专利名称：用于在电力线通信网络中确定共模信号的装置的制作方法
技术领域：
本发明的实施例涉及用于在电力线通信网络(power line communication network)中确定共模信号(common-mode signal)的装置。
背景技术：
电力线通信(PLC)又称干线通信、电力线传输或电力线电信(PLT)、宽带电力线 (BPL)、电力带或电力线网络(PLN)，该术语描述将电力分配导线用于数据同时分配的若干 不同系统。载波能通过叠加标准的50或60Hz交流电(AC)模拟信号来传达语音和数据。对 于室内应用，PLC设备可将家庭电力线路用作传输介质。这种技术例如用于家庭网络或者 在家庭自动化中用于照明设备和家用电器的远程控制，不要安装附加线路。在标准PLC系统中以差模(DM)方式传输和接收信号。差模信号化是一种在导线 对上传输信息的方法。在DM信号化中，一个导线携带信号，另一个导线携带其反信号，因此 两个导线上对地电压的总和总是取为零。因此为了通信目的，PLC调制解调器在家庭电力 线网络的出口的中性线(neutral line)与相线(phase line)之间引入DM信号。另一 PLC 调制解调器可在另一出口接收这种DM信号，并利用DM信号控制与接收PLC调制解调器相 关联的家用电器。在内部电力线网路中，在相线与中性线之间有非对称元件，例如光源开关、电流 闸、保险盒、支路等等。在这些非对称元件中，PLC调制解调器引入的DM信号被转换为共模 (CM)信号。为了提高PLC系统的覆盖范围，多输入多输出(MIMO)PLC调制解调器可利用不 同的频道，特别是共模信号。因此，需要改良的装置，用于在电力线通信网络中确定共模信号。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于在电力线通信网络中确定共模信号的装置，具有更 强的检测共模信号的能力。通过根据权利要求1的装置实现该目的。通过考虑附图和后面的描述，本发明的其他细节将变得显而易见。
附图被包括以提供对实施例的进一步理解，结合在说明书中并构成说明书的一部 分。附图示出实施例并与描述一起用于说明实施例的原理。其他实施例和实施例的很多期 望优点将是易于鉴别的，因为通过参考后面的详细描述，它们变得更好理解。附图的元件不 必相对彼此缩放。相同的附图标记表示对应的相似部件。图1示出本发明实施例的示意性电路图，图2示出本发明另一实施例的示意性电路图，图3示出本发明另一实施例的示意性电路图，
图4示出本发明另一实施例的示意性电路图，图5示出用于说明通过本发明的实施例接收多输入多输出信号的示意图。
具体实施例方式下面描述本发明的实施例。重要的是注意，下面的全部所述实施例可以以任何方 式组合，即，对于某些所述实施例不一定与其他实施例组合没有限制。此外要注意，全部附 图中相同的附图标记表示相同或相似的元件。要理解，可利用其他实施例，并且可作出不脱离本发明范围的结构或逻辑变化。因 此下面的详细描述不是在限制性含义上作出，并且本发明的范围由权利要求限定。要理解，除非另有特别表示，否则这里所述不同实施例的特点可相互组合。在图1中示出了用于在电力线通信网络中确定共模信号的装置100的示意性电路 图。为了在DM电力线系统中确定共模进入，装置100例如可以是探针(probe)。装置100 也可以是接收电力线信号的电力线调制解调器的一部分。装置100包括分别连接到第一端子110、第二端子112和第三端子114的第一线路 102、第二线路104和第三线路106。相线P可以连接到第一端子110，中性线N可以连接到 第二端子112，保护性接地线PE可以连接到第三端子114。装置100包括共模扼流圈120，共模扼流圈120被配置为抑制(couple out)来自 第一线路102、第二线路104和第三线路106的共模信号。共模扼流圈120连接到终端阻抗122，终端阻抗122大于电力线通信网络的阻抗。 电力线通信网络包括连接到相线P、中性线N和保护性接地线PE的所有线路、家用电器和装置。当使用具有高阻抗(例如高于电力线通信网络的阻抗)的终端阻抗122时，与使 用很低的终端阻抗(例如适合于电力线通信网络的阻抗，例如为50欧姆至150欧姆)相比， 通过相线P、中性线N和保护性接地线PE传输并相应通过第一线路102、第二线路104和第 三线路106传输的DM信号受影响更小。在图2中示出用于确定共模信号的另一装置200的示意性电路图。第一线路102、 第二线路104和第三线路106分别通过耦合电容C连接到第一端子110、第二端子112和第 三端子114。耦合电容C用于将装置200与相线P、中性线N和保护性接地线PE上的直流 电信号隔离。共模扼流圈120环绕第一线路102、第二线路104和第三线路106并连接到比电力 线通信网络的阻抗高的终端阻抗122。第一线路102经由第一变压器202接地，第二线路104经由第二变压器204接地， 第三线路106经由第三变压器206接地。第一输出端212连接到第一变压器202 (阻抗)， 第二输出端214连接到第二变压器204 (阻抗)，第三输出端216连接到第三变压器206 (阻 抗)。第一输出端212、第二输出端214和第三输出端216终止于终端阻抗222、2M和226， 终端阻抗222、2M和2 可分别具有与电力线网络的阻抗(例如为50欧姆)相匹配的阻 抗。第一输出端212、第二输出端214和第三输出端216用于提供出现在第一线路102、第 二线路104和第三线路106上的差模信号。第四输出端218连接到共模扼流圈120。第四输出端218配置为提供出现在第一线路102、第二线路104和第三线路106上的共模信号。可将终端阻抗122实现为连接到共模扼流圈120的模数转换器的输入阻抗。可通 过CMOS晶体管的栅极来控制模数转换器的输入阻抗。该输入阻抗的值应当最大，通常在 IkQ和3kΩ之间。已知图2中的构造为星形拓扑。但是，图2中的构造也可以使用三角拓扑。在图3中示出用于确定共模信号的另一装置300的示意性电路图。在装置300中 通过第一放大器302、第二放大器304和第三放大器306来进行差模信号的确定。第一放大器302、第二放大器304和第三放大器306的输入端的其中一个输入端接 地。第一放大器302的另一个输入端连接到共模扼流圈120与第一阻抗312之间的第一线 路102。第二放大器304的第二输入端连接到共模扼流圈120与第二阻抗314之间的第二 线路104。第三放大器306的第二输入端连接到共模扼流圈120与第三阻抗316之间的第 三线路106。第一放大器302、第二放大器304和第三放大器306的输出端分别连接到第一 输出端222、第二输出端2Μ和第三输出端226。通过这些放大器，可以在第一输出端222、第二输出端2 和第三输出端2 处确 定第一线路102、第二线路104和第三线路106上的共模信号。第一放大器302、第二放大 器304和第三放大器306被布置为星形拓扑。但是，也可以是三角拓扑布置。在图4中示出确定终端阻抗122的值对第一线路102、第二线路104和第三线路 106上的差模信号的隔离或发散(divergence)的影响的测量设置。发生器400带有电流源 或电压源EC和50欧姆的内部阻抗，此外发生器400包括75欧姆的第四阻抗402 (为相线 P、中性线N和保护性接地线PE共有)、分别为50欧姆的第五阻抗404、第六阻抗406和第 七阻抗407，其中第五阻抗404位于相线P上，第六阻抗406位于中性线N上，第七阻抗407 位于保护性接地线PE上。因此，发生器400具有假定的100欧姆差模阻抗和150欧姆共模 阻抗(如果将保护性接地线PE的端子悬置)。通过网络分析器的确认，显示如果终端阻抗122只有50欧姆，则只在第一线路102 和第三线路106上的信号之间提供弱隔离。但是，如果终端阻抗更高，例如为IkQ或无穷 大，则不同线路102、104和106上的差模信号之间隔离更强，因此耦合更弱。在图5中示出显示多输入多输出(MIMO)方案中馈入可能性和接收可能性的示意 图。第一电力线通信调制解调器500通过电力线通信网络504向第二电力线通信调制解调 器502传输信号。对于将信号馈入电力线通信网络504，有三种可能性。可将差模信号馈入相线P与中性线N之间，可将差模信号馈入相线P与保护性接 地线PE之间，可将差模信号馈入中性线N与保护性接地线PE之间。由于基尔霍夫定律，只 可能有两条独立通路。为了将信号馈入电力线通信网络504，建议使用两个最好的可能性 (例如关于噪声特性)。在接收侧，接收信号有四种可能性。可以确定相线P与中性线N之间的差模信号， 确定相线P与保护性接地线PE之间的差模信号，确定中性线N与保护性接地线PE之间的 差模信号。此外，例如可以利用共模扼流圈120检测共模信号CM。通过用于确定共模信号的建议装置和电力线通信网络，在线路之间的三种共模 (平衡或对称地)之间不再有遗漏的隔离。在相线P与中性线N之间、相线P与保护性接地线PE之间和/或中性线N与保护性接地线PE之间，对称地或平衡地馈入或接收多输入多输出(MIMO)通信信号。如果单独 信号提供最大发散，那么与信号输入信号输出方案相比，多输入多输出技术显示最大增益。通过建议装置，减少了单独差模信号之间的耦合，因此改善了 MIMO技术的性能。虽然这里示出和描述了特殊实施例，但是本领域技术人员应当理解，多种替代实 施方式和/或等同实施方式可代替所示和所述特殊实施例而不脱离所述实施例的范围。本 申请希望涵盖这里讨论的特殊实施例的所有改型或变型。因此希望本发明只由权利要求及 其等同物限定。
权利要求
1.一种用于在电力线通信网络中确定共模信号的装置，包括第一线路、第二线路和第三线路，分别连接到第一端子、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为分别连接到所述电力线通信网络的相线、中性线和 保护性接地线；共模扼流圈，被配置为抑制来自所述第一线路、第二线路和第三线路的共模信号，其 中，所述共模扼流圈连接到终端阻抗，所述终端阻抗大于所述电力线通信网络的阻抗。
2.根据权利要求1的用于确定共模信号的装置，其中，所述共模扼流圈环绕所述第一 线路、第二线路和第三线路。
3.根据权利要求1或2的用于确定共模信号的装置，其中，所述终端阻抗是连接到所述 共模扼流圈的模数转换器的输入阻抗。
4.根据权利要求1至3中任一项的用于确定共模信号的装置，其中，所述终端阻抗为最 大值。
5.根据权利要求1至4中任一项的用于确定共模信号的装置，其中，所述装置被配置为 确定来自共模信号的信号和来自差模信号的信号。
6.根据权利要求5的用于确定共模信号的装置，其中，所述装置被配置为在多输入多 输出(MIMO)方案中接收所述差模信号和所述共模信号。
7.根据权利要求5或6的用于确定共模信号的装置，进一步包括 变压器，用于抑制差模信号。
8.根据权利要求7的用于确定共模信号的装置，其中，所述变压器被布置为三角拓扑。
9.根据权利要求7的用于确定共模信号的装置，其中，所述变压器被布置为星形拓扑。
10.根据权利要求5或6的用于确定共模信号的装置，进一步包括 放大器，用于抑制差模信号。
11.根据权利要求7的用于确定共模信号的装置，其中，所述放大器被布置为三角拓扑。
12.根据权利要求7的用于确定共模信号的装置，其中，所述放大器被布置为星形拓扑。
全文摘要
提供一种在电力线通信网络中用于确定共模信号的装置(100，200，300)。装置(100，200，300)包括第一线路(102)、第二线路(104)和第三线路(106)，分别连接到第一端子(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)被配置为分别连接到电力线通信网络的相线(P)、中性线(N)和保护性接地线(PE)。装置(100，200，300进一步包括共模扼流圈(120)，被配置为抑制来自第一线路、第二线路和第三线路(102，104，106)的共模信号，共模扼流圈(120)连接到终端阻抗(122)，终端阻抗(122)大于电力线通信网络的阻抗。
文档编号H04B3/30GK102132500SQ200980132518
公开日2011年7月20日 申请日期2009年5月8日 优先权日2008年8月20日
发明者安德里亚斯·斯楚瓦格尔, 维尔纳·巴斯查林 申请人:索尼公司