CN1762107A - 电力线载波用调制解调器耦合电路 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种调制解调器耦合电路，是包括了变压器(1)，其具有：形成了间隙的磁芯(1a)；将在此磁芯(1a)上和电力线(L1，L2)相连的双线线圈作为1层构成设计的初级绕组(N1a，N1b)；和此1层构成的初级绕组构成了夹层构成的、和发送电路(2)相连的次级绕组(N2)；和接收电路(3)相连的次级绕组(N3)；与没有和电力线(L1，L2)一侧相连的端子的初级绕组的中间点相连的耦合电容(C1)；和双线线圈构成的初级绕组(N1a，N1b)相连的限流电阻(R1a，R1b)；和发送用次级绕组(N2)相连的驱动电阻(R2a，R2b)；和接收用的次级绕组(N3)相连的终端电阻(R3，R4)的调制解调器耦合电路。

Description

电力线载波用调制解调器耦合电路

技术领域

本发明涉及电力线载波系统中，用于耦合电力线和调制解调器的电力线载波用调制解调器耦合电路。

背景技术

电力线载波用系统是以电力线作为传输通路，发送接收各种数据的系统。已经提出了各种方案，而且正被实用化。为了耦合此时的电力线和调制解调器，周知由电容的耦合电路和根据变压器的耦合电路或者组合了电容和变压器的耦合电路。例如，周知有经由电容，变压器的初级绕组和电力线相连，接收电路和变压器的次级绕组相连的构成以及设置了电力线和变压器耦合的通信装置的构成。

或者作为通信用变压器，周知有将串联地连接各芯线的多芯平行线缠绕在磁芯上作为初级绕组，在此磁芯上缠绕通常的芯线作为次级绕组的构成。或者在变压器中设置3个次级绕组，在其中的2个串联连接的次级绕组上经由电阻连接发送端的电路，具有在3个串联连接的次级绕组上经由电阻连接了接收端的电路的发送接收公用的次级绕组部分。由此，周知使发送信号电平变高，而且为使回波消除电路简单的构成。(参照特开平8-98277号公报、特开2001-186063号公报、特开2001-267139号公报、特开2001-136107号公报)。

变压器可分为电力用和通信用，电力用的变压器重视由于噪音和失真等带来的电源变换效率，通信用的变压器重视即使是微小信号也能没有失真地传输。而用于电力线载波系统的变压器和通信用的变压器类似，但和低电压的通信电路不同，和100V以上的高电压的电力线相连，而且有必要考虑在电力线上重叠了大振幅的噪音成分。

即，对于电力线载波用调制解调器所使用的变压器的要求是：第一，能耐受大电流驱动，而且是小型/廉价/高性能的变压器；第二，由于共模电阻尽可能大，所以线间电容是尽可能小的值；第三，在发送端由于共模漏电流最小，泄漏电磁场最小，所以对地平衡度尽可能大，或者在接收端，由于抗共模噪声能力的提高，对地平衡度尽可能大；第四，由于不需要的带宽外寄生要最小，发送THD(总谐波失真)尽可能大，或者由于在接收端的大振幅噪声环境下，可以接收微小振幅信号，噪声THD尽可能大；第五，为了实现效率良好的大电流驱动，电流峰值点在传输频带内，而且能够实现尽可能低的阻抗驱动；第六，为了实现安定的接收特性，传输特性尽可能平坦等。

对于所述的要求，能够列举出例如在发送端，线路侧驱动电流最大为1.4A以上，1.0Ω～3.0Ω的范围内的低驱动阻抗、为了效率良好地注入信号，在传输带宽(150kHz～450kHz)内具有电流峰值点，发送信号的失真(发送THD)满足电波法施行规则第46条的2的寄生标准(在450kHz～5MHz内，为56dBμV以下，在5MHz～30MHz内，为60dBμV以下)，在接收端，对地间平衡度为50dB以上，噪音THD为60dB以上，群延迟特性在传输带宽内为3μs以下，微小接收电平为-95.0dBm/kHz(在要求S/N＝15dB时)以下等。

但是，以往的被称为通信用变压器的变压器以及电源载波用变压器不是满足所有所述的第一至第六个要求的构成，而且对于这样的问题点没有提及。

发明内容

本发明的目的在于提供一种包含能够满足所有的所述第一至第六要求的构成的变压器的电力线载波用调制解调器耦合电路。

如果参照图1说明本发明的电力线载波用调制解调器耦合电路，在和电力线相连，用于进行数据的发送接收的电力线载波用调制解调器耦合电路中，包括：变压器，其具有形成了间隙的磁芯1a，在此磁芯1a将双线线圈作为1层构成设计的初级绕组N1a、N1b，上下夹住此1层构成的初级绕组这样设置并和发送电路2相连的次级绕组N2，和接收电路3相连的次级绕组N3；耦合电容C1，其以另一端连接在电力线L1、L2上的双线线圈构成的初级绕组作为串行连接构成的方式，在该双线线圈的另一端的初级绕组的中间点相连，限流电阻，其和双线线圈构成的初级绕组N1a、N1b相连。

或者设能够满足在经由变压器传输的信号带宽低的频带中的发送信号失真特性以及噪音失真特性的足够大的电感范围作为第一范围，设能够耐受大电流驱动以及大振幅噪音电流的足够小的电感范围作为第二范围，设根据所述变压器的初级绕组的电感和所述耦合电容的串联谐振频率为信号的传输带宽外的低频的足够大的电感和耦合电容之间的值的组合的范围为第三范围，设所述变压器的漏电感和所述耦合电容的串联谐振频率为所述传输带宽内的所述漏电感和所述耦合电容之间的值的组合的范围为第四范围，满足全部所述第一至所述第四范围这样，构成所述变压器1以及所述耦合电容C1。

或者变压器1是可根据初级绕组的允许电流值和所期望的电感设定了磁芯1a的间隙的构成。或者能够是在变压器1的初级绕组上连接限流电阻，在变压器1的发送用的次级绕组N2上经由驱动电阻R2a、R2b连接发送电路2，在变压器1的接收用次级绕组N3上连接终端电阻R3a、R3b，而且连接了接收电路3的构成。或者变压器1的发送用次级绕组N2和初级绕组的匝数比n∶1的n取2左右的值，接收用的次级绕组N3和初级绕组的匝数比m∶1的m值设定为环境噪音电平和地面噪音电平几乎一致的值的构成。或者能够是通过变压器1的磁芯1a的间隙的设定，将电感设定为40μH±10μH的构成。

附图说明

图1是本发明的一种实施方式的说明图。

图2是变压器的说明图。

图3是变压器的引脚配置的说明图。

图4是双线线圈构成的说明图。

图5是磁芯的间隙和允许电流特性以及电感特性的说明图。

图6是磁芯的间隙和磁导率的关系说明图。

图7是电感和发送THD的关系说明图。

图8是直流重叠特性的说明图。

图9是谐振点的说明图。

图10是终端电阻的选择说明图。

图11是本发明的另外的实施方式的说明图。

图12是本发明进一步另外的实施方式的说明图。

图13是本发明进一步另外的实施方式的说明图。

具体实施方式

图1是本发明的一实施方式的说明图，1表示变压器，1a表示磁芯，N1a、N1b表示双线线圈构成的初级绕组，N2表示发送用的次级绕组，N3表示接收用的次级绕组，2表示发送电路，3表示接收电路，C1表示耦合电容，R1a、R1b表示限流电阻，R2a、R2b表示驱动电阻，R3a、R3b表示终端电阻，L1、L2表示电力线。

变压器1包括形成了间隙的磁芯、双线线圈构成的初级绕组N1a、N1b、通常的线圈构成的次级绕组N2、N3。将双线线圈构成的一端经由耦合电容C1串联连接构成初级绕组。还有，在耦合电容C1和初级绕组N1a、N1b之间连接限流电阻R1a、R1b，此限流电阻R1a、R1b可以和电力线L1、L2一侧连接，或者也可以只和任意一侧连接。

或者在发送电路2和发送用的次级绕组N2之间连接驱动电阻R2a、R2b，在接收用的次级绕组N3上连接了接收电路3的同时，也连接终端电阻R3a、R3b。即，将次级线圈N3用终端电阻R3a、R3b作为终端电阻，发送用的次级绕组N2和接收用的次级绕组N3是直流分离的连接构成。

图2是变压器的说明图，是切除一部分表示的图，具有：在磁芯1a中心的磁芯中轴1b上形成间隙1c，在此磁芯中轴1b上缠绕接收用的次级绕组N3，在其上以1层构成缠绕双线线圈构成的初级绕组N1，在其上缠绕了发送用的次级绕组N2的构成。1d表示绕线管，1e表示封装带，1f表示连接引脚。即，上下夹住初级绕组N1这样形成次级绕组N2、N3，减小漏电感。还有，放大表示一部分断面，初级绕组N1由2条平行的白圆点和黑圆点表示缠绕的双线线圈构成。将此双线线圈构成的一端至少经由耦合电容C1串联连接，成为和电力线L1、L2相连的初级绕组。

或者图示磁芯中轴1b断面形状为圆形的情况，但另外的形状也是可能的。还有，断面形状为圆形的情况下，和4角形等的断面形状的情况相比较，线圈的缠绕容易。或者表示间隙1c将磁芯中轴1b进行2分割，相对于磁芯中轴1在垂直方向形成的情况，但间隙1c也能够在从图示位置左右的任何方向的位置上形成。或者构成间隙1c的相对断面形状采用相对于磁芯中轴1b的轴方向垂直的断面形状以外的形状，例如，也能够采用倾斜的断面。或者在间隙1c中注入合成树脂等的非磁性材料，也能够固定使断面相对的磁芯中轴1b。还有，如果考虑对地间平衡度等，优选间隙1c是如图所示，在磁芯中轴1b的中间部分形成。

图3是变压器的引脚配置的说明图。(A)表示对于初级绕组N1a、N1b和次级绕组N2、N3的连接引脚1f(参照图2)的引脚号。初级绕组以双线线圈构成，以7T(圈数)表示，如前所述，由于是串联连接构成，是总计为14T的初级绕组。或者表示发送用的次级绕组N2为28T，接收用的次级绕组N3为140T的情况。或者基于图3的(B)从上看变压器时以黑圆点表示的1号引脚表示，至5号引脚为止沿箭头方向排列，或者从6号引脚至10号引脚沿箭头方向排列，能够识别为和变压器的各绕组相连的各连接引脚1f(参照图2)的位置。

图4是双线线圈构成的说明图，(A)表示作为并联双线线圈的通常的初级绕组，(B)表示串行双线线圈的适用于本发明的实施方式的初级绕组的连接构成。C1表示耦合电容，R表示限流电阻。并行双线缠绕如图(4)的A所示，是将2条芯线和1条芯线同样缠绕的构成，对此，串行双线缠绕是将2条芯线的两端打开，经由耦合电容C1，或者包括限流电阻R，将各芯线串联连接，与电力线L1、L2相连。

在一般的通信用变压器中，使用变压器的磁芯的磁导率μ为12000左右的高磁导率的变压器的情况很多，但这样的磁芯价格高。因此，能使用比较便宜的磁导率μ为4000左右的磁芯。作为磁芯1a的大小例如从20×20×16(mm)(种类A)、15×15×14(mm)(种类B)、8×10×11(mm)(种类C)之中选择时，种类A能够有约3A左右的驱动电流，但线间电容为约100pF左右的大小。或者种类B能有大约1.4A左右的驱动电流，线间电容约为50pF以下的程度。或者种类C能有约0.4A左右的驱动电流，线间电容约为14pF以下的程度。即，如果考虑电流驱动条件和体积以及线间电容，前述的情况优选种类B。

一般的通信用变压器如前所述，采用高磁导率的磁芯，而且使用没有间隙的变压器。对此，本发明中的变压器1是在磁芯1a形成间隙1c的变压器。图5的(A)表示磁芯1a的磁导率为4000，对于尺寸采用了所述的种类B的情况的磁芯1a的间隙Gap(mm)的允许电流I(A)特性，同图的(B)表示对于磁芯1a的间隙Gap(mm)的电感L(μH)特性。

如果考虑在低频带中的发送THD(总谐波失真)和噪声THD，优选和电力线相连的变压器的初级的电感尽可能大。这是因为如果电感小，在低频带中，阻抗变小，在绕组中流动的电流量增加，THD特性恶化。

图7表示频率24kHz、48kHz、96kHz、192kHz、384kHz时的变压器的电感(μH)和发送THD(dB)之间的关系。电感为10μH左右的小的数值的情况下，低频带中发送THD特性显著恶化。即，电感为一定程度以上的值是必要的，为了使发送THD为50dB以上，电感为40μH以上是必要的。

图8是电感为10μH、20μH、40μH时的电流重叠特性的说明图，如果使匝数T、即电感(和匝数T的二次方成正比)增加，则饱和电流值急速减小，作为电力线载波用，能够得到一定程度以上的直流重叠特性是必要的。具体说，要求是能耐受1.4A左右的直流重叠的变压器。即，约40μH以下的电感是必要的。

如前所述，由于变压器的绕组的匝数增加，电感增大，如图7所示，发送THD特性良好，但如图8所示，直流重叠特性恶化。即，存在电感的最适值，在所述的条件下，如果制造时的特性偏差约为25％，则40μH±10μH左右是最适当的。

图6表示磁芯1a的磁导率和间隙之间的关系，横坐标表示电感(μH)，纵坐标表示饱和电流值(A)，GAP小、GAP大表示磁芯1a的间隙1c的大小。μ小表示磁导率＝4000，μ大表示磁导率＝12000的情况。即，由于磁芯1a的间隙1c对于电感以及饱和电流值特性的影响大，对磁导率μ的大小没有什么影响。即，能够采用比较便宜的μ＝4000左右的磁芯，能够通过间隙的设定得到所期望的特性。

即，如果磁芯1a的间隙1c变大，如图5(A)所示，允许电流增加，如图5(B)所示，允许电感减小。例如，如果使允许电流值为1.4A左右，则磁芯1a的间隙1c为0.12mm左右，此时的电感为40μH左右。即，由于制造上的精度偏差通常在±25％左右，根据磁芯1a的间隙1c的大小，设定电感在40μH±10μH的范围内。

图9是谐振点的说明图。横坐标表示频率f(kHz)，纵坐标表示阻抗Zin，对于从发送接收次级侧(次级绕组N2、N3侧)看来的阻抗曲线，表示初级侧电感和耦合电容的串联谐振点为100kHz以下的频率，或者漏电感和耦合电容之间的串联谐振点为100kHz以上的频率的情况。

漏电感和耦合电容之间的串联谐振频率位于传输带宽例如位于150kHz～450kHz内而构成，通过使发送时的驱动电流的峰值点位于传输带宽内，对于电力线能够得到效率良好的信号注入特性。或者线路初级侧电感和耦合电容的串联谐振点中，由于群延迟特性恶化，一般地，位于传输带宽外，例如150kHz以下这样设定。

例如，由于所述的传输带宽的中心频率为300kHz，为了得到充分的群延迟特性，线路初级侧电感和耦合电容的串联谐振频率设定为30kHz左右以下。即，优选漏电感值和线路初级侧电感的值大约产生100倍左右以上的差的方式进行设定。这样，为了使漏电感变小，如图2所示，由发送用的次级绕组N2和接收用的次级绕组N3夹住初级绕组N1的夹层构成。

对于变压器1的初级绕组N1和发送用的次级绕组N2以及接收用的次级绕组N3的匝数比，如果设发送用的次级绕组N2的匝数∶初级绕组N1的匝数＝n∶1，匝数比n越大，越可以达到低阻抗驱动，但由于随之直流电阻也增加，发送端的传输损失增加。相反地，如果匝数比n变小，发送的低阻抗驱动实现变得困难。即，此匝数比n存在最适当值。计算机仿真结果，n＝2是最适当值。采用了所述的种类B的磁芯的情况下，如果初级绕组的匝数为14T(双线线圈7T)，发送用的次级绕组N2的匝数为28T。

对于接收用的次级绕组，如果设初级绕组N1的匝数∶接收用的次级绕组N3的匝数为1∶m，匝数比m越大，越能够接收微小振幅信号，但同时随着匝数比m的增大，由于Q的增大，传输带宽变窄。或者随着匝数比m的增大，直流电阻增加，接收端的传输损失增加。进一步，环境噪声电平的最小值、进一步如果装置侧的地面噪声的实际值为一定程度的实现可能的范围，则必要以上的匝数比m的增大就是不必要的了。

因此，基于线路侧的环境噪声电平和装置侧的地面噪声电平求出接收用的次级绕组N3的匝数比m的最小值。环境噪声电平的评价基准在ITU-T(国际电信联盟-电信标准分部；国际电气通信联盟的电气通信标准化部门)中定为-140dBHz，@50Ω。

设作为电力线载波用调制解调器的最大允许输入电压为6.2Vpp，由16位的高精度AD变换器采样，将接收的信号数字化，如果设此时的采样频率为1.536MHz，最大允许电平P为

P＝6.2(Vpp)

＝20log(6.2/0.223606797)

＝+28.86(dBm)           ····(1)

或者量子化噪声L为

L＝6×16(位)+1.8＝97.8(dB)···(2)

即，地面噪声电平F为

F＝+28.86(dBm)-97.8(dB)

＝-68.94d(dBm)          ····(3)

另一方面，由于采样频率S为1.536MHz，有效带宽振幅为一半的768kHz。即，带宽换算值H为

H＝10log(1/768000(Hz))

＝-58.85(dB)            ····(4)

每1Hz的地面噪声电平f为

f＝-68.94-58.85

＝-127.79(dBm/Hz)       ····(5)

由于包含限流电阻R1a、R1b，存在最大6dB的损失。或者也有必要预见由于变压器1的直流电阻部分的损失也为最大1dB左右。即，为了使装置侧的地面噪声电平和线路侧的环境噪声电平-140dBm/Hz一致的增益G为

G＝-127.79-(-140.00))+6+1

＝19.21(dB)

＝9.13(匝数比m)

即，对于接收用的次级绕组的匝数比m，只要为9.13以上即可，作为整数能使m＝10。如前所述，如果初级绕组的匝数为14T，接收用的次级绕组N3的匝数为140T。

如前所述，设定发送用的次级绕组N2和初级绕组的匝数比n∶1的n值为在传输损失小的范围内比1大的值，例如在n＝1～3左右的范围内，2为最适当的值，初级绕组和接收用的次级绕组N3的匝数比1∶m的m值比1大，线路侧的环境噪声电平的最小值大于接收端电路的地面噪声电平这样设定m的值，例如10为最适当的值。

或者是对于限流电阻R1a、R1b和驱动电阻R2a、R2b以及终端电阻R3a、R3b进行设定，在电力线载波用调制解调器中，期望以近可能低的阻抗驱动。即能够发挥作为驱动的最大能力这样设驱动电阻为最小的值，例如约6Ω。即，分别和发送用的次级绕组N2的两端相连的驱动电阻R2a、R2b分别为3Ω。

或者和接收用的次级绕组N3相连的终端电阻R3a、R3b是对接收特性的平坦性有影响的电阻，如图10所示，对于从500Ω至2.5kΩ之间频率10kHz～10MHz的带宽来看，1kΩ左右时的平坦性良好。

或者对于和初级绕组相连的限流电阻，如果其电阻值变大，在绕组的短路状态下，也能耐受的同时也将能够耐受大振幅噪声电流，但注入信号功率减少，进一步向接收端的传输特性也恶化。即，约0.6Ω左右，计算机仿真结果良好。此时，作为图1所示的限流电阻，R1a＝0.3Ω，R1b＝0.3Ω，总计0.6Ω，能够维持平衡性。

如前所述，通过进行变压器1的磁芯1a的间隙1c的设定、初级绕组和发送用的次级绕组N2以及接收用的次级绕组N3的匝数比的设定、根据耦合电容C1的串联谐振频率的设定、限流电阻R1a、R1b和驱动电阻R2a、R2b与终端电阻R3a、R3b的设定，即使线路的负载阻抗产生从完全开放状态至完全短路状态的大的变动的情况下，在发送端也能维持良好的发送THD特性，大电流驱动成为可能，在接收端，由于良好的噪声THD，能够维持接收振幅特性的平坦性。

或者对于变压器1和耦合电容C1的关系，能够满足经由变压器1传输的信号带宽的低频带中的发送信号失真特性(发送THD特性)以及噪声失真特性(噪声THD特性)的足够大的电感、例如设发送信号失真特性以及噪声失真特性为20dB以上的电感范围为第一范围，能够耐受大电流驱动以及大振幅噪声电流的足够小的电感，例如设100mA以上的大电流驱动以及大振幅噪声电流的电感范围为第二范围，设根据变压器1的初级绕组的电感和耦合电容C1之间的串联谐振频率为根据信号的传输带宽的低频的足够大的电感和耦合电容C1的值的组合范围为第三范围，设变压器1的漏电感和耦合电容C1的串联谐振频率在传输带宽内的漏电感和耦合电容C1的值的组合的范围为第四范围，全部满足第一至所述第四范围这样设定包括磁芯的间隙的大小等的变压器的构成和耦合电容C1的容量。

如前所述，采用变压器1的磁芯1a为磁导率μ＝4000，15×15×14(mm)左右的小型磁芯，由1层构成初级绕组，以双线线圈构成而且经由耦合电容C1串联连接构成，使初级绕组的匝数为14T(双线线圈7T)、发送用的次级绕组N2的匝数为28T，接收用的次级绕组N3的匝数为140T，由发送用的次级绕组N2和接收用的次级绕组N3夹住初级绕组这样，以夹层构成设计，或者使磁芯1a的间隙1c为0.12mm左右，设电感值为40μH左右，设耦合电容C1为0.47μF左右，设定限流电阻R1a、R1b的合成电阻值为0.6Ω，驱动电阻R2a、R2b的合成电阻值为6Ω，终端电阻R3a、R3b的合成电阻值为1kΩ。

根据此具体实施方式的调制解调器耦合电路，在变压器1的初级端，能耐受1.43A，或者线间电容值为22.9pF～39pF，发送对地间平衡度为67.2dB以上，接收对地间平衡度为57.3dB以上，发送THD在10Ω终端时为57.2dB以上，在0.1Ω+0.7μH终端时为51.5dB以上，噪声THD在0～50kHz带宽内为+25.7dBm，在50kHz～450kHz带宽内为+23.5dBm，驱动电流的峰值频率为173kHz，群延迟特性为0.1Ω+0.7μH终端时为2.83μs，驱动电感为1.6Ω，最大接收电平为-1.4dBm/kHz，最小接收电平为-99.1dBm/kHz(所要求S/N＝15dB时)，振幅特性在0.1Ω+0.7μH终端时带宽内偏差值下能得到4.65dB的特性。

图11是本发明的另外的实施方式的说明图，和图1相同的符号表示同一部分。此实施方式相当于和变压器1的初级绕组相连的限流电阻R1a、R1b与电力线L1、L2侧相连的构成。即，因为限流电阻R1a、R1b是为了限制来自电力线L1、L2的大振幅噪声电流等的，如果是在对于电力线L1、L2的连接端子间连接了限流电阻的构成，图1或者图11的任何构成都能够进行电流限制。

图12是本发明的进一步另外的实施方式的说明图，和图1相同的符号表示同一部分，R1是限流电阻，表示连接在双线线圈构成的一端的初级绕组N1a和耦合电容C1之间的情况以及图13表示连接在双线线圈构成的另一端的初级绕组N1b和耦合电容C1之间的情况。在这些实施方式中，因为是采用1个限流电阻R1的方式，所以能使其构成简单。还有，对于平衡度来说，图1或者图11表示的构成是良好的。

如前所述，变压器1的磁芯1a形成间隙1c，做成能够耐受大电流的变压器构造，此变压器1的线路侧的初级绕组采用1层的双线线圈，而且采用串行连接的串行双线线圈构成，在此双线线圈构成的串行连接点上连接耦合电容C1，由于能够对从变压器看来的发送接收以及线路侧的负载电路全部进行平衡设计，所以即使耦合电容C1的偏差大的情况下，也能确保良好的对地间平衡度，在发送端进行由于共模泄漏电流减小所引起的不必要的泄漏电磁场的最小化，大幅度地提高在接收端能对于共模噪声的耐受力。

或者在变压器1的发送用的次级绕组N2上连接发送电路2，在接收用的次级绕组N3上连接接收电路3，这些次级绕组N2、N3是直流分离的，或者做成由次级绕组N2、N3夹住初级侧绕组的夹层构造，使漏电感最小化，通过使线路初级端电感的值和耦合电容C1的值最适化，在发送端，使大电流驱动成为可能，在接收端能够实现良好的传输特性。

或者在初级绕组上连接限流电阻，通过在发送端看接收端，或者在接收端看发送端相互的负载，能够耐受线路的大幅度的负载变动。或者设在低频带的发送THD特性以及噪声THD特性为25dB这样大的电感范围为第一范围，设能够耐受100mA以上的大电流驱动以及大振幅噪声电流的小电感范围为第二范围，设初级侧的电感和耦合电容C1的串联谐振频率为比传输带宽低的频带这样的电感值和耦合电容值的组合的范围为第三范围，变压器的漏电感和耦合电容C1的串联谐振频率在传输带宽内这样的漏电感值和耦合电容值的组合的范围为第四范围，选择符合第一至第四范围的与条件的电感值以及耦合电容值。例如，能设定电感值为40μH，耦合电容值为0.47μF。由此，在发送端能够实现保持电流峰值点在传输带宽内的良好的发送THD特性的大电流驱动，在接收端，能够实现良好的噪声THD特性以及良好的群延迟特性的接收特性。

本发明并非仅限定于所述的各种实施方式，各种附加变更都是可能的，变压器1的磁芯1a的磁导率μ，磁芯中轴1b的间隙1c的位置排列以及其形状，初级绕组和次级绕组N2、N3的匝数比等也能是实施方式的数值以外的值。以及本发明并不止适用于10kHz～450kHz的带宽，作为1.7MHz～30MHz带宽等的高频带用的变压器，也能通过常数变更进行对应。

(在工业上的应用可能性)

如以上说明的这样，本发明是在耦合电力线载波用调制解调器的发送电路2和接收电路3以及电力线L1、L2的电力线载波用调制解调器电路中，在变压器1的磁芯1a形成间隙，具有所期望的电感的构成。或者和电力线L1、L2相连的初级绕组由1层构成的双线线圈构成，而且经由耦合电容C1串联连接构成，夹住此初级绕组这样，设计发送用的次级绕组N2和接收用的次级绕组N3，使漏电感变小，通过使包括耦合电容C1最适化，即使此耦合电容C1的偏差例如在20％左右的情况下，也能确保对地间平衡度在发送端为70dB左右，在接收端为60dB左右，通过发送端的共模泄漏电流减小，达到不要的泄漏电磁场的最小化，在接收端能够使对于共模噪声的耐受力飞跃地提高。

或者根据本发明，在发送端，例如可以用1.4A左右的大电流驱动，在接收端，例如，能够实现使群延迟特性在3μS以下，带宽内振幅特性5dB以下的良好的传输特性。或者通过在变压器1的初级绕组上连接限流电阻，在发送端使接收端或者在接收端使发送端相互作为等价的负载工作，即使对于线路的大幅的负载变动也能够使稳定的动作。

或者通过包含耦合电容C1等的参数的最适化，在发送端使电流峰值点在传输带宽内，例如，在60dB左右的良好的发送THD特性下，而且约1.4A左右的大电流驱动成为可能，例如，能够实现3μs以下的群延迟特性的接收特性。或者在发送端使低电感驱动成为可能，接收端通过使匝数比m例如为10左右，例如，即使对于-99.1dBm/kHz(所要求S/N＝15dB时)左右的微小振幅的接收信号，也能够进行接收处理。或者在接收用的次级绕组N3上连接终端电阻，例如，在约60Db左右的噪声THD的影响下，也能够获得接收振幅特性的例如5dB以下的平坦化。

Claims (7)

1、一种电力线载波用调制解调器耦合电路，在和电力线相连，用于进行数据的发送接收的电力线载波用调制解调器耦合电路中，包括：

具有：

变压器，其具有：形成间隙的磁芯；在该磁芯上将双线线圈作为1层构成而设计的初级绕组；以上下夹住该1层构成的初级绕组的方式设计的、发送用和接收用之间的次级绕组；

耦合电容，其将按照另外一端与所述电力线连接的所述双线线圈构成的初级绕组为串行连接构成的方式，和该双线线圈的另外一端的所述初级绕组的中间点相连接；

限流电阻，其和所述双线线圈构成的初级绕组相连。

2、根据权利要求1所述的电力线载波用调制解调器耦合电路，其特征在于，

设在经由所述变压器传输的信号带宽的低频带中的、能够满足发送信号失真特性以及噪声失真特性的足够大的电感范围作为第一范围，设能够耐受大电流驱动以及大振幅噪声电流的足够小的电感范围作为第二范围，设根据所述变压器的初级绕组的电感和所述耦合电容的串联谐振频率为信号传输带宽外的低频的足够大的电感和耦合电容之间的值的组合范围为第三范围，设所述变压器的漏电感和所述耦合电容之间的串联谐振频率为所述传输带宽内的所述漏电感和所述耦合电容之间的值的组合范围为第四范围，以满足全部所述第一至所述第四范围的方式，构成了所述变压器以及所述耦合电容。

3、根据权利要求1所述的电力线载波用调制解调器耦合电路，其特征在于，

设在经由所述变压器传输的信号带宽的低频带中的、发送信号失真特性以及噪声失真特性为20dB以上的电感范围为第一范围，设能够耐受100mA以上的大电流驱动以及大振幅噪声电流的足够小的电感范围为第二范围，设根据所述变压器的初级绕组的电感和所述耦合电容的串联谐振频率为比信号传输带宽低的频率的电感和耦合电容之间的值的组合范围为第三范围，设所述变压器的漏电感和所述耦合电容之间的串联谐振频率为所述传输带宽内的所述漏电感和所述耦合电容之间的值的组合范围为第四范围，以满足全部所述第一至所述第四范围的方式，选择所述变压器的磁芯和间隙以及绕组，而且选择所述耦合电容的值，以此而构成。

4、根据权利要求1所述的电力线载波用调制解调器耦合电路，其特征在于，

所述变压器具有根据所述初级绕组的允许电流值和发送信号失真特性以及噪声失真特性为20dB以上的范围的电感设定了所述磁芯的间隙的构成。

5、根据权利要求1所述的电力线载波用调制解调器耦合电路，其特征在于，具有如下构成：

在所述变压器的初级绕组上连接限流电阻，在该变压器的发送用的次级绕组上经由驱动电阻连接发送电路，在该变压器的接收用的次级绕组上连接终端电阻，而且在该接收用的次级绕组上连接了接收电路。

6、根据权利要求1所述的电力线载波用调制解调器耦合电路，其特征在于，

所述变压器的所述发送用的次级绕组和所述初级绕组的匝数比n∶1的n取2左右的值，所述接收用的次级绕组和所述初级绕组的匝数比m∶1的m设定为环境噪声电平和地面噪声电平几乎一致的值。

7、根据权利要求1所述的电力线载波用调制解调器耦合电路，其特征在于，

所述变压器具有通过所述磁芯的间隙的设定，将该变压器的电感设定为40μH±10μH的构成。

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