CN1212530A - 阻抗调节器系统及其实现方法 - Google Patents

Abstract

提供一个大的有效高频阻塞以隔离在电源线上传输的RF信号的阻抗调节器系统和方法被给出。串联的大电流电感通过RF频带感应式地耦合到物理尺寸更小的低电流的耦合电感。耦合电感在RF频率在大电流电感中引入了一个负反馈或抵消,导致了在RF频带有效电感的增加和相应的更高的阻抗。

Description

阻抗调节器系统及其实现方法

本发明涉及电子调节器，特别是涉及能阻塞来自家庭和其它电源目的地的高频干扰，防止对在连到家庭和其它电源目的地的家庭电源引入线上传输的RF信号产生干扰的阻抗调节器。

现代家庭将连到从变压器源到家庭的电源线上去接收高频信息内容。这对于不必使用铜干线或不必获得FCC固定无线许可证来安装的ISDN连接来说会是这种情况。然而这样做还是有复杂性，因为由房屋负载引起的RF负载变化是不可预测和时变的。同时，在感兴趣的RF带宽内，在家庭电源引入线上由房屋产生的噪声是强烈的并且是与时间有关的。

为了从连到房屋用于作为RF信号传输线的家庭电源引入线中隔离房屋阻抗变化和房屋噪声，已知的技术是在外部家庭电源引入线电缆和房屋的接口点处的电源线上插入串联的大电流电感。这种类型的房屋模块，在图1中示意为120，代表一个常规的试图隔离用作RF信号的电源线家庭引入线100不受房屋阻抗变化和噪声的影响。该方法依赖于在家庭引入线100的房屋终端处电源线上的串联电感和横跨从馈电线到中间的电源线的并联电容器。

然而，这种阻塞技术有一个实际问题：为了传导典型的在100安培(均方根)范围内的房屋电流，无源阻塞电感必须是大直径的导线。这需要至少0.25英寸直径的铜导线，如果用了铝，将会是更大直径的导线。即使使用一个低μ的铁氧体材料作为那样的无源线圈的磁心，对于实用尺寸的任何导体，在峰值电流为 $\±\sqrt{2}*100$ 安培铁氧体未饱和时，也不能产生大于几个μH的电感值。

如此的常规阻塞器件的实现的进一步问题是自谐振频率的出现。如果线圈匝数间隔紧密，并且试图用多个线圈层来增加很小物理尺寸上的线圈的电感值，自谐振频率将下降到信号阻塞本身所希望的频率范围。对于小型尺寸的空心或铁氧体磁心的线圈都会出现这种不希望的效应。

克服了现有技术中的这些和其它问题的本发明涉及到一个运用有源电路代表一个连到输入馈电线的有效的高频阻塞并且维持一个物理上小的尺寸和好的谐振频率控制的调节器。本发明的调节器有效地提供了一个到输入电源线的负反馈RF电路路径，具有增加电感阻抗和减少房屋在家庭电源引入线上产生的RF噪声成分的效应。本发明的调节器使得电源线上的电感的阻抗对于RF频率来说看起来很大，而不影响流过电感的低频房屋电流。

图1示意说明常规无源设计的高频电流阻塞电感；

图2示意说明根据本发明的示意性实施例的用于高频阻塞的阻抗调节器；并且

图3示意说明示例性地使用了本发明的阻抗调节器的家庭布线配置。

如图2所示意，本发明的有源调节器20包含一系列协作起来减少在从街道变压器到一个家庭或其它目的地的家庭电源引入线上房屋产生的噪声的元器件。调节器同时通过提供一个大的使用用作RF传输路径的一个可控阻抗终端可并联在房屋处的下线侧的阻抗终端来把房屋阻抗变动从家庭电源引入线中隔离。

根据示意性实施例，在本发明的调节器中，一对大电流30和50在连接到外部电网(也称作家庭引入线)100的房屋电源线90(连到内部的布线等)上串联放置。第一个大电流电感30和第二个大电流电感50有一个足够大的电线尺寸来携带典型的100安培(均方根)供给，如本技术的熟练人员所理解。电感30和50可以用一个空心或另外地用铁氧体磁心来制作，只要最大房屋电流不会引起磁心饱和，因为这会增加RF信号互调分量。没有假定大电流电感30和50是磁场耦合的，但是在耦合存在的地方，本发明也能实施。

为达到噪声的减少，本发明同时提供一对通过磁场分别耦合到大电流电感30和50的耦合电感40和60。大电流电感30以互耦合系数m1与第一个调节电感40耦合，并且大电流电感50以互耦合系数m2与第二个调节电感60耦合。大电流电感30把信号耦合到电感40，然后被串联在电感40和60之间的放大器70放大。经过第二个电感60建立的生成电压因而是流过电感30的电压的被放大的版本。耦合到电感40的流过电感30的电压本身是由流过电感30的供电电流I1产生。

由于本发明的一个目的是有效传送60Hz的低频电源信号，所以由电容80组成的高通滤波器与电感60串联，去衰减在调节的反馈信号中出现的低频分量。

因而，在电感50中电压的传导是由电感60反向耦合(通过m2)到电感50。电感50中传导的电压产生了一个对流过电感30的电流的反作用(即抵消或负反馈)电流。该反作用电流调节的影响是减少了对于一个给定电压V1，流过电感30和50的串联总体的电流I1，这是相对于如果不使用电感负反馈，作为对电压V1的响应，流过串联连接的电流而言。

这样，本发明的调节器具有使得串接的电感30和50的视在电感比提供给RF信号带的无源值显得更大的作用。阻塞电容80防止在低频的调节，例如60Hz房屋电流。如图3所示意，在一个典型的家庭安装的一对根据本发明的阻抗调节器20是以平衡方式提供，不希望的高频成分通过电容130并联到接地点110。图3的这对阻抗调节器最好用玻璃或其它非磁性外壳封装。也可以使用阻抗调节器20的其它数目和配置。

在本发明的结构中有利的是，整个阻抗调节器20的物理尺寸主要由大电流电感30和50的必要线圈尺寸决定。耦合电感40和60对阻抗调节器20不增加太多的物理大小，因为这2个器件可以用非常小的直径的导线作成，原因是它们只需要携带更高频率的RF信号电流，而不是100安培低电平房屋电流。这样，由RF信号看到的有效电感比不加负反馈时大电流30和50串联连接所提供的无源电感要大得多，并且维持象大电流电感30和50自身相同的物理尺寸。

本发明的阻抗调节器系统和方法的前面的描述是说明性的，本技术的熟练人员可对配置和构造作变更。本发明的范围相应地试图只受下述权利要求限制。

Claims (18)

1、一种阻抗调节器，包括：

在一个电源供电和一个电源耗散器之间联接的第一个电感性单元；和

感应式耦合到第一个电感单元的第二个电感性单元，负反馈耦合到第一个电感性单元，相对于调节器的一侧的噪声电平，减少在调节器另一侧不希望的RF噪声成分。

2、根据权利要求1的阻抗调节器，其中，

第一个电感性单元包含一对串联连接的大电流电感，并且

第二个电感性单元包含一对电感，每一个耦合到大电流电感中相应的一个，从而负反馈地将一个高频成分耦合到大电流电感，减少大电流电感中的高频电流成分。

3、根据权利要求2的阻抗调节器，进一步包含串接在一对耦合电感之间的一个放大器。

4、根据权利要求3的阻抗调节器，进一步包含与放大器串联连接的一个高频通过单元。

5、根据权利要求4的阻抗调节器，其中，高频通过单元是一个电容。

6、根据权利要求5的阻抗调节器，其中供电电源为60Hz电源信号。

7、根据权利要求6的阻抗调节器，其中第一个和第二个电感由空心线圈组成。

8、根据权利要求7的阻抗调节器，其中第一个和第二个电感性单元由铁氧体磁心线圈组成。

9、根据权利要求8的阻抗调节器，其中由阻抗调节器提供的有效阻抗在RF频率被增加。

10、一种调节阻抗的方法，包括下面的步骤：

提供连接在电源供电和电源耗散器之间的第一个电感性单元；并且

提供电感性耦合到第一个电感性单元的第二个电感性单元，负反馈耦合到第一个电感性单元，减少出现在电源耗散器中的供电电源电流一侧的不希望的RF频率成分。

11、根据权利要求10的方法，其中，

提供第一个电感性单元的步骤包含提供一对串联连接的大电流电感的步骤，并且

提供第二个电感性单元的步骤包含提供一对耦合电感，每一个耦合到大电流电感中相应的一个，从而负反馈地将一个高频成分耦合到大电流电感，减少大电流电感中的高频电流成分的步骤。

12、根据权利要求11的方法，其中，提供第二个电感性单元的步骤包含提供串接在一对耦合电感之间的一个放大器的步骤。

13、根据权利要求12的方法，其中，提供第二个电感性单元的步骤进一步包含提供与放大器串联连接的一个高频通过单元的步骤。

14、根据权利要求13的方法，其中，高频通过单元是一个电容。

15、根据权利要求14的方法，其中，供电电源为60Hz电源信号。

16、根据权利要求15的方法，其中第一个和第二个电感由空心线圈组成。

17、根据权利要求16的方法，其中第一个和第二个电感性单元由铁氧体磁心线圈组成。

18、根据权利要求17的方法，其中由阻抗调节器提供的有效阻抗在RF频率被增加。

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