射频信号与CATV信号的混合分配装置

暂无

射频信号与CATV信号的混合分配装置\n技术领域\n[0001] 本发明涉及信号传输通信领域，更具体地，涉及一种MIMO(多输入多输出（Multiple-Input Multiple-Out-put）)射频信号与CATV信号的混合分配的装置及其方法。\n背景技术\n[0002] MIMO表示多输入多输出。在第四代移动通信技术标准中被广泛采用，例如IEEE 802.16e(Wimax)，长期演进(LTE)。在新一代无线局域网(WLAN)标准中，通常用于IEEE802.11n，但也可以用于其他802.11技术。MIMO有时被称作空间分集，因为它使用多空间通道传送和接收数据，只有站点（移动设备）或接入点（AP）支持MIMO时才能部署MIMO。\n[0003] Cable Wi-Fi是通过现有的CATV有线电视系统把Wi-Fi的射频信号，通过专用的合路器和分路器低损耗地，高隔离地与CATV信号混合分配到不同的同轴电缆里面，低损耗地传输到用户的房间内，实现房间内的绿色，优质WLAN信号覆盖，提供可靠和真正可以使用的高速无线网络，Cable Wi-Fi系统使得802.11n无线网络的MIMO技术得到成功地利用。\n[0004] 通过对现有技术的检索，已经出现了将射频信号与CATV信号混合并均分的技术，例如中国公开专利申请号为200820057754，发明名称为“基于Wi-Fi技术的CATV综合接入系统”；中国公开专利申请号201020695164，发明名称为“一种超高频的宽带网络系统”等，上述公开专利射频信号与CATV信号的电路的基本结构如图1所示，在弱电井中安装带有宽带互联网接口的AP,通过合路分配器把CATV放大器放大后的CATV信号混合后再分成若干个通路，再通过原有的同轴电缆传输到居民家中，从分支合路器到居民家中的电缆中传输的是5MHz-1GHz和2.4-2.5GHz的射频信号，在这段传输通道中，如果存在有低频段的分配器或放大器等部件就需要更换为宽频5MHz-2.5GHz的部件，否则Wi-Fi信号就产生很严重地衰减。当宽频信号到了居民家中，一般来说大部分的家里都有客厅和几个卧室，原来一定配有低频的CATV分配器，在改造的工程中，一定要把低频的CATV分配器更换成\n5MHz-2.5GHz宽频分配器，最后的步骤是把居民墙上插电视机的面板更换成内部具有专门电路的C&Wi-Fi Terminal面板，这样CATV信号就能与Wi-Fi信号能有效地分离开来， 并均匀地分布到各个房间。现有技术的合成分配器原理图如图2所示，由图2的原理图可以看出，该方案采用的是先把Wi-Fi与CATV信号进行合路，然后用一分八的宽频分路器进行分开，而该现有技术采用的先进行合路，然后再用宽频分路器进行分路。宽频分配器从5M到2.5G，要把衰减做下来将很难。虽然合路器小于1DB，但是八分配器插损大于15DB以上，平坦度很难满足要求，生产调试的工作量也大很多。合路器以及一分八的宽频分路器由于采用适合低频电路的如磁环等集中参数器件来实现，导致对于工作于2.4GHZ的Wi-Fi信号来说，衰减就非常地大，产品性能指标就很难满足使用要求，Wi-Fi信号与CATV信号相互隔离度也比较差。\n[0005] Cable&Wi-Fi系统目前主要存在的问题：针对现有的CATV网络，同轴电缆的分支比较多，电缆比较长对2.4GHZ的Wi-Fi信号衰减比较大，当客户端特别是手机用户，像iPHONE手机用户，在设计中由于考虑到电池的寿命及对人体健康的影响，Wi-Fi信号远远小于AP的发射功率值，实际发射功率不到AP的1/10，手机发射的Wi-Fi信号经过CATV网络回传到AP时，信号已经被衰减得非常微弱了，基本淹没在噪声里面，由于无线网络在进行收发传输数据时，数据的快慢与收发两端的信噪比成正比列关系，这样在低信噪比的条件下很难实现高速通讯。于是同时提高AP与客户端的接收信噪比是目前Cable&Wi-Fi系统需要解决的主要问题。第二个需要解决的问题是：Wi-Fi信号与CATV信号相互隔离的问题。\n[0006] 由上可知Cable&Wi-Fi系统的建设，首先需要解决的是把Wi-Fi信号低损耗，高隔离地把CATV信号与Wi-Fi合到同轴电缆里面。\n发明内容\n[0007] 为解决现有技术的上述缺陷，本发明设计了一种基于MIMO的射频信号与CATV信号低损耗高隔离的混合分配装置及其方法。该技术一方面通过改变传统的先合后分的混合分配模式，采用对多路信号先分后合的方式，另一方面通过对合路器的内部电路进行改造，以微带线构成电感，从而良好的实现了Cable&Wi-Fi系统的低损耗、高隔离的信号传输。\n[0008] 根据本发明的一个方面，提供一种射频信号与CATV信号的混合分配装置，该混合分配装置包括多个输入端，至少一个微带分配器、一个CATV低频分配器以及多个微带合路器；其中多个输入端中的一个为CATV信号输入端，其余的为射频信号输入端，所述CATV信号输入端与所述CATV低频分配器耦合，所述射频信号输入端与对应的微带分配器耦合；至少一个微带分配器总的分 路信号的数量N等于CATV低频分配器分路信号的数量N，所述分n\n路信号的数量等于合路器的数量N；并且所述分路信号的数量N满足以下公式：N=2（n=2、\n3、4……）。从每个射频信号输入端进来的信号，通过相应的微带分配器，先进行分配后传输到相应的微带合路器的一个输入口，CATV信号输入端进来的信号也通过CATV低频分配器进行分配后传输到相应的微带合路器的另外一个输入口，最后通过微带合路器把分配后的射频信号与CATV信号合路后输出。\n[0009] 其中，所述微带分配器可以将进入的射频信号均分或按一定比例分配成N路信号；所述CATV低频分配器可以将CATV信号均分或按一定比例分配成N路信号。\n[0010] 其中，所述多个输入端为三个输入端；所述至少一个微带分配器为两个微带四分配器；所述CATV低频分配器为CATV低频八分配器；所述微带合路器为八个微带合路器。\n[0011] 其中所述多个输入端为三个输入端；所述至少一个微带分配器为两个微带二分配器；所述CATV低频分配器为CATV低频四分配器；所述多个微带合路器为四个微带合路器。\n[0012] 其中所述多个输入端为五个输入端；所述至少一个微带分配器为四个微带二分配器；所述CATV低频分配器为CATV低频八分配器；所述多个微带合路器为八个微带合路器。\n[0013] 其中所述多个输入端为二个输入端；所述至少一个微带分配器为一个微带二分配器；所述CATV低频分配器为CATV低频四分配器；所述多个微带合路器为四个微带合路器。\n[0014] 其中所述微带合路器包括接入射频信号的第一串联通路和接入CATV信号的第二串联通路；其中第一串联通路包括至少两个串联的电容，在每个电容沿着信号接收方向的正极端连接一组串联电路，该串联电路由微带线与电容构成，该串联电路的一端与相应的串联通路中的电容的正极端连接，另一端接地；在该第二串联通路中三组并联电路分别串联，其中每个并联电路由电容与微带线并联构成，第一组并联电路的两端分别连接电容C4、电容C5的一端，电容C4、电容C5的另一端接地；第二组并联电路沿着信号接收方向的正极端连接电容C6的一端，电容C6的另一端接地；第三组并联电路沿着信号接收方向的负极端连接电容C7，电容C7的另一端接地；同时，在三组并联电路组成的串联电路的前段与后端分别串联微带线M1、M5。\n[0015] 其中，所述至少两个串联的电容为4个。其中所述电容为贴片电容。\n[0016] 其中，所述混合分配装置还包括功率放大器，所述功率放大器设置在微带合路器的至少一个射频信号输入口之前。\n[0017] 所述装置进一步包括与所述多个输入端、至少一个微带分配器和一个低频分配器之间的反向使用的微带合路器，用于接收5M到2.5G的CATV与Wi-Fi的混合信号，以从所述混合信号中分离出CATV信号和Wi-Fi信号。\n[0018] 根据本发明的另一方面，提出了一种射频信号与CATV信号混合分配的方法，该方法采用上述射频信号与CATV信号混合分配装置，该方法包括以下步骤：（1）首先将射频信号通过微带分配器，进行分配后传输到相应的微带合路器的一个输入口，同时，将CATV信号通过CATV低频分配器进行分配后传输到相应的微带合路器的另外一个输入口；（2）然而通过微带合路器把分配后的射频信号与CATV信号合路后输出。\n[0019] 本发明通过采用对多路信号先分后合的方法，并且对合路器的内部电路进行改造，以微带线构成电感，实现了Cable&Wi-Fi系统的低损耗、高隔离的信号传输。\n附图说明\n[0020] 图1是现有技术中射频信号与CATV信号的电路的基本结构；\n[0021] 图2是现有技术中现有技术的合成分配器原理图；\n[0022] 图3是根据本发明第一实施例的射频信号与CATV信号混合分配装置；\n[0023] 图4是根据本发明第二实施例的射频信号与CATV信号混合分配装置；\n[0024] 图5是根据本发明第三实施例的射频信号与CATV信号混合分配装置；\n[0025] 图6是根据本发明第四实施例的射频信号与CATV信号混合分配装置；\n[0026] 图7是本发明的微带合路器的电路原理图；\n[0027] 图8是CATV四分配器（即，分路器或分支器）的电路原理图；\n[0028] 图9是Wi-Fi四分配器（即，分路器或分支器）的电路原理图；\n[0029] 图10是在首先出现CATV与Wi-Fi混合信号后，将微带合路器反着作为分路器来使用的电路原理图。\n[0030] 如图所示，为了能明确实现本发明的实施例的结构，在图中标注了特定的结构和器件，但这仅为示意需要，并非意图将本发明限定在该特定结构、器件和环境中，根据具体需要，本领域的普通技术人员可以将这些器件和环境进行调整或者修改，所进行的调整或者修改仍然包括在后附的权利要求的范围中。\n具体实施方式\n[0031] 下面结合附图和具体实施例对本发明提供的一种射频信号与CATV信号低损耗高隔离的混合分配进行详细描述。同时在这里做以说明的是，为了使实施例更加详尽，下面的实施例为最佳、优选实施例，对于一些公知技术本领域技术人员也可采用其他替代方式而进行实施；而且附图部分仅是为了更具体的描述实施例，而并不旨在对本发明进行具体的限定。\n[0032] 在本发明的普遍实施例中，该射频信号与CATV信号混合分配装置包括多个输入端，至少一个微带分配器、一个CATV低频分配器以及多个微带合路器；其中多个输入端中的一个为CATV信号输入端，其余的为射频信号输入端，所述CATV信号输入端与所述CATV低频分配器耦合，所述射频信号输入端与对应的所述微带分配器耦合；至少一个微带分配器总的分路信号的数量N等于CATV低频分配器分路信号的数量N，所述分路信号的数量等n\n于合路器的数量N；并且所述分路信号的数量N满足以下公式：N=2（n=2、3、4……）。其中从每个射频信号输入端进来的信号，通过相应的所述微带分配器，先进行分配后传输到相应的微带合路器的一个输入口，CATV信号输入端进来的信号也通过CATV低频分配器进行分配后传输到相应的微带合路器的另外一个输入口，最后通过所述微带合路器把分配后的射频信号与CATV信号合路后输出。\n[0033] 【实施例1】\n[0034] 本发明第一优选实施例的射频信号与CATV信号混合分配装置如图3所示。该混合分配装置包括三个输入端、两个微带四分配器、一个CATV低频八分配器以及八个微带合路器。两个微带四分配器是工作于2.4GHZ-2.5GHZ的由微带构成的分配器，其与常规分配器的不同之处在于采用微带线构成电感，如图9所示；CATV低频八分配器与传统CATV系统里用的磁环构成的分配器是一致的。Wi-Fi与CATV的微带合路器能够采用计算机辅助设计的微带电路来构成。所述微带四分配器可以将进入的射频信号均分或按一定比例分配；所述CATV低频八分配器可以将CATV信号均分或按一定比例分配。\n[0035] 其中第一、第二输入端为射频信号（Wi-Fi）输入端、第三输入端为CATV信号输入端。第一、第二微带四分配器与第一、第二输入端分别耦合，从而接收射频信号，并将射频信号总共分为八路。同时，CATV低频八分配器与第三输入端耦合，从而接收CATV信号，并将CATV信号分为八路。在使用过程中，其工作原理为：每个从射频信号输入端进来的信号，通过相应的微带四 分配器，进行低损耗地分配后传输到相应的微带合路器的一个输入口，CATV输入端进来的信号也通过CATV低频八分配器进行低损耗地分配后传输到相应的微带合路器的另外一个输入口，最后通过微带合路器把分配后的射频信号与CATV信号进行低损耗高隔离地合路后输出，这样的好处是：相对5MHZ-2.5GHZ的宽频分路器，Wi-Fi与CATV信号分路器（即，分配器或分支器）的频宽相对窄多了，设计的性能指标就很容易达到，生产的成本也大幅下降。其中，可选地，所述混合分配装置还可以包括功率放大器（未图示），所述功率放大器设置在微带合路器的至少一个射频信号输入口之前。即，在相应的微带四支器将射频信号（Wi-Fi）进行低损耗地分配后，传输到相应的微带合路器的一个输入口之前，加入功率放大器，以提高wi-fi信号的接收灵敏度。\n[0036] 【实施例2】\n[0037] 本发明第二优选实施例的射频信号与CATV信号混合分配装置1如图4所示。该混合分配装置包括三个输入端、两个微带二分配器、一个CATV低频四分配器以及四个微带合路器。两个微带二分配器是工作于2.4GHZ-2.5GHZ的由微带构成的分配器，CATV低频四分配器与传统CATV系统里用的磁环构成的分配器是一致的，其电路原理图如图8所示。Wi-Fi与CATV的微带合路器能够采用计算机辅助设计的微带电路来构成。所述微带二分配器可以将进入的射频信号均分或按一定比例分配；所述CATV低频四分配器可以将CATV信号均分或按一定比例分配。\n[0038] 其中第一、第二输入端为射频信号（Wi-Fi）输入端、第三输入端为CATV信号输入端。第一、第二微带二分配器与第一、第二输入端分别耦合，从而接收射频信号，并将射频信号总共分为四路。同时，CATV低频四分配器与第三输入端耦合，从而接收CATV信号，并将CATV信号分为四路。在使用过程中，其工作原理为：每个从射频信号输入端进来的信号，通过相应的微带二分配器，进行低损耗地分配后传输到相应的微带合路器的一个输入口，CATV输入端进来的信号也通过CATV低频四分配器进行低损耗地分配后传输到相应的微带合路器的另外一个输入口，最后通过微带合路器把分配后的射频信号与CATV信号进行低损耗高隔离地合路后输出。\n[0039] 【实施例3】\n[0040] 本发明第三优选实施例的射频信号与CATV信号混合分配装置如图5所示。该混合分配装置包括五个输入端、四个微带二分配器、一个CATV低频八分配器以及八个微带合路器。四个微带二分配器是工作于2.4GHZ-2.5GHZ的由微带构成的分配器，其原理与传统的高频分配器相同；CATV低频八分配器与传统CATV系统里用的磁环构成的分配器是一致的。\nWi-Fi与CATV的微带合路器能够采用计算机辅助设计的微带电路来构成。所述微带二分配器可以将进入的射频信号均分或按一定比例分配；所述CATV低频八分配器可以将CATV信号均分或按一定比例分配。\n[0041] 其中第一、第二、第三、第四输入端为射频信号（Wi-Fi）输入端、第五输入端为CATV信号输入端。第一、第二、第三、第四微带二分配器与第一、第二、第三、第四输入端分别耦合，从而接收射频信号。同时，CATV低频八分配器与第五输入端耦合，从而接收CATV信号。在使用过程中，其工作原理为：每个从射频信号输入端进来的信号，通过相应的微带二分配器，进行低损耗地分配后传输到相应的微带合路器的一个输入口，CATV输入端进来的信号也通过CATV低频八分配器进行低损耗地分配后传输到相应的微带合路器的另外一个输入口，最后通过微带合路器把分配后的射频信号与CATV信号进行低损耗高隔离地合路后输出。\n[0042] 【实施例4】\n[0043] 本发明第四优选实施例的射频信号与CATV信号混合分配装置如图6所示。该混合分配装置包括二个输入端、一个微带四支器、一个CATV低频四支器以及四个微带合路器。\n微带四支器是工作于2.4GHZ-2.5GHZ的由微带构成的分配器，其原理与传统的高频分配器相同；CATV低频四分配器与传统CATV系统里用的磁环构成的分配器是一致的。Wi-Fi与CATV的微带合路器能够采用计算机辅助设计的微带电路来构成。所述微带四支器可以将进入的射频信号均分或按一定比例分配；所述CATV低频四支器可以将CATV信号均分或按一定比例分配。\n[0044] 其中第一输入端为射频信号（Wi-Fi）输入端、第二输入端为CATV信号输入端。微带四分支器与第一输入端耦合，从而接收射频信号。同时，CATV低频四分支器与第二输入端耦合，从而接收CATV信号。在使用过程中，其工作原理为：每个从射频信号输入端进来的信号，通过相应的微带分四支器，进行低损耗地分配后传输到相应的微带合路器的一个输入口，CATV输入端进 来的信号也通过CATV低频四分配器进行低损耗地分配后传输到相应的微带合路器的另外一个输入口，最后通过微带合路器把分配后的射频信号与CATV信号进行低损耗高隔离地合路后输出。\n[0045] 其中，可选地，所述混合分配装置还包括功率放大器，所述功率放大器设置在微带合路器的至少一个射频信号输入口之前。即，在相应的微带四支器将射频信号（Wi-Fi）进行低损耗地分配后传输到相应的微带合路器的一个输入口之前，加入功率放大器，以提高wi-fi信号的接收灵敏度。虽然仅在第一、第四实施例中加入了功率放大器，然而对于本领域技术人员应当理解该功率放大器可以应用于本发明的每一个实施例中。\n[0046] 【实施例5】\n[0047] 在如果首先遇到5M到2.5G的Cable&Wi-Fi混合信号时，可以首先把微带合路器反着使用作为分路器，从而得到CATV和Wi-Fi两路信号，其原理图如图10所示。然后如以上实施例所述，再进行先分后合的方式实现宽频信号的分配，其原理如上述实施例，在这里将不再赘述。\n[0048] 本发明优选实施例的微带合路器的电路原理图如图7所示。如上实施例1-实施例5所述，微带合路器的一个输入口（第一输入口）接入射频信号，另外一个输入口（第二输入口）接入CATV信号。该微带合路器包括以下元器件。\n[0049] 在对应于接入射频信号的第一串联通路中的电器元件包括四个串联连接的电容（C8、C9、C10、C11）；在每个电容沿着信号接收方向的正极端（阳极）连接一组串联电路，从而在整个串联通路中并联四个串联电路（M6、C12）、（M7、C13）、（M8、C14）、（M9、C15），该串联电路由微带线与电容构成，该串联电路的一端与相应的串联通路中的电容的正极端连接，另一端接地。\n[0050] 在对应于接入CATV信号的第二串联通路中的电器元件包括：三组并联电路（C1、M2）、（C2、M3）（C3、M4）分别串联连接，其中每个并联电路由电容与微带线并联构成，第一组并联电路的两端分别连接电容C4、C5的一端，电容C4、C5的另一端接地；第二组并联电路沿着信号接收方向的正极端（C2的阳极）连接电容C6的一端，电容C6的另一端接地；第三组并联电路沿着信号接收方向的负极端（C3的阴极）连接电容C7，电容C7的另一端接地；\n同时，在三组并联电路组成的串联电路的前端与后端分别串联微带线（M1、 M5）。末端的微带线（M5）从而输出CATV信号与第一串联通路末端的电容（C11）输出的射频信号混合后输出。\n[0051] 上述微带合路器中的电容优选为贴片电容，同时在这里需要说明的是上述第一串联通路的电器元件是一种优选的实施方案，仅在于说明该第一串联通路的优选结构的原理，而并不旨在限制于此，即，在第一串联通路上的串联电容（C8、C9、C10、C11）及其对应的串联电路（M6、C12）、（M7、C13）、（M8、C14）、（M9、C15）也可以由两组、三组、五组等来实现。\n[0052] 采用上述电路结构的微带合路器，由于利用微带线路作为电感，并同时可以采用高频贴片电容来组成，从而与原有的方案相比较，具有以下优势：1、主要是插损和隔离度等的性能参数比原来好了许多；2、由于微带线的一致性，产品生产加工的一致性容易保证，性价比较高。\n[0053] 最后应说明的是，以上实施例仅用以描述本发明的技术方案而不是对本技术方法进行限制，本发明在应用上可以延伸为其他的修改、变化、应用和实施例，并且因此认为所有这样的修改、变化、应用、实施例都在本发明的精神和教导范围内。