las señales dentro de la banda de frecuencia de la vía de retorno. Sin embargo, el circuito compensador de la presente invención no necesita incluir un inductor intermedio como el L2. La respuesta de la frecuencia de la circuitería compensadora de la modalidad preferida se ilustra en la Figura 3. En esta modalidad preferida, los valores componentes se seleccionan de manera que proporcionen un nivel de atenuación substancialmente fijo entre un rango de frecuencia de transmisión en la vía de retorno de 5-40 MHz. Este rango de frecuencia actualmente es el estándar preferido de la industria para las transmisiones en la vía de retorno. Como se ilustra en la Figura 3, la modalidad preferida de la invención proporciona atenuación pronunciada de las señales debajo de 5 MHz, mientras que proporciona un nivel de atenuación substancialmente fijo dentro de un rango de frecuencia de la vía de retorno de 5-40 MHz. Como se muestra en la Figura 3, los niveles de atenuación son substancialmente fijos a aproximadamente 5-6 Db dentro del rango de 5-40 MHz. Los expertos en la técnica, sin embargo, se darán cuenta que los valores de los componentes de los circuitos pueden ser seleccionados de manera que la circuitería compensadora de la presente invención proporcione un nivel de atenuación substancialmente fijo en los rangos de frecuencia diferentes del rango de frecuencia de 5-40 MHz preferido. Los valores aproximados para los componentes que comprenden el circuito compensador de la modalidad preferida de la Figura 2 para proporcionar un nivel de atenuación substancialmente fijo dentro del rango preferido de 5-40 MHz son como sigue: Cl=30 pF con un *Q" de 2,000; C2=120 pF con un *Q" de 2,000; C3=390 pF con un *Q" de 2,000; C4=43 pF con un *Q" de 2,000; Ll=560 nH con un *Q" de 50; L2=2,200 nH con un de 50; L3=820 nH con un *Q" de 50; Rl=510 oh s; y R2=180 ohms. La Figura 4 muestra un diagrama de circuito de otra modalidad de la presente invención. Con relación a la Figura 4, los capacitores de acoplamiento C5, C7, C8 y CÍO se conectan en serie entre los nodos extremos de entrada y salida del circuito compensador. Más específicamente, el capacitor C5 tiene una primera terminal acoplada al nodo de entrada y una segunda terminal . El capacitor C7 tiene una primera terminal acoplada a la segunda terminal del capacitor C5 y una segunda terminal. El capacitor C8 tiene una primera terminal acoplada a la segunda terminal del capacitor C7 y una segunda terminal. El capacitor CIO tiene una primera terminal acoplada a la segunda terminal del capacitor C8 y una segunda terminal acoplada al nodo de salida. Un inductor L4 y un capacitor C6 se conectan en serie entre el nodo N2 y tierra GND. Más específicamente, el inductor L4 tiene una primera terminal acoplada a la segunda terminal del capacitor C5 y una segunda terminal . El capacitor C6 tiene una primera terminal acoplada a la segunda terminal del inductor L4 y una segunda terminal acoplada a tierra GND. Además, un inductor L5 tiene una primera terminal acoplada a la segunda terminal de C7 y una segunda terminal acoplada a tierra GND. El inductor L6 y el capacitor C9 se conectan en serie entre el nodo N3 y la conexión a tierra común. Más específicamente, el inductor L6 tiene una primera terminal acoplada a la segunda terminal del capacitor C8 y una segunda terminal. El capacitor C9 tiene una primera terminal acoplada a la segunda terminal del inductor L6 y una segunda terminal acoplada atierra GND. Los resistores R3 y R4 se conectan respectivamente en paralelo con los capacitores C6 y C9. Más específicamente, el resistor R3 tiene una primera terminal acoplada a la primera terminal del capacitor C6 y una segunda terminal acoplada a tierra. El resistor R4 tiene una primera terminal acoplada a la primera terminal del capacitor C9 y una segunda terminal acoplada a tierra. Como se ilustra en la Figura 4, el circuito compensador es semejante al circuito compensador de la Figura 2, pero incluye los capacitores extremos C5 y CIO. La adición de los capacitores C5 y CIO da como resultado una característica de respuesta que varía ligeramente del circuito compensador de la modalidad preferida que se muestra en la Figura 2. Los valores aproximados de los componentes que comprenden el circuito compensador de la Figura 4 para proporcionar un nivel de atenuación substancialmente fijo dentro de un rango de frecuencia preferido de 5-40 MHz son como sigue: C5=820 pF con un *Q" de 2,000; C6=27 pF con un *Q" de 2,000; C7=130 pF con un *Q" de 2,000; C8=470 pF con un *Q" de 2,000; C9=39 pF con un *Q" de 2,000; C10=750 pF con un *C' de 2,000; L4=620 nH con un *Q" de 50; L5=2,700 nH con un *Q" de 50; L6=820 nH con un 'Q" de 50; R3=620 ohms; y R4=220 ohms. En una modalidad menos preferida, el resistor se conecta en paralelo con el inductor de cada sección extrema como se muestra en la Figura 6. El factor Q del inductor de cada sección extrema de esta manera sería reducido a un cierto valor. Dado que el factor Q del inductor de cada sección extrema se reduce, la resonancia de cada sección es transformada para proporcionar un nivel de atenuación substancialmente fijo dentro de un rango de frecuencia particular. La circuitería compensadora de la presente invención de preferencia se coloca en serie en cada puerto de abonado para proporcionar niveles de señal en la vía de retorno que sean compensadas dentro de la arquitectura del sistema CATV. La circuitería 10 se monta sobre un tablero de circuitos impresos y está contenida dentro de un alojamiento tubular 12 con conexiones de acoplamiento macho 14 y hembra 16 *F" como se ilustra en la Figura 5. Aunque la presente invención ha sido descrita e ilustrada en la presente con respecto a la modalidad preferida de la misma, será evidente que diversas modificaciones, adaptaciones y variaciones pueden hacerse utilizando las enseñanzas de la presente descripción sin apartarse del alcance de la presente invención y se proponen para estar dentro del alcance de la presente invención. Por ejemplo, un circuito compensador podría implementar diferentes etapas de inductores intermedios como se muestra en la Figura 1, sin apartarse del espíritu y alcance de la invención. La presente invención también comprende contra partes ópticas.

Claims (25)

REIVINDICACIONES

1. Un circuito compensador que comprende: una pluralidad de capacitores acoplados en serie, acoplados entre los extremos de entrada y salida respectivos; un primer inductor que tiene una primera terminal acoplada al extremo de entrada, y que tiene una segunda terminal; un primer capacitor que tiene una primera terminal acoplada a la segunda terminal del primer inductor, y que tiene una segunda terminal acoplada a tierra; un segundo inductor que tiene una primera terminal acoplada al extremo de salida, y que tiene una segunda terminal; un segundo capacitor que tiene una primera terminal acoplada a la segunda terminal del segundo inductor, y que tiene una segunda terminal acoplada a tierra; un primer resistor que tiene una primera terminal acoplada a la primera terminal del primer capacitor, y que tiene una segunda terminal acoplada a tierra; y un segundo resistor que tiene una primera terminal acoplada a la primera terminal del segundo capacitor, y que tiene una segunda terminal acoplada a tierra.

2. El circuito compensador de la reivindicación 1 además comprende un tercer inductor que tiene una primera terminal acoplada entre un nodo común a dos de la pluralidad de los capacitores acoplados en serie y una segunda terminal acoplada a tierra.

3. El circuito compensador de la reivindicación 1, que comprende cuando menos 4 capacitores acoplados en serie, y en donde el primer inductor tiene una primera terminal acoplada a un nodo entre dos capacitores acoplados en serie, y en donde el segundo inductor tiene una primera terminal acoplada al nodo entre los dos capacitores restantes de los cuando menos 4 capacitores acoplados en serie.

4. Un circuito compensador que comprende: una pluralidad de capacitores acoplados en serie, acoplados entre los extremos de entrada y salida respectivos; un primer inductor que tiene una primera terminal acoplada al extremo de entrada, y que tiene una segunda terminal; un primer capacitor que tiene una primera terminal acoplada a la segunda terminal del primer inductor, y que tiene una segunda terminal; un segundo inductor que tiene una primera terminal acoplada al extremo de salida, y que tiene una segunda terminal; un segundo capacitor que tiene una primera terminal acoplada a la segunda terminal del segundo inductor, y que tiene una segunda terminal acoplada a la segunda terminal del primer capacitor; un primer resistor que tiene una primera terminal acoplada a la primera terminal del primer capacitor, y que tiene una segunda terminal acoplada a la segunda terminal del primer capacitor; y un segundo resistor que tiene una primera terminal acoplada a la primera terminal del segundo capacitor, y que tiene una segunda terminal acoplada a la segunda terminal del segundo capacitor.

5. Un método para ecualizar substancialmente los niveles de atenuación de la señal dentro de un rango de frecuencia determinado que comprende los pasos de: proporcionar un extremo de entrada, un extremo de salida y una conexión a tierra; proporcionar una pluralidad de capacitores acoplados en serie, acoplados entre los extremos de entrada y salida; proporcionar un primer par capacitor e inductor acoplados en serie de el extremo de entrada y tierra; proporcionar un segundo par de capacitor e inductor acoplados en serie entre el extremo de salida y tierra; y proporcionar un resistor acoplado en paralelo con el capacitor de cada primer y segundo pares de capacitores e inductores para reducir un factor de calidad *Q" del capacitor de cada primer y segundo par capacitor e inductor.

6. El método de la reivindicación 5, comprende además el paso de proporcionar un inductor acoplado entre un nodo entre los extremos de entrada y salida y tierra de manera que se evite que las armónicas relacionadas con el ruido perturben las señales dentro del rango de frecuencia determinado .

7. Un método para la atenuación de la señal que consiste en: proporcionar un extremo de entrada, un extremo de salida y una conexión a tierra; proporcionar un primer par capacitor e inductor acoplado en serie entre el extremo de entrada y tierra; proporcionar un segundo par capacitor e inductor acoplado en serie entre el extremo de salida y tierra; y proporcionar un resistor acoplado en paralelo con el capacitor de cada uno del primero y segundo capacitores.

8. Un método de atenuación de la señal que consiste en: proporcionar un extremo de entrada y un extremo de salida; proporcionar un primer par de capacitor e inductor en serie acoplado al extremo de entrada; proporcionar un segundo par de capacitor e inductor en serie acoplado al extremo de salida; y proporcionar un resistor acoplado en paralelo con el capacitor de cada uno del primero y segundo capacitores.

9. Un circuito compensador para compensar los niveles de señal dentro de un rango de frecuencia determinado que consiste en: una pluralidad de capacitores acoplados en serie acoplados entre los extremos de entrada y salida respectivos; una primera sección extrema acoplada entre el extremo de entrada y tierra; una segunda sección extrema acoplada entre el extremo de salida y tierra, en donde la primera sección extrema incluye un primer elemento de circuito acoplado entre el extremo de entrada y tierra, y en donde el primer resistor se acopla en paralelo con el primer elemento del circuito para reducir un factor de calidad *Q" del primer elemento del circuito de manera que el circuito compensador proporcione señales en el extremo de salida con niveles de atenuación substancialmente fijos dentro de un rango de frecuencia determinado.

10. El circuito compensador de la reivindicación 9, en donde el primer elemento del circuito consiste en un primer capacitor.

11. El circuito compensador de la reivindicación 9, en donde el primer elemento del circuito consiste en un primer inductor .

12. El circuito compensador de la reivindicación 10, en donde la primera sección extrema incluye el primer capacitor y un primer inductor acoplado en serie entre el extremo de entrada y tierra.

13. El circuito compensador de la reivindicación 11, en donde la primera sección extrema incluye el primer inductor y un primer capacitor acoplado en serie entre el extremo de entrada y tierra.

14. El circuito compensador de la reivindicación 9, en donde la segunda sección extrema incluye un segundo elemento de circuito acoplado entre el extremo de salida y tierra, y en donde un segundo resistor se acopla en paralelo con el segundo elemento del circuito para reducir un factor de calidad Q" del segundo elemento del circuito de manera que el circuito compensador proporcione señales en el extremo de salida con niveles de atenuación substancialmente fijos dentro de un rango de frecuencia determinado.

15. El circuito compensador de la reivindicación 14, en donde el segundo elemento del circuito consiste en un segundo capacitor.

16. El circuito compensador de la reivindicación 14, en donde el segundo elemento del circuito consiste en un segundo iductor.

17. El circuito compensador de la reivindicación 15, en donde la segunda sección extrema incluye el segundo capacitor y un segundo inductor acoplado en serie entre el extremo de salida y tierra.

18. El circuito compensador de la reivindicación 16, en donde la segunda sección extrema que incluye el segundo inductor y un segundo capacitor acoplado en serie entre el extremo de salida y tierra.

19. El circuito compensador de la reivindicación 9 además comprende un inductor acoplado entre un nodo común a dos de la pluralidad de capacitores acoplados en serie y tierra.

20. El circuito compensador de la reivindicación 9, en donde el circuito compensador proporciona señales en el extremo de salida con niveles de atenuación substancialmente fijos dentro de un rango de frecuencia determinado en la vía de retorno .

21. El circuito compensador de la reivindicación 20 además comprende un alojamiento que contiene el circuito.

22. El circuito compensador de la reivindicación 21, en donde el alojamiento tiene conexiones macho y hembra, permitiendo el alojamiento al circuito compensador ser colocado en serie en el puerto del abonado.

23. Un circuito compensador para compensar los niveles de las señales dentro de un rango de frecuencia determinado consiste en: una pluralidad de capacitores acoplados en serie acoplados entre los extremos de entrada y salida respectivos; una primera sección extrema acoplada al extremo de entrada; una segunda sección extrema acoplada al extremo de salida; y en donde la primera sección extrema incluye un primer elemento de circuito y un primer resistor acoplado en paralelo con el primer elemento del circuito.

24. El circuito compensador de la reivindicación 23, en donde la segunda sección extrema incluye un segundo elemento de circuito y un segundo resistor acoplado en paralelo con el segundo elemento del circuito.

25. Un circuito compensador consiste en: un extremo de entrada; un extremo de salida; una conexión a tierra; el medio respectivamente acoplado entre los extremos de entrada y salida y la conexión a tierra para igualar substancialmente los niveles de atenuación de la señal dentro de un rango de frecuencia determinado en la vía de retorno; y el medio acoplado entre un nodo entre los extremos de entrada y salida y la conexión a tierra para filtrar señales abajo del rango de frecuencia determinado en la vía de retorno .