专利名称：用于在多个导体上的电压多级注入的装置的制作方法
技术领域：
如在此描述性说明书的标题中所陈述的，下面的发明涉及用于在多个导体上的电 压多级注入的装置。在任何通信系统中，一个目标是尽可能多地利用通信介质的特性，以获得最大传 输容量、可靠性、覆盖等。在通信介质由多个导体组成的情况下，使用那些导体以实现这些 目标中的一个或几个是可能的。在其他申请中，在现有技术中，存在用于增强通信质量和用 于提高频率的再利用的方法，但它们需要信号被正确地注入，以实现上述目标。本发明公开了特别设计成用于在多个导体上执行电压多级注入的装置，使得实现 用于提高通信质量的方法变得更加容易。
背景技术：
通信系统需要用于信号的传输介质，其常常由多个导体组成。可利用这些多个导 体的存在，以增强通信系统的各种特征，其中包括例如传输容量或对噪声的抗扰度。利用多 导体介质的方法之一是使用正交模式，为此，必须以正确的方式将信号注入所述介质中。本发明的装置设计成能够应用在申请号为200702256的西班牙专利中规定的方 法，该专禾丨J涉及"Method for increasing the performance of a communications system on amedium made up of multiple conductors”(用于在由多导体组成的介质中提高通信 系统性能的方法)。如同该专利一样，本发明的装置的描述使用在下面注释的各种传统概 念。“模式”被理解为在导体、参考平面或两者的选择性组合上电压或电流的注入。同样， “正交多级注入”被定义为彼此正交的多个模式的注入。注入模式分为普通模式、微分模式 和准微分模式。普通模式是通过参考平面引起电流的循环的模式。微分模式由通过一个导 体的注入和经由另一导体的返回的聚集组成，而准微分模式由一个或多个导体之间的电压 或电流的注入以及经由与用于注入的导体不同的一个或多个导体的返回组成，在这种情况 下使用的导体的数量大于二。在现有技术中存在一些专利，其中公开了企图提高通信系统的性能的方法，但当 介质是多导体时，在该介质中执行注入存在问题。本发明的装置解决了这一缺陷，并聚焦于 在该介质上执行电压注入以在注入当中实现正交的特定方法；它因此解决了上述问题，并 且因此，它具有现有技术中存在的文献所没有预期的结果。并且，现有技术也包括关于电容耦合器的专利，但它并未预期本发明。这些专利 之一是欧洲申请号为 E05773887 的名称为 “Capacitative coupling device for data transmissionequipment to a phase of an electrical power line，，(用于电；0线白勺级 的数据传输设备的电容耦合装置)的专利。该专利描述了为安全措施非常严格的介质电压 线设想的电容耦合方法。该耦合需要接地连接，并且它还在“单端”模式中耦合信号，换句 话说，它相对于地以单级注入信号。这不影响本发明的装置的任何新颖性或本发明的水平， 因为后者能够以微分或准微分模式或以普通模式注入，并在几个导体上执行信号的多级注 入，不管包括或不包括通常连接到地的参考平面。现有技术的另一文献是申请号为2204334A1的涉及“Medium voltage equipment
3withcapacitative coupling system”(带有电容耦合系统的介质电压设备)的西班牙专 利。如同前面的引用一样，该专利描述了为了将信号耦合到介质电压网络的级的介质电压 电容耦合方法。这不影响本发明的新颖性或创造性水平，因为它不能用于在具有参考平面 的多导体介质中的多级注入，其中注入是微分、准微分或普通模式。并且，美国专利号为US-4383243 的名称为 “Powerline carrier control installation"(电力线载波控制安装)的专利描述如何通过电容耦合的方式在电线上耦 合来自单个控制音频的信号。该专利中的电路提高了对介质的阻抗的适应，但它不能用于 多级注入，因此它不影响本发明的装置的任何新颖性或创造性。美国专利号为US-6693803B2 的文件“Coupling device for low-rate carrier currenttransmission system”(用于低速率载波电流传输系统的耦合装置)公开了用于 执行单载波的调制的传输/接收的耦合方法。该耦合通过变压器和耦合电容器执行，是在 级和中性点之间进行的微分注入。该电路不能用于在多个导体中执行正交多级注入，并且 因此它未预期本发明。最后，现有技术的电容耦合器的另一例子在公布号为US 2004/0056734-A1的专 利“Medium voltage signal coupling structure for last power grip high-speed data network”(用于最新电力控制高速数据网络的介质电压信号耦合结构)中被详述，其描述 用于介质电压天线的耦合器，该耦合器着重于处理这种类型的线所必需的安全机制。如在 之前的引用中出现的，该耦合器并不预期本发明的多级注入装置。
发明内容
为了实现这些目的并避免前面部分中陈述的缺点，本发明由用于在多个导体上的 电压多级注入的装置组成，可以在该装置上应用用于在由N个导体组成的介质和参考平面 上提高通信系统的性能的方法。所述装置由下述的元件和连接组成E个信号输入，其中对 于向导体中注入的每一个信号，E在1和N之间；E个信号变压器，其接收所述E个信号输 入，以通过不同导体之间的正交模式注入它们；以及C个微分模式扼流圈，其中C处于0和E 之间，取决于在E个输入中注入的非微分模式的数量。正因为本发明的装置的配置，在多达 N个的导体的组合中注入通信信号，包括以普通模式的注入，使得所述被注入的信号彼此正 交是可能的。并且，装置还可包括A个调节器，其中A在E+1和N之间，取决于所使用的导体的 数量，调节器位于导体之间以及选择性地位于变压器的次级绕组的一端、微分模式扼流圈 的输出端之一和两者的组合之间。在该装置中，具有输入绕组和输出绕组的所述变压器，将其输入绕组连接到E个 信号输入，且它们将其输出绕组选择性地连接到两个调节器，或连接到一个调节器和微分 模式扼流圈，或连接到两个微分模式扼流圈，或连接到参考平面和微分模式扼流圈。通常，微分模式扼流圈具有一个输入端和两个输出端。这些微分模式扼流圈将其 输入端连接到从E个变压器之一的次级绕组的端部和另一微分扼流圈的输出端之一中选 择的元件；且它们将其输出端连接到从两个不同的微分扼流圈的输入端、微分扼流圈的输 入端和导体的调节器之中选择的元件，并连接到两个不同的导体的信号调节器的输入端； 其中使用这些微分扼流圈的注入是被称为准微分注入的注入、以普通模式的注入或以上两者。并且，如果希望允许多级注入信号与在通信介质中存在的其它信号共存，调节器 将是滤波器。这些滤波器的特定实施例是使用电容器作为调节器，其将充当从通信信道到信号 的高通滤波器。微分模式扼流圈可通过利用装置中已有的变压器而实现。在这种情况下，一个或 多个微分模式扼流圈通过将它们分别包括在所述E个变压器的一个或多个中而实现，使得 对于以这种方式实现的每个微分模式扼流圈，其输入端将是变压器的次级绕组的中间连 接，并且其输出端将是次级绕组的端部。最后，虽然本发明的装置可用在任何多导体介质中，但对于多个导体所组成的通 信信道是电网的情况，特别适合应用本发明的装置。在下文中，为了便于更好地理解此描述性说明书并形成其完整的部分，附加了一 些附图，其中本发明的目的以示例和非限制性的方式被描述。
图1示出了在具有不同的元件和连接的N个导体上有N个信号的多级注入装置的 一个例子。图2示出了实现装置的微分模式扼流圈的第一形式。图3示出了实现微分模式扼流圈的第二形式，将该扼流圈包括在输入变压器中。图4示出了根据在注入中的电流分配实现图2和3的微分模式扼流圈的两种形式 的等效形式。图5示出了调节器是带通滤波器的例子，该带通滤波器适当地与信道的信号共存。图6示出了用于具有级、地和中性点的电网的注入的特殊情况的装置。图7示出了用于具有12个导体并在其之间只使用微分和准微分注入的情况的装置。
具体实施例方式参考在附图中采用的标号，下面给出本发明的实施例的不同例子的描述。理论上，可能使用传输介质由多个导体组成的特点，以使用该传输介质成功地最 大化通信系统的性能。实际上，可能实现以信号被正交地注入该介质中的方式在多导体介 质中分配电压的方法，使用该方法实现了在注入当中较低的干扰水平、较大的覆盖等。这些方法的主要问题是在多导体介质中的信号的注入。本发明的装置能够最佳地 执行电压注入，以遵循用于提高使用该多导体介质的系统的通信容量所期望的方法。图1示出在N个导体(5jlj5N)上电压多级注入装置的实施例的一个例子，其中可 看到其元件和连接。在该附图中存在连接到变压器⑴的N个输入信号⑷到知)。根据 用于注入信号的模式，来自变压器(1)的输出可连接到调节器(3)、微分模式扼流圈(2)或 以上两者。虽然在本例中使用所有信号，可能注入少于N个的信号(4)，因此注入的数量小 于N;或甚至可能不使用所有的导体(5)用于注入，因此所有需要的是有与导体一样多的调节器(3)，信号将在这些导体上被注入。同样，在图1中示出的实施例的这个例子中，最后一个信号源(4n)以普通模式被 注入，为此，信号N的变压器(1)的次级绕组在其端部之一被连接到参考平面(6)。变压器(1)的特定配置、微分模式扼流圈(2)和调节器(3)将取决于本发明的装 置的特定应用，且主要取决于所使用的多导体传输介质。存在实现不同模式扼流圈的几种方法单独地或将它包括在变压器中。图2示出 通过具有1 1的传输比率的变压器单独地实现微分模式扼流圈(2)的方式。扼流圈阻止 可通过其输入端进入的微分模式，并允许其输入电流(Iin)的普通模式通过其两个输出端， 将输入电流分成一半，对于每个输出端为(Iin/2)。并且，图3示出通过将装置包括在输入变压器(1)中来实现微分扼流圈(2)的另 一方式。为了实现此目标，使用变压器(1)的次级绕组的中间连接。为了检查电流之间的 相等，微分模式电流(Id)和普通模式电流(I。)被分开表示。在本发明的装置的任何实现中，包括微分扼流圈的两种方式都是等效的。图4示 出一个例子，其中有两个信号输入⑷和42)，这两个输入是不同的输入，对每个输入⑴和 12)有一个变压器，介质由三个导体53)组成且与每个导体相关的耦合器
33)是简单的耦合器。附图的上部分示出微分扼流圈(2)与变压器分离以执行信号的多级 注入的实施例，而下部分示出根据图3所示内容微分扼流圈包括在第一输入信号(1)的变 压器中的实施例。这两种情况的比较能够确认，在注入被执行之后信号的分配是等效的。在 本例中，微分电流(Id)被表示为准微分电流(Ipd)。在其它方式中，本发明的装置中所使用的调节器可被实现为一般滤波器或电容器 (用作高通滤波器)。由此，可能与在通信介质中预先存在的信号共存，而没有干扰。在图5 中，通信介质(10)具有从fl到f4的被限定的带宽(12)，但其只有一部分是自由的(11)， 因为存在占据从fl到f2以及从fl到f4的频谱的信号。这部分频谱将被本发明的电路中 的调节器滤波。在该附图中，装置(9)在调节器之前的部分被连接到调节器(3)，其由频率 在f2和f3之间的带通滤波器组成，f2和f3与信道(11)中的自由频谱的端部相符，允许 注入，而不干扰通道的在先信号。本发明的装置可用在任何多导体介质例如电网中。用于电网的这一特定的实施例 在图6中示出，其中有相应于级怃)、中性点(52)和地(53)的三个导体，对于在通信中使 用的频率，其中所述地导体(53)在电子远程点被连接到参考平面，因此所述导体被认为是 相对参考平面的不同导体。在该附图中，在次级中有中间连接的第一输入(I)的变压器是 VAC K24940，第二输入(12)的变压器是Pulse PE68629，且调节器⑶和32)由耦合电容器 Murata DE1E3KX472MA5B 4N7，X1Y1，20%组成。以这种方式，电容器阻止电网的50/60Hz信 号，并且可能以在级和中性点(信号I)之间的一个微分模式以及在级-中性点和地(信 号42)之间的另一准微分模式执行两次正交注入。本装置可用于任何数量的导体。图7示出具有12个导体的实施例的特定例子。在 本例中，只以微分和准微分模式(将微分标记为到76，而将准微分标记为到86)执行 注入，因此只有11个信号输入。这11个输入⑷到4n)被连接到其变压器⑴到ln)，并 且这些变压器又以适当的方式依次连接到其它变压器(1)或调节器(3)，以根据所使用的 用于提高通信系统的性能的方法确保注入的正交性。如在其它实施例中出现的，每个导体
6(5:到512)将有与其相关的调节器⑶到312)，以将信号注入到该特定的导体中。
权利要求
一种用于在多个导体上的电压多级注入的装置，可以在所述装置上应用用于在由N个导体组成的介质和参考平面上提高通信系统的性能的方法，特征在于，所述装置包括E个信号输入，其中对于向所述导体中注入的每一个信号，E在1和N之间；E个信号变压器，其接收所述E个信号输入，以通过不同所述导体之间的正交模式注入所述信号输入；以及，C个微分模式扼流圈，其中C处于0和E之间，取决于所使用的非微分模式的数量；从而达到在多达N个的所述导体的组合中注入通信信号，包括以普通模式的注入，并获得彼此正交的注入信号。
2.如权利要求1所述的用于在多个导体上的电压多级注入的装置，其特征在于，所述 装置还包括A个调节器，其中A在E+1和N之间，取决于所使用的所述导体的数量，所述调 节器位于所述导体之间并选择性地位于所述变压器的次级绕组的一端、所述微分模式扼流 圈的输出端之一和两者的组合之间。
3.如权利要求1所述的用于在多个导体上的电压多级注入的装置，其特征在于，所述 变压器包括至少一个输入绕组和一个输出绕组，所述输入绕组被连接到所述E个信号输 入，并且所述输出绕组的端部被选择性地连接到两个调节器，或连接到一个调节器和微分 模式扼流圈，或连接到两个微分模式扼流圈，或连接到参考平面和微分模式扼流圈。
4.如权利要求1所述的用于在多个导体上的电压多级注入的装置，其特征在于，所述 微分模式扼流圈包括一个输入端和两个输出端，并且它们将所述输入端连接到从所述E个 变压器之一的次级绕组的端部和另一其他所述微分扼流圈的输出端之一之间选择的元件； 且它们将所述输出端连接到从两个不同的所述微分扼流圈的输入端、所述微分扼流圈的输 入端和所述导体的调节器中选择的元件，并连接到两个不同的所述导体的所述信号调节器 的输入端；其中使用这些微分扼流圈的所述注入是从准微分注入、普通模式的注入或两者 的组合中选择的注入。
5.如权利要求2所述的用于在多个导体上的电压多级注入的装置，其特征在于，所述 调节器是滤波器，以允许多级注入信号与在通信介质中存在的其它信号共存。
6.如权利要求5所述的用于在多个导体上的电压多级注入的装置，其特征在于，作为 调节器使用的所述滤波器是电容器。
7.如权利要求3所述的用于在多个导体上的电压多级注入的装置，其特征在于，至少 一个所述微分模式扼流圈通过被分别包括在所述E个变压器的至少一个中而实现；至少一 个微分模式扼流圈的所述输入端是所述变压器的次级绕组的中间连接，而其所述输出端是 所述次级绕组的端部。
8.如权利要求1所述的用于在多个导体上的电压多级注入的装置，其特征在于，由所 述多个导体组成的通信信道是电网。
全文摘要
本发明涉及一种用于在多个导体上的电压多级注入的装置，可以在该装置上应用通过在多达N个导体的组合中注入电压信号(41到4N)，包括以普通模式的注入，的方式在由N个导体(51到5N)组成的介质和参考平面(6)上提高通信系统的性能的方法，以使所述被注入的信号彼此正交。
文档编号H04B3/56GK101933244SQ200880118810
公开日2010年12月29日 申请日期2008年9月26日 优先权日2007年10月3日
发明者乔戈·维森特·布拉斯科克拉特, 乔斯·玛丽亚·维达尔罗斯, 乔斯·路易斯·冈萨雷斯莫雷诺 申请人:硅设计系统有限公司