用於在電力線通信網絡中確定共模信號的裝置的製作方法

2023-10-24 14:43:52

專利名稱：用於在電力線通信網絡中確定共模信號的裝置的製作方法
技術領域：
本發明的實施例涉及用於在電力線通信網絡(power line communication network)中確定共模信號(common-mode signal)的裝置。
背景技術：
電力線通信(PLC)又稱幹線通信、電力線傳輸或電力線電信(PLT)、寬帶電力線 (BPL)、電力帶或電力線網絡(PLN)，該術語描述將電力分配導線用於數據同時分配的若干 不同系統。載波能通過疊加標準的50或60Hz交流電(AC)模擬信號來傳達語音和數據。對 於室內應用，PLC設備可將家庭電力線路用作傳輸介質。這種技術例如用於家庭網絡或者 在家庭自動化中用於照明設備和家用電器的遠程控制，不要安裝附加線路。在標準PLC系統中以差模(DM)方式傳輸和接收信號。差模信號化是一種在導線 對上傳輸信息的方法。在DM信號化中，一個導線攜帶信號，另一個導線攜帶其反信號，因此 兩個導線上對地電壓的總和總是取為零。因此為了通信目的，PLC數據機在家庭電力 線網絡的出口的中性線(neutral line)與相線(phase line)之間引入DM信號。另一 PLC 數據機可在另一出口接收這種DM信號，並利用DM信號控制與接收PLC數據機相 關聯的家用電器。在內部電力線網路中，在相線與中性線之間有非對稱元件，例如光源開關、電流 閘、保險盒、支路等等。在這些非對稱元件中，PLC數據機引入的DM信號被轉換為共模 (CM)信號。為了提高PLC系統的覆蓋範圍，多輸入多輸出(MIMO)PLC數據機可利用不 同的頻道，特別是共模信號。因此，需要改良的裝置，用於在電力線通信網絡中確定共模信號。

發明內容
本發明的目的是提供一種用於在電力線通信網絡中確定共模信號的裝置，具有更 強的檢測共模信號的能力。通過根據權利要求1的裝置實現該目的。通過考慮附圖和後面的描述，本發明的其他細節將變得顯而易見。


附圖被包括以提供對實施例的進一步理解，結合在說明書中並構成說明書的一部 分。附圖示出實施例並與描述一起用於說明實施例的原理。其他實施例和實施例的很多期 望優點將是易於鑑別的，因為通過參考後面的詳細描述，它們變得更好理解。附圖的元件不 必相對彼此縮放。相同的附圖標記表示對應的相似部件。圖1示出本發明實施例的示意性電路圖，圖2示出本發明另一實施例的示意性電路圖，圖3示出本發明另一實施例的示意性電路圖，
圖4示出本發明另一實施例的示意性電路圖，圖5示出用於說明通過本發明的實施例接收多輸入多輸出信號的示意圖。
具體實施例方式下面描述本發明的實施例。重要的是注意，下面的全部所述實施例可以以任何方 式組合，即，對於某些所述實施例不一定與其他實施例組合沒有限制。此外要注意，全部附 圖中相同的附圖標記表示相同或相似的元件。要理解，可利用其他實施例，並且可作出不脫離本發明範圍的結構或邏輯變化。因 此下面的詳細描述不是在限制性含義上作出，並且本發明的範圍由權利要求限定。要理解，除非另有特別表示，否則這裡所述不同實施例的特點可相互組合。在圖1中示出了用於在電力線通信網絡中確定共模信號的裝置100的示意性電路 圖。為了在DM電力線系統中確定共模進入，裝置100例如可以是探針(probe)。裝置100 也可以是接收電力線信號的電力線數據機的一部分。裝置100包括分別連接到第一端子110、第二端子112和第三端子114的第一線路 102、第二線路104和第三線路106。相線P可以連接到第一端子110，中性線N可以連接到 第二端子112，保護性接地線PE可以連接到第三端子114。裝置100包括共模扼流圈120，共模扼流圈120被配置為抑制(couple out)來自 第一線路102、第二線路104和第三線路106的共模信號。共模扼流圈120連接到終端阻抗122，終端阻抗122大於電力線通信網絡的阻抗。 電力線通信網絡包括連接到相線P、中性線N和保護性接地線PE的所有線路、家用電器和裝置。當使用具有高阻抗(例如高於電力線通信網絡的阻抗)的終端阻抗122時，與使 用很低的終端阻抗(例如適合於電力線通信網絡的阻抗，例如為50歐姆至150歐姆)相比， 通過相線P、中性線N和保護性接地線PE傳輸並相應通過第一線路102、第二線路104和第 三線路106傳輸的DM信號受影響更小。在圖2中示出用於確定共模信號的另一裝置200的示意性電路圖。第一線路102、 第二線路104和第三線路106分別通過耦合電容C連接到第一端子110、第二端子112和第 三端子114。耦合電容C用於將裝置200與相線P、中性線N和保護性接地線PE上的直流 電信號隔離。共模扼流圈120環繞第一線路102、第二線路104和第三線路106並連接到比電力 線通信網絡的阻抗高的終端阻抗122。第一線路102經由第一變壓器202接地，第二線路104經由第二變壓器204接地， 第三線路106經由第三變壓器206接地。第一輸出端212連接到第一變壓器202 (阻抗)， 第二輸出端214連接到第二變壓器204 (阻抗)，第三輸出端216連接到第三變壓器206 (阻 抗)。第一輸出端212、第二輸出端214和第三輸出端216終止於終端阻抗222、2M和226， 終端阻抗222、2M和2 可分別具有與電力線網絡的阻抗(例如為50歐姆)相匹配的阻 抗。第一輸出端212、第二輸出端214和第三輸出端216用於提供出現在第一線路102、第 二線路104和第三線路106上的差模信號。第四輸出端218連接到共模扼流圈120。第四輸出端218配置為提供出現在第一線路102、第二線路104和第三線路106上的共模信號。可將終端阻抗122實現為連接到共模扼流圈120的模數轉換器的輸入阻抗。可通 過CMOS電晶體的柵極來控制模數轉換器的輸入阻抗。該輸入阻抗的值應當最大，通常在 IkQ和3kΩ之間。已知圖2中的構造為星形拓撲。但是，圖2中的構造也可以使用三角拓撲。在圖3中示出用於確定共模信號的另一裝置300的示意性電路圖。在裝置300中 通過第一放大器302、第二放大器304和第三放大器306來進行差模信號的確定。第一放大器302、第二放大器304和第三放大器306的輸入端的其中一個輸入端接 地。第一放大器302的另一個輸入端連接到共模扼流圈120與第一阻抗312之間的第一線 路102。第二放大器304的第二輸入端連接到共模扼流圈120與第二阻抗314之間的第二 線路104。第三放大器306的第二輸入端連接到共模扼流圈120與第三阻抗316之間的第 三線路106。第一放大器302、第二放大器304和第三放大器306的輸出端分別連接到第一 輸出端222、第二輸出端2Μ和第三輸出端226。通過這些放大器，可以在第一輸出端222、第二輸出端2 和第三輸出端2 處確 定第一線路102、第二線路104和第三線路106上的共模信號。第一放大器302、第二放大 器304和第三放大器306被布置為星形拓撲。但是，也可以是三角拓撲布置。在圖4中示出確定終端阻抗122的值對第一線路102、第二線路104和第三線路 106上的差模信號的隔離或發散(divergence)的影響的測量設置。發生器400帶有電流源 或電壓源EC和50歐姆的內部阻抗，此外發生器400包括75歐姆的第四阻抗402 (為相線 P、中性線N和保護性接地線PE共有)、分別為50歐姆的第五阻抗404、第六阻抗406和第 七阻抗407，其中第五阻抗404位於相線P上，第六阻抗406位於中性線N上，第七阻抗407 位於保護性接地線PE上。因此，發生器400具有假定的100歐姆差模阻抗和150歐姆共模 阻抗(如果將保護性接地線PE的端子懸置)。通過網絡分析器的確認，顯示如果終端阻抗122隻有50歐姆，則只在第一線路102 和第三線路106上的信號之間提供弱隔離。但是，如果終端阻抗更高，例如為IkQ或無窮 大，則不同線路102、104和106上的差模信號之間隔離更強，因此耦合更弱。在圖5中示出顯示多輸入多輸出(MIMO)方案中饋入可能性和接收可能性的示意 圖。第一電力線通信數據機500通過電力線通信網絡504向第二電力線通信調製解調 器502傳輸信號。對於將信號饋入電力線通信網絡504，有三種可能性。可將差模信號饋入相線P與中性線N之間，可將差模信號饋入相線P與保護性接 地線PE之間，可將差模信號饋入中性線N與保護性接地線PE之間。由於基爾霍夫定律，只 可能有兩條獨立通路。為了將信號饋入電力線通信網絡504，建議使用兩個最好的可能性 (例如關於噪聲特性)。在接收側，接收信號有四種可能性。可以確定相線P與中性線N之間的差模信號， 確定相線P與保護性接地線PE之間的差模信號，確定中性線N與保護性接地線PE之間的 差模信號。此外，例如可以利用共模扼流圈120檢測共模信號CM。通過用於確定共模信號的建議裝置和電力線通信網絡，在線路之間的三種共模 (平衡或對稱地)之間不再有遺漏的隔離。在相線P與中性線N之間、相線P與保護性接地線PE之間和/或中性線N與保護性接地線PE之間，對稱地或平衡地饋入或接收多輸入多輸出(MIMO)通信信號。如果單獨 信號提供最大發散，那麼與信號輸入信號輸出方案相比，多輸入多輸出技術顯示最大增益。通過建議裝置，減少了單獨差模信號之間的耦合，因此改善了 MIMO技術的性能。雖然這裡示出和描述了特殊實施例，但是本領域技術人員應當理解，多種替代實 施方式和/或等同實施方式可代替所示和所述特殊實施例而不脫離所述實施例的範圍。本 申請希望涵蓋這裡討論的特殊實施例的所有改型或變型。因此希望本發明只由權利要求及 其等同物限定。
權利要求
1.一種用於在電力線通信網絡中確定共模信號的裝置，包括第一線路、第二線路和第三線路，分別連接到第一端子、第二端子和第三端子，所述第 一端子、第二端子和第三端子被配置為分別連接到所述電力線通信網絡的相線、中性線和 保護性接地線；共模扼流圈，被配置為抑制來自所述第一線路、第二線路和第三線路的共模信號，其 中，所述共模扼流圈連接到終端阻抗，所述終端阻抗大於所述電力線通信網絡的阻抗。
2.根據權利要求1的用於確定共模信號的裝置，其中，所述共模扼流圈環繞所述第一 線路、第二線路和第三線路。
3.根據權利要求1或2的用於確定共模信號的裝置，其中，所述終端阻抗是連接到所述 共模扼流圈的模數轉換器的輸入阻抗。
4.根據權利要求1至3中任一項的用於確定共模信號的裝置，其中，所述終端阻抗為最 大值。
5.根據權利要求1至4中任一項的用於確定共模信號的裝置，其中，所述裝置被配置為 確定來自共模信號的信號和來自差模信號的信號。
6.根據權利要求5的用於確定共模信號的裝置，其中，所述裝置被配置為在多輸入多 輸出(MIMO)方案中接收所述差模信號和所述共模信號。
7.根據權利要求5或6的用於確定共模信號的裝置，進一步包括 變壓器，用於抑制差模信號。
8.根據權利要求7的用於確定共模信號的裝置，其中，所述變壓器被布置為三角拓撲。
9.根據權利要求7的用於確定共模信號的裝置，其中，所述變壓器被布置為星形拓撲。
10.根據權利要求5或6的用於確定共模信號的裝置，進一步包括 放大器，用於抑制差模信號。
11.根據權利要求7的用於確定共模信號的裝置，其中，所述放大器被布置為三角拓撲。
12.根據權利要求7的用於確定共模信號的裝置，其中，所述放大器被布置為星形拓撲。
全文摘要
提供一種在電力線通信網絡中用於確定共模信號的裝置(100，200，300)。裝置(100，200，300)包括第一線路(102)、第二線路(104)和第三線路(106)，分別連接到第一端子(110)、第二端子(112)和第三端子(114)。第一端子、第二端子和第三端子(110，112，114)被配置為分別連接到電力線通信網絡的相線(P)、中性線(N)和保護性接地線(PE)。裝置(100，200，300進一步包括共模扼流圈(120)，被配置為抑制來自第一線路、第二線路和第三線路(102，104，106)的共模信號，共模扼流圈(120)連接到終端阻抗(122)，終端阻抗(122)大於電力線通信網絡的阻抗。
文檔編號H04B3/30GK102132500SQ200980132518
公開日2011年7月20日 申請日期2009年5月8日 優先權日2008年8月20日
發明者安德裡亞斯·斯楚瓦格爾, 維爾納·巴斯查林 申請人:索尼公司