專利名稱：用于無(wú)線系統(tǒng)的電光纜的制作方法
用于無(wú)線系統(tǒng)的電光纜
背景技術(shù)：
發(fā)明領(lǐng)域
本發(fā)明總體涉及無(wú)線通信系統(tǒng)，特別涉及能夠從無(wú)線接入點(diǎn)設(shè)備向遠(yuǎn)程
天線不僅傳送射頻(RF)光信號(hào)還能傳送電力的電光纜。
背景技術(shù)：
隨著對(duì)高速移動(dòng)數(shù)據(jù)通信的需求的不斷增長(zhǎng)，無(wú)線通信在快速發(fā)展。作 為示例，所謂的"無(wú)線保真"或"WiFi"系統(tǒng)被布置到多種不同類型的領(lǐng)域 (咖啡店、機(jī)場(chǎng)、圖書(shū)館等)用于高速無(wú)線因特網(wǎng)接入。
在WiFi系統(tǒng)中，由包括接入點(diǎn)設(shè)備(也稱為"WiFi盒"或"無(wú)線接入 點(diǎn)")并連接有天線的電子數(shù)字RF信號(hào)發(fā)送器/接收器設(shè)備(以下稱為"WiFi 設(shè)備")提供局部無(wú)線覆蓋。對(duì)于何處放置WiFi設(shè)備，特別是針對(duì)室內(nèi)WiFi 覆蓋經(jīng)常有局限。因?yàn)樘炀€位置決定了 WiFi覆蓋區(qū)域，所以天線一般設(shè)置 在一戰(zhàn)略性位置以最大化覆蓋范圍。例如，對(duì)于室內(nèi)場(chǎng)所，最適宜的天線位 置通常是位于或接近天花板。
很多情況下，WiFi設(shè)備的物理尺寸不適合WiFi盒安裝在與天線相同的 位置。因此，天線設(shè)置于離WiFi盒一定的距離并通過(guò)電光纜(通常是同軸 電纜)與WiFi盒連接。該電光纜傳送從WiFi盒到天線的發(fā)送射頻(RF)信 號(hào)，并傳送從天線到WiFi盒的接收RF信號(hào)。電光纜對(duì)于RF信號(hào)是透明的， 即，它獨(dú)立于調(diào)制格式、錯(cuò)誤編碼、精確中心頻率等來(lái)傳輸信號(hào)。電光纜傳 送的信號(hào)是與通過(guò)無(wú)線鏈接傳播的同樣的RF信號(hào)。
對(duì)WiFi系統(tǒng)的一個(gè)重要的需求是RF信號(hào)質(zhì)量基本上不被電光纜衰減。 盡管用于WiFi系統(tǒng)的典型的同軸電纜可以非常長(zhǎng)，但是當(dāng)目標(biāo)頻率的電光 纜損耗太高以致于不能維持所需的信號(hào)質(zhì)量時(shí)，使用長(zhǎng)的同軸電纜是有問(wèn)題 的。不幸的是，通過(guò)電信號(hào)放大來(lái)來(lái)克服電光纜損耗問(wèn)題僅能將其降低為中 等損耗等級(jí)，因?yàn)閺?qiáng)的信號(hào)放大會(huì)減少信噪比(SNR)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)方面是一種用于無(wú)線系統(tǒng)的電光纜設(shè)備。該電光纜包括第
一和第二光纖，以及電力線。該電光纜還包括第一和第二電光(E/O)轉(zhuǎn)換 器單元，其各自光耦合到第一和第二光纖的相對(duì)的端部，并電連接到電力線 的各自相對(duì)的端部。電力線從第一 E/O轉(zhuǎn)換器單元向第二 E/0轉(zhuǎn)換器單元提 供電力，以便第二E/0轉(zhuǎn)換器單元不需連接到單獨(dú)的電源上。每個(gè)E/0轉(zhuǎn)換 器單元均具有一個(gè)或多個(gè)RF電連接器，所述電連接器適于接收和/或發(fā)送RF 電信號(hào)。E/O轉(zhuǎn)換器單元適于將RF電信號(hào)轉(zhuǎn)換成RF光信號(hào)，以及將RF光 信號(hào)轉(zhuǎn)換成RF電信號(hào)，以便通過(guò)第一和第二光纖在第一和第二 E/O轉(zhuǎn)換器 單元的RF電連接器之間提供RF信號(hào)通信。
本發(fā)明的另一方面是一種用于在接入點(diǎn)設(shè)備和無(wú)線天線之間發(fā)送RF信 號(hào)的電光纜設(shè)備。該電光纜包括電連接于該接入點(diǎn)設(shè)備的E/0轉(zhuǎn)換器單元， 以便接收輸入RF電信號(hào)和輸入電力。該電光纜設(shè)備還包括電連接于該天線 的第二E/0轉(zhuǎn)換器單元。該電光纜設(shè)備具有軟線，該軟線可操作地連接第一 和第二E/0轉(zhuǎn)換器單元。該軟線具有下行和上行光纖、電力線以及可選的保 護(hù)外殼。電力線從第一E/0轉(zhuǎn)換器單元向第二E/0轉(zhuǎn)換器單元提供電力。第 一和第二 E/O轉(zhuǎn)換器單元均適于將RF電信號(hào)轉(zhuǎn)換成RF光信號(hào)，以及將RF 光信號(hào)轉(zhuǎn)換成RF電信號(hào)，以便在該接入點(diǎn)和天線之間提供RF信號(hào)通信。
本發(fā)明的又一方面是一種在接入點(diǎn)設(shè)備和無(wú)線天線之間傳輸RF信號(hào)的 方法。該方法包括在第一 E/O轉(zhuǎn)換器單元將接入點(diǎn)設(shè)備產(chǎn)生的第一 RF電信 號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的第一 RF光信號(hào)。該方法還包括通過(guò)第"光纖將第一 RF光 信號(hào)從第一 E/O轉(zhuǎn)換器單元傳輸?shù)降诙?E/O轉(zhuǎn)換器單元。該方法還包括在第 二 E/O轉(zhuǎn)換器單元將第一 RF光信號(hào)轉(zhuǎn)換回第一 RF電信號(hào)。該方法還包括 在第二E/0轉(zhuǎn)換器單元利用第一RF電信號(hào)驅(qū)動(dòng)天線。該方法還包括利用從 第一 E/O轉(zhuǎn)換器單元傳輸?shù)碾娏ο虻诙?E/O轉(zhuǎn)換器單元供電。
本發(fā)明的附加特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的詳細(xì)描述中闡述，而本領(lǐng)域技術(shù)人 員將從本說(shuō)明書(shū)中很容易理解這些附加特征和優(yōu)勢(shì)，或通過(guò)實(shí)踐在此描述的 包括隨后的具體說(shuō)明、權(quán)利要求書(shū)以及附圖中描述的本發(fā)明而認(rèn)識(shí)到這些附 加特征和優(yōu)勢(shì)。
應(yīng)該理解前面的概述和后面的具體說(shuō)明都介紹了本發(fā)明的實(shí)施方式，并旨在提供理解如本發(fā)明所聲明的本質(zhì)和特征的綜述或框架。所包括的附圖提 供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，這些附圖整合入說(shuō)明書(shū)并組成說(shuō)明書(shū)的一部分。 附圖例示了本發(fā)明的各種實(shí)施方式并與說(shuō)明書(shū)一起用于解釋本發(fā)明的原理 和操作。
附圖簡(jiǎn)要說(shuō)明


圖1是根據(jù)本發(fā)明的電光纜的一示例性實(shí)施方式的示意圖； 圖2是包括兩個(gè)電連接器的接入點(diǎn)側(cè)E/O轉(zhuǎn)換器單元的一示例性實(shí)施方 式的特寫(xiě)示意圖3是具有兩個(gè)RF電連接器的天線側(cè)E/O轉(zhuǎn)換器單元的一示例性實(shí)施 方式的特寫(xiě)示意圖，每個(gè)RF電連接器都可操作地連接到--單獨(dú)的天線；
圖4是本發(fā)明的電光纜的一示例性實(shí)施方式的示意圖，其中每個(gè)E/O轉(zhuǎn) 換器單元都具有兩個(gè)天線；
圖5是實(shí)施本發(fā)明電光纜的WiFi系統(tǒng)的示例性實(shí)施方式的示意圖6是類似于圖1的本發(fā)明電光纜的天線側(cè)的特寫(xiě)示意圖，其中電力線 包括連接到天線側(cè)E/O轉(zhuǎn)換器單元的DC/DC轉(zhuǎn)換器的兩條電線；
圖7是類似于圖5所示的WiFi系統(tǒng)的示意圖，例示了本發(fā)明的電光纜 在一建筑物中如何用于遠(yuǎn)程定位遠(yuǎn)離WiFi盒的一 WiFi單元或"熱點(diǎn)"；
圖8是根據(jù)本發(fā)明的包括兩個(gè)跳線擴(kuò)展部的電光纜的一示例性實(shí)施方式 的示意圖；以及
圖9是圖8的電光纜的中心部分的特寫(xiě)視圖，示出跳線部分以及接合的 E-O耦合器的細(xì)節(jié)，其用于連接電光纜軟線的各部分以延長(zhǎng)電光纜的長(zhǎng)度。
優(yōu)選實(shí)施方式的具體說(shuō)明
下面請(qǐng)?jiān)敿?xì)參照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，這些實(shí)施方式的示例在附圖中 示出。盡可能的，整個(gè)附圖中使用相同或相似的附圖標(biāo)記(例如，相同的數(shù) 字，但帶有"A"或"B"后綴)以指示相同或類似的部分。
在以下描述中，不論是電的或是光的，術(shù)語(yǔ)"RF信號(hào)"指示射頻信號(hào)， 而術(shù)語(yǔ)"RF電信號(hào)"和"RF光信號(hào)"指示特定類型的RF信號(hào)。
圖1是根據(jù)本發(fā)明的電光纜設(shè)備10的一示例性實(shí)施方式的示意圖。電光纜IO包括第一電光(E/O)轉(zhuǎn)換器單元20A，為了利于說(shuō)明和理解其方位， 將該第一電光轉(zhuǎn)換器單元20A與WiFi系統(tǒng)(未示出)的天線側(cè)相關(guān)聯(lián)。在 WiFi盒處(即，接入點(diǎn)設(shè)備側(cè))，電光纜10還包括相同或類似的E/O轉(zhuǎn)換 器單元20B。 E/O轉(zhuǎn)換器單元20A和20B通過(guò)下行光纖24在一個(gè)方向上光 耦合，該下行光纖24具有光耦合到E/O轉(zhuǎn)換器單元20B的輸入端25和光耦 合到E/O轉(zhuǎn)換器單元20A的輸出端。E/0轉(zhuǎn)換器單元20A和20B還通過(guò)上 行光纖28在相反方向上光耦合，該上行光纖28具有光耦合到E/O轉(zhuǎn)換器單 元20A的輸入端29和光耦合到E/O轉(zhuǎn)換器單元20A的輸出端30。在示例性 實(shí)施方式中，下行和上行光纖24和28是單模光纖或多模光纖，其選擇將在 下面更詳細(xì)地討論。
電光纜10還包括電力線34，該電力線34電連接E/O轉(zhuǎn)換器單元20A 和20B并從E/O轉(zhuǎn)換器單元20B向E/0轉(zhuǎn)換器單元20A通過(guò)電力信號(hào)35傳 送電力。在一示例性實(shí)施方式中，電力線包括用于標(biāo)準(zhǔn)電信應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)電力 傳送電線，例如，18-26AWG (美國(guó)電線標(biāo)準(zhǔn))。電力線34的示例性實(shí)施方 式將在下面討論。
電光纜10還優(yōu)選地包括保護(hù)外殼36，其覆蓋并保護(hù)下行和上行光纖24 和28，以及電力線34。下行光纖24、上行光纖28和電力線34組成電光纜 軟線(cable cord) 38。在一示例性實(shí)施方式中，電光纜軟線38還包括保護(hù) 外殼36。
E/O轉(zhuǎn)換器單元20A包括一個(gè)或多個(gè)RF電連接器("連接器")40A, E/O轉(zhuǎn)換器單元20B包括一個(gè)或多個(gè)RF電連接器("連接器")40B。在 一示例性實(shí)施方式中，連接器40A和40B是標(biāo)準(zhǔn)類型的同軸電纜連接器，諸 如SMA、反向SMA、 TNC、反向TNC，等等。值得注意的是與不同連接器 類型一起使用的RF適配器在商業(yè)上是廣泛可得到的，因此電光纜10能適于 在電光纜的接入點(diǎn)設(shè)備側(cè)或天線側(cè)的任何RF同軸接口 。E/0轉(zhuǎn)換器單元20B 還包括適于容納向電光纜10提供電力的輸入電力線44的電力連接器42。在 一示例性實(shí)施方式中，輸入電力線44來(lái)自電源92 (圖1中未示出；見(jiàn)圖2， 下部)，該電源92—般插入傳統(tǒng)的電插座或電源中。
在期望單-電連接器40B的示例性實(shí)施方式中，E/O轉(zhuǎn)換器單元20B包 括信號(hào)定向元件50B,諸如電連接于連接器40B的電循環(huán)器或RF開(kāi)關(guān)(例如，2:1RF開(kāi)關(guān))。信號(hào)定向元件50B包括輸出端口 52B和輸入端口 54B， 并用于分離下行和上行RF電信號(hào)，如下所述。
E/O轉(zhuǎn)換器單元20B還包括電連接于輸出端口 52B的激光器60B。激光 器60B還可選地連接到下行光纖24的輸入端25。在激光器60B和輸出端口 52B之間可選地包括激光驅(qū)動(dòng)器/放大器64B。取決于RF功率等級(jí)和所使用 的激光器60B的類型，可以需要或可以不需要激光驅(qū)動(dòng)器/放大器64B。激光 器60B (或替代地，激光器60B和激光驅(qū)動(dòng)器/放大器64B)構(gòu)成發(fā)送器66B。 在一示例性實(shí)施方式中，在激光器60B的阻抗與連接器40B的阻抗(例如， 工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)50歐姆)不匹配的情況下，激光驅(qū)動(dòng)器/放大器64B用作阻抗匹配 電路元件。然而，這種阻抗匹配能夠在RF組件序列的任何點(diǎn)實(shí)現(xiàn)。
激光器60B是適合為光纖傳輸RF的應(yīng)用給予充分動(dòng)態(tài)范圍的任何激光 器。適合作激光器60B的示例激光器包括激光二極管、分布式反饋(DFB) 激光器、法布里-珀羅(Fabry-Perot， FP)激光器和垂直腔面發(fā)射激光器 (VCSEL)。在一示例性實(shí)施方式中，激光器60B的波長(zhǎng)是標(biāo)準(zhǔn)電信波長(zhǎng)之 一，例如，850nm、 1330nm、或1550nm。在另一示例性實(shí)施方式中，使用 非電信波長(zhǎng)，諸如980nm。在一示例性實(shí)施方式中，激光器60B是非冷卻的 以最小化成本、電力消耗和尺寸。
激光器60B可以是單模激光器或多模激光器，其具體的激光模式取決于 電光纜10的具體實(shí)施形式。在下行光纖24使用多模光纖的情況下，激光器 60B可以在單模或多模下操作。另一方面，單模光纖可用于相對(duì)長(zhǎng)的電光纜 (例如，>lkm)的下行光纖24，同樣也可用于較短距離。在下行和/或上行 光纖24和28是單模的情況下，相應(yīng)的激光器須為單模。
當(dāng)電光纜相對(duì)較短時(shí)，例如，在電光纜為幾米、幾十米、或者甚至是幾 百米的建筑物內(nèi)應(yīng)用時(shí)，對(duì)于電光纜10的光纖下行鏈路和上行鏈路，多模 光纖一般是更劃算的選擇。所使用的多模光纖的具體類型取決于電光纜長(zhǎng)度 和具體應(yīng)用的頻率范圍。能夠發(fā)現(xiàn)電光纜10具有高適應(yīng)性的例子是在約 2.4GHz或5.2GHz的頻段下操作的WiFi系統(tǒng)中。標(biāo)準(zhǔn)50 u m多模光纖尤其 適合電光纜長(zhǎng)度最高達(dá)到比方說(shuō)100米的下行和/或上行光纖。另一方面，高 帶寬多模光纖特別適合于最高達(dá)到1000米的電光纜長(zhǎng)度。
繼續(xù)參照?qǐng)D1 ， E/O轉(zhuǎn)換器單元20B進(jìn)一步包括光耦合到光纖上行鏈路28的輸出端30的光電檢測(cè)器80B。在一示例性實(shí)施方式中，線性跨導(dǎo)放大 器84B在輸入端口 54B電連接于光電檢測(cè)器以及信號(hào)定向元件50B。光電檢 測(cè)器80B (或光電檢測(cè)器80B和線性放大器84B)組成光接收器90B。 50歐 姆同軸連接器40B和更高阻抗的光電檢測(cè)器80B之間的任何阻抗匹配優(yōu)選使 用跨導(dǎo)放大器84B來(lái)實(shí)現(xiàn)。該系統(tǒng)的剩余部分被優(yōu)選匹配為標(biāo)準(zhǔn)阻抗，例如， 50歐姆。
天線側(cè)的E/O轉(zhuǎn)換器單元20A的結(jié)構(gòu)與20B的結(jié)構(gòu)相同或基本相同， 其中用類似的附圖標(biāo)記表示類似的元件。因此，E/0轉(zhuǎn)換器單元20A包括光 接收器卯A和發(fā)送器66A。在光接收器90A中，光電檢測(cè)器80A光耦合到 下行光纖24的輸出端26，而在發(fā)送器66A中，激光器60A光耦合到上行光 纖28的輸入端29。發(fā)送器66A和光接收器90A分別連接到信號(hào)定向元件 50A的輸出端口 52A和輸入端口 54A。
圖2是包括兩個(gè)電連接器40B的E/O轉(zhuǎn)換器單元20B的一示例性實(shí)施 方式的特寫(xiě)示意圖。兩個(gè)電連接器40B的使用避免了對(duì)信號(hào)定向元件50B的 需要。在圖2的示例性實(shí)施方式中，上方的連接器40B接收輸入的RF電信 號(hào)150B，而下方的連接器40B輸出RF電信號(hào)280A(RF電信號(hào)150B和280A 在下面將更詳細(xì)地討論)。
圖3是具有兩個(gè)RF電連接器40A的E/O轉(zhuǎn)換器單元20A的一示例性 實(shí)施方式的特寫(xiě)示意圖，每個(gè)RF電連接器40A都可操作地連接到一單獨(dú)的 天線130，其中上方的天線是發(fā)送天線而下方的天線是接收天線。同樣，這 種雙連接器實(shí)施方式消除了對(duì)信號(hào)定向元件50A的需要。在示例性實(shí)施方式 中，E/O轉(zhuǎn)換器單元20A和20B在每一側(cè)都具有雙連接器40A和40B。進(jìn)一 步在此示例性實(shí)施方式中，兩個(gè)E/O轉(zhuǎn)換器單元都具有電連接到它們各自的 一對(duì)電連接器的一對(duì)天線130，如圖4的電光纜10的示意圖中所示。
為了簡(jiǎn)化說(shuō)明和例示，圖中未示出各種附加電子電路元件，諸如偏三通 管、RF過(guò)濾器、放大器、分頻器，等等。這些元件對(duì)本發(fā)明的電光纜的應(yīng) 用對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員是顯而易見(jiàn)的。
操作方法示例
圖5是包括本發(fā)明的電光纜示例性實(shí)施方式電光纜10的示例WiFi系統(tǒng) 100的示意圖。電光纜10在WiFi系統(tǒng)100中用作可操作地將遠(yuǎn)程天線連接
ii耗電光纜。WiFi系統(tǒng)100包括RF電信 號(hào)源IIO，其在一示例性實(shí)施方式中是一接入點(diǎn)設(shè)備或一 WiFi盒。RF電信 號(hào)源110包括連接器112，其連接到電光纜10的E/O轉(zhuǎn)換器單元20B的連 接器40B。RF電信號(hào)源110包括插入傳統(tǒng)電插座120或其他電源的電力軟線 116。 WiFi系統(tǒng)100還包括通過(guò)輸入電力線44電連接于E/O轉(zhuǎn)換器單元的 電源92，電源92通過(guò)電力軟線122插入電插座120。在一示例性實(shí)施方式 中，RF電信號(hào)源110插入電源92而不是電插座120。在另一示例性實(shí)施方 式中，輸入電力線44通過(guò)電力抽頭124從電力軟線116中分出，如圖5中 虛線所示。在一示例性實(shí)施方式中，電力抽頭124具有插座(未示出)，用 于從電插座120接納電力軟線116的第一部分，并用于從RF電信號(hào)源110 接納電力軟線116的第二部分。電力抽頭124從電力軟線116分出部分電力 來(lái)給E/O轉(zhuǎn)換器20A和20B供電。由于E/O轉(zhuǎn)換器20A和20B使用低功率 等級(jí)操作，附加的電力需求對(duì)于電力軟線116的等級(jí)不是一個(gè)顯著的限制。
WiFi系統(tǒng)100還包括例如通過(guò)連接器40A電連接于E/O轉(zhuǎn)換器單元20A 的天線130。使用具有諸如無(wú)線卡的無(wú)線通信單元142的計(jì)算機(jī)140或類似 設(shè)備與WiFi系統(tǒng)100進(jìn)行無(wú)線RF通信。
參照?qǐng)D1的電光纜10的示例性實(shí)施方式和圖5的WiFi系統(tǒng)100，在 WiFi系統(tǒng)的操作中，RF電信號(hào)單元110生成傳輸?shù)紼/O轉(zhuǎn)換器單元20B和 其中的信號(hào)定向單元50B的下行RF電信號(hào)150B(圖1)。信號(hào)定向單元50B 將下行RF電信號(hào)150B引導(dǎo)到激光驅(qū)動(dòng)器/放大器64B。激光驅(qū)動(dòng)器/放大器 64B放大下行RF電信號(hào)并將放大的信號(hào)提供給激光器60B。放大的下行RF 電信號(hào)150B驅(qū)動(dòng)激光器60B，從而生成下行RF光信號(hào)160。這些光信號(hào)在 輸入端25輸入到下行光纖24并沿著此光纖傳播，并在E/O轉(zhuǎn)換器單元20A 的光纖輸出端26輸出。光電檢測(cè)器80A接收所傳輸?shù)南滦蠷F光信號(hào)160 并將它們轉(zhuǎn)換回下行RF電信號(hào)150B?？鐚?dǎo)放大器84A放大下行RF電信號(hào) 150B (圖l)，然后傳播到信號(hào)定向單元50A。然后信號(hào)定向單元50A將信 號(hào)引導(dǎo)到連接器40A和天線130。
下行RF電信號(hào)150B驅(qū)動(dòng)天線130，該天線130以RF電磁波的形式傳 播相應(yīng)的下行RF無(wú)線信號(hào)200。在計(jì)算機(jī)140中由無(wú)線通信單元142接收 RF無(wú)線信號(hào)200。無(wú)線通信單元142將RF無(wú)線信號(hào)200轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信
12處理。
計(jì)算機(jī)140還生成上行電信號(hào)(未示出)，無(wú)線通信單元142將之轉(zhuǎn)換 成RF電磁波形式的上行無(wú)線RF信號(hào)250。由天線130接收上行無(wú)線RF信 號(hào)250，天線130將這些信號(hào)轉(zhuǎn)換成上行RF電信號(hào)280A。上行RF電信號(hào) 280A在連接器40A (圖1)處迸入E/O轉(zhuǎn)換器單元20A并被信號(hào)定向單元 50A引導(dǎo)到發(fā)送器66A。發(fā)送器66A，其與發(fā)送器66B的操作方式相同，將 上行RF電信號(hào)280A轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的上行RF光信號(hào)300。上行RF光信號(hào)300 耦合到上行光纖28的輸入端29，沿著此光纖傳播，并在E/O轉(zhuǎn)換器單元20B 的光纖輸出端30輸出。光接收器卯B接收上行RF光信號(hào)300并將其轉(zhuǎn)換回 上行RF電信號(hào)280A (圖1 )。然后上行RF電信號(hào)280A傳播到信號(hào)定向元 件50B，該信號(hào)定向元件50B將這些信號(hào)引導(dǎo)到連接器40B并進(jìn)入RF電信 號(hào)單元IIO，然后RF電信號(hào)單元IIO進(jìn)一步處理這些信號(hào)(例如，過(guò)濾信 號(hào)、發(fā)送信號(hào)到因特網(wǎng)，等等)。
電力傳輸
如上所述，在E/O轉(zhuǎn)換器單元20B中驅(qū)動(dòng)發(fā)送器66B、光接收器90B和 信號(hào)定向單元50B (如果存在并需要電力)的電力是由輸入電力線44提供 的，在一示例性實(shí)施方式中，該電力線44源自電源92。在E/0轉(zhuǎn)換器單元 20A中驅(qū)動(dòng)發(fā)送器66A、光接收器90A和信號(hào)定向單元50A (如果存在并需 要電力)的電力是由電力線34提供的，如上所述，電力線34包括在電光纜 軟線38中。本發(fā)明的電光纜10的一優(yōu)選實(shí)施方式具有相對(duì)低的電力消耗， 例如，在幾瓦的數(shù)量級(jí)。
圖6是電光纜10的天線側(cè)的特寫(xiě)示意圖，圖示了電力線34包括電連接 到E/O轉(zhuǎn)換器單元20A的DC/DC電力轉(zhuǎn)換器314的兩條電線304和306的 一示例性實(shí)施方式。DC/DC電力轉(zhuǎn)換器314將電力信號(hào)的電壓改變到E/O 轉(zhuǎn)換器單元20A中的功耗組件所需的功率等級(jí)。在一示例性實(shí)施方式中，電 線304和306分別包括在圍繞下行和上行光纖24和28的各自的光纖封套(未 示出)內(nèi)。在類似于圖6所示的示例性實(shí)施方式中，電力線34包括兩條以 上傳送不同電壓等級(jí)的電線。
形成遠(yuǎn)程WiFi單元或"熱點(diǎn)"
圖7是WiFi系統(tǒng)100的一示例性實(shí)施方式的示意圖，例示了相比位于"，本發(fā)明的電光纜10如何在一建 筑物中用于遠(yuǎn)程定位WiFi單元或"熱點(diǎn)"。圖7示出具有四個(gè)獨(dú)立房間412、 413、 414和415的內(nèi)部建筑物結(jié)構(gòu)410，房間由交叉的內(nèi)墻420和422限定。 WiFi盒110位于房間414內(nèi)并且示出以傳統(tǒng)的方式在其上附接有天線130。 與WiFi盒110關(guān)聯(lián)的是一定位好的WiFi "熱點(diǎn)"440，該WiFi "熱點(diǎn)"440 依靠天線130覆蓋了房間414的全部或是大部分，該天線130直接位于WiFi 盒430上或是接近于WiFi盒430。
圖7還示出了在E/O轉(zhuǎn)換器單元20B連接到WiFi盒110的本發(fā)明的電 光纜IO，其天線130連接到E/O轉(zhuǎn)換器單元20A。電光纜10穿過(guò)墻420并 延伸到房間413。這種配置在房間413創(chuàng)建了新的WiFi熱點(diǎn)460，其離房間 414中的原始熱點(diǎn)440相對(duì)較遠(yuǎn)。從而電光纜10便于在離WiFi盒相對(duì)遠(yuǎn)的 距離設(shè)置WiFi天線(以及相關(guān)聯(lián)的WiFi單元)。
在圖7所示的布置的示例性實(shí)施方式中， 一次使用兩個(gè)天線130， 一個(gè) 在WiFi盒110，另一個(gè)遠(yuǎn)程天線電連接到E/O轉(zhuǎn)換器單元20A。這種多天線 布置同時(shí)提供了本地和遠(yuǎn)程(可選的疊加)WiFi熱點(diǎn)440和460。另外，若 干電光纜10可連接到具有多個(gè)RF電光纜連接的WiFi盒110 (圖7中示出 兩個(gè)這種電光纜IO)。當(dāng)使用了本地天線130和電光纜10時(shí)，或者當(dāng)使用 了多個(gè)電光纜10時(shí)，使用RF電力分離器或分配器(未示出)來(lái)分離RF信 號(hào)。
緊湊的電光纜設(shè)計(jì)
在一示例性實(shí)施方式中，本發(fā)明的電光纜IO做得很緊湊，S卩，E/0轉(zhuǎn) 換器單元20A和20B很小，而且軟線IO具有相對(duì)較小的直徑。例如，本發(fā) 明的電光纜10具有類似于傳統(tǒng)同軸電纜的數(shù)量級(jí)的尺寸以便它適合穿過(guò)傳 統(tǒng)同軸電纜所使用的墻中、防水壁等中相同或類似尺寸的洞?，F(xiàn)今的電子學(xué) 和光學(xué)能使E/O轉(zhuǎn)換器單元20A和20B做得高度集成，因此線纜10的各自 端部能具有與傳統(tǒng)同軸電纜連接器大約相同的尺寸。
另夕卜，在電光纜10的 -示例性實(shí)施方式中，E/O轉(zhuǎn)換器單元20A和20B 是可拆卸的，例如，它們可拆卸地接合和松開(kāi)各自電光纜端部以便這些端部 可以容易地移除和替換。
具有跳線擴(kuò)展部的電光纜跳線擴(kuò)展部("跳線")520的電 光纜10的一示例性實(shí)施方式的示意圖。圖9是電光纜10的中心部分的特寫(xiě) 視圖，示出跳線520的細(xì)節(jié)，以及對(duì)電光纜10作出的改型，如上所述，以 適應(yīng)用以延長(zhǎng)電光纜的長(zhǎng)度的一根或多根跳線520的增加。
參照?qǐng)D8和圖9，如上所述的示例性實(shí)施方式電光纜10被改型為，在沿 其長(zhǎng)度上的某個(gè)點(diǎn)將軟線38 (其在本示例中稱為"主軟線")分離成兩個(gè)主 軟線部分38A和38B。然后可接合的電光(E-O)耦合器550和552被放置 在各自暴露的端部。本示例性實(shí)施方式的電光纜10還包括一根或多根跳線 520，每條插入線520均形成自(主)軟線38的一部分538并由一對(duì)E-0耦 合器552和550在其各自端部終止。E-O耦合器552和550適于接合以便可 操作地將下行光纖24、上行光纖28和電力線34連接到鄰近的軟線部分。一 根或多根跳線520的使用允許通過(guò)簡(jiǎn)單地從電光纜上添加和移除跳線來(lái)沿著 多種電光纜長(zhǎng)度傳輸光信號(hào)和電力。
使用一根或多根跳線520的潛在問(wèn)題是由于增加的連接數(shù)量帶來(lái)的增加 的損耗。然而，諸如一個(gè)或多個(gè)放大器64A、 64B和84A、 84B的RF放大 器能用于補(bǔ)償這種損耗。而且，在一示例性實(shí)施方式中，在E-0耦合器550 和/或552中放置光放大器560 (圖9)以放大光信號(hào)。
示例頻率范圍
在一示例性實(shí)施方式中，本發(fā)明的RF頻率范圍落在了 2.4GHz和5.2GHz 之間，其都覆蓋了 WiFi系統(tǒng)中使用的兩種ISM頻段。使用商業(yè)可用的高速 激光器、發(fā)送器和光接收器可容易地獲得這些頻率。在另一示例性實(shí)施方式 中，本發(fā)明的頻率范圍落在了 800MHz和最高至(a)2.4GHz;或(b)5.2GHz; 或(c) 5.8GHz之間。在一示例性實(shí)施方式中，選擇包括便攜式電話服務(wù)、 和/或射頻識(shí)別(RFID)的頻率范圍。在另一示例性實(shí)施方式中，本發(fā)明的 頻率范圍僅覆蓋了在2.4GHz的頻率左右或在約5.2和約5.8GHz之間的頻率 左右約 200MHz的窄波段。
電光纜10中損耗的主要來(lái)源取決于電-光-電轉(zhuǎn)換過(guò)程。在-一示例性實(shí)施 方式中，這種轉(zhuǎn)換損耗通過(guò)放大電光纜中的RF信號(hào)來(lái)補(bǔ)償，例如，在E/0 轉(zhuǎn)換器單元20A和/或20B處使用跨導(dǎo)放大器64A和/或64B來(lái)進(jìn)行這種補(bǔ)償。
電光纜其他的應(yīng)用本發(fā)明的電光纜的主要優(yōu)勢(shì)在于它能在每個(gè)端部具有標(biāo)準(zhǔn)RF連接器、 能具有小的物理尺寸、和能將接入點(diǎn)設(shè)備連接到天線以相對(duì)于其中之一來(lái)遠(yuǎn) 程定位另一個(gè)。進(jìn)一步的，無(wú)須向電光纜的天線側(cè)提供單獨(dú)的電力，因?yàn)榇?電力經(jīng)電光纜來(lái)自電光纜的接入點(diǎn)側(cè)。
電光纜用戶無(wú)須知道甚至不必在意光纖用于在接入點(diǎn)和天線之間的一
部分信號(hào)路徑上傳輸RF信號(hào)的事實(shí)。由于低的光纖損耗，可使用相對(duì)長(zhǎng)的 電光纜來(lái)跨越相對(duì)遠(yuǎn)的距離，例如，使用多模光纖跨越lkm或以上，使用單 模光纖跨越10km以上。本發(fā)明的電光纜能與任何類型的無(wú)線通信系統(tǒng)一起 使用，并且特別適于與使用通用接口的標(biāo)準(zhǔn)WiFi系統(tǒng)一起使用。對(duì)于某些 WiFi應(yīng)用，當(dāng)使用相對(duì)長(zhǎng)(例如，10km或以上)的電光纜時(shí)，在RF信號(hào) 處理中可能需要考慮WiFi通信協(xié)議。
一根或多根跳線的使用，如上所述，允許方便地?cái)U(kuò)展電光纜的長(zhǎng)度?；?于本發(fā)明的電光纜的無(wú)線系統(tǒng)，諸如上述系統(tǒng)，能用于辦公建筑物、購(gòu)物商 廈、圖書(shū)館、機(jī)場(chǎng)等等，在這些地方若干接入點(diǎn)位于一中心位置而相應(yīng)的天 線位于沒(méi)有可用電力向系統(tǒng)的天線側(cè)供電的地方。
對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下對(duì)本 發(fā)明可以作出各種改型和變化是顯而易見(jiàn)的。因此，本發(fā)明旨在覆蓋了在后 附的權(quán)利要求及其等同物的范圍內(nèi)的所提供的本發(fā)明的各種改型和變化。
權(quán)利要求
1、一種用于無(wú)線系統(tǒng)的電光纜設(shè)備，包括分別具有相對(duì)的端部的第一和第二光纖，和具有相對(duì)的端部的電力線；第一和第二電光E/O轉(zhuǎn)換器單元，其分別光耦合到所述第一和第二光纖的各自的相對(duì)端部，并電連接到該電力線的各自的相對(duì)端部以便從所述第一E/O轉(zhuǎn)換器單元向所述第二E/O轉(zhuǎn)換器單元提供電力，所述第一和第二E/O轉(zhuǎn)換器單元分別具有一個(gè)或多個(gè)第一和第二射頻RF電連接器，所述電連接器適于接收和/或發(fā)送RF電信號(hào)；并且其中所述第一和第二E/O轉(zhuǎn)換器單元適于將RF電信號(hào)轉(zhuǎn)換成RF光信號(hào)，以及將RF光信號(hào)轉(zhuǎn)換成RF電信號(hào)，以便通過(guò)所述第一和第二光纖在所述一個(gè)或多個(gè)第一和第二電連接器之間提供RF信號(hào)通信。
2、 如權(quán)利要求l的電光纜設(shè)備，其中所述第一 E/O轉(zhuǎn)換器單元接收第一 RF電信號(hào)并將其轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的第一 RF光信號(hào)，該第一 RF光信號(hào)通過(guò)該第一光纖傳輸?shù)皆摰诙?E/O轉(zhuǎn)換器單元， 該第二 E/O轉(zhuǎn)換器單元將第一 RF光信號(hào)轉(zhuǎn)換回第一 RF電信號(hào)并輸出第一 RF電信號(hào)；以及其中該第二 E/O轉(zhuǎn)換器單元接收第二 RF電信號(hào)并將其轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的第 二 RF光信號(hào)，該第二 RF光信號(hào)通過(guò)該第二光纖傳輸?shù)皆摰谝?E/O轉(zhuǎn)換器 單元，該第一 E/O轉(zhuǎn)換器單元將第二 RF光信號(hào)轉(zhuǎn)換回第二 RF電信號(hào)并輸 出第二RF電信號(hào)。
3、 如權(quán)利要求1的電光纜設(shè)備，其中所述第一和第二光纖的至少之一 是多模光纖。
4、 如權(quán)利要求1的設(shè)備，其中該第一 E/O轉(zhuǎn)換器單元包括適于接納并 接合輸入電力線的電力連接器。
5、 如權(quán)利要求4的設(shè)備，包括通過(guò)該輸入電力線電連接于該電力連接 器的電源。
6、 如權(quán)利要求1的設(shè)備，包括在所述第--和第二 E/O轉(zhuǎn)換器單元的每 一個(gè)中的輸入和輸出RF電連接器。
7、 如權(quán)利要求6的設(shè)備，其中所述輸入和輸出RF電連接器中的至少之 一具有電連接于其上的天線。
8、 如權(quán)利要求1的設(shè)備，包括電連接于該第二 E/O轉(zhuǎn)換器單元的第二 電連接器之一的天線。
9、 如權(quán)利要求1的設(shè)備，包括RF電信號(hào)單元，該RF電信號(hào)單元電連 接于該第一 E/O轉(zhuǎn)換器單元，并適于生成輸入RF電信號(hào)以及向該第一 E/O 轉(zhuǎn)換器單元提供所述輸入RF電信號(hào)。
10、 如權(quán)利要求l的設(shè)備，其中該第一E/0轉(zhuǎn)換器單元包括 第一信號(hào)定向元件，其電連接于所述一個(gè)或多個(gè)第一 RF電連接器之一并具有第一輸入端口和第一輸出端口 ；第一發(fā)送器，其電連接于該第一輸出端口并光耦合到該第一光纖的輸入端；第一光接收器，其電連接于該第一輸入端口并光耦合到該第二光纖的輸 出端；并且其中該第一信號(hào)定向元件適于將第一 RF電信號(hào)從該第一 RF電連接器 引導(dǎo)到該第一發(fā)送器，并將該第二RF電信號(hào)從該第一光接收器引導(dǎo)到所述 一個(gè)或多個(gè)第一RF電連接器之一。
11、 如權(quán)利要求10的設(shè)備，其中該第二E/0轉(zhuǎn)換器單元包括 第二信號(hào)定向元件，其電連接于所述一個(gè)或多個(gè)第二 RF電連接器之一并具有第二輸入端口和第二輸出端口 ；第二發(fā)送器，其電連接于該第二輸出端口并光耦合到該第二光纖的輸入端；第二光接收器，其電連接于該第二輸入端口并光耦合到該第一光纖的輸 出端；并且其中該第二信號(hào)定向元件適于將第二 RF電信號(hào)從該第二 RF電連接器 引導(dǎo)到該第二發(fā)送器，并將第一RF電信號(hào)從該第二光接收器引導(dǎo)到所述一 個(gè)或多個(gè)第二RF電連接器之一。
12、 如權(quán)利要求1的設(shè)備，其中所述第一和第二光纖和電力線組成軟線， 該軟線包括第一和第二主軟線部分，該第一和第二主軟線部分分別可操作地 連接于所述第一和第二 E/O轉(zhuǎn)換器單元并具有一綜合長(zhǎng)度，并且該電光纜設(shè) 備還包括一根或多根跳線，其適于電連接和光耦合所述第一和第二主軟線部 分以便擴(kuò)展該軟線的綜合長(zhǎng)度。
13、 一種電光纜設(shè)備，其用于在接入點(diǎn)設(shè)備和無(wú)線天線之間發(fā)送RF信號(hào)，該設(shè)備包括第一電光E/0轉(zhuǎn)換器單元，其電連接于該接入點(diǎn)設(shè)備，以便接收輸入射頻RF電信號(hào)和輸入電力；第二電光E/0轉(zhuǎn)換器單元，其電連接于該天線；電光纜，其可操作地連接所述第一和第二E/0轉(zhuǎn)換器單元，該電光纜包 括(a)第一和第二光纖，和(b)從該第一E/0轉(zhuǎn)換器單元向該第二E/0 轉(zhuǎn)換器單元提供電力的電力線；并且其中所述第一和第二 E/O轉(zhuǎn)換器單元適于將RF電信號(hào)轉(zhuǎn)換成RJF光信 號(hào)，以及將RF光信號(hào)轉(zhuǎn)換成RF電信號(hào)，以便在該接入點(diǎn)和該天線之間提 供RF信號(hào)通信。
14、 如權(quán)利要求13的電光纜設(shè)備，包括電源，其電連接于該第一 E/O 轉(zhuǎn)換器單元，以便向所述第一和第二E/0轉(zhuǎn)換器單元提供電力。
15、 如權(quán)利要求13的電光纜設(shè)備，其中所述第一和第二 E/O轉(zhuǎn)換器單 元分別包括發(fā)送器，其適于接收RF電信號(hào)并將其轉(zhuǎn)換成RF光信號(hào)；和 光接收器，其適于接收RF光信號(hào)并將其轉(zhuǎn)換成RF電信號(hào)。
16、 如權(quán)利要求15的電光纜設(shè)備，其中所述第一和第二 E/O轉(zhuǎn)換器單 元分別包括信號(hào)選擇元件，該信號(hào)選擇元件分別電連接于第一和第二RF電 連接器并具有輸入端口和輸出端口 ，其中該發(fā)送器電連接于該輸出端口并且 該光接收器電連接于該輸入端口。
17、 如權(quán)利要求13的電光纜設(shè)備，還包括電光可插入和可移除跳線部 分，用于調(diào)整該電光纜的長(zhǎng)度。
18、 一種在接入點(diǎn)設(shè)備和無(wú)線天線之間傳輸射頻RF信號(hào)的方法，包括 在第一 E/O轉(zhuǎn)換器單元將來(lái)自該接入點(diǎn)設(shè)備的第一 RF電信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的第一RF光信號(hào)；通過(guò)第一光纖將第一 RF光信號(hào)從該第一 E/O轉(zhuǎn)換器單元傳輸?shù)降诙?E/0轉(zhuǎn)換器單元；在該第二 E/O轉(zhuǎn)換器單元將第一 RF光信號(hào)轉(zhuǎn)換回第一 RF電信號(hào)； 在該第二 E/O轉(zhuǎn)換器單元利用第一 RF電信號(hào)驅(qū)動(dòng)天線；以及利用從該第一 E/O轉(zhuǎn)換器單元傳輸?shù)碾娏ο蛟摰诙?E/O轉(zhuǎn)換器單元供電。
19、 如權(quán)利要求18的方法，包括在該天線接收第二RF電信號(hào)；將第二 RF電信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的第二 RF光信號(hào)；將第二 RF光信號(hào)通過(guò)第二光纖從該第二 E/O轉(zhuǎn)換器單元傳輸?shù)皆揈/O 轉(zhuǎn)換器單元；在該第一 E/O轉(zhuǎn)換器單元將第二 RF光信號(hào)轉(zhuǎn)換回第二 RF電信號(hào)；以及從該第一 E/O轉(zhuǎn)換器單元輸出第二 RF電信號(hào)到該接入點(diǎn)設(shè)備。
20、 如權(quán)利要求19的方法，包括向該第一E/0轉(zhuǎn)換器單元提供電力并 將一部分電力通過(guò)電連接所迷第一和第二E/0轉(zhuǎn)換器單元的電力線傳輸?shù)皆?第二E/0轉(zhuǎn)換器單元，以便向該第二E/0轉(zhuǎn)換器單元供電。
全文摘要
一種用于無(wú)線系統(tǒng)的電光纜包括兩個(gè)電光(E/O)轉(zhuǎn)換器單元，該電光轉(zhuǎn)換器單元通過(guò)包括下行光纖、上行光纖和電力鏈路的軟線進(jìn)行光耦合和電連接。第一E/O轉(zhuǎn)換器從接入點(diǎn)設(shè)備接收射頻(RF)電信號(hào)，將它們轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的RF光信號(hào)，并將光信號(hào)通過(guò)下行光纖傳輸?shù)降诙﨓/O轉(zhuǎn)換器。第二E/O轉(zhuǎn)換器接收RF光信號(hào)并將RF光信號(hào)轉(zhuǎn)換回原始的RF電信號(hào)。在E/O轉(zhuǎn)換器單元之一處的RF電信號(hào)驅(qū)動(dòng)其連接的天線。由無(wú)線天線接收的RF信號(hào)以類似的方式處理，其中光信號(hào)通過(guò)上行光纖被發(fā)送到其他E/O轉(zhuǎn)換器單元。電光纜允許相對(duì)接入點(diǎn)設(shè)備遠(yuǎn)程布置天線，其中通過(guò)由其他E/O轉(zhuǎn)換器單元提供的電力向天線側(cè)E/O轉(zhuǎn)換器單元提供電力。
文檔編號(hào)G02B6/44GK101454703SQ200780013833
公開(kāi)日2009年6月10日 申請(qǐng)日期2007年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月19日
發(fā)明者邁克爾·索爾 申請(qǐng)人:康寧光纜系統(tǒng)有限責(zé)任公司