CN102629881B - 包括交流电源插座的电力线通信装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了包括交流电源插座的电力线通信装置。电力线通信装置(200)包括电源电力连接器组件(210)，其具有可连接到电源分配网络的三个或更多个第一连接器(211)。电源滤波器(220)在其每个第一端口(221)和对应的一个第二端口(222)之间提供滤波器路径，其中每个第一端口(221)连接至第一连接器(211)之一。每个第二端口(222)连接至AC电源插座(280)的三个或更多个第二连接器(282)之一。电力线通信单元(250)与第一端口(221)中每个相连接，并根据传输方法发送和/或接收数据，该传输方法利用经由电源分配网络连接的两个设备间的多于一个传输信道。通过抑制电器生成的干扰，电源滤波器(220)提升了PLC传输质量并降低了PLC杂散辐射。

Description

包括交流电源插座的电力线通信装置
技术领域
本发明的实施例涉及包括AC(交流)电源插座的电力线通信装置和操作电力线通信装置的方法。
背景技术
诸如PLC(电力线通信)的某些通信系统使用配电系统来进行数据通信，其中，已调制的载波被叠加到电力线的50Hz或60Hz的交流电上。例如，包括两个或更多个电导线的电缆被用于AC(交流)电力的传输，其中，该电缆可被作为建筑物内的永久配线安装，或可被埋在地下。电力线通信调制解调器可被插入到配电系统的任意插座中。
发明内容
本发明的目的在于增加电力线通信系统的使用轻松度。通过独立权利要求的主题内容实现了该目的。进一步的实施例被分别定义在从属权利要求中。
本发明的一个技术方案提供了一种电力线通信装置，该电力线通信装置包括：电源电力连接器组件，该电源电力连接器组件包括至少三个第一连接器；电源滤波器，该电源滤波器带有至少三个第一端口、至少三个第二端口和至少三个滤波器路径，其中，每个第一端口被电连接至所述第一连接器中的一个，并且，每个滤波器路径被设置在第一端口中的一个和第二端口中的一个之间；交流电源插座，该交流电源插座包括至少三个第二连接器，其中，每个第二连接器被电连接至所述第二端口中的一个；电力线通信单元，该电力线通信单元与所述第一端口中的每一个电连接，其中，所述电力线通信单元被配置为根据传输方法来发送和/或接收数据，该传输方法利用经由电力线配线而连接的两个设备之间的多于一个传输信道。
本发明的另一技术方案提供了包括上述电力线通信装置的电力线通信系统。
本发明的再一技术方案提供了一种操作电力线通信装置的方法，所述方法包括：将交流电流提供给电器，该电器利用至少三个电源连接被连接至交流电源插座；用在所述至少三个电源连接中的每一个上都有效的电源滤波器对在所述至少三个电源连接处由所述电器输出的噪声和干扰进行滤波，所述电源滤波器具有朝向电源的电源侧和朝向所述交流电源插座的电器侧；在MIMO或MISO模式中操作电力线通信单元，该电力线通信单元在所述电源侧被连接至所述电源滤波器。
本发明的又一技术方案提供了一种电力线通信装置，该电力线通信装置包括：电源连接器装置，该电源连接器装置包括至少三个第一连接器；带有至少三个第一端口和至少三个第二端口的滤波器装置，每个第一端口连接至所述第一连接器中的一个，每个第二端口经由低通滤波器路径被连接至第一端口中的一个；插孔装置，该插孔装置包括至少三个第二连接器，每个第二连接器被电连接至第二端口中的一个；电力线通信装置，该电力线通信装置被电连接至所述第一连接器和第一端口中的每一个，其中，所述电力线通信装置被配置为根据传输方法来发送和/或接收数据，该传输方法利用经由电力线配线而连接的两个设备之间的多于一个传输信道。
附图说明
从以下对实施例的描述以及附图中，本发明的细节和优点将变得更加明显。各种实施例的特征可被组合，除非它们彼此互斥。
图1是包括根据本发明的实施例的电力线通信装置的电力线通信系统的示意性框图。
图2是示出了带有根据本发明的另一实施例的电源滤波器的电力线通信装置的细节的示意性框图。
图3A是根据涉及安装在墙上的插座的实施例的电力线通信装置的简化透视图。
图3B是包括根据实施例的电源功率插头的电力线通信装置的简化侧视图。
图4是根据另一实施例的操作电力线通信装置的方法的简化流程图。
具体实施方式
图1涉及利用配电系统190来进行数据通信的通信系统100。例如，通信系统100可以是电力线通信(PLC)、电源通信、电力线电信(PLT)、宽带电力线(BPL)、或电力带、或电力线网络(PLN)系统，其利用被分别叠加在电力线的50Hz或60Hz交流电上的已调制载波。
通信系统100用作至少带有第一调制解调设备和第二调制解调设备110a、110b的MIMO(多输入多输出)或MISO(多输入单输出)系统。第一调制解调设备110a在两个或更多个第一接口端口101a处输出数据信号。第二调制解调设备110b从在三个或更多个第二接口端口101b处接收的信号恢复数据信号。配电系统190形成连接第一和第二调制解调设备110a、110b的传输信道。配电系统190代表多线连接。例如，配电系统190可包括电缆，所述电缆包含两个或更多个电导线，该电导线用于AC电功率(电源)的传输并用于提供地线连接，其中，电缆可作为建筑物内的永久配线被安装或可被埋在地下。
例如，第一调制解调设备110a可利用火线或相线(L，P)、零线(N)和保护地线(PE)来输出两个差分发送信号，其中，该差分发送信号被调制在载波上，该载波叠加在电源电压的AC频率上。第二调制解调设备110b可接收火线和零线之间的、零线和保护节点线之间的、以及火线和保护地线之间的三个差分接收信号。根据另一实施例，第二调制解调设备110b可接收三个差分接收信号和作为第四接收信号的由来自配线的漏电流所导致的共模信号。传输信道190中的发送信号通过配线之间的电容耦合而彼此干扰，使得第一和第二调制解调器可利用如波束成形(beamforming)的多信道技术来增强传输吞吐量。
第一和第二调制解调设备110a、110b中的一个是如图2中所示的电力线通信装置200。另一调制解调设备110a、110b还可以是电力线通信装置200的类型、另一独立类型的PLC调制解调器、或可以被集成在消费者应用的电子设备中，例如，在存储单元中、电视机中、音频接收机中、摄像机中、或传感器设备中。
如在图2中所示，电力线通信装置200包括电源功率连接器组件210，其带有至少三个第一连接器211。第一连接器211中的每一个适于将电力线通信系统200连接到配电系统的配线L1、L2、L3、N、PE中的一个。根据实施例，第一连接器211是端子，例如，夹钳或连接器框，配线L1、L2、L3、N、PE可被夹入其中。根据另一实施例，电源功率连接器组件210是电源功率插头，其中指派给火线连接和零线连接的第一连接器211中的至少两个是插脚(pin)或插尖(prong)。电源功率插头可以是标准化的，例如，根据CEE7/4、7/5、7/7、NEMA5-nn或SEV1011标准的电源功率插头。
电力线通信装置200还包括带有至少三个第一端口221和对应数量的第二端口222的电源滤波器220。每个第一端口221被电连接至第一连接器211中的一个。根据实施例，每个第一端口221通过配线、导线和/或夹钳以低电阻的方式被直接与对应的第一连接器211相连接。电源滤波器220包括每个第一端口221和第二端口222中相应的一个之间的低通滤波路径。
AC电源插座(插孔)280包括至少三个第二连接器282，其中，每个第二连接器282被电连接至电源滤波器220的第二端口222中的一个。指派给火线连接和零线连接的第二连接器282中的至少两个是母连接器。AC电源插座280可被标准化，并且，可遵从例如CEE7/4、7/5、7/7、NEMA5-nn或SEV1011标准。在电源功率连接线组件210是标准化的电源功率插头的情形中，AC电源插座280可遵从相同的标准。电源板(powerstrip)或电器/电子器件可被插入到AC电源插座中，以将电器/电子器件连接到电源配电系统。
电力线通信单元250被与第一连接器211和第一端口221中的每一个电连接，其中，电力线通信单元250被配置为根据一传输方法来发送并/或接收数据，该传输方法利用在经由配电配线连接的两个设备之间多于一个的有线连接或传输路径。电力线通信单元250包括电力线通信调制解调器，该电力线调制解调器可被配置为接收设备、发送设备、或融合了接收设备和发送设备二者的功能的双向通信设备。电力线通信调制解调器可以是PLC调制解调器、电源通信调制解调器、PLT调制解调器、BPL调制解调器或电力带或PLN调制解调器。
带有集成的AC电力插座280和电源滤波器220的电力线通信装置200允许用户容易地安装电力线调制解调器或将其插入到任意插座，该插座对于他而言是接入方便的，并且不存在如下的情况：该插座失去以用于连接另外的电器/电子器件。数据信号直接从集成的电力线通信单元250进行到墙插座以及配电配线。它们不辐射，也不被多插座电源板的电缆电阻所衰减，常常不得不安装该多插座电源板，以用于为电器和调制解调器提供足够数量的插座。
另外，电源滤波器220抑制来自与AC电力插座280相连接的电器的干扰和噪声。由于连接到已滤波的AC电力插座280的电器不能在各自插座处给电源带来非对称性，因此，电力线通信单元250的差模MIMO信号不被转换成可从电源辐射的共模信号。因此，系统发射更少的杂散辐射(strayradiation)。
根据实施例，电源电力连接器组件210的第一连接器211中的至少一个是地线(接地)连接，并且，AC电源插座280的第二连接器282中的至少一个是地线连接。滤波器路径对所指派的有线连接的影响可能是不同的。根据一个实施例，每个滤波器路径提供干扰抑制。例如，每个滤波器路径提供近似相同程度的干扰抑制。
根据实施例，电源滤波器220包括低通滤波器224，该低通滤波器224在至少三个滤波器路径中的每个上都有效。在滤波器路径中的一个提供地线连接的情况下，低通滤波器224在该滤波器路径上也以近似相同的程度有效。例如，低通滤波器224包括在滤波器路径的每一个中的滤波器元件，所述滤波器路径包括指派给地线连接的滤波器路径，其中，不同的滤波器路径的对应滤波器元件具有相同的标称值，使得所有至少三个滤波器路径被以相同的方式配置。根据实施例，低通滤波器224在例如2MHz和30MHz之间的范围内将高于1MHz的信号频率至少衰减3dB，例如，6dB、10dB或20dB。根据实施例，衰减至少是50dB。根据其他的实施例，电源滤波器220将高于2MHz的频率之上的另一频率范围衰减，以遵从电力线通信单元250的具体频率范围。
低通滤波器224可以包括在每个滤波器路径中的串联滤波器元件224a。串联滤波器元件224a可能彼此不同。根据实施例，在每个滤波器路径中的串联滤波器元件224a可以是关于其具有的效果彼此近似等同的元件。例如，每个串联滤波器元件224a可以有效地作为低通滤波器，该低通滤波器使50Hz或60Hz的AC频率通过并阻挡HF(高频)和VHF(超高频)。低通滤波器224可以在每个滤波器路径中提供相同的滤波程度和相同的截止频率。每个串联滤波器元件224a可以包括一个或多个导线，其中，不同滤波器路径中的对应导线可具有相同的电感和电阻的标称值。低通滤波器224还可包括多个电容单元224b，其中，每个电容单元224b被电布置在每对滤波器路径之间。每个电容单元224b可提供带有一截止频率的并联滤波器路径，该截止频率定义了一通带，该通带上至至少50Hz或60Hz有效，并阻挡HF和VHF。每个电容单元224b可包括一个或多个电容器。根据实施例，在1MHz处，每个滤波器路径可提供至少40dB的衰减。每个电容单元224b可分别连接至相同滤波器路径的两个相同导线之间的节点。
根据实施例，电源滤波器220还可包括共模滤波器单元228，以衰减共模信号。共模滤波器单元228可包括共模扼流圈(choke)、铁酸盐磁环(ferritebead)或环(ring)。共模滤波器单元228以相同的方式和相同的程度在至少三个滤波器路径中的每一个上有效。例如，带有相同电感、电阻和耦合值的标称值的元件可被设置在每个滤波器路径中，使得所有至少三个滤波器路径被以相同的方式配置。当滤波器路径中的一个提供地线连接时，元件也被设置在该滤波器路径中。
电力线通信装置200可具有四个第一连接器211，用于两个火线连接L1、L2，零线连接N和地线连接，或五个连接器，用于三个火线连接L1、L2、L3，零线连接N和地线连接PE。根据实施例，电源插头包括三个第一连接器211，用于一个火线连接L、零线连接N和地线连接PE。
电力线通信装置200还可包括连接到电力线通信单元250的数据插座292，其中，电力线通信单元250在数据插座292处输出经由电源电力连接器组件210接收的数据并/或在电源电力连接器组件210处输出经由数据插座292接收的数据。数据插座292可以是例如根据USB、以太网、火线或任意其他有线通信标准而被标准化的。
可替换地或另外，电力线通信装置200可包括连接至电力线通信单元250的无线调制解调器294，其中，电力线通信单元250经由无线调制解调器294输出经由电源电力连接器组件210接收的数据并/或经由电源电力连接器组件210输出经由无线调制解调器294接收的数据。无线调制解调器可以是经标准化的，并且，可例如遵从IEEE802.11标准。
图3A示出了墙上或墙内安装的电力线通信装置200，其带有AC电源插座280和数据插座292，该AC电源插座280可以是CDD7/7插座，该数据插座292可以是母模块化连接器，如，8P8C插口(插座)。朝向墙侧的后侧处的端子提供了到配电配线的接口。
图3B示出了插件电力线通信装置200，其带有AC电源插座280、数据插座292和电源电力插头210a，该电源电力插头210a例如可以是CEE7/7插头。
图4指操作电力线通信装置的方法。AC电流被提供到利用至少三个电源连接而被连接至AC电源插座的电器(402)。至少三个电源连接可提供两个火线连接和一零线连接。根据实施例，至少三个电源连接中的一个提供地线连接。利用在至少三个电源连接中的每一个上以相同的方式有效的电源滤波器，对在电源连接处由电器所输出的噪声和干扰进行低通滤波(404)。根据实施例，电源滤波器的每个低通滤波器路径提供干扰抑制。电源滤波器具有朝向电源的电源侧和朝向AC电源插座的电器侧。连接至电源滤波器的电源侧的电力线通信单元操作于MIMO或MISO模式中(406)。电源滤波器衰减在由电力线通信单元所使用的范围中的信号频率，并且，可衰减共模信号。

Claims (14)

1.一种电力线通信装置，包括：
电源电力连接器组件(210)，该电源电力连接器组件(210)包括至少三个第一连接器(211)，其中，所述至少三个第一连接器中的一个被配置为地线连接；
电源滤波器(220)，该电源滤波器(220)带有至少三个第一端口(221)、至少三个第二端口(222)和至少三个滤波器路径，所述至少三个滤波器路径中的一个是地线滤波路径，其中，每个第一端口(221)被电连接至所述第一连接器(211)中的一个，并且，每个滤波器路径被设置在第一端口中的一个和第二端口中的一个(221，222)之间；
交流电源插座(280)，该交流电源插座(280)包括至少三个第二连接器(282)，其中，每个第二连接器(282)被电连接至所述第二端口(222)中的一个；以及
电力线通信单元(250)，该电力线通信单元(250)与所述第一端口(221)中的每一个电连接，其中，所述电力线通信单元(250)被配置为根据传输方法来发送和/或接收数据，该传输方法利用经由电力线配线而连接的两个设备之间的多于一个传输信道，
其中，所述电源滤波器(220)包括以相同方式在所述至少三个滤波器路径中的每一个上有效的低通滤波器(224)，使得所有至少三个滤波器路径都以相同的方式配置。
2.根据权利要求1所述的电力线通信装置，其中
所述电源电力连接器组件(210)是电源电力插头(210a)。
3.根据权利要求1所述的电力线通信装置，其中
所述第二连接器(282)中的一个适于地线连接。
4.根据权利要求1所述的电力线通信装置，其中
所述低通滤波器(224)被布置，以在所述至少三个滤波器路径中的每一个中提供相同程度的干扰抑制。
5.根据权利要求1所述的电力线通信装置，其中
所述低通滤波器(224)包括每个滤波器路径中的串联滤波器元件(224a)，所述串联滤波器元件(224a)是导线，其中，滤波器路径中的对应导线具有相同的电感和电阻。
6.根据权利要求1所述的电力线通信装置，其中
所述低通滤波器(224)包括在所述至少三个滤波器路径中的每对之间的电容单元(224b)。
7.根据权利要求1所述的电力线通信装置，其中
在1MHz处，每个滤波器路径提供至少50dB的相同衰减。
8.根据权利要求1所述的电力线通信装置，其中
所述电源滤波器(220)包括在所述至少三个滤波器路径中的每一个上有效的共模滤波器单元(228)。
9.根据权利要求1所述的电力线通信装置，其中
所述电源电力连接器组件(210)包括不多于三个第一连接器(211)。
10.根据权利要求1所述的电力线通信装置，还包括
连接至所述电力线通信单元(250)的数据插座(292)，所述电力线通信单元(250)被配置为在所述数据插座(292)处输出经由所述电源电力连接器组件(210)接收的数据并/或在所述电源电力连接器组件(210)处输出经由所述数据插座(292)接收的数据。
11.根据权利要求1所述的电力线通信装置，还包括
连接至所述电力线通信单元(250)的无线调制解调器(294)，所述电力线通信单元(250)被配置为通过所述无线调制解调器(294)输出经由所述电源电力连接器组件(210)接收的数据并/或在所述电源电力连接器组件(210)处输出经由所述无线调制解调器(294)接收的数据。
12.一种电力线通信系统，该电力线通信系统包括前述权利要求中的任一项所述的电力线通信装置。
13.一种操作电力线通信装置的方法，所述方法包括
将交流电流提供给电器，该电器利用至少三个电源连接被连接至交流电源插座(280)，其中，所述至少三个电源连接中的一个被配置为地线连接，
用在所述至少三个电源连接中的每一个上都有效的电源滤波器(220)对在所述至少三个电源连接处由所述电器输出的噪声和干扰进行滤波，所述电源滤波器(220)具有朝向电源的电源侧和朝向所述交流电源插座(280)的电器侧；
在MIMO或MISO模式中操作电力线通信单元(250)，该电力线通信单元(250)在所述电源侧被连接至所述电源滤波器(220)，
其中，所述电源滤波器(220)包括至少三个滤波路径，所述至少三个滤波器路径中的一个是地线滤波路径，并且所述电源滤波器(220)包括以相同方式在所述至少三个滤波器路径中的每一个上有效的低通滤波器(224)，使得所有至少三个滤波器路径都以相同的方式配置。
14.一种电力线通信装置，包括：
电源连接器装置，该电源连接器装置包括至少三个第一连接器，其中，所述至少三个第一连接器中的一个被配置为地线连接；
带有至少三个第一端口、至少三个第二端口和至少三个滤波器路径的滤波器装置，每个第一端口连接至所述第一连接器中的一个，每个第二端口经由低通滤波器路径被连接至第一端口中的一个，所述至少三个滤波器路径中的一个是地线滤波路径；
插孔装置，该插孔装置包括至少三个第二连接器，每个第二连接器被电连接至第二端口中的一个；
电力线通信装置，该电力线通信装置被电连接至所述第一连接器和第一端口中的每一个，其中，所述电力线通信装置被配置为根据传输方法来发送和/或接收数据，该传输方法利用经由电力线配线而连接的两个设备之间的多于一个传输信道，
其中，滤波器装置包括以相同方式在所述至少三个滤波器路径中的每一个上有效的低通滤波器，使得所有至少三个滤波器路径都以相同的方式配置。
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