TWI520552B - 可切換式雙工器 - Google Patents

Description

可切換式雙工器

本發明係指一種可切換式雙工器，尤指一種能濾除雜訊並輸出不同操作頻段訊號的可切換式雙工器。

纜線數據服務介面標準(Data Over Cable Services Interface Specification，DOCSIS)係用來使有線電視系統可進行高速資料通訊。依據DOCSIS，用戶可經由光纖混合同軸電纜(hybrid fiber-coaxial，HFC)而存取網際網路。透過更高階的正交振幅調變(Quadrature Amplitude Modulation，QAM)技術，目前發表的DOCSIS 3.1具有高達10Gbit/s的下載速率，而上傳速率則預計可達到1Gbit/s。並且，DOCSIS 3.1不受限於6/8MHz頻道，而是藉由正交分頻多工(orthogonal frequency-division multiplexing，OFDM)技術更彈性地利用頻譜，進而使頻譜範圍擴大至200MHz。

換言之，DOCSIS 3.1係與DOCSIS 3.0操作於不同的頻段，因此當部分頭端及纜線數據機終端系統更新而符合DOCSIS 3.1時，符合DOCSIS 3.0的傳統纜線數據機即無法發揮功效。由於頭端及纜線數據機終端系統通常無法在短時間內全面更新，而需區域性地漸進更新，因此如何使纜線數據機兼容DOCSIS 3.0與DOCSIS 3.1的系統，就成為業界所努力的目標之一

因此，本發明主要提供一種可切換式雙工器，以滿足DOCSIS的 要求而輸出所需操作頻段的訊號。

本發明揭露一種可切換式雙工器(diplexer)，設置於一纜線數據機(cable modem)中，包含有一控制端，用來接收一控制訊號；複數個第一濾波電路，該複數個第一濾波電路中至少一者與其它第一濾波電路操作於不同頻段；以及一第一開關元件，耦接至該控制端與該複數個第一濾波電路之一端，該第一開關元件依據該控制訊號而切換於該複數個第一濾波電路之間。

本發明另揭露一種纜線數據機，包含有一處理電路；以及一可切換式雙工器，包含有一控制端，用來接收一控制訊號；複數個濾波電路，該複數個濾波電路中至少一者與其它第一濾波電路操作於不同頻段；以及一第一開關元件，耦接至該控制端與該複數個濾波電路之一端，該第一開關元件依據該控制訊號而切換於該複數個濾波電路之間。

10‧‧‧纜線數據機

30‧‧‧傳輸線

100‧‧‧處理電路

110‧‧‧可切換式雙工器

112‧‧‧控制端

HPF_1~HPF_3、LPF_1~LPF_3‧‧‧濾波電路

SW_H1、SW_H2、SW_L1、SW_L2‧‧‧開關元件

S_control‧‧‧控制訊號

第1圖為本發明實施例一纜線數據機之示意圖。

請參考第1圖，第1圖為本發明實施例一纜線數據機10之示意圖。纜線數據機10包含有一處理電路100以及一可切換式雙工器110。纜線數據機10連接至一傳輸線30，以經由傳輸線30而接收下行訊號，或傳送上行訊號至頭端(Head-end)或纜線數據機終端系統(Cable Modem Termination System，CMTS)。頭端及纜線數據機終端系統可符合DOCSIS 3.0或DOCSIS 3.1，其中，DOCSIS 3.0上行頻段的範圍為5MHz~85MHz且下行頻段的範圍為108Mhz~1002Mhz，DOCSIS 3.1的Phase 2上行頻段的範圍為5Mhz~200Mhz且下行頻段的範圍為254Mhz~1200Mhz，DOCSIS 3.1的Phase 3上行頻段的範圍為5Mhz~400Mhz且下行頻段的範圍為500Mhz~1701Mhz。可切換式雙工器110包含有一控制端112、濾波電路HPF_1~HPF_3、LPF_1~LPF_3、開關元件SW_H1、SW_H2、SW_L1、SW_L2。控制端112可由處理電路100的處理器(圖未示)接收控制訊號S_control，或者，可由頭端或纜線數據機終端系統的帶外發信(out-of-band signaling)接收控制訊號S_control。開關元件SW_H1、SW_H2分別耦接於濾波電路HPF_1~HPF_3之兩端，並依據控制訊號S_control而切換於濾波電路HPF_1~HPF_3之間，其中，濾波電路HPF_1~HPF_3可分別輸出大於500Mhz、254Mhz、108Mhz的操作頻段，以由傳輸線30接收符合DOCSIS 3.0或DOCSIS 3.1的下行訊號。類似地，開關元件SW_L1、SW_L2分別耦接於濾波電路LPF_1~LPF_3之兩端，並依據控制訊號S_control而切換於濾波電路LPF_1~LPF_3之間，其中，濾波電路LPF_1~LPF_3可分別輸出小於400Mhz、200Mhz、85MHz的操作頻段，以傳送符合DOCSIS 3.0或DOCSIS 3.1的上行訊號至傳輸線30。

簡單來說，可切換式雙工器110可根據控制訊號S_control，切換於濾波電路HPF_1~HPF_3、LPF_1~LPF_3之間，以適應DOCSIS 3.0及DOCSIS 3.1的系統。因此，對應DOCSIS 3.0與DOCSIS 3.1的不同操作頻段，可切換式雙工器110皆可正確地濾除雜訊並將操作頻段內的訊號輸出，因此用戶無需針對不同的頭端及纜線數據機終端系統而額外添購纜線數據機。並且，藉由在濾波電路HPF_1~HPF_3、LPF_1~LPF_3的兩端分別設置開關元件SW_H1、SW_H2、SW_L1、SW_L2，可確保纜線數據機10的阻抗匹配。

詳細而言，當傳輸線30傳送操作頻段為500Mhz~1700Mhz的下 行訊號至可切換式雙工器110時，可切換式雙工器110依據控制訊號S_control而切換開關元件SW_H1、SW_H2、SW_L1、SW_L2，而使開關元件SW_L1、SW_L2之間為斷路，且使開關元件SW_H1、SW_H2切換至濾波電路HPF_1。由於僅導通開關元件SW_H1、SW_H2之間的連結，因此可確保阻抗匹配。並且，由於濾波電路HPF_1可輸出大於500Mhz的操作頻段，因此能正確濾出操作頻段為500Mhz~1700Mhz的下行訊號並排除雜訊。類似地，當處理電路100傳送操作頻段為5MHz~85MHz的上行訊號至可切換式雙工器110時，可切換式雙工器110依據控制訊號S_control而切換開關元件SW_H1、SW_H2、SW_L1、SW_L2，而使開關元件SW_H1、SW_H2之間為斷路，且使開關元件SW_L1、SW_L2切換至濾波電路LPF_3。由於僅導通開關元件SW_L1、SW_L2之間的連結，因此可確保阻抗匹配。並且，由於濾波電路LPF_3輸出小於85MHz的操作頻段，因此能正確濾出操作頻段為5MHz~85MHz的下行訊號並排除雜訊。

需注意的是，纜線數據機10及可切換式雙工器110係為本發明之實施例，本領域具通常知識者當可據以做不同之修飾，而不限於此。舉例來說，可切換式雙工器110亦可設置於一機上盒(Set Top Box，STB)中。並且，濾波電路HPF_1~HPF_3、LPF_1~LPF_3不限於高通濾波電路或低通濾波電路，而可視系統需求為帶通濾波電路，並分別操作於500Mhz~1700Mhz、254Mhz~1200Mhz、108Mhz~1002Mhz、5Mhz~400Mhz、5Mhz~200Mhz、5MHz~85MHz等頻段，以符合DOCSIS 3.0或DOCSIS 3.1之要求。而對應多個頻段，濾波電路的數量亦可適當調整，而不限於六個。開關元件SW_H1、SW_H2、SW_L1、SW_L2係經適當設計而能避免訊號飽和影響訊號品質，其可分別為機械式開關如射頻繼電器(radio frequency relay)、電子式開關如二極體開關(pin diode)、單刀雙擲(Single-pole Double-throw，SPDT)數位開關、一單刀多擲(Single-pole Multi-throw，SPMT)數位開關或開關集成電路 (switch integrated circuit)等，但不限於此而可視系統需求或設計考量而適度調整。

進一步地，為了減少寄生耦合效應且改善隔離度，可適當調整濾波電路HPF_1~HPF_3、LPF_1~LPF_3的排列方式。舉例來說，止帶(Stopband)在類似頻段的濾波電路可相鄰設置，通帶(Passband)完全不重疊的濾波電路則須分離設置，因此，當縮小濾波電路HPF_1~HPF_3、LPF_1~LPF_3之間的間距以縮小整體尺寸時，仍能確保濾波電路HPF_1~HPF_3、LPF_1~LPF_3之間的隔離度。在此情況下，由於可切換式雙工器110、210、310的濾波電路HPF_3係用來輸出大於108Mhz的操作頻段，而濾波電路LPF_1係用來輸出小於400Mhz的操作頻段，因此可適當縮小濾波電路HPF_3、LPF_1之間的距離。

在習知技術中，傳統纜線數據機所符合DOCSIS 3.0的操作頻段係不同於DOCSIS 3.1的操作頻段，因此當部分頭端及纜線數據機終端系統更新而符合DOCSIS 3.1時，傳統纜線數據機即無法發揮功效。並且，頭端及纜線數據機終端系統通常無法在短時間內全面更新，而需區域性地漸進更新，因此理想的纜線數據機須能兼容DOCSIS 3.0與DOCSIS 3.1的系統，以確保用戶能與DOCSIS 3.0與DOCSIS 3.1的頭端及纜線數據機終端系統進行通訊，而進一步推廣DOCSIS 3.1。

綜上所述，由於本發明的可切換式雙工器係對應DOCSIS 3.0以及DOCSIS 3.1的操作頻段而設置多組濾波電路，且可切換式雙工器可根據控制訊號而切換至適當的濾波電路，因此，當同一區域內同時有DOCSIS 3.0與DOCSIS 3.1的頭端或纜線數據機終端系統時，可切換式雙工器皆可正確地濾除雜訊並將操作頻段內的訊號輸出，在此情況下，用戶無需針對不同的頭端 及纜線數據機終端系統而額外添購纜線數據機。並且，藉由在濾波電路兩端的開關元件或二極體元件，可確保纜線數據機的阻抗匹配。

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‧‧‧纜線數據機

30‧‧‧傳輸線

100‧‧‧處理電路

110‧‧‧可切換式雙工器

112‧‧‧控制端

HPF_1~HPF_3、LPF_1~LPF_3‧‧‧濾波電路

SW_H1、SW_H2、SW_L1、SW_L2‧‧‧開關元件

S_control‧‧‧控制訊號

Claims (8)

1. 一種可切換式雙工器(diplexer)，設置於一纜線數據機(cable modem)中，包含有：一控制端，用來接收一控制訊號；複數個第一濾波電路，該複數個第一濾波電路中至少一者與其它第一濾波電路操作於不同頻段；複數個第二濾波電路，該複數個第二濾波電路中至少一者與其它第二濾波電路及該複數個第一濾波電路操作於不同頻段；一第一開關元件，耦接至一傳輸線、該控制端與該複數個第一濾波電路之一端，該第一開關元件依據該控制訊號而切換於該複數個第一濾波電路之間，以由該傳輸線接收一下行訊號；以及一第三開關元件，耦接至該傳輸線、該控制端與該複數個第二濾波電路之一端，該第三開關元件依據該控制訊號而切換於該複數個第二濾波電路之間，以傳送一上行訊號至該傳輸線。
2. 如請求項1所述之可切換式雙工器，其中該複數個濾波電路為帶通濾波電路、高通濾波電路或低通濾波電路。
3. 如請求項1所述之可切換式雙工器，另包含有一第二開關元件，耦接至該控制端與該複數個濾波電路之另一端，該第二開關元件依據該控制訊號而切換於該複數個濾波電路之間。
4. 如請求項3所述之可切換式雙工器，其中該第一開關元件與該第二開關元件分別選自一射頻繼電器(radio frequency relay)、一機械式開關、一二極體開關(pin diode)、一電子式開關以及一開關集成電路(switch integrated circuit)。
5. 一種纜線數據機(cable modem)，包含有：一處理電路；以及一可切換式雙工器(diplexer)，包含有：一控制端，用來接收一控制訊號；複數個濾波電路，該複數個濾波電路中至少一者與其它第一濾波電路操作於不同頻段；複數個第二濾波電路，該複數個第二濾波電路中至少一者與其它第二濾波電路及該複數個第一濾波電路操作於不同頻段；一第一開關元件，耦接至一傳輸線、該控制端與該複數個濾波電路之一端，該第一開關元件依據該控制訊號而切換於該複數個濾波電路之間，以由該傳輸線接收一下行訊號；以及一第三開關元件，耦接至該傳輸線、該控制端與該複數個第二濾波電路之一端，該第三開關元件依據該控制訊號而切換於該複數個第二濾波電路之間，以傳送一上行訊號至該傳輸線。
6. 如請求項5所述之纜線數據機，其中該複數個濾波電路為帶通濾波電路、高通濾波電路或低通濾波電路。
7. 如請求項5所述之纜線數據機，其中該可切換式雙工器另包含有一第二開關元件，耦接至該控制端與該複數個濾波電路之另一端，該第二開關元件依據該控制訊號而切換於該複數個濾波電路之間。
8. 如請求項7所述之纜線數據機，其中該第一開關元件與該第二開關元件分別選自一射頻繼電器(radio frequency relay)、一機械式開關、一二極體開關(pin diode)、一電子式開關以及一開關集成電路(switch integrated circuit)。