電網傳輸信號轉接器的製作方法
2023-07-24 12:54:16 2
專利名稱：電網傳輸信號轉接器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種電網傳輸信號轉接器。
以上所提的方法都是要使用不同的有線架設方法去連接所需通訊的地方，若是使用電源線作為通訊用的導線，則不需要額外架設不同的信號線，因為一般的通訊器材都會使用電源，設備本身是要連到電源線上去的。所需要的電源線早已存在，不需要另加。因此，若用電源線作信號傳送便十分方便。
一般使用電源線作為信號線都會面對如下幾個問題1、信號雜訊很多；2、電源線是高壓，不能直接到發送器；3、電源線上常有高壓雜訊，如雷擊、電動機開關等都會產生幾百伏的脈衝波等；4、由電源插座到各種設備的電源線都不同，有不同的阻抗，匹配比較困難，信號的衰減變化很大。
本實用新型的目的意在克服上述現有技術的不足，提出一種能直接使用電源線安全、可靠地傳輸信號的電網傳輸信號轉接器。尤其是電腦之間、電腦與其周邊設備信號的傳輸、電源設備的信號傳送。
實現上述目的的技術方案電網傳輸信號轉接器，包括傳送放大器U1A、傳送匹配電路、傳送開關電路、信號交連器、接收濾波器、接收放大器U1B和接收輸出匹配電路，輸入引線的傳送信號接傳送放大器U1A的輸入端，經所述傳送放大器U1A放大後的傳送信號輸出接用於對輸出電源線進行阻抗匹配的傳送匹配電路，所述傳送匹配電路的傳送信號輸出接傳送開關電路，所述傳送開關電路的傳送信號輸出接用於對電源線進行高壓隔離和對電源線上高壓脈衝雜訊進行鉗位的信號交連器的前一端，所述信號交連器後一端的傳送信號輸出接電源線，由電源線上接收的接收信號經所述信號交連器後一端輸入信號交連器，由所述信號交連器前一端輸出的接收信號輸入接收濾波器，由所述接收濾波器濾波後的接收信號輸入接收放大器U1B，由所述接收放大器U1B放大後的接收信號輸入用於對後續輸出電源線進行阻抗匹配的接收匹配電路，由所述接收匹配電路輸出接收信號。
所述傳送放大器U1A的正相端串聯直流信號隔離電容C1後接一傳送信號引線端，所述傳送放大器U1A的輸出端經電阻R4負反饋後接反相端，所述反相端經電阻R5串聯電容C3後接另一傳送信號引線端，在兩個傳送信號引線端之間並聯有對輸入引線進行匹配的輸入阻抗R1。
所述傳送匹配電路由輸出限制電阻R6～8、電容C4和電阻R9組成，所述傳送放大器的輸出接並聯的輸出限制電阻R6～8的一端，並聯的輸出限制電阻R6～8的另一端串聯直流隔離電容C4，工作電源經電源線匹配電阻R9與直流隔離電容C4的另一端並聯後接傳送開關。
所述信號交連器由二極體D7和D8、穩壓管D10和D11、信號變壓器(T1A、T1B)、電容器C19、電阻R19和壓敏電阻VDR1組成，所述傳送開關的輸出端與接收濾波器的輸入端並接於信號變壓器T1A側的一端，信號變壓器T1A側的另一端接工作電源，信號變壓器T1A側的兩端並聯有兩個串聯D7和D10、串聯D8和D11再並聯組成的雙向鉗位器，信號變壓器T1B側的一端經並聯的電容C19、R19後接電源線的一引線端，信號變壓器T1B側的另一端接電源線的另一引線端，電源線的兩個引線端之間並接壓敏電阻VDR1。
所述接收濾波器包括高通濾波器和低通濾波器，由所述信號交連器輸出的接收信號經直流隔離電容和電阻分壓後接高通濾波器，高通濾波器的輸出再經低通濾波器濾波後輸出構成帶通濾波器，帶通濾波器頻率3MHZ～25MHZ。
所述接收放大器U1B的正相端串聯直流信號隔離電容C10後接接收濾波器的一輸出端，所述傳送放大器U1B的輸出端經電阻R11負反饋後接U1B反相端，所述反相端經電阻R12串聯電容C6後接接收濾波器的另一輸出端，在兩個接收濾波器輸出端之間並聯有匹配阻抗R15，放大器U1B的輸出端接有鉗位二極體D3和D4。
所述接收輸出匹配電路由輸出限制電阻R10、直流隔離電容C5和電源線匹配電阻R28組成，輸出限制電阻R10的一端與直流隔離電容C5的一端串聯，所述接收放大器U1B的輸出接輸出限制電阻R10的另一端，直流隔離電容C5的另一端經電源線匹配電阻R28接工作電源。
在電源線上接有測定直流輸入是否正常和電源線接駁是否良好的電源狀態檢測電路。
整個電網傳輸信號轉接器裝在一個膠盒內，膠盒內信號交連器的輸入輸出接在電源插頭上。
膠盒內裝有用於對電網傳輸信號轉接器提供直流和交流電源的電源裝置。
採用上述技術方案，本實用新型有益的技術效果在於1、由傳送放大器、傳送匹配電路、傳送開關電路和信號交連器將待傳送信號輸送到電源線上。其中通過傳送放大器有效傳送3MHZ～25MHZ的信號，將輸入信號放大以抵消後續傳送匹配電路、傳送開關電路及信號交連器造成的衰減，使輸出信號有1伏以上的峰對峰輸出。另外，在放大器的信號輸入端設置輸入匹配電阻和直流隔離電容。通過傳送匹配電路，對輸出的電源線進行有效匹配，產生可接受的輸出電壓。通過設置傳送開關電路，有效減少了接收信號時由傳送放大器而來的假信號。通過設置信號交連器將傳送信號傳輸、與電源線的高壓隔離、將電源線上的高壓脈衝雜訊鉗位等作用，以保證信號傳送及接收信號。2、由信號交連器、接收濾波器、接收放大器和接收輸出匹配電路實現對電網傳輸信號的有效接收。通過接收濾波器只容許在3MHZ～25MHZ範圍內的信號通過，其它頻率範圍的信號將會被大部分衰減。通過接收放大器將信號在信號交連器、接收濾波器和接收輸出匹配電路的衰減抵消。通過在接收輸出匹配電路中設置輸出限制電阻限制過大電流輸出損毀傳送放大器。綜上所述，本實用新型是一種使用電源線安全、可靠地傳輸信號的電網傳輸信號轉接器。尤其是電腦之間、電腦與其周邊設備信號的傳輸、電源設備的信號傳送。
下面通過實施例，並結合附圖對本實用新型作進一步的說明
圖2是
圖1電網傳輸信號轉接器的一種實現電路圖。
首先，3MHZ～25MHZ的信號由信號輸入端(Signal Input)輸入傳送放大器，傳送放大器的放大倍數不是很大，約在4～12倍之間，主要用作一個信號緩衝器(Signal Buffer)，將輸入信號放大以抵消後續傳送匹配電路、傳送開關電路及信號交連器造成的衰減，使輸出信號有1伏以上的峰對峰輸出。若電源為12V，則輸出最大有10V的峰對峰輸出。
傳送放大器輸出接傳送匹配電路，以對輸出的電源線進行匹配，產生可接受的輸出電壓。它不能對電源線作完全的匹配，因為不是每一種電源線都是相同的，它們的阻抗一般在50～150歐母之間。
傳送匹配電路的輸出接至傳送開關電路，傳送開關電路在信號傳送時是在開的狀態。信號直接傳到信號交連器，再傳到電源線。當要接收由電源線經信號交連器傳來的信號時，傳送開關電路會被設定成關的狀態，以減少由傳送放大器而來的假信號。信號交連器具有將傳送信號傳輸、與電源線的高壓隔離、將電源線上的高壓脈衝雜訊鉗位等作用，以保證信號傳送及接收信號。
接收濾波器是一個帶通濾波器，當信號由電源線經信號交連器輸入接收濾波器，接收濾波器只容許在3MHZ～25MHZ範圍內的信號通過，其它頻率範圍的信號將會被大部分衰減，以至只有在電源線中3MHZ～25MHZ範圍內的信號被接收，而這些信號大部分是由其它的電源線信號轉接器所產生的有用信號，從而實現信號互通。
信號經接收濾波器後傳至接收放大器，將信號適量放大，一般在2至5倍之間。信號再經接收輸出匹配電路器與信號輸出線匹配，將衰減維持在一個可接受的限度上。接收放大器的作用是將信號在信號交連器、接收濾波器和接收輸出匹配電路的衰減抵消。
電源狀態檢測電路是一個狀態檢測器，它測定直流輸入是否正常和電源線接駁是否良好，再由狀態顯示燈顯示是否正常。有了這個電源狀態顯示，使用者就能輕易知道接駁是否良好。
圖2是圖1的結構框圖的一個實現電路。
傳送放大器的組成傳送放大器U1A的正相端串聯直流信號隔離電容C1後接一傳送信號引線端J1-1，U1A的輸出端經電阻R4負反饋後接反相端，反相端經電阻R5串聯電容C3後接另一傳送信號引線端J2-1，在兩個傳送信號引線端之間並聯有對輸入引線進行匹配的輸入阻抗R1。由R1設定輸入阻抗，對輸入引線進行匹配。交連電容C1將輸入端的直流信號隔離。C2、C20和C8都是直流濾波電容器減少直流電源上的雜訊對放大器的幹擾。R2、R3是放大器直流電位設定電阻。D1和D2二極體是對輸入信號的鉗位，以防止太大信號對U1A造成損害，它也防止靜電由輸入引線侵入而對放大器損毀。放大器U1A是調頻積體IC，它的截止頻率在25MHZ以上，一般大於100MHZ，以保證對25MHZ以內有足夠的放大率。放大器被R4、R5、C3接成交流放大器，它對於低於3MHZ的信號放大率很低。
傳送匹配電路由輸出限制電阻R6～8、電容C4和電阻R9組成，所述傳送放大器的輸出接並聯的輸出限制電阻R6～8的一端，並聯的輸出限制電阻R6～8的另一端串聯直流隔離電容C4，工作電源經電源線匹配電阻R9與直流隔離電容C4的另一端並聯後接傳送開關。由於電源線的阻抗可以很低，若沒有R6～8時，輸出電流可能太大而造成U1A因過負荷而損毀。C4是交連電容器，它阻止直流信號輸出。R9是匹配電阻，以匹配電源線，一般它的數值是50～150歐姆之間。
傳送開關電路是由Q1、Q2、R20～R23構成，傳送匹配電路的C4輸出接開關三極體Q1的集極，傳送控制線(Transmit Enable)J7-1經電阻R23接Q2的基極，Q2的射極輸出控制Q1基極，Q1射極輸出與接收濾波器的電容C18輸入端並接於信號變壓器T1A側。當傳送控制線J7-1為空接或低電位，Q2是在關的狀態，Q2的集電極電流是零，所以Q1也是在關的狀態，信號不能由傳送匹配電路傳至信號交連器，所以沒有信號傳至電源線上。轉接器被設定接收狀態。當傳輸控制為高電位，R22、R23所組成的分壓器輸出大於0.7V以至Q2導通，Q1亦隨之而導通，傳送開關電路被設定為開的狀態。信號經傳送開關電路傳送至信號交連器的信號變壓器T1A側一端。
信號交連器由二極體D7和D8、穩壓管D10和D11、信號變壓器(T1A、T1B)、電容器C19、電阻R19和壓敏電阻VDR1組成，傳送開關Q1的射極輸出端與接收濾波器的電容C18輸入端並接於信號變壓器T1A側的一端，信號變壓器T1A側的另一端接工作電源，信號變壓器T1A側的兩端並聯有兩個串聯D7和D10、串聯D8和D11再並聯組成的雙向鉗位器，信號變壓器T1B側的一端經並聯的電容C19、R19後接電源線的一引線端J5-1，信號變壓器T1B側的另一端接電源線的另一引線端J6-1，電源線的兩個引線端之間並接壓敏電阻VDR1。電源線J5-1上的信號經保險絲F1、並聯的電阻R19、電容C19和信號變壓器T1B再到電源線的另一端J6-1。電容C19將直流信號隔離，信號經信號變壓器交連到T1A，再由T1A傳至接收濾波器C18。鉗位器對輸入信號作雙向鉗位。鉗位數值決定於穩壓管的數值，一般用5.6V。R19是電容器C19的放電電阻，以防止不小心接觸到轉接器插頭時所引起電擊。壓敏電阻是防止電源線上有過大電壓以至引起C19被擊穿。變壓器T1A、T1B也是用作與電源線的隔離。
接收濾波器是由C11～C18、R16～R18、L1～L5構成。C18是交連電容，隔絕直流信號。R16～R18是T1A的負載及分壓電阻，C15～17和L4、L5構成高通濾波器，將3MHZ以下的信號濾掉。C11～C14和L1～L3構成低通濾波器。將25MHZ以上的信號濾掉。這兩個濾波器構成一個帶通濾波器，只容許在3MHZ至25MHZ之間的信號通過。
接收放大器的結構基本上與傳送放大器相同，R15為阻抗匹配電阻，一般也是選用50歐姆。C10是交連電容器，D5、D6二極體也是用作鉗位，以防止太大的電壓輸入放大器U1B，R13、R14是放大器U1B的直流電位設定電阻。放大器也是被設定成交流放大器，放大率由R11和R12設定。放大器輸出端放置了二極體D3和D4作鉗位。以防止由收輸出線而來的高電壓損毀U1B。高電壓一般是由靜電產生。
接收輸出匹配電路由輸出限制電阻R10、直流隔離電容C5和電源線匹配電阻R28組成，輸出限制電阻R10的一端與直流隔離電容C5的一端串聯，所述接收放大器U1B的輸出接輸出限制電阻R10的另一端，直流隔離電容C5的另一端經電源線匹配電阻R28接工作電源。通過交連電容器C5阻隔直流的輸出，通過輸出限制電阻R10限制過大電流輸出損毀U1B，R28是阻抗匹配電阻，一般數值在50至150歐姆之間。
電源狀態檢測電路由電阻R26、R29～R31、光電耦合器U2A和U2B、電容器C21及發光二極體D9構成。當信號交連器兩端接入電源插座，電流經R30流過光電耦合器U2A的二極體，U2B即導通。若線路中的12V已存在(意即輸出器的另一端已插在應用的儀器上)，則電容C21充電，同時電流流經R29至Q3，使Q3導通，電流因而流經Q3、D9及R26，使發光二極體D9發亮。C21的作用是保持Q3的導通。因為來自U2B的信號只有在交流電的正半周出現，只有C21足夠大，Q3是會長時間導通，而令D9沒有閃爍現象。R31一般來說是空接的(不存在)，只有在不需要檢測交流電的存在時，只需要知道直流12V存在已足夠的情況下，將R31短路，可省掉R30、U2A、U2B、C21、R29和Q3。
在本實施例中，為了減少電源線上的雜訊對有用信號的幹擾，選定的信號傳輸頻率範圍為3MHZ～25MHZ之間。這樣，避免了主電源的50HZ或60HZ，中波廣播的400KHZ～1.6MHZ及市民波段的27MHZ。因為這些波段的信號較強，容易對有用信號造成幹擾。在3MHZ～25MHZ的短波廣播一般信號較弱，在電源線上的電壓一般很小，只要轉接器的有用電信號足夠的強，將信號噪聲比提高，就可減去大部分的雜訊幹擾。
信號傳送時只需用這個頻段的信號，傳送就可以減少電源線上的雜訊幹擾。信號的方式可以是直接傳送，也可以是調幅、調頻、脈衝調製或其它調製的形式。在傳送和接收時，若再採取一些信號的偵錯及改錯方案，則信號的傳送可到達直接用電腦線連接的精度與速度。
另外，為了避免(使)不同電源引出線的阻抗不同而影響信號的輸入與輸出，整個電路可裝在一個類似電源適配器的膠盒內，將信號交連器的輸入輸出接在電源插頭上，整個膠盒就如一般適配器的模樣插在電源插座上，再由膠盒用信號線將傳送、接收並直流電源接至電腦或不同的儀器上。
有時，這個膠盒也同時裝上電源裝置，這個電源可以是直流電源或是交流開關電源，它不單是對電源線信號轉接器供應直流電，也同時將直流或交流電源提供給其它儀器或設備使用，變成一種電源信號轉接器與電源適配器的合體。
權利要求1.一種電網傳輸信號轉接器，其特徵在於包括傳送放大器U1A、傳送匹配電路、傳送開關電路、信號交連器、接收濾波器、接收放大器U1B和接收輸出匹配電路，輸入引線的傳送信號接傳送放大器U1A的輸入端，經所述傳送放大器U1A放大後的傳送信號輸出接用於對輸出電源線進行阻抗匹配的傳送匹配電路，所述傳送匹配電路的傳送信號輸出接傳送開關電路，所述傳送開關電路的傳送信號輸出接用於對電源線進行高壓隔離和對電源線上高壓脈衝雜訊進行鉗位的信號交連器的前一端，所述信號交連器後一端的傳送信號輸出接電源線，由電源線上接收的接收信號經所述信號交連器後一端輸入信號交連器，由所述信號交連器前一端輸出的接收信號輸入接收濾波器，由所述接收濾波器濾波後的接收信號輸入接收放大器U1B，由所述接收放大器U1B放大後的接收信號輸入用於對後續輸出電源線進行阻抗匹配的接收匹配電路，由所述接收匹配電路輸出接收信號。
2.根據權利要求1所述電網傳輸信號轉接器，其特徵在於所述傳送放大器U1A的正相端串聯直流信號隔離電容C1後接一傳送信號引線端，所述傳送放大器U1A的輸出端經電阻R4負反饋後接反相端，所述反相端經電阻R5串聯電容C3後接另一傳送信號引線端，在兩個傳送信號引線端之間並聯有對輸入引線進行匹配的輸入阻抗R1。
3.根據權利要求1所述電網傳輸信號轉接器，其特徵在於所述傳送匹配電路由輸出限制電阻R6～8、電容C4和電阻R9組成，所述傳送放大器的輸出接並聯的輸出限制電阻R6～8的一端，並聯的輸出限制電阻R6～8的另一端串聯直流隔離電容C4，作電源經電源線匹配電阻R9與直流隔離電容C4的另一端並聯後接傳送開關。
4.根據權利要求1所述電網傳輸信號轉接器，其特徵在於所述信號交連器由二極體D7和D8、穩壓管D10和D11、信號變壓器(T1A、T1B)、電容器C19、電阻R19和壓敏電阻VDR1組成，所述傳送開關的輸出端與接收濾波器的輸入端並接於信號變壓器T1A側的一端，信號變壓器T1A側的另一端接工作電源，信號變壓器T1A側的兩端並聯有兩個串聯D7和D10、串聯D8和D11再並聯組成的雙向鉗位器，信號變壓器T1B側的一端經並聯的電容C19、R19後接電源線的一引線端，信號變壓器T1B側的另一端接電源線的另一引線端，電源線的兩個引線端之間並接壓敏電阻VDR1。
5.根據權利要求1所述電網傳輸信號轉接器，其特徵在於所述接收濾波器包括高通濾波器和低通濾波器，由所述信號交連器輸出的接收信號經直流隔離電容和電阻分壓後接高通濾波器，高通濾波器的輸出再經低通濾波器濾波後輸出構成帶通濾波器，帶通濾波器頻率3MHZ～25MHZ。
6.根據權利要求1所述電網傳輸信號轉接器，其特徵在於所述接收放大器U1B的正相端串聯直流信號隔離電容C10後接接收濾波器的一輸出端，所述傳送放大器U1B的輸出端經電阻R11負反饋後接U1B反相端，所述反相端經電阻R12串聯電容C6後接接收濾波器的另一輸出端，在兩個接收濾波器輸出端之間並聯有匹配阻抗R15，放大器U1B的輸出端接有鉗位二極體D3和D4。
7.根據權利要求1所述電網傳輸信號轉接器，其特徵在於所述接收輸出匹配電路由輸出限制電阻R10、直流隔離電容C5和電源線匹配電阻R28組成，輸出限制電阻R10的一端與直流隔離電容C5的一端串聯，所述接收放大器U1B的輸出接輸出限制電阻R10的另一端，直流隔離電容C5的另一端經電源線匹配電阻R28接工作電源。
8.根據權利要求1所述電網傳輸信號轉接器，其特徵在於在電源線上接有測定直流輸入是否正常和電源線接駁是否良好的電源狀態檢測電路。
9.根據權利要求1所述電網傳輸信號轉接器，其特徵在於整個電網傳輸信號轉接器裝在一個膠盒內，膠盒內信號交連器的輸入輸出接在電源插頭上。
10.根據權利要求9所述電網傳輸信號轉接器，其特徵在於膠盒內裝有用於對電網傳輸信號轉接器提供直流和交流電源的電源變換裝置。
專利摘要一種電網傳輸信號轉接器，包括傳送放大器U1A、傳送匹配電路、傳送開關電路、信號交連器、接收濾波器、接收放大器U1B和接收輸出匹配電路，待傳送信號經傳送放大器、傳送匹配電路、傳送開關電路和信號交連器輸出傳送到電源線上，反之，從電源線上傳來的待接收信號經信號交連器、接收濾波器、接收放大器U1B和接收輸出匹配電路接收。本實用新型提供了一種能直接使用電源線在電腦之間、電腦與其周邊設備之間、電源設備之間安全、可靠地傳輸信號的電網傳輸信號轉接器。
文檔編號H02J13/00GK2554857SQ0223907
公開日2003年6月4日 申請日期2002年6月27日 優先權日2002年6月27日
發明者毛燦豪 申請人:精電方案有限公司