BRPI0106656B1

BRPI0106656B1 - Communication apparatus for communication of electrical signs through one or more electrical lines and coupler for use thereof.

Info

Publication number: BRPI0106656B1
Application number: BRPI0106656-0A
Authority: BR
Inventors: Abraham Charles
Original assignee: Wire21, Inc.
Priority date: 2000-05-23
Filing date: 2001-05-22
Publication date: 2017-10-10
Also published as: PL352404A1; EP1208692A4; CA2380322A1; CN1189010C; JP2011188532A; CN100586037C; HU224948B1; JP5634577B2; MY126098A; KR100806683B1; KR20020037750A; AU6475401A; ATE554576T1; US6396392B1; CA2380322C; RU2254681C2; ZA200201397B; AU777724B2; MXPA02000885A; HUP0202839A2

Abstract

patente de invenção: "comunicações de rede de alta freqüência através de várias linhas". aparelho para comunicação em linha elétrica de alta freqüência inclui um transmissor, um receptor, um modem (14) e um acoplador (16) em cada uma de duas ou mais localizações ao longo de uma linha elétrica (18). os acopladores (16) têm circuitos capacitivos conectados em série com um transformador de núcleo de ar ou de núcleo dielétrico. os circuitos capacitivos ressonam com o transformador em uma freqüência pró-selecionada. o acoplador elimina ruído e é correspondido com a impedância característica da linha na freqüência pré-selecionada, que lineariza a comunicação na linha e permite alta velocidade de dados e comunicação por voz através de longas distâncias.

Description

APARELHO DE COMUNICAÇÃO PARA COMUNICAÇÃO DE SINAIS ELÉTRICOS

ATRAVÉS DE UMA OU MAIS UNHAS ELÉTRICAS E ACOPLADOR PARA USO NO MESMO

Antecedentes da Invenção [0001] A presente invenção se refere, de um modo geral, a comunicações em sistema de energia e, mais particularmente, a aparelho capaz de, simultaneamente, transmitir e receber sinais de dados digitais tanto em altas taxas quanto através de longas distâncias através de linhas da rede elétrica e transformadores da rede elétrica, incluindo CA, CC, cabos coaxiais e cabos de par trançado.

[0002] “Power-line Carríers” {'‘Portadoras em Linhas da Rede Elétrica") são bem conhecidas no campo das comunicações via sistemas de energia elétrica. Os principais elementos de tais portadoras em linhas da rede elétrica são terminais de transmissão e de recepção, que incluem um ou mais circuitos de bloqueio (iine traps), um ou mais capacitores de acoplamento (couplíng capadiors) e equipamentos de sintonia e acoplamento (tuning and couplíng). Informação detalhada referente à descrição e à composição típica de portadoras em linhas da rede elétrica convencionais pode ser encontrada em Fundamentais Handbook of Electrical and Computer Enqineerinq Volume II: Communication Control Devices and Systems, John Wiley & Sons, 1983, páginas 617-627, cujo conteúdo é aqui incorporado por referência. Um problema significativo associado às portadoras em linhas da rede elétrica do estado da técnica é sua exigência de um ou mais circuitos de bloqueio, um ou mais capacitores, um ou mais transformadores de acoplamento ou circuitos híbridos de frequência portadora e cabos de conexão de frequência.

[0003] Todos os acopladores tradicionais incorporam um transformador de núcleo de ferrita ou ferro que causa distorção de sinal devido à característica de fase não linear da função de transferência entre o acoplador de transmissão e o acoplador de recepção. A distorção é criada pela presença de material de núcleo magnético que apresenta hísterese. Para portadoras em linhas de distribuição da rede elétrica, a distorção é particularmente grave porque o sinal deve se propagar através de pelo menos três desses dispositivos não lineares, o transformador de distribuição e dois acopladores de linhas da rede elétrica, que usam transformadores de núcleo de ferrita. A distorção causada por esses dispositivos não lineares leva à distorção de retardo de envolvente (envelope delay distortion), que limita as velocidades de comunicação.

[0004] A maior desvantagem de projetos anteriores resultou do uso de transformadores de núcleo de ferrita ou de ferro nos acopladores de sinais. A indutância de enrolamento primário, L1, é alterada para um valor desconhecido devido à não linearidade do núcleo. Isso resulta em má sintonia da frequência portadora desejada. Além disso, a impedância do enrolamento primário na frequência portadora desejada não está mais correspondendo à impedância característica da linha da rede elétrica. Em reconhecimento desse fato, outros projetos tentam apenas acoplar um sinal em uma linha da rede elétrica com uma baixa impedância de entrada de transceptor através do uso de um grande capacitor de acoplamento (de aproximadamente 0,5 pF). Isso resulta em uma perda de acoplamento significativa de até 20 dB na frequência portadora.

[0005] Meu Pedido de Patente dos Estados Unidos co-pendente n2 09/344.258 (“o Pedido '258”) divulga um novo acoplador linear de deslocamento de fase para linha da rede elétrica, linha telefônica, cabo de par trançado e cabo coaxial tanto para transmissão quanto para recepção. O acoplador linear de deslocamento de fase compreende um novo transformador de núcleo de ar ou núcleo dielétrico que pode ser usado para comunicação em linha telefônica, cabo coaxial, LAN (rede de área local) e linha da rede elétrica através de transformadores de linha da rede elétrica. O acoplador linear de deslocamento de fase compreende, ainda, uma rede de capacitor de acoplamento associado a fim de se obter emparelhamento resistivo para aproximadamente o valor conhecido mais baixo da impedância característica de linha e maximizar transmissão de sinal estável na linha. Essa ressonância cria, efetivamente, um filtro de passagem de banda na frequência portadora. A matéria revelada no Pedido '258 é aqui incorporada por referência em sua totalidade.

[0006] Os projetos do Pedido '258 resolveram muitos problemas dos projetos anteriores, que usavam acopladores de ferrita ou ferro que apresentavam ressonância com a ímpedâncía característica da linha da rede elétrica, resultando em entalhes (notches), descontinuidades (suck outs) e meios não lineares para comunicações através de várias linhas, tais como linhas da rede elétrica, O acoplador linear de deslocamento de fase do Pedido '258 não apresenta entalhes na largura de banda (bandwidth) de comunicação, permitindo a comunicação linear através de uma faixa muito larga de frequências.

[0007] Há ainda uma necessidade, porém, de um sistema de comunicação via linha da rede elétrica capaz de, simultaneamente, transmitir e receber sinais de dados digitais usando frequências maiores (por exemplo, 200 MHz - 500 GHz), permitindo, assim, a comunicação em altas taxas usando maiores larguras de banda e por longas distâncias através de linhas da rede elétrica e de transformadores de linhas da rede elétrica, incluindo linhas de CA, CC, cabos coaxiais e cabos de par trançado.

Sumário da Invenção [0008] Brevemente falando, em uma primeira concretização, a presente invenção é um aparelho de comunicação para comunicação de sinais elétricos através de uma ou mais linhas elétricas tendo impedância característica, O aparelho de comunicação compreende: um modulador, que modula os sinais elétricos para produzir um sinal portador modulado, tendo uma frequência pré-selecionada maior do que ou igual a 200 MHz; um transmissor conectado eletricamente ao modulador e tendo uma impedância de saída, o transmissor transmitindo o sinal portador modulado; e um acoplador conectado entre a linha elétrica e o transmissor, o acoplador casando a impedância de saída do meio transmissor com a impedância característica da linha elétrica e comunicando o sinal portador modulado à linha elétrica sem distorção de fase substancial.

[0009] Em uma segunda concretização, a presente invenção é um aparelho de comunicação para comunicação de sinais elétricos através de uma ou mais linhas elétricas tendo impedância característica, compreendendo: um modulador, que modula os sinais elétricos para produzir um sinal portador modulado, tendo uma frequência pré-selecionada maior do que ou igual a 200 MHz; um transmissor conectado eletricamente ao modulador e tendo uma impedância de saída, o referido transmissor transmitindo o sinal portador modulado; um primeiro acoplador conectado entre a linha elétrica e o transmissor, o referido acoplador casando a impedância de saída do transmissor com a impedância característica da linha elétrica e comunicando o sinal portador modulado à linha elétrica sem distorção de fase substancial; um receptor tendo uma impedância de entrada, o referido receptor recebendo o sinal portador modulado; um demodulador conectado eletricamente ao receptor, o referido demodulador produzindo um sinal portador demodulado tendo uma segunda frequência pré-selecionada maior do que ou igual a 200 MHz através da demodulação do sinal portador modulado; e um segundo acoplador conectado entre a linha elétrica e o receptor para casar a impedância de entrada do receptor com a impedância característica da linha elétrica e comunicar o sinal portador modulado ao receptor, sem distorção de fase significativa.

[0010] Em uma terceira concretização, a presente invenção é um aparelho de comunicação para comunicar sinais elétricos através de uma ou mais linhas elétricas tendo uma impedância característica compreendendo: um primeiro modem que produz um primeiro sinal portador modulado tendo uma primeira frequência pré-selecionada maior do que ou igual a 200 MHz e demodula um segundo sinal portador modulado tendo uma segunda frequência pré-selecionada maior do que ou igual a 200 MHz; um primeiro transmissor tendo uma impedância de saída, o referido transmissor conectado ao primeiro modem e transmitindo o primeiro sinal portador modulado; um primeiro receptor tendo uma impedância de saída, o referido receptor conectado ao primeiro modem e recebendo o segundo sinal portador modulado; um primeiro acoplador conectado entre as linhas elétricas e o primeiro transmissor e o primeiro receptor, o referido primeiro acoplador casando a impedância de saída do primeiro transmissor e a impedância de entrada do primeiro receptor com a impedância característica das linhas elétricas e comunicando os primeiro e segundo sinais portadores modulados sem distorção de fase substancial; um segundo modem, que produz o segundo sinal portador modulado e demodula o primeiro sinai portador modulado; um segundo transmissor tendo uma impedância de saída, o referido transmissor conectado ao segundo modem e transmitindo o segundo sinal portador modulado; um segundo receptor tendo uma impedância de entrada, o referido receptor conectado ao segundo modem e recebendo o primeiro sinal portador modulado; e um segundo acoplador conectado entre as linhas elétricas e o segundo transmissor e o segundo receptor, o referido segundo acoplador casando a impedância de saída do segundo transmissor e a impedância de entrada do segundo receptor com a impedância característica das linhas elétricas e comunicando os primeiro e segundo sinais portadores modulados sem distorção de fase substancial.

Breve Descrição dos Desenhos [0011] O sumário precedente, bem como a descrição detalhada seguinte de concretizações preferidas da invenção, serão compreendidos melhor quando lidos em conjunto com os desenhos anexos. Para fins de ilustração da invenção, são mostradas nos desenhos concretizações que são presente mente preferidas. Será compreendido, entretanto, que a invenção não está limitada precisamente às disposições e instrumentalidades mostradas. Nos desenhos, numerais semelhantes são usados para indicar elementos semelhantes por todos eles. Nos desenhos: a Figura 1 é uma ilustração gráfica da impedância característica da linha da rede elétrica do acoplador da presente invenção; a Figura 2 é um diagrama em blocos esquemático de uma rede de longa distância (wide area network) de comunicação em linha da rede elétrica de acordo com a presente invenção; a Figura 3 é um diagrama esquemático de um modem de linha da rede elétrica semiduplex (half-duplex) de acordo com a presente invenção; a Figura 4 é um diagrama esquemático de um modem de linha da rede elétrica bidirecional (full-duplex) de acordo com a presente invenção; a Figura 5 é um diagrama em blocos esquemático de um aparelho de comunicação em linha da rede elétrica de acordo com a presente invenção; a Figura 6 é um diagrama esquemático de um modulador em uma primeira frequência de um modulador em uma primeira frequência para uso no aparelho de comunicação em linha da rede elétrica da Figura 5; a Figura 7 é um diagrama esquemático de um modulador em uma segunda frequência para uso no aparelho de comunicação em linha da rede elétrica da Figura 5; a Figura 8 é um diagrama esquemático de um demodulador em uma primeira frequência para uso no aparelho de comunicação em linha da rede elétrica da Figura 5; a Figura 9 é um diagrama esquemático de um demodulador em uma segunda frequência para uso no aparelho de comunicação em linha da rede elétrica da Figura 5; a Figura 10 é um diagrama esquemático de uma interface Ethernet para uso no aparelho de comunicação em linha da rede elétrica da Figura 5; a Figura 11 é um diagrama esquemático de um acoplador para uso no aparelho de comunicação em linha da rede elétrica da Figura 5 em um primeiro conjunto de frequências; a Figura 12 é um diagrama esquemático de um acoplador para uso no aparelho de comunicação em linha da rede elétrica da Figura 5 em um segundo conjunto de frequências; e a Figura 13 é um diagrama esquemático de uma fonte de alimentação de energia para uso no aparelho de comunicação em linha da rede elétrica da Figura 5. Descrição Detalhada da Invenção [0012] A presente invenção apresenta aperfeiçoamentos no acoplador linear de deslocamento de fase do Pedido '258, Foi observado que o uso de frequências mais altas (1 - 500 GHz) com um acoplador de núcleo de ar ou núcleo dielétrico produz melhores resultados porque tem largura de banda maior e pode transmitir através de distâncias maiores. Os sinais de frequência mais altos criarão um campo magnético em torno de qualquer tipo de fio e se deslocarão ao longo da superfície de uma linha da rede elétrica como uma onda magnética e pularão os transformadores. Portanto, a transmissão desses sinais de alta frequência pode ser alcançada para longas distâncias com largura de banda grande.

[0013] Em um meio controlado, como um cabo coaxial, um sinal de alta frequência de 1 GHz ou mais se deslocará por apenas uma curta distância antes que desapareça, Isso ocorre porque um cabo coaxial tem uma alta indutância serial fixa L e uma capacitância paralela C que resultam em um forte filtro passa baixa que pode eliminar sinais de todas as frequências em uma determinada distância. Além disso, um cabo coaxial só pode criar um pequeno campo magnético em torno do condutor central porque ele está estreita mente blindado, [0014] U m ambiente diferente é apresentado por linhas da rede elétrica, que não vão simplesmente de um ponto ao outro, mas antes estão em uma configuração de estrela. As linhas da rede elétrica não têm valores fixos deLeCe, portanto, a linha da rede elétrica é um filtro passa baixa mais fraco que o cabo coaxial. As linhas da rede elétrica também não são blindadas e, portanto, o condutor de linha da rede elétrica pode criar um campo magnético maior em torno do fio do que em um cabo coaxial. Adicionalmente, a impedância característica, Zo, das linhas da rede elétrica muda em relação ao tempo e localização e o número de fios conectados uns aos outros; também varia em vários pontos na rede de distribuição de energia. Consequentemente, a propagação dos campos elétricos/magnéticos de sinais digitais pelas linhas da rede elétrica não será eliminada e esses sinais podem se deslocar mais do que no cabo coaxial. Sinais de alta frequência também podem pular transformadores de linhas da rede elétrica, que se parecem com um grande capacitor em paralelo, sem muita perda de intensidade de sinal, se o casamento com a linha da rede elétrica de acordo com a presente invenção, conforme aqui descrito, for usado.

[0015] A importância do acoplador da presente invenção é que ele pode permanecer como um dispositivo de casamento para a impedância característica da linha da rede elétrica. Como no Pedido '258, o acoplador da presente invenção compreende um transformador de núcleo de ar ou núcleo dielétrico e um capacitor de acoplamento, Ceq. Qualquer mudança de impedância no enrolamento primário do transformador não reflete muito para o enrolamento secundário do transformador e vice-versa. Portanto, a única impedância que será vista pela linha da rede elétrica é o enrolamento primário ressonado com o capacitor Ceq. Essa ressonância serial criará uma baixa impedância, que estará perto de 1 ohm. À medida que a frequência é aumentada, a impedância aumentará também até aproximadamente 100 -200 ohm, dependendo de qual impedância é a melhor para casamento com a impedância característica da linha da rede elétrica e qual é a largura de banda necessária.

[0016] Por exemplo, a Figura 1 mostra a impedância característica do acoplador para a linha da rede elétrica. Se a impedância de linha da rede elétrica for 100 ohm em F1, então, o casamento de 6 dB do acoplador será de 50 ohm (F4) a 200 ohm (F3), que cobrirá uma ampla largura de banda de F3 a F4. Em contraste, se a impedância característica de linha da rede elétrica for apenas 10 ohm, o casamento de 6 dB será de 5 a 20 ohm, resultando em uma largura de banda menor. A redução da impedância de acoplador pode resultar em casamento de largura de banda maior em linhas da rede elétrica de baixa impedância característica (por exemplo, 10 ohm).

[0017] Conforme discutido no Pedido '258, uma vantagem significativa do acoplador da presente invenção é a linearidade de fase obtida. As linhas da rede elétrica têm impedâncias locais a cada par de pés (cerca de 60 cm) em frequências diferentes. O melhor casamento para a linha da rede elétrica pode ser alcançado através do uso de componentes indutor (L) e capacitor (C) que não incluem núcleos de ferrita e ferro porque a linha da rede elétrica consiste em L's e C's. Além disso, reflexões ocorrem no final de cada linha não terminada. Acopladores de núcleo de ferrita ou de ferro também têm autorressonâncias em torno da largura de banda de comunicação de interesse. A autorressonância e a reflexão nas linhas da rede elétrica criam entalhes de largura de banda variável. Em contraste, a autorressonância do acoplador de núcleo de ar ou núcleo dielétrico da presente invenção está em uma frequência muito mais alta do que a banda de frequência de interesse e o acoplador de núcleo de ar corresponde à impedância característica local da linha da rede elétrica. Portanto, reflexões não criam entalhes na banda de frequência de interesse.

[0018] Achatamento de 6 a 10 dB de largura de banda é obtido através do uso do acoplador da presente invenção para casamento com a linha da rede elétrica. Essa correspondência pode ser obtida quando a impedância característica da linha da rede elétrica está entre a faixa de metade da impedância primária do acoplador e duas vezes a impedância primária do acoplador. Por exemplo, a impedância primária do acoplador oscilará de 1 a 100 ohm para a banda de frequência de 18 -30 MHz. Supondo que a impedância da linha da rede elétrica é 50 ohm em 22 MHz e 10 ohm em 20 MHz, haverá um casamento entre 25 e 100 ohm que cobrirá frequências entre aproximadamente 21 a 30 MHz. Supondo que a impedância primária de acoplador em 20 MHz é de cerca de 20 ohm, o casamento será alcançado de 18 a cerca de 22 MHz. A correspondência total será de 18 a 30 MHz de 10 dB de largura de banda e não haverá entalhe.

[0019] As linhas da rede elétrica têm uma impedância típica de 50 a 100 ohm para linhas subterrâneas e 100 a 500 ohm para linhas aéreas. Contudo, disjuntores e subestações subterrâneas com lotes de alimentadores podem criar uma impedância característica de linha da rede elétrica tão baixa quanto 1 ohm em sua localização. O acoplador é projetado para acomodar a impedância local mais comum da linha da rede elétrica. Por exemplo, se a impedância característica de linha da rede elétrica for 80 ohm, então, um casamento de 6 dB pode ser alcançado com o acoplador de núcleo de ar da presente invenção de 40 a 160 ohm em qualquer localização. A linha da rede elétrica deve ser casada localmente porque a impedância local da linha da rede elétrica muda a cada poucos pés. Uma vez que se sabe que a impedância característica de linha da rede elétrica de 120V é, por exemplo, 80 ohm, portanto, 80 ohm será uma boa correspondência em qualquer local.

[0020] Uma vez que a impedância secundária não é alterada significativamente pela mudança da impedância característica da linha da rede elétrica, o casamento transmissor e do receptor pode ser alcançado em torno de 50 ohm. Ambos os lados do transformador são casados independente da mudança de impedância na linha da rede elétrica. O secundário do transformador é casado pelo transmissor ou receptor. A mudança da impedância no primário do transformador não reflete para o secundário. Portanto, um casamento de 45 - 50 ohm é alcançado todo o tempo para o transmissor e o receptor, independente das mudanças de impedância nas linhas da rede elétrica.

[0021] Para frequências mais altas (por exemplo, 200 MHz - 500 GHz), a estrutura do transformador de núcleo de ar e de núcleo dielétrico difere daquela do Pedido '258. O acoplador não pode mais ser dois solenoides coaxiais ou núcleos de ar de diâmetro diferente envolvidos com fio magnético, mas, em vez disso, é muito menor e parece um chip que é preenchido com qualquer tipo de plástico ou material não condutor, tal como resina, material de cola, cerâmica ou qualquer outro material duro não condutor (“material de chip”). O acoplador, de preferência, compreende placas condutoras muito finas separadas por material de chip. As placas são feitas, de preferência, de cobre, mas também podem ser feitas de prata, ouro ou qualquer outro material condutor, quer ativo ou passivo. As placas podem ser de qualquer forma (por exemplo, quadradas, retangulares, redondas etc.), mas, de preferência, são circulares. O tamanho desses transformadores de núcleos de ar em camadas dependerá da frequência de uso. Por exemplo, o diâmetro do primário de um acoplador de 30 GHz será menor do que 1 milímetro, a espessura da camada será menor do que cerca de 0,1 milímetro, que resulta em uma indutância de cerca de 0,3 nH. Similarmente, os tamanhos das placas de cobre retangulares finas será em torno de um par milímetros de comprimento, 0,1 milímetros de espessura e os indutores primário e secundário terão cerca de 0,5 milímetro de afastamento um do outro, um em cima do outro. Consequentemente, esses dispositivos se parecerão com um capacitor muito pequeno. Contudo, a presente invenção usa valores de extremo a extremo do indutor para ressonar o capacitor para casamento com a impedância característica da linha da rede elétrica.

[0022] Alternativamente, as placas podem ser formadas diretamente em um chip por deposição de camadas metálicas ou através de dopagem de silício. Silício dopado é condutor quando está ativo - por exemplo, um nível de CC de tensão liga um transistor para torná-lo um dispositivo ativo. Desse modo, as placas, quando formadas de silício dopado podem tomar a forma de um tipo ativo de dispositivo ativo, tal como um transistor ou um diodo. Naturalmente, será apreciado que outros projetos de transformadores de núcleo de ar ou núcleo dielétrico podem ser usados sem afastamento do espírito ou do escopo da presente invenção. Por exemplo, um pedaço de cabo coaxial pode ser usado como um transformador de núcleo de ar. O revestimento do cabo coaxial é o primário do transformador e o fio interno é o secundário do transformador. Esse tipo coaxial de transformador de núcleo de ar pode ser usado para comunicações de frequências muito altas acima de 500 MHz. Similarmente, dois tubos de cobre ou ferro (ou folha de alumínio ou cobre) podem ser colocados no interior um do outro. O tubo ou folha externa é o primário do transformador de núcleo de ar e o tubo ou folha interna é o secundário. Esse projeto pode ser usado, também, acima de 100 MHz.

[0023] Além disso, trabalho recente tem sido feito na criação de transformadores de estado sólido para a conversão de CA de tensão mediana da ordem de 7,6 kV a 120 VCA, usando tecnologia similar àquela usada na comutação de reguladores para conversão de CC para CC. A tecnologia usada nesses transformadores de estado sólido é chamada Controle de Acionamento de Porta (Gafe Drive Control) de circuitos de acionamento de Porta de Transistores (Transistors Gate) e é bem conhecida e não precisa ser descrita aqui em detalhes. Esses transformadores são projetados com a chamada tecnologia de “estado sólido” - a saber, eles contam, principalmente, com componentes semicondutores, tais como transistores e circuitos integrados, em lugar das pesadas bobinas de cobre e núcleos de ferro de transformadores convencionais. Esses transformadores de estado sólido também podem ser usados nos acopladores da presente invenção. O versado na técnica apreciará também que outros circuitos integrados mais simples também podem ser usados para criar transformadores para uso no capacitor de acoplamento da presente invenção. Os circuitos integrados de hoje usando transistores ativos podem simular e/ou criar um transformador de núcleo de ar que pode ter os valores necessários de indutância e capacitância para trabalhar exatamente como um transformador de núcleo de ar regular.

[0024] Embora a estrutura do acoplador conforme descrito acima difira daquele divulgado no Pedido '258, a função do acoplador é a mesma. As placas (ou tubos ou folhas) do acoplador da presente invenção são indutivas e capacitivamente acopladas, criando um transformador de núcleo de ar ou núcleo dielétrico. O acoplamento do primário e do secundário do transformador varia com frequência, porém. O primário e o secundário são acoplados mais ou menos de maneira igual, magnética e eletricamente, (isto é, capacitiva e indutivamente acoplados) abaixo de 100 MHz de frequência e mais indutivamente acoplados (magneticamente) em frequências superiores a 100 MHz. Em frequências da ordem de 100 GHz, o primário e o secundário do transformador serão, principalmente, acoplados indutivamente.

[0025] Como descrito em detalhes no Pedido '258, o aparelho de comunicação do Pedido '258 tem numerosas aplicações. Os acopladores de altas frequências da presente invenção estendem essa funcionalidade permitindo taxas de transmissão de dados muito mais altas. Por exemplo, a presente invenção pode usar portadoras de alta frequência da ordem de 200 MHz - 50 GHz, para transmissão através das linhas da rede elétrica. Com o uso da tecnologia dos acopladores de núcleo de ar ou núcleo dielétrico da presente invenção, pode ser obtida velocidade de comunicação de até 1 Gbps das linhas da rede elétrica.

[0026] Fazendo referência agora aos desenhos, em que numerais semelhantes designam partes semelhantes ou correspondentes por todas as diversas vistas, é mostrado na Figura 2 um diagrama em blocos de uma rede de longa distância (WAN) de comunicação em linha da rede elétrica de acordo com a presente invenção.

[0027] Um roteador Ethernet 12 é conectado a um estrutura de rede, tal como a Internet ou uma Intranet usando um HUB ou switch (não mostrados) como a linha de produtos de 3 camadas Nu-Wave de periféricos de rede. O roteador 12 também é conectado a um modem de linha da rede elétrica 14, que, por sua vez, é conectado a um acoplador de linha da rede elétrica de tensão mediana 16, que acopla os sinais do modem 14 na linha de 11 kV da rede elétrica 18 em uma subestação 20.

[0028] Aqueles versados na técnica apreciarão que o roteador Ethernet 12 poderia ser conectado a outros dispositivos em outras aplicações sem afastamento do espírito e do escopo da presente invenção. Por exemplo, outras aplicações incluem (1) redes Ethernet de longa distância com outros servidores onde a backbone é conectada a outra rede; (2) aplicações em serviço telefônico, onde a backbone é conectada a uma central telefônica e a um multiplexador de divisão por tempo, que estabelecerá múltiplas linhas telefônicas através da linha da rede elétrica; e (3) aplicações em televisão, onde a backbone é conectada a uma estação de difusão de TV que transmitirá digitalmente diversas estações de TV através da linha da rede elétrica.

[0029] O roteador Ethernet 12 é um roteador Ethernet padrão. O modem de linha da rede elétrica 14, através do acoplador de linha da rede elétrica de tensão mediana 16, modula e demodula os sinais Ethernet para a linha da rede elétrica 18 de 11 kV. O projeto do modem de linha da rede elétrica 14 é discutido em detalhes abaixo. O acoplador de linha da rede elétrica de tensão mediana 16 tem, de preferência, cerca de 0,5 metro de altura e 0,2 metro de diâmetro, colocado em um isolador de cerâmica e recheado com resina. Um transformador de núcleo dielétrico é, de preferência, usado para o acoplador, que, como explicado acima, pode tomar a forma de dois pedaços pequenos de placa colocados capacitivamente um em cima do outro para operação em alta frequência. Naturalmente, qualquer um dos outros projetos de transformadores de alta frequência discutidos acima poderíam também ser usados no acoplador de linha da rede elétrica de tensão mediana 16 sem afastamento do espírito ou do escopo da presente invenção.

[0030] O sinal de alta frequência, de preferência, um sinal Ethernet de 100 Mbps se propaga através de linhas da rede elétrica 18 e através de um ou mais transformadores de distribuição 22, 24 por ondas magnéticas e nas linhas da rede elétrica 26 de baixa tensão de 110-220V. O sinal é captado por um ou mais modems de linha da rede elétrica 14 através de acopladores de baixa tensão 28. Os acopladores de baixa tensão 28 e os modems de linhas da rede elétrica 14 são colocados, de preferência, nas linhas da rede elétrica de baixa tensão 26 antes dos medidores de energia (não mostrados) entrando nos edifícios 30. Os modems de linhas da rede elétrica 14 são idênticos aos modems das linhas da rede elétrica 14 acoplados às linhas da rede elétrica 18. Os acopladores de baixa tensão 28 podem ser projetados como descrito no Pedido '258 e são menores do que o acoplador de linha da rede elétrica de tensão mediana 16. Os acopladores de baixa tensão 28 usam transformadores de núcleo de ar ou núcleo dielétrico de alta frequência, conforme descrito acima.

[0031] Switches Ethernet (HUBs) 32 são acoplados aos modems de linhas da rede elétrica 14. Os switches Ethernet 32 distribuem os dados Ethernet através das linhas da rede elétrica nos edifícios 30, usando uma rede de área local (LAN) de comunicação em linha da rede elétrica de acordo com a presente invenção, conforme descrito abaixo.

[0032] Os modems de linhas da rede elétrica 14, de preferência, usam, todos, uma frequência de 1,35 GHz para transmissão e recepção. Essa frequência portadora comunicará através dos transformadores de distribuição 22, 24 das linhas da rede elétrica de tensão mediana 18 (7 a 35 kV) para as linhas da rede elétrica de baixa tensão 26 (110 a 240 V) para os edifícios 30. Dados Ethernet de 100 Mbps ou 10 Mbps podem ser transmitidos usando essa frequência portadora. Aqueles versados na técnica apreciarão que outras frequências portadoras, como 2,7 GHz ou 3,5 GHz, podem ser usadas sem afastamento do espírito e do escopo da presente invenção.

[0033] Em uma concretização alternativa, uma frequência portadora de 30 GHz ou mais pode ser usada para transmitir dados da Ethernet de 10 Mbps, 100 Mbps ou 1 Gbps. Quando uma frequência portadora dessa magnitude é usada, a rede de longa distância (WAN) de comunicação em linha da rede elétrica da presente invenção é capaz de comunicar por todo o caminho da subestação 20 para os edifícios 30 sem a necessidade de parar nos medidores de energia fora dos edifícios 30. Portanto, os modems de linha da rede elétrica 14 e os acopladores de baixa tensão 28 não precisam ser colocados nas linhas da rede elétrica de baixa tensão 26 antes dos medidores de energia (não mostrados) entrando nos edifícios 30. Ao contrário, os modems de linha da rede elétrica 14 e os acopladores de baixa tensão 28 podem ser colocados no interior dos edifícios 30.

[0034] Aqueles versados na técnica também compreenderão que, embora as presentes concretizações sejam descritas usando o protocolo Ethernet para transmitir e receber dados, qualquer outro protocolo de dados pode ser usado com a rede de longa distância (WAN) de comunicação em linha da rede elétrica da presente invenção, sem afastamento do espírito ou do escopo da presente invenção.

[0035] Fazendo referência agora à Figura 3, uma configuração presentemente preferida para o modem de linha da rede elétrica 14 é mostrada. A interface Ethernet física 38 conecta o modem de linha da rede elétrica 14 a um cartão Ethernet ou HUB ou repetidora (não mostrados) e pode compreender qualquer conexão apropriada, incluindo uma conexão de par trançado. Os dados Ethernet (por exemplo, dados codificados Manchester) são fornecidos da interface 38 para a CPU 40, tal como Motorola MPC855T, que converte os dados codificados para e da interface de barra mento paralela 42. A memória 44 é usada para armazenar temporariamente os dados na interface de barramento paralela 42.

[0036] U ma Matriz de Campo de Porta Programável (Field Programmable Gaíe Array FPGA) 46, de preferência, uma XCV100-FG256, da Xilinx Virtex, conecta-se à interface de barramento paralelo 42 e provê controle para o modem de linha da rede elétrica 14, bem como realiza a modulação e a demodulaçao dos dados que são transmitidos e recebidos, respectiva mente. A EPROM 48 armazena instruções de programa para FPGA 46 e CPU 40. A FPGA 46 controla o switch de transmissão/recepção 36, que é conectado ao acoplador 34 e às linhas da rede elétrica 48 através das quais os dados do modem de linha da rede elétrica 14 são transportados. A interface do acoplador 34 para as linhas da rede elétrica 48 bem como a estrutura do acoplador 34 são explicadas em detalhes no Pedido '258. Conforme notado acima, porém, um transformador de núcleo de ar ou núcleo dielétrico de alta frequência da presente invenção deve ser usado no acoplador 34.

[0037] São providos circuitos para sinais de interface para e da FPGA 46. Por exemplo, um sinal deixa a FPGA 46 e passa através de um conversor de analógico para digital (A/D) 50. A conversão da frequência portadora para cima é realizada pelo misturador 58 e o oscilador local 52. O amplificador 56 e os filtros 54 são usados para interface do sinal resultante com o acoplador 34. Similarmente, para recepção, um sinal passa através dos filtros 54 e dos amplificadores 56 e é convertido para baixo pelo misturador 58 e o oscilador local 52. O controle de ganho automático (AGC) é realizado pelo circuito de AGC 62 e, então, o sinal é digitalizado pelo conversor de analógico para digital (A/D) 60 para transmissão para a FPGA 46. O modem de linha da rede elétrica da Figura 3 é um modem semiduplex, assim a frequência portadora usada para transmissão e recepção é a mesma. Aqueles versados na técnica reconhecerão que o AGC e a conversão para cima/para baixo do misturador podem ser realizados pela FPGA sem a necessidade de circuitos adicionais.

[0038] A FPGA 46 pode ser programada para usar qualquer tipo de modulação desejada. Embora a modulação de FM seja usada preferivelmente, a FPGA 46 poderia ser programada para usar FSK, QPSK, 16QAM, CDMA, ADSL ou qualquer outro tipo de modulação, sem afastamento do espírito e do escopo da presente invenção. Também será apreciado que o modelo particular da FPGA 46 ou CPU 40 pode ser alterado sem afastamento da presente invenção. De fato, a FPGA 46 pode ser substituída por outros tipos de processadores de DSP, conforme discutido no Pedido '258.

[0039] A Figura 4 mostra uma implantação de transmissão bidirecional de um modem de linha da rede elétrica 14. A estrutura do modem 14 é quase idêntica ao modem de transmissão bidirecional 14 conforme mostrado na Figura 3, com exceção da interface entre o modem 14 e as linhas da rede elétrica 48. Como visto na Figura 4, o switch de transmissão/recepção 36 foi removido. Em vez disso, um acoplador 34, operando em uma primeira frequência F1 é usado para transmissão e um segundo acoplador 34 operando em uma segunda frequência F2 é usado para recepção. Por exemplo, frequências de 1,2 e 1,6 GHz poderiam ser usadas para, simultaneamente, transmitir e receber através das linhas da rede elétrica 48. Além da diferença estrutural no modem 14, o programa de software armazenado na EPROM 48 para a FPGA 46 também precisaria ser alterado para refletir a operação bidirecional em duas frequências diferentes.

[0040] Passando agora à Figura 5, é mostrado um diagrama em blocos de um aparelho de comunicação em linha da rede elétrica 10 de acordo com a presente invenção para uso em uma rede de área local (LAN) de comunicação em linha da rede elétrica. O aparelho de comunicação 10 mostrado é acoplado a um par de linhas da rede elétrica 48. O aparelho de comunicação 10, em geral, compreende um modulador 64, um demodulador 66, uma interface Ethernet 68, um acoplador 34 e uma fonte de alimentação de energia 70. O aparelho de comunicação 10 conecta-se a um cartão Ethernet, HUB ou switch (não mostrados) e envia dados Ethernet através das linhas da rede elétrica 48 em transmissão bidirecional.

[0041] Em operação, um primeiro aparelho de comunicação 10, designado a unidade Mestre, é acoplado às linhas da rede elétrica 48 e transmite em uma primeira frequência F1 e recebe em uma segunda frequência F2. Um segundo aparelho de comunicação 10, designado a unidade Escrava, também é acoplado às linhas da rede elétrica 48 e transmite na segunda frequência F2 e recebe na primeira frequência F1. Para fins de exemplo apenas, o aparelho descrito abaixo usa 250 MHz para F1 e 350 MHz para F2, a fim de proporcionar um sinal Ethernet de 10 Mbps através das linhas da rede elétrica. Naturalmente, será apreciado por aqueles versados na técnica que outras frequências poderiam ser usadas sem afastamento do espírito e do escopo da presente invenção. Por exemplo, frequências nas bandas de 2,44 GHz e 5,8 GHz, que são bandas de frequências isentas de licença para comunicação, poderiam ser usadas para proporcionar um sinal Ethernet de 100 Mbps através das linhas da rede elétrica.

[0042] Detalhes do modulador 64 para a unidade Mestre (por exemplo, transmissão em 250 MHz) são mostrados na Figura 6. O modulador 64 é, de preferência, um modulador de FM compreendendo um oscilador 76, um modulador 74 e capacitores e indutores associados, conectados conforme mostrado. O modulador 64 também inclui transformadores de RF 72 e circuitos associados, conforme mostrado, para interface da porta de Interface de Unidade de Fixação (Attachment Unit Interface AUI) da interface Ethernet 68. O sinal de entrada Ethernet é transportado do transformador através dos circuitos oscilador/modulador 74, 76 e, então, através de um circuito de filtro LC para saída do sinal modulado. Os valores dos capacitores e indutores são escolhidos com base na frequência portadora, que, no caso da unidade Mestre, é 250 MHz.

[0043] A Figura 7 mostra o modulador 64 para a unidade Escrava (por exemplo, transmissão em 350 MHz). O modulador Escravo 64 é idêntico ao modulador Mestre 64 exceto para os valores dos indutores e capacitores no circuito de filtro LC. Os valores dos indutores e capacitores no modulador Escravo 64 são escolhidos com base na frequência portadora de 350 MHz.

[0044] Detalhes do demodulador 66 para a unidade Mestre (por exemplo, recepção em 350 MHz) são mostrados na Figura 8. O sinal de entrada modulado de FM é primeiro enviado através de dois amplificadores de RF 78 e circuito associado entre os amplificadores 78, conforme mostrado, compreendendo filtros Blinch a fim de separar o ruído e a outra frequência portadora do sinal de entrada modulado. Os valores de LC nos filtros Blinch são escolhidos com base nas frequências portadoras usadas no aparelho de comunicação 10. O sinal filtrado e modulado é, então, acoplado ao circuito detector de FM 82 através do transformador de RF 80. O circuito detector de FM 82 é, de preferência, um MC13155D. A saída do circuito detector de FM 82 é, então, passada através de amplificadores rápidos 84 e filtros 86 para gerar um sinal de saída dos dados Ethernet recuperados do sinal de entrada modulado.

[0045] A Figura 9 mostra o demodulador 66 para a unidade Escrava (por exemplo, recepção em 250 MHz). O demodulador Escravo 66 é idêntico ao demodulador Mestre 66, exceto para os valores dos indutores e capacitores nos filtros Blinch usados no sinal de entrada modulado. Os valores dos indutores e capacitores no demodulador Escravo 66 são diferentes por causa da frequência portadora diferente que está sendo filtrada para fora do sinal de entrada modulado.

[0046] A concretização do demodulador 66 descrita acima está limitada a uma velocidade Ethernet de 10 Mbps por causa do uso de um circuito detector de FM MC13155D e das frequências portadoras de 250 MHz e 350 MHz. A largura de banda do demodulador 66 pode ser aumentada para uma velocidade Ethernet de 100 Mbps por meio do uso de um circuito detector de FM 82 capaz de operar em uma banda de frequência maior do que 200 MHz e também usando frequências portadoras maiores do que 1 GHz.

[0047] Passando à Figura 10, os detalhes para a interface Ethernet 68 tanto para a unidade Mestre quanto para a Escrava são mostrados. Duas interfaces alternativas são concretizadas na interface Ethernet 68. Primeiro, uma interface AUI é proporcionada para um HUB ou switch Ethernet através do conector 88. Duas linhas 90 correm do conector 88 diretamente para o modulador 64 e a saída do demodulador 66 é acoplada ao conector 88 usando transformador de RF 92. Alternativamente, o aparelho de comunicação 10 pode se conectar a um HUB ou switch Ethernet usando um conector Ethernet de par trançado RJ-45 94. Quando o conector RJ-45 94 é usado, o circuito integrado 96, que é um transceptor 10BASE-T ou adaptador Ethernet de AUl/par trançado, de preferência um ML4658CQ, e circuito associado, conforme mostrado, são usados para interface com o conector RJ-45 94 com a porta AUI do conector 88.

[0048] Fazendo referência à Figura 11, o acoplador 34 para uso no aparelho de comunicação Mestre 10 é mostrado. Para transmissão para as linhas da rede elétrica 48, a saída do modulador 64 é, primeiro, passada através do amplificador de RF 96 e do filtro passa baixa 98. O sinal é, então, enviado para um acoplador de núcleo de ar ou núcleo dielétrico de alta frequência da presente invenção compreendendo transformador de núcleo de ar ou núcleo dielétrico 100 e capacitor de acoplamento (Ceq) 102. O transformador 100 e o capacitor de acoplamento 102 acoplam o sinal às linhas da rede elétrica 48. Os valores de LC no filtro passa baixa 98 são escolhidos com base na frequência portadora. Os valores de capacitor do capacitor de acoplamento (Ceq) 102 são escolhidos para proporcionar um casamento de impedância de 50 ohm entre as linhas da rede elétrica 48 e o amplificador de RF 96.

[0049] Para recepção de sinais das linhas da rede elétrica 48, um acoplador de núcleo de ar ou núcleo dielétrico de alta frequência da presente invenção compreendendo transformador de núcleo de ar e núcleo dielétrico 104 e capacitor de acoplamento (Ceq) 106 primeiro acopla o sinal de entrada das linhas da rede elétrica 48. O sinal de entrada é, então, enviado através de um amplificador de RF 108 e filtro Blinch 110 para saída para o demodulador 66. Como no lado de transmissão, os valores de LC no filtro Blinch 110 são escolhidos com base na frequência portadora. Os valores de capacitor do capacitor de acoplamento (Ceq) 106 são escolhidos para proporcionar um casamento de impedância de 50 ohm entre as linhas da rede elétrica 48 e o amplificador de RF 108.

[0050] A Figura 12 mostra o acoplador 34 para o aparelho de comunicação Escravo 10. O acoplador Escravo 34 é idêntico ao acoplador Mestre 34, exceto para os valores dos indutores e dos capacitores no filtro Blinch 110 e no filtro passa baixa 98, bem como os valores de capacitor dos capacitores de acoplamento (Ceq) 102, 106. Os valores desses indutores e capacitores no acoplador Escravo 34 são diferentes porque as frequências portadoras para transmissão e recepção de sinais das linhas da rede elétrica 48 são invertidas do aparelho de comunicação Mestre 10.

[0051] Finalmente, a Figura 13 mostra a fonte de alimentação de energia 70 para uso com o aparelho de comunicação 10. Alimentação de CA é tomada das linhas da rede elétrica 48 e passada através de anéis (beads) 112 a fim de isolar a impedância dos transformadores de potência 114 da impedância das linhas da rede elétrica 48. Isso é feito a fim de proporcionar uma largura de banda mais estável através das linhas da rede elétrica e um nível de sinal maior. Alimentação de CC é produzida usando transformadores de potência 114 e retificadores 116. Finalmente, as saídas de CC de diferentes tensões necessárias no aparelho de comunicação 10 são produzidas usando reguladores de tensão 118. Conforme visto na Figura 13, transformadores de potência 114, retificadores 116 e reguladores de tensão 118 separados são usados para proporcionar energia para o lado de transmissão e o lado de recepção do aparelho de comunicação 10. Dessa maneira, as frequências portadoras de 250 MHz e 350 MHz são isoladas uma da outra.

[0052] Será apreciado por aqueles versados na técnica que mudanças poderíam ser feitas nas concretizações descritas acima, sem se afastar do amplo conceito inventivo das mesmas. Compreende-se, portanto, que a presente invenção não está limitada à concretização particular divulgada, mas entende-se que cobre modificações dentro do espírito e do escopo da presente invenção. Em particular, embora exemplos específicos de usos dos novos acopladores da presente invenção sejam descritos, será apreciado por aqueles versados na técnica que os acopladores podem ser usados para qualquer outra forma de comunicação em linha da rede elétrica sem afastamento do espírito ou do escopo da presente invenção. Além disso, a tecnologia dos acopladores da presente invenção pode ser usada para comunicação através de quaisquer linhas, tais como, por exemplo, linhas telefônicas, linhas de cabos coaxiais, linhas de cabos de par trançado, qualquer fio de cobre, chicotes elétricos para caminhões e ônibus e/ou linhas de rede elétrica CA/CC. Similarmente, embora o protocolo Ethernet tenha sido discutido como o protocolo de transmissão nas concretizações preferidas, qualquer outro protocolo de comunicação pode ser usado com o aparelho de comunicação da presente invenção.

REIVINDICAÇÕES

Claims

1. Aparelho de comunicação para comunicação de sinais elétricos através de uma ou mais linhas elétricas (48) tendo uma impedância característica, caracterizado por compreender: um modulador (64) que modula os sinais elétricos para produzir um sinal portador modulado tendo uma frequência pré-selecionada maior do que ou igual a 200 MHz; um transmissor eletricamente conectado ao modulador (64) e tendo uma impedância de salda, o referido transmissor transmitindo o sinal portador modulado; e um acoplador (34) conectado entre a linha elétrica e o transmissor, o referido acoplador (34) casando a impedância de saída do transmissor com a impedância característica da linha elétrica e comunicando o sinal portador modulado para a linha elétrica em que o acoplador (34) compreende um transformador (100) tendo um núcleo não magnético e um capacitor de acoplamento (102), que ressona com o transformador na frequência pré-selecionada em que o transformador compreende uma primeira placa condutora; uma segunda placa condutora colocada abaixo e espaçada da primeira placa condutora; um capacitor adaptado para ser conectado entre a primeira placa condutora e a linha elétrica, em que a primeira placa condutora e o capacitor são casados com a impedância característica da linha elétrica em uma largura de banda pré-selecionada.

2. Aparelho de comunicação de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que que a linha elétrica (48) é selecionada do grupo que compreende linhas da rede elétrica de alta tensão, linhas da rede elétrica de média voltagem, linhas da rede elétrica de baixa tensão, cabos coaxiais, linhas de cabos de pares trançados e linhas telefônicas.

3. Aparelho de comunicação de acordo com as reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o transformador (100) é um transformador de núcleo de ar.

4. Aparelho de comunicação de acordo com as reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o transformador (100) é um transformador de núcleo dielétrico.

5. Aparelho de comunicação de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o núcleo do transformador (100) é preenchido com um material de resina.

6. Aparelho de comunicação de acordo com as reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o transformador (100) é um transformador de estado sólido.

7. Aparelho de comunicação de acordo com as reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a primeira placa condutora e a segunda placa condutora são separadas por um material de chip.

8. Aparelho de comunicação de acordo com as reivindicações 1 ou 2 caracterizado pelo fato de que a primeira placa condutora e a segunda placa condutora são circulares em forma.

9. Aparelho de comunicação de acordo com as reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a primeira placa condutora e a segunda placa condutora são formadas diretamente em um chip por meio de deposição de camadas metálicas no chip.

10. Aparelho de comunicação de acordo com as reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a primeira placa condutora e a segunda placa condutora são formadas de silício dopado.

11. Aparelho de comunicação de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de que a frequência pré-selecionada é maior do que ou igual a 1 GHz.

12. Aparelho de comunicação de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de que os sinais elétricos são sinais Ethernet.

13. Aparelho de comunicação de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que os sinais elétricos são selecionados do grupo que consiste em sinais Ethernet de 10 Mbps, sinais Ethernet de 100 Mbps e sinais Ethernet de 1 Gbps.

14. Aparelho de comunicação de acordo com as reivindicações 12 ou 13, caracterizado pelo fato de que os sinais elétricos são conectados a um backbone de rede através de um HUBIswitch Ethernet (12).

15. Aparelho de comunicação de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que o backbone de rede é selecionado do grupo que consiste em Internet, uma rede Ethernet de longa distância (WAN), uma rede Ethernet de área local (LAN), uma central telefônica ou de telecomunicações e uma estação de difusão de televisão.

16. Aparelho de comunicação para comunicar sinais elétricos através de uma ou mais linhas elétricas (48) tendo uma impedância característica, caracterizado por compreender: um modulador (64) que modula os sinais elétricos para produzir um sinal portador modulado tendo uma frequência pré-selecionada maior do que ou igual a 200 MHz; um transmissor conectado eletricamente ao modulador (64) e tendo uma impedância de saída, o referido transmissor transmitindo o sinal portador modulado; um primeiro acoplador (34) conectado entre a linha elétrica e o transmissor, o referido acoplador (34) casando a impedância de saída do transmissor com a impedância característica da linha elétrica e comunicando o sinal portador modulado à linha elétrica; um receptor tendo uma impedância de entrada, o referido receptor recebendo o sinal portador modulado; um demodulador (66) conectado eletricamente ao receptor, o referido demodulador (66) produzindo um sinal portador demodulado tendo uma segunda frequência pré-selecionada maior do que ou igual a 200 MHz através da demodulação do sinal portador modulado; e um segundo acoplador (34) conectado entre a linha elétrica e o receptor para casamento da impedância de entrada do receptor com a impedância característica da linha elétrica e comunicação do sinal portador modulado ao receptor em que o primeiro e segundo acopladores (34) compreendem um transformador (100, 104) tendo um núcleo não magnético e um capacitor de acoplamento (102, 106), que ressona com o transformador na frequência pré-selecionada em que o transformador compreende uma primeira placa condutora; uma segunda placa condutora colocada abaixo e espaçada da primeira placa condutora; um capacitor adaptado para ser conectado entre a primeira placa condutora e a linha elétrica, em que a primeira placa condutora e o capacitor são casados com a impedância característica da linha elétrica em uma largura de banda pré-selecionada.

17. Aparelho de comunicação de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que o primeiro transformador (100) e o segundo transformador (104) são transformadores de núcleo de ar.

18. Aparelho de comunicação de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que o primeiro transformador (100) e o segundo transformador (104) são transformadores de núcleo dielétrico.

19. Aparelho de comunicação de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que o primeiro transformador (100) e o segundo transformador (104) são transformadores de estado sólido.

20. Aparelho de comunicação de acordo com qualquer uma das reivindicações 16 a 19, caracterizado pelo fato de que a primeira frequência pré-selecionada e a segunda frequência pré-selecionada são maiores do que ou iguais a 1 GHz.

21. Aparelho de comunicação de acordo com qualquer uma das reivindicações 16 a 20, caracterizado pelo fato de que os sinais elétricos são sinais Ethernet.

22. Aparelho de comunicação de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fato de que os sinais elétricos são selecionados do grupo que consiste em sinais Ethernet de 10 Mbps, sinais Ethernet de 100 Mbps e sinais Ethernet de 1 Gbps.

23. Aparelho de comunicação de acordo com as reivindicações 21 ou 22, caracterizado pelo fato de que os sinais elétricos são conectados a um backbone de rede através de um HUB/switch Ethernet (12).

24. Aparelho de comunicação de acordo com a reivindicação 23, caracterizado pelo fato de que o backbone de rede é selecionado do grupo que consiste em Internet, uma rede Ethernet de longa distância (WAN), uma rede Ethernet de área local (LAN), uma central telefônica ou de telecomunicações e uma estação de difusão de televisão.

25. Aparelho de comunicação para comunicação de sinais elétricos através de uma ou mais linhas elétricas (48) tendo uma impedância característica, caracterizado por compreender: um primeiro modem que produz um primeiro sinal portador modulado tendo uma primeira frequência pré-selecionada maior do que ou igual a 200 MHz e demodula um segundo sinal portador modulado tendo uma segunda frequência pré-selecionada maior do que ou igual a 200 MHz; um primeiro transmissor tendo uma impedância de saída, o referido transmissor conectado ao primeiro modem e transmitindo o primeiro sinal portador modulado; um primeiro receptor tendo uma impedância de entrada, o referido receptor conectado ao primeiro modem e recebendo o segundo sinal portador modulado; um primeiro acoplador (34) conectado entre as linhas elétricas (48) e o primeiro transmissor e o primeiro receptor, o referido primeiro acoplador (34) casando a impedância de saída do primeiro transmissor e a impedância de entrada do primeiro receptor com a impedância característica das linhas elétricas (48) e comunicando os primeiro e segundo sinais portadores modulados um segundo modem que produz o segundo sinal portador modulado e demodula o primeiro sinal portador modulado; um segundo transmissor tendo uma impedância de saída, o referido transmissor conectado ao segundo modem e transmitindo o segundo sinal portador modulado; um segundo receptor tendo uma impedância de entrada, o referido receptor conectado ao segundo modem e recebendo o primeiro sinal portador modulado; e um segundo acoplador (34) conectado entre as linhas elétricas (48) e o segundo transmissor e o segundo receptor, o referido segundo acoplador (34) casando a impedância de saída do segundo transmissor e a impedância de entrada do segundo receptor com a impedância característica das linhas elétricas (48) e comunicando os primeiro e segundo sinais portadores modulados em que o primeiro e segundo acopladores (34) compreendem um transformador (100, 104) tendo um núcleo não magnético e um capacitor de acoplamento (102, 106), que ressona com o transformador na frequência pré-selecionada em que o transformador compreende uma primeira placa condutora; uma segunda placa condutora colocada abaixo e espaçada da primeira placa condutora; um capacitor adaptado para ser conectado entre a primeira placa condutora e a linha elétrica, em que a primeira placa condutora e o capacitor são casados com a impedância característica da linha elétrica em uma largura de banda pré-selecionada.

26. Aparelho de comunicação de acordo com a reivindicação 25, caracterizado pelo fato de que o transformador (100, 104) é um transformador de núcleo de ar.

27. Aparelho de comunicação de acordo com a reivindicação 25, caracterizado pelo fato de que o transformador (100, 104) é um transformador de núcleo dielétrico.

28. Aparelho de comunicação de acordo com qualquer uma das reivindicações 25 a 27, caracterizado pelo fato que a primeira frequência pré-selecionada e a segunda frequência pré-selecionada são maiores do que ou iguais a 1 GHz.

29. Aparelho de comunicação de acordo com qualquer uma das reivindicações 25 a 28, caracterizado pelo fato de que os sinais elétricos são sinais Ethernet.

30. Aparelho de comunicação de acordo com a reivindicação 29, caracterizado pelo fato de que os sinais elétricos são selecionados do grupo que consiste em sinais Ethernet de 10 Mbps, sinais Ethernet de 100 Mbps e sinais Ethernet de 1 Gbps.

31. Aparelho de comunicação de acordo com as reivindicações 29 ou 30, caracterizado pelo fato de que os sinais elétricos são conectados a um backbone de rede através de um HUB/switch Ethernet (12).

32. Aparelho de comunicação, de acordo com a reivindicação 31, caracterizado pelo fato de que o backbone de rede é selecionado do grupo que consiste em Internet, uma rede Ethernet de longa distância (WAN), uma rede Ethernet de área local (LAN), uma central telefônica ou de telecomunicações e uma estação de difusão de televisão.

33. Acoplador (34) para uso em um aparelho de comunicação para comunicar sinais elétricos através de uma ou mais linhas elétricas (48) tendo uma impedância característica, o referido acoplador (34) caracterizado por compreender: um transformador (100) de estado sólido tendo um lado primário;um capacitor (102) adaptado para ser conectado entre o lado primário e a linha elétrica (48), em que o lado primário e o capacitor são casados com a impedância característica da linha elétrica (48) em uma largura de banda pré-selecionada.