专利名称：电力线通信用调制解调器及其信号重叠方法
技术领域：
本发明涉及电力线通信(PLCPower Line Communication)用调制解调器的信号重叠方法及电力线通信用调制解调器，特别涉及，能够通过简单的结构将用于电力线通信的信号重叠在电力线并将来自电力线的信号分离的电力线通信用调制解调器的信号重叠方法及电力线通信用调制解调器。
背景技术：
近年来，一种系统已被提案，其能够在家庭内等使各种家电产品等家庭内机器具有电力线通信功能，通过由PC等构成的母机监视并控制这些家庭内机器，从外部通过公共通信网对所述母机进行访问，从外部监视并控制家庭内机器。另外，另一种系统也被提案，其能够通过电力线通信处理更高速的信号，实时地将由ISP(Internet Service Provider)通过包含互联网的公共通信网提供的视频信息、音频信息等多媒体信息，在PC等显示装置上显示。
为了通过如前所述的电力线通信进行各种信号的发送接收，由于有必要将电源插头作为媒介而进行数据的发送接收，因此，将来自电力线通信用调制解调器的信号经由自身的电源路径而重叠到电力线，并将来自电力线的信号分离而输入调制解调器的电路成为必要。
图4是表示说明根据现有技术将用于电力线通信的信号重叠在电力线上的信号重叠方法的电力线通信用调制解调器的电源电路的结构框图。在图4中，35是二极管桥，36是开关电路，37是光电耦合器，38是滤波电路，39是AC插头，T1是电源变压器，T2是信号重叠用变压器，C1～C8是电容器，D1～D3是整流用二极管，L1是电感器，R1、R2是调整器，BPF1是带通滤波器，P1～P3是直流电源供给端子。
图4所示的电源电路以具有滤波电路38、二极管桥35、开关电路36、变压器T1、整流用二极管D1～D3、平滑用电容器C1～C6、光电耦合器37而构成。因此，经过AC插头39的交流商用电源，经过滤波器38，由二极管桥35所整流，被电容器C7平滑后，被输入到开关电路36，通过开关电路36变换为其电压被控制的交流，并输入到变压器T1的初级线圈。变压器T1的次级线圈设有多个分接头，于此连接整流用二极管D1～D3和平滑用电容器C1～C6。
由整流用二极管D3输出的直流，进一步，经由平滑用电感器L1、电容器C3而由直流电源供给端子P3输出。另外，该直流电压经由光电耦合器37将其电压值反馈到开关电路36，用于使由直流电源供给端子P3输出的直流电压稳定。另外，来自整流用二极管D1、D2的直流输出，进一步经由调整器R1、R2和平滑用电容器C1、C2，而由直流电源供给端子P1、P2输出。由直流电源供给端子P1～P3输出的直流电压，由于被供给到构成调制解调器的各种功能电路，因此具有+12V、+5V、+3.3V的电压值。
另一方面，应该重叠在电力线上的来自电力线通信用调制解调器的PLC电路的发送信号Tx，经由对称型带通滤波器BPF1、信号重叠用变压器T2、解耦用电容器C8，被重叠在由AC插头39和滤波电路38之间引出的电力线上。另外，发送到电力线上的信号，经由与上述相反的路径作为接收信号Rx被传送到电力线通信用调制解调器的PLC信号电路。在这种情况下，在整流用二极管桥35的前段设置滤波电路38，以使得发送信号Tx和来自电力线的信号，不会进入电源电路侧。另外，在电力线通信中使用的信号的频率数一般为4MHz～20MHz。滤波电路38被构成为遮断该频率范围内的信号，另外，带通滤波器BPF1被构成为让该频率范围内的信号通过。
另外，作为有关利用电力线进行数据发送接收机器的电源电路的现有技术，例如专利文献1中记载的技术，已被周知。
上述现有技术，在电力线通信用调制解调器进行通信时，有必要具有用于将电力线通信用信号重叠在电力线上且分离来自电力线的信号的信号重叠用变压器，对称型带通滤波器，以及不使电力线通信用信号进入电源电路的滤波器等多种功能电路。由于对称型带通滤波器价格昂贵，因此具有包含电源电路的电力线通信用调制解调器的电路结构将变得复杂，引起成本增大的问题。
专利文献1特开平8-56386号公报。
发明内容
本发明的目的为提供一种电力线通信用调制解调器的信号重叠方法及电力线通信用调制解调器，其能够解决上述现有技术的问题，简化包含电源电路的电力线通信用调制解调器(以下称PLC调制解调器)的电路结构，并可以降低成本。
根据本发明，为达到上述目的，在电力线通信用调制解调器的向电力线重叠信号的方法中，所述电力线通信用调制解调器包括电源变压器，其初级线圈与所述电力线相连接；以及整流电路，其具有直流电源供给端子，为该电源变压器的次级线圈上的所述电力线通信用调制解调器的构成机器供给直流电源；将来自所述电力线通信用调制解调器的电力线通信用信号电路的信号供给到所述直流电源供给端子，将通信信号重叠在所述电力线，将来自所述电力线的通信信号通过所述直流电源供给端子，传送到所述电力线通信用信号电路。
另外，为达到上述目的，在上述方法中，所述电力线通信用信号电路和所述直流电源供给端子之间的信号的发送接收，通过设置于所述电力线通信用信号电路和所述直流电源供给端子之间的非对称型带通滤波器进行。
另外，根据本发明，为达到上述目的，在向电力线重叠信号而进行通信的电力线通信用调制解调器中，包括电源变压器，其初级线圈与所述电力线相连接；以及整流电路，其具有直流电源供给端子，为该电源变压器的次级线圈上的所述电力线通信用调制解调器的构成机器供给直流电源；将所述电力线通信用调制解调器的电力线通信用信号电路和所述直流电源供给端子相连接，以使得将来自所述电力线通信用调制解调器的电力线通信用信号电路的通信信号供给到所述直流电源供给端子，将所述通信信号重叠在所述电力线，将来自所述电力线的通信信号通过所述直流电源供给端子，传送到所述电力线通信用信号电路。
另外，为达到上述目的，在上述装置中，在所述电力线通信用信号电路和所述直流电源供给端子之间，具有非对称型带通滤波器。
根据本发明，能够降低PLC调制解调器的电路结构，并且能够实现低成本化。
图1表示适用本发明的电力线通信系统的结构例的框图。
图2表示根据本发明一实施方式的PLC调制解调器的结构框图。
图3表示图2所示的PLC调制解调器的电源电路31的结构框图。
图4表示说明根据现有技术将用于电力线通信的信号重叠在电力线上的信号重叠方法的电力线通信用调制解调器的电源电路的结构框图。
图中11～15-PLC调制解调器，16-基站，17-开关网络集线器(Switch Hub)，18-媒体转换器，19-网络，20-电力线，21-USB线路，22-Ethernet(注册商标)线路，23-CPU，24、27-SRAM，25-EEPROM，26-Flash ROM，28-AISC，29-PLC专用IC，30-前端，31-电源电路单元，32-显示单元，35-二极管桥，36-开关电路，37-光电耦合器，38-滤波电路，39-AC插头，T1-电源变压器，T2-信号重叠用变压器，C1～C8-电容器，D1～D3-整流用二极管，L1、L2-电感器，R1、R2-调整器，BPF1、BPF2-带通滤波器电路，P1～P3-直流电源供给端子。
具体实施例方式
以下通过附图详细说明，根据本发明的PLC调制解调器的信号重叠方法以及PLC调制解调器的实施方式。
图1表示适用本发明的电力线通信系统的结构例的框图，图2表示根据本发明一实施方式的PLC调制解调器的结构框图。在图1、图2中，11～15是PLC调制解调器，16是基站，17是开关网络集线器(Switch Hub)，18是媒体转换器，19是网络，20是电力线，21是USB线路，22是Ethernet(注册商标)线路，23是CPU，24、27是SRAM，25是EEPROM，26是闪烁ROM，28是AISC，29是PLC专用IC，30是前端(front end)，31是电源电路单元，32是显示单元。
图1所示的电力线通信系统，如图1所示，由多个PLC调制解调器11～15连接在电力线20上而构成。在一个PLC调制解调器11上，连接基站16、开关网络集线器17和媒体转换器18。PLC调制解调器12～15分别与图中未示出的PC、家电机器等相连接。PC、家电机器等可以通过PLC调制解调器和电力线20而进行相互通信。另外，对于在PLC调制解调器上连接PC时，该PC可以通过，直接连接在本PC上的PLC调制解调器、电力线20、PLC调制解调器11、基站16、开关网络集线器17、媒体转换器18和外部网络19，而与图中未示出的提供商等服务器之间进行通信，接收各种信息的提供，进行邮件的发送接收等。
如上所述的电力线通信系统，也可以在家庭内等备置，另外，也可以在公寓等集中住宅的全体备置一个系统。进而，也可以对企业的所有部门设置。
各个PLC调制解调器11～15，如图2所示，由以下结构构成作为PC、家电机器之间的接口的USB线路21、Ethernet(注册商标)线路22；对所有调制解调器进行控制的CPU 23；存储用于在CPU 23的各种处理的程序、数据等的SRAM 24、EEPROM 25、闪烁ROM 26；AISC 28；AISC28所使用的SRAM 27；PLC专用IC 29；与电力线20之间进行接收发送通信信号的前端30；通过交流用插头将通信信号重叠在电力线20上或者将电力线20上的通信信号取出并为构成调制解调器的各功能电路供给直流电力的电源电路单元31；LED等显示单元32。
在上述中，在EEPROM 25和闪烁ROM 26中，存储图2所示的PLC调制解调器为实现作为调制解调器的功能所必要的由CPU23实行处理的程序，关于旨在与电力线20之间进行通信的通信方式的信息，设定信号发送用通信功率的强度的数据，数据传送速度等信息。
图3表示图2所示的PLC调制解调器的电源电路单元31的结构框图。在图3，L2是电感器，BPF2是带通滤波器，其他符号和图4的情况相同。
图3所示的电源电路单元31与图4所说明的以往技术的不同之处在于与作为PLC调制解调器的PLC信号电路的前端连接的带通滤波器是非对称型带通滤波器BPF2这一点；带通滤波器BPF2的电源侧的连接是对于直流电源供给端子P1(也可以是端子P2、P3)而进行这一点；以及AC插头39和整流用二极管桥35之间不需要设置滤波电路38这一点。其他结构，可以和由图4所说明的电源电路相同。
于是，应该重叠在电力线上的来自电力线通信用调制解调器的PLC信号电路的发送信号Tx，经过非对称型带通滤波器BPF2、解耦用电容器C8，加在直流电源供给端子P1上，经过构成电源电路的整流电路、电源变压器T1、开关电路36、二极管桥35重叠在电力线上。另外，发送到电力线上的信号，经过与上述相反的路径，作为接收信号Rx传送到电力线通信用调制解调器的PLC信号电路。在这种情况下，发送信号Tx、来自电力线的通信信号被重叠在直流电源上，为了不进入PLC调制解调器的功能电路，在直流电源供给端子P1和带通滤波器BPF2的电源侧的连接点之间设置隔离用电感器L2。
接下来，在上述的结构中，对于电力线通信用信号通过向PLC调制解调器的功能电路供给直流电源的电源电路单元的情况，以发送信号Tx为例，说明该信号从直流电源供给端子P1出发，经过整流电路、电源变压器T1、开关电路36、二极管桥35而到达电力线的情况。
供给直流电源的电源电路单元中的整流电路所包含的平滑用电容器C1、C4通常由电解电容器构成。已经周知，若所施加的频率变大，则该电解电容器的阻抗变大。为此，所施加的4MHz～20MHz的发送信号Tx不会由这些电容器而被分流。另外，调整器R1通常由IC构成，能够使发送信号直接通过。另外，由于整流用二极管D1在电流流过的状态中对于交流信号成为低阻抗，因而发送信号Tx也能直接通过二极管D1。由于电源变压器T1是进行交流变压，且在初级线圈和次级线圈之间存在寄生电容，因而发送信号Tx能够通过电源变压器T1。
进一步，开关电路36，通常由IC构成，能够使发送信号Tx直接通过。二极管桥35，虽然对发送信号Tx产生较大的衰减，然而若根据本发明人等的实验，发送信号Tx仅受到30db程度的衰减。因此，从直流电源供给端子P1到电力线之间的发送信号Tx的总衰减量为40db的程度。来自电力线通信用调制解调器的发送信号的电平，足够大，即使存在40db程度衰减的情况，能够保持一定余量地进行通信。
另外，对于将通过上述二极管桥的通信信号的衰减做得更小的情况，也可以在二极管桥上并联连接诸如小容量电容器等高通滤波电路。
在上述本发明的实施方式中所使用的电源电路单元，虽然通过在电源变压器的初级线圈侧设置进行AC-DC-AC变换的电路而构成。然而，本发明也可以将电源电路单元做成将商用电源直接连接在电源变压器的初级线圈上的结构。在这种情况下，和上述一样，能够通过电源电路单元将通信信号重叠在电力线上。
另外，上述本发明的实施方式，虽然说明了将PLC调制解调器和电源电路单元一体构成，但是，本发明也适用于电源电路是作为与PLC调制解调器不同的部件的结构。
按照上述本发明的实施方式，可以不需要将电力线通信用信号重叠到电源线且用于分离来自电源线的信号的信号重叠用变压器，以及使电力线通信用信号不进入电源电路的滤波器。另外，由于能够使用低价的非对称型带通滤波器以替代高价的对称型带通滤波器，因此能够寻求包含电源电路的PLC调制解调器的电路结构的简化和成本的降低。
权利要求
1.一种电力线通信用调制解调器的向电力线重叠信号的方法，所述电力线通信用调制解调器包括电源变压器，其初级线圈与所述电力线相连接；以及整流电路，其具有直流电源供给端子，为该电源变压器的次级线圈上的所述电力线通信用调制解调器的构成机器供给直流电源；将来自所述电力线通信用调制解调器的电力线通信用信号电路的信号供给到所述直流电源供给端子，将通信信号重叠在所述电力线上，将来自所述电力线的通信信号通过所述直流电源供给端子，传送到所述电力线通信用信号电路。
2.根据权利要求1所述的电力线通信用调制解调器的向电力线重叠信号的方法，其特征在于，所述电力线通信用信号电路和所述直流电源供给端子之间的信号的发送接收，通过设置于所述电力线通信用信号电路和所述直流电源供给端子之间的非对称型带通滤波器进行。
3.一种电力线通信用调制解调器，在向电力线重叠信号而进行通信的电力线通信用调制解调器中，包括电源变压器，其初级线圈与所述电力线相连接；以及整流电路，其具有直流电源供给端子，为该电源变压器的次级线圈上的所述电力线通信用调制解调器的构成机器供给直流电源；将所述电力线通信用调制解调器的电力线通信用信号电路和所述直流电源供给端子相连接，以使得将来自所述电力线通信用调制解调器的电力线通信用信号电路的通信信号供给到所述直流电源供给端子，将通信信号重叠在所述电力线，将来自所述电力线的通信信号，通过所述直流电源供给端子，传送到所述电力线通信用信号电路。
4.根据权利要求3所述的电力线通信用调制解调器，其特征在于，在所述电力线通信用信号电路和所述直流电源供给端子之间，具有非对称型带通滤波器。
全文摘要
公开一种电力线通信用调制解调器的信号重叠方法及电力线通信用调制解调器，包括初级线圈与电力线相连接的电源变压器(T1)；以及整流电路，其具有直流电源供给端子(P1～P3)，为该电源变压器的次级线圈上的电力线通信用调制解调器的构成机器供给直流电源。将PLC信号电路和直流电源供给端子(P1)相连接，以使得将来自PLC调制解调器的PLC信号电路的发送用通信信号(Tx)供给到直流电源供给端子(P1)，将通信信号重叠在电力线，将来自电力线的通信信号，通过直流电源供给端子(P1)，作为接收信号(Rx)，传送到PLC信号电路。在PLC信号电路和直流电源供给端子(P1)之间设置非对称型带通滤波器(BPF2)。
文档编号H04B3/54GK1756111SQ20051010686
公开日2006年4月5日 申请日期2005年9月27日 优先权日2004年9月27日
发明者菅野猛 申请人:阿尔卑斯电气株式会社