TW488129B - Non-linear distortion generator - Google Patents

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488129 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（i ) 本發明之背景 本發明之領域 本發明係大致有關於利用放大元件的通訊系統。更特 定的是，本發明係有關於一種用於與放大器、光學檢測器 或是雷射串聯地耦合之非線性的預失真或是後失真產生器 ，以將由信號處理所造成的信號第三階的失真最小化。 相關技術之說明 放大器係廣泛地用於許多種類型的通訊應用之中。雖 然較佳的是保持放大器在其動作的線性範圍之內，但是將 放大器的動作延伸到高功率與高頻的動作區域已逐漸爲必 要的。典型地，放大器的輸出功率係由包含雙載子電晶體 與FETs之主動元件的非線性所限制。這些非線性係導致 失真施加到被放大的信號之上。降低放大器的非線性失真 係導致輸出功率、系統動態範圍以及載波對雜訊比的增大 。於是，使失真最小化並且獲致線性的頻率響應對於有效 率的放大器動作是最重要的。 / 此外，被使用在電路中之雷射或是光學檢測器也可能 導入失真。較佳的是將所有類型的失真最小化或是消除。 使失真最小化在一連串的放大器是在一條信號傳輸路 徑上串接、例如在CATV傳輸系統中一連串的RF放大器 時特別地重要。在CATV傳輸系統中遍佈配置的是週期地 放大被傳送的信號之RF放大器，’以抵消電纜線的衰減以 及由例如是信號分流器與等化器的被動CATV組件所引起 3 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） I ^------------------訂---------線 (請先閱讀背面之注咅？事項再填寫本頁) 488129 A7 B7 五、發明說明（y) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 的衰減。RF放大器也被利用來維持所要的載波對雜訊比。 由於在某一特定的CATV傳輸系統中所利用到的RF放大 器的數目之緣故，每一個RF放大器都必須對於被傳送的 信號提供最小的劣化。 許多放大器是受到廣大範圍的環境操作溫度之影響。 這些溫度變化可能會影響到在放大器之中的某些電子組件 之操作特性，因而引發額外的失真。-4(TC到+ 85^0的溫度 範圍對於在通訊環境中的許多放大器的應用而言並非不尋 常的。爲了確保在操作頻寬之上一致的效能、並且爲了使 所產生的失真最小化，放大器必須被設計用於廣泛範圍的 環境操作溫度。 由放大器所產生的失真中最重要的是第二（偶數）與第 三（奇數）階的諧波之相互調變（intermodulation)與失真。習 知的放大器設計已經嘗試藉由利用推挽式的放大器拓樸來 改善偶數階的失真之效應，因爲最大的第二階的抵消係發 生在相等的振幅與180°的相位關係被維持在整個頻寬時。 此是透過藉由使得主動元件之操作特性匹配、而在兩個推 挽式的半部爲均等的增益來達成的％ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 然而，奇數階的失真係難以補救。放大器之奇數階的 失真特性係被表示爲被放大的信號之上的交互調變(X_mod) 以及複合三重拍（CTB)的失真。X-mod係發生在一頻道之 正被傳送的調變後的內容與一相鄰或是不相鄰的頻道干擾 並且變爲該相鄰或是不相鄰的頻道之部份之際。CTB係起 因於出現在每個載波的附近內的載波之三個頻率的組合， 4 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 488129 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（々） 因爲該些載波典型地被均等地間隔在頻寬之上。在該兩種 述及的失真中，CTB在增加某一特定的CATV系統上的頻 道數目時變得更加有問題。雖然X_mod失真也與頻道數目 成比例地增大，但是CTB的可能性更加顯著’因爲從傳送 的頻道之總數之間可能的組合數目增加之緣故。由於藉由 一通訊系統傳送的頻道數目增加、或者是頻道一起靠近地 存在，因此奇數階的失真變爲放大器效能之一項限制性因 素。 有三種基本的方式用以校正由一個非線性元件(NLD) 所產生的失真·· 1)降低信號的功率位準；2)利用一種前授 (feed forward)的技術；以及3)利用一種預失真或是後失真 的技術。第一種方法係降低信號的功率位準，使得該NLD 係運作在其線性區域內。然而，在RF放大器的例子中， 對於低的RF輸出功率而言，此導致非常高的功率消耗。 第二種方法是前授的技術。利用此技術，主要的放大 電路之輸入信號係被取樣並且與輸出信號比較，以判定信 號之間的差異。從此差異，失真的成分係被抽取出。此失 真的成分接著由一個輔助的放大電路所放大，並且與該主 要的放大電路之輸出結合，使得該兩個失真的部分彼此抵 消。雖然此改善了放大器的失真特性，但是由該輔助的放 大電路所消耗的功率係相當於該主要的放大電路所消耗的 功率。此電路同時也是複雜的並且對於溫度非常敏感。 第三種方法是預失真或是後失真的技術。視該補償的： 失真信號是在該非線性元件之前或是之後被產生而定，該 5 (請先閲讀背面之注咅Μ事項再填寫本頁) 訂---------線· 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 488129 A7 B7 五、發明說明（) 些名詞預失真或是後失真係分別被使用。在此技術中，一 個在振幅上相等、但在相位上相反於該放大器電路所產生 之失真时成分之失真信號係被預估並且加以產生。此被用 來抵消在該放大器的輸入處（對於預失真而言）或是輸出（對 於後失真而言)之失真，因而改善了放大器的操作特性。 如美國專利第5,7〇3,530號專利案中所揭示以及如圖1 中所示，一種此類的失真設計係依賴一種傳統的7Γ-衰減網 路以及一條用於增益補償的延遲線；以及與一條延遲線耦 合之二極體對，用於失真與相位補償。此電路係產生一個 失真在振幅上相等、但在相位上相反於由該放大器所帶來 的失真。由該失真產生器所提供的失真以及由該放大器所 表現出的失真之平面圖係顯示於圖2與3中。如圖所示， 該失真信號係補償由該放大器所產生的失真。然而，延遲 線以此種方式的使用是不切實際的，因爲延遲線實際上相 當大、難以調整並且其結果在整個寬廣的頻率範圍上是不 一致的。此外，對於正確的補償係需要振幅與相位兩者的 資訊。該’530專利也述及其中所揭示的系統對於某些應用 而言是不理想的，例如預失真之用於CATV的RF放大器 中，因爲由該失真電路導入過多的損失之緣故。 如美國專利弟5，7 9 8，8 5 4 j虎專利案中所揭示，—^種串 聯的(inline)預失真設計係提供補償給NLDs，其係藉由施 加一個在振幅上相等、但在相位上相反於由該NLD所產生 的失真之預失真的ig 5虎。然而’在此所揭示的電路並不匹 配於該NLD。此外，該’854專利提出一種是習知技術典型 6 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) --------訂----I----線 488129 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（<)’ 〆 的設計，其係對於二極體使用高電阻的偏壓。此將會降低 校正的效率，並且增加溫度對於電路之影響。 於是，存在著對於一種簡單之抵消由NLD所產生的失 真之失真產生器的需求。該電路不應該導入額外的信號延 遲，並且應該運作在寬的頻寬以及寬的環境溫度範圍之上 本發明之槪要 本發明是一種用於與一個NLD串聯耦合的串聯預失真 或是後失真產生器，以產生一個具有有用的振幅之輸出信 號，但是在低的複合三重拍與交互調變的失真之下。該失 真產生器係包括一個瞬間控制的非線性衰減器，其係利用 流經一對二極體的非線性電流來在整個頻寬上提供適當的 信號衰減量。該失真產生器電路一直匹配於該NLD，因而 確保了可預測且被預定的頻率響應。該失真產生器也包含 一個溫度補償電路以確保在整個寬的溫度範圍中一致的動 作。 於是，本發明之一目的是提供一個溫度補償的失真產 生器，其係將例如是RF放大器、雷射二極體或是光檢測 器的NLD所表現出的交互調變與複合三重拍的失真最小化 〇 本發明之其它的目的與優點對於熟習此項技術者在閱 讀較佳實施例之詳細說明之後將變得明白。 7 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） "7 -------------訂·--------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 488129 A7 B7 五、發明說明（Λ ) 圖式之簡要說明 圖1是習知的失真產生器之槪要圖。 .圖2是利用來自於圖/中所示的習知失真產生器之輸 出以及一 RF放大器之效果的組合平面圖。 、. 圖3是利用來自於圖1中所示的習知失真產生器之輸 出以及一 RF放大器之效果的組合平面圖。 圖4是一個π衰減器之槪要圖。 圖5是由輸入電壓所引起的二極體非線性電流之信號 圖。 匱16是本發明的失真產生器之較佳實施例的槪要圖。 ® 7是溫度補償電路的槪要圖。 主要部分代表符號之簡要說明 2G7r衰減器網路 30信號輸入 95輸出 1GG衰減器 1〇1輸入埠 102、103、104、111、113、115 電容器 、106、107、108、112 電阻器 109、110 二極體 114輸出璋 U6偏壓控制埠 117電感器 8 本紙張尺^適用(CNS)A4規格（21G X 297公釐 ---- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -------訂---------線. 488129 A7 _ B7 五、發明說明（1) 200溫度補償電路 201、202、203、204、207、209、210、214、215 電阻器 205、 208 二極體 206、 213電晶體 211負溫度係數熱敏電阻 216電容器 217導線 較佳實施例之說明 本發明之較佳實施例將參考圖式加以說明，在整個圖 式中相同的圖號係代表相同的元件。雖然本發明之較佳實 施例將會爲了解說的單純化而被描述爲與一個RF放大器 耦合，但是熟習此項技術者將淸楚地認知到此種失真產生 器也能夠被利用來補償在雷射發射器、光學檢測器、以及 其它運作在寬的頻率範圍之上的電子組件中的失真。在此 的說明並非意欲爲限制性的，而是意欲爲說明性質的。 本發明將參考圖4來加以說明，藉此一個7Γ衰減器網 路20係被表示。該網路20係包括一種電阻器Z!、&、R2 、R3、ZQ、Rp之選定的配置。該信號源是在信號輸入30 之處被輸入的，並且該衰減器網路20的輸出係從輸出95 之間可見。Zi是內部阻抗源，其應該等於該從輸出95之 間可見的系統阻抗ZQ。在本發明之與CATV系統一起使用 之一實施例中，該些阻抗値Zi與ZQ是等於75歐姆。三個 電阻器Rl、R2、R3係構成一種7Γ衰減器配置。較佳地，電 9 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A冬規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注咅3事項再填寫本頁) -------訂---------線· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 488129 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（3) 阻器1^2與R3的値(Y)是相等的，並且實質地大於電阻器Rl 的値(X)。電阻器RP是與電阻器Ri並聯地連接。 如同熟習此項技術者將淸楚地認知，當以下的條件滿 足時： Χ-2Ζ〇2Υ/(Υ2·Ζ〇2) 方程式⑴ 該衰減器網路20係從直流到非常高的頻率、在輸入與 輸出處是匹配的。對於衰減器之一例子，當Χ=7·5並且 γ=1·5Κ時，對於此衰減器網路20之功率衰減Α是： _2(YZ0 /(Y + Z〇) + Χ)Υ(ΥΖ0 /(Υ + Ζ〇)) “ 砍+Ζ〇)))、2 Α=={ ζ +σΖ0/(7 + Ζ0) + Χ)7 ； 0 m+rz0/(r+z0) 方程式（2) 在當Ζ〇«Υ之條件下，（如同當Χ=7.5並且Υ=1·5Κ之 情形）： Α = (2Ζ〇/(2Ζ〇+Χ))2 方程式（3)

A(dB)=10 IgA 方程式（4) 當 X=7.5 並且 Υ=1·5Κ 時，A(dB) = 0.42dB。此表示該 衰減器網路20有非常低的插入損失以及良好的頻率響應。 當X由於僵4中所示的Rp之並列而具有小的變動時，從 方程式(3) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） T-------------------訂---------線 (請先閱讀背面之注咅？事項再填寫本頁) 488129 A7 B7 五、發明說明（

Delta A(dB) = -8.68

DeltaX 2Z0+X 方程式(5)

Delta x=Y^rrx^fn 方程式(6) 從方程式(6): Delta A(dB) = 8.68 X1

2Z0RP 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 方程式(7) 例如，若Rp=375歐姆，則： Delta A(dB) = 8.68——=0.00868dB 150 375 方程式(8) ~ 方程式(8)係顯示當Rp(375歐姆)係與RJ7.5歐姆)並列 時’該较減將會減少0.00868dB。此衰減變化量是爲放大 器的非線性補償所需要的。此例子也表示當Rp的値》K 時，（亦即’當Rp是50倍地大於R〇，加上Rp與&並聯 在阻抗匹配上幾乎沒有影響，並且在Rp上的電壓降主要是 由心的値所決定。 然而’若一個線性電阻器Rp被用於該衰減器網路20 時’將沒有失真信號信號被產生。如圖所示的衰減器網路 20是一個線性元件。爲了失真電路有效地運作，二極體係 被用來產生一個非線性的電阻。較佳的是利用蕭特基二極 體。在小電流之下，二極體電流是指數地成比例於橫跨在 二極體之上的電壓。因此，二極體能夠被用作爲一個非線 性的電阻。對於非線性的應用而言，衰減量可以被計算爲： 11 本紙張尺度適用中國國豕標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂---------線· 488129 A7 B7 五、發明說明（

Delta A(dB)=8.68——^8.68—^ 2Ζ0 \ 2Ζ0 Ιλ 方程式(9) 其中Ip是流經RP(該非線性的電阻)之電流。U是流經 R!的電流。方程式9係提供由於在lp上的電流變化所引起 的衰減變化之關係。此方程式在廣泛的頻率範圍之上都是 精確的。介於該delta衰減與電流上之變化之間的關係在該 電阻是非線性的電阻器時仍然是有效的。於是，方程式9 對於爲了預失真或是後失真之目的所需之多少的非線性電 流都提供了良好的估計。 參考圖5，當輸入的正弦波的電壓波形從Vi到％到 V3地變化時，其輸出電流係分別從h到I?到l3地變化。 用於第三階的校正之非線性電流是：

Inonlinear 三 Il-2l2 + l3 方程式（10) 從方程式9，該所需的非線性電流是·· (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) --------訂---------線.

Delta Anon"near correcti〇n(dB)三8.68 nonlinear 2Z0 output 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 'nonlinearejf 方程式（11) 只有非線性電流對於預失真或是後失真的目的才將會 是有用的。方程式π可以被改寫成以下的形式：

Delta Anoniinear correc“on(dB)=8.68 output 方程式（12) 12 488129 A7 B7

x nonlinear V(2ZJ 五、發明說明（u)

Inonlinear eff = 方程式（13) 於是’在方程式l2中的In()nlinear eff是前進到圖6中所 示的輸出埠II4之有效的非線性電流。在方程式12中的 Ioutput是前進到輸出埠Π4的總電流。方程式13係顯示只 有一小部份的非線性一極體電流是有效地用於校正。 該7Γ衰減器網路20具有低的插入損失，並且在Rl(圖 4中所示)上的輸入電壓之電壓降係與該輸入電壓成比例。 此電壓可以被用來驅動一對二極體來產生非線性電流。流 在該等二極體中的非線性電流將會使得一個衰減器在較大 的RF振幅處(亦即，當該輸入信號具有較高的功率時)提供 較小的衰減。此可被用來補償由放大所造成的信號壓抑。 由於該二極體的非線性電阻之相當高的値，因此該衰減器 網路的匹配幾乎是不變的。此匹配即使是在溫度上也將不 會被改變。此外，在多倍頻程(multi-octave)頻帶上之頻率 響應是有利的。 參考圖6，該用於預失真與後失真之衰減器1〇〇的較 佳實施例係被顯示出。本發明的衰減器100係包含修改傳 統的7Γ衰減器之數個額外的組件，以獲得在寬的頻率與溫 度範圍上顯著較佳的效能。該衰減器100具有一個輸入淳 101、一個輸出埠114以及一個偏壓控制璋116。該衰減器 1〇〇可以預失真的配置與一個放大器一起使用、或是以後 失真的配置。對於一種預失真的配置，該輸出埠II4係連 接至一個放大器的輸入。對於如圖6中所示的後失真之配 13 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） I---.----------------訂---------線· (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 488129 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（\〆） 置而言，由一個放大器所產生的輸出信號係被施加到該輸 入埠101。該衰減器100係包含電阻器105、106、107、 108、112 ;電容器 102、103、104、U1、113、115 ;二極 體109、110 ;以及一個電感器117。 在大多數的習知技術之應用中，電感器係被用作爲相 位控制元件以改變校正信號的相位。然而’在本發明中’ 該電感器117係被用來與電阻器108串聯’以與順向偏壓 的二極體電容器構成一個並聯共振電路。該電感電抗係抵 消了該等二極體的特定之電容電抗。在共振頻率之下’該 等二極體109、110的電容將由該電感器117所補償，因而 介於點118與119之間的阻抗將純粹是電阻性的，並且可 以如下地加以計算：

Rll8、119 之間的阻抗=L/(C*R) 方程式（14) 其中L是以亨利爲單位的電感器117之電感；C是以 法拉爲單位之順向偏壓的電容器；並且R是以歐姆爲單位 之電阻108。藉由仔細地控制L與C之下，可以得到以下 18 ' 1 19之間的阻抗 方程式（15) 此表示電容的效應已經完全被抵消，並且在非常寬的 頻率範圍上之一理想的純電阻性負載已經被達成。 在習知的系統中，相關於二極體的電容未曾被考量過 14 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 χ 297公釐） J.-------------------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 488129 A7 B7 五、發明說明（\乃） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 。在預失真的應用中，蕭特基二極體係被順向偏壓，此係 產生較大的電容。當一個RF信號被輸入在橫跨二極體之 上時，平均的電容係增加。即使是在0伏特的偏壓之下， 由二極體的電容所導入的阻抗也不可以忽略，因爲與該些 二極體的PN接面並聯之電容將會降低在該些二極體之上 的整體電壓降，因而降低了由該些二極體所產生的非線性 電流以及整體的校正效果。爲了補償與該些二極體109、 110相關的電容，該電感器117係與該些二極體109、110 的電容共振在較高的RF頻率之下，因此延伸了該電路之 整體頻率響應。 相較於圖4中所示的；r衰減網路20，該些電阻器105 、106、107、108、112 以及該些電容器 102、103、104、 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 111、113、115的功能是構成一種變形的；r哀減網路。g亥 些電容器102、103、104、111、113與115也被用於直流 的阻擋以及交流的耦合。從交流的觀點來看，電阻器105 與106之並聯組合在功能上係等效於圖4的電阻器R2。較 佳的是，電阻器105與106的値應該被選擇使得該並聯組 合係等效於電阻器112的電阻値，（亦即， ((1^5*1^()6)/(1〇5+1^()6))=心12)。電阻器 1〇8 在功能上係等 效於圖4的電阻器& ;並且電阻器112與電容器Π1之串 聯的組合在功能上係等效於圖4的電阻器R3。電阻器1〇7 之値在RF信號衰減上並無影響。 電阻器105、106與107之其它的功能是提供一個直 流偏壓給該等二極體109、110。該些二極體1〇9、110是 15 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 488129 A7 ___B7 五、發明說明（ \H〇 先串聯地連接；並且該串聯的組合係與電阻器107並聯地 連接。由於電阻器107具有低的電阻値並且與該些二極體 109、110並聯，因此在橫跨該些二極體1〇9、110之上的 電壓降將主要地由電阻器107的電阻所決定。若流進電阻 器107的直流電流係遠多於流進二極體109、11〇的電流時 ，則橫跨二極體109、110之電壓降將會非常穩定，並且將 對於在輸入埠101之處信號的存在與否並不敏感。 信號衰減與二極體偏壓供應之整合的作用係避免了任 何由於導入額外的偏壓電路所引起的寄生效應。此容許了 高頻的響應以及滿意的阻抗匹配。 從直流的觀點來看，與電容器103及104並聯的電阻 器107係提供一個耗散的電路給該些電容器103、104。因 此，電阻器107將會在每個交流週期中將連接的電容器 103、104之累積的電荷放電。 二極體109係透過電容器104而連接至電阻器108， 而二極體110則係透過電容器103而連接至電阻器108。 二極體109係負責在交流週期的負的部分期間之RF失真 校正，而二極體110在交流週期的正半週期間具有同樣的 功能。二極體109的非線性電流係充電電容器104，而二 極體110的非線性電流係充電電容器103。由於此電路的 配置之緣故，在電容器103與104之上所產生的電壓具有 相同的値、但是爲不同的正負號。連接至該等電容器103 、104的電阻器107之小電阻係在每個交流週期期間放電 所累積的電荷,。於是，沒有因爲該輸入RF信號所引起的 16 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） τ-------------------訂---------線 (請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁) 488129 A7 B7 五、發明說明（ Λ<) 額外之直流電壓降在橫跨該等電容器1〇3、1〇4之間。此容 許該等二極體109、11〇來提供最大的非線性電流用於校正 之目的。 本發明擁有數個獨特的優點優於習知技術。由於其對 稱的結構之緣故，g亥衰減器100只產生奇數階的失真。因 此，該電路並不降低一個NLD的第二階之效能。該衰減器 100也使用兩個低的串聯電阻107、108。從直流的觀點來 看’電阻器107顯著地改善校正的效率。電阻器108在低 的插入損失之下提供失真校正。由於該衰減器100的設計 之緣故’橫跨電阻器108的電壓降完全地負載該等二極體 109、110，即使在二極體109、11〇的非線性之動作下。於 是’最大的非線性電流係被用於校正之目的。本衰減器的 設計係利用低的串聯電阻108與該電感器Π7串聯，以補 償該等二極體109、110的電容。因此，此電路可在寬的頻 率範圍上動作。此校正電路的設計係彈性的，並且可以被 調整至不同種類之具有不同的失真特性之RF混成電路。 此電路永遠在寬的頻率範圍上對於其輸入側與輸出側爲匹 配的。 最後，該些失真信號之適當的相位調整是該設計中固 有的，因而避免要額外的相位電路與延遲線。此容許一種 電路設計爲極不複雜並且導致小型與健全的設計。 表1係提供圖6中所不的組件之一表列。然而，熟習 此項技術者將淸楚地認知到表1中所示的値只是爲了解說 的目的而已，並且不應該被認爲是限制本發明。例如，電 17 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) --------參 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 观129 A7 B7 五 、發明說明 阻器108的値可以範圍在從大約2Ω到30Ω。同樣地，電 阻器1〇7的値可以範圍在從大約100Ω到3000Ω。 表1

組件 値或是識別名稱 102 0.1 ιιϊ 103 0.1 //f 104 〇.l//f 105 6ΚΩ 106 6ΚΩ 107 330Ω 108 7.5 Ω 109 HP HSMS-2822#L30 110 HP HSMS-2822#L30 111 〇.l/zf 112 3ΚΩ 113 〇.l//f 114 75 Ω 115 ΟΛμΐ 117 1.5nH 如前所述，該衰減器100係利用由該等二極體109、 110所產生的非線性電流來補償由一個NLD所造成的電壓 壓抑。如圖所示，該衰減器100包括電容、電阻以及兩個 二極體。該些二極體是唯一敏感於溫度變化的組件以及是 唯一需要在動作期間、在寬的溫度範圍之上校正的組件。 當運作該衰減器100在寬的溫度範圍之上時，有三個因素 必須被列入考量： 1)若偏壓電壓維持固定、而環境溫度改變時，則該二 極體的操作電流將會變化。在輸入埠101相同的輸入電壓 擺幅以及相同的偏壓電壓之下，當環境溫度上升時，更多 18 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） J. --------訂---------線 (請先閱讀背面之注咅？事項再填寫本頁} 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 488129 A7 B7 五、發明說明（4) 的非線性二極體電流將會被產生。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 2) 當環境溫度上升時，對於相同的輸入信號電壓以及 相同的二極體偏壓電流，該二極體將會產生較少的非線性 校正電流。 3) NLDs典型地在環境溫度上升時會呈現更多的失真。 於是，較高的二極體非線性電流是較大的失真之校正所必 需的。 由衰減器100所感受到的所有溫度效應都是相關於偏 壓電壓。某些的效應是加成性的，而其它的則是減去的。 然而，其結果是對於某一給定的溫度，將會有一個最佳的 偏壓電壓以產生適當的校正輸出。適當的溫度校正在有一 個預定的偏壓電壓對溫度之變化時將會加以達成。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 參考圖7，溫度補償電路200之較佳實施例係被顯示 。該溫度補償電路200係爲了失真之最佳的補償而控制二 極體109、110(圖6中所示）之偏壓。如圖所示，該溫度補 償電路200係包括兩個電晶體206、213 ; —個電容器216 ;九個電阻器 201、202、203、204、207、209、210、214 、215 ;兩個二極體205、208 ;以及一個負溫度係數熱敏 電阻211。 該負溫度係數熱敏電阻211係與電阻器210並聯地耦 合以構成一個溫度線性化的電阻，其係相關於溫度上之變 化。該PNP電晶體206係透過其集極來提供一固定的電流 源給該線性化的電阻器組合210、211。由該PNP電晶體 2〇6所提供之固定的電流在溫度改變時，係在橫跨該電阻 19 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 488129 A7 _ B7 五、發明說明（J) 器組合210、211之間導致一線性化的電壓變化。藉由調整 該可變電阻器202之値，經由該PNP電晶體206的固定電 流量可加以改變。因此，在溫度上的電壓擺幅可加以改變 。該固定電流也通過該可變電阻器209，因而產生了一個 固定的電壓降，其係被用作爲偏壓電壓調整之起始的偏壓 點。藉由選擇性地調整電阻器202與209之電阻，任何的 電壓擺幅以及起始的偏壓電壓之組合都可以被獲得。如圖 7中所示，一個本身是射極隨耦器電晶體之NPN電晶體 213係從導線217、經由導線116提供控制偏壓電壓給該衰 減器1〇〇。該兩個二極體205與208係被用來補償隨著溫 度變化之兩個電晶體206、213之接面電壓。 表2係提供圖7中所示的組件之一表列。然而，熟習 此項技術者將淸楚地認知到表2中所示的値只是範例而已 ，並且不應該被認爲是限制本發明。 表2 組件 値或是識別名稱 201 16ΚΩ 202 3.3ΚΩ 203 4.7ΚΩ 204 50ΚΩ 205 1N4148 206 2N3906 207 2ΚΩ 208 1N4148 209 1.5ΚΩ 210 2ΚΩ 211 DKE402N10 212 100Ω 213 2N3904 20 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 X 297公董） J-------------------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 488129 A7 _ B7 五、發明說明（ 214 100Ω 215 3ΚΩ 216 50 μ f 應該認知的是本發明提供一種結合偏壓供應之瞬間的 ，電壓控制之非線性衰減器設計，用於最佳的非線性校正之 效率以及偏壓的溫度穩定性。即使是在此所揭示的溫度補 償電路200未加以利用，本發明之較佳實施例在廣泛的溫 度範圍上仍然提供充分的失真校正。當該溫度補償電路 200被利用時，失真補償的結果可以進一步加以改善。於 是，在補償電路之效能與電路的複雜度之間的取捨必須加 以衡量。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

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Claims (1)

1. A8 B8 C8 D8 4881^T:: 專 六、申請專利範圍 1·-種外部的用於CATV系統中的一個CATV信號之 選擇性的衰減之失真控制電路，其係包括： (請先閱讀背面之注意事項再塡寫本頁) 一個信號輸入璋（101); 一個非線性電路，其係耦接到該輸入埠並且包括： 一個變形的7Γ衰減器網路，其係包括並聯耦接的 第一與第二電阻器（105、106);該第一與第二電阻器 (105、106)係與一個第三電阻器（108)、一個第一電感 器（1Π)以及一個第四電阻器（112)串聯耦接； 一對與該第三電阻器（108)以及第一電感器（117)並 聯耦接的二極體（109、110);以及 與該第一與第二的二極體（109、110)並聯耦接的 第一與第二電容器（1〇3、104); 一個第五電阻器（107)，其係與該等二極體（109、110) 耦接並且與該第一與第二電容器（103、104)並聯；以及 一個用於從該非線性電路輸出該選擇性地衰減後之信 號的輸出埠（114); 藉此，該第一、第二與第五電阻器（105、106、107)係 提供一個直流偏壓電壓在該等二極體（109、110)之間。 2·如申請專利範圍第1項之失真控制電路，其更包含 一個耦接至該第一電阻器（105)之可調整的直流偏壓電壓輸 入。 3·如申請專利範圍第2項之失真控制電路，其更包含 一個與該偏壓輸入耦接之溫度補償電路，用於回應於在環 境溫度上的變化來選擇性地調整該直流偏壓鼋壓。 本紙張又度適用中國國家標準（CNS)A4規格(210 X 297公釐） 488129 合88 C8 D8 六、申請專利範圍 4. 如申請專利範圍第1項之失真控制電路，其中該第 三電阻器（108)以及第一電感器（117)係產生一個成比例於該 輸入信號之電壓；藉此，該成比例的電壓係透過該等二極 體（109、110)中至少一個二極體來產生一個非線性的電流 ，因而產生一個非線性的電阻來選擇性地衰減該信號。 5. 如申請專利範圍第3項之失真控制電路，其中該溫 度補償電路係包括： 一個固定電流源的電晶體； 一個耦接至該電流源的電晶體之輸出的第二電晶體， 用於輸出該直流偏壓電壓； 一個線性化的電阻電路，其係具有一個並聯地耦接至 一個第二電阻器之熱敏電阻；以及 ’ 一個將該電流源的電晶體耦接至該線性化的電阻電路 之可變電阻器； 藉此，該線性化的電阻電路係被相關於環境溫度上的 變化。 6. 如申請專利範圍第1項之失真控制電路，藉此，該 非線性電路係根據該信號的大小來提供該信號之選擇性的 衰減；藉此，較小的衰減係被提供給較大的信號大小，而 較大的衰減係被提供給較小的信號大小。 7. 如申請專利範圍第1項之失真控制電路’藉此，該 第一電感器的電感係足夠來抵消該等二極體的電容電抗。 2 適用中國國家標準（CNS)A4規格(210 X 297公釐） f (請先閲讀背面之注意事項再塡寫本頁) 、\呑