CN101002459A - 抑制家用设备的调制解调器的接收支路中的干扰信号的电路装置 - Google Patents

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Abstract

为了抑制在配备有用于输出数据信号的发送装置和用于接收数据信号的接收装置的家用设备(HG)的、包含发送支路和接收支路的调制解调器(MO)的接收支路中的干扰信号，在使用具有输入阻抗相对高的输入电路的调制解调器(MO)的接收电路(EB)时，使带通滤波器(BP)与该输入电路并联，该带通滤波器的谐振频率被确定为这样的值，使得相应的干扰信号的频率位于所涉及的谐振频率之上或者之下。

Description

抑制家用设备的调制解调器的接收支路中的干扰信号的电路装置
本发明涉及用于在使用滤波器装置的情况下抑制干扰信号的电路装置，所述干扰信号位于配备有用于输出数据信号的发送装置和用于接收数据信号的接收装置的家用设备的、包含发送支路和接收支路的调制解调器的接收支路中。
在已知的用于从家用设备和/或向家用设备传输数据信号的电路装置(US 6 590 493 B1)中，各个家用设备的组合(Verband)分别通过单独的滤波器装置连接到电网交流电压布线上。不同家用设备组合的滤波器装置在此这样被测定，即在一个家用设备组合中所发送的数据信号不能到达属于另一个家用设备组合的家用设备。为所涉及的滤波器装置使用不同配置的LC低通滤波器。然而，关于用于消除或抑制在相应家用设备的接收支路中出现的干扰信号，在这方面没有更详细地公开。
在另一个已知的用于从家用设备和/或向家用设备传输数据信号的电路装置(US 6 396 392 B1)中，各个发送/接收装置包括与相应家用设备相连接的调制解调器，该调制解调器通过耦合器连接到电网交流电压布线上。不仅在调制解调器中而且在耦合器中都包含不同的滤波器、例如低通滤波器和带通滤波器。然而，关于用于抑制在相应调制解调器的接收支路中出现的干扰信号，在这方面也没有更详细地公开。
最后也已经公开了一种利用数据调制解调器的通信系统(DE 38 30338 C2)，其中在相应的调制解调器接收支路中所谓的次信道(300至350Hz频带)的不希望的信号频率借助于带阻滤波器来抑制，并且仅仅在600至3000Hz频带内的所谓的主信道信号通过。虽然在这方面并没有公开相应数据调制解调器的接收支路中的干扰信号的抑制，但是所涉及的电路措施、即对确定的频率范围使用带阻滤波器也可以被考虑用于抑制以不同于有用信号接收频率的频率出现的干扰信号。但是，如果应考虑这种具有在有用信号接收频率之上和之下的频率的干扰信号，则应设置大量的被相应地确定大小的带阻滤波器，这意味着并非微不足道的电路花费，而这种电路花费实际上应当被避免。
即使在由相对高欧姆(例如具有Ri＞10kΩ或者＞100kΩ)的干扰信号源发出干扰信号时，这些干扰信号在开头所述类型的调制解调器中在所涉及的调制解调器中使用发送/接收IC组件的情况下也引起显著的问题，其中该发送/接收IC组件的接收支路是相对宽带并且高欧姆的以及具有例如150kΩ的输入电阻。这种情况例如对STMicroelectronics公司的IC组件ST7538适用，该IC组件被设计用于在家用设备的调制解调器中用作发送-接收组件。当在这样的组件的接收支路中出现相对高欧姆的干扰信号源的干扰信号时，则只要不采取单独的措施，这些干扰信号就会在一定程度上闭塞所涉及的IC组件的接收支路中的输入电路，使得尽管本来的有用信号必要时以不同于干扰信号频率的有用信号频率出现并且由相对低欧姆的(例如具有Ri≈1Ω)有用信号源所发出，但该有用信号不再能够被所涉及的接收支路识别。
前面所提到的类型的干扰信号不仅可以包括出现在相应调制解调器接收线路上的由其它设备输入但是必要时也在包含所涉及的调制解调器的家用设备中引起的脉冲式干扰信号，而且还可以包括低频干扰信号，这些低频干扰信号以电网交流电压频率的n倍的频率出现，其中适用n≥1。所提及的脉冲式干扰信号例如可以是用于家用设备的调制解调器的开关网络部分的开关频率的谐波。如果开关网络频率例如为44kHz，则该开关频率的三次谐波的频率为132kHz；因此它十分明显地位于CBNELEC频带C(125-140kHz)的频率范围内，在欧洲该CENELEC频带被规定用于所谓的电力线通信、即用于电网导线通信。
现在，本发明所基于的任务在于，这样改进开头所述类型的电路装置，使得能够以相对小的电路技术花费有效地抑制在所述调制解调器的接收支路中出现的干扰信号，这些干扰信号以电的和/或磁的方式由相对高欧姆的干扰信号源耦合输入到调制解调器的所述接收支路中或输入给该接收支路。
前面所述的任务在开头所述类型的电路装置方面根据本发明通过以下方式来解决，即在使用具有输入阻抗相对高的输入电路的调制解调器的接收电路时，将带通滤波器与该输入电路并联，该带通滤波器的谐振频率被确定为这样的值，使得相应的干扰信号的频率位于所涉及的谐振频率之上或者之下。
本发明带来的优点是，以特别小的电路技术花费、即仅仅通过将带通滤波器与该调制解调器的所述接收电路的输入回路并联以及将所涉及的带通滤波器的谐振频率确定为相应的干扰信号频率位于其上或其下的值来实现：调制解调器的具有相对高的输入阻抗(例如为150kΩ)的接收电路的电路输入端在干扰信号的频率范围内具有相对低的阻抗(例如为1kΩ)。也就是说，使调制解调器的所提到的接收装置的电路输入端对于在所述带通滤波器的谐振频率之上和之下的频率来说是相对低欧姆的。由此，来源于相对高欧姆(例如具有Ri＞10kΩ或者＞100kΩ)的干扰信号源的干扰信号基于前面所提到的、调制解调器的接收装置的电路输入端的低欧姆性在其电压方面崩溃，并且因此不再能够不利地影响所提及的调制解调器的接收支路；它们因此被充分地抑制。此外，尤其在所涉及的干扰信号由家用设备或调制解调器或用于该调制解调器的供电装置引起并且容性和/或磁性耦合输入到调制解调器的接收电路中的情况下，否则必需的、花费大的、变压器上或者调制解调器的接收支路中的屏蔽措施以及磁屏蔽组件和/或屏蔽板的使用是多余的。
换句话说，这就是说，按照本发明有利地主要不是将带通滤波器的频率选择性用于在带通滤波器谐振频率上传输有用信号，而是在此利用以下效应，即带通滤波器在频率偏离于其谐振频率的干扰信号的范围内具有小的阻抗并且由于其与调制解调器的接收电路的输入电路并联而使该输入电路低欧姆。由此，所涉及的干扰信号的电压崩溃并且因此不再闭塞调制解调器的接收电路，其中这些干扰信号由相对高欧姆的干扰信号源耦合输入调制解调器的输入电路的信号输入端。由相对低欧姆(例如具有Ri≈1Ω)的有用信号源提供的有用信号因此可以被调制解调器的所涉及的接收电路识别出并且被接收。
在此还应注意，有用信号可以在所述带通滤波器的谐振频率上或在该谐振频率之外被传输。在首先提到的情况下，在带通滤波器的阻抗最大值时有用信号的电压降落该带通滤波器上并且可以在调制解调器的接收电路中毫无困难地被识别和处理。即使在所述第二种情况下，有用信号也在调制解调器的接收电路中毫无困难地被识别并且同样被处理，因为有用信号由相对低欧姆的有用信号源发出，该有用信号源的内阻至少相对于各个相对高欧姆的干扰信号源的内阻是小的。在此，甚至当相对高欧姆的干扰信号源的具有相同频率的干扰信号被叠加在有用信号上时，该有用信号在调制解调器的所涉及的接收电路中也被识别出并被分析。
合乎目的地，带通滤波器由LC并联电路构成，该LC并联电路与调制解调器的接收支路容性耦合。因此，得到能够特别简单地实现的有效的带通滤波器的优点。
有利地，欧姆电阻与带通滤波器的LC并联电路并联，并且确定接收电路的工作点的直流电压被输入带通滤波器和所述欧姆电阻的背离发送-接收支路的一端。通过该措施，得到的优点是，特别简单地调节调制解调器的所提及的接收电路的工作点并且同时实现对调制解调器的所涉及的接收电路的输入阻抗的值得希望的影响。
位于供电电压和参考电位、尤其是地电位之间的欧姆分压器的抽头用于提供前面提到的直流电压。由此，获得的优点是特别简单地提供所提及的直流电压。
一种特别有利的电路结构通过以下方式来得到，即该带通滤波器以其背离与接收电路的信号输入端子相连接的一端的那一端经由电容器和与该电容器串联的欧姆电阻而位于参考电位、尤其是地电位上。也即，通过这种电路措施，可以有利地快速地补偿在调制解调器由发送工作转换为接收工作的过程中出现的振荡，并且同时将带通滤波器以直流电压的方式与提供调制解调器的接收电路的工作点的直流电压源去耦。
作为用于抑制前述类型的调制解调器的接收支路中的干扰信号的附加的有效措施，此外已证明是特别有利的是：在发送/接收IC组件在所涉及的调制解调器中被使用或者被用作其发送和接收电路的情况下，所涉及的IC组件的对于调制解调器的发送和接收工作来说不需要的所有端子都被置于规定的电位上。也就是说，这个对前述措施进行补充的措施导致，干扰信号不能经由所涉及的IC组件的、对于调制解调器的所涉及的发送和接收工作来说不需要的这种端子耦合输入到调制解调器的接收支路中。为了将所提及的IC组件的、对于所涉及的调制解调器的发送和接收工作来说不需要的端子置于规定的电位上，例如可以这样进行，使得所涉及的端子通过所谓的上拉电阻或下拉电阻分别被置于确定的电位、例如供电电压电位或地电位，或者甚至直接与电路装置的地相连接。
下面借助附图更详细地阐述根据本发明的电路装置的实施例。
在附图中示意性地示出了一个家用设备HG，该家用设备配备有用于抑制干扰信号的电路装置，所述干扰信号位于配备有用于输出数据信号的发送装置和用于接收数据信号的接收装置的家用设备HG的、包含发送支路和接收支路的调制解调器MO的接收支路中。所涉及的家用设备HG可以是任何具有联网能力的家用设备、例如洗衣机、烘干机、炉子、冷却设备、供暖设备等等。在此，具有联网能力的家用设备被理解为可以借助发送和/或接收装置连接在用于传输极大不同的数据信号的通信网络上的家用设备。在当前情况下，该通信网络包括交流电压网，从该交流电压网中获得用于运行相应家用设备所需的供电电压。然而，当然也可以将任何其它的网络、例如因特网用作通信网络。
附图中所示出的电路装置包括具有发送支路和接收支路的调制解调器MO，该调制解调器在当前情况下被表示为包括发送组件或者发送电路SB以及接收组件或者接收电路EB。这些组件或者电路SB和EB可以是组合的商业发送-接收组件(例如在引言中已经提到的STMicroelectronics公司的网络线路FSK发送-接收组件ST7538-见该公司2003年6月的公开物)。
控制装置ST与刚才提到的调制解调器MO相连接，该控制装置ST在此属于电路装置的发送装置和接收装置。除了控制装置ST之外，所涉及的电路装置的发送装置在当前情况下还包括例如一个或多个存在于家用设备HG中的用于确定家用设备HG的一个或多个状态参数的传感器S和可以存储所涉及的家用设备HG的状态信号和/或工作程序形式的数据信号的存储器M.除了控制装置ST之外，所涉及的电路装置的接收装置还包括例如一个或多个执行机构SG、例如LCD显示装置的显示装置D、以及前面所提及的存储器M。在所提及的接收支路中数据信号被输送给所涉及的执行机构SG；在该接收支路中所传输的数据信号此外可被存储在所提及的存储器M中并且由显示装置D显示。在接收支路中所传输的数据信号例如可以是在执行远程诊断的过程中的测试信号或用于更新存储在所提及的存储器M中的家用设备HG的工作程序的新工作程序或其部分。
在发送组件SB的信号输出端子A1和在此为该发送组件SB和接收组件EB共同设置的例如通向地电位的参考电位端子G之间连接有具有绕组w1和电容器C1的变压器T。该变压器T具有另一个绕组w2，该另一个绕组一方面经由电容器C2与所示电路装置的端子x1并且另一方面直接与所示电路装置的端子x2相连接。变压器T的这两个绕组w1和w2可具有1∶1的匝数比。上面所提及的通信网络与端子x1、x2相连接或者是与端子x1、x2相连接的。
在电容器C1和该变压器T的绕组w1的一端之间的连接点上，根据本发明容性地、即通过耦合电容器C3连接有带通滤波器BP，其中包含刚才所提及的连接点的电路部分是调制解调器MO的发送支路和接收支路。带通滤波器BP在当前情况下包括LC并联电路，该LC并联电路由电感、例如线圈L1和电容元件、例如电容器C4构成。该LC并联电路(L1，C4)在当前情况下通过电容器C5和与其串联的欧姆电阻R1而位于参考电位、优选地位于地电位上，其中该LC并联电路(L1，C4)的谐振频率例如可以被确定为140kHz、也即CENELEC频带C的上部频率。在所提及的耦合电容器C3和带通滤波器BP之间的连接点与接收组件EB的已经提及的信号输入端子E1相连接。所涉及的带通滤波器BP因此并不位于引入路径中，而是位于调制解调器MO的接收组件或者接收电路EB的所涉及的接收支路的引出路径中，也即该带通滤波器与调制解调器MO的接收组件EB的接收支路或接收电路的输入电路并行。
前面所提及的、由线圈L1和电容器C4构成的LC并联电路在当前情况下并联连接了欧姆电阻R4，通过该欧姆电阻可将确定所涉及的接收组件EB的工作点的直流电压输送给调制解调器MO的接收组件EB。该直流电压在当前情况下由欧姆电阻R2和R3所组成的欧姆分压器的抽头提供，这些欧姆电阻位于通向例如5V的供电电压的端子U和通向地电位的端子之间。然而，用于供给确定调制解调器MO的接收组件EB或者构成该接收组件的接收电路的工作点的直流电压的所述欧姆电阻R4对根据本发明所使用的低通滤波器BP也具有一定的影响。
在此还应注意，可以通过相应地选择前面所提到的电阻R2和R3的电阻值来使接收组件EB的工作点位于所希望的范围内；通过电阻R2和R3取相同大小的电阻值，例如可以使所涉及的工作点位于端子U上的供电电压和地之间的中心点，这就通过有用信号对接收组件EB的可控制性而言是尤其希望的，这些有用信号例如以围绕零电平延伸的正的和负的有用信号电平分量出现。
通过按照本发明实施形式的、在附图中所示的电路装置的前面所述的结构保证了，调制解调器MO的接收支路中的相对高欧姆的干扰信号源的干扰信号被有效地抑制。也即，在所涉及的电路装置中所使用的带通滤波器BP基于在其谐振频率两侧变小的阻抗而允许仅仅由低欧姆的有用信号源发出的具有有用信号接收频率的有用信号分别在调制解调器MO的接收组件EB的输入端子E1上起作用，而相对高欧姆的干扰信号源(参见开头)的干扰信号通过所涉及的带通滤波器BP由于其低欧姆性在干扰信号频率范围内这样被大大衰减，使得它们不再能够对调制解调器MO的接收组件EB施加干扰影响；所涉及的干扰电压由于通过所涉及的带通滤波器BP因此所赋予给接收组件EB的输入端子E1的低欧姆性而在一定程度上崩溃并且不再能够干扰接收组件EB对有用信号的接收，其中然而在带通滤波器BP的例如140kHz的谐振频率的情况下对于CENELEC频带C来说只使用该频带C中的低于所涉及的谐振频率的带通滤波器范围。
然而，如开头所提及的那样通常从相对低欧姆(例如具有Ri≈1Ω)的有用信号源并经由同样低欧姆(例如具有Rt＜1kΩ)的传输线路所传输的有用信号在调制解调器MO的接收组件EB中很好地被识别出。这甚至适用于有用信号接收频率和干扰信号频率相同的情况。
最后还应注意，在前面仅仅分别提到了有用信号接收频率。应理解的是，本发明自然也可以应用于这样的电路装置，在该电路装置中应抑制来自相对高欧姆的干扰信号源的干扰信号，这些干扰信号出现在有用信号接收频率范围之内或者之外，该有用信号接收频率范围包括大量位于相关联的频率范围内或不同的频率子范围内的有用信号频率。
附图标记列表
A1    信号输出端子
BP    带通滤波器
C1    电容器
C2    电容器
C3    耦合电容器
C4    电容器
C5    电容器
D     显示装置
E1    信号输入端子
EB    接收组件、接收电路
G     参考电位端子
HG    家用设备
L1    线圈
M     存储器
MO    调制解调器
R1    欧姆电阻
R2    欧姆电阻
R3    欧姆电阻
R4    欧姆电阻
S     传感器
SB    发送组件、发送电路
SG    执行机构
ST    控制装置
T     变压器
U     端子
w1    绕组
w2    绕组
x1    端子
x2    端子

Claims (6)

1.用于在使用滤波器装置的情况下抑制干扰信号的电路装置，所述干扰信号位于配备有用于输出数据信号的发送装置和用于接收数据信号的接收装置的家用设备的、包含发送支路和接收支路的调制解调器的接收支路中，
其特征在于，
在使用具有输入阻抗相对高的输入电路的调制解调器(MO)的接收电路(EB)时，将带通滤波器(BP)与该输入电路并联，该带通滤波器的谐振频率被确定为这样的值，使得相应的干扰信号的频率位于所涉及的谐振频率之上或者之下。
2.根据权利要求1的电路装置，其特征在于，
所述带通滤波器(BP)由LC并联电路(L1，C4)构成，该LC并联电路与所述调制解调器(MO)的接收支路容性(C3)耦合。
3.根据权利要求2的电路装置，其特征在于，欧姆电阻(R4)与所述带通滤波器的LC并联电路(L1，C4)并联，并且确定所述接收电路的工作点的直流电压利用所述LC并联电路(L1，C4)和所述欧姆电阻(R4)的背离所述接收电路(EB)的接收支路的一端被输入。
4.根据权利要求3的电路装置，其特征在于，位于供电电压(U)和参考电位、尤其是地电位之间的欧姆分压器(R2，R3)的抽头提供所涉及的直流电压。
5.根据权利要求1至4之一的电路装置，其特征在于，所述带通滤波器(BP)以其背离与所述调制解调器(MO)的接收电路(EB)的信号输入端子相连接的一端的那一端经由电容器(C5)和与该电容器串联的欧姆电阻(R1)而位于参考电位、尤其是地电位上。
6.根据权利要求1至5之一的电路装置，其特征在于，在发送/接收IC组件用于所述调制解调器(MO)的发送和接收电路(SB，EB)时，所涉及的IC组件的对于所述调制解调器(MO)的发送和接收工作来说不需要的所有端子都被置于规定的电位上。
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