CN1945992A - 电力线通信信号叠加方式 - Google Patents

Abstract

一种电力线通信信号叠加方式。来自在配电盘(71)的附近设置的基站(75)的PLC调制解调器(11)的信号线(4)，通过信号线(4a)顺次串联贯通配电用AC线(17)的系统的分别设置在各个配电线(Ra、Sa、Ta)的磁芯(2a1、2a2、2a3)，然后，通过信号线(4b)，顺次串联贯通配电用AC线(73)的系统的分别设置在配电线(Rb、Sb、Tb)的磁芯(2b1、2b2、2b3)，进一步，通过信号线(4c)，顺次串联贯通配电用AC线(74)的系统的分别设置在配电线(Rc、Sc、Tc)的磁芯(2c1、2c2、2c3)，最后经由信号线(4’)返回到PLC调制解调器(11)。

Description

说明书 电力线通信信号叠加方式

技术领域

本发明涉及电力线通信信号叠加方式，特别涉及一种在电力线通信(PLC：Power Line Communication)系统中所使用的电力线通信用调制解调器(PLC调制解调器)与多个系统的电力线之间能够高效率地进行信号的收发的电力线通信信号叠加方式。

背景技术

近年来，提出了一种如下的系统，即，在家庭内等，使各种家电产品等的家庭内设备具有电力线通信功能，能够由PC等构成的主机对这些家庭内设备进行监视、控制，并且，从外部经由公共通信网对上述主机进行访问，从外部对家庭内设备进行监视控制。另外，还提出了下述的系统，该系统能够基于电力线通信处理更高速的信号，并能够将经由包括互联网的公共通信网络等得到的ISP(Intemet Service Provider)的影像信息、声音信息等多媒体信息，实时地显示在PC等的显示装置上。该电力线通信系统一般是通过将包括各种家电设备、PC等的终端装置连接在同一电力线而构成的。

而且，为了将包括各种家电设备、PC等的终端装置连接在同一电力线上，使用了被称为PLC调制解调器的调制解调器，该PLC调制解调器为了与电力线之间进行通信信号的收发，具有通信信号的叠加功能。

图6是表示现有技术的将来自PLC调制解调器的信号线叠加在电力线上的叠加方式的构成例的框图。在图6中，11是PLC调制解调器、12是耦合变压器、13是信号收发电路、14是电源装置(PS)、15是电源插头、16是插座、17是配电用AC线、R是电阻、C是电容。

图6所示的PLC调制解调器11通常被设置在家电设备、PC等的内部，或者外接在这些设备上而使用，其包括：信号收发电路13、耦合变压器12、和电源装置14。电源装置14通过使电源插头15与设于配电用AC线17的插座16连接，对PLC调制解调器11的内部设备进行电力供给。在PLC调制解调器11被设置在家电设备、PC等的内部的情况下，电源装置14也对这些设备进行电力供给。

并且，信号收发电路13将用于通信的信号叠加在配电用AC线17上，并且得到来自配电用AC线17的信号，来自该信号收发电路13的一对信号线，通过耦合变压器12、电阻R和电容C的并联电路在PLC调制解调器11的内部与配电用AC线17连接。如上所述，从信号收发电路13发送到其他PLC调制解调器的信号经由耦合变压器12、电阻R和电容C的并联电路，被叠加在作为通信路的配电用AC线17，进行发送。而且，从其他PLC调制解调器发送到配电用AC线17的信号，经由电阻R和电容C的并联电路、耦合变压器12被输入到信号收发电路13中，然后被传递给与PLC调制解调器11连接的家电设备、PC等。

如上述说明那样，与家电设备、PC等连接进行使用的PLC调制解调器11，通常在自身调制解调器的内部与成为电力线通信系统的通信路的配电用AC线17连接，进行信号的叠加。但是，当在住宅楼、公寓等的集合住宅、或具有多家独立的办公室等的办公楼等中，对这些建筑物全体建立电力线通信系统，利用具有PLC调制解调器的PC等信息处理装置，构成具有控制与外部公共网络等的连接的外部接口功能的基站，在欲将该基站设置在建筑物内的情况下，产生了在设置施工时会切断配电用AC线的问题、和该电源确保的问题。

图7是说明在将基站设置在建筑物内的情况下的配电用AC线与所设置的基站之间的关系的图。在图7中，71是配电盘、72是室外布线、73、74是配电用AC线、75是基站、76是PC，其他的符号与图6的情况相同。

如图7所示，一般来讲，在集合住宅、具有多家办公室等的办公楼等中的输入电力的部分，设置有与室外布线72连接的配电盘71，用于将通过配电盘71分配的电力提供给各个住家、入住的办公室等的配电用AC线17、73、74，被引入建筑物内。在从这些配电用AC线17、73、74接收电力供给的各个住家、入住的办公室中，分别建立有电力线通信系统。而且，针对这些电力线通信系统的基站75，一般被设置在建筑物内的配电盘71附近。

图7所示的例子表示，在配电用AC线17的靠配电盘71附近连接由PLC调制解调器11和PC76构成的基站75。而且，被供给到配电用AC线17、73、74的电力虽然是供给各个住家、办公室的电力，但从图7所示的连接了基站75的位置接收基站75电力的供给，这造成了未被实施针对每个住家、办公室的收费处理的电力，即，造成了偷电。因此，虽然在图7所示的位置，能够进行基站75中的向配电用AC线的信号叠加，但不能从该位置进行电力的供给。

图8是表示现有技术的将来自PLC调制解调器的信号线与电力线叠加的叠加方式的其他构成例的框图。图8中81、82是磁芯，其他的符号与图6的情况相同。图8所示的实例能够防止电力的使用成为偷电的情况，并且，即使在基站的设置施工时没有切断配电用AC线17，也可以将PLC调制解调器11的信号叠加到配电用AC线17。

图8所示的实例的PLC调制解调器11构成为，不使PLC调制解调器11的经由耦合变压器12、电阻R和电容C的并联电路的信号线，在调制解调器内部与AC线17直接连接，而是以配电用AC线17穿过的方式设置构成为环状的磁芯81、82，使来自PLC调制解调器11的2根信号线沿着配电用AC线17贯通磁芯81、82，在贯通磁芯81、82的前端进行连接。根据这样的结构，来自PLC调制解调器11的信号经由磁芯81、82耦合到配电用AC线17上。

在上述说明中，磁芯81、82被2分割而构成，在磁芯内信号线与配电用AC线17贯通之后形成一体。利用这样的磁芯，通过来自PLC调制解调器11的信号耦合到配电用AC线17上，从而在进行基站75的设置施工的情况等，可以不产生必须暂时切断配电用AC线17的问题等。

图7所说明的实例和图8所说明的实例，配电用AC线17是2线式单相电源，但图7所示的配电用AC线17、73、74以及室外布线72使用2相3线式、3相3线式、3相4线式等。而且，由于具有设置在配电盘71的附近、并在构筑于从配电用AC线17、73、74接收电力供给的各家住户、入住的办公室中的电力线通信系统内设置的PLC调制解调器的设备，能够使用配电用AC线17、73、74各个系统的任意相，来进行通信，所以，需要与具有在这些各个电力线通信系统内设置的PLC调制解调器的设备之间进行通信的基站75的PLC调制解调器11，需要将来自PLC调制解调器11的信号线耦合到配电线上，以使其能够与配电用AC线17、73、74的各个系统的任意相的配电线进行通信。

另外，作为与将来自PLC调制解调器的信号叠加到电力线，用于取得电力线上的信号的信号叠加电路相关的现有技术，例如，公知有专利文献1等所记载的技术。该现有技术通过在来自PLC调制解调器的信号输出端子设置阻抗整合用的电容，经由磁芯将来自PLC调制解调器的信号与电力线耦合。

[专利文献1]特开2004-32585号公报

如上所述，当在集合住宅、具有多家办公室等的办公楼等中的输入电力的部分设置的配电盘的附近，相对在个别住家、办公室内构筑的电力线通信系统设置基站的情况下，需要将来自基站的信号叠加到向个别住家、入住的办公室等进行供给的多个系统的配电用AC线。在该情况下，一般相对多个系统的配电用AC线，并列引出来自构成基站的PLC调制解调器的信号线，使其与各系统的配电用AC线耦合。

但是，并列引出来自构成基站的PLC调制解调器的信号线，使其与各系统的配电用AC线耦合的方法，存在着下述问题，即，负载阻抗相对于构成基站的PLC调制解调器的信号变小，给PLC调制解调器的输出电路带来负担，导致特性变差。

发明内容

本发明的目的在于解决上述那样的使信号线与构成多个系统的各个配电用AC线的配电线耦合时的问题点，提供一种即使在使信号线与构成多个系统的各个配电用AC线耦合时，也不会给PLC调制解调器的输出电路带来负担、特性不会变差的电力线通信信号叠加方式。

为了达到上述的目的，本发明提供一种电力线通信信号叠加方式，将来自电力线通信用调制解调器的信号耦合到电力线上，并将来自电力线的信号取入到所述电力线通信用调制解调器中，构成多个系统的各个电力线的多根配电线，分别以贯通各个构成为环状的磁芯的方式设置，使来自电力线通信用调制解调器的信号线贯通所述磁芯、或在所述磁芯上穿绕数圈而串联连接，并返回到所述电力线通信用调制解调器。

而且，为了达到上述目的，在构成所述多个系统的各个电力线的多根配电线中不含有接地的配电线时，以使向所有的配电线输出的来自电力线通信用调制解调器的信号成为同一相位的方式进行叠加。

并且，为了达到上述目的，在构成所述多个系统的各个电力线的多根配电线中含有接地的配电线时，使向接地侧的配电线叠加的来自电力线通信用调制解调器的信号、与叠加在其他火线侧的配电线的来自电力线通信用调制解调器的信号，以相位相差180度的反相状态进行叠加。

而且，为了达到上述目的，在来自所述电力线通信用调制解调器的信号线中串联设置有阻抗元件。

并且，为了达到上述的目的，所述阻抗元件是线圈、电容、电阻、或者将这些组合而构成的元件。

而且，为了达到上述的目的，所述阻抗元件具有与所述电力线相互之间的阻抗大致相同的阻抗。

并且，为了达到上述的目的，所述阻抗元件在电力线通信所使用的频带下，具有50Ω～200Ω的阻抗。

根据本发明，由于能够从PLC调制解调器增加信号线的总长，使其阻抗变大，所以，能够将来自PLC调制解调器的信号高效率地耦合到构成多个系统的各个配电用AC线的配电线上，并且，能够将各配电线上的信号高效率地取入到PLC调制解调器中。

附图说明

图1是表示本发明一个实施方式的电力线通信信号叠加方式的构成例的框图。

图2是表示磁芯的构造的图。

图3是表示本发明其他实施方式的电力线通信信号叠加方式的构成例的框图。

图4是对图3所示的本发明其他实施方式中的来自PLC调制解调器的信号线向磁芯的引绕进行说明的图。

图5是在图3所说明的实例中设置了阻抗元件的情况下，对来自PLC调制解调器的信号线向磁芯的引绕进行说明的图。

图6是表示现有技术的将来自PLC调制解调器的信号线叠加在电力线上的叠加方式的构成例的框图。

图7是说明将基站设置在建筑物内的情况下的配电用AC线与所设置的基站之间的关系的图。

图8是表示现有技术的将来自PLC调制解调器的信号线叠加在电力线上的叠加方式的其他构成例的框图。

图中：11—PLC调制解调器；12—耦合变压器；13—信号收发电路；14—电源装置(PS)；15—电源插头；16—插座；17—配电用AC线；2A、2B—2分割磁芯；3A、3B—树脂盒；71—配电盘；72—室外布线；73、74—配电用AC线；75—基站；76—PC；79—电力线通信设备；2a1～2a4、2b1～2b4、2c1～2c4、77、81、82—磁芯；4、4’、4a～4c、78—信号线；R—电阻；C—电容；Z—阻抗元件。

具体实施方式

下面，结合附图，对本发明的电力线通信信号叠加方式的实施方式进行详细说明。

图1是表示本发明一个实施方式的电力线通信信号叠加方式的构成例的框图，图2是表示磁芯的构造的图。在图1、图2中，2a1～2a3、2b1～2b3、2c1～2c3、77是磁芯；4、4’、4a～4c、78是信号线；79是电力线通信设备；2A、2B是2分割磁芯；3A、3B是树脂盒，其他的符号与图7的情况相同。

图1所示的实例，是表示了配电盘71与供给3相3线式电力的室外布线72连接，配电盘71配送的电力经由形成多个系统的配电用AC线17、73、74，提供给各个住家、入住的办公室等的例子。而且，在该实例中，3相3线式的电力线不具备接地的配电线，从室外布线72给电的R、S、T配电线，通过配电盘71向构成配电用AC线17、73、74的各系统的配电线Ra、Sa、Ta，Rb、Sb、Tb，和Rc、Sc、Tc配电，分别引入到建筑物内的各个不同的住户、办公室。

而且，在各个被引入到建筑物内的各个不同住家、办公室的构成配电用AC线17、73、74的各个系统的配电线Ra、Sa、Ta，Rb、Sb、Tb，和Rc、Sc、Tc上，贯穿各个配电线地设置有磁芯2a1～2a3、2b1～2b3、2c1～2c3。

与在各个不同住家、入住的办公室中构筑的电力线通信系统之间进行通信、并与在建筑物外部设置的接口等公众通信线路之间进行通信的中继和控制的该配电盘71的附近设置的基站75的PLC调制解调器11所引出的信号线4，通过信号线4a顺次串联贯通配电用AC线17的系统的分别设置在各个配电线Ra、Sa、Ta的磁芯2a1、2a2、2a3，然后，通过信号线4b，顺次串联贯通配电用AC线73的系统的分别设置在配电线Rb、Sb、Tb的磁芯2b1、2b2、2b3，进一步，通过信号线4c，顺次串联贯通配电用AC线74的系统的分别设置在配电线Rc、Sc、Tc的磁芯2c1、2c2、2c3，最后经由信号线4’返回到PLC调制解调器11。

而且，如果从基站75的PLC调制解调器11输出电力线通信信号，则信号电流从信号线4流过串连连接的信号线4a～4c，流到信号线4’的回路，使得来自PLC调制解调器11的信号经由所有的磁芯2a1～2c3，被高效地叠加到所有的配电线Ra～Tc。

这里，如果使任意的配电线，例如图1所示的配电线Tc贯通其他的磁芯77，并使从建筑物内的个别不同住家、办公室内的电力线通信设备79的PLC调制解调器11引出的信号线贯通磁芯77，则能够在该电力线通信设备79与所述基站75之间进行通信。

另外，在图1所示的实例中，虽然使信号线只贯通磁芯2a1～2c3以及磁芯77(一次穿绕)，但是，本发明也可以使信号线多次穿绕磁芯。而且，从图1所示的信号线的引绕可知，从所有的磁芯2a1～2c3到基站信号的配电线的信号，叠加为同一相位。

如图2所示，为了使来自PLC调制解调器11的信号叠加在多个系统的配电用AC线17、73、74的各个配电线Ra～Tc而使用的磁芯2a1～2c3、77，由2分割磁芯2A、2B构成，该磁芯2A、2B由分割成两个的半圆形铁氧体形成。而且，以分离2分割磁芯2A、2B的状态，使信号线穿绕在一方的2分割磁芯上一圈或多圈，并将各配电用AC线17的配电线分别配置在两个2分割磁芯2A、2B的内部之后，通过具有未图示的卡止机构的树脂盒3A、3B将2个2分割磁芯2A、2B对齐其接合面进行结合，从而，不需要切断配电用AC线的配电线，即可使各个配电线贯通磁芯。而且，同时可将经由磁芯来自PLC调制解调器11的信号，通过各磁芯耦合到各配电线上。

根据具有上述构造的本发明的实施方式，使来自PLC调制解调器11的信号线沿着多个系统的配电用AC线17、73、74的各个配电线Ra～Tc，贯通所有的磁芯2a1～2c3，并使信号线贯穿所有的磁芯而返回到PLC调制解调器，由此，使得信号线的总长增加、其阻抗变大，所以，能够高效地将来自PLC调制解调器11的信号耦合到各配电线上，而且，可高效地将各配电线上的信号取入到PLC调制解调器11中。

图3是表示本发明其他实施方式的电力线通信信号叠加方式的构成例的框图。在图3中，2a4、2b4、2c4是磁芯，其他的符号与图1的情况相同。

图3所示的实例，是表示配电盘71与提供3相4线式电力的室外布线72连接，将配电盘71配送的电力经由形成多个系统的配电用AC线17、73、74，提供给各个不同的住家、入住的办公室等的例子。而且，在该实例中，3相4线式的电力线具备接地的配电线E，从室外布线72给电的R、S、T、E配电线，通过配电盘71向构成配电用AC线17、73、74的各系统的配电线Ra、Sa、Ta、Ea，Rb、Sb、Tb、Eb，和Rc、Sc、Tc、Ec配电，引入到建筑物内的各个不同的住户、办公室。

而且，在各个被引入到建筑物内的各个不同住家、办公室的构成配电用AC线17、73、74的各个系统的配电线Ra、Sa、Ta、Ea，Rb、Sb、Tb、Eb，和Rc、Sc、Tc、Ec上，贯穿各个配电线地设置有磁芯2a1～2a4、2b1～2b4、2c1～2c4。

与在各个不同住家、办公室中构筑的电力线通信系统之间进行通信、并与在建筑物外部设置的接口等公众通信线路之间进行通信的中继和控制的配电盘71的附近设置的基站75的PLC调制解调器11所引出的信号线4，通过信号线4a顺次串联贯通配电用AC线17的系统的分别设置在各个配电线Ra、Sa、Ta、Ea的磁芯2a1、2a2、2a3、2a4，然后，通过信号线4b，顺次串联贯通配电用AC线73的系统的分别设置在配电线Rb、Sb、Tb、Eb的磁芯2b1、2b2、2b3、2b4，进一步，通过信号线4c，顺次串联贯通配电用AC线74的系统的分别设置在配电线Rc、Sc、Tc、Ec的磁芯2c1、2c2、2c3、2c4，最后经由信号线4’返回到PLC调制解调器11。

而且，如果从基站75的PLC调制解调器11输出电力线通信信号，则其信号电流从信号线4流过串连连接的信号线4a～4c，流到信号线4’的回路，使得来自PLC调制解调器11的信号经由所有的磁芯2a1～2c4，被高效地叠加到所有的配电线Ra～Ec。

这里，如果也使任意的配电线，例如图1所示的配电线Tc贯通其他的磁芯77，并使从建筑物内的个别不同住家、办公室内的电力线通信设备79的PLC调制解调器11引出的信号线贯通磁芯77，则能够在该电力线通信设备79与所述基站75之间进行通信。

另外，在图3所示的实例中也与图1的情况相同，虽然使信号线只贯通磁芯2a1～2c4以及磁芯77(一次穿绕)，但是，在该实施方式中也可以使信号线多次穿绕磁芯。而且，从图3所示的信号线的引绕可知，从磁芯2a4、2b4、2c4向接地侧的配电线Ea、Eb、Ec叠加的基站信号，与从其他的磁芯2a1～2c3向接地侧的配电线Ea、Eb、Ec以外的火线侧配电线叠加的基站信号，以相位相差180度的反相状态叠加。

根据具有上述构造的本发明的实施方式，使来自PLC调制解调器11的信号线沿着多个系统的配电用AC线17、73、74的各个配电线Ra～Ec，贯通所有的磁芯2a1～2c3，并使信号线贯穿所有的磁芯而返回到PLC调制解调器，由此，使得信号线的总长增加、其阻抗变大，所以，能够高效地将来自PLC调制解调器11的信号耦合到各配电线上，而且，可高效地将各配电线上的信号取入到PLC调制解调器11中。

在如上述本发明的其他实施方式那样，配电用AC线具有接地的配电线的情况下，原本反相的信号被输送到接地侧的配电线和火线侧的配电线，但是，反相信号相互之间需要某种程度的绝缘，如果没有绝缘则相位差会失衡导致平衡度变差，从而，在利用PLC调制解调器进行信号的解调时会出现信号速度降低等不良影响。为了避免这样的由绝缘不足引起的不良影响，优选在来自PLC调制解调器的信号线中追加阻抗元件。由此，可以确保信号的反相之间的绝缘，可更高效地进行向配电线的信号叠加，并可将来自配电线的信号取入到PLC调制解调器中。

另外，图1、图3所说明的本发明的实施方式，对按配电用AC线的各系统，顺次使信号线贯通各系统的设置在多条配电线上的磁芯进行了说明，但是，以何种顺序使信号线贯通设置在各配电线上的磁芯是任意的，可以根据配电盘附近的配电线铺设状态选择适当的顺序。

图4是对图3所示的本发明其他实施方式中的来自PLC调制解调器的信号线向磁芯的引绕进行说明的图，图5是对在图3所说明的实例中设置了阻抗元件的情况下，来自PLC调制解调器的信号线向磁芯的引绕进行说明的图。在图4中，Z是阻抗元件，其他符号与图3的情况相同。

图4所示的实例表示的与图3所说明的相同，但是，对于接地的配电线而言，相对所有的系统仅在配电线Ea一根中设置有磁芯。根据这样的结构，可以在具有非常多的系统配电用AC线的大规模公寓等中，减少磁芯的使用数量。

图4所示的实例，是在图3所说明的实例中，在接地侧的配电线Ea和火线侧之一的配电线Ra之间的信号线中，串联设置了阻抗元件Z而构成的。另外，设置阻抗元件Z的位置不限定于图示实例，只要串联插入到信号线中，可以设置在任意位置。而且，在该实例中，也相对所有的系统仅在接地侧的配电线Ea一根上设置磁芯。

在上述说明中，设置在信号线中的阻抗元件Z，利用了在电力线通信所使用的频带即20MHz频带下呈现50Ω～200Ω的元件。该阻抗元件Z的值被设定为使配电用线相互之间的阻抗大致相同。配电线的阻抗由于主要根据室外布线的状况而变化，所以，阻抗元件Z选用在PLC调制解调器的设置时具有最佳值的阻抗元件。并且，阻抗元件Z可以是电阻、电容、线圈、或者是将这些组合构成的元件。

根据图4、图5所说明的结构，在具备非常多的系统的配电用AC线的大规模公寓等中，可以减少磁芯的使用数量，而且，通过在信号线中设置阻抗元件，可以确保信号的反相之间的绝缘，因此，可高效地进行向配电线的信号叠加，将来自配电线的信号取入到PLC调制解调器中。

上述本发明的实施方式，对来自PLC调制解调器的信号叠加到不具有接地的配电线的3相3线式的电力线、具有接地的配电线的3相4线式的配电线的各个配电线进行了说明，但是，本发明也可以应用于包含接地的配电线的2相3线式、单相2线式的配电线。

Claims (7)

1.一种电力线通信信号叠加方式，将来自电力线通信用调制解调器的信号耦合到电力线上，并将来自电力线的信号取入到所述电力线通信用调制解调器中，

构成多个系统的各个电力线的多根配电线，分别以贯通各个构成为环状的磁芯的方式设置，使来自电力线通信用调制解调器的信号线贯通所述磁芯、或在所述磁芯上穿绕数圈而串联连接，并返回到所述电力线通信用调制解调器。

2、根据权利要求1所述的电力线通信信号叠加方式，其特征在于，在构成所述多个系统的各个电力线的多根配电线中不含有接地的配电线时，以使向所有的配电线输出的来自电力线通信用调制解调器的信号成为同一相位的方式进行叠加。

3、根据权利要求1所述的电力线通信信号叠加方式，其特征在于，在构成所述多个系统的各个电力线的多根配电线中含有接地的配电线时，使向接地侧的配电线叠加的来自电力线通信用调制解调器的信号、与叠加在其他火线侧的配电线的来自电力线通信用调制解调器的信号，以相位相差180度的反相状态进行叠加。

4、根据权利要求3所述的电力线通信信号叠加方式，其特征在于，在来自所述电力线通信用调制解调器的信号线中串联设置有阻抗元件。

5、根据权利要求4所述的电力线通信信号叠加方式，其特征在于，所述阻抗元件是线圈、电容、电阻、或者将这些组合而构成的元件。

6、根据权利要求4所述的电力线通信信号叠加方式，其特征在于，所述阻抗元件具有与所述电力线相互之间的阻抗大致相同的阻抗。

7、根据权利要求4所述的电力线通信信号叠加方式，其特征在于，所述阻抗元件在电力线通信所使用的频带下，具有50Ω～200Ω的阻抗。

Images