专利名称：用于电力线数据传输的宽窄带复用耦合器及其加工方法
技术领域：
本发明涉及的是一种耦合器及其加工方法，特别涉及的是一种用于电力线 数据传输的宽窄带复用耦合器。
背景技术：
随着信息技术的发展，目前市场上的数据通信系统通常以光缆、同轴电缆、 以太网线、电力线等作为传输介质。但是对于一些特殊环境下的数据传输，由 于需要相应传输介质的架设，在很大程度上增加了传输数据的成本，同时也很 容易由于介质破坏而产生通信不畅的问题，无线数据通信技术的应用日益普遍， 但是其存在严重的阻挡衰减和通信盲区。
电力线上进行数据传输技术(载波技术)，这几年一直在蓬勃发展，对于 中压线的数据传输而言，耦合器是至关重要的设备。
一方面参阅中国专利03809981.0，名称为中压电力线数据耦合器的结构， 公开了一种用于将数据信号耦合到电力线的相线上的电感耦合器，第一实施例 是一种电感耦合器，包括分裂磁心，该分裂磁心具有由第一部分和第二部分形 成的孔，其中所述孔允许作为初级线圈的电力线的相线从其中通过；在所述第 一部分和第二部分之间设置有间隔材料，其中所述间隔材料是导电的；以及穿 过所述孔的次级线圈，所述第二部分通过所述间隔材料与所述第 一部分进行电 接触，该电感耦合器用于在所述相线和所述次级线圏之间耦合数据信号。上述 电感耦合器还包括与所述次级线圏耦合的次级电路，所述次级线圏具有外部轮 廓，该外部轮廓的截面尺寸大于或等于所述第二部分的内径的25%。上述电感 耦合器还包括用于消除磁通量的电路，该电路具有(a)线圏，其作为所述次级 线圏埋置入绝缘层中并且穿过所述孔，和(b)扼流圈，其连接到所述次级线圏 上，所述次级电路包括导体，该导体具有足够大的横截面积，以防止当所述导 体传导电源频率电流时热量损坏所述绝缘层。
其另一实施例是一种用于将数据信号耦合到电力线的相线上的电感耦合器。该电感耦合器包括(a)分裂磁心，其具有由第一部分和第二部分形成的孔， 其中所述孔允许作为初级线圏的相线从其中通过，和(b)次级电路，其具有穿 过所述孔的、作为次级线圏的线圏，并且为电源频率提供到电气接地点的低阻 抗通路。上述电感耦合器还包括用于消除磁通量的电路，该电路具有连接到所 述次级线圈上的扼流圏，其中，在所述孔内的所述次级线圏埋置入绝缘层中并 且包括导体，该导体具有足够大的横截面积，以防止当所述导体传导电源频率 电流时热量损坏所述绝缘层。但是其存在的缺陷如下耦合器的线圏要从孔里 通过安全性差，效率较低；同时整个耦合器的结构过于复杂。
另一方面目前市场上的电力线电感耦合器分为宽带耦合器和窄带耦合器两 类，前者的工作频率通常在lMHz以上，而后者在lMHz以内。两种耦合器材 质不同，外型各异，使用场合也有所不同。工作频率在lMHz以上的通常用于 宽带电力线传输系统，传输速率在1Mbps以上，而传输频率在lMHz以内的通 常用于窄带电力线传输系统，传输速率在1Mbps—下，通常用于对数据量要求 不高的工业控制、自动抄表等场合，但是两者并不能通用，这个使用带来了极 大的不便。
鉴于上述缺陷，本发明创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本创作。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种用于电力线数据传输的宽窄带复用耦合器及 其加工方法，用以克服上述缺陷。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案在于，首先提供一种用于电力线 数据传输的宽窄带复用耦合器，其为第一部分和第二部分两个半环状结构组成， 两者是对称的，其特征在于，
所述的第一部分包括 一第一半环形状磁材， 一第一线圏绕设在所述的第 一半环状磁材上， 一第一接地部件电连接在所述第一半环状磁材上，所述第一 线圏的两端与一第一连接器电连接， 一封装层将所述的第一接地部件、第一半 环形状磁材、第一线圈封装成一个整体，所述第一连接器以及第一接地部件暴 露在封装层外部；
所述的第二部分包括 一第二半环形状磁材， 一第二线圏绕设在所述的第 二半环状磁材上，所述第二线圏的两端与一第二连接器电连接， 一第二接地部 件电连接在所述第二半环状磁材上， 一封装层将所述的第二接地部件、第二半
5环形状磁材、第二线圏封装成一个整体，所述第二连接器接头以及第二接地部
件暴露在封装层外部；
工作时，将所述的两部分合在一起，形成一完整环状结构。 其中，所述的第一线圏为聚四氟乙烯线绕制而成的1至2匝线图。 其中，所述的第二线圈为聚四氟乙烯线绕制而成的2至8匝线團。 较佳的，所述的磁材为铁基非晶磁材、钴基非晶材料或纳米非晶磁材。 较佳的，还包括两个U型聚氯乙烯塑料外壳，所述聚氯乙烯塑料外壳将所
述的环形结构内壁、外壁以及下底整体包裹，所述的第一连接器的接头、第二
连接器的接头、第一接地部件的接头以及第二接地部件的端头暴露在聚氯乙烯
塑料外壳外部，形成两个U字型。
较佳的，还包括一个紧固件，其将所述的封装成的整体包围起来，用以保
持环形结构；所述的紧固件为不锈钢金属材料组成的。
其中，所述的连接器为BNC接头连接器，其中，所述BNC连接器与磁材
没有电接触。
其中，所述封装层的材料为环氧树脂。
其次本发明提供一种加工用于电力线数据传输的宽窄带复用耦合器的方 法，用以制造用于电力线数据传输的宽窄带复用耦合器，其中， 将磁材设置成环状；
沿其轴向环绕一第一线圈，并将所述的第一线圈与一第一连接器连接； 沿其轴向环绕一第二线圏，并将所述的第二线圈与一第二连接器连接；
将一第一接地部件、 一第二接地部件分别焊接在所述的磁材上；
用封装材料将所述的第一接地部件、第二接地部件以及磁材、第一连接器、 第二连接器、第一线圏、第二线圏封装成一个整体；
将所述第一连接器、第二连接器、第一接地部件以及第二接地部件的一端 暴露在外部；
切成两个对称的半环；
并且所述的第一连接器与第一接地部件位于一个半环上，所述的第二连接 器与第二接地部件位于另一半环上；
较佳的，还包括一个干燥环节，将封装后的产品放入高温干燥箱进行干燥； 较佳的，还包括 一聚氯乙烯塑料片贴在所述的环的切口上，用以保证气 隙对齐。与现有技术比较本发明的有益效果在于，首先，宽窄带电力线通信设备采
用一个耦合器，可以在同一条电力线上实现多种应用，应用灵活； 其次，施工方便，系统结构得到简化；
最后，带宽高，可以提供9k-200M的物理层速率，既能够提供视频、音频、 游戏、数据等多种业务带宽需求。同时窄带应用可以为远程抄表等工业应用提 供单独传输通道，可靠性高。
图1为本发明用于电力线数据传输的宽窄带复用耦合器的俯视图； 图2为本发明用于电力线数据传输的宽窄带复用耦合器沿A-A向的剖切示 意图3本发明磁材选用的非晶磁材的磁滞回线图4为本发明加工用于电力线数据传输的宽窄带复用耦合器的方法实施例 一的流程图5为本发明加工用于电力线数据传输的宽窄带复用耦合器的方法实施例 二的流程图。
具体实施例方式
以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。 由于对于不同的工况要求，耦合器自身的物理条件和要求会有不同和差别， 其输入阻抗是由与之相结合的调制解调器的输出阻抗的匹配性决定的，对于本 发明所公开的耦合器的结构特征，绝缘电阻100MQ;输入阻抗50Q;信号衰 减小于3-8dB;耐压5kV。为此我们进行如下的设计。
请参阅图1所示，其为本发明用于电力线数据传输的宽窄带复用耦合器的 俯视图；所述的用于电力线数据传输的宽窄带复用耦合器其主体为环状结构， 其实际上是由第一部分和第二部分两个半环状结构组合而成，两者是对称的， 在所述的上表面棵漏出用于和宽带电力线调制解调器相连接的第一连接器61 (高频)、和窄带电力线调制解调器(低频)相连接的第二连接器62以及用于 连接中压电力线的PE端的第一接地部件51、第二接地部件52,其中所述的第 一连接器61和所述的第一接地部件51位于第一部分上，所述的第二连接器62 和第二接地部件52位于第二部分，对接组合后通过一紧固件将所述的第一部分和第二部分包围起来。
请结合参阅图2所示，其为本发明用于电力线数据传输的宽窄带复用耦合器 沿A-A向的剖切示意图；其对应的是用于宽带传输的第一部分的结构；其包括 一半环状的磁材3，在所述的半环状磁材3上环绕有第一线圏7,所述第一线圏 7和第一连接器61电连接在一起，所述的第一连接器61为一BNC接头连接器， 需要说明的是所述BNC连接器与所述的半环状的磁材3没有电接触，所述的第 一线團7为聚四氟乙烯线绕制而成，由于是宽带部分，其为高频信号端口，因 此缠绕的圏数为l至2臣。所述第一接地部件51与所述的半环状的磁材3通过 焊接结合在一起，用于连接中压电力线的PE端；用封装材料将上述的器件进行 封装形成一封装层2;所述的封装材料可以采用环氧树脂；同时所述的第一部分 还可以包括一个U型聚氯乙烯塑料外壳1，所述U型聚氯乙烯塑料外壳1将所 述的通过封装材料封装后的半环状的磁材3内壁、外壁以及下底整体包裹，所 述的第一连接器61的接头及第一接地部件51的端头暴露在所述U型聚氯乙烯 塑料外壳l外部，形成一个U字型，其不仅起到保护耦合器的作用，同时提高 了绝缘性能。需要强调的是本发明的核心之一在于本发明采用的磁材为铁基非 晶磁材、钴基非晶磁材或纳米非晶磁材，这是由于对于非晶磁材而言，其与铁 氧体磁材比较，其具有不容易磁饱合，工作频率高，相移小以及此损失小的优 点，在中压电力线上非晶态晶体耦合器可以显著降低插入损耗，有效传输距离 得到大幅度提高，满足对传输带宽和距离的要求，为此请参阅图3所示，其为 所述的非晶磁材的磁滞回线图，可以清晰的反映出这一特点。
对于第二部分而言，其是用于窄带的，与第一部分的比较其区别仅在，对 应的第二线圏为聚四氟乙烯线绕制而成的2至8匝。
在使用过程中，在信号注入点分别安装宽带电力线调制解调器和窄带电力 线调制解调器，两个通信信号输出端口，所述的第一连接器61作为高频信号端 口连接宽带电力线调制解调器，所述的第二连接器62作为低频信号接口连接到 窄带电力线通信设备数据输出端，两套系统互不干扰。本发明用于电力线数据 传输的宽窄带复用耦合器安装时将所述的第一部分和第二部分环抱在中压电力 线三相电缆外侧，之后用扎带或其他方式紧固，恢复为一完整环状结构。也可 以用金属紧固件(图中未示)将其紧扣恢复为一个完整的环。两套电力线通信 设备发生的高频信号和低频信号分别借助本发明用于电力线数据传输的宽窄带 复用耦合器被传递到电力线上，通过电力线向外传输，由于频带不同，信号互
8不干扰。在电力线远端合适的地方安装对应的宽带耦合器或窄带耦合器，与配套的系统连接。相应的耦合磁环接收信号，利用信号线传输到调制解调器信号端口，在调制解调器内部将解调出数字信号，完成数据从一端到远方另一端的
传输过程。
对于如何加工本发明用于电力线数据传输的宽窄带复用耦合器，请参阅4所示，其为本发明加工用于电力线数据传输的宽窄带复用耦合器的方法实施例一的流程图，其包括的步骤为
步骤a:将磁材设置成环状；
步骤b:沿其轴向环绕一第一线圏，并将所述的第一线圈与一第一连接器连
接；
步骤c:沿其轴向环绕一第二线圏，并将所述的第二线圈与一第二连接器连
接；
步骤d:将一第一接地部件、 一第二接地部件分别焊接在所述的磁材上；
步骤e:用封装材料将所述的第一接地部件、第二接地部件以及磁材、第一连接器、第二连接器、第一线圏、第二线圏封装成一个整体；
步骤f:将所述第一连接器、第二连接器、第一接地部件以及第二接地部件的一端暴露在外部；
步骤g:切成两个对称的半环，其中，所述的第一连接器与第一接地部件位于一个半环上，所述的第二连接器与第二接地部件位于另一半环上；
为了达到更好的效果，最好在上述步骤g后还包括一个干燥环节，将封装后的产品放入高温干燥箱进行干燥；处理完后，将一聚氯乙烯塑料片贴在所述的环的切口上，用以保证气隙对齐。
对于宽带传输部分而言，用聚四氟乙烯线绕制圏数为1至2匝在所述的磁材上；
对于窄带传输部分，也要采用聚四氟乙烯线绕制而成的2至8匝线圏在所述的磁材上。
还包括加工一个U型聚氯乙烯塑料外壳再次封装的步骤，用U型聚氯乙烯塑料外壳将所述的半环形结构内壁、外壁以及下底整体包裹，所述的第一连接器61的接头及第一接地部件51的端头暴露在所述U型聚氯乙烯塑料外壳1外部，形成一个U字型。
请参阅图5所示，其为本发明加工用于电力线数据传输的宽窄带复用耦合器的方法实施例二的流程图；也是用以制造上述的用于电力线数据传输的宽窄带复用耦合器，但在工艺上与上述方法存在一定差异，其包括的步骤是
步骤al:将磁材设置成环状；
步骤bl:切成两个对称的半环；
步骤cl:沿第一半环的轴向环绕一第一线圏，并将所述的第一线图与一第一连接器连接；
步骤dl:沿第二半环的轴向环绕一第二线圏，并将所述的第二线圏与一第二连接器连接；
步骤el:将一第一接地部件焊接在所述的第一半环上；
步骤fl:将一第二接地部件焊接在所述的第二半环上；
步骤gl:用封装材料将所述的第一接地部件、第一连接器、第一线圏与磁材封装成一个整体；
步骤hl:用封装材料将所述的第二接地部件、第二连接器、第二线圏与磁材封装成一个整体，将所述第一连接器、第二连接器、第一接地部件以及第二接地部件的 一 端暴露在外部。
同理为了达到更好的效果，最好在上述步骤hl后还包括一个干燥环节，将封装后的产品放入高温干燥箱进行干燥；处理完后，将一聚氯乙烯塑料片贴在所述的环的切口上，用以保证气隙对齐。
正如前述说描述的，对于宽带传输部分而言，用聚四氟乙烯线绕制圈数为1至2匝在所述的磁材上；
对于窄带传输部分，也要采用聚四氟乙烯线绕制而成的2至8臣线圏在所述的磁材上。
还包括加工一个U型聚氯乙烯塑料外壳再次封装的步骤，用U型聚氯乙烯塑料外壳将所述的半环形结构内壁、外壁以及下底整体包裹，所述的第一连接器61的接头及第一接地部件51的端头暴露在所述U型聚氯乙烯塑料外壳1外部，形成一个U字型。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，对本发明而言仅仅是说明性的，而非限制性的。本专业技术人员理解，在本发明权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变，修改，甚至等效，但都将落入本发明的保护范围内。
10
权利要求
1、一种用于电力线数据传输的宽窄带复用耦合器，其为第一部分和第二部分两个半环状结构组成，两者是对称的，其特征在于，所述的第一部分包括一第一半环形状磁材，一第一线圈绕设在所述的第一半环状磁材上，一第一接地部件电连接在所述第一半环状磁材上，所述第一线圈的两端与一第一连接器电连接，一封装层将所述的第一接地部件、第一半环形状磁材、第一线圈封装成一个整体，所述第一连接器以及第一接地部件暴露在封装层外部；所述的第二部分包括一第二半环形状磁材，一第二线圈绕设在所述的第二半环状磁材上，所述第二线圈的两端与一第二连接器电连接，一第二接地部件电连接在所述第二半环状磁材上，一封装层将所述的第二接地部件、第二半环形状磁材、第二线圈封装成一个整体，所述第二连接器接头以及第二接地部件暴露在封装层外部；工作时，将所述的两部分合在一起，形成一完整环状结构。
2、 根据权利要求1所述的用于电力线数据传输的宽窄带复用耦合器，其特 征在于，所述的第一线圈为聚四氟乙烯线绕制而成的l至2匝线圏。
3、 根据权利要求2所述的用于电力线数据传输的宽窄带复用耦合器，其特 征在于，所述的第二线圏为聚四氟乙烯线绕制而成的2至8匝线圈。
4、 根据权利要求3所述的用于电力线数据传输的宽窄带复用耦合器，其特 征在于，所述的磁材为铁基非晶磁材、钴基非晶材料或纳米非晶磁材。
5、 根据权利要求4所述的用于电力线数据传输的宽窄带复用耦合器，其特 征在于，还包括两个U型聚氯乙烯塑料外壳，所述聚氯乙烯塑料外壳将所述的 环形结构内壁、外壁以及下底整体包裹，所述的第一连接器的接头、第二连接 器的接头、第一接地部件的端头以及第二接地部件的端头暴露在聚氯乙烯塑料 外壳外部，形成两个U字型。
6、 根据权利要求5所述的用于电力线数据传输的宽窄带复用耦合器，其特 征在于，还包括一个紧固件，其将所述的封装成的整体包围起来，用以保持环 形结构；所述的紧固件为不锈钢金属材料组成的。
7、 根据权利要求1或6所述的用于电力线数据传输的宽窄带复用耦合器， 其特征在于，所述的连接器为BNC接头连接器，其中，所述BNC连接器与磁材没有电接触。
8、 根据权利要求1所述的用于电力线数据传输的宽窄带复用耦合器，其特 征在于，所述封装层的材料为环氧树脂。
9、 一种加工用于电力线数据传输的宽窄带复用耦合器的方法，用以制造用 于电力线数据传输的宽窄带复用耦合器，其特征在于，将磁材设置成环状；沿其轴向环绕一第一线團，并将所述的第一线圈与一第一连接器连接； 沿其轴向环绕一第二线圏，并将所述的第二线图与一第二连接器连接； 将一第一接地部件、 一第二接地部件分别焊接在所述的磁材上； 用封装材料将所述的第一接地部件、第二接地部件以及磁材、第一连接器、第二连接器、第一线圈、第二线圈封装成一个整体；将所述第一连接器、第二连接器、第一接地部件以及第二接地部件的一端暴露在外部；切成两个对称的半环；并且所述的第一连接器与第一接地部件位于一个半环上，所述的第二连接 器与第二接地部件位于另一半环上。
10、 根据权利要求9所述的加工用于电力线数据传输的宽窄带复用耦合器 的方法，其特征在于，还包括一个干燥环节，将封装后的产品放入高温干燥箱 进行干燥。
11、 根据权利要求IO所述的加工用于电力线数据传输的宽窄带复用耦合器 的方法，其特征在于，还包括 一聚氯乙烯塑料片贴在所述的环的切口上，用 以保i正气隙对齐。
全文摘要
本发明为一种用于电力线数据传输的宽窄带复用耦合器，其为第一部分和第二部分两个半环状结构组成，两者是对称的，所述的第一部分包括一第一半环形状磁材，一第一线圈绕设在所述的第一半环状磁材上，一第一接地部件电连接在所述第一半环状磁材上，所述第一线圈的两端与一第一连接器电连接，一封装层将所述的第一接地部件、第一半环形状磁材、第一线圈封装成一个整体，所述第一连接器以及第一接地部件暴露在封装层外部；第二部分和第一部分的差异仅在于对应第一线圈的第二线圈的匝数不一样，工作时，将所述的两部分合在一起，形成一完整环状结构。
文档编号H01F38/14GK101667488SQ20081011949
公开日2010年3月10日 申请日期2008年9月1日 优先权日2008年9月1日
发明者利 刘, 晓 李, 斌 武, 赵丙镇 申请人:北京意科通信技术有限责任公司