专利名称：将不平衡信号线连接到平衡信号线的耦合装置的制作方法
背景技术：
本发明涉及视频信号传输系统，特别涉及一种低噪声的耦合装置，将一个屏蔽的不平衡的视频信号耦合到平衡的无屏蔽的双铰合线。
有线电视(CATV)是在75Ω同轴电缆线上传输信号的。在该电缆上传输2～60个频道，其频率范围为50～500MHz。许多家庭和商业大楼以前都安装了无屏蔽的双铰合线组成的电话线。标准的无屏蔽的电话线的双铰合线(UTP)的特性阻抗为100Ω。有时希望用这种电缆线传输视频信号，特别在尚未安装标准有线电视电缆的情况下，或者与同轴电缆比较价格差异是重要的情况下。
但存在着若干困难，而这些困难同使用无屏蔽的双铰合线电缆相关。首先，通过标准CATV同轴电缆进行传输是不平衡的。对不平衡信号使用该UTP电缆的任何尝试将导致CATV信号的不可接受的辐射和衰减。在CATV信号使用的宽的频率范围上对电缆进行匹配和平衡的常规技术都不能提供最佳的性能。非最佳的匹配方法是可以显著地缩短UTP电缆的长度，这样可以用来传输这种未经放大的视频信号。
此外，由于该UTP是无屏蔽的，因此它对于噪声或其他RF干扰是特别敏感的。常规的噪声抑制技术或装置在宽的CATV频谱上是无效的，复杂的，和/或势必导致对视频信号的过分的衰减。
发明概述本发明公开了一种无源的，高效的，低噪声的耦合装置，该装置包括一种平衡-不平衡变压器和噪声降低电路，它们专门用来将在75Ω传输线或连接器上的不平衡视频信号转换到在100Ω传输线或连接器上的平衡信号，或者反过来也一样。该装置将允许使用100Ω的无屏蔽的双铰合线，例如普通的电话线，用于多路传输50到500MHz频率范围内的视频信号。在典型的应用中将具有一第一耦合装置，连接在携带CATV信号的75Ω电缆和该UTP电缆的始端之间，还具有一第二耦合装置，连接在该UTP电缆的另一端，以便转回到75Ω的不平衡信号，用于将其输入电视接收机或其他的视频装置。
最佳实施例是这样一个电路板，其一边为75Ω的不平衡的传输线，而另一边为100Ω的平衡的传输线，用磁导率很高的环形磁心的平衡-不平衡变压器将其分开。一个用来抑制噪声的共模的扼流图插在平衡的这边。该扼流圈有两个环形磁心，其一具有高磁导率，而另一个具有低的磁导率，并具有100Ω特性阻抗的绕组。在装置的平衡的这一边上的共模的环形分流器对噪声提供进一步的抑制。连接这些元件的电路板的迹线既对平衡边也对不平衡边阻抗进行适当匹配。
本发明的特征和优点在于该装置能有效地使用UTP电缆传输CATV信号或类似的信号。另一优点在于实现所说无源耦合装置。
本发明的特征和优点在于该装置在与CATV相关的宽频范围上提供优良的噪声抑制特性。
本发明的特征和优点在于在UTP导线部分的每一端可使用所描述的两个单元。其中一个耦合在75Ω不平衡线和100Ω平衡线之间，而另一个相同装置也可用来耦合100Ω平衡线和在视频装置上的75Ω不平衡线。
附图简要说明
图1是本发明的一种示意图。
图2是本发明使用两个所描述装置的应用的方块图。
图3是该装置的顶视图。
图4是本发明的侧视图。
图5是该装置电路板的仰视图。
最佳实施例的详细说明参照图1，本发明的优选实施例的示意图通常由标号10所表示的装置来描述。该装置插在具有第一特性阻抗75Ω的不平衡信号线和具有第二特性阻抗100Ω的平衡信号线之间。在图1示意图上，装置10主要包括一个平衡-不平衡变压器14，它具有三组绕组14.1，14.2，14.3，一个扼流圈16，具有四组绕组16.1，16.2，16.3，16.4，以及一个共模的分流器18，具有两组绕组18.1，18.2。该装置可以描写成由平衡-不平衡变压器14分开的一个不平衡边20和一个平衡边22。该装置的不平衡边20可通过不平衡边端口21连接到具有第一特性阻抗的信号线，例如75Ω的同轴电缆。装置的平衡边22可通过平衡边端口23连接到平衡线，例如100Ω的无屏蔽的双铰合线UTP。
参照图2，它表示本发明的一个应用。同轴电缆24连接到第一装置10.1的不平衡边20，该同轴线由传输CATV或类似信号的一个内导体26，以及围绕该26的接地屏蔽的外导体28组成，而所说装置10.1的平衡边22连接到无屏蔽的双铰合线(UTP)电缆30的第一端29。UTP30的正端或第二端31连接到相同的第二装置10.2的平衡边22。所说装置10的不平衡边20用同轴电缆40或其他合适的连接器直接连接到终端视频装置42，例如一台电视接收机。
参照图3、4和5，它们表示装置10的实施例的顶视图，侧视图，和仰视图。电路板46用于安装和支持平衡-不平衡变压器14，扼流圈16，以及分流器18这些主要元件。该电路板一般可以用如RF4这样的环氧树脂玻璃纤维材料制造。该板有一个顶面48和一个底面49，两个面上都镀有铜。不平衡边20和平衡边22通常由平衡-不平衡变压器14和虚线50分开。不平衡边20有一端头51，包括穿过板46的孔52以及围绕所说孔的迹线54。该端头51通过在图5中所示底边55上的第一输入信号线54连接到平衡-不平衡变压器14。所说第一输入信号线54通过端头60经由第一输入引线58连接到平衡-不平衡变压器14。装置10的不平衡边20还有两个端头62，64，用于连到屏蔽的外导体28。所说端头62，64连接到接地迹线66，该迹线66在横跨板46的顶面48的长度平伸并围绕每个其他不同的端头。连接到屏蔽的外导体的端头62，64通过第二输入信号线67经由第二平衡-不平衡引线65连接到平衡-不平衡变压器14，该第二输入信号引线67表示成板46的底面49上的一条迹线。平衡-不平衡变压器14具有两个分别连接到端头70，71的两个输出引线68，69。端头70，71连接到设置在板46底面上的平衡-不平衡变压器输出迹线72，74。该平衡-不平衡变压器输出迹线72，74连接到焊接到扼流圈16的一对输入端80，81的端头76，77。平衡-不平衡变压器14可以具有磁导率至少为100的环形磁心。
所示扼流圈16包括两组环形磁心对82，84。每组环形磁心对82，84是由高磁导率的铁氧体的第一环形磁心86和导磁率相对低的铁粉心的第二环形磁心88组成。相适应地，第一铁氧体磁心的磁导率将至少为4000，比第二铁粉心磁心的大。对铁氧体磁心，合适的磁导率为10,000，而对铁粉心磁心为35。该高固定磁心对低频噪声提供更大的衰减，而低磁导率磁心在高频范围提供更有效的衰减。如图3所示，在所说环形磁心对上绕组16.1，16.2，16.3，16.4在它们被绕在每对环形磁心82，84之前是一对铰合在一起的导线89，91，其中之一表示成空心的89，而另外的一个表示成实心的91。每个导线89，91都有导体部分和绝缘部分。导体部分和绝缘部分都按一定的规格制造的。并这样来选择绝缘部分的材料，即给出特性阻抗基本上为100Ω的双铰合线，这个阻抗与第二特性阻抗相匹配。申请人已发现，用0.0095英尺聚四氟乙烯(Teflon)绝缘的34号导线对双铰合线绕组16.1，16.2，16.3，16.4将提供合适的特性阻抗。在每对磁心82，84上，铰合线对89，91可以绕上10圈34号，AWG导线。
在扼流圈输入端80，81的相对方向配置焊到端头94，95的扼流圈输出端90，92。该端头94，95连接到起输出信号线99，100作用的迹线97，98，而该输出线99，100连接到输出端头102，103。
跨立在输出信号线99，100上的是普通模式的分流器18。该共模的分流器18具有一第一绕组18.1和一第二绕组18.2，它们分别的空心的和实心的方式表示在图4中。绕组18.1，18.2分别具有连接到端头110，112的一第一绕组引线106和一第二绕组引线108。2个绕组18.1，18.2也具有一第一绕组接地引线114和一第二绕组接地引线116，它们都焊到端头118。所说端头118连接到板46的底面49的迹线120，该迹线120转到连接到接地迹线66的端头62。该第一绕组和第二绕组每组在环形磁心上绕六圈。如描绘的那样，该环形磁心具有双重磁心。两者都是铁粉心磁心，磁导率为35。
该装置按以下方式工作参照图2，两个装置10.1，10.2可以插在UTP电缆30的每个端29，31上。每个装置的不平衡边20通常连接到无屏蔽的CATV信号传输电缆24和连到电视接收机42或其他视频装置的电缆40或连接器。每个装置的平衡边22通常连接到UTP电缆30的每个端29，31。参照图1，平衡-不平衡变压器14用来平衡不平衡的信号。第一绕组14.1加上第二绕组14.2的圈数对第二绕组14.2加上第三绕组14.3的圈数的比为9∶10，该比值将实质上用来使特性阻抗从75Ω增至100Ω。
离开平衡-不平衡变压器14的平衡信号通过由电路板46的底面上的迹线72，74组成的该平衡-不平衡变压器输出信号线进行传输。相隔一定距离形成的迹线72，74保持100Ω的阻抗。之后该平衡信号进入扼流圈16，其中，绕制的绕组16.1，16.2，16.3，16.4对任何具有噪声特性的不平衡信号提供很高的阻抗，而对平衡的信号提供很低的阻抗。双重的磁心布局提供宽带的噪声衰减。使用两组磁心对将扼流圈的输入和输出隔开一定的距离，并且电容耦合量最小。之后该被平衡的以及噪声被减小了的信号出现在扼流圈的输出端90，92上，并连接到由在板的底面55上由迹线97，98组成的输出信号线99，100。共模的分流器18跨接在输出信号线99，100的两端。分流器18有两个绕组18.1，18.2，使得任何不平衡信号视为对地一个很低的阻抗，而平衡信号视为对地一个很高的阻抗。
共模扼流圈16和共模分流器18将使75Ω电缆上的任何外部输入的噪声有效地降低到最小。因此它们可以使75Ω电缆同来自100Ω电缆的任何不平衡的噪声相隔离。
输出信号装置99，100连接到现有的UTP电缆。在该UTP电缆的相反端，附加的第二装置10被连接到在该第二装置的平衡边端头的UTP电缆。之后CATV信号根据以上所描述的情况以相反的方式输入并通过该第二装置。然而元件功能是相同的。在该UTP电缆上拾取到的任何噪声都将被抑制掉或通过共模扼流圈16和共模的分流器18分流到地。平衡信号通过平衡-不平衡变压器转换为不平衡信号，并进而转换到75Ω。之后75Ω被连接到电缆或合适的连接器，以便连接到电视接收机或其他的视频装置。
在此对于元件使用“输入”和“输出”只是习惯问题，以便区分元件上的引线而并不是表示信号必须按特定的方向通过该器件或元件传输。如上所述，参照图1和2，CATV信号在输出信号线99，100输入到第二装置10.2并在输入信号线54，67输出。
本发明可以其他特定的方式实施而不偏离其精神或基本属性。因此希望本发明实施例无论从哪一方面看都只考虑成说明而不是限制，为指出本发明的范围，只参照附加的权利要求而不是上述说明书。
权利要求
1.一种耦合装置，用于不平衡信号线和平衡信号线之间的连接，前者具有第一特性阻抗，后者具有第二特性阻抗，该不平衡信号线包括一个接地的导体，该耦合装置包括a)一个平衡-不平衡变压器，包括一对平衡-不平衡变压器输入引线，一对平衡-不平衡变压器输出引线，以及一个磁心，输入引线连接到不平衡信号线，该形成的平衡-不平衡变压器用于使该第一特性阻抗同该第二特性阻抗相匹配，并在输出引线上提供基本平衡的信号；b)一个共模的扼流圈，包括一个磁心，一对绕组，一对输入端，以及一对输出端，绕组的输入端电连接到平衡-不平衡变压器输出端引线；以及c)一个共模的分流器，包括一个磁心，一具有第一绕组引线和一对应的第一绕组接地引线的第一绕组，以及具有第二绕组引线和对应的第二绕组接地引线的第二绕组，该第一绕组接地引线和第二绕组接地引线电连接到接地的导体，该第一绕组引线和第二绕组引线跨接在该共模扼流圈的输出端。
2.按照权利要求1的耦合装置，还包括在其上面安装平衡-不平衡变压器，共模扼流圈，以及共模分流器的电路板。
3.按照权利要求2的耦合装置，还包括配置在该电路板上的一对输出信号线，该信号线相隔一定距离配置、以便具有基本上与第二特性阻抗相匹配的一个特性阻抗。
4.按照权利要求1的耦合装置，其中，一对共模扼流圈的绕组是铰合在一起的，每个绕组包括一导体部分和一绝缘部分，形成的导体部分和绝缘部分使这对绕组具有同第二特性阻抗基本相匹配的一个特性阻抗。
5.按照权利要求2的耦合装置，还包括一对配置在该电路板上的输入信号线，该形成的输入信号线相隔一定距离配置，以便具有基本上与第一特性阻抗相匹配的一个特性阻抗。
6.按照权利要求1的耦合装置，其中，该共模扼流圈还包括一对环形磁心，绕在该环形磁心上的一对绕组，该环形磁心彼此的磁导率基本不相同。
7.按照权利要求6的耦合装置，其中，一个环形磁心是铁粉心环形磁心，而另一个是铁氧体环形磁心。
8.按照权利要求4的耦合装置，其中，该绝缘部分由聚四氟乙烯组成。
9.按照权利要求6的耦合装置，其中，平衡-不平衡变压器的环形磁心的磁导率至少为1000。
10.按照一种耦合装置，用于不平衡信号线和平衡信号线之间的连接，前者具有第一特性阻抗，后者具有第二特性阻抗，该不平衡信号线包括一个接地的导体，该平衡信号线包括一种无屏蔽的双铰合线，该耦合装置包括a)一个能连接到该不平衡信号线的输入端口和一个能连接到该平衡信号线的输出端口；b)一个平衡-不平衡变压器，包括一对平衡-不平衡变压器输入引线，一对平衡-不平衡变压器输出引线，以及至少具有固定磁导率为1000的一个磁心，该输入引线电连接到该输入端口形成的平衡-不平衡变压器用于使第一特性阻抗和第二特性阻抗相匹配并在该输出引线上提供一个平衡信号；以及c)一个共模的扼流圈，包括一个磁心，一对绕组，一对输入端，以及一对输出端，其中，共模的扼流圈的这对绕组是铰合在一起的，每个绕组包括导体部分和绝缘部分，形成的导体部分和绝缘部分使这对绕组具有基本上同第二特性阻抗相匹配的一个特性阻抗，该绕组的输入端连接到平衡-不平衡变压器的输出引线，其输出端连接到该输出端口。
11.按照权利要求10的耦合装置，还包括一对输出信号线，因此共模扼流圈的输出端通过所说输出信号线连接到该输出端口，形成的输出信号线具有基本上等于第二特性阻抗的一个特性阻抗。
12.按照权利要求11的耦合装置，还包括一个共模的分流器，该分流器包括一第一绕组和一第二绕组，每个绕组具有两个引线，第一绕组的一个引线和第二绕组的一个引线连接到接地导体，而该第一绕组和第二绕组的另一引线连接到输出信号线的两端。
13.按照权利要求12的耦合装置，还包括一个电路板，在该电路板上安装平衡-不平衡变压器，共模的扼流圈，以及共模的分流器。
14.按照权利要求10的耦合装置，其中，共模扼流圈还包括一对磁心，每个磁心的磁导率彼此基本不相同。
15.按照权利要求13的耦合装置，还包括设置在该电路板上的一对输入信号线，该形成的输入信号线相隔一定距离配置，以便具有基本上与第一特性阻抗相匹配的一个特性阻抗。
16.按照权利要求14的耦合装置，其中，共模的扼流圈还包括第二对磁心，绕在第一对磁心上的一对绕组延长并绕到该第二对磁心上，该第二对环形磁心的每一个磁心的磁导率彼此基本不相同。
17.按照权利要求16的耦合装置，其中，两组磁心中之每组磁心包括一个铁粉心磁心和一个铁氧体磁心。
18.按照权利要求14的耦合装置，其中，绝缘部分由聚四氟乙烯组成。
19.按照一种耦合装置，用于不平衡视频传输电缆和平衡的无屏蔽的双导线之间的连接，前者具有第一特性阻抗，后者具有第二特性阻抗，该耦合装置包括a)一安装板；b)一对配置在该板上的输入信号线，该输入线可连接到不平衡视频传输电缆；c)一平衡-不平衡变压器，具有一个磁心，一第一绕组，一第二绕组，一第三绕组，这三个绕组串联连接，以及一对平衡-不平衡变压器输出引线，磁心具有超过1000的磁导率，输入信号线跨接在该第一绕组和第二绕组两端，输出信号线跨接在第二和第三绕组两端，平衡-不平衡变压器具有第一和第二绕组对第二和第三绕组的圈数比，使该平衡-不平衡变压器具有基本上与第二特性阻抗相匹配的一个输出阻抗；d)一共模扼流圈，包括一第一磁心，一第二磁心，以及一对绕组，第一磁心具有比第二磁心高的至少为4000的磁导率，这对绕组铰合在一起，绕组具有一对输入端和一对输出端，每个绕组有导体部分和绝缘部分，形成的导体部分和绝缘部分使该对导线具有基本上与第二特性阻抗相匹配的一个特性阻抗，绕组的输入端电连接到平衡-不平衡变压器的输出引线；e)一对配置在该板上的输出信号线，该输出信号线可连接到无屏蔽的双导线，该输出信号线连接到该共模扼流圈的输出端；以及f)一共模的分流器，包括一个磁心，一第一绕组，以及一第二绕组，该第一绕组和第二绕组在接地端相连接，该第一和第二绕组跨接在输出信号线两端。
20.按照权利要求19的耦合装置，其中，该输出信号线具有一定规格并在该板上相隔一定距离，以便基本上与无屏蔽的双导线的第二特性阻抗相匹配，以及其中该输入信号线具有一定规格并在该板上相隔一定距离，以便基本上与视频传输电缆的第一特性阻抗相匹配。
21.一种耦合装置，用于不平衡信号线和平衡信号线之间的连接，前者具有第一特性阻抗，后者具有第二特性阻抗，该不平衡信号线包括一个接地的导体，该耦合装置包括a)一个平衡-不平衡变压器，包括一对平衡-不平衡变压器输入引线，一对平衡-不平衡变压器输出引线，以及一个环形磁心，输入引线连接到不平衡信号线，该形成的平衡-不平衡变压器用于使该第一特性阻抗同该第二特性相匹配，并在输出引线上提供平衡的信号；b)一个共模的扼流圈，包括第一对环形磁心，一对绕组，一对输入端，以及一对输出端，每个环形磁心彼此磁导率基本不相同，绕组的输入端连接到平衡-不平衡变压器输出引线；以及c)一共模分流器，包括一环形磁心，一第一绕组，以及一第二绕组，第一绕组和第二绕组电连接到接地导体，第一绕组和第二绕组跨接在共模扼流圈的输出端。
22.按照一种耦合装置，用于不平衡信号线和平衡信号线之间的连接，前者具有第一特性阻抗，后者具有第二特性阻抗，该不平衡信号线包括一个接地的导体，该平衡信号线包括一种无屏蔽的双铰合线，该耦合装置包括a)一个能连接到该不平衡信号线的输入端口和一个能连接到该平衡信号线的输出端口；b)一个平衡-不平衡变压器，包括一对平衡-不平衡变压器输入引线，一对平衡-不平衡变压器输出引线，以及至少具有固定磁导率为1000的一个环形磁心，该输入引线连接到该输入端口，形成的平衡-不平衡变压器用于使第一特性阻抗和第二特性阻抗相匹配并在该输出引线上提供一个平衡信号；以及c)一共模扼流圈包括第一对环形磁心，一对绕组，一对输入端，以及一对输出端，该对环形磁心的每个磁心的磁导率彼此基本不相同，该绕组的输入端连接到平衡-不平衡变压器的输出引线，其输出端连接到输出端口。
23.一种耦合装置，用于不平衡视频传输电缆和平衡的无屏蔽的双铰合线之间的连接，前者具有第一特性阻抗，后者具有第二特性阻抗，该耦合装置包括a)一安装板；b)一对配置在该板上的输入信号线，该输入线可连接到不平衡视频传输电缆；c)一平衡-不平衡变压器，具有一个环形磁心，一第一绕组，一第二绕组，一第三绕组，这三个绕组串联连接，以及一对平衡-不平衡变压器输出引线，该环形磁心具有超过1000的磁导率，输入信号线跨接在该第一绕组和第二绕组两端，输出信号线跨接在第二和第三绕组两端，平衡-不平衡变压器具有第一和第二绕组对第二和第三绕组的圈数比，使该平衡-不平衡变压器具有基本上与第二特性阻抗相匹配的一个输出阻抗；d)一共模扼流圈，包括一个铁氧体环形磁心，一个铁粉心环形磁心，以及一对绕组，该两个磁心轴向重叠在一起，第一环形磁心具有比第二环形磁心高的至少为4000的磁导率，这对绕组铰合在一起，具有一对输入端和一对输出端，每个绕组有导体部分和绝缘部分，形成的导体部分和绝缘部分使该对导线具有基本上与第二特性阻抗相匹配的一个特性阻抗，绕组的输入端连接到平衡-不平衡变压器的输出引线；e)一对配置在该板上的输出信号线，该输出信号线可连接到无屏蔽的双铰合线，该输出信号线连接到该共模扼流圈的输出端；以及f)一共模的分流器，包括一个环形磁心，一第一绕组，以及一第二绕组，该第一绕组和第二绕组在接地端相连接，该第一和第二绕组跨接在输出信号线两端。
24.按照权利要求23的耦合装置，其中，该输出信号线具有一定规格并在该板上相隔一定距离，以便基本上与无屏蔽的双铰合线的第二特性阻抗相匹配，以及其中，该输入信号线具有一定规格并在该板上相隔一定距离，以便基本上与视频传输电缆的第一特性阻抗相匹配。
全文摘要
本发明公开了一种无源的、高效的、低噪声的耦合装置,该装置包括一种平衡—不平衡变压器和噪声降低电路,它们专门用来将在75Ω传输线或连接器上的不平衡视频信号转换到在100Ω传输线或连接器上的平衡信号,或者反过来也一样。该装置将允许使用100Ω的无屏蔽的双铰合线,例如普通的电话线,用于多路传输50到500MHz频率范围内的视频信号或类似的信号。最佳实施例是这样一个电路板,其一边为75Ω的不平衡的传输线,而另一边为100Ω平衡的传输线,用磁导率很高的环形磁心的平衡－不平衡变压器将其分开。一个用来抑制噪声的共模的扼流圈插在平衡的这边。该扼流圈有两个环形磁心,其一具有高磁导率,而另一个具有低的磁导率,并具有100Ω特性阻抗的绕组。在装置的平衡的这一边上的共模的环形分流器对噪声提供进一步的抑制。连接这些元件的电路板的迹线既对平衡边也对不平衡边阻抗进行适当的匹配。
文档编号H03H7/42GK1175325SQ95197580
公开日1998年3月4日 申请日期1995年12月19日 优先权日1994年12月19日
发明者J·E·德克拉梅尔 申请人:Bh电子公司