專利名稱：抽頭天線單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及本發(fā)明涉及一種抽頭天線單元，它包括一個(gè)與電視同軸電纜相連的信號(hào)波分器，其輸出端與一個(gè)濾波器相連，這個(gè)濾波器可以是一個(gè)聲表面波(SAW)濾波器，可以在電視同軸電纜的能譜中選擇一個(gè)電平低但頻帶窄的信號(hào)，例如頻帶寬度為100～200 kHz，電平比主干線低40 dB，頻率范圍為50～800 MHz。這一信號(hào)不在視頻信號(hào)中載送，而是用10千比特每秒的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行AM調(diào)制，這些數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)再調(diào)制到902～928 MHz，例如916MHz，未注冊(cè)的ISM頻帶的一個(gè)載波信號(hào)上，并用一付獨(dú)立的天線廣播給接收單元，例如一個(gè)遙控器。
此外，本發(fā)明涉及一種雙向抽頭天線單元，它支持家用裝置的雙向通信，例如家里的遙控器，它能發(fā)射900 MHz的數(shù)據(jù)給抽頭天線。這種數(shù)據(jù)被抽頭天線單元收到，經(jīng)過(guò)解調(diào)后，然后或者以一個(gè)低于50MHz的頻率經(jīng)分離器／合成器再調(diào)制到同軸電纜上，或者在一個(gè)連接器上作為基帶信號(hào)供使用，或者通過(guò)處理器或者調(diào)制解調(diào)器發(fā)送出去。通過(guò)這種方式，抽頭天線單元前面或者安裝在抽頭天線單元里面的設(shè)備，可以收到家里的裝置，例如遙控器，發(fā)來(lái)的命令或者數(shù)據(jù)。
2．現(xiàn)有技術(shù)迄今為止，與遙控器的通信都是通過(guò)電話調(diào)制解調(diào)器或者通過(guò)IR信號(hào)從電纜箱進(jìn)行的。此外，有人建議用無(wú)線電信號(hào)與遙控器通信。但是，沒(méi)有人提到過(guò)采用本地發(fā)射機(jī)或者本地收發(fā)信機(jī)。
還有，到目前為止，有人建議在視頻信號(hào)內(nèi)傳輸另一個(gè)信號(hào)。請(qǐng)參考以下美國(guó)專利。
專利號(hào) 專利權(quán)人4807031Broughton等等4920503Cook5200822Bronfin等等5213337Sherman5251301Cook5539471Myhrvold等等5572247Montgornery等等5621471Kim等等5655945Jani5666293Metz等等5675575小Wall等等5708476Myhrvold等等發(fā)明簡(jiǎn)述本發(fā)明提供了一種抽頭天線單元，它包括一個(gè)信號(hào)分離電路，與一根同軸電纜相連接，這一根同軸電纜是為用戶電子裝置例如電視接收機(jī)服務(wù)的，這一信號(hào)分離電路用于將信號(hào)從同軸電纜分離出來(lái)；還包括一個(gè)濾波器，與信號(hào)分離電路的輸出端相連，用于在同軸電纜的能譜中選擇低電平窄頻帶信號(hào)；還包括解調(diào)這一低電平窄頻帶信號(hào)攜帶的信號(hào)的電路；將輸出信號(hào)調(diào)制到未注冊(cè)的頻帶上去的電路；以及一付輸出天線，該天線跟調(diào)制電路相連，能夠在有限的發(fā)射-接收區(qū)域內(nèi)發(fā)射調(diào)制信號(hào)。


圖1是按照本發(fā)明的教導(dǎo)構(gòu)造的一付單向抽頭天線單元的原理電路框圖；圖2是按照本發(fā)明的教導(dǎo)構(gòu)造的一付雙向抽頭天線單元的原理電路框圖。
優(yōu)選實(shí)施方案參考圖1，本發(fā)明涉及一種抽頭天線單元10，它可以是一個(gè)單向系統(tǒng)(見(jiàn)圖1)，也可以是一個(gè)雙向系統(tǒng)(見(jiàn)圖2)。一種單向抽頭天線單元10的電路11用圖1的原理圖說(shuō)明，它包括一個(gè)波分器12，與一根同軸電纜14相連接，該同軸電纜通向一個(gè)用戶電子裝置，比如一臺(tái)電視接收機(jī)。通過(guò)波分器12，從電纜14分離出來(lái)的信號(hào)經(jīng)過(guò)一個(gè)聲表面波(SAW)濾波器16，然后用一個(gè)放大器18放大。將放大器18的輸出饋入解調(diào)器20，并將解調(diào)器的輸出傳送給調(diào)制器22。
與調(diào)制器22相連接的還有一個(gè)振蕩器24，它能輸出902～928 MHz之間的頻率，它被叫做900 MHz(標(biāo)稱的)振蕩器24。然后，這一信號(hào)用放大器26再一次放大，通過(guò)天線28輸出。
這里的SAW濾波器16能夠選擇位于TV同軸電纜14能譜內(nèi)某處的低電平窄頻帶信號(hào)，例如，100-200 kHz寬，電平比主干線低40dB，頻率大約為50～800MHz之間。在此以前，這一信號(hào)已經(jīng)用10千比特每秒的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)調(diào)制。該數(shù)據(jù)由解調(diào)器20解調(diào)，然后用調(diào)制器22再調(diào)制到900 MHz這樣的載波上去，通過(guò)單向天線28廣播出去。
這一同軸電纜14通常是75歐姆的同軸電纜，其上具有高達(dá)800MHz的已調(diào)制信號(hào)。正常情況下它的終端接有一個(gè)F連接器。
同軸電纜14上的信號(hào)的信號(hào)源可以是一個(gè)電纜頭端、一個(gè)室外變頻器、一個(gè)衛(wèi)星或者M(jìn)MDS LNB。如果是LNB，信號(hào)的頻率通常在200～400 MHz范圍內(nèi)。
波分器12后面的電纜14也是一根75歐姆的同軸電纜，它通向一臺(tái)TV、一個(gè)VCR、一個(gè)電纜箱、一個(gè)衛(wèi)星IRD或者一個(gè)MMDS IRD。抽頭天線單元10可以用或者一個(gè)F連接器，或者一根伸出抽頭天線單元(10)的一段短同軸電纜來(lái)構(gòu)成。
波分器12可以集成在SAW濾波器16中，它的插入損耗應(yīng)當(dāng)小于1．5dB，具有平坦的同軸信號(hào)帶寬。
SAW濾波器16被調(diào)整到抽頭天線信號(hào)的中心頻率上，頻帶的邊緣處非常陡峭。
抽頭天線28的抽頭天線信號(hào)可以位于一個(gè)TV頻道的頻帶邊緣，在一個(gè)TV頻道的頻帶內(nèi)，或者位于一個(gè)TV頻道的聲音副載波上，或者位于同軸電纜信號(hào)頻譜內(nèi)的其它某個(gè)地方。它可以是AM、FM或者相位調(diào)制的信號(hào)，至少比主TV信號(hào)的電平低40分貝，考慮到價(jià)格因素，采用AM調(diào)制最好。
第一放大器18提供足夠的增益，將抽頭天線信號(hào)放大到足以方便地進(jìn)行AM解調(diào)。
解調(diào)器20是一個(gè)簡(jiǎn)單的AM檢波器，它能輸出一個(gè)數(shù)字基帶信號(hào)。輸出的數(shù)字信號(hào)是一個(gè)10千比特每秒的比特流。
任選連接器21可以從另一個(gè)裝置比如一臺(tái)PC或一個(gè)調(diào)制解調(diào)器直接輸入一個(gè)數(shù)字比特流。在這種情況下，可能不需要同軸接收電路。
再調(diào)制器22和(標(biāo)稱)900 MHz的振蕩器24被提供并在902～928 MHz頻帶內(nèi)進(jìn)行調(diào)諧。它的幅度、頻率和相位特性根據(jù)實(shí)驗(yàn)來(lái)確定。
再調(diào)制器22是AM或者OOK類型的調(diào)制器，它根據(jù)FCC第15部分的規(guī)則在未注冊(cè)操作的限制條件下設(shè)計(jì)。它的電特性根據(jù)實(shí)驗(yàn)確定。
第二放大器，也就是輸出放大器26根據(jù)FCC第15部分的規(guī)則在未注冊(cè)操作的限制條件下驅(qū)動(dòng)RF單向天線28。它的電特性是根據(jù)實(shí)驗(yàn)確定。
在900 MHz的頻率上，RF天線28可以放在抽頭天線單元10中。單元10的工作參數(shù)，例如信號(hào)幅度或信號(hào)強(qiáng)度，是由所需要的發(fā)射區(qū)域或者發(fā)射距離決定的。
從這一單向抽頭天線28發(fā)射出去的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)或者數(shù)據(jù)包可以用家里或者辦公室里的無(wú)線裝置接收和使用，例如，由通用遙控器接收和使用。在這一點(diǎn)上，通用遙控器能夠接收IR碼，控制現(xiàn)在正在銷售或者將來(lái)會(huì)生產(chǎn)出來(lái)的任何一種用戶電子裝置。擁有顯示器的遙控器可以下載節(jié)目指南數(shù)據(jù)、廣告、文字、游戲或者可執(zhí)行碼。
這種總是開機(jī)的有顯示器的遙控器可以看成是咖啡桌上的“廣告牌”，一排排地顯示。適合于固定在一個(gè)表面，例如冰箱磁鐵上的這種裝置，由美國(guó)專利第08／829928號(hào)公開，該專利于1997年4月1日提交，這里將這一專利引入作為參考。這些裝置有一個(gè)接收機(jī)，用于接收來(lái)自單向天線28的信號(hào)，構(gòu)成一種新的通信媒介，也就是同軸電纜到TV的數(shù)字無(wú)線電發(fā)射機(jī)，用于將數(shù)據(jù)傳送給家里用電池供電的所有裝置，通過(guò)顯示器顯示出來(lái)。
抽頭天線單元10可以有一個(gè)電池供電的電源，用于為抽頭天線單元10的各個(gè)電路供電，或者可以有一個(gè)變壓器供電的電源，從給電視機(jī)(或者其它用戶電子裝置)供電的AC電源獲得能量或者直接插入家里墻上的普通AC插座。
現(xiàn)在參考圖2，其中示出了一個(gè)雙向抽頭天線單元50，它包括一付雙向天線52和圖1所示的所有部件。除此以外，這一抽頭天線單元50還包括一個(gè)天線濾波器54，與雙向天線52相連。這一天線濾波器54可以是SAW類型的濾波器并調(diào)諧到由家用裝置或電池供電裝置所發(fā)送的中心頻率上。精確的頻率響應(yīng)曲線是由單元50的工作參數(shù)決定的，例如，這些工作參數(shù)是所需要的信號(hào)強(qiáng)度和發(fā)射區(qū)大小或者發(fā)射距離。輸入信號(hào)用第三放大器56放大，然后將放大器56的輸出信號(hào)提供給解調(diào)器58。放大器56的增益充分地增強(qiáng)從雙向抽頭天線52輸入的信號(hào)電平，使其足以被方便地解調(diào)。
解調(diào)器58是一個(gè)簡(jiǎn)單的AM或者FSK類型的解調(diào)器，它能輸出數(shù)字基帶信號(hào)。輸出的這一數(shù)字信號(hào)是一個(gè)大約10千比特每秒的比特流。這一基帶信號(hào)可以隨意地加在連接器68上。
任選的數(shù)據(jù)處理可以由任選的數(shù)據(jù)處波單元60提供，它能提供兩個(gè)重要的功能1．它能判斷出是家里(或者鄰居家里)幾個(gè)裝置中的哪一個(gè)在發(fā)射信號(hào)給該單元，然后決定抽頭天線單元56是否應(yīng)當(dāng)對(duì)這一信號(hào)做出響應(yīng)。
2．它能夠控制送往同軸電纜14或者送往連接器70的上行業(yè)務(wù)。這一業(yè)務(wù)常常用上行的協(xié)議來(lái)安排或者登記通信。
因此，很可能要將這一數(shù)字處理功能包括在抽頭天線單元50的數(shù)字處理單元60里。任選的連接器70可以在數(shù)字處理單元60和與它連接的其它設(shè)備(例如PC)之間進(jìn)行單向或者雙向數(shù)字通信。
另一個(gè)任選的調(diào)制解調(diào)器72位于數(shù)字處理單元60和連接器74之間，它可以是一個(gè)電話調(diào)制解調(diào)器、一個(gè)同軸電纜調(diào)制解調(diào)器或者是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口，以提供對(duì)電話、同軸電纜或者另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)(例如數(shù)字電纜網(wǎng)或者局域網(wǎng))的連接。
數(shù)據(jù)處理單元60的輸出被提供給調(diào)制器62，調(diào)制器62連接了一個(gè)本地振蕩器64，它調(diào)諧到電纜14的上行信令頻帶上，通常低于50MHz。它的準(zhǔn)確幅度、頻率和相位特性都是根據(jù)抽頭天線單元50的工作參數(shù)確定的，例如所需要的信號(hào)強(qiáng)度和傳輸距離。
調(diào)制器62接收任選的數(shù)字處理單元60的輸出和本地振蕩器64的輸出，這種調(diào)制的類型依賴于電纜系統(tǒng)的上行信令要求。此外，它的電特性依賴于所需要的信號(hào)強(qiáng)度和傳輸距離。
最后，將振蕩器64的輸出信號(hào)放大，提供一個(gè)足夠強(qiáng)的信號(hào)給同軸電纜14。它的電特性取決于電纜系統(tǒng)的要求。
從以上說(shuō)明可以清楚地看到，本發(fā)明的單向抽頭天線單元10和雙向抽頭天線單元50有許多優(yōu)點(diǎn)，一些優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)在前面進(jìn)行了介紹，其它的優(yōu)點(diǎn)則是固有的。還有，可以修改抽頭天線單元10或者50而不會(huì)偏離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)。因此，本發(fā)明的范圍只是由以下權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求
1．一種抽頭天線單元，其特征在于包括信號(hào)分離裝置(12)，與一根同軸電纜(12)相連，該同軸電纜為一個(gè)用戶電子裝置，例如一臺(tái)電視接收機(jī)提供服務(wù)，該信號(hào)分離裝置(12)用于將信號(hào)從同軸電纜(14)中分離出來(lái)；一個(gè)濾波器(16)，與所述信號(hào)分離裝置(12)的一個(gè)輸出端連接，用于在同軸電纜(14)的能譜內(nèi)選擇一個(gè)低電平窄帶信號(hào)；對(duì)所述低電平窄頻帶信號(hào)攜帶的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)的裝置(20)；將輸出信號(hào)調(diào)制到未注冊(cè)的頻帶內(nèi)的載波上去的裝置(22)；以及一付輸出天線(28或者52)，它與所述調(diào)制裝置(22)相連，能夠在有限的發(fā)射-接收區(qū)域內(nèi)發(fā)射調(diào)制過(guò)的輸出信號(hào)。
2．權(quán)利要求1的抽頭天線單元，其特征在于調(diào)制裝置22的輸出信號(hào)中有在其上疊加的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。
3．權(quán)利要求1的抽頭天線單元，其特征在于所述信號(hào)分離裝置(12)還包括信號(hào)合成裝置(12)，而且該單元還包括與所述天線(28或者52)連接的一個(gè)天線濾波器(54)和與所述天線濾波器(54)連接的第二解調(diào)裝置(58)，作為解調(diào)器，它與第二調(diào)制裝置(62)的輸入端相連，該調(diào)制裝置(62)還從一個(gè)本地振蕩器(64)接收一個(gè)載波頻率，這一本地振蕩器通常調(diào)諧在低于50 MHz的同軸電纜(14)的上行信令頻帶上，第二調(diào)制裝置(62)與連接在同軸電纜(14)上的所述信號(hào)分離和合成裝置(12)相連。
4．權(quán)利要求3的抽頭天線單元，其特征在于所述的第二調(diào)制裝置(62)與一個(gè)放大器(66)相連，這一個(gè)放大器通過(guò)所述分離裝置(12)與同軸電纜(14)相連。
5．權(quán)利要求3的抽頭天線單元，其特征在于有一個(gè)數(shù)字處理單元連接在第二個(gè)解調(diào)裝置(58)和第二個(gè)調(diào)制裝置(62)之間。
6．一種方法，用于發(fā)射與用戶電子裝置，例如一臺(tái)電視接收機(jī)，相連的同軸電纜(14)所攜帶的局部區(qū)域信號(hào)，這一方法的特征在于它包括以下步驟從同軸電纜(14)分離出一個(gè)信號(hào)；對(duì)分離出來(lái)的信號(hào)濾波，用于從同軸電纜(14)的能譜中選擇一個(gè)低電平窄帶信號(hào)；用一個(gè)解調(diào)器解調(diào)這一低電平窄帶信號(hào)攜帶的信號(hào)；將來(lái)自解調(diào)器的輸出信號(hào)調(diào)制到一個(gè)載波上去，其頻率處于未注冊(cè)的頻帶內(nèi)，并通過(guò)天線(28或者52)在一個(gè)局部區(qū)域內(nèi)輸出所述信號(hào)。
7．權(quán)利要求6的方法，其特征在于它還包括以下步驟通過(guò)天線(28或者52)接收一個(gè)由家內(nèi)適用的發(fā)射機(jī)在未注冊(cè)的頻帶內(nèi)廣播的信號(hào)；對(duì)收到的信號(hào)濾波，解調(diào)濾波的信號(hào)；用一個(gè)被調(diào)諧在同軸電纜(14)的上行信令頻帶內(nèi)的本地振蕩日的載頻再調(diào)制這一信號(hào)，它通常是低于50 MHz的載波信號(hào)；以及將再調(diào)制過(guò)的信號(hào)提供給與天線(28或者52)相連的同軸電纜(14)。
8．權(quán)利要求7的方法，其特征在于包括在對(duì)被解調(diào)信號(hào)再進(jìn)行調(diào)制之前，包括對(duì)解調(diào)過(guò)的信號(hào)進(jìn)行數(shù)字處理的步驟。
9．權(quán)利要求8的方法，其特征在于數(shù)字處理包括判斷收到的信號(hào)是不是來(lái)自范圍內(nèi)的一個(gè)特定單元，如果是這樣，就將這一信號(hào)發(fā)送給同軸電纜(14)。
10．一種天線單元與一個(gè)連接器相連，該連接器為這一天線單元提供一個(gè)基帶數(shù)字輸入信號(hào)，該天線單元的特征在于，所述連接器與用于將輸入信號(hào)調(diào)制到未注冊(cè)的頻帶內(nèi)的載波上去的裝置(62)相連；與所述調(diào)制裝置(62)相連，能夠在有限的發(fā)射-接收區(qū)域內(nèi)發(fā)射輸出的調(diào)制信號(hào)的一付輸出天線(28或者52)。
11．一種抽頭天線單元，其特征在于它包括第一輸入端口，與這第一輸入端口相連用來(lái)接收提供給這第一輸入端口的信號(hào)的電路，與這一個(gè)電路相連，用來(lái)將所述信號(hào)調(diào)制到未注冊(cè)的無(wú)線電頻帶里的載波上去的一個(gè)調(diào)制器，還有與所述調(diào)制器的輸出端相連，用來(lái)將調(diào)制信號(hào)發(fā)射到有限的接收區(qū)域的一付天線(28或者52)。
12．權(quán)利要求11的抽頭天線單元，其特征在于所述電路包括一個(gè)處理器(60)，用于變換所述信號(hào)的格式。
13．權(quán)利要求12的抽頭天線單元，其特征在于該抽頭天線單元包括與所述電路相連的一個(gè)輸入／輸出端口以及與所述輸入／輸出端口相連的一個(gè)調(diào)制解調(diào)器。
14．權(quán)利要求11的抽頭天線單元，其特征在于所述電路包括信號(hào)接收電路，與所述天線(28或者52)相連，用來(lái)接收信號(hào)。
15．權(quán)利要求14的抽頭天線單元，其特征在于所述電路包括一個(gè)處理器(60)，用于變換這兩個(gè)信號(hào)中任意一個(gè)的格式。
16．權(quán)利要求15的抽頭天線單元，其特征在于包括與所述電路相連的一個(gè)輸入／輸出端口，以及與所述輸入／輸出端口相連用來(lái)接收或者發(fā)送格式化過(guò)的信號(hào)的一個(gè)調(diào)制解調(diào)器。
17．權(quán)利要求12的抽頭天線單元，其特征在于所述處理器(60)有一個(gè)連接器輸入，用來(lái)將基帶數(shù)字輸出信號(hào)提供給所述處理器(60)，以便于雙向通信。
18．權(quán)利要求12的抽頭天線，其特征在于所述處理器(60)有一個(gè)PC連接器輸入，用于將一個(gè)PC數(shù)字輸出信號(hào)提供給所述處理器(60)，以便與與這一個(gè)PC雙向通信。
19．權(quán)利要求12的抽頭天線，其特征在于所述處理器(60)有一個(gè)包括一個(gè)調(diào)制解調(diào)器的連接器輸入，用于將一個(gè)數(shù)字輸出信號(hào)提供給所述處理器(60)，以便于雙向通信。
全文摘要
這里的抽頭天線單元包括:信號(hào)分離電路(12),與一根同軸電纜(14)相連,該同軸電纜為用戶電子裝置提供服務(wù),例如為電視機(jī)提供服務(wù),該信號(hào)分離電路(12)用于從同軸電纜(14)分離出一個(gè)信號(hào);一個(gè)濾波器(16),與信號(hào)分離電路(12)的一個(gè)輸出端相連,用于從同軸電纜的能譜中選擇一個(gè)低電平窄帶信號(hào):解調(diào)出這一低電平窄帶信號(hào)攜帶的信號(hào)的電路;將輸出信號(hào)調(diào)制(22)到未注冊(cè)的頻帶里的載波上去的電路;以及一付輸出天線(28或者52),它與調(diào)制電路(22)相連,能夠?qū)⒄{(diào)制過(guò)的信號(hào)發(fā)射到一個(gè)有限的發(fā)射－接收區(qū)里。
文檔編號(hào)H04N5/44GK1291386SQ99802291
公開日2001年4月11日 申請(qǐng)日期1999年1月19日 優(yōu)先權(quán)日1998年1月21日
發(fā)明者保羅·V·達(dá)爾比, 約翰·R·湯普森, 邁克爾·哈納菲 申請(qǐng)人:發(fā)展產(chǎn)品有限公司