TWI462495B - 訊號收發器及適應性阻抗切換電路 - Google Patents

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Description

訊號收發器及適應性阻抗切換電路
本發明係指一種訊號收發器及適應性阻抗切換電路，尤指一種可於電力關閉狀態下，有效改善回波耗損(return loss)的訊號收發器及適應性阻抗切換電路。
同軸電纜乙太網路(Ethernet over Coax，EoC)係乙太網路訊號在同軸電纜上的一種傳輸技術，其目的在於利用現有有線電視的基礎設施連接網際網路或寬頻數據傳輸，兼容現有的有線電視(或衛星電視)廣播訊號，達成同時在同一條同軸電纜上傳輸數據訊號的目的。其中，多媒體同軸電纜聯盟(Multimedia over Coax Alliance，MoCA)制定的多媒體網路標準具無瑕疵(glitch-free)串流媒體所需的高速及高服務品質(QoS)功能等，透過現有同軸電纜，將訊號送至每一用戶端，用戶端只需一訊號收發器便可解調訊號以取得服務內容。
請參考第1圖，第1圖為習知一訊號收發器10之示意圖。訊號收發器10包含有一連接器100、一帶通濾波器(band-pass filter，BPF)102及一前端模組104。通常，訊號收發器10以機上盒(set-top box，STB)產品實現。連接器100連接一同軸電纜，用來接收透過同軸電纜傳輸的訊號，包含有符合多媒體同軸電纜聯盟的訊號(以 下稱MoCA訊號)。帶通濾波器(band-pass filter，BPF)102用來過濾訊號，以濾出一頻帶範圍內的訊號。舉例來說，美國衛星電視服務供應商DIRECTVTM 提供之MoCA訊號的頻帶範圍介於475MHz至625MHz之間。若只需保留此MoCA訊號，則帶通濾波器102的濾波頻帶範圍應設定為475MHz至625MHz。前端模組104用以將通過帶通濾波器102的訊號解調。一般而言，前端模組104包含有傳輸接收器、功率放大器及衰減器等電路，且前端模組104通常被整合於一積體電路(integrated circuit，IC)內。
請參考第2A圖與第2B圖，第2A圖與第2B圖分別為訊號收發器10在電力開啟狀態下與在電力關閉狀態下，且在475MHz~625MHz的頻帶內，接上連接器100之一同軸電纜(圖示未繪出)與連接器100之間的回波耗損之示意圖。比較第2A圖與第2B圖可知，在475MHz~625MHz的頻帶內，訊號收發器10於電力關閉狀態下的最小回波耗損接近7.6dB，小於訊號收發器10於電力開啟狀態下的最小回波耗損(接近11dB)大約3.4dB。由上述可知，若訊號收發器10操作於電力關閉狀態下，確實會導致系統效能變差。
因此，本發明的主要目的，即在於提供一種訊號收發器及適應性阻抗切換電路，於電力關閉狀態下，可有效增加回波耗損。
本發明揭露一種訊號收發器，包含有一連接器，用來接收一訊 號；一帶通濾波器，耦接於該連接器，用來過濾該訊號；一前端模組，用來解調該訊號；以及一適應性阻抗切換電路，耦接於該帶通濾波器及該前端模組之間，用來切換帶通濾波器及前端模組之間之一阻抗值。
請參考第3圖，第3圖為本發明實施例一訊號收發器30之示意圖。訊號收發器30包含有一連接器300、一帶通濾波器302、一適應性阻抗切換電路304及一前端模組306。連接器300、帶通濾波器302、前端模組306分別與習知訊號收發器10之連接器100、帶通濾波器102、前端模組104相同，在此不贅述。適應性阻抗切換電路304耦接於帶通濾波器302及前端模組306，用來切換帶通濾波器302及前端模組306之間的阻抗值。
關於適應性阻抗切換電路304的實施方式，請參考第4A圖。適應性阻抗切換電路304包含有一輸入端400、一輸出端402、一電壓輸入電路404、一頻率諧振電路406及一偏壓電路408。輸入端400耦接於帶通濾波器302，用來接收通過帶通濾波器302的訊號。輸出端402耦接於前端模組306，用來將通過帶通濾波器302的訊號輸出至前端模組306。電壓輸入電路404用來提供輸入電壓Vcc，其包含有電壓輸入端410、切換器SW及電阻R1。其中，電壓輸入端410用來接收輸入電壓Vcc，切換器SW用來切換電壓輸入電路404的狀態，且電阻R1耦接於切換器SW。頻率諧振電路406耦接 於輸入端400及電壓輸入電路404，用來調整帶通濾波器302與前端模組306之間的阻抗值。頻率諧振電路406包含有電阻R2、R3、電容C1、C2、C3、電感L1及開關D2、D3。偏壓電路408耦接於輸入端400、電壓輸入電路404及頻率諧振電路406連接之一節點與輸出端402之間，用來轉換訊號之電壓值。偏壓電路408包含有電阻R4及開關D1。上述開關D1、D2、D3較佳使用二極體來實現，而電阻R2的電阻值可根據連接至連接器300之一元件決定，例如可以是一同軸電纜。
第4B圖及第4C圖分別說明切換器SW切換為導通及斷路狀態時，適應性阻抗切換電路304的電流方向。如第4B圖所示，當切換器SW切換為導通狀態(即電力開啟狀態)時，開關D1、D2、D3均為導通狀態，因此電流有兩方向(如箭號所示)，其一為流經開關D1，另一為流經電阻R2、開關D2、電容C2、開關D3至地端。電容C3可設計為使用較大的電容值，且電阻R3可設計為使用較大的電阻值，以避免產生電流逆流的情形。如第4C圖所示，當切換器SW切換為斷路狀態(即電力關閉狀態)時，開關D1、D2、D3均為不導通狀態，因此電流順著電阻R2、電感L1、電容C1的方向至地端(如箭號所示)，也就是說，電阻R2、電感L1及電容C1組成之路徑為短路(short circuit)狀態。
本發明實施例之適應性阻抗切換電路304係一獨立電路，耦接於帶通濾波器302與前端模組306之間。然而，應注意的是，適應 性阻抗切換電路304另可與前端模組306整合為一積體電路。
請參考第5A圖與第5B圖，第5A圖與第5B圖分別為訊號收發器30在電力開啟狀態下與在電力關閉狀態下，且在475MHz~625MHz的頻帶內，帶通濾波器302與前端模組306之間的回波耗損之示意圖。比較第5A圖與第5B圖可知，在475MHz~625MHz的頻帶內，訊號收發器30於電力關閉狀態下的最小回波耗損接近20dB，大於訊號收發器30於電力開啟狀態下的最小回波耗損(接近11dB)大約9dB。由上述可知，訊號收發器30操作於電力關閉狀態下，帶通濾波器302與前端模組306之間的回波耗損將提昇。
請參考第6A圖與第6B圖，第6A圖與第6B圖分別為訊號收發器30在電力開啟狀態下與在電力關閉狀態下，且在475MHz~625MHz的頻帶內，接上連接器300之一同軸電纜(圖示未繪出)與連接器300之間的回波耗損之示意圖。比較第6A圖與第6B圖可知，在475MHz~625MHz的頻帶內，訊號收發器30於電力關閉狀態下的最小回波耗損接近11.5dB，大於訊號收發器30於電力開啟狀態下的最小回波耗損(接近11dB)大約0.5dB。由上述可知，當訊號收發器30操作於電力關閉狀態下，帶通濾波器302與前端模組306之間的回波耗損可維持在操作於電力開啟狀態的最小回波耗損之上。
應注意的是，上述第5B圖及第6B圖僅繪示在475MHz~ 625MHz的頻帶內，訊號收發器30於電力關閉狀態下的最小回波耗損可有效增加。在本領域中具通常知識者當可根據不同頻帶調整各元件的特性，使在不同頻帶範圍內的最小回波耗損可有效增加。
習知訊號收發器於電力關閉狀態下，回波耗損會降低，導致系統效能變差。相較之下，本發明之訊號收發器透過適應性阻抗切換電路，可於電力關閉狀態下，切換帶通濾波器與前端模組之間的阻抗，進而有效改善回波耗損。
綜上所述，本發明之訊號收發器可於電力關閉狀態下，有效改善回波耗損，進而提昇系統效能。
以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
10、30‧‧‧訊號收發器
100、300‧‧‧連接器
102、302‧‧‧帶通濾波器
104、306‧‧‧前端模組
304‧‧‧適應性阻抗切換電路
400‧‧‧輸入端
402‧‧‧輸出端
404‧‧‧電壓輸入電路
406‧‧‧頻率諧振電路
408‧‧‧偏壓電路
410‧‧‧電壓輸入端
Vcc‧‧‧輸入電壓
SW‧‧‧切換器
R1、R2、R3、R4‧‧‧電阻
C1、C2、C3‧‧‧電容
L1‧‧‧電感
D1、D2、D3‧‧‧開關
第1圖為習知一訊號收發器之示意圖。
第2A圖為第1圖之訊號收發器於電力開啟狀態下，且在一特定頻帶內，接上連接器之一同軸電纜與連接器之間的回波耗損之示意圖。
第2B圖為第1圖之訊號收發器於電力關閉狀態下，且在一特定頻帶內，接上連接器之一同軸電纜與連接器之間的回波耗損之示意圖。
第3圖為本發明實施例一訊號收發器之示意圖。
第4A圖為第3圖之適應性阻抗切換電路之示意圖。
第4B圖為第3圖之適應性阻抗切換電路中於切換器切換為導通狀態時電流方向之示意圖。
第4C圖為第3圖之適應性阻抗切換電路中於切換器切換為斷路狀態時電流方向之示意圖。
第5A圖為第3圖之訊號收發器於電力開啟狀態下，且在一特定頻帶內，帶通濾波器與前端模組之間的回波耗損之示意圖。
第5B圖為第3圖之訊號收發器於電力關閉狀態下，且在一特定頻帶內，帶通濾波器與前端模組之間的回波耗損之示意圖。
第6A圖為第3圖之訊號收發器於電力開啟狀態下，且在一特定頻帶內，接上連接器之一同軸電纜與連接器之間的回波耗損之示意圖。
第6B圖為第3圖之訊號收發器於電力關閉狀態下，且在一特定頻帶內，接上連接器之一同軸電纜與連接器之間的回波耗損之示意圖。
30‧‧‧訊號收發器
300‧‧‧連接器
302‧‧‧帶通濾波器
304‧‧‧適應性阻抗切換電路
306‧‧‧前端模組

Claims (13)

  1. 一種訊號收發器，包含有：一連接器，用來接收一訊號；一帶通濾波器，耦接於該連接器，用來過濾該訊號；一前端模組，用來解調該訊號；以及一適應性阻抗切換電路，耦接於該帶通濾波器及該前端模組之間，用來於該訊號收發器切換於一電力開啟狀態與一電力關閉狀態之間時，切換該帶通濾波器及該前端模組之間之一阻抗值。
  2. 如請求項1所述之訊號收發器，其中該適應性阻抗切換電路包含有：一輸入端，耦接於該帶通濾波器，用來接收該訊號；一輸出端，耦接於該前端模組，用來輸出該訊號至該前端模組；一電壓輸入電路，用來提供一輸入電壓；一頻率諧振電路，耦接於該輸入端及該電壓輸入電路，用來調整該阻抗值；以及一偏壓電路，耦接於該輸入端、該電壓輸入電路及該頻率諧振電路連接之一節點與該前端模組之間，用來轉換該訊號之一電壓值。
  3. 如請求項2所述之訊號收發器，其中該電壓輸入電路包含有：一電壓輸入端，用來接收該輸入電壓； 一切換器，耦接於該電壓輸入端，用來切換該電壓輸入電路之一狀態；以及一第一電阻，耦接於該切換器。
  4. 如請求項2所述之訊號收發器，其中該頻率諧振電路包含有：一第二電阻，其一端耦接於該電壓輸入電路及該輸入端；一電感，其一端耦接於該第二電阻；一第一電容，其一端耦接於該電感；一第一開關，其一端耦接於該第二電阻及該電感之間；一第二電容，其一端耦接於該第一開關；一第二開關，其一端耦接於該第二電容；以及一第三電容，其一端耦接於該電感及該第一電容之間，且其另一端耦接於該第二電容及該第二開關之間。
  5. 如請求項4所述之訊號收發器，其另包含有：一第三電阻，並聯於該第二電容。
  6. 如請求項4所述之訊號收發器，其中該第二電阻之一電阻值係根據連接於該連接器之一元件決定。
  7. 如請求項2所述之訊號收發器，其中該偏壓電路包含有：一第三開關；以及一第四電阻，耦接於該第三開關及該輸出端之間。
  8. 一種適應性阻抗切換電路，用來切換一訊號收發器內一阻抗值，該適應性阻抗切換電路包含有：一輸入端，用來接收一訊號；一輸出端，用來輸出該訊號；一電壓輸入電路，用來提供一輸入電壓；一頻率諧振電路，耦接於該輸入端及該電壓輸入電路，用來調整該阻抗值；以及一偏壓電路，耦接於該輸入端、該電壓輸入電路及該頻率諧振電路連接之一節點與該輸出端之間，用來轉換該訊號之一電壓值。
  9. 如請求項8所述之適應性阻抗切換電路，其中該電壓輸入電路包含有：一電壓輸入端，用來接收該輸入電壓；一切換器，耦接於該電壓輸入端，用來切換該電壓輸入電路之一狀態；以及一第一電阻，耦接於該切換器。
  10. 如請求項8所述之適應性阻抗切換電路，其中該頻率諧振電路包含有：一第二電阻，其一端耦接於該電壓輸入電路及該輸入端；一電感，其一端耦接於該第二電阻； 一第一電容，其一端耦接於該電感；一第一開關，其一端耦接於該第二電阻及該電感之間；一第二電容，其一端耦接於該第一開關；一第二開關，其一端耦接於該第二電容；以及一第三電容，其一端耦接於該電感及該第一電容之間，且其另一端耦接於該第二電容及該第二開關之間。
  11. 如請求項10所述之適應性阻抗切換電路，其另包含有：一第三電阻，並聯於該第二電容。
  12. 如請求項10所述之適應性阻抗切換電路，其中該第二電阻之一電阻值係根據連接於該訊號收發器之一元件決定。
  13. 如請求項8所述之適應性阻抗切換電路，其中該偏壓電路包含有：一第三開關；以及一第四電阻，耦接於該第三開關及該輸出端之間。
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