AT525682A1 - Cable Network Device - Google Patents
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Abstract
Eine Kabelnetz-Vorrichtung (50), insbesondere ein Mehrfachanschluss, umfassend eine erste Serie von miteinander verbundenen Richtungskopplern (56), die mit einem downstream Signaleingang (52) verbunden sind, wobei jeder Richtungskoppler in der ersten Serie mit einem separaten Anschluss-Port (60) verbunden ist, und eine zweite Serie von miteinander verbundenen Richtungskopplern (62), die mit einem upstream Signalausgang (54) verbunden sind, wobei der downstream Signaleingang (52) und der upstream Signalausgang (54) separat sind, und Paare von Richtungskopplern, die aus einem Richtungskoppler aus jeder der ersten Serie und der zweiten Serie gebildet werden, zusammengeschaltet sind, um zu ermöglichen, dass ein upstream Signalpfad, der durch den Anschluss-Port (60) und den Richtungskoppler (56) in der ersten Serie geleitet wird, den upstream Signalausgang (54) erreicht.A cable network device (50), in particular a multi-connector, comprising a first series of interconnected directional couplers (56) which are connected to a downstream signal input (52), each directional coupler in the first series having a separate connection port (60 ) and a second series of interconnected directional couplers (62) connected to an upstream signal output (54), wherein the downstream signal input (52) and the upstream signal output (54) are separate, and pairs of directional couplers that formed of a directional coupler from each of the first series and the second series, are interconnected to allow an upstream signal path routed through the terminal port (60) and the directional coupler (56) in the first series to upstream signal output (54) reached.
Description
Gegenstand der Erfindung subject of the invention
Diese Erfindung bezieht sich auf eine Kabelnetz-Vorrichtung zur Verwendung in Kabelfernseh- und Breitbandnetzen und insbesondere This invention relates to cable network apparatus for use in cable television and broadband networks and in particular
auf einer Mehrfachanschluss-Vorrichtung. on a multi-port device.
Hintergrund der Erfindung Background of the Invention
In einem Breitbandnetz werden Verstärker verwendet, um elektrische Signale von einer zentralen Kabelkopfstation bis zu einem einzelnen Nutzer downstream oder vom einzelnen Nutzer zurück zur Kopfstation upstream zu verstärken. Upstream und downstream Frequenzen sind im Frequenzbereich getrennt, wobei die upstream Signale einen niedrigeren, und die downstream Signale einen höheren Frequenzbereich verwenden. Mehrfachanschlüsse sind innerhalb des Netzes so angeordnet, dass eine Vielzahl von Ports zur Verbindung mit den Benutzerhaushalten vorgesehen ist, wobei Jeder Port In a broadband network, amplifiers are used to amplify electrical signals from a central cable head-end to an individual user downstream, or from the individual user back to the head-end upstream. Upstream and downstream frequencies are separated in the frequency domain, with the upstream signals using a lower frequency range and the downstream signals using a higher frequency range. Multi-connectors are arranged within the network so that a plurality of ports are provided for connection to user homes, each port
typischerweise mit einem einzelnen Haushalt verbunden ist. typically associated with a single household.
Um Haushalten ein immer schnelleres und breitbandigeres upstream Signalnetz bereitzustellen, müssen die Frequenzbereiche geändert werden. Um dies zu gewährleisten, werden häufig Verstärkervorrichtungen verwendet, die Richtungskoppler anstelle von Diplexfiltern verwenden, da Verstärkervorrichtungen ohne Diplexfilter die Änderungen der Frequenzbereiche gewährleisten, und im Gegensatz zu Verstärkern mit Diplexfiltern nicht Jedes Mal aufgerüstet werden müssen, wenn sich die Frequenzbereiche ändern. Derartige Verstärker können jedoch aufgrund von Signalreflexionen eine Verschlechterung des downstream Signals The frequency ranges have to be changed in order to provide households with an increasingly faster and broadband upstream signal network. To ensure this, amplifier devices that use directional couplers instead of diplex filters are often used, since amplifier devices without diplex filters ensure the changes in frequency ranges and, unlike amplifiers with diplex filters, do not have to be upgraded every time the frequency ranges change. However, such amplifiers can cause degradation of the downstream signal due to signal reflections
verursachen. cause.
Zusammenfassung der Erfindung Summary of the Invention
Die Erfindung sieht eine Kabelnetz-Vorrichtung vor, umfassend eine erste Serie von miteinander verbundenen Richtungskopplern, die mit einem downstream Signaleingang verbunden sind, wobei jeder Richtungskoppler in der ersten Serie mit einem separaten Anschluss-Port verbunden ist, und eine zweite Serie von miteinander verbundenen Richtungskopplern, die mit einem upstream Signalausgang verbunden sind, wobei der downstream Signaleingang und der upstream Signalausgang separat sind, und Paare von Richtungskopplern, die aus Je einem Richtungskoppler der ersten Serie und der zweiten Serie gebildet sind, zusammengeschaltet sind, um einen upstream Signalpfad zu ermöglichen, der durch den Anschluss-Port und den Richtungskoppler in der ersten Serie geleitet wird, um den The invention provides a cable network apparatus comprising a first series of interconnected directional couplers connected to a downstream signal input, each directional coupler in the first series being connected to a separate connection port, and a second series of interconnected directional couplers which are connected to an upstream signal output, with the downstream signal input and the upstream signal output being separate, and pairs of directional couplers, which are formed from one directional coupler each of the first series and the second series, are connected together to enable an upstream signal path, which is passed through the connection port and the directional coupler in the first series to the
upstream Signalausgang zu erreichen. to achieve upstream signal output.
Bevorzugt ist Jeder Richtungskoppler mit einem benachbarten Koppler derselben Serie und auch mit einem einzelnen Preferably each directional coupler is with an adjacent coupler of the same series and also with a single one
Richtungskoppler der anderen Serie verbunden. Direction coupler of the other series connected.
Bei den Richtungskopplern der ersten Serie handelt es sich bevorzugt um Mikrostreifen-Koppler mit vorzugsweise einem gekoppelten Port des Mikrostreifen-Richtungskopplers, der mit The directional couplers of the first series are preferably microstrip couplers, preferably with a coupled port of the microstrip directional coupler connected to
dem Anschluss-Port verbunden ist. Ein isolierter Port des Mikrostreifen-Kopplers ist bevorzugt mit dem anderen Richtungskoppler im Paar des Richtungskopplers connected to the connection port. An isolated port of the microstrip coupler is preferred to the other directional coupler in the pair of directional couplers
verbunden. tied together.
Bevorzugt sind die Richtungskoppler der zweiten Serie Ferrit-Preferably the second series directional couplers are ferrite
Richtungskoppler. directional coupler.
von mehr als 60 dB beträgt. of more than 60 dB.
Bei der Kabelnetz-Vorrichtung kann es sich um eine The cable network device can be a
Mehrfachanschluss-Vorrichtung handeln. Act multi-port device.
Eine derartige Kabelnetz-Vorrichtung kann in Kombination mit einem Verstärker verwendet werden, der einen Richtungskoppler Such a cable network device can be used in combination with an amplifier having a directional coupler
umfasst, um separate upstream und downstream Pfade zu bilden. included to form separate upstream and downstream paths.
Die Erfindung wird nun beispielhaft unter Bezugnahme auf die The invention will now be exemplified with reference to FIG
beigefügten Zeichnungen beschrieben, worin: accompanying drawings, in which:
Figur 1 ist eine schematische Darstellung einer Verstärker- und Mehrfachanschluss-Anordnung nach dem Stand der Technik; Figure 1 is a schematic representation of a prior art amplifier and multiport arrangement;
Figur 2 ist eine schematische Darstellung eines Mehrfachanschlusses gemäß der Erfindung; Figure 2 is a schematic representation of a multi-port according to the invention;
Figur 3 ist eine schematische Darstellung eines Verstärkers zur Verwendung mittels des Mehrfachanschlusses von Figur 2; und Figure 3 is a schematic representation of an amplifier for use by the multi-port of Figure 2; and
Figur 4 ist ein Graph, der die Isolation in Zusammenhang mit der Frequenz für den Mehrfachanschluss von Figur 2 Figure 4 is a graph showing isolation versus frequency for the multiport of Figure 2
zeigt. shows.
Eine Darstellung eines Verstärkers 10 nach Stand der Technik, der in einem Breitband-, Daten- und/oder Telekommunikationsnetz verwendet wird, ist in Figur 1 dargestellt, wobei der Verstärker 10 Richtungskoppler 12, 14 anstelle von Diplexfiltern verwendet, um upstream und downstream Signale zur Verstärkung zu trennen. An illustration of a prior art amplifier 10 used in a broadband, data and/or telecommunications network is shown in Figure 1 wherein the amplifier 10 uses directional couplers 12, 14 instead of diplex filters to separate upstream and downstream signals separate reinforcement.
Der Eingangsanschluss 16 empfängt das upstream Signal 20 und The input port 16 receives the upstream signal 20 and
teilt dieses mittels Richtungskopplern 12, 14 in separate upstream und downstream Pfade auf. Die Verstärkerelemente 22, 24 verstärken die Signale, die entlang der unidirektionalen Signalpfade zwischen den Richtungskopplern 12, 14 übertragen werden. Am Ausgang 26 gelangt das verstärkte downstream Signal 30 zum Splitter 32, welcher mit zwei 12-Wege-Mehrfachanschlüssen 34, 34' verbunden ist, wobei Jeder Anschluss zwölf Anschluss-divides this into separate upstream and downstream paths by means of directional couplers 12, 14. The amplifier elements 22,24 amplify the signals transmitted along the unidirectional signal paths between the directional couplers 12,14. At the output 26, the amplified downstream signal 30 reaches the splitter 32, which is connected to two 12-way multiple connections 34, 34', each connection having twelve connection
Ports vorsieht, um Nutzer mit dem Netzwerk zu verbinden. ports to connect users to the network.
Der Splitter 32 hat eine endliche Rückflussdämpfung, sodass ein Teil des verstärkten Signals 30 zum Verstärker 10 zurückreflektiert wird. Das reflektierte Signal 40 wandert stromaufwärts und wird durch das upstream Verstärkerelement 24 verstärkt. Am Eingang 16 wird dieses verstärkte Reflexionssignal 41 aufgrund der endlichen Rückflussdämpfung am Eingang 16 wieder teilweise reflektiert. Das sekundär reflektierte und verstärkte Signal 42 wandert stromabwärts zurück in dieselbe Richtung wie das ursprüngliche Signal 20. Abhängig von der Verstärkung der Verstärkerelemente 22, 24, den Signalpegeln, der Rückflussdämpfung, der Modulation und dem Zeitverhalten der Signale können diese Signalreflexionen zu einer Verschlechterung The splitter 32 has a finite return loss such that a portion of the amplified signal 30 is reflected back to the amplifier 10 . The reflected signal 40 travels upstream and is amplified by the upstream amplifier element 24 . At the input 16, this amplified reflection signal 41 is partially reflected again due to the finite return loss at the input 16. The secondarily reflected and amplified signal 42 travels back downstream in the same direction as the original signal 20. Depending on the gain of the amplifier elements 22, 24, the signal levels, return loss, modulation and timing of the signals, these signal reflections can lead to degradation
des ursprünglichen Signals 20 führen. of the original signal 20 lead.
Um diese Nachteile zu beheben, sieht die vorliegende Erfindung einen 12-Wege-Mehrfachanschluss 50 vor, wie in Figur 2 dargestellt, welcher zwölf Anschluss-Ports vorsieht, wie dies nach Stand der Technik bei den in Figur 1 dargestellten Mehrfachanschlüssen der Fall ist. Der Mehrfachanschluss 50 umfasst einen separaten downstream Eingang 52 und einen upstream Ausgang 54, mit einer miteinander verbundenen Serie oder Kaskade von zwölf Richtungskopplern 56 im downstream Pfad, die eine Verbindung zu jedem Anschluss-Port 60, 60', 60'', 60''' schafft, und einer miteinander verbundenen Serie oder Kaskade von zwölf To overcome these disadvantages, the present invention provides a 12-way multi-connector 50, as shown in FIG. 2, which provides twelve connection ports, as is the case with the prior art multi-connectors shown in FIG. The manifold 50 includes a separate downstream input 52 and an upstream output 54, with an interconnected series or cascade of twelve directional couplers 56 in the downstream path connecting to each connector port 60, 60', 60'', 60''. ' creates, and an interconnected series or cascade of twelve
Richtungskopplern 62 in einem upstream Pfad, der upstream Directional couplers 62 in an upstream path upstream
Signale zum separaten upstream Ausgang 54 zurückführt. Jede Kaskade wird durch einen Widerstand 55, 55' abgeschlossen, der typischerweise einen Wert von 75 Ohm hat. Bei Mehrfachanschlüssen mit weniger Ports, z. B. einem 4-WegeAnschluss, besteht jede Kaskade aus der gleichen Anzahl von signals to the separate upstream output 54 returns. Each cascade is terminated by a resistor 55, 55', typically having a value of 75 ohms. For multiple connections with fewer ports, e.g. B. a 4-way connection, each cascade consists of the same number of
Richtungskopplern wie es Anschluss-Ports gibt. directional couplers as there are connection ports.
Richtungskoppler 56 sind Mikrostreifen-Koppler, die auch als Kippanschlüsse bezeichnet werden, wobei der Ausgang 57 Jedes Mikrostreifen-Kopplers 56 mit dem Eingang 58 des nächsten Mikrostreifen-Kopplers 56 verbunden ist, um es dem am Eingang 52 empfangenen downstream Signal zu ermöglichen, alle AnschlussPorts zu erreichen. Jeder Anschluss-Port 60 ist mit einem gekoppelten Port 64 des Mikrostreifen-Kopplers 56 verbunden, wobei ein Anteil des downstream Signals vom Eingang 52 abgezogen wird, um jeden Anschluss-Port zu versorgen, der wiederum mit einem Koaxialkabel verbunden ist, welches zu einem Directional couplers 56 are microstrip couplers, also known as toggle ports, with the output 57 of each microstrip coupler 56 being connected to the input 58 of the next microstrip coupler 56 to allow the downstream signal received at input 52 to connect all port ports to reach. Each connector port 60 is connected to a coupled port 64 of microstrip coupler 56, with a portion of the downstream signal being extracted from input 52 to feed each connector port, which in turn is connected to a coaxial cable leading to a
angeschlossenen Haushalt führt. connected household leads.
Der isolierte Port 66 Jedes Mikrostreifen-Kopplers 56 ist mit einem einzelnen Richtungskoppler 62 in der zusammengeschalteten Kaskade von Richtungskopplern 62 im upstream Rückweg verbunden, der zum upstream Ausgang 54 führt. Jeder Richtungskoppler in der ersten Kaskade, die dem downstream Eingang 52 zugeordnet ist, ist mit einem einzelnen Richtungskoppler in der zweiten Kaskade gepaart, die dem upstream Ausgang 54 zugeordnet ist. Somit ist für Jeden Anschluss-Port ein miteinander verbundenes Paar von Richtungskopplern vorgesehen. Bei den Richtungskopplern 62 handelt es sich bevorzugt um transformatorartige Ferrit-The isolated port 66 of each microstrip coupler 56 is connected to a single directional coupler 62 in the interconnected cascade of directional couplers 62 in the upstream return path leading to the upstream output 54 . Each directional coupler in the first cascade associated with the downstream input 52 is paired with a single directional coupler in the second cascade associated with the upstream output 54 . Thus, an interconnected pair of directional couplers is provided for each connection port. The directional couplers 62 are preferably transformer-type ferrite
Richtungskoppler. directional coupler.
Falls gewünscht, wird ein optionaler Hochpassfilter 70 mit einer Durchlassfrequenz über der niedrigsten erwarteten downstream If desired, an optional high pass filter 70 with a pass frequency above the lowest expected downstream
Frequenz, typischerweise im Bereich von 100 oder 200 MHz, frequency, typically in the range of 100 or 200 MHz,
zwischen dem Eingang 52 und einem ersten Richtungskoppler 56 angeordnet. Ein optionaler Tiefpassfilter 72 mit einer Durchlassfrequenz unter der höchsten erwarteten upstream Frequenz, die normalerweise im Bereich von 400-700 MHz liegt, ist zwischen dem Ausgang 54 und dem Richtungskoppler 62 arranged between the input 52 and a first directional coupler 56 . An optional low-pass filter 72 with a pass frequency below the highest expected upstream frequency, typically in the 400-700 MHz range, is between the output 54 and the directional coupler 62
angeordnet, der dem Ausgang 54 am nächsten liegt. located closest to the exit 54.
Im Gebrauch wandert ein am downstream Signaleingang 52 vorhandenes downstream Signal entlang der aus MikrostreifenKopplern 56 gebildeten ersten Kaskade, und ein kleiner, definierter Anteil der Signalenergie wird an jeden AnschlussPort 60 gekoppelt. Aufgrund der Beschaffenheit des Richtungskopplers erscheint das downstream Signal nicht am In use, a downstream signal present at the downstream signal input 52 travels along the first cascade formed of microstrip couplers 56 and a small, defined fraction of the signal energy is coupled to each connection port 60 . Due to the nature of the directional coupler, the downstream signal does not appear on the
isolierten Port 66. isolated port 66.
Ein upstream Signal, das in einem angeschlossenen Haushalt generiert wird, gelangt mit geringer Einfügungsdämpfung vom Anschluss-Port 60 zum isolierten Port 66 des MikrostreifenKopplers 56, und von dort zum Richtungskoppler 62, der mit dem isolierten Port 66 verbunden ist. Das upstream Signal ist am Ausgangsport 57 des Mikrostreifen-Richtungskopplers 56 nicht vorhanden, da die Beschaffenheit des Richtungskopplers eine An upstream signal generated in a connected household passes from the connection port 60 to the isolated port 66 of the microstrip coupler 56, and from there to the directional coupler 62, which is connected to the isolated port 66, with low insertion loss. The upstream signal is not present at the output port 57 of the microstrip directional coupler 56 because the nature of the directional coupler is a
Anschluss-zu-Anschluss-Isolierung gewährleistet. Port-to-port isolation assured.
Die upstream Signale der jeweiligen Anschluss-Ports 60 wandern entlang des upstream Pfades, der die zweite Kaskade von Richtungskopplern 62 verbindet, und werden durch den optionalen The upstream signals of the respective connection ports 60 travel along the upstream path connecting the second cascade of directional couplers 62, and are through the optional
Tiefpassfilter 72 zum upstream Ausgangsport 54 geleitet. Low pass filter 72 routed to upstream output port 54.
Diese Konfiguration führt zu einem Mehrfachanschluss mit separaten und HF-isolierten downstream Eingangsports und upstream Ausgangsports, die an einen Verstärker 80 mit separatem downstream Ausgang 82 und upstream Eingang 84 angeschlossen This configuration results in a multi-port with separate and RF isolated downstream input ports and upstream output ports connected to an amplifier 80 with separate downstream output 82 and upstream input 84
werden können, siehe dazu Figur 3. Jedes reflektierte downstream can be, see Figure 3. Each reflected downstream
Signal erreicht das upstream Verstärkerelement 86 nicht, da zwischen den separaten upstream und downstream Verbindern von Mehrfachanschluss 50 eine Isolierung besteht. Daher wird es nicht verstärkt und kann den Eingangsanschluss 88 des Verstärkers 80 nicht erreichen. Daher gibt es kein Reflexionssignal, das sich in dieselbe Richtung wie das ursprüngliche downstream Signal bewegt. Das reflektierte Signal kann sich nicht in die entgegengesetzte Richtung durch das Signal does not reach the upstream amplifier element 86 because isolation exists between the separate upstream and downstream connectors of manifold 50 . Therefore, it is not amplified and cannot reach the input port 88 of the amplifier 80. Therefore, there is no reflection signal traveling in the same direction as the original downstream signal. The reflected signal cannot travel in the opposite direction through the
downstream Verstärkerelement 90 bewegen. move amplifier element 90 downstream.
Für einen 12-Wege-Anschluss mit einem Hochpassfilter bei 200 MHz und einem Tiefpassfilter, der auf 400 MHz eingestellt ist, wird die Isolierung zwischen dem downstream Eingangsport 52 und dem upstream Ausgangsport 54 in Figur 4 auf einer Skala von 12 bis 1900 MHz und 0 bis -100 dB dargestellt und liegt deutlich über 60 dB. For a 12-way connector with a high-pass filter set at 200 MHz and a low-pass filter set at 400 MHz, the isolation between the downstream input port 52 and the upstream output port 54 is shown in Figure 4 on a scale from 12 to 1900 MHz and 0 up to -100 dB and is clearly above 60 dB.
Die hohe Isolierung vermeidet Reflexionsprobleme und verhindert auch Probleme mit Verstärkerschwingungen. Bei einem typischen Verstärker würde eine upstream-downstream Isolierung im Mehrfachanschluss von >40 dB ausreichen, um Reflexionsprobleme The high isolation avoids reflection problems and also prevents problems with amplifier oscillations. For a typical amplifier, multiport upstream-downstream isolation of >40 dB would be sufficient to avoid reflection problems
zu vermeiden. to avoid.
Innsbruck, am 13. Jänner 2023 Innsbruck, January 13, 2023
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