ES2241983T3 - Acopladores rf de banda ancha economizadores de ganancia inversa. - Google Patents

Abstract

Acoplador direccional RF de banda ancha (6) para insertar en una línea de transmisión coaxial perteneciente a una red bidireccional de CATV, que comprende una puerta IN para recibir una señal de aguas abajo de entrada, una puerta OUT o THROUGH y por lo menos una puerta TAP, transmitiendo dicha puerta OUT una primera señal dividida por una línea troncal (4) y, transmitiendo dicha puerta TAP una segunda señal dividida por una línea de extensor (7), y que comprende unos medios para dividir (61) la señal de entrada en la puerta IN en una componente de banda de frecuencias bajas y una componente de banda de frecuencias altas, someter cada una de dichas componentes a un tratamiento (62, 62¿) y recombinar ambas componentes tratadas (61¿, 61¿¿) en la puerta OUT y la puerta TAP, caracterizado porque dichos medios de tratamiento comprenden un primer acoplador direccional (62), que actúa sobre la componente de señal de banda de frecuencias altas y presenta una pérdida de paso asimétrica y una pérdidaen tomas de -x dB y -XdB, respectivamente, y un segundo acoplador direccional (62¿), que actúa sobre la componente de señal de banda de frecuencias bajas y presenta una pérdida de paso y una pérdida en tomas de -y dB y -Y dB, respectivamente, siendo Y = X y, preferentemente, Y y (x, X, y, Y > 0).

Description

Acopladores RF de banda ancha economizadores de ganancia inversa.

Campo de la invención

La presente invención se refiere a nuevos acopladores direccionales RF de banda ancha y baja pérdida por inserción inversa (o por retorno) para utilizar en el campo de la teledistribución por cable, denominada también televisión por antena colectiva o TV por cable (CATV).

Antecedentes tecnológicos y técnica anterior

Debido a las enormes posibilidades que la desrreglamentación ha brindado a los operadores de red, el cable híbrido de fibra óptica-coaxial (HFC) está siendo ampliamente utilizado actualmente en el campo de los servicios integrados de banda ancha y alta frecuencia (vídeo analógico y digital, vídeo a la carta, datos de aguas arriba y aguas abajo, telefonía por cable). El HFC comprende una mezcla de cables de telecomunicación constituida por cables de fibra óptica y cables coaxiales que forman partes diferentes de una red que transmite información de difusión, tal como vídeo, datos y voz.

Habitualmente, las empresas operadoras de cable local (CATV) pueden utilizar el cable de fibra óptica desde una cabecera de red o un concentrador de servicios (centro de distribución) hasta los nodos servidores, o nodos HFC, situados cerca de los usuarios comerciales o residenciales (denominados en lo sucesivo "abonados") y, a continuación, utilizar el cable coaxial desde estos nodos hasta dichos abonados. La tecnología HFC presenta la ventaja de poner a disponibilidad del usuario final algunas de las conocidas características del cable de fibra óptica, tales como el gran ancho de banda y la baja sensibilidad al ruido (o baja interferencia), sin necesidad de cambiar la red de cable coaxial instalada existente.

La Figura 1 representa un anillo 1 de 2 fibras típico que constituye el segmento principal de los nodos HFC 2, representando cada uno de dichos nodos un punto de convergencia, donde la señalización óptica de aguas abajo se convierte en una señal eléctrica y se transmite por medio del cable coaxial hasta los cables de bajada de las dependencias del cliente individual 3.

La red coaxial comprende líneas madre, cada una de las cuales presenta una serie de amplificadores de señal distribuidos en cascada 5, denominadas líneas troncales 4. Las líneas se dividen mediante acopladores direccionales 6, creando extensores de línea acoplada o líneas de distribución 7. Éstas últimas incluyen un grupo de tomas o multitomas 8 para la distribución final de la señal a los abonados (domicilios o empresas) 3. Los divisores son dispositivos pasivos multidireccionales (de 2 a 8 puertas de salida) que se diferencian de los acopladores direccionales porque, a diferencia de éstos últimos, dividen equitativamente las señales RF en las puertas de salidas.

Las multitomas tradicionales han sido sustituidas recientemente por la denominada tecnología "plug-in", mientras la línea pasiva se mantiene igual. Si se considera el ejemplo de una multitoma de 4 direcciones, en el pasado, ésta se instalaba en la fachada del edificio y presentaba cuatro salidas provistas de filtros externos posiblemente muy voluminosos. Este diseño presenta muchos inconvenientes, entre ellos, su desagradable aspecto, los malos contactos, el posible fraude, etc. En la tecnología "plug-in", todos los componentes están incluidos en una caja, presentando dicha tecnología una serie de ventajas con respecto a las multitomas tradicionales, tales como la ausencia de filtros externos y de parámetros ajustables electrónicamente, la posibilidad de proporcionar tornillos antifraude, la ausencia de bucles de cable (elección de la dirección de entrada), contactos fiables, etc.

La CATV ha sufrido una intensa revolución tecnológica desde la llegada de las aplicaciones interactivas, en particular, las relacionadas con los servicios de Internet, en una red bidireccional que ha sustituido a la red unidireccional tradicional. Habitualmente, la planta de cable presenta duplexación para permitir la comunicación aguas arriba (del abonado a la cabecera de red) y la comunicación aguas abajo (de la cabecera de red al abonado). En Estados Unidos, donde los servicios de datos cumplen los estándares DOCSIS, el ancho de banda de aguas arriba está comprendido entre los 5 y los 42 MHz y el ancho de banda de aguas abajo está comprendido entre 54 y 862 MHz. En Europa, donde los servicios de datos se ajustan a los estándares EuroDOCSIS, el ancho de banda de aguas arriba se halla entre los 5 y los 65 MHz, mientras que el ancho de banda de aguas abajo se halla entre los 88 y los 862 MHz.

La aplicación masiva ha dado luz a nuevos productos, tales como módems de cable, unidades de interfaz de red, atenuadores escalonados invertidos, etc. La estructura de la red también ha cambiado, pasando de la topología tronco-ramas a la topología en estrella. A partir del nodo del abonado, la antigua tecnología coaxial se conserva en los amplificadores troncales, extensores de línea y componentes de líneas pasivas, tales como divisores, acopladores direccionales y multitomas.

Los módems de cable se utilizan para transmitir información aguas arriba desde los PC individuales hasta la estación de antena (cabecera de red). Un módem de cable es un dispositivo que permite conectar un PC a una línea de CATV local y recibir datos a alrededor de 1,5 Mb/s. Esta velocidad de transmisión de datos sobrepasa en mucho la de los módems utilizados previamente (28,8 y 56 Kb/s para los módems telefónicos y 128 Kb/s para los módems ISDN) y es más o menos la velocidad de transmisión de datos disponible mediante el servicio telefónico de línea de abonado digital (DSL). Habitualmente, el módem de cable se conecta a una tarjeta Ethernet estándar en el ordenador. Asimismo, es posible añadir o integrar un módem de cable en una caja de conexión que proporciona a un televisor canales para el acceso a Internet.

Debido a que, entre la cabecera de red y cada abonado final, las pérdidas a través de la serie de cables, componentes pasivos como los acopladores, etc. pueden ser muy elevadas, el módem de cable debe transmitir una señal de nivel muy alto (entre 50 y 65 dBmV) para compensar la pérdida en las tomas y los acopladores direccionales. Una consecuencia negativa de lo anterior es que el contenido armónico de la señal aumenta de forma espectacular, provocando perturbaciones.

Una posible solución para resolver este problema se indica en el documento EP-A-0 827 297, que da a conocer un acoplador direccional en el que se aplican diferentes atenuaciones a las señales de aguas abajo y aguas arriba para permitir que las señales de aguas arriba se originen en los abonados individuales al mismo nivel y, a pesar de eso, se reciban en un amplificador de aguas arriba común sustancialmente al mismo nivel. La diferente atenuación para las señales de aguas abajo y aguas arriba se consigue mediante la combinación de un par de acopladores direccionales y un filtro díplex. Los acopladores y el filtro díplex efectúan conjuntamente la separación entre las señales de aguas abajo destinadas a los abonados y las señales de aguas arriba generadas por los abonados.

Objetivos de la invención

La presente invención tiene como objetivo proporcionar una solución para evitar los inconvenientes de la técnica anterior.

En particular, la presente invención tiene como objetivo proporcionar una solución para reducir, con respecto a la técnica anterior, la pérdida de la señal de aguas arriba en la línea de la red coaxial, manteniendo la misma pérdida en la señal de aguas abajo.

Otro de los objetivos de la presente invención es limitar las pérdidas por inserción de los acopladores direccionales en las líneas troncales.

Sumario de la invención

El primer objeto de la presente invención se refiere a un acoplador direccional RF de banda ancha para insertar en una línea de transmisión coaxial perteneciente a una red bidireccional de CATV, que comprende una puerta IN para recibir una señal de aguas abajo de entrada, una puerta OUT o THROUGH y por lo menos una puerta TAP, transmitiendo dicha puerta OUT una primera señal dividida por una línea troncal y, transmitiendo dicha puerta TAP una segunda señal dividida por una línea de extensor, y que comprende medios para dividir la señal de entrada en la puerta IN en una componente de banda de frecuencias bajas y una componente de banda de frecuencias altas, someter cada una de dichas componentes a un tratamiento y recombinar ambas componentes tratadas en la puerta OUT y la puerta TAP, caracterizado porque dichos medios de tratamiento comprenden un primer acoplador direccional, que actúa sobre la componente de señal de banda de frecuencias altas y presenta una pérdida de paso asimétrica y una pérdida en tomas de -x dB y -XdB, respectivamente, y un segundo acoplador direccional (62'), que actúa sobre la componente de señal de banda de frecuencias bajas y presenta una pérdida de paso y una pérdida en tomas de -y dB y -Y dB, respectivamente, siendo Y \leq X y, preferentemente, Y \approx y (x, X, y, Y > 0).

Preferentemente, dichos medios para dividir y recombinar señales son diplexores RF.

La presente invención puede llevarse a la práctica, a título de ejemplo, para una componente de señal de frecuencia baja comprendida en la banda de paso de 5 a 65 MHz y una componente de señal de frecuencia alta comprendida en la banda de paso de 54 MHz a 1 GHz.

De forma ventajosa, la comunicación aguas arriba de la red tiene lugar en el ancho de banda de 5 a 42 MHz o de 5 a 65 MHz, y la comunicación aguas abajo de la red tiene lugar en el ancho de banda de 54 a 862 MHz o de 88 a 862 MHz.

En una forma de realización preferida de la presente invención, el valor de X está comprendido en el intervalo de 8 a 35 y el valor de Y está comprendido en el intervalo de 3 a 8.

Un segundo objeto de la presente invención se refiere a una toma direccional o multitoma, que comprende un divisor multidireccional conectado directamente en una única caja con un acoplador direccional como el indicado anteriormente. La toma direccional o multitoma puede configurarse de forma ventajosa de acuerdo con la tecnología "plug-in".

Otro de los objetos de la presente invención está relacionado con una red coaxial RF conectada a un nodo HFC de una red bidireccional de CATV, caracterizada porque las líneas de distribución a los abonados se ramifican en líneas troncales madre mediante acopladores direccionales como los indicados anteriormente.

Finalmente, otro de los objetos de la presente invención se refiere a una red coaxial RF conectada a un nodo HFC o una red bidireccional de CATV, caracterizada porque las bajadas de cable en los abonados individuales se realizan por medio de multitomas como las indicadas anteriormente.

Breve descripción de los dibujos

La Figura 1, como se ha indicado, representa esquemáticamente una arquitectura de red HFC habitual para la distribución de CATV.

La Figura 2 representa esquemáticamente un acoplador direccional con pérdida por inserción simétrica según la técnica anterior.

La Figura 3 representa un acoplador direccional RGST según la presente invención, con pérdida por inserción asimétrica, es decir, con pérdida de aguas abajo distinta a la pérdida de aguas arriba.

La Figura 4 representa esquemáticamente un acoplador direccional RGST ampliado según la presente invención.

Descripción de una forma de realización preferida de la técnica anterior

La Figura 2 representa un acoplador direccional tradicional. La puerta (o terminal) de entrada IN del acoplador está conectada a la línea coaxial principal de aguas arriba, y la puerta de salida OUT (o puerta THROUGH) está conectada a la línea coaxial principal de aguas abajo. Estas líneas están provistas de amplificadores bidireccionales. La señal se desvía también hacia una línea secundaria al nivel del acoplador (puerta TAP).

Se supone por convención que la señal de entrada es de 0 dB, y que cada componente de la señal de salida bipartita ha disminuido de intensidad: -x dB en la puerta OUT y -X dB en la puerta TAP. Puede elegirse una relación x/X que asegure una pérdida baja a lo largo de la línea principal (por ejemplo, de -1 dB en la puerta OUT y de -16 dB en la puerta TAP). Dichos acopladores direccionales RF se basan en dos transformadores interconectados. La relación x/X puede cambiarse con facilidad modificando la relación de espiras de dichos transformadores (n1 y n2). En esta tecnología, la pérdida de aguas arriba es generalmente igual a la pérdida de aguas abajo.

Para incrementar la intensidad de la señal en la puerta TAP, la señal de la puerta IN puede amplificarse hasta + 10 dB utilizando un amplificador de aguas arriba de 10 dB, generando de ese modo una señal TAP de -6 dB. Dichas variaciones son posibles gracias a la tolerancia TV y PC común.

En la dirección aguas arriba, debe esperarse la misma pérdida (por ejemplo, de -16 dB). En el caso de los acopladores tradicionales con pérdidas de -8 dB a -35 dB, la pérdida de señal invertida se halla dentro del intervalo comprendido entre -8 y -35 dB también. Esta pérdida es demasiado alta y el módem de cable tiene muchas dificultades para llegar correctamente hasta la estación cabecera de red. Por lo tanto, debe aplicarse una ampliación de 50 a 65 dB-mV a la señal del módem de cable para compensar las pérdidas en las tomas y los acopladores direccionales.

Descripción de una forma de realización preferida de la invención

Para reducir la pérdida, la denominada tecnología RGST (Reverse Gain Saving Technology) se basa en la innovadora idea de permitir que el módem de cable no trabaje a un nivel de señal de entrada tan elevado como el necesario en la tecnología de la técnica anterior.

La tecnología RGST está destinada a fabricar nuevos acopladores direccionales con una pérdida por inserción inversa baja, hecho que justifica el término que le ha sido asignado. En la teoría de filtros, la pérdida por inserción es una pérdida adicional entre la fuente y la carga ocasionada por la inserción de un dispositivo (pérdida por inserción = pérdida por dispersión + pérdida por reflexión o por retorno).

La idea consiste, pues, en reducir esta pérdida hasta -3 o -4 dB como máximo, mientras se mantiene la pérdida en la línea de aguas abajo dentro del intervalo de -8 a -35 dB para proporcionar una relación señal TV-ruido adecuada para los abonados.

Este principio se implementa según la presente invención de la forma que se describe esquemáticamente en la Figura 3.

En la tecnología RF de banda ancha, los diplexores 61, 61' y 61'', conocidos de por sí, son separadores que efectúan una división bidireccional (o recombinación) de una señal de entrada en una primera señal de banda alta de frecuencias y una segunda señal de banda baja de frecuencias, respectivamente. Por ejemplo, la banda de paso del filtro pasabaja puede estar comprendida entre los 5 y los 65 MHz y la banda de paso del filtro pasa alta puede estar comprendida entre los 88 MHz y \sim 1 GHz. Cada una de dichas señales puede, por consiguiente, ser sometida a un tratamiento específico 62 y 62', tal como el filtrado PI, la atenuación, etc., antes de ser mezcladas o recombinadas de nuevo mediante un diplexor del mismo tipo.

Según una forma de realización preferida de la presente invención, dicho tratamiento separado para la señal de baja frecuencia y la señal de alta frecuencia se lleva a cabo insertando un acoplador direccional de última generación en cada componente entre dos diplexores. En ese momento, es posible ajustar dichos acopladores para diferenciar entre las pérdidas de aguas arriba y las pérdidas de aguas abajo. Por ejemplo, en la banda de frecuencias altas (aguas abajo), se puede elegir -1 dB para el terminal OUT y -16 dB para el terminal TAP, como se hacía anteriormente, mientras que, en la banda de frecuencias bajas (aguas arriba), se puede reducir la pérdida del terminal TAP en -4 dB, a expensas de una degradación de la señal en el terminal OUT, y la pérdida del terminal OUT también en -4 dB (en realidad, cuanto más alta sea la pérdida de la puerta TAP, más baja será la pérdida por inserción de la puerta OUT).

Por consiguiente, uno de los objetivos particulares de la presente invención es proporcionar, a un acoplador direccional RGST, las especificaciones siguientes a nivel de la puerta TAP: -X dB aguas abajo, estando el valor de X preferentemente comprendido entre 8 y 35, y -Y dB aguas arriba, estando el valor de Y preferentemente comprendido entre 3 y 8.

La Figura 4 representa una forma de realización preferida ampliada de la presente invención correspondiente a una adaptación para la transferencia de potencia de varios amperios y la inserción de fusibles en el circuito.

Claims (10)

1. Acoplador direccional RF de banda ancha (6) para insertar en una línea de transmisión coaxial perteneciente a una red bidireccional de CATV, que comprende una puerta IN para recibir una señal de aguas abajo de entrada, una puerta OUT o THROUGH y por lo menos una puerta TAP, transmitiendo dicha puerta OUT una primera señal dividida por una línea troncal (4) y, transmitiendo dicha puerta TAP una segunda señal dividida por una línea de extensor (7), y que comprende unos medios para dividir (61) la señal de entrada en la puerta IN en una componente de banda de frecuencias bajas y una componente de banda de frecuencias altas, someter cada una de dichas componentes a un tratamiento (62, 62') y recombinar ambas componentes tratadas (61', 61'') en la puerta OUT y la puerta TAP, caracterizado porque dichos medios de tratamiento comprenden un primer acoplador direccional (62), que actúa sobre la componente de señal de banda de frecuencias altas y presenta una pérdida de paso asimétrica y una pérdida en tomas de -x dB y -XdB, respectivamente, y un segundo acoplador direccional (62'), que actúa sobre la componente de señal de banda de frecuencias bajas y presenta una pérdida de paso y una pérdida en tomas de -y dB y -Y dB, respectivamente, siendo Y \leq X y, preferentemente, Y \approx y (x, X, y, Y > 0).

2. Acoplador direccional (6) según la reivindicación 1, caracterizado porque dichos medios de división y recombinación de señales están constituidos por unos diplexores RF (61, 61', 61'').

3. Acoplador direccional (6) según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque la componente de señal de baja frecuencia está comprendida en la banda de paso de 5 a 65 MHz y la componente de señal de alta frecuencia está comprendida en la banda de paso de 54 MHz a 1 GHz.

4. Acoplador direccional (6) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la comunicación aguas arriba de la red tiene lugar en el ancho de banda de 5 a 42 MHz o de 5 a 65 MHz.

5. Acoplador direccional (6) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la comunicación aguas abajo de la red se lleva a cabo en el ancho de banda de 54 a 862 MHz o de 88 a 862 MHz.

6. Acoplador direccional (6) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el valor de X está comprendido en el intervalo de 8 a 35 y el valor de Y está comprendido en el intervalo de 3 a 8.

7. Toma o multitoma direccional (8), que comprende un divisor multidireccional conectado directamente, en una caja única, a un acoplador direccional según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6.

8. Toma o multitoma direccional (8) según la reivindicación 7, caracterizada porque está configurada según la tecnología "plug-in".

9. Red coaxial RF conectada a un nodo HFC de una red bidireccional de CATV, caracterizada porque las líneas de distribución a los abonados se ramifican en líneas troncales madre mediante acopladores direccionales (6) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6.

10. Red coaxial RF conectada a un nodo HFC de una red bidireccional de CATV, caracterizada porque las bajadas de cable en los abonados individuales se realizan por medio de multitomas (8) según la reivindicación 7 u 8.