TW202406307A - 電子可調電纜模擬器 - Google Patents

Abstract

一種具有最小組件數量和低插入損失的可調電纜模擬器之設計。

Description

電子可調電纜模擬器

此申請案係關於一種可調電纜模擬器，其具有最少元件數量及低插入損失。

有線電視(CATV)服務自中央遞送單元(通常稱為「前端」)提供內容至大群消費者(例如，訂閱者)，其自此中央遞送單元通過包含混合光纖同軸(HFC)電纜設備的存取網路分配內容的頻道至其消費者，混合光纖同軸(HFC)電纜設備包括相關組件(節點、放大器和測試存取點(TAP))。然而，現代的有線電視（CATV）服務網路不僅向消費者提供媒體內容，諸如電視頻道及音樂頻道，而且提供諸如網際網路服務之數位通訊服務、隨選視訊、諸如VoIP之電話服務、居家自動化/保全等的主機。此等數位通訊服務接著不僅需要通過HFC在來自前端之下游方向上通訊，通常形成分支網路且至消費者，而且通常需要通過HFC網路在來自消費者的上游方向上通訊至前端。

為此，CATV前端歷史上已包括單獨的電纜數據機終端系統（CMTS），用於向有線電視消費者提供高速資料服務，例如有線電視網際網路、網際網路通訊協定語音等；及視訊前端系統，用於提供視訊服務，例如廣播視訊及隨選視訊(video on demand， VOD)。通常，CMTS將包括乙太網路介面（或其他更傳統的高速資料介面）以及射頻(RF)介面兩者，使得來自網際網路之訊務可經由乙太網路介面、經由CMTS繞送（或橋連）且接著至連接至有線電視公司的混合光纖同軸（HFC）系統之RF介面上。下游訊務係自CMTS遞送至消費者住宅中之有線電視數據機及/或機上盒，而上游訊務係自消費者住宅中之有線電視數據機及/或機上盒遞送至CMTS。視訊前端系統類似地提供視訊給機上盒、具有視訊解密卡的電視或其他能對傳入之加密視訊服務進行解調和解密的裝置。

當建構電纜網路時，會發生通過電纜網路的信號強度的不相等損失。信號強度的損失隨信號的頻率而變化。尤其是，用於混合光纖網路的同軸電纜相對於較低的頻率在較高的頻率下具有較大的信號衰減。

為對抗此損失，多一放大器可針對電纜網路的一區段提供升壓信號。沿著該電纜網路區段，可設置同軸電纜的一系列TAP或定向耦合器，其中各測試存取點將一或多個各別同軸電纜互連至一或多個目的地，例如住宅。測試存取點用於將「入户電纜」連接至電纜網路中的「分配電纜」。

本技術領域中可用於可調衰減器或等化器的現有工具利用上述類型的産品，且皆為時間和資源密集的。因此，需要電纜模擬器插入的RF放大器必須指定插入位置，以支援此功能，其無法本地或遠端控制。因此，需要電子控制的可調電纜模擬器。

此申請案揭露了用於遠端可調電纜模擬器的設計和方法，其具有最少元件數量和低插入損失。

無。

在此申請案的一些實施方案中，系統和方法可操作為一開發工具，讓使用者設計和建立放大器，以滿足DOCSIS要求。本文所揭示之方法解決當線損失發生時使用者要沿著電纜長度置放放大器以增強信號強度之需求，以及用於編程此之方法之需求。

有線電纜資料服務介面規範(或稱DOCSIS)是國際電訊標準，其允許在現有的同軸電纜電視系統增加高頻寬資料傳輸。這對於網際網路使用者和網際網路供應商很重要，因為其允許提高網際網路速度，而無需完全置換同軸電纜網路。在理想世界中，每個人都會有至住宅服務的光纖；然而，實際上，這是大規模的過高成本。

在實務層面上，DOCSIS對於消費者很重要，因為購買用於電纜網際網路連接的數據機時，需要DOCSIS標準。根據使用者的連接品質，解決方案不必然僅是實施最新一者。DOCSIS持續發展，以適應新服務、技術和全球使用者的需求。本文揭示之實施例將促進完全電子控制的RF放大器之開發，以支援現在及未來的DOCSIS要求。

電纜用於許多高頻板設計中，並可能在信號路徑中成為關鍵元件。對於超過500MHz的信號而言，更是如此。若未模型化為系統之部分，電纜會造成系統效能意外降低，並在除錯與校正時造成昂貴的時間延遲。即便如此，電纜仍難以正確模型化。使用簡單的傳輸線模型可能無法有效地模型化此元件，因為很難同時在頻率和時間域中模型化電纜。

為了瞭解電纜在所有頻率的影響，必須模型化電纜。根據該模型，可對要使用的電纜類型做出更明智的選擇。此外，然後可瞭解在信號路徑中劣化的關注參數。

當開發人員在設計電纜系統中開發RF放大器時，本文中所揭示的實施例允許使用者避免必須具有大量實際實體電纜以模擬電纜中之損失。他們可從遠端位置使用模擬器來執行此作業。

參照 圖 1，整合式CMTS(例如，整合式融合式纜線存取平台(CCAP))100可包括通常以封包化資料形式經由網際網路（或其他網路）發送和接收的資料110。整合式CMTS 100亦可接收下游視訊120，其通常以來自操作員視訊彙總系統的封包化資料形式。例如，廣播視訊通常是從衛星傳輸系統取得，並透過CCAP或視訊前端系統預先處理，以傳輸給訂閱者。整合式CMTS 100接收和處理所接收的資料110和下游視訊120。CMTS 130可透過RF分配網路將下游資料140及下游視訊150傳送至消費者的電纜數據機及/或機上盒160，其可包括其他裝置，諸如放大器及分頻器。CMTS 130可經由網路接收來自消費者的電纜數據機及/或機上盒160之上游資料170，其可包括其他裝置，諸如放大器及分頻器。CMTS 130可包括多個裝置以實現其所需功能。

參照 圖 2，由於增加頻寬需求、用於整合式CMTS的有限設施空間和功耗考量，可能需要包括分配式電纜數據機終端系統(D-CMTS)200(例如，分配式融合式纜線存取平台(CCAP))。一般而言，CMTS專注於資料服務，而CCAP則進一步包括廣播視訊服務。D-CMTS 200使用網路封包化資料，將I-CMTS 100的功能的一部分向下游分配到遠端位置，例如光纖節點。例示性D-CMTS 200可包括遠端PHY架構，其中遠端PHY(R-PHY)較佳為位於光纖及同軸電纜之接合處的光學節點裝置。一般而言，R-PHY通常包括系統之一部分的PHY層。D-CMTS 200可包括D-CMTS 230(例如，核心)，其包括通常以封包化資料形式經由網際網路（或其他網路）傳送及接收之資料210。D-CMTS 200亦可接收下游視訊220，其通常呈來自操作員視訊彙總系統的封包化資料形式。D-CMTS 230接收及處理所接收資料210及下游視訊220。遠端光纖節點280較佳包括遠端PHY裝置290。遠端PHY裝置290可經由網路傳送下游資料240及下游視訊250至消費者的電纜數據機及/或機上盒260，其可包括其他裝置，諸如放大器及分頻器。遠端PHY裝置290可經由網路接收來自消費者之電纜數據機及/或機上盒260的上游資料270，其可包括其他裝置，諸如放大器及分頻器。遠端PHY裝置290可包括多個裝置以實現其所需功能。遠端PHY裝置290主要包括PHY相關電路系統，例如下游QAM調變器、上游QAM解調器，以及使用網路封包化資料連接到D-CMTS 230的偽線邏輯。遠端PHY裝置290及D-CMTS 230可包括資料及/或視訊互連，諸如下游資料、下游視訊、及上游資料295。應注意，在一些實施例中，視訊訊務可直接傳送至遠端實體裝置，藉此繞過D-CMTS 230。在某些案例中，遠端PHY及/或遠端MAC PHY功能可在前端提供。

舉例而言，遠端PHY裝置290可將自D-CMTS 230接收的下游DOCSIS(亦即，有線電纜資料服務介面規範）資料（例如，DOCSIS 1.0；1.1；2.0；3.0；3.1；及4.0，各自藉由引用全部納入本文中)、視訊資料、帶外信號轉換成類比，以透過RF或類比光學系統傳輸。舉例而言，遠端PHY裝置290可將自類比媒體，諸如RF或線性光學系統接收之上游DOCSIS及帶外信號轉換成數位，以傳輸至D-CMTS 230。可觀察到，視特定組態而定，R-PHY可將全部或一部分之DOCSIS MAC及/或PHY層向下移動至光纖節點。

如前面圖所清楚看到，當頻率開始超過500MHz時，電纜開始明顯影響信號路徑的頻寬，並開始以許多方式劣化此路徑。

電纜非理想的分散效應會影響系統效能。此損失稱為線損失或電纜損失。電纜有兩大損失機制：集膚效應和介電質損失。在高頻率下，信號傾向於沿著導體的表面傳播。這稱為集膚效應。介電質，例如，隔緣材料，在經歷變化電場時會有一些能量損失。兩者合稱為總電纜損失。因此，集膚效應損失主要是在較低頻率，而介電質損失則主要是在較高頻率。電纜損失或插入損失是指電纜長度上的功率損失的數量。例如，電纜越長，功率損失越多。

建構電纜網路時，需要管理通過電纜網之信號強度的不相等損失，其隨信號之頻率而變化。如前所述，且尤其是，相對於較低頻率，在混合光纖網路中所使用的同軸電纜在較高頻率下具有較大的信號衰減。參照 圖 3，同軸電纜損失相對於頻率的圖具有彎曲向下傾斜的形狀。為抵銷與同軸電纜相關的效應，電纜等化器會包括在電纜網路中。參見 圖 4，所示為電纜等化器損失相對於頻率的圖。電纜等化器的dB值指示其設計用於應用的信號調節量，約等於其最高與最低操作頻率之間的損失的差值。電纜等化器通常以多種固定dB值的插入組件提供。通常，電纜等化是在下游方向中的放大器的輸入處完成，而放大器增益級之間有額外等化。通常，電纜等化是在上游方向中的放大器的輸出處完成，而放大器增益級之間有額外等化。

對於電纜網路，放大器針對電纜網路的一區段提供升壓信號。沿著該電纜網路區段，可設置同軸電纜的一系列TAP，其中各測試存取點將一或多個相應同軸電纜連接至一或多個住宅。測試存取點用於將「入户電纜」連接至電纜網路中的「分配電纜」。

現參照 圖 5，顯示一實例，其繪示另一測量，通過電纜網路之信號中的傾斜。該傾斜提供允許同時檢視高頻帶和低頻帶頻道上的信號之值或測量。當在傾斜顯示器上讀取這些位準時，其通常稱為高/低。正常的傾斜讀數會顯示高頻帶頻道在高於低頻帶頻道的位準處，但有些例外。例如，在某些系統中，線末(end of line, EOL)TAP可具有平坦的位準。當高位準低於低位準時，會發生反向傾斜，且可選地不應該發生。

如圖 5所示，信號可源自具有向前傾斜之放大器 500。未在第一測試存取點 510 處修改信號，則信號 530衰減其較高頻信號多於其較低頻信號。根據TAP 512、 514、 516、及 518之間的電纜跨距與測試存取點通過響應 532、 534、 536、 538之組合，選擇其他TAP來補償耦合埠的位準。在各測試存取點處所選擇的電纜模擬器或等化器係經選擇以補償TAP之間的電纜跨距、測試存取點通過響應及訂閱者之入戶特性。

為瞭解電纜在所有頻率的影響，將電纜系統模型化。根據所得模型，可對要使用的電纜類型、長度、放置以及電纜模擬器和等化器在系統中各點（例如，TAP、放大器、光纖節點）的放置做出更明智的决策。此外，然後可瞭解在信號路徑中劣化的關注參數。

雖然電纜損失是系統設計中需考慮的因素，但電纜所引入的損失會隨頻率而變化。在建構或重新設計現有電纜網路時，工程師可測試可用於電纜系統中之各種厚度和長度的電纜，並且可相對於頻率繪製測量結果。這讓系統設計者可輕鬆確定電纜在整個系統中引入的實際損失。 圖 6針對電纜之實例類型繪示不同程度的電纜損失。如欄1中可見，常見的電纜類型與特定特性有關，此處是每英呎的損失。電纜越長，預期電纜損失越多。圖6中的圖表顯示在900MHz， 2000MHz， 2500MHz和5000 MHz四個不同頻率下各實例電纜尺寸之每英呎的損失。

若未模型化為系統的部分，對電纜構成的信號中斷可導致系統效能意外降低，且亦導致偵錯和校正的昂貴時間延遲。即便如此，電纜仍難以正確模型化。使用簡單的傳輸線模型可能無法有效地模型化此元件，因為很難同時在頻率和時間域中模型化電纜。因此，電纜模擬器通常用於協助開發人員在實體模型不準確或不可行下設計更準確的系統。

電纜模擬器功能通常透過被動的插入元件實現，其中各元件支援特定的不可調電纜損失值。一般而言，電纜模擬器是一種被動電路，其模擬給定電纜響應的衰減輪廓，使得高頻衰減得多於較低頻。一般而言，等化器增加傾斜，以補償較高頻率信號之衰減（例如，高頻衰減得少於較低頻）。電纜模擬器及/或等化器可提供線性信號調節形狀（例如，實質上線性響應)，或可提供非線性信號調節形狀，其反映同軸電纜之頻率相依的損失輪廓。

對於電纜網路，不同的損失發生在不同的頻率下和電纜網路系統中的不同點處。希望將電纜模擬器及等化器包括在系統中之各種點處，諸如在TAP、放大器、光纖節點及切入電纜網路中之服務的獨立位置，使得消費者於所需頻率範圍上接收大致平坦的信號。電纜模擬器和等化器通常包含於外殼內或搭配其他電路系統，其中電纜模擬器和等化器可根據需要插入，並根據需要更換為不同的電纜模擬器和等化器。例如，模組可包括移除的面板，將等化器或電纜模擬器插入其中所含之電路系統中，且更換面板。這些裝置可交換，但通常以特定微調因子進行預編程，意即針對各微調因子有不同的裝置。

目前利用可調或電子控制之步進衰減器（墊）及電纜等化器完成微調。因此，RF放大器需要電纜模擬器插入，並且必須指定插入位置以支援此功能，其無法本地或遠端控制。這迫使使用額外的PCB面積來支援插入，並需要維修技師出現在放大器位置本地處，以插入不可調的電纜模擬器。

本文所揭示係用於可調電纜模擬器之設計，具有最少組件數量及最小插入損失。

圖 7描繪實例性未簡化之全雙工電纜(full duplex cable, FDX)模擬器。電路 701包括三個(3)可變電阻器 732、 734、 736及可變電容器 730。電路中的所有組件都與模擬器的功能有關；然而，只有四個(4)可編程元件能夠接收可變值，並且可遠端可編程。

模擬器使用橋接器電路，其係電性電路，其中該電路之兩個分支連接至第三分支，第三分支連接在首先的兩個分支之間、在沿著兩者的某個中間點處。 仍參照 圖 7，使用習知的橋接T電路 701，其具有置放於頂部分支中的一個可變電阻器及及置於底部分支中的兩個可變電阻器與一個可變電容器。藉由微調這四個組件值，使用者可模擬0至約18.5 dB的同軸電纜響應。在一實施例中，當實施該設計時，高頻二極體或數位電位計可用作可變電阻器，且變容二極體或可編程電容器可作為可變電容器。

如前所述，用於測量線損失的常規方法是在各測量間距手動進行。簡單參考在 圖 5所示之信號流中的電纜損失之描述，在TAP處，量測之值係藉由一系列實體硬體交換或甚至以電子或可調衰減器或等化器來手動完成。然而，即使後者仍需要額外的PCB面積來支援插入，且彼等也需要服務技師或類似人員出現在放大器本地位置處，才能插入非可調電纜模擬器。

圖 8A及 圖 8B例示實例性簡化之全雙工電纜(FDX)模擬器示意圖 800。 圖 8A包含實例性習知橋接T電路 801及摘錄之微處理器 840 。圖 8B為儲存於微處理器 840上之實例性相關查找表 850，微處理器 840為 圖 8A中所描繪之電路 801的部分。表 850儲存用於構成電路元件中之可變組件的值，以實現所需的衰減或等化量。舉例而言， 圖 8A和 8B中所示之示意圖中的組件共同運作以達成適當的模擬。

在實例性習知橋接T電路 801中，該電路包括四個(4)變數，一個(1)可變電容器中的三個(3)可變電阻器。模擬器包含輸入 810 之上的電路及輸出 820之下的電路。一個可變電阻器放置在頂部分支中，且兩個可變電阻器及一個可變電容器放在底部分支中。藉由微調這四個組件值，使用者可模擬0至約18.5 dB的同軸電纜響應。在一實施例中，當實施該設計時，高頻二極體或數位電位計可用作可變電阻器，且變容二極體或可編程電容器可作為可變電容器。

微處理器 840係與電路 801之其餘部分分開顯示，其為晶片上之數位裝置，可自記憶體抓取指令、解碼並執行之、且提供結果。微處理器 840可儲存表 850。  如 圖 8A所示，模擬器是橋接T電路，其中有一種輸出或層及景後或背景層。輸出層操作為經模擬電纜，且包括微處理器 840的背景層操作為景後層或輸入層的部分。此層接收使用者互動並判斷且從表 850擷取值，以提供輸出層正確的參數。背景層或輸入層容納微處理器 840且提供使用者與其互動。

當通訊信號在同軸電纜中的特定距離內傳輸時，例如，在50公尺之後，信號明顯衰減，且當功率變低且無法符合要求時，便需要信號放大裝置。模擬器 800可建置在放大器中，以便在現場實施。模擬器 800的另一項優勢是與當前模擬系統相比之下的最小電路系統。當RF放大器首次在現場建置及設置時，其會預設有特定的電纜損失。若兩個RF放大器之間的電纜損失與此預設值完全相同，則至第二個放大器的輸入位準在整個頻率範圍均平坦，則將不需要任何電纜等化器(EQ)或電纜模擬器。但是，若電纜長度比預設長度短，則將需要電纜模擬器。在電纜模擬器的正確量之後，至第二放大器的輸入位準在全部頻率範圍上均平坦。另一方面，若電纜長度比預設長度長，則將需要電纜EQ。在電纜EQ的正確量之後，至第二放大器的輸入位準在全部頻率範圍上均平坦。第三、第四、第五或第六放大器也是相同情況。

現在參考 圖 8B，模擬器 800可使用實例性查找表 850來確定要編程給定電路的可變值在所需dB位準之值。在此實範中，且參考表 850 ，垂直軸包含用於三個可編程電阻器及一個可編程電容器的列。水平軸包含用於實例性dB模擬器值之欄。此處有實例性dB值0、2、7、10.5、16和18.5。欄–列交會處提供值，以輸入至模擬器之指定變數。在一實例中，需要7dB的分貝值。因此，在系統中，可透過查詢表 850找到用於7dB的對應值，且一旦存取後，這些值可係在 860a- d 之用於7dB的對應單元之參考。這些對應的單元提供用於電路和電纜模擬器 800中四個變數的輸入。

繼續使用相同的實例，且現在仍參考表 850針對7dB的值以設定電容器c80 830 ，表值為4 pF，且因此，電容器組件將微調至4 pF 860c。在表 850中參照電阻器 832，且得出值227歐姆 860a，R126將被設定成此值。該表提供了R125 將設置為 860d時 10 歐姆的值。且最後，值 860b提供了 R127 將被編程到的 142 歐姆值。此外，實例性部件號碼顯示於欄 865中，其對應例如對於特定可變電阻器這些值是準確的特定可變電阻器。實例性製造商部件號碼係提出作為建置電路的資訊，使得設計工程師擁有正確的使用規格。欄 867進一步描述電阻器的電流範圍。該範圍用於向使用者提供某些資訊，以確保電纜網路的需求不會與指定的範圍大相逕庭。

現在參考 圖 9A 及圖 9B，顯示實例性示意圖，其繪示一網路及在網路中之模擬器 800 之其使用。在此，實例性網路包含HFC網路 901，其包括光學節點及轉換入戶點 905。實例性網路亦包含一測試存取點 903和電纜線目的地，例如，住宅 930、 940、 950和 960。各目的地住宅分別具有相關的線末(EOL)點 931、 941、 951和 961以及連入電纜 925、 935、9 45、9 55。 圖 9B亦展示放大器 970、 972、 974、 976、 978及 980 ，部分在 圖 9A中標記且編號。

在一實例性混合光纖同軸(HFC)網路 901中，光學節點 905執行光學對電轉換，提供經由同軸電纜 907分配之RF輸出，用於分配至訂閱者位置，例如 930、 940、 950及 960。連接至節點輸出之分配網路通常由RF測試存取點 903及被動元件組成，其將信號的一部分導引至訂閱者位置，同時亦將RF信號之一部分進一步導引至分配網路中。RF放大器用於分配網路中以提供放大，以克服傳輸介質（同軸電纜）和連接至同軸電纜的測試存取點和被動元件所引致的損失。

在分配網路中在光學節點後通常可有三至六個RF放大器，以及複數個RF測試存取點和被動元件。RF放大器經設計以產生線性輸出傾斜，其中RF輸出位準隨著放大頻率增加而增加。

此傾斜會改變，但通常，RF放大器輸出輪廓係内部預等化至特定數量的同軸電纜損失和斜率特性，使得其自最低頻率至最高頻率具有15-20 dB之向上傾斜。由於分配網路的變化的損失特性，RF放大器通常特徵在於信號調節位置，其用於調節放大器之輸入處的RF位準和傾斜，以實現頻率上所需的線性輸出位準和傾斜。此信號調節通常特徵在於兩種方法，第一為信號位準相對於頻率的平坦衰減（墊)，第二方法涉及基於頻率改變衰減。此相對於頻率的變化衰減旨在匹配同軸電纜損失的特性（電纜模擬器）或同軸電纜的反向頻率響應特性（電纜等化器）。例如，若放大器之前的分配跨度損失具有與RF放大器中的内部等化相同的反向斜率特性，則將不需要電纜模擬器或電纜等化器。但是，若電纜長度比預設電纜長度短，則將需要電纜模擬器；另一方面，若電纜長度長於預設電纜長度，則將需要電纜等化器。墊功能（相對於頻率之平坦信號衰減）和電纜等化器功能可透過被動或主動元件提供，其中被動元件通常是插入裝置，而主動元件通常永久地位於設計中和透過外部刺激物控制，例如微處理器。

因此，可推斷電纜網路之有效性仰賴自來源（例如，前端或光學節點）至線末（例如， 931、 941、 951或 961）之一致信號強度。通常，確定在何處放置放大器和等化器以及要在哪些背景和位置處放置彼等，以管理隨信號的頻率而變之通過電纜網路之信號強度的不相等損失。如前所述，通常測量線損失必須在各測量間距手動進行。確定線損失值，對於開發工程師需要很長時間，而且必須在各取樣點實行，需要時間和特殊設備才能取得微調值。

相較之下，實例性模擬器 801模擬或計算損失，其中損失為頻率的函數，且隨著頻率增加，通量逐漸下降。回頭參考 圖 9A和圖 9B，若電纜 925、 935、 945和 955是50 dB電纜，則在目的地點 930、 940、 950或 960處的信號強度可能太強或太弱，取決於目的地離最後一個信號凸點有多接近50英呎。如先前所描述，需要TAP、放大器或其他調整信號力之構件，以在離來源不同距離的端點處產生適當信號。亦如前所述，這已完成電纜模擬器和等化器，但通常其包括在殼體或其他電路系統中，其中電纜模擬器和等化器可根據需要插入，並根據需要更換不同的電纜模擬器和等化器。例如，模組可包括移除的面板，將等化器或電纜模擬器插入其中所含之電路系統中，且更換面板。這些裝置可交換，但通常以特定微調因子進行預編程，意即針對各微調因子有不同的裝置。然而，使用本文所揭示的模擬器， 圖 7 及圖 8中所描繪之晶片允許遠端微調。

再次參照 圖 9A和 9B，當通訊信號在同軸電纜中的特定距離內傳輸時，例如，在50公尺之後，信號明顯衰減，且當功率變低且無法符合要求時，則使用具有模擬器 800的放大器。例如，在末端目的地 930，測試信號強度，並提供較高的信號強度，因為電纜長度為30公尺，且信號強度針對50公尺微調。由於所使用的電纜設計成實施在50英呎之長度，因此離來源30公尺之住宅 930處的強度將需要模擬或衰減成與20公尺電纜之均等物相關的信號強度。作為另一實例，目的地 960提供70公尺的電纜長度。由於所使用的電纜設計成實施在50英呎之長度，因此離來源70公尺或較長於可接受信號強度可延伸的20公尺之住宅 960處的強度將需要等化成20公尺電纜的均等物。

在另一實例中，在放大器 970、 972、 074、 976、 978及 980中之任一者處測試信號強度。就電路 801而言，電路實施隨頻率的函數而變之損失下降（或相反）的判定。在此實例中，電路 801包含四個(4)變數：可變組件由三個(3)可變電阻器和一個(1)可變電容器組成。例如，在末端目的地處，測試信號強度。藉由模擬電纜損失而達成逐漸滾降。在每次電纜損失確定時，操作者可使用在表 850中查找的三個(3)電阻器值和一個(1)電容器值，來遠端控制電阻。在各電纜損失處，儲存這些值集合，例如，用於1db損失的值，因此該表可提供準確的值。

圖 10描述用於遠端微調電子可調電纜模擬器 800之方法，該方法為獨特的，因為其可被編程及遠端實施。目前的技術要求電路系統中編程的任何值必須由手及原位手動微調，以便建立模擬電纜。針對值的變更，必須將硬體交換成具有新的所需微調值的不同硬體。例如，若測試的線值是需要校正的值，可透過儲存在模擬器上的查找表遠端微調模擬器，以提供所需的dB損失電纜，並自動微調電路至該表所提供的值。 圖 11和 圖 12展示使用可調諧模擬器之方法的準確度。

由於典型的電纜系統分散在廣闊區域上，因此維持至其各種組件的信號存在獨特問題。電纜網路中之主動組件（節點、放大器等）通常彼此間隔相當遠，且可覆蓋顯著的地理區域。因此，會發生不想要的電纜強度或劣化根據使用者與主動組件的距離。

在 1010，來自節點的來源信號沿著網路中的電纜路徑分配。

在 1020，針對電纜網路中的一個點，確定電纜損失。在此實例中，讀數為1dB損失。

在 1030，一旦需要一定量的電纜模擬器，微處理器將查看儲存的表，並擷取微調模擬器所需的三個電阻器值和一個電容器值。在本實例中，微處理器 840使用查找表 850以得到該等值，以將可變電阻器及電容器微調至1dB電纜。

在 1040，對應地設定三個電阻器及一個電容器。電纜模擬器 800可微調自0 dB至18 dB，且在每個步驟中，四個電阻器及電容器值儲存在微處理器中並於步驟 1030處擷取。

在 1050，模擬器模擬電纜損失，且在步驟 1050，模擬器 800恢復值。接著，電阻器或電容器會經過適當微調，並在一端達到精確的1D B損失。

此信號調節通常特徵在於兩種方法，第一為信號位準相對於頻率的平坦衰減（墊)，第二方法涉及基於頻率改變衰減。此相對於頻率的變化衰減旨在匹配同軸電纜損失的特性（電纜模擬器）或同軸電纜的反向頻率響應特性（電纜等化器）。例如，若放大器之前的分配跨度損失具有與RF放大器中的内部等化相同的反向斜率特性，則將不需要電纜模擬器或電纜等化器。但是，若電纜長度比預設電纜長度短，則將需要電纜模擬器；另一方面，若電纜長度長於預設電纜長度，則將需要電纜等化器。墊功能（相對於頻率之平坦信號衰減）和電纜等化器功能可透過被動或主動元件提供，其中被動元件通常是插入裝置，而主動元件通常永久地位於設計中和透過外部刺激物控制，例如微處理器。

為了更好地瞭解延長電纜模擬器和等化器在其頻率範圍的含意，繪示一組圖表。參照 圖 11A及 圖 11B，繪示一系列不同電纜模擬器的電纜損失。

圖 11A及 圖 11B顯示全雙工電纜(FDX)電纜模擬器響應。模擬器 800可模擬線損失，其中損失為頻率的函數，且隨著頻率增加，通量逐漸下降。實例性實施例描述實施頻率下降的電路。 圖 11A及 11B繪示頻率增加信號或電纜隨頻率劣化。兩線顯示在相同頻率響應上實際電纜上的信號的劣化與模擬信號的劣化相比。圖表繪示可微調模擬器，以匹配所測試具有最小線損失之所需dB電纜。

圖 11A在線 1105顯示模擬器嘗試透過模擬器達到0 dB處的平坦。由於現實中並無0 dB，因此模擬的線是達到平坦的測量。該圖表顯示10dB電纜 1110與模擬電纜 1115。在 1120，18.5 dB電纜相對於模擬 1125電纜顯示。

圖 11B顯示另一圖表，繪示實際電纜與模擬電纜相比。在2 dB電纜下，在 1150模擬的2 dB的旁邊顯示電纜 1160。線 1170在7dB模擬電纜 1180旁邊顯示7dB電纜。接著16dB電纜 1190顯示在16dB模擬 1195旁邊。

S參數描述複雜網路中的信號。模擬器設定為匹配，數字顯示模擬器內的設定。每個實際電纜都具有一個相關的實際電路。在圖11A和11B中，將電纜模擬器響應與不同長度處的實際電纜損失（或不同的損失）進行比較。如所示，電纜模擬器精確地對齊實際的電纜損失。

圖 12繪示FDX電纜模擬器響應平坦度及反射損失。 圖 12顯示圖表 1200上的線，2 dB電纜 1205、10.5電纜 12107 dB電纜 1220、16 dB電纜 1250、0 dB電纜 1240、18.5dB電纜 1230。模擬器再次嘗試達到0 dB線 1240的理論完美平坦線。線 1240保持緩慢向下之斜率。圖12顯示以實際電纜損失常態化時電纜模擬器的整體頻率響應。如圖所示，電纜模擬器的頻率響應非常平坦。

設計電纜系統時，電纜長度可能會因各種原因而不同。電纜越長，信號損失越高。RF傳輸損失隨頻率而變化。在RF中，此行為是頻率響應，且相關的傳輸損失可透過平坦校正來補償，以確保即使在信號通過所有電纜、切換器和分頻器之後仍然持續平坦的輸出功率。

圖 12經由圖形呈現顯示模擬器 800產生一結果，其指示在0-16dB之微調範圍上響應平坦係在.6 dB峰對峰內。響應平坦在18.5 dB下係在.8 dB峰對峰內。兩者都是有利的，顯示最低線損失。

圖 13顯示頻率上之反射損失(Return Loss, RL)。圖表顯示線：0 dB 1310、2 dB 1320、7 dB 1320、10.5 dB 1340、16 dB 1350、18.5 dB 1360。 圖 13中的S參數指示反射損失，其定義為入射功率除以傳輸功率。同樣地，S參數 1370、 1362、 1374、 1376、 1378和 1380描述複雜網路中之信號的態樣。

反射損失是朝來源反射回去的信號的數量的測量。其表達的單位也是分貝(dB)。此參數永遠是正數，而高反射損失是有利的測量參數，且其通常與低插入損失相關。就模擬器 800而言，反射損失是信號功率之損失，其因連結或傳輸電路中之不連續性所導致的信號反射或返回所造成。此阻抗失配可存在於插入線中的裝置或終端負載。 圖 13 繪示針對整個0-18.5 dB微調範圍，電纜的反射損失優於16 dB反射損失。

圖 13在各dB指定處顯示各對實際電纜測量及模擬配對物之RL。該測量指示行經傳輸線並到達組件的功率，其中信號的一部分朝向其來源反射回傳輸線。信號之此部分不會進入組件。

以dB表示之RL是入射功率與反射功率的比率。因此，我們可以看到損失測量參數如何有助於準確評估系統內或通過路徑中之可測量信號和組件的整體效率。使用模擬器800判定接收器和發射器的接腳以及通孔、連接器和各種其他不連續處是否有阻抗失配可促成工程師能夠準確評估效率和效能，並且接著使用必要的評估工具瞭解信號性能並根據需要進行調整。   在此圖表中，模擬資料相對於實際資料顯示給我們：針對0-18.5 dB的微調範圍，反射損失大於16dB 。

本說明書中描述的主題及功能操作的實現可以可提供在數位電子電路中，或在電腦軟體、韌體、或硬體中，包括此說明書中揭露的結構及其結構等效物，或他們其中一個或多個之組合中。此說明書中描述之主題之實施例可實施為一或多個電腦程式産品，即，編碼在實體程式載體上的一個或多個電腦程序指令模組，以供數據處理裝置執行或控制數據處理裝置的操作。該實體程式載體可為一傳播信號或一電腦可讀媒體。該傳播信號為人工生成的信號，例如機器生成的電光學或電磁信號，其被生成以編碼資訊，以傳送到合適的接收器設備以供電腦執行。電腦可讀媒體可為機器可讀儲存裝置、機器可讀儲存基板、記憶體裝置、實現機器可讀傳播信號的事物之組成、或彼等之一或多個之組合。

此外，前述實施例之各者中之每一功能方塊或各種特徵可由電路系統實施或執行，該電路系統通常為積體電路或複數個積體電路。設計成執行本說明書中描述之功能的電路系統可包含通用處理器、數位信號處理器(DSP)、專用或通用積體電路(ASIC)、現場可編程閘陣列(FPGA)或其他可編程邏輯裝置、離散閘或電晶體邏輯、或離散硬體組件，或其組合。該通用處理器可為微處理器，或替代地，該處理器可為習知處理器、控制器、微控制器或狀態機。該通用處理器或上述每一電路可由數位電路配置或可由類比電路配置。此外，當取代目前積體電路之製造積體電路的技術由於半導體技術之進步而出現時，亦可使用該技術的積體電路。

此說明書中描述的程序與邏輯流可藉由執行一個或多個電腦程式的一個或多個可編程處理器來執行，以藉由對輸入資料進行操作並產生輸出來執行多個功能，藉此將程序結合至特定機器（例如，已編程為執行本文所述之程序的機器）。程序及邏輯流亦可藉由特殊用途邏輯電路，以及設備亦可實施作為專用邏輯電路，例如FPGA（現場可編程閘陣列）或ASIC（應用特定積體電路）來實施。

雖然此說明書包含許多特定實施細節，但不應解釋為對於任何發明的範圍或可能主張的限制，而是解釋為針對特定發明的特定具體例之功能的描述。本說明書中多個分開的具體例的上下文中描述的某些功能亦可在單一具體例中組合實施。相反地，在單個實施例的上下文中描述的各種特徵亦可分開地或在任何合適的子組合中實施於多個實施例中。此外，雖然特徵可上述為以某些組合進行，且甚至最初主張為這樣的特徵，在一些實例中，來自所主張的組合的一個或多個特徵可自該組合切除，且所主張的組合可導向子組合或子組合的變體。

類似地，當在圖式中以特定順序描繪操作時，不應理解為要求以所示的特定順序或依序進行此類操作，或者執行所有繪示的操作以達成期望的結果。在某些情形下，多工處理與平行處理可能是有利的。此外，在上述具體例中的各種系統元件的分離不應理解為在所有具體例中都需要這樣的分離，且應理解所述程式組件及系統通常可整合在單一軟體産品中或包裝到多個軟體産品中。

應瞭解，本發明不受限於已描述的特定實施例，且可做出不偏離隨附申請專利範圍中所界定的本發明範疇的變化，如根據現行法律的原則（包括均等原則或使請求項之索償範疇擴大至超出其文字範疇的任何其他原則）所詮釋。除非上下文另有指示，否則請求項中對元件之例項的數目的參考為對一個例項或多於一個實例的參考，至少需要該元件之例項的所陳述數量，但並非意欲自請求項之範疇排除具有比所述更多的該元件之例項的結構或方法。當在請求項中使用時，字組「包含」或其衍生詞係以不意欲排除所主張之結構或方法中其他元件或步驟之存在的非排他性意義使用。

100:CMTS 110:資料 120:下游視訊 130:CMTS 140:下游資料 150:下游視訊 160:電纜數據機及/或機上盒 170:上游資料 200:D-CMTS 210:資料 220:下游視訊 230:D-CMTS 240:下游資料 250:下游視訊 260:電纜數據機及/或機上盒 270:上游資料 280:遠端光纖節點 290:遠端PHY裝置 295:上游資料 500:放大器 510:第一測試存取點(TAP) 512,514,516,518:TAP 530:信號 532,534,536,538:測試存取點通過響應 701:電路 730:可變電容器 732,734,736:可變電阻器 800:全雙工電纜(FDX)模擬器示意圖 801:橋接T電路 810:輸入 820:輸出 830:電容器 832:電阻器 840:微處理器 850:查找表 860a-d:值 865:欄 867:欄 901:HFC網路 903:測試存取點 905:光學節點及轉換入戶點 907:同軸電纜 925,935,945,955:連入電纜 930,940,950,960:住宅 931,941,951,961:線末(EOL)點 970,972,974,976,978,980:放大器 1010,1020,1030,1040,1050:步驟 1105:線 1110:電纜 1115:模擬電纜 1120:電纜 1125:模擬電纜 1150:模擬 1160:電纜 1170:線 1180:模擬電纜 1190:電纜 1195:模擬 1200:圖表 1205,1210,1220,1230, 1240, 1250:線 1310,1320,1320,1340,1350,1360:線 1370,1362,1374,1376,1378,1380:S參數 c80:電容器

圖1繪示整合式電纜數據機終端系統。

圖2繪示分配式電纜數據機終端系統。

圖3繪示同軸電纜損失之圖表。

圖4繪示電纜等化器損失相對於線性等化器損失之圖表。

圖5為圖表，針對一些實例性電纜尺寸，顯示每英呎的典型dB損失。

圖6繪示實例性電纜類型之不同程度電纜損失的圖表。

圖7 繪示實例性未簡化、全雙工電纜(FDX)模擬器示意圖。

圖8A繪示圖7所示之全雙工電纜(FDX)模擬器示意圖的實例性簡化版本。

圖8B 是實例性相關查找表。

圖9A是實例性示意圖，繪示網路及網路中的模擬器的其利用。

圖9B是另一實例性示意圖，繪示網路及網路中的模擬器的其利用。

圖10描繪用於遠端可調電纜模擬器之實例性方法。

圖11A繪示全雙工電纜模擬器響應。

圖11B繪示第二FDX電纜模擬器響應。

圖12顯示平坦的FDX電纜模擬器響應。

圖13顯示反射損失的FDX電纜模擬器響應。

各種圖式中的相似參考編號與命名表示相似元件。

100:CMTS

110:資料

120:下游視訊

130:CMTS

140:下游資料

150:下游視訊

160:電纜數據機及/或機上盒

170:上游資料

Claims (20)

1. 一種用於一電纜網路之可編程電路，其包含： 該電路接收來自一輸入同軸電纜之一輸入信號，該輸入信號具有一第一信號頻率； 該電路接收該第一信號頻率與一平坦信號頻率之間的一變化，其中該變化係在一傳輸期間對該輸入信號的一頻率響應； 回應於該變化，該電路自一儲存表擷取一或多個值； 該電路編程該電路上之一或多個可變組件至該等擷取值； 該電路根據編程至該一或多個可變組件的該等值來修改該輸入信號的該頻率；及 該電路提供一輸出信號至用於一終端使用者的一輸出同軸電纜。
2. 如請求項1所述之電路，其中該電路包含一第一可變電阻器、一第二可變電阻器、一第三可變電阻器及一可變電容器。
3. 如請求項2所述之電路，其中該輸入信號係藉由根據儲存在該等可編程可變電阻器中的三個值及儲存在該可編程可變電容器中的一個值來微調該輸入信號而修改。
4. 如請求項1所述之電路，其中該至少一可變組件可遠端編程。
5. 如請求項1所述之電路，其中該至少一可變組件可本地編程，而不實體改變組件。
6. 如請求項1所述之電路，其中該輸入電纜信號在該傳輸期間發生一頻率振幅。
7. 如請求項6所述之電路，其中該電路包含一電纜等化器。
8. 如請求項1所述之電路，其中該輸入電纜信號在該傳輸期間發生一電纜頻率損失。
9. 如請求項8所述之電路，其中該電路包含一電纜模擬器。
10. 一種用於修改一同軸電纜信號之設備，其包含： 一電路，其安裝在兩同軸電纜之間，該電路進一步包含： 一輸入； 一輸出； 一上部，其包含一電感器、一電容器及一第一可變電阻器； 一下部，其包含一第二可變電阻器、一第三可變電阻器及一可變電容器； 一微處理器；及 一表，其包含一或多個值，該一或多個值經組態以編程該第一、第二及第三可變電阻器及該可變電容器，其中該表儲存在該微處理器中； 其中該第一、第二及第三可變電阻器及該可變電容器可編程成儲存在該微處理器上之該表中的該等值，以實現微調該電纜信號，以模擬0至約18.5 dB之電纜響應。
11. 如請求項10所述之設備，其中該電感器、電容器及第一可變電阻器在該輸入與該輸出之間並聯連接，且其中該可變電容器連接於該第二及第三可變電阻器之間，且其中該等可變電阻及該可變電容器作用為達成使一電纜線具有恆定阻抗。
12. 如請求項10所述之設備，其中該電路進一步包含一RF放大器。
13. 如請求項10所述之設備，其中該等可變電阻器包含高頻二極體。
14. 如請求項10所述之設備，其中該等可變電阻器包含數位電位計。
15. 如請求項10所述之設備，其中該可變電容器包含一變容二極體或一可編程電容器之一者。
16. 如請求項10所述之設備，其中該電路可本地編程，而不需移除或更換組件。
17. 如請求項10所述之設備，其中該電路之該等可變組件可遠端編程。
18. 如請求項10所述之設備，其中該等可變組件係固定的並降低插入損失。
19. 如請求項10所述之設備，其中該設備使該電纜信號等化。
20. 如請求項10所述之設備，其中該設備模擬該電纜信號。