WO1998049836A1 - Unite de sortie hf pour teledistribution - Google Patents

Description

明 細 書

C ATV用 R F出力装置 技術分野

この発明は、 C ATV (ケーブル · テレビジョ ン） 回線を P C (パー ソナル · コンピュータ） のデータ回線として利用するための、 いわゆる P Cオンラインに係るものであり、 特に P C側からケーブル回線に信号 を出力するための C AT V用 R F出力装置に関する。 背景技術

P Cオンライ ンは、 従来の C ATV放送で使われていなかった周波帯 域、 例えば 5〜5 OMH z帯域を周波数分割および時分割で双方向デー タ伝送に利用するものである。 同じケーブルでテレビジョ ン放送とデー 夕伝送を行うため、 特に各家庭の P Cから基地局へデータ伝送する上り 回線では、 信号の周波数、 信号レベルおよびタイ ミ ングなどを厳密に制 御しないと、 他のデータ伝送やテレビジョ ン放送に対して伝送品質など の点で問題を生じることになる。

その他にも上り回線では、 データ伝送する場合としない場合で出カイ ンピーダンスが変化すると、 ケーブル内の信号レベル変動や歪みなどの イ ンピーダンス不整合による問題を生じる。 これを避けるために、 P C の出力インピーダンスを一定に保つ必要がある。 また、 数百台の P Cの 出力端子が常にケーブルに接続されていることから、 それらから生じる あらゆるノイズの総和、 すなわち流合ノイズが問題となる。 図 5は、 従 来の P Cオンラインに用いる上り回線用の R F出力装置である。

図 5は先ず、 伝送データに基づく変調信号、 例えば Q P S K ( 4相位 相変調） 信号が一方に入力され、 他方には発振器 2からのキャ リアが入 力されるアップコンバータ 1で、 入力された変調信号を所定の周波数に アップコンバ一 トする。 次に、 R Fスィッチ 3で、 その信号のォンノォ フを行い、 選択性能のよい例えば S A W (表面弾性波） による選択フィ ルタ 4で不要な周波数成分を除去する。 選択フィルタ 4からの出力信号 を一方の入力とし、 他方に V C O (可変周波数発振器） 5の出力が入力 されたダウンコンバータ 6で、 選択フィルタ 4からの出力信号周波数を 所定の周波数に移動する。 ここで、 V C 0 5は P L L (フヱーズドロッ クループ） 回路 7で周波数制御されており、 P Cからの制御により任意 の周波数を出力できるようになつている。

ダウンコンバータ 6の出力は、 イメージフィルタ 8でィメージ周波数 成分を除去し、 G C A (利得制御アンプ） 9で信号レベルの調整をして、 所定の出カインピーダンスで出力するようになつている。

このように構成された R F出力装置によれば、 信号の選択のために周 波数変換された区間に設けられた R Fスィツチ 3で信号のォン Zオフを 行うので、 信号のオン/オフに伴う直流レベル変動の影響が出ることは ない。 従って、 簡単なダイォー ドスィツチでこの機能を実現できる。 し かも信号のオン/オフに関わらず、 ダウンコンバータ 6以降の回路動作 条件は一定であるので、 出力インピーダンスも一定になる、 というメ リ ッ トカ ある。

しかしながら、 信号のォン /オフを最終的な出力端子から離れた比較 的前段で行っており、 しかも R Fスィ ツチ 3の後段で信号増幅を行うの で、 R Fスィッチ 3をオフにした場合でも、 R Fスィッチ 3以降の回路 から生じるノイズにより出力ノイズが大きい、 という欠点を持っていた。 これに対しては、 R Fスィッチ 3をもつと信号レベルが大きい後段に 持ってくればよいが、 一般的に考えられるダイォー ドスィツチは余り大 きな信号を扱えないという欠点があり、 しかも信号のォン /オフに伴う 直流レベル変動を生じることになる。 さらに悪いことに、 この直流レべ ル変動は後段の動作条件を変えることになるので、 出カインピーダンス も変動することになる。

また、 R Fスィ ッチ 3がオフのとき V C 0 5を動作させておく と、 ダ ゥンコンバータ 6のオフセッ トにより、 V C 0 5の出力がそのまままダ ゥンコンバータ 6から出力されるという、 いわゆるキヤ リアリークの問 題があつた。 このキャ リアリークは、 次のイメージフィ ルタ 8では完全 に除去できないので、 結果的にそのキヤ リァリーク成分がノィズと同じ くなり、 出力ノイズが大きくなる、 という欠点があった。

このため図 5に示すように、 V C 0 5には本来必要のない発振を止め るためのスィツチを設け、 スイツチ信号 S Wにより R Fスィッチ 3がォ フのとき V C 0 5の発振も止めるようにしなければならなかった。 発明の開示

この発明の目的は、 ノィズゃキヤ リアリークの問題を解決した C A T V用 R F出力装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、 この発明の C A T V用 R F出力装置では、 ダイォ一 ドスィ ツチの代わりにスィッチを用い、 これをできるだけ信号 レベルが大きい最終段に設け、 このスィツチの出力をィンピーダンス変 換のためのバッファ回路を介して出力端子に出力するようにしたもので ある o

このようにして、 スイツチがオフの時のノィズを極力少なくできると ともに、 キャ リアリークを防ぐための V C◦の発振止め用のスィッチが 不要となり、 ノィズ性能の改善および低コス ト化が可能となる。 図面の簡単な説明

図 1は、 この発明の一実施の形態について説明するためのシステム図 める

図 2は、 図 1に用いるスイツチの第 1の具体例について説明するため の回路構成図である。

図 3は、 図 1に用いるスィッチの第 2の具体例について説明するため の回路構成図である。

図 4は、 図 1に用いるスイツチの第 3の具体例について説明するため の回路構成図である。

図 5は、 従来の C A T V用 R F出力装置について説明するための回路 構成図である。 発明を実施するための最良の形態

以下、 この発明の実施の形態について、 図面を参照しながら詳細に説 明する。 図 1は、 この発明の一実施の形態について説明するためのシス テム図である。 図 1において、 一方の入力に伝送データに基づく変調信 号が入力端子 i nより入力され、 他方の入力に発振器 2からのキヤ リ了 が入力されるアップコンバ一タ 1は、 入力された変調信号を所定の周波 数にアップコンバー トする。

次に、 アップコ ンバータ 1の出力信号を選択フィルタ 4に入力し、 こ こで不要な周波数成分を除去する。 一方の入力に選択フィルタ 4からの 出力信号が入力され、 他方の入力に V C 0 5の出力が入力されたダウン コンバ一タ 6において、 選択フィ：ルタ 4からの出力信号周波数を所定の 周波数に移動する。 V C 0 5は、 P L L回路 7により周波数制御されて おり、 P cからの制御により任意の周波数が出力可能である。 ダウンコ ンバ一夕 6の出力は、 イメ ージフィ ルタ 8でィメ ージ周波数成分を除去 し、 G C A 9で信号レベルの調整をした後に、 R Fスィッチ 3で信号の オン Zオフを行い、 さらにィンピ一ダンス変換用のバッファ回路 1 0に より所定の出力イ ンピーダンスで出力する。 ここで、 R Fスィ ッチ 3は スィツチにより構成されている。

このような構成によれば、 R Fスィ ッチ 3は出力端子 0 u tに最も近 い部位に位置し、 しかも入力信号は最終的な信号レベルであるので、 R Fスィ ッチ 3がオフ時のノイズ発生源が最も少なく、 従って、 出力ノィ ズが少なくなるという利点がある。 また、 R Fスィッチ 3のオン/オフ に伴う出カインピ一ダンスの変化は、 後段のバッファ回路 1 0を通して 出力するようにしているので、 問題にならないほど充分小さくすること ができる。

さらに、 R Fスィツチ 3をダウンコンバータ 6の後段に設けたことに より、 オフ時のキャ リアリークも R Fスィッチ 3でカツ トされるので、 オフ時に V C 0 5の発振を止める必要がなくなり、 回路削減を行うこと ができる。

図 2は図 1の R Fスィッチ 3として好適な第 1の具体例について説明 するための回路構成図である。 このスィッチは、 共通の出力端子 0 u t を持ち、 一方の非反転入力端一に信号を入力し、 他端に電圧源 V r e f を接続し、 それぞれ反転入力端 +を共通の出力端子 0 u tに接続し、 ボ ルテージフ ォロア構成にした 2つの トランスコンダクタンス回路 g m 1 , g m 2と、 バイアス電流源 I 1 とその電流出力を 2つの トランスコンダ ク夕ンス回路 g m l , g m 2のどちらか一方のみに供給するため電流ス イッチ Sからなる。

このように構成された図 2のスィ ッチによれば、 電流スィ ツチ Sによ り 2つのトランスコンダクタンス回路 gm l, gm2のどちらか一方を 動作させることで、 共通の出力端子 0 u tに入力信号または電圧源 V r e f の電圧を択一的に出力することができる。

すなわち、 トランスコンダクタンス回路 gm 1を動作させた場合は、 共通の出力端子 0 u tから入力信号が出力されるのでスィツチ Sがオン 状態であり、 トランスコンダクタンス回路 gm2を動作させた場合は、 共通の出力端子 0 u tから電圧源 V r e f の電圧が出力されるのでスィ ッチ Sがオフ状態である。

特に、 電圧源 V r e f の電圧を入力信号のバイアス電圧と略同じにす ることで、 トランスコンダクタンス回路 gm 1， gm 2のどちらを動作 させても常に共通の出力端子 0 u tの出力バイアスは一定になる。 従つ て、 後段のバッファ回路 1 0の動作条件も一定にできるので、 更に出力 ィンピーダンスを一定にすることができる、 という利点がある。

これらは従来のダイォ一 ドスィツチに比べ回路規模は大きくなるよう に思えるが、 実際にはダイォー ドスィツチを動作させるために多数のィ ンダクタゃ容量を用いており部品点数はそれほど変わらない。 しかも、 図 2のスィ ッチはインダク夕や容量を必要としないので I C化し易く、 I C化することによりコス トダウンおよび基板面積の縮小が図れるなど 大きな利点が得られる。

図 3はスイツチの第 2の具体的な構成例について説明するための回路 構成図である。 共通電流路端を出力端子とする 2つの MO S トラ ンジス 夕スィッチ回路 QM1， QM2および QM3, QM 4と、 スィッチ信号 によりそれらのゲ一ト電圧を制御するためのィンバ一タ I n V 1， I n v 2からなり、 一方の MO S トランジスタスィツチ回路 QM 1, QM 2 の他方の電流路端に信号を入力し、 他方の MO S トラ ンジスタスィ ッチ 回路 QM3, QM 4の他方の電流路端に電圧源 V r e f を接続したもの である。

このように構成した図 3のスィ ツチによれば、 スイ ツチ信号により 2 つの MO S トランジスタスイツチ回路が交互にォン オフするので、 一 方の MO S トランジスタスイツチ回路 Q M 1 , Q M 2がオンしたときは 出力端子から信号が出力され、 他方の MO S トランジスタスィツチ回路 QM 3, QM 4がオンしたときは、 出力端子から電圧源 V r e f の電圧 を出力する。

この具体例は、 図 2のスィツチと同様に、 電圧源 V r e f の電圧を入 力信号のバイアス電圧と略同じにすることで、 常に共通の出力端子の出 力バイアスは一定になる。

なお、 図 3のスィッチは、 MO Sまたは B i CMO Sプロセスでスィ ツチを実現しょうとするときに好適な回路構成である。

図 4はスィツチの第 3の具体的な構成例について説明するための回路 構成図である。 共通の出力端子を持つ 2つのプリ ッジダイォー ドスイツ チ回路 D 1〜D 4， D 5 ~D 8とそれらの動作を制御するための 2つの バイァス電流源 I I, 1 2とそれをどちらか一方のブリ ッジダイオー ド スイ ツチ回路に交互に供給するための電流スィッチからなつており、 一 方のプリ ッジダイォー ドスィツチ回路 D 1〜D 4の入力端に信号を入力 し、 他方のプリ ッジダイォー ドスィッチ回路 D 5〜D 8の入力端に電圧 源 V r e ίを接続したものである。

このように構成した図 4のスィ ツチによれば、 電流スィツチ S a , S bにより、 2つのブリ ッジダイオー ドスィッチ回路 D 1〜D 4， D 5〜 D 8が交互にォン Zオフするので、 一方のプリ ッジダイォー ドスィ ッチ 回路 D 1〜D 4がオンしたときは共通の出力端子から信号が出力され、 他方のプリ ッジダイオー ドスィツチ回路 D 5〜 D 8がオンしたときは、 共通の出力端子から電圧源 V r e f の電圧が出力される。 これも図 2のスィツチと同様に、 電圧源 V r e f の電圧を入力信号の バイアス電圧と略同じにすることで、 常に共通の出力端子の出力バイァ スは一定になる。

図 4の場合は、 I C化は勿論可能であるが、 殆どダイオー ドで構成で きるので、 ディ スク リート向きの回路構成である。

以上説明してきたがこの発明は、 要は R Fスィ ツチ 3をスィツチを用 い、 できるだけ出力端子 0 u t に近い部位に設け、 バッファ回路 1 0を 通して出力するようにしたものである。 これによりノイズやキャ リアリ 一クを改善でき、 更にはスイツチの出力バイアス電圧をスィツチのオン Zオフに関わらず一定にすることで、 動作条件を一定にしィンピーダン ス変動を極力少なく したものである。

また、 R Fスィッチ 3を直列接続の多段構成とし、 それらを同時にォ ン /オフ制御してもよい。 この場合、 直列に多段としたためスィッチの 寄生容量は、 多段された分、 直列接続状態となる。 この結果、 寄生容量 を介してリ一クする信号を減少させることができる。 産業上の利用可能性

以上説明したように、 この発明による C A T V用 R F出力装置によれ ば、 ノィズ性能が向上し、 余分な回路なしにキヤ リァリークを少なくで きる。 また I C化に適しており、 その場合コストダウンおよび基板面積 の縮小が図れる。

Claims

請 求 の 範 囲

1. ケ一プルテレビジョ ンの回線を介して情報の少なく とも送信を行 う機能を備えたケーブルモデム内の、 上り用の前記回線の送信用 R F信 号を処理する C AT V用 R F出力装置において、

所定の出力信号レベルに調整するための手段と、 イ ンピーダンス変換 して前記上り回線に前記 R F信号を出力するための手段との間に位置し、 オフ時にォン時と略等しいバイアス電圧を出力するようにしたスイツ チによって、 前記 R F出力のオン/オフを行うようにしてなることを特 徵とする C ATV用 R F出力装置。

2. クレーム 1において、 スィッチは、 共通の出力端子を持ち、 そ れぞれ出力を反転入力端に入力した 2つの トラ ンスコンダクタンス回路 からなり、 一方の トランスコンダクタンス回路の非反転入力端に信号を 入力し、 他方の トランスコンダクタンス回路の非反転入力端を電圧源に 接続し、 この 2つのトランスコンダクタンス回路を交互にオン Zオフ動 作させ、 共通の出力端子から出力するようにしたことを特徴とする C A TV用 RF出力装置。

3. クレーム 1において、 スィッチは、 共通電流路端を共通の出力 端子をとする 2つの MO S トランジスタスィツチ回路からなり、 一方の MO S トランジスタスィツチ回路の他方の電流路端に信号を入力し、 他 方の MO トランジスタスィツチ回路の他方の電流路端を電圧源に接続 し、 2つの MO S トラ ンジスタスイツチ回路を交互にォン オフ動作さ せ共通電流路端から出力するようにしたことを特徴とする C AT V用 R F出力装置。

4. ク レーム 1において、 スィッチは、 共通の出力端子を持つ 2つ のプリ ッジダイォー ドスィツチ回路からなり、 一方のプリ ッジダイォ一 ドスィツチ回路の入力端に信号を入力し、 他方のプリ ッジダイォ一 ドス ィツチ回路の入力端を電圧源に接続し、 この 2つのプリ ッジダイォー ド スィツチ回路を交互にオン/オフ動作させ、 共通の出力端子から出力す るようにしたことを特徴とする C A T V用 R F出力装置。

5 . クレーム 1において、 スィッチは、 複数を直接に従属接続し、 そ のオン/オフ制御を同時に行うことを特徴とする C A T V用 R F出力装