(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャリア信号を含む広帯域入力信号を受けて第一の増幅信号を出力する第一の増幅器であって、前記キャリア信号の第一のＣＴＢ（Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ  Ｔｒｉｐｌｅ  Ｂｅａｔ）歪みを前記第一の増幅信号に生じさせる第一の増幅器と、
前記第一の増幅器に結合され、前記第一の増幅信号を入力として受けて第一の位相シフトされた信号を出力する第一の位相フィルタと、
前記第一の位相フィルタに結合され、前記第一の位相シフトされた信号を受けて第二の増幅された信号を出力する第二の増幅器であって、前記キャリア信号の第二のＣＴＢ歪みを生じさせる第二の増幅器とを備え、
前記第一の増幅器により生じた前記第一のＣＴＢ歪みと前記第二の増幅器により生じた前記第二のＣＴＢ歪みのパワーが蓄積される一方で、前記第一の増幅器により生じた前記第一のＣＴＢ歪みの振幅と前記第二の増幅器により生じた前記第二のＣＴＢ歪みの振幅の合計が低減されるように、前記第一の位相フィルタは、前記第一の増幅信号の位相をシフトする、
ことを特徴とする増幅器。
【請求項２】
前記第二の増幅器に結合され、前記第二の増幅信号を入力として受信し、第二の位相シフトされた信号を出力する第二の位相フィルタと、
前記第二の位相フィルタに結合され、前記第二の位相シフトされた信号を受けて第三の増幅信号を出力する第三の増幅器であって、第三のＣＴＢ歪みを生じさせる第三の増幅器とを更に備え、
前記第一の増幅器により生じた前記第一のＣＴＢ歪みと前記第二の増幅器により生じた前記第二のＣＴＢ歪みと前記第三の増幅器により生じた前記第三のＣＴＢ歪みのパワーが蓄積される一方で、前記第一の増幅器により生じた前記第一のＣＴＢ歪みの振幅と前記第二の増幅器により生じた前記第二のＣＴＢ歪みの振幅と前記第三の増幅器により生じた前記第三のＣＴＢ歪みの振幅の合計が低減されるように、前記第一の位相フィルタ及び前記第二の位相フィルタは、前記第一の増幅信号及び前記第二の増幅信号の位相をそれぞれシフトする、
請求項１記載の増幅器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、ケーブルテレビジョンシステムに関し、特に、ケーブルテレビジョンシステムにおけるマルチキャリアビデオ信号の増幅に関する。
【０００２】
［発明の背景］
ケーブルテレビジョンシステム（ＣＡＴＶ）において、テレビジョンプログラムは、中央のヘッドエンドで提供される。プログラムは、分岐のツリーのような光ファイバのネットワークを介して、ヘッドエンドからローカルコミュニティのそれぞれにおける多数のハイブリッドファイバケーブルノード（ＨＦＣＮｓ）に分配される。さらに、プログラムは、同軸ケーブルの分岐のツリーのようなネットワークを介して、ＨＦＣＮｓからカスタマインタフェースユニット（ＣＩＵｓ）、又はケーブル終端装置と呼ばれる装置に分配される。
【０００３】
現在では、これらのシステムの多くは、ケーブルテレビジョンシステムを介して、電話サービス、コンピュータネットワークサービス（たとえばインターネット接続）のような、付加的な通信サービスを提供し始めてきている。電話及びコンピュータネットワークシステムは、ケーブルテレビジョンシステムにおいて、双方向性通信を要求している。これら付加的なサービスのためのフォワードデータ（forward data）信号は、上述のようにテレビジョン信号に類似したやり方で送信され、リターンデータ（return data）信号は、逆方向における同じ経路を介して送信される。すなわち、リターン信号は、分岐の同軸ケーブルネットワークを介してＣＩＵｓからＨＦＣＮｓに集められ、さらにＨＦＣＮｓを介して戻り、分岐の光ファイバネットワークを介してヘッドエンドに戻る。
【０００４】
ヘッドエンドでは、放送テレビジョン及び付加的なサービス（電話及びコンピュータ通信）向けの、複数のフォワード情報信号が異なる周波数のキャリア信号のそれぞれを変調するために使用される。変調されたキャリア信号は、フォワードレーザビームにより搬送される光フォワード信号を作るためのフォワードレーザビームを変調するために使用される電気的な複数のキャリアフォワード信号に結合される。変調されたレーザビームは、光フォワード信号を搬送し、光ファイバネットワークを介して、複数のＨＦＣＮｓに送信される。ローカルノードのそれぞれでは、光検出器は、光フォワード信号を逆変換して、電気フォワード信号にする。再変換された電気フォワード信号は同軸ケーブルネットワークを介して、ＨＦＣＮｓから家庭及び顧客の事業所でのＣＩＵｓに送信される。
【０００５】
ケーブル終端装置では、顧客の電話及びコンピュータ装置はＣＩＵｓに接続される。顧客の装置は、ＣＩＵｓにより同軸ケーブルネットワークに送信される電気リターン信号を生成する。リターン信号は、フォワード信号に類似した、マルチキャリア変調された信号である。リターン信号は、ツリーのような同軸ケーブルネットワークを介して移動し、ＨＦＣＮｓに戻る。ＨＦＣＮｓでは、リターン信号は、ダイプレックスフィルタ（diplex filter）により、フォワード信号から分離される。分離されたリターン信号は、リターンレーザビームにより搬送されるマルチキャリアの光リターン信号を作るためのリターンレーザビームを変調するために使用される。光リターン信号は、ツリーのような光ファイバネットワークを介して、ヘッドエンドに送信される。ヘッドエンドでは、リターン信号について光検出器により、光リターン信号は電気的なリターン信号に逆変換される。電気リターン信号は復調され、電話及びコンピュータ通信向けに使用される。
【０００６】
ケーブル終端装置での信号対雑音比（Ｓ／Ｎ）について、許容光パワーに関する制限と共に必要条件は、１００ｋｍ周囲へのアナログテレビジョン信号の１方向の光送信の距離を制限する。同軸ケーブルネットワークにおいて、線路増幅器は、高周波の電気信号の振幅を維持するために、約３００〜３５０ｍ間隔で必要とされる。同軸ケーブルネットワークにおける線路増幅器は、信号送信距離をさらに制限する付加的雑音となる歪みをつくる。
【０００７】
双方向送信において、光ファイバネットワークにおけるリターン光ビームの導入は、ケーブル放送の範囲をさらに減少する付加的雑音としてクロストークになる。線路増幅器は双方向でなければならず、フォワード及びリターン増幅器の両者は、送信距離をさらに制限するフォワード及びリターン方向の両者において増加された雑音をとなる歪みをつくる。
【０００８】
電力増幅器により齎される歪みの重要な部分は、合成トリプルビート（３次）歪みである。双方向性の線路増幅器のそれぞれにおける２つの増幅器に加えて、光送信機、光受信機、及びＣＩＵｓのそれぞれは電力増幅器を含む。電力増幅器を介して信号源からＣＩＵｓへ信号が通過するにつれて、歪みは累積的である。また、線路増幅器におけるリターン信号増幅からの歪みもまた、フォワード信号の歪みに加わる。結果的に、双方向システムにおける信号送信は、これまでの１方向システムにおけるものよりも、雑音によりさらに制限される。
【０００９】
当該技術分野において通常の知識を有するものは、以下の文献に向けられる。Preschutti等による米国特許第4,947,386号には、双方向の増幅器を有するブロードバンドネットワークが開示されている。Grils等による米国特許第5,343,158号には、別の双方向の増幅器が開示されている。米国特許第5,519,434号には、図２において全域通過フィルタが開示されている。
【００１０】
上記参考文献は、全体の参照により本明細書に組み込まれる。
【００１１】
［発明の概要］
ブロードバンド通信システムは、無線周波数（ＲＦ）通信信号の電力を増幅するためのマルチステージ電力増幅器システムを含む。増幅器システムのステージのそれぞれは、合成トリプルビート（ＣＴＢ：composite triple beat）歪みを生じ、ＣＴＢ歪みの位相が近似的に同じ（すなわち同相）である場合、歪みの振幅は加えられる（すなわち、「２０ｄＢ」ルール）。本発明の増幅器システムは、電力増幅ステージの間に直列に位置される１つ又は複数の位相フィルタを含む。位相フィルタの間の増幅器ステージにおける通信信号の振幅から生じるＣＴＢ歪みの位相が実質的に異なるように（すなわち位相はずれ）、位相フィルタは、通信信号の位相をシフトするように調節されている。したがって、ＣＴＢ歪みのパワーのみが加えられる（すなわち「１０ｄＢ」ルール）。
【００１２】
好ましくは、電力増幅器により増幅される周波数帯域にわたり、位相フィルタの同相シフトの応答（the shift in-phase response）は、帯域の少なくとも１５％にわたり少なくとも３０度である。好ましくは、本発明が線路増幅器のような実在する装置上に容易に実現するために、プラグインカード（plug-in card）に関する増幅器ユニットとして、マルチステージ電力増幅器は提供される。
【００１３】
本発明は、位相フィルタの構成要素の特性を選択することにより制御される量により、通信信号の位相が確実にシフトすることができる特定の位相フィルタを含む。
【００１４】
また、本発明は、本発明のマルチステージ位相シフト電力増幅器を使用する双方向の線路増幅器を含む。多くのかかる増幅器がブロードバンドネットワークシステムの同軸ケーブルネットワークに沿って直列に必要とされるために、かかる線路増幅器は本発明には特に有効である。累積的に結合されることから線路増幅器の直列のＣＴＢ歪みの振幅を防ぐために位相フィルタが使用される点で、本発明の重要な一態様である。
【００１５】
また、本発明は、本発明のマルチステージ位相シフト電力増幅器を使用する光送信機を含む。電力増幅器は、レーザビームを変調するための修正電力（correct power）を提供するために必要とされる。これら光送信機は、フォワード方向においてハイブリッドファイバケーブルノード（ＨＦＣＮｓ）を介してヘッドエンドから、光ファイバを介して通信信号を送信するために、また、光ファイバを介して、ＨＦＣＮｓからヘッドエンドに信号を送信して元に戻すために、ケーブルテレビジョンシステムにおいて使用される。光送信機における電力増幅から生じたＣＴＢ歪みは、システムにおける雑音をつくるための線路増幅器のＣＴＢ歪みと累積される。
【００１６】
また、本発明は、本発明のマルチステージ位相シフト電力増幅器を使用した光受信機を含む。これらの受信機は、信号の前処理のための信号の増幅にための前置増幅器を通常含んでおり、前処理の後、信号は更なる歪みのために増幅される。これらの光受信機は、ＨＦＣＮｓで光ファイバからのフォワード通信信号を受信するために使用され、増幅された信号を同軸ケーブルネットワークに提供する。また、これらの光受信機は、ヘッドエンドで光ファイバからのリターン通信信号を受信するために使用される。光受信機における電力増幅から生じたＣＴＢ歪みは、システムにおける雑音をつくるための光送信機における線路増幅器及び電力増幅器のＣＴＢ歪みと累積される。
【００１７】
また、本発明は、本発明のマルチステージ位相シフト電力増幅器を利用した、本発明の送信機及び受信機を使用したヘッドエンド、光ハブ及びＨＦＣＮｓを含んでいる。
【００１８】
本発明は、ケーブルテレビジョンシステムの通信リンクにおける幾つかの異なるタイプの装置における電力増幅器によりつくられた異なるＣＴＢ歪みの累積された振幅を低減する。
【００１９】
ヘッドエンドとＣＩＵｓの間のフォワード信号におけるＣＴＢ歪みが低減され、ＣＩＵｓからヘッドエンドへのリターン信号におけるＣＴＢ歪みが低減される。
【００２０】
当該技術分野において通常の知識を有するものであれば、特許請求の範囲の特徴を例示する以下の図を参照すると共に好適な実施の形態の記載を習うことで、本発明、本発明の付加的な目的及び利点を理解することができよう。
【００２１】
［本発明の実施の形態］
以下の記載において、異なる図での同一符号は同一部材を示しているが、記載の便宜上、同一の構成要素が異なる符号により識別される場合がある。
【００２２】
図１は、本発明の全域通過フィルタ１００を示している。全域通過フィルタは、入力端子１０１、出力端子１０２、キャパシタ１０３、インダクタ１０４、変圧器１０５、キャパシタ１１０及びインダクタ１１１を含んでいる。
【００２３】
キャパシタ１０３は、入力端子と出力端子との間に接続されている。インダクタ１０４は、入力端子と出力端子との間に接続されている。変圧器１０５では、第１巻き線１０６が第１端子と第３端子１０７の間の方向に接続されており、第２巻き線１０８が第３端子と出力端子の間に同じ方向に接続されている。
【００２４】
キャパシタ１１０及びインダクタ１１１は、第３端子とグランドの間に直列接続されている。キャパシタ１１０及びインダクタ１１１の接続の次数は任意である。変圧器１０５に関する点の位置は、巻き線１０８の方向が現実には図示されている方向とは反対であることを示している。この表記は、図の表示を容易にするために当該技術分野において一般的に使用されている。
【００２５】
特定の全域通過フィルタ１００は、搬送波周波数の範囲が約５〜５０ＭＨｚ又は約５０〜５５０ＭＨｚであるマルチキャリア電気信号の位相の変化について、特に有効である。好ましくは、入力端子でのマルチキャリア信号の位相に関して、出力端子でのマルチキャリア信号の位相が少なくとも１５度シフトされるように、キャパシタ、インダクタ及び変圧器の特性が選択される。
【００２６】
図２は、本発明の増幅器モジュールを示している。増幅器モジュールは、第１増幅ステージ１２１、第１位相フィルタ１２２、第２増幅ステージ１２３を含んでいる。
【００２７】
第１増幅ステージ１２１は、第１信号を増幅して第２信号をつくるために１つ又は複数の増幅器から構成される。第１位相フィルタ１２２は、第２信号の位相を変えて第３信号をつくる。第２増幅ステージ１２３は、第３信号を増幅して第４信号をつくるために１つ又は複数の増幅器から構成される。
【００２８】
第１増幅器ステージによりつくられた合成トリプルビート（ＣＴＢ）歪みが、第２増幅器ステージによりつくられたＣＴＢ歪みの振幅に直接加わらないように、位相フィルタはマルチキャリア信号の位相を変更する。
【００２９】
第２増幅ステージによりつくられたＣＴＢ歪みが第１増幅ステージによりつくられたＣＴＢ歪みと同じ位相を有する場合、２つのＣＴＢ歪みの振幅は直接加えられ、大きなＣＴＢ歪みとなる。これは、いわゆる２０ｄＢルールである。
【００３０】
通信システムにおいて、ＣＴＢ歪みはシステムにおける雑音となるので、最小にされることが必要である。一般に、全体のＣＴＢ歪みがわずかに低減される２つのＣＴＢ歪み間にある小さな位相差が存在するように、増幅ステージは位相をわずかに変える。
【００３１】
第２増幅器によるＣＴＢ歪みの位相が、第１増幅ステージによりつくられたＣＴＢ歪みの位相から正確に１８０度異なり（たとえば位相外れである）、ＣＴＢ歪みが同じである場合、これら２つのＣＴＢ歪みは相殺され、全体のＣＴＢがなくなる。しかし、全体の周波数範囲にわたり、ＣＴＢが１８０度の位相外れでつくられないように、位相フィルタによりつくられる同相の変化は周波数に依存する。
【００３２】
また、増幅ステージが一般に異なるものであるが同一のものであっても、増幅器によりつくられるＣＴＢ歪みは異なる。これは、第２増幅器への入力信号が既に増幅されていることにより入力パワーレベルが異なるためである。また、ＣＴＢ歪みは、通信の間に変化する入力信号の振幅に一般に依存する。２つ以上の増幅ステージがある場合、ＣＴＢ歪みを相殺しようすることはより問題である。
【００３３】
位相フィルタによる位相シフトが第１増幅ステージによりつくられる位相シフトに対して反対方向であるが、ブロードバンドネットワークにおいて使用される増幅器により典型的につくられる位相シフトよりもより大きいことが好ましい。
【００３４】
位相シフトの目的は、増幅ステージによる位相シフトについて補償をするためのものではなく、歪みによる雑音が低減されるようにＣＴＢ歪みが少なくとも部分的に位相外れになるように、より大きな位相シフトを提供するためのものでもない。
【００３５】
好ましくは、位相フィルタを有さない増幅ステージの類似のシステムに関して全体のＣＴＢ歪みが低減されるように、図２の位相フィルタは、第１増幅ステージの出力信号の位相を変える。
【００３６】
好ましくは、第２ステージの入力信号の位相は、マルチキャリア信号の周波数帯域の少なくとも１５％について、少なくとも３０度であり、より好ましくは、第１増幅ステージの入力信号の位相よりも少なくとも６０度異なる。さらに、より好ましくは、第２ステージへの入力信号の位相は少なくとも９０度であり、さらに、より好ましくは、第１増幅ステージへの入力と約１８０度の位相外れである。この場合、増幅モジュールから生じる全体のＣＴＢ歪みは、増幅ステージのそれぞれによりつくられたＣＴＢの振幅の全体よりも実質的に少ない。
【００３７】
図３は、図２の位相フィルタ１２２を例示しており、図１の全域通過フィルタ１００、及び振幅フィルタ１２４を含んでいる。全域通過フィルタ及び振幅フィルタは、当該技術分野において知られている。
【００３８】
図３の全域通過フィルタは、帯域の少なくとも約１５％にわたり少なくとも約３０度、マルチキャリアブロードバンド信号のキャリア信号の位相を変えることができるいずれか知られた全域通過フィルタであってもよいが、好ましくは図１の全域通過フィルタである。好ましくは、全域通過フィルタ及び振幅フィルタは、これら両者の機能を提供する単一回路に結合される。
【００３９】
図４は、本発明の増幅モジュール１３０を示しており、図２の増幅器モジュールに類似しているが、第４信号の位相を変えて第５信号をつくるための第２位相フィルタ１３１、及び第５信号を増幅して第６信号をつくるための１つ又は複数の増幅器から構成される第３増幅ステージ１３２をさらに含んでいる。
【００４０】
第２位相フィルタは、第１位相フィルタに類似しているが、増幅ステージの入力の位相が他の２つの入力のいずれかでの位相から少なくとも約３０度異なるように、好ましくは約２倍及び反対方向に位相をシフトする。
【００４１】
この実施の形態では、増幅ステージのそれぞれに対する入力信号の位相は、他のいずれか他の増幅ステージの入力信号の位相よりも少なくとも約３０度異なり、より好ましくは、位相は少なくとも約６０度異なり、約１２０度よりも少ない。
【００４２】
図５は、図２の増幅器モジュールを使用した本発明の双方向の線路増幅器２００の一部を例示している。
【００４３】
双方向の増幅器は、コネクタ２０１、コネクタ２０３〜２０４、第１ダイプレックスフィルタ２１０、第１増幅モジュール２１１、第２ダイプレックスフィルタ２１２、第２増幅モジュール２１３を含んでいる。
【００４４】
コネクタ２０１は、第１同軸ケーブル２０２についてのものである。コネクタ２０３〜２０４は、第２同軸ケーブル２０５〜２０６のそれぞれについてのものである。第１ダイプレックスフィルタ２１０は、高周波の信号を第１同軸ケーブルからの信号から分離するためのものである。第１増幅モジュール２１１は、分離された高周波の信号を入力信号として増幅し、増幅された高周波信号を出力信号として第２同軸ケーブルに送信するためのものである。第２ダイプレックスフィルタ２１２は、低周波の信号を第２同軸ケーブルからの信号から分離するためのものである。第２増幅モジュール２１３分離された低周波の信号を入力信号として増幅し、増幅された低周波の信号を出力信号として第１同軸ケーブルに送信するためのものである。
【００４５】
線路増幅器は、増幅された高周波の信号のコピーを第２増幅ケーブル２０５〜２０６のそれぞれに提供し、第２同軸ケーブルのそれぞれからの低周波の信号のそれぞれを第２ダイプレックスフィルタ２１２に提供するためのスプリッタをさらに含んでいる。
【００４６】
少なくとも１つの増幅器モジュールは、図２の増幅器モジュール１２０に類似した増幅器モジュールであり、より好ましくは、増幅モジュールの両者は、図２のモジュールに類似したモジュールである。また、上述した増幅器モジュールは、これら増幅器モジュールに一般に適用される。
【００４７】
５０〜５５０ＭＨｚ又は６５〜５５０ＭＨｚの周波数帯域の１５％にわたり少なくとも３０度の位相差をつくるために、増幅器モジュール２１１の全域通過フィルタの構成要素が選択される。５〜５０ＭＨｚ又は５〜６５ＭＨｚの周波数帯域の１５％にわたり少なくとも３０度の位相差をつくるために、増幅器モジュール２１３の全域通過フィルタの構成要素が選択される。
【００４８】
図６は、本発明の光送信機２２０の一部を示している。
【００４９】
光送信機２２０は、入力コネクション２２１、出力コネクション２２２、レーザパッケージ２２４、増幅器モジュール２２６、光学系システム２２７を含んでいる。
【００５０】
入力コネクション２２１は、電気信号についてのものである。出力コネクション２２２は、（光ファイバのような）光経路についてのものである。レーザパッケージ２２４は、変調されたレーザビーム２２５をつくるためのものである。増幅器モジュール２２６は、電気信号を増幅してレーザパッケージに向けられる増幅された電気信号をつくるためのものである。光学系システム２２７は、変調されたレーザビームを光ファイバに向けるためのものである。
【００５１】
レーザパッケージは、連続レーザ（continuous laser）及び外部変調器、又はＤＦＢレーザのいずれであってもよい。レーザパッケージがＤＦＢである場合、増幅された電気信号をバイアスして、ＤＦＢレーザのバイアス電流として使用するためのバイアス器２２８が必要とされる。
【００５２】
送信機は、電気信号を歪ませて、増幅器モジュールによりつくられたＣＴＢの少なくとも一部を補償するための歪み前補償器２２９をさらに含んでいる。また、前補償器は、レーザ変調及びレーザ波長でのゼロ分散を表さない光ファイバを介する光信号の送信によるＣＴＢ及びＣＳＯ歪みと共に、増幅器モジュールにより齎される合成２次（ＣＳＯ：composite second order）歪みを補償してもよい。
【００５３】
また、より大きなエクスカーションが低減されて、信号における大きな負のエクスカーションがレーザカットオフ電流以下となることを防ぎ、信号における大きな正のエクスカーションが増加された歪みを齎すことを防ぐために、前補償器は信号を形作ってもよい。
【００５４】
増幅器モジュール２２６は、図２の増幅器モジュールに類似しており、また、上述の増幅器モジュール１２０も増幅器モジュールに適用される。電気信号の周波数帯域の少なくとも１５％にわたり、少なくとも３０度の位相差がつくるために、増幅器モジュール２２６の全域通過フィルタの構成要素が選択される。
【００５５】
図７は、本発明の光受信機２４０を例示している。光受信機２４０は、コネクタ２４１、出力端子２４３、光検出器２４４、前置増幅器２４５、増幅器モジュール２４６を含んでいる。
【００５６】
コネクタ２４１は、光経路（たとえば光ファイバ２４２）についてのものである。出力端子２４３は、電気経路についてのものである。光検出器２４４は、光ファイバにおける光信号を電気信号に変換するためのものである。前置増幅器２４５は、電気信号を増幅して前増幅された信号をつくるためのものである。増幅器モジュール２４６は、前増幅された信号を増幅して出力端子で出力信号をつくるためのものである。
【００５７】
また、光受信機は、増幅器モジュール２４６によりつくられたＣＴＢ歪みの少なくとも一部を補償するための歪み後補償器２４７を含んでいる。また、後補償器は、レーザ変調及びレーザ波長でのゼロ分散を表さない光ファイバを介する光信号の送信によるＣＴＢ及びＣＳＯ歪みと共に、増幅器モジュールにより齎される合成２次（ＣＳＯ）歪みを補償してもよい。
【００５８】
好ましくは、デジタル信号の帯域幅は１オクターブよりも小さく、また、後補償器は、全てのＣＳＯ歪みを本質的にフィルタ出力するためのフィルタを含む。より詳細には、デジタル信号の帯域幅は０．５オクターブよりも小さく、後補償器のフィルタは、全ての４次歪みを本質的にフィルタ出力する。前補償器が信号のシェーピングを含む場合、好ましくは、送信機における信号シェーピングの前のその原形状に信号を戻すために、後補償器もまた信号シェーピングを含む。
【００５９】
増幅器モジュール２４６は、図２の増幅器モジュール１２０に類似しており、上述の増幅器モジュール１２０もまた、増幅器モジュール２４６に一般に適用される。電気信号の周波数帯域の少なくとも１５％にわたり、少なくとも３０度の位相差をつくるために、増幅器モジュール２１１の全域通過フィルタの構成要素が選択される。
【００６０】
図８は、本発明のヘッドエンド２６０の特定の実施の形態の一部を示している。ヘッドエンドは、ゲートウェイ装置２６１〜２６３、アクセスコントローラ２６４、１つ又は複数の変調器（ＭＯＤＳ）２７０〜２７４、光送信機（ＴＸ）２７５〜２７９、１つ又は複数の光受信機（ＲＸ）２９０〜２９３、それぞれの復調器（ＤＥＭＯＤＳ）２９５〜２９８を含んでいる。
【００６１】
ゲートウェイ装置２６１〜２６３は、電気的なベースバンドのフォワード信号を提供し、電気的なベースバンドのリターン信号を受信するためのものである。アクセスコントローラ２６４は、ゲートウェイ装置とヘッドエンドの他の一部の間の電気的なベースバンドのフォワード及びリターン信号のルーティングを制御するためのものである。
【００６２】
１つ又は複数の変調器（ＭＯＤＳ）２７０〜２７４は、無線周波数のキャリア信号を電気的なフォワード信号で変調し、マルチキャリア電気的フォワード信号をつくるためのものである。
【００６３】
それぞれの光送信機（ＴＸ）２７５〜２７９は、光経路のそれぞれについて、マルチキャリアの電気的なフォワード信号をマルチキャリアの光学的なフォワード信号に変換するためのものである。光信号は、光学的な波長を有する。ある送信機からの光学的信号の波長は、他の送信機からの光学的信号の波長とは異なる。
【００６４】
１つ又は複数の光受信機（ＲＸ）２９０〜２９３は、マルチキャリア光学的リターン信号を光経路のそれぞれについてマルチキャリアの電気リターン信号に変換するためのものである。それぞれの復調器（ＤＥＭＯＤＳ）２９５〜２９８は、マルチキャリアの電気リターン信号を復調して電気のベースバンドリターン信号をつくるためのものである。
【００６５】
ゲートウェイ装置は、電話ネットワークとの双方向の電話通信のためのコネクション３０１を有する電話ゲートウェイ２６１、コンピュータネットワークで双方向のコンピュータ通信のためのコネクション３０２を有するインターネットゲートウェイ２６２、テレビジョンネットワークとのス方向のビデオ通信のためのコネクション３０３を有するテレビジョンゲートウェイ２６３を含んでいる。
【００６６】
ヘッドエンドは、１つ又は複数の密な波長分割多重装置（dense wavelength division multiplexers）３１０〜３１１をさらに含んでいる。多重装置３１０のようなそれぞれの多重装置は、異なるそれぞれの光学的波長を有する複数の光経路３１２〜３１３からのマルチキャリアの光学的なフォワード信号を単一の共通の光経路３１７に結合する。
【００６７】
また、単一の共通の光経路からの異なるそれぞれの光学的波長を有する複数のマルチキャリアの光リターン信号を複数の光学的なそれぞれの経路に分離する。コネクタ３１９〜３２１は、それぞれの光経路３１６〜３１８をそれぞれの光ファイバ３２２〜３２４に接続する。
【００６８】
ヘッドエンドは、それぞれの光学的送信機２７６〜２７９とそれぞれの光受信機２９０〜２９３をそれぞれの光経路３１２〜３１５の同じ端部に接続するための１つ又は複数の光学的スプリッタ３３０〜３３３をさらに備えている。これにより、それぞれの光送信機は、それぞれの光受信機により受信される光リターン信号の光波長と近似的に同じ波長の光フォワード信号を送信することができる。
【００６９】
光学的フォワード信号は、光ファイバ３２２を介して送信される、約５０〜５５０ＭＨｚ又は６５〜５５０ＭＨｚキャリア周波数を有する１つ又は複数のアナログテレビジョン信号を含む。
【００７０】
以下に示される光ハブに送信されるフォワードのデジタル信号は、約５５０〜８４０ＭＨｚ、潜在的に将来的には８４０〜１２６０ＭＨｚのキャリア周波数帯域を有する。光ハブからのリターンデジタル信号は、４００〜６００ＭＨｚ及び６００〜９００ＭＨｚ、並びに潜在的に将来的には９００〜１３５０ＭＨｚのキャリア周波数帯域を有する。
【００７１】
ヘッドエンドの送信機２７５〜２７９は、図６の送信機２２０に類似しており、ヘッドエンドの受信機２９０〜２９３は、図７の受信機２４０に類似している。したがって、それぞれの送信機及び受信機は、図１の全域通過フィルタ１００を含む図２の増幅器モジュール１２０と同様な増幅器モジュールを含む。
【００７２】
図９は、本発明の光ハブ３５０の一部を示している。
【００７３】
光ハブは、複数のコネクタ３５１〜３５４を含んでいる。複数のコネクタ３５１〜３５４は、それぞれのハイブリッドファイバ同軸ノード（ＨＦＣＮｓ）について、それぞれの光ファイバ３５６〜３５９をそれぞれの光経路３６１〜３６４に接続し、それぞれのＨＦＣＮｓについて、それぞれの光ファイバ３６６〜３６９をそれぞれの光経路３７１〜３７４に接続するためのするものである。
【００７４】
また、光ハブは、複数の光受信機（ＲＸ）３７６〜３７９、１つ又は複数のアップコンバータ（ＶＣ）３８５〜３８６、それぞれの光送信機（ＴＸ）３８７〜３８８を含んでいる。
【００７５】
複数の光受信機（ＲＸ）３７６〜３７９は、それぞれの光経路３８１〜３８４について、第１マルチキャリア光リターン信号を第１マルチキャリア電気信号にそれぞれ変換するものである。第１マルチキャリア信号のそれぞれは、第１キャリア信号のそれぞれを変調する複数のベースバンドの信号を含んでいる。
【００７６】
１つ又は複数のアップコンバータ（ＶＣ）３８５〜３８６は、それぞれが２つ以上の第１マルチキャリアリターン信号を１つの第２マルチキャリア電気リターン信号に変換するためのものである。第２マルチキャリアリターン信号のそれぞれは、２つ以上の結合される第１リターン信号のそれぞれの全てのベースバンド信号を含んでいる。ベースバンド信号は、第２キャリア信号のそれぞれを変調し、第２キャリア信号は、第１キャリア信号の無線周波数よりも実質的に高い無線周波数を有する。
【００７７】
それぞれの光送信機（ＴＸ）３８７〜３８８は、それぞれの光経路について第２マルチキャリアの電気フォワード信号を第２マルチキャリアの光フォワード信号に変換するものである。光信号は光波長を有する。送信機からの光信号の波長は、他の送信機からの光信号の波長とは異なる。
【００７８】
光ハブは、ＷＤＭ３９０をさらに含んでいる。ＷＤＭ３９０は、それぞれのＨＦＣＮｓについて、第２マルチキャリア光リターン信号を共通の光経路３９１に結合し、共通の光経路からのフォワードデジタル信号を第１光経路３９２〜３９３に分離するためのものである。コネクタ３９６は、光経路に接続されており、光ハブとヘッドエンドの間の光ファイバ３９７を接続するために設けられている。
【００７９】
光ハブは、１つ又は複数の第１スプリッタをさらに含んでいる。１つ又は複数の第１スプリッタは、デジタル放送テレビジョンのための単一の光経路４００からのフォワード光信号を、それぞれのＨＦＣＮｓについての第２光経路４０１〜４０４におけるフォワード光信号の同様の部分にルーティングするためのものである。
【００８０】
光ハブは、それぞれのＨＦＣＮｓについて、複数の波長分割多重化装置（ＷＤＭ）４０６〜４０９をさらに含んでいる。ＷＤＭ４０６〜４０９は、それぞれの多重化装置は、第１分離光経路３９２〜３９５の１つと、第２光経路４０１〜４０４の１つからの光フォワード信号をそれぞれのＨＦＣＮについて共通の光経路３６６〜３６９の１つに結合し、ＨＦＣＮについて経路３６６〜３６９の共通の光経路のそれぞれからのリターン信号をそれぞれの受信機について経路３８１〜３８４の分離リターン光経路に分離する。
【００８１】
それぞれのＷＤＭがヘッドエンドからのフォワード光信号から低周波のリターン光信号を分離することができるように、ＨＦＣＮについてのリターン光信号の波長は、該ＨＦＣＮについてのフォワード光信号の波長と異ならなければならない。
【００８２】
光ハブは、１つ又は複数の第２スプリッタをさらに含んでいる。１つ又は複数の第２スプリッタは、アナログ放送テレビジョンのための単一光経路４２１からのフォワード光信号をそれぞれのＨＦＣＮｓについて第３光経路３６１〜３６４におけるフォワード信号についての同様の部分にルーティングするためのものである。
【００８３】
光ハブのアップコンバータは、当該技術分野において通常の技術を有する者により、復調器（図示せず）を変調器（図示せず）に接続することにより提供されていてもよい。
【００８４】
光ハブの送信機３８７〜３８８は、図６の送信機２２０と同様であり、光ハブの受信機３７６〜３７９は、図７の受信機２４０と同様である。したがって、光ハブのそれぞれの送信機及び受信機は、図１の全域通過フィルタ１００を含む図２の増幅器モジュールと同様の増幅器モジュールを含む。
【００８５】
図１０は、本発明のＨＦＣＮ４５０の一部を例示している。ＨＦＣＮは、光コネクタ４５１〜４５２、ＷＤＭ４５７を含んでいる。
【００８６】
光コネクタ４５１〜４５２は、光ファイバ４５３〜４５４を光経路４５５〜４５６のそれぞれに接続するためのものである。ＷＤＭ４５７は、共通経路４５５におけるフォワード信号をそれぞれの経路４５８及び４５９における分離光信号に分離し、光経路４５９におけるリターン信号を共通のファイバ４５５にルーティングするためのものである。
【００８７】
また、ＨＦＣＮは、光受信機（ＲＸ）４６０〜４６２、結合器（ＣＯＭＢ）４６６をさらに含んでいる。
【００８８】
光受信機（ＲＸ）４６０〜４６２は、それぞれの光経路４５６，４５８，４５９における光フォワード信号をそれぞれの電気経路４６３〜４６５における第１電気フォワード信号に変換するためのものである。結合器（ＣＯＭＢ）４６６は、経路４６３〜４６５における電気信号を電気経路４６７に結合するものである。
【００８９】
ＨＦＣＮは、ダイプレックスフィルタ４６８、光送信機（ＴＸ）４６９、スプリッタ４７１を有している。
【００９０】
ダイプレックスフィルタ４６８は、電気リターン信号を電気経路における電気フォワード信号から分離するためのものである。光送信機（ＴＸ）４６９は、分離された電気リターン信号を光経路に４７０における光リターン信号に変換するものである。スプリッタ４７１は、光経路４７０におけるリターン信号を光経路４５９に結合するためのものである。
【００９１】
ＨＦＣＮは、電気スプリッタ４７１をさらに含んでいる。電気スプリッタ４７１は、電気経路４６７からの電気フォワード信号を電気経路４７２〜４７５にルーティングし、電気経路４６７からの電気フォワード信号を電気経路４７２〜４７５にルーティングするためのものである。また、コネクタ４７６〜４７９は、同軸ケーブル４８０〜４８３をそれぞれの電気経路４７２〜４７５に接続するために設けられる。なお、この場合、全てのケーブルが同じリターンチャネルを共有しているため、全ての接続される同軸ケーブルは、単一の同軸ケーブルネットワークを備えている。
【００９２】
ＨＦＣＮの受信機４６０〜４６２は、図７の受信機２４０と同様であり、ＨＦＣＮの送信機４６９は、図６の送信機２２０と同様である。したがって、光ハブのそれぞれの送信機及び受信機は、図１の全域通過フィルタ１００を含む図２の増幅器モジュール１２０と同様の増幅器モジュールを含んでいる。
【００９３】
図１１は、本発明のカスタマインタフェースユニット（ＣＩＵ）５００の一部を例示している。ＣＩＵ５００は、第１コネクション５０１、第２コネクション５０３、第１ダイプレックスフィルタ５０５、第１増幅器モジュール（ＡＭ）５０６を含んでいる。
【００９４】
第１コネクション５０１は、外部の同軸ケーブルのネットワーク５０２のためのものである。第２コネクション５０３は、内部の同軸ケーブルのネットワークのためのものである。
【００９５】
第１ダイプレックスフィルタ５０５は、外部の同軸ケーブルネットワークにおけるリターン信号からフォワード信号を分離するためのものである。第１増幅器モジュール（ＡＭ）５０６は、フォワード信号を増幅して増幅されたフォワード信号を内部の同軸ケーブルネットワークに提供するためのものである。
【００９６】
ＣＩＵは、第２ダイプレックスフィルタ５０７、コントローラ５０８、復調器（ＤＥＭＯＤＳ）５０９、変調器（ＭＯＤＳ）５１０、第２増幅器モジュール（ＡＭ）５１１をさらに含んでいる。
【００９７】
第２ダイプレックスフィルタ５０７は、内部の同軸ケーブルネットワークからカスタマのベースバンドのリターン信号を分離するためのものである。コントローラ５０８は、カスタマからのリターン信号の送信を制御するためのものである。
【００９８】
復調器（ＤＥＭＯＤＳ）５０９は、外部の同軸ケーブルネットワークからの制御信号をコントローラに提供するためのものである。変調器（ＭＯＤＳ）５１０は、キャリア信号をベースバンドのリターン信号で変調し、カスタマからのマルチキャリアのリターン信号を提供するためのものである。第２増幅器モジュール（ＡＭ）５１１は、マルチキャリアのリターン信号を増幅するためのものである。
【００９９】
コントローラは、同じ外部の同軸ケーブルネットワークに接続される他のカスタマインタフェースユニットからのリターン信号と、カスタマからのリターン信号との時分割多重を提供する。増幅器モジュール５０６及び５１１は、図１の全域通過フィルタ１００を含む図２の増幅器モジュール１２０と同様である。
【０１００】
図１２は、ケーブルテレビジョンシステム５２０を示している。
【０１０１】
システムは、ヘッドエンド５２１、ネットワーク５２２〜５２４、複数の光ハブ５２５〜５２６、それぞれの共通ファイバ５２７〜５２８を含んでいる。ネットワーク５２２〜５２４は、ヘッドエンドに接続されるものである。それぞれの共通ファイバ５２７〜５２８は、複数の光ハブとヘッドエンドの間に接続される。
【０１０２】
システムは、それぞれの複数のＨＦＣＮｓ５２９〜５３０、１つ又は複数の光ファイバ５３１〜５３２、１つ又は複数の同軸ケーブルネットワーク５３３〜５３４、複数のＣＩＵ５３５〜５３６、複数の線路増幅器５３７〜５３８をさらに含んでいる。
【０１０３】
それぞれの複数のＨＦＣＮｓ５２９〜５３０は、それぞれの光ハブについてのものである。１つ又は、複数の光ファイバ５３１〜５３２は、それぞれのＨＦＣＮとＨＦＣＮについての光ハブの間に接続されている。１つ又は複数の同軸ケーブルネットワーク５３３〜５３４は、それぞれのＨＦＣＮについてのものである。複数のＣＩＵ５３５〜５３６は、それぞれの同軸ケーブルネットワークに接続される。複数の線路増幅器５３７〜５３８は、それぞれの同軸ケーブルネットワークに挿入される。
【０１０４】
ネットワーク５２２〜５２４は、電話ネットワーク５２２、コンピュータネットワーク５２３、テレビジョンネットワーク５２４を含んでいる。それぞれのネットワークは、ヘッドエンドとの双方通信を提供し、ヘッドエンドからのフォワード信号及びリターン信号を提供する。
【０１０５】
ヘッドエンド、光ハブ及びＨＦＣＮは、増幅器モジュールを含む光受信機及び送信機を含んでおり、また、線路増幅器及びカスタマインタフェースユニットは、増幅器モジュールを含んでいる。図１２のシステムの増幅器モジュールは、図１の全域通過フィルタ１００を含む図２の増幅器モジュール１２０と同様である。
【０１０６】
図１３は、本発明のプラグインカード５５０の一部を例示しており、図２の増幅器モジュール１２０と同様である増幅器モジュール５５１を含んでいる。増幅器モジュール５５１は、第１増幅ステージ５５２、第１位相フィルタ５５３、及び第２増幅ステージ５５４を含んでいる。位相フィルタ５５３は、図１の位相フィルタ１００と同様である。
【０１０７】
特定の好適な実施の形態を参照しながら本発明を開示してきた。これにより、当該技術分野において通常の技術を有するものは、本発明を製作及び利用することができ、本発明を実行するために意図されるベストモードを記載することができる。当該技術分野において通常の技術を有するものであれば、これらの実施の形態に対して修正又は追加してもよく、本発明の精神を逸脱せずに他の形態を提供してもよい。したがって、本発明の範囲は、特許請求の範囲によってのみ限定される。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の全域通過フィルタを例示する図である。
【図２】  位相フィルタを使用した本発明の増幅器モジュールを示す図である。
【図３】  図１の全域通過フィルタを含む図２の位相フィルタの詳細を例示する図である。
【図４】  本発明の増幅器モジュールの別の実施の形態を示す図である。
【図５】  本発明の双方向線路増幅器の一部を例示する図である。
【図６】  本発明の光送信機の一部を例示する図である。
【図７】  本発明の光受信機の一部を例示する図である。
【図８】  本発明のヘッドエンドの特定の実施の形態による一部を例示する図である。
【図９】  本発明の光ハブの一部を例示する図である。
【図１０】  本発明のＨＦＣＮの一部を例示する図である。
【図１１】  本発明のカスタマインタフェースユニット（ＣＩＵ）の一部を例示する図である。
【図１２】  本発明のケーブルテレビジョンシステムを示す図である。
【図１３】  本発明のプラグインカードの一部を例示する図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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