分支器的制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种分支器1，包括并联在干线端子Ta1和Ta2与分支端子Tb1和Tb2之间的信号分支电路8和电力分支电路9，其中信号分支电路8阻止配电电力并且使PLC通信信号通过，并且电力分支电路9阻止通信信号并且使配电电力通过。在信号分支电路8中，在通信信号的频带中，从分支端子Tb1和Tb2侧所见的阻抗与电力线4的特征阻抗相匹配并且从干线端子Ta1和Ta2侧所见的阻抗比从分支端子Tb1和Tb2侧所见的阻抗高。在电力分支电路9中，在通信信号的频带中，将输入/输出阻抗设置为与从干线端子Ta1和Ta2侧所见的信号分支电路8的阻抗相比足够高。因而，能够防止在电力线中从干线到分支线的各个分支点处通信信号强度的急剧降低，并且能够确保鲁棒的通信。
【专利说明】分支器
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于将通信信号分支的分支器。
【背景技术】
[0002]传统地，在通信领域中，已知电力线通信(PLC)技术，其中将电力线用作传输线，将预定频带中的通信信号叠加在配电电力上传输。由于将用于供给电力的电力线也用作使得通信设备与彼此通信的传输线，因此不需要与电力线分开设置专用的通信线路，故而PLC作为使得能够容易地构建网络的技术正在吸引关注。注意，在电力线是用于交流配电的电力线的情况下，将通信信号的频带设置为与通过电力线所供给的交流电力的频率相比足够高的频带。
[0003]顺便提及，通常假定连接至建筑等的电力线上未叠加有PLC通信信号，并且简单地使用接线箱等从干线分支到分支线。因此，在具有PLC通信信号的情况下，在从电力线中的干线到分支线的分支点处产生信号反射和损耗，从而可能导致通信质量的劣化。
[0004]作为改进PLC的通信质量的技术，提出在从干线到分支线的分支点附近(或者在分支点处)设置滤波器电路(滤波器装置)的技术(文献1:日本专利4284317号和文献2:日本专利3969451号)。在专利文献I中描述的结构中，仅在分支线中未与PLC通信设备相连接的一些分支线处设置滤波器电路，并且作为结果，能够防止由未参与通信的分支线以及连接至未参与通信的分支线的电气设备所引起的噪声和阻抗影响PLC通信。专利文献2中描述的滤波器装置在诸如逆变器设备或电钻等的电气设备连接至电力线的情况下启动噪声滤波器的滤波处理，并且作为结果，降低了电气设备对电力线发出的噪声。
[0005]然而，专利文献I和2中所描述的噪声滤波器(滤波器电路)尽管能够降低通信信号在开路端的反射以及从电气设备发出的噪声，但是因为这些噪声滤波器不使PLC通信信号通过，所以不能在与PLC通信设备相连接的分支线中起作用。因此，即使在使用这些噪声滤波器(滤波器电路)的情况下，也不能在从电力线中的干线到分支线的分支点处降低通信信号的反射或者损耗。注意，对于专利文献I中描述的滤波器电路，需要根据通信设备与哪个分支线相连接来改变连接位置。然而，一般用户难以采取措施以改变滤波器电路的连接位置。
【发明内容】
[0006]考虑到上述问题作出本发明，并且本发明的目的在于提供如下的分支器，其能够防止通信信号的强度在从电力线中的干线到分支线的分支点处显著减小，并且确保鲁棒的通信。
[0007]本发明的分支器用于将电力线用作传输线的电力线通信，电力线包括干线以及从干线分支的多个分支线，并且将预定频带中的通信信号叠加在配电电力上传输，将分支器插入到干线与多个分支线中的各个分支线之间，并且分支器设置有与干线相连接的干线端子和与分支线相连接的分支端子。分支器包括并联在干线端子与分支端子之间的信号分支电路和电力分支电路，其中信号分支电路用于阻止配电电力并且使通信信号通过，并且电力分支电路用于阻止通信信号并且使配电电力通过。
[0008]根据本发明，存在以下优势，即能够防止在电力线中从干线到分支线的各个分支点处的通信信号强度的显著减小，并且确保鲁棒的通信。
[0009]在该分支器中期望以下:在信号分支电路中，在通信信号的频带中，从分支端子侧所见的阻抗被设置为与电力线的特征阻抗相匹配，并且从干线端子侧所见的阻抗被设置为比电力线的特征阻抗高的阻抗并且根据从干线到分支线的分支的数量设置从干线端子侧所见的阻抗以使得从干线到全部多个分支线以等于或者高于指定值的强度分配通信信号。
[0010]在此分支器中，更期望电力分支电路包括差模扼流线圈。
[0011]在此分支器中，更期望设置一对干线端子和一对分支端子，并且电力分支电路包括低通滤波器，所述低通滤波器包括一对差模扼流线圈以及电容器，其中一对差模扼流线圈串联地插入到干线端子与分支端子之间，并且电容器在一对扼流线圈的连接点处被插入到一对干线端子之间。
【专利附图】
【附图说明】 [0012]图1是根据实施例1的分支器的框图；
[0013]图2是利用根据实施例1的分支器的配电系统的系统结构图；
[0014]图3是根据实施例1的分支器的电路图；
[0015]图4是根据实施例1的分支器的电路图；
[0016]图5是根据实施例1的分支器的其它电路图；以及
[0017]图6是利用根据实施例2的分支器的配电系统的系统结构图。
【具体实施方式】
[0018]在以下实施例中，将要描述在利用住宅等中所铺设的电力线将电力输送至屋内的配电系统中、在将电力线作为传输线来传输在预定频带中的通信信号的电力线通信(PLC)中所使用的分支器。由于用于电力供给的电力线也用作PLC通信设备用以通信的传输线，因此不需要与电力线分开设置专用的通信线路。
[0019]实施例1
[0020]在本实施例中，将要描述以下情况作为示例，其中在将交流电力作为配电配电到住宅等的内部的交流配电系统中，PLC通信设备通过叠加在经由电力线所分配的交流电力上的通信信号来通信。将通信信号的频带设置为如下的频带(例如，10kHz-450kHz或者2MHz-30MHz)，其中将与通过电力线分配的交流电力(商用电源)的频率(50Hz或者60Hz)相比足够高的频率设置为下限。
[0021]如图2中所示，配电系统具有电力线4，其包括干线2和从干线2分支的多个(这里，η组)分支线31、32、…、3η，并且从干线2通过各个分支线31、32、…、3η分配交流电力。在干线2的一端连接有生成PLC通信信号的信号源5，并且PLC通信设备(终端)61、62、…、6η分别连接至分支线31、32、…、3η的端部。
[0022]即，多个通信设备61、62、…、6η利用电力线4进行总线配线。这里，通信设备61连接至分支线31、通信设备62连接至分支线32并且通信设备6η连接至分支器3η。此外，用于针对通信信号的频带进行与电力线4的阻抗匹配的端子装置7与干线2的另一端(端子)相连接。在下文中，除非进行个别区分，否则将多个分支线31、32、...、3η统称作“分支线3”。除非进行个别区分，否则将多个通信设备61、62、…、6η统称作“通信设备6”。注意，在电力线4中，干线2和分支线3由两条线成一对的双线系统构成。通信设备6可以是诸如个人计算机或者电视接收器等的包括用于调制/解调PLC通信信号的PLC调制解调器的设备。
[0023]这里，在通信信号的频带中，将信号源5的传输阻抗Zs、端子装置7的阻抗Zt以及各个通信设备6的输入/输出阻抗Zr都设置为等于电力线4的特征阻抗Zo。即，对于通信信号的频带，Zo=Zs=Zt=Zr。
[0024]如图2中所示，将本实施例的分支器11、12.....1n(除非进行个别区分，否则以下
简称为“分支器I”)分别插入到电力线4的干线2与各个分支线31、32、…、3n之间(分支点)。这里，将分支器11插入到从干线2到分支线31的分支点中、将分支器12插入到从干线2到分支线32的分支点中并且将分支器In插入到从干线2到分支器3n的分支点中。
[0025]如图1中所示，分支器I在一个壳体(未示出)中配备有与干线2相连接的干线端子Tal和Ta2以及与分支线3相连接的分支端子Tbl和Tb2。这里，在电力线4中，由于干线2和分支线3两者都采用如上所述的双线系统，因此将干线端子Tal和Ta2以及分支端子Tbl和Tb2以两个端子一组的方式各自设置一对。此外，由于以将分支器I插入到从干线2到分支线3的连接点的各部位的方式来连接分支器1，因此与干线2的上游侧(信号源5侧)和下游侧(端子装置7 侧)各自相对应地设置两对干线端子Tal和Ta2。在这两对干线端子Tal和Ta2中，两个干线端子Tal相连接并且两个干线端子Ta2相连接。然而，由于两个干线端子Tal的上游侧和下游侧在电气上等效，并且两个干线端子Ta2的上游侧和下游侧在电气上等效，因此在图1中在未区分干线端子Tal和Ta2的上游侧和下游侧的情况下将它们表示为一对干线端子Tal和Ta2。
[0026]在壳体中分支器I包括信号分支电路8以及电力分支电路9，其中信号分支电路8阻止配电电力(交流电力)并且使PLC通信信号通过，并且电力分支电路9阻止通信信号并且使配电电力通过。将信号分支电路8与电力分支电路9以在干线端子Tal和Ta2以及分支端子Tbl和Tb2之间并联的方式相连接。
[0027]因而，在处于叠加有通信信号的状态中的配电电力通过分支器I的干线端子Tal和Ta2与分支端子Tbl和Tb2之间时，通信信号与配电电力相分离。通信信号通过信号分支电路8，并且配电电力通过电力分支电路9。换言之，电力分支电路9分离出配电电力，并且只让配电电力通过并阻止通信信号的通过，并且信号分支电路8分离出通信信号，并且只让通信信号通过并阻止配电电力的通过，作为结果，配电电力和通信信号通过不同的路径。
[0028]在电力分支电路9中，将通信信号的频带中的输入/输出阻抗设置为与在通信信号的频带中从干线端子Tal和Ta2侧(图1中的“A”侧)所见的信号分支电路8的阻抗相比充分高。在信号分支电路8中，在通信信号的频带中，将从干线端子Tal和Ta2侧所见的阻抗设置为比从分支端子Tbl和Tb2侧(图1中的“B”侧)所见的阻抗高，以下将详细说明。
[0029]即，在通信信号的频带中，将从干线端子Tal和Ta2侧所见的电力分支电路9的阻抗和从分支端子Tbl和Tb2侧所见的电力分支电路9的阻抗设置为与信号分支电路8的阻抗中更高的阻抗相比充分高。因此，电力分支电路9只能通过配电电力，而不能通过通信信号。简言之，在分支器I中，由于通信信号不通过电力分支电路9，因此在通信信号的频带中，电力分支电路9的阻抗的影响小，并且信号分支电路8的阻抗占主导。电力分支电路9的具体结构将在下面描述。优选为将通信信号的频带中的电力分支电路9的输入/输出阻抗设置为从干线端子Tal和Ta2侧所见的信号分支电路8的阻抗的大约五倍。
[0030]如图3中所示，信号分支电路8包括4个电容器81至84、2个电阻器85和86以及变压器87。在变压器87中，干线端子Tal和Ta2侧为初级绕组并且分支端子Tbl和Tb2侧为次级绕组。将电容器81插入到变压器87的初级绕组的一端与干线端子Tal之间。将电容器82插入到变压器87的初级绕组的另一端与干线端子Ta2之间。将电容器83插入到变压器87的次级绕组的一端与分支端子Tbl之间。将电容器84插入到变压器87的次级绕组的另一端与分支端子Tb2之间。将电阻器85插入到变压器87的初级绕组的一端与电容器81之间。将电阻器86插入到变压器87的初级绕组的另一端与电容器82之间。以下，假定电阻器85的电阻值rl和电阻器86的电阻值r2为R/2，并且假定变压器87的绕组匝数比为N:1 (=初级绕组:次级绕组)。
[0031]这里，在信号分支电路8中，将在通信信号的频带中从分支端子Tbl和Tb2侧所见的阻抗Zb(以下称作“分支侧阻抗”)设置为与电力线4的特征阻抗Zo相匹配(即，Zb=Zo)。同时，在信号分支电路8中，将通信信号的频带中从干线端子Tal和Ta2侧所见的阻抗Za(以下称作“干线侧阻抗”)设置为比电力线4的特征阻抗Zo高(即，Za>Zo)。
[0032]顺便提及，利用各个分支器I中的耦合损耗Px [dB]和插入损耗Py [dB]如下表示在信号源5与距离信号源5最远的通信设备6n之间在分支器I处发生的通信信号的损耗Pz [dB](以下称作“最 大分支损耗”)。
[0033]Pz=Px+PyX (n-1)
[0034]注意，η是电力线4中分支线3的分支的数量。
[0035]这里，耦合损耗Px是在通信信号从干线2分支到分支线3的情况下分支点处(分支器I)的损耗，并且耦合损耗Px与在干线2是输入并且分支线3是输出的情况下的电力的增益相对应。同时，插入损耗Py是通信信号在干线2上通过分支点(分支器I)时所引起的损耗，并且插入损耗Py与在干线2的上游侧是输入并且其下游侧是输出的情况下的电力的增益相对应。相似地，最大分支损耗Pz是由在数量上与在信号源5与通信设备6η之间存在的分支η相等的分支器I所引起的总损耗，并且与总插入损耗(每个分支器的插入损耗PyX (分支数η-1))和一个分支器I的耦合损耗Px之和相对应。
[0036]在分支器I中，将通信信号的频带中信号分支电路8的干线侧阻抗Za设置为使得如上所述计算出的最大分支损耗Pz在通过信号源5输出的通信信号强度和通信设备6的通信信号接收灵敏度所确定的容许范围内。然而，由于最大分支损耗Pz是只考虑到分支器I处的损耗的值，因此实际上通过考虑诸如电力线4的布线长度等的除分支器I以外的损耗因素来确定以上容许范围。
[0037]换言之，在通信信号的频带中，将信号分支电路8的干线侧阻抗Za设置为比特征阻抗Zo高的阻抗，并且根据分支的数量η来设置Za以使得以等于或者高于指定值的强度将通信信号从干线2分配到全部多个分支线3。即，在分支线31、32、…、3η从干线2分支的情况下，将干线侧阻抗Za设置为以使得能够将从信号源5输出的通信信号以等于或者高于通信设备6的接收灵敏度的强度分配至与最远的分支线3η相连接的通信设备6η。简言之，基本上，容许的分支最大数量η越大，则将信号分支电路8的干线侧阻抗Za设置得越闻。
[0038]由于以这种方式设置信号分支电路8的干线侧阻抗Za，因此分支器I能够在对于通信信号不产生传输线特性非常差的分支线3的情况下将通信信号的电力最优地分配至多个分支线3。作为结果，只要分支线3的数量在分支的数量η以内，则将来自信号源5的通信信号从干线2以等于或者高于指定值的强度分配到全部多个分支线3，并且在全部通信设备6中都变得可以通信。
[0039]接着，将要通过给出具体示例来描述设计者设置信号分支电路8的干线侧阻抗Za的方法。这里，将要描述以下示例，其中电力线4的特征阻抗Zo为75 Ω并且电力线4中所容许的分支的最大数量η为10。注意，由于在通信信号的频带中，电力分支电路9的输入/输出阻抗与干线侧阻抗Za相比足够高，因此假定在通信信号的频带中电力分支电路9的输入/输出阻抗不影响分支器I总体的阻抗。
[0040]在这种情况下，设计者假定为信号分支电路8中电阻器85和86各自的电阻值R/2为172 Ω并且变压器87的绕组匝数比N:1为2.25:1 (=初级绕组:次级绕组)，并且估计干线侧阻抗Za为Za~724 Ω。即，由于利用电阻器85和86的电阻值R/2以及变压器87的绕组匝数比N:1将干线侧阻抗Za表示为Za ^ R+ZoXN2,因此在以上条件下近似为Za ≈172X 2+75X (2.25)2 ≈ 724 Ω。设计者采取以这种方式近似出的干线侧阻抗Ζβ(≈724Ω)作为干线侧阻抗Za的候选。
[0041]在相同的条件下，利用信号源5的传输阻抗Zs、端子装置7的阻抗Zt、从信号源5输出的通信信号的电压Vs以及干线2上已通过分支器I的通信信号的电压Vm以公式I表示分支器I处的插入损耗Py。
【权利要求】
1.一种用于电力线通信的分支器，所述电力线通信将包括干线以及从所述干线分支的多个分支线的电力线用作传输线并且将预定频带的通信信号叠加在配电电力上传输，所述分支器被插入在所述干线与所述多个分支线中的各个分支线之间，并且所述分支器设置有: 干线端子，与所述干线相连接；以及 分支端子，与所述分支线相连接， 其中，所述分支器包括并联在所述干线端子与所述分支端子之间的信号分支电路和电力分支电路，其中所述信号分支电路用于阻止所述配电电力并且使所述通信信号通过，并且所述电力分支电路用于阻止所述通信信号并且使所述配电电力通过。
2.根据权利要求1所述的分支器，其中， 在所述信号分支电路中，在所述通信信号的频带中，从所述分支端子侧所见的阻抗被设置为与所述电力线的特征阻抗相匹配，并且从所述干线端子侧所见的阻抗被设置在比所述电力线的特征阻抗高的范围，并且根据从所述干线到所述分支线的分支的数量来设置从所述干线端子侧所见的阻抗从而以等于或者高于指定值的强度从所述干线到全部的所述多个分支线分配所述通信信号。
3.根据权利要求1或者2所述的分支器，其中， 所述电力分支电路包括差模的扼流线圈。
4.根据权利要求1或者2所述的分支器，其中， 所述分支器设置有一对干线端子和一对分支端子，以及 所述电力分支电路包括低通滤波器，所述低通滤波器包括在所述干线端子与所述分支端子之间串联连接的一对差模的扼流线圈以及电容器，其中所述电容器在一对所述扼流线圈的连接点处被插入到所述一对干线端子之间。
【文档编号】H04B3/54GK103733530SQ201280039042
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2012年8月10日 优先权日:2011年8月11日
【发明者】山本泰子, 田边充, 前田充, 国吉贤治 申请人:松下电器产业株式会社