专利名称：新型可寻址catv集线器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及有线电视HFC网络管理技术领域，具体地说是一种新型可寻址CATV集线器。
背景技术：
有线电视HFC网络迅猛发展，但网络管理却严重滞后，特别是有线电视HFC网络的服务计费和收费、服务质量、信息安全和故障隔离与恢复问题，长期困扰有线电视HFC网络的运营管理者。近年来出现的有线电视可寻址网络端口控制技术，给网络经营者解决服务收费问题提供了一定的帮助。这些系统的控制机构在前端机房，执行机构位于网络接入端口，单向接受前端管理控制计算机的指令，对网络用户接入端口进行相应的开关操作。这种系统仅能根据记录于管理信息系统内网络用户的缴费情况对网络用户接入端口实施相应的开关处理，普遍存在以下缺点1.计费方式单一，对电视用户来说，看多看少、看好看坏都以同样的价格收取同样的费用，无法同时满足网络用户对网络服务质量的不同要求，运营商也无法对连接于同一台有线电视可寻址用户管理系统终端控制器的电视用户提供不同级别的服务。
2.缺乏主动监测手段，不能有效防止在可寻址CATV集线器用户端口之后的私拉滥接现象的发生。
3.目前的有线电视可寻址用户管理系统终端控制器产品大多采用混合型一体化设计，不利于灵活组网、在线网络升级和在线维护，造成网络结构不合理，提高了网络建设成本。
4.目前的有线电视可寻址用户管理系统终端控制器产品大多数依靠加装设备箱来被动地防范针对其用户接入端口进行的私拉滥接、偷盗信号的行为。
发明内容
本实用新型的目的是设计一种可根据网络用户的不同需求向同一台CATV集线器所连接的网络用户提供不同级别服务的、采用灵活的模块化部件组合而成的、可采用简单安装工艺实现较高电磁屏蔽性能并具有较全面的自我安全保护功能的有线电视网络用户接入端口的新型可寻址CATV集线器。
本实用新型可寻址CATV集线器包括外壳A1、信号传输处理部件A2、供电电源A3、用户接入部件A4和管理控制部件A5，如图1所示。外壳A1由上盖和下腔盒两部分组成。上盖和下腔盒通过翻转轴销及螺栓相连，如图2所示。
下腔盒内分隔有子腔体，子腔体可至少二个，现图示子腔体有四个Q1-Q4，分别用于安装供电电源A3、管理控制部件A5、信号传输处理部件A2和用户接入部件A4，如图2所示。四个子腔体有机结合，并与上盖形成一个完整的铸铝外壳，如图3所示。
上盖与下腔盒通过翻转插销和四只紧固螺栓完成机械连接，形成一个可防雨、防尘、防冲击的铸铝外壳。通过在外壳上盖和下腔盒的结合部分加屏蔽丝，铸铝外壳可为安装于其内的电子部件提供良好的电磁屏蔽环境。
可寻址CATV集线器铸铝外壳可通过螺母和固定于安装面上的固定螺栓等安装部件直接固定于安装面上。铸铝外壳下腔盒内有固定螺栓安装孔，螺母与固定螺栓的连接需要在下腔体内部完成(如图2所示)。只有打开外壳上盖后才能将外壳与固定螺栓相脱离。这样，即是将可寻址CATV集线器设备的安装部件收敛于设备壳体内部。
上盖和下腔盒联合形成的可寻址CATV集线器铸铝外壳上盖，下腔盒上有锁孔，锁孔可外挂锁具(如图3所示)，防止外壳上盖可被随意开启。
可寻址CATV集线器铸铝外壳有一个完整的安装附件(如图4所示)。该安装附件用于将外壳安装到设备安装面上，并将外壳与护线盒有机连接起来，使外壳和护线盒的相对位置固定。通过一个安装在下腔盒前面、并通过电缆与管理控制部件相连位置传感器K1(如图4所示)，可感知外壳的下腔盒与护线盒之间的相对位置的变化。
管理控制部件A5包括数据调制解调器AM1、CPU及外围接口电路AM2、内置管理软件、外壳状态检测电路AM3组成，如图5(a)，(b)，(c)所示。
内置管理软件可完成如下功能1.在单向网络中，可寻址CATV集线器通过数据解调器和单片机的串行接口接收前端管理计算机下传的指令和数据，实现内部的数据更新，规则变化及至软件的升级；2.在双向网络中，可寻址CATV集线器还能通过单片机的串行接口和数据调制器把自身的状态信息和用户接入端口信息回传到前端计算机。CPU内保存着事件处理规则和全部用户接入端口的状态信息。
3.可接受、分析来自外壳状态检测电路的信号，并根据信号信息及预先设定的、针对各种信息的处理规则生成控制处理指令。
当外壳与护线盒之间的相对位置的变化超过预先设定的范围时，位置传感器K1可将相对位置变化的信息通过管理控制部件的外壳状态检测电路AM3传送到CPU。CPU根据预定的规则决定是将该信息经数据调制解调器AM1回传给网络前端管理系统，还是将该设备所有用户接入端口关闭，以保证其输入(/输出)和用户接入端口信号连接的安全性。当将该设备所有用户接入端口关闭后，所有端口只有通过网络前端管理系统发出控制指令才能恢复用户接入端口的正常使用状态。
外壳的下腔盒状态检测电路AM3还具有检测外壳上盖是否开启的功能。开盖传感器K2安装在外壳下腔盒内，通过电缆或印刷线路板(PCB)与管理控制部件A5的外壳状态检测电路AM3相连。当外壳上盖开启后，开盖传感器K2可将上盖开启的信息通过管理控制部件的外壳状态检测电路AM3传送到CPU，CPU根据预定的上盖开启处理规则判定上盖开启的合法性。当上盖开启被判定为非法时，CPU可将该信息经数据调制解调器AM1回传给网络前端管理系统，以便及时采取措施阻止破坏事件的发生。同时，也可以驱动声光报警装置并同时将该设备所有用户接入端口关闭，提醒网络用户向网络管理者报警，以保证可寻址CATV集线器设备的安全。当将该设备所有用户接入端口关闭后，所有端口只有通过网络前端管理系统发出控制指令才能恢复用户接入端口的正常使用状态。
本实用新型可寻址CATV集线器的信号传输处理部件A2由信号传输处理电路A21和射频输出电路A22组成(如图8所示)。信号传输处理电路A21可以是单向下行射频放大电路、双向射频放大电路、光电转换+单向下行射频放大电路(如光接收机)、光电/电光转换+双向射频放大电路(如光收发器)。射频输出电路A22可以由分支电路、分配电路或分支分配混合电路组成。
本实用新型可寻址CATV集线器信号传输处理部件的射频输出分配电路A22采用插片形式制作。插片与信号传输处理部件的采用通用的机械和电气连接接口，安装在信号传输处理部件的相同物理位置。这样，可寻址CATV集线器的信号传输处理部件通过选用不同的插件式分支器或分配器，可以根据需要，灵活改变信号传输处理部件的射频输出分配电路的形式，将经过信号传输处理电路A21处理的HFC网络的下行射频信号以分支或分配的方式馈送到各用户接入部件，并将来自于各用户接入部件的上行射频信号混合后送入信号传输处理电路A21。
用户接入部件的作用是将HFC网络的下行信号合理地分配到各用户接入端口；将来自于各用户接入端口的上行信号混合。也就是对于HFC网络传输的下行信号而言，用户接入部件是射频信号分配网络；对于HFC网络传输的上行信号而言，用户接入部件是射频信号混合网络。
本实用新型可寻址CATV集线器的用户接入部件采用压铸锌合金框架，每一个用户接入部件内含N个用户接入端口及每个端口的端口控制器。具有N个用户接入端口的用户接入部件个体可以以一个完整的部件安装在集线器外壳的Q4子腔体内。每个用户接入部件通过电缆与管理控制部件和信号传输处理部件相连接。也可以用M个具有N个用户接入端口的用户接入部件个体组成用户接入部件矩阵[A4]。该用户接入部件矩阵[A4]具有M×N个用户接入端口。矩阵中的每个用户接入部件个体均通过各自独立的电缆与管理控制部件和信号传输处理部件相连接。
用户接入部件的电路板通过焊接的方式与用户接入部件的压铸锌合金框架相连接。这样，即通过简单的安装工艺即可完成用户接入部件的电路板部分与其锌合金框架机械连接，又大大提高用户接入部件电路电气接地的可靠性。用户接入部件的电路板各用户接入端口之间开槽分隔，如图9所示。用户接入端口之间开槽，所开的槽可供隔离介质穿过或填充，以达到提高接入端口相互之间的隔离度的目的。
用户接入部件压铸锌合金框架采用如图11所示的结构锌合金外壳框架由一个横隔和多个竖隔组成框架结构。竖隔的高度A大于横隔的高度B，且竖隔和横隔的上边缘平齐。竖隔和与横隔的高度差大于用户接入部件的印刷线路板的厚度，使得用户接入部件的电路板由下方嵌入压铸锌合金外框架电路板上平面与图11中的安装面A接触时，锌合金框架的竖隔可穿过用户接入部件的电路板各用户接入端口之间所开的槽。这样，锌合金框架的竖隔就充当了端口隔离介质。在电路板上方，每个用户接入端口及其控制电路均被置于由两个竖隔和横隔及外框所形成的小腔体内。在电路板下方，用户接入端口与其两边相邻端口之间也被横隔相隔离。有效地保证了用户接入端口间的电磁隔离。
本实用新型可寻址CATV集线器同一用户接入部件的每个用户接入端口可独立选用不同的滤波器、衰减器和均衡器等，使得同一用户接入部件上的不同的用户接入端口的射频通道可具有不同的电平增益和频率带宽，以满足不同的用户需求。
本实用新型可寻址CATV集线器的用户接入部件可以有机地叠放在一起，安装在可寻址CATV集线器外壳的Q4子腔体内。上下叠放的用户接入部件的压铸锌合金框架通过长杆螺栓与集线器外壳固定相连，即完成了用户接入部件的机械固定，又实现了各用户接入部件的电气共地。每个用户接入部件可以具有相同数目的用户接入端口，也可以具有不同数目的用户接入端口。由于用户接入部件个体可以作为一个完整的部件进行安装，而且同一用户接入部件上的每个用户接入端口的射频通道可具有不同的电平增益和频率带宽特性，通过用户接入部件的叠放组合，可以生成多种规格的可寻址CATV集线器设备。
本实用新型所述可寻址CATV集线器的优点是1.采用模块化结构，电子部件功能独立、安装独立、相互间电气连接标准化，利于灵活组网、在线网络升级和在线维护，可大大降低设备安装、调试及维护成本。
2.铸铝外壳与安装附件和护线盒结合使用形成一个完整的设备防护外壳，无须外加风雨箱，可避免二次安装施工，节约了网络建设成本。
3.支持完整的安全保护措施安装部件的紧固螺母收敛于铸铝外壳内部。可外挂锁具的铸铝外壳通过位置传感器与护线盒结合使用，可防止在用户接入端口的盗接和滥接行为的发生。管理控制部件的开盖检测功能可进一步提高设备的安全性，使得网络管理人员有可能及时获取设备被非法开启的信息。也可以利用声光报警等手段将设备被非法开盖的信息通知设备附近的有关人员。
4.在同一台可寻址CATV集线器上，通过选用不同的滤波器、衰减器和均衡器等，可实现不同的用户接入端口射频通道可以具有不同的信号电平增益和频率带宽特性，以满足不同用户对射频接入通道的不同需求。
图1为可寻址CATV集线器组成示意框图；图2为可寻址CATV集线器铸铝外壳下腔盒立体示意图；图3为可寻址CATV集线器铸铝外壳整体立体示意图；图4为位置传感器安装位置示意图；图5(a)为管理控制部件原理框图(带护线盒位置传感)；图5(b)为管理控制部件原理框图(开盖检测功能)；图5(c)为管理控制部件原理框图(护线盒位置传感+开盖检测功能)；
图6(a)为护线盒安装侧视示意图；图6(b)为可寻址CATV集线器铸铝外壳通过安装附件加装护线盒的整体立体示意图；图7为可寻址CATV集线器铸铝外壳与护线盒脱离示意图；图8为可寻址CATV集线器的信号传输处理部件功能框图；图9为可寻址CATV集线器用户接入部件的电路板结构示意图；图10为用户接入部件压铸锌合金框架结构立体示意图；图11为用户接入部件压铸锌合金框架电路板安装剖面示意图；图12为用户接入部件叠放示意图；图13为用户接入端口控制接入方式1原理框图；图14为用户接入端口控制接入方式2原理框图；
具体实施方式
信号传输处理部件采用四分配输出的双向射频放大电路。其输出电路采用插片式四分配器。
管理控制部件具备控制管理四个最多可有5个用户接入端口的用户接入部件、多达20个用户接入端口的能力，并具有开盖检测功能。可检测护线盒与铸铝外壳相对位置的变化。
铸铝外壳下腔盒与上盖形成一个完整的如图3所示的铸铝外壳，外壳的上盖下腔盒上有锁孔，可外挂锁具。
外壳上盖与外壳下腔盒通过翻转轴销和四只紧固螺栓完成机械连接，通过在外壳上盖和下腔盒的结合部分可加屏蔽丝及防水胶圈形成一个可防雨、防尘、防冲击的铸铝外壳，并可为安装于其内的电子部件提供良好的电磁屏蔽环境。
可寻址CATV集线器铸铝外壳可通过螺母和固定于安装面上的固定螺栓等安装部件直接固定于安装面上。铸铝外壳的下腔盒内有固定螺栓安装孔，螺母与固定螺栓的连接需要在下腔盒内部完成(如图2所示)。只有打开外壳上盖后才能将外壳与固定螺栓相脱离。这样，即是将可寻址CATV集线器设备的安装部件收敛于设备外壳内部。
可寻址CATV集线器铸铝外壳可与安装附件结合使用。该安装附件用于将外壳安装到设备安装面上，并使外壳和护线盒的相对位置固定。通过一个安装在下腔盒前面、并通过电缆与管理控制部件相连位置传感器K1(如图4所示)，可感知外壳与护线盒之间的相对位置的变化。
外壳状态检测电路AM3如图5(a)所示。位置传感器K1是一个行程开关。当护线盒通过安装附件正确安装后，如图6(a)，(b)所示，K1处于接通状态，使A点的电压为低。CPU及外围电路检测到A点为低电平，不进行任何处理。当外壳与护线盒之间的相对位置的变化超过预先设定的范围(即K1的行程)时(如图7)，位置传感器K1断开，上拉电阻R将A点的电压提高。CPU及外围电路检测到A点为高电平，判断护线盒与外壳脱离。
外壳状态检测电路AM3还具有检测外壳上盖是否开启的功能如图5(b)所示。开盖传感器K2是一个行程开关，安装在外壳下腔盒内，通过电缆与管理控制部件A5的外壳状态检测电路AM3相连。当外壳上盖可靠闭合，K2处于接通状态，使A点的电压为低。CPU及外围电路检测到A点为低电平，不进行任何处理。当外壳上盖开启后，开盖传感器K2断开，上拉电阻R将A点的电压提高。CPU及外围电路检测到A点为高电平，CPU根据预定的上盖开启处理规则判定上盖开启的合法性。当上盖开启被判定为非法时，CPU可将该信息经数据调制解调器AM1回传给网络前端管理系统，以便及时采取措施阻止破坏事件的发生。同时，也可以驱动声光报警装置并同时将该设备所有用户接入端口关闭，提醒网络用户向网络管理者报警，以保证可寻址CATV集线器设备的安全。当将该设备所有用户接入端口关闭后，所有端口只有通过网络前端管理系统发出控制指令才能恢复用户接入端口的正常使用状态。
外壳状态检测电路AM3还可以具有同时检测外壳上盖是否开启及护线盒是否移动的功能，如图5(c)所示。位置传感器K1和开盖传感器K2均是行程开关，分别安装在外壳前面和下腔盒内，K1和K2通过电缆串行连接并与管理控制部件A5的外壳状态检测电路AM3相连。当护线盒通过安装附件正确安装且外壳上盖可靠闭合，K1、K2均处于接通状态，使A点的电压为低。CPU及外围电路检测到A点为低电平，不进行任何处理。当外壳上盖开启或外壳与护线盒之间的相对位置的变化超过预先设定的范围后，K2或K1断开，上拉电阻R将A点的电压提高。CPU及外围电路检测到A点为高电平，CPU根据预定的外壳状态变化处理规则判定变化的合法性。当被判定为非法时，CPU可将该信息经数据调制解调器AM1回传给网络前端管理系统，以便及时采取措施阻止破坏事件的发生。同时，也可以驱动声光报警装置并同时将该设备所有用户接入端口关闭，提醒网络用户向网络管理者报警，以保证可寻址CATV集线器设备的安全。当将该设备所有用户接入端口关闭后，所有端口只有通过网络前端管理系统发出控制指令才能恢复用户接入端口的正常使用状态。
用户接入部件采用压铸锌合金框架，每一个用户接入部件内含5个用户接入端口及每个端口的端口控制器。具有5个用户接入端口的用户接入部件个体可以以一个完整的部件安装在集线器外壳的Q4子腔体内。每个用户接入部件通过扁平电缆与管理控制部件相连接，通过同轴电缆和信号传输处理部件相连接。本实施例可以允许用4个具有5个用户接入端口的用户接入部件组成用户接入部件矩阵[A4]。该用户接入部件矩阵[A4]具有20个用户接入端口。矩阵中的每个用户接入部件均通过各自独立的扁平电缆和同轴电缆与管理控制部件和信号传输处理部件相连接。
用户接入部件的电路板通过在定位销和PCB板上预留的焊盘处焊接的方式与用户接入部件的压铸锌合金框架相连接(如图9及图11所示)。在每个用户接入端口电路板下面两侧中间须有焊盘与压铸锌合金框架焊接。用户接入部件的电路板各用户接入端口之间开槽分隔，如图9所示。用户接入端口之间开槽，所开的槽可供隔离介质穿过或填充，以达到提高接入端口相互之间的隔离度的目的。
用户接入部件压铸锌合金框架采用如图11所示的结构锌合金框架外框内，由一个横隔和4个竖隔组成骨架结构。竖隔的高度A大于横隔的高度B，且竖隔和横隔的上边缘平齐。竖隔和与横隔的高度差大于用户接入部件的印刷线路板的厚度，使得用户接入部件的电路板由下方嵌入压铸锌合金框架且电路板上平面与图11中的安装面A接触时，锌合金框架的竖隔可穿过用户接入部件的电路板各用户接入端口之间所开的槽。这样，锌合金框架的竖隔就充当了端口隔离介质。在电路板上方，每个用户接入端口及其控制电路均被置于由两个竖隔和横隔及外框所形成的小腔体内。在电路板下方，用户接入端口与其两边相邻端口之间也被横隔相隔离。有效地保证了用户接入端口间的电磁隔离。
本实施例所述的可寻址CATV集线器的同一用户接入部件的每个用户接入端口可独立选用不同的滤波器、衰减器和均衡器等，使得同一用户接入部件上的不同的用户接入端口的射频通道可具有不同的电平增益和频率带宽，以满足不同的用户需求。
端口控制接入方式1每个用户接入端口控制电路原理如图13所示用户接入端口有两个射频通道CH1和CH2。可通过控制电子开关SW1实现两个射频通道间的切换及关断。CH1具有可供串接插片式滤波选件的接口。当SW1处于位置“1”时，用户接入端口射频通道直通，将网络中传输的所有频率的信号不经处理进行传输。当SW1处于位置“3”时，用户接入端口射频通道的频率特性由滤波选件的频率特性决定。通过选用具有不同插入损耗、不同通频带宽、不同带内幅频特性斜率的滤波选件，可按照用户需要向用户提供不同频率特性的射频接入通道。当SW1处于位置“2”时，用户接入端口射频通道关闭。
端口控制接入方式2每个用户接入端口控制电路原理如图14所示用户接入端口有1个射频通道CH1。可通过控制电子开关SW1实现两个射频通道的开通与关断。CH1具有可供串接插片式滤波选件的接口。当SW1处于位置“1”时，用户接入端口射频通道的频率特性由滤波选件的频率特性决定。通过选用具有不同插入损耗、不同通频带宽、不同带内幅频特性斜率的滤波选件，可按照用户需要向用户提供不同频率特性的射频接入通道。当SW1处于位置“2”时，用户接入端口射频通道关闭。
两台用户接入部件可以上下叠放在一起，组成一个用户接入部件叠放组，安装在可寻址CATV集线器外壳的Q4子腔体内。Q4子腔体可供两个用户接入部件叠放组并排安装。用户接入部件叠放组通过长杆螺栓与集线器外壳固定相连(如图12所示)。每个用户接入部件可以具有相同数目的用户接入端口，也可以具有不同数目的用户接入端口。这样，可以生成多种规格的可寻址CATV集线器设备。例如利用1至4个上述用户接入部件，通过不同的叠放组合方式，可以生成具有4至20个用户接入端口的可寻址CATV集线器设备。
信号传输处理电路，供电电源电路，用户接入端口电路，管理控制电路，在此专利申请前，张学斌、武汉诚源科技有限责任公司相关申请的专利中都有论述，在此文不再叙述。
权利要求1.一种新型可寻址CATV集线器，包括上盖(1)、下腔盒(2)，其特征在于下腔盒(2)内分隔至少二个子腔体，上盖(1)和下腔盒(2)用轴销(3)活络连接。
2.根据权利要求1所述的新型可寻址CATV集线器，其特征在于下腔盒(2)内的子腔体分别装有传输处理部件的印刷电路板A2，供电电源印刷电路板A3，用户接入部件A4，管理控制部件印刷电路板A5。
3.根据权利要求1所述的新型可寻址CATV集线器，其特征在于用户接入部件包括由横隔和竖隔组成的框架(6)，用户接入端口的印刷电路板(7)，框架(6)的竖隔插入接入端口印刷电路板的开口槽(8)内，框架(6)连接脚插入印刷电路板的孔(9)中，用焊接连接。
4.根据权利要求1所述的新型可寻址CATV集线器，其特征在于下腔盒(2)内开有用于安装外壳盒的安装的螺栓孔(5)。
5.根据权利要求1所述的新型可寻址CATV集线器，其特征在于下腔盒(2)前面装有监测外壳和护线盒间相对位置的位置传感器(4)。
6.根据权利要求1所述的新型可寻址CATV集线器，其特征在于管理控制印刷电路板A5内或下腔盒的任意位置装有盒盖开启状态监测器。
7.根据权利要求1所述的新型可寻址CATV集线器，其特征在于框架(6)可叠装在子腔体内。
8.根据权利要求1所述的新型可寻址CATV集线器，其特征在于用户接入端口的可独立选用不同的滤波器衰减器和均衡器，而这些零件都是采用便于更换的插件。
9.根据权利要求1所述的新型可寻址CATV集线器，其特征在于其信号传输处理部件的射频输出部分采用插片式分支分配器，灵活选择其输出方式。
10.根据权利要求1所述的新型可寻址CATV集线器，其特征在于上盖(1)和下腔盒(2)结合部分装有屏蔽丝，上盖(1)和下腔盒(2)都装有锁孔(10)。
专利摘要一种新型可寻址CATV集线器，包括上盖、下腔盒组成的外壳，下腔盒内分隔为至少二个子腔体，子腔体内装有供电电源部件、信号传输处理部件、用户接入部件以及管理控制部件。其优点是采用模块化结构，电子部件功能独立、安装独立、相互间电气连接标准化，利于灵活组网、在线网络升级和在线维护，可大大降低成本。铸铝壳体与安装附件和护线盒结合使用形成一个完整的设备防护外壳，无须外加风雨箱。安装部件的紧固螺母收敛于铸铝壳体内部。可外挂锁具的铸铝壳体通过位置传感器与护线盒结合使用，支持完整的安全保护措施。
文档编号H04N7/10GK2604035SQ03235928
公开日2004年2月18日 申请日期2003年3月21日 优先权日2003年3月21日
发明者张学斌, 赵丰 申请人:武汉诚源科技有限责任公司