CN209844155U - 一种无源网络转换器及以太网供电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种无源网络转换器及以太网供电系统，通过对无源网络转换器的设置，可以将通过设备接口模块输入的共模电压信号传输至单对线接口模块中，即对多对共模电压信号进行叠加处理后，可以得到一对共模电压信号，使得得到的该对共模电压信号可以通过单对线进行传输；并且，还可以对通过单对线接口模块输入的一对共模电压信号进行分离处理，以传输至设备接口模块，从而在实现利用单对线传输共模电压信号的同时，有利于实现共模供电和取电，还大大降低了供电成本。

Description

一种无源网络转换器及以太网供电系统

技术领域

本实用新型涉及硬件技术领域，尤指一种无源网络转换器及以太网供电系统。

背景技术

现有的安防网络中绝大部分IP相机使用POE(Power Over Ethnernet，有源以太网)供电，通过POE供电可以使得安装成本更低、便捷性更高。然而，对于通常的POE共模供电，都是在一个变压器的两对线缆上工作的，因线缆成本的提高，导致POE共模供电的成本大大增加。那么，如何在实现POE共模供电的同时，降低供电成本，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型实施例提供了一种无源网络转换器及以太网供电系统，用以在实现POE共模供电的同时，降低供电成本。

本实用新型实施例提供了一种无源网络转换器，包括：用于与设备电连接的设备接口模块、用于与一对具有数据传输功能的导线电连接的单对线接口模块、共模电压处理模块、以及阻直模块；

所述设备接口模块和所述单对线接口模块，均用于传输共模电压信号和数据信号；

所述共模电压处理模块，用于对通过所述设备接口模块输入的多对所述共模电压信号进行处理，得到一对共模电压信号后传输至所述单对线接口模块，对通过所述单对线接口模块输入的一对共模电压信号进行处理，得到多对共模电压信号后传输至所述设备接口模块；

所述阻直模块，用于对所述设备接口模块传输的共模电压信号与所述单对线接口模块传输的共模电压信号进行隔离处理，以及在所述设备接口模块与所述单对线接口模块之间传输所述数据信号。

通过对无源网络转换器的设置，可以将通过设备接口模块输入的共模电压信号传输至单对线接口模块中，即对多对共模电压信号进行叠加处理后，可以得到一对共模电压信号，使得得到的该对共模电压信号可以通过单对线进行传输；并且，还可以对通过单对线接口模块输入的一对共模电压信号进行分离处理，以传输至设备接口模块，从而在实现利用单对线传输共模电压信号的同时，有利于实现共模供电和取电，还大大降低了供电成本。

可选地，所述共模电压处理模块具体用于：

提取通过所述设备接口模块的多个用于传输正极性共模电压信号的信号端输入的具有正极性的共模电压信号，并将提取到的具有正极性的共模电压信号叠加至所述单对线接口模块的第一信号端；提取通过所述设备接口模块的多个用于传输负极性共模电压信号的信号端输入的具有负极性的共模电压信号，并将提取到的具有负极性的共模电压信号叠加至所述单对线接口模块的第二信号端；

将通过所述单对线接口模块的第一信号端输入的具有正极性的共模电压信号，分别传输至所述设备接口模块的多个用于传输正极性共模电压信号的信号端，将通过所述单对线接口模块的第二信号端输入的具有负极性的共模电压信号，分别传输至所述设备接口模块的多个用于传输负极性共模电压信号的信号端。

从而，可以将通过设备接口模块输入的多对共模电压信号传输至单对线接口模块，以及将通过单对线接口模块输入的一对共模电压信号分别传输至设备接口模块，实现共模电压的提取和供电。

可选地，所述设备接口模块包括：分别用于传输极性相反的共模电压信号的第一信号端组和第二信号端组，各信号端组均包括两个信号端；所述单对线接口模块包括：分别用于传输极性相反的共模电压信号的第一信号端和第二信号端；

所述共模电压处理模块包括：第一电感和第二电感；

所述第一电感的第一端与所述单对线接口模块的所述第一信号端电连接，第二端与所述设备接口模块的所述第一信号端组电连接；

所述第二电感的第一端与所述单对线接口模块的所述第二信号端电连接，第二端与所述设备接口模块的所述第二信号端组电连接。

从而，可以通过简单的结构即可实现共模电压处理模块的功能。

可选地，所述设备接口模块包括第一信号端组、第二信号端组、第三信号端组和第四信号端组，各信号端组均包括两个信号端；在各信号端组中，其中两个信号端组用于传输具有正极性的共模电压信号，其余两个信号端组用于传输具有负极性的共模电压信号；所述单对线接口模块包括：分别用于传输极性相反的共模电压信号的第一信号端和第二信号端；

所述共模电压处理模块包括：第一电感、第二电感、以及具有中心抽头的第三电感；

所述第一电感的第一端与所述单对线接口模块的所述第一信号端电连接，第二端分别与所述第三电感的中心抽头、以及所述设备接口模块的所述第一信号端组电连接；

所述第二电感的第一端与所述单对线接口模块的所述第二信号端电连接，第二端分别与所述设备接口模块的所述第二信号端组和所述第三信号端组电连接；

所述第三电感连接于所述设备接口模块的所述第四信号端组中的两个信号端之间。

从而，可以通过简单的结构即可实现共模电压处理模块的功能。

可选地，所述共模电压处理模块包括的各电感的电感值均相同。

从而，可以便于共模电压处理模块的制作。

可选地，所述设备接口模块包括用于传输所述共模电压信号和所述数据信号的第一信号端组，所述第一信号端组包括两个信号端；所述单对线接口模块包括用于传输所述共模电压信号和所述数据信号的第一信号端和第二信号端；

所述阻直模块包括：第一电容和第二电容；

所述第一电容连接于所述设备接口模块的所述第一信号端组中的其中一个信号端与所述单对线接口模块的第二信号端之间；

所述第二电容连接于所述设备接口模块的所述第一信号端组中的另一个信号端与所述单对线接口模块的第一信号端之间。

从而，可以通过简单的结构即可实现阻直模块的功能。

可选地，所述第一电容和所述第二电容的电容值相同。

从而，可以便于阻直模块的制作。

可选地，所述设备接口模块包括RJ45接头或水晶头；

所述单对线接口模块包括接线端子或RJ45接头。

另一方面，本实用新型实施例还提供了一种以太网供电系统，包括：两个如本实用新型实施例提供的上述无源网络转换器；

两个所述无源网络转换器的单对线接口模块通过具有数据传输功能的单对导线电连接；

其中一个所述无源网络转换器通过设备接口模块与供电设备电连接；

另一个所述无源网络转换器通过设备接口模块与受电设备电连接。

可选地，针对两个所述无源网络转换器，所述设备接口模块、共模电压处理模块、阻直模块和所述单对线接口模块之间的连接关系相同。

从而，可以降低以太网供电系统的制作难度。

本实用新型有益效果如下：

本实用新型实施例提供的一种无源网络转换器及以太网供电系统，通过对无源网络转换器的设置，可以将通过设备接口模块输入的共模电压信号传输至单对线接口模块中，即对多对共模电压信号进行叠加处理后，可以得到一对共模电压信号，使得得到的该对共模电压信号可以通过单对线进行传输；并且，还可以对通过单对线接口模块输入的一对共模电压信号进行分离处理，以传输至设备接口模块，从而在实现利用单对线传输共模电压信号的同时，有利于实现共模供电和取电，还大大降低了供电成本。

附图说明

图1为现有技术中的以太网供电的结构示意图；

图2为本实用新型实施例中提供的第一种无源网络转换器的结构示意图；

图3为本实用新型实施例中提供的第二种无源网络转换器中信号线接法时的结构示意图；

图4为本实用新型实施例中提供的第二种无源网络转换器中信号线接法和空闲线接法同时存在时的结构示意图；

图5为本实用新型实施例中提供的以空闲线接法为例的供电设备、受电设备、无源网络转换器三者之间的连接关系示意图；

图6为本实用新型实施例中提供的以信号线接法为例的供电设备、受电设备、无源网络转换器三者之间的连接关系示意图；

图7为本实用新型实施例中提供的以空闲线接法和信号线接法同时存在为例的供电设备、受电设备、无源网络转换器三者之间的连接关系示意图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本实用新型实施例提供的一种无源网络转换器及以太网供电系统的具体实施方式进行详细地说明。需要说明的是，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型实施例中，单对线可以理解为具有数据传输功能的单对导线。

发明人在研究中发现，在现有的利用单对线进行以太网供电的方法中，如图1所示的结构，通过使用一对齐纳二极管和一对二极管，可以将PSE(Power Sourcing Equipment，供电端设备)模块和PD(Powered Device，受电端设备)模块耦接至单对导线(如图1中的椭圆虚线圈所示)上，从而实现单对线的电力传输。并且，可以使用数据变压器来提供交流信号的通路，以便于数据信号的传输；与变压器电连接的电容，可以对直流电源信号进行隔离，以避免短路对PSE设备和PD设备造成损坏。

然而，图1所示的结构，并不适用于现有的POE共模供电方案，即不适用于共模供电和取电，也不能直接将多对共模电源信号直接加载在单对线上进行传输。此外，由于图1所示的结构中利用二极管来隔离信号，如此会使得在二极管处产生分压，进而使得输出的电压降低，从而导致POE供电距离的缩短。

基于此，本实用新型实施例提供了一种无源网络转换器，用于利用单对线实现共模供电和取电的同时，降低供电成本，并且还可以避免POE供电距离缩短的问题出现。

具体地，本实用新型实施例提供的一种无源网络转换器，如图2至图4所示，可以包括：用于与设备(如供电设备或受电设备)电连接的设备接口模块10、用于与一对具有数据传输功能的导线电连接的单对线接口模块20、共模电压处理模块30、以及阻直模块40；

设备接口模块10和单对线接口模块20，均用于传输共模电压信号和数据信号；

共模电压处理模块30，用于对通过设备接口模块10输入的多对共模电压信号进行处理，得到一对共模电压信号后传输至单对线接口模块20，对通过单对线接口模块20输入的一对共模电压信号进行处理，得到多对共模电压信号后传输至设备接口模块10；

阻直模块40，用于对设备接口模块10传输的共模电压信号与单对线接口模块20传输的共模电压信号进行隔离处理，以及在设备接口模块10与单对线接口模块20之间传输数据信号。

在本实用新型实施例中，通过对无源网络转换器的设置，可以将通过设备接口模块10输入的共模电压信号传输至单对线接口模块20中，即对多对共模电压信号进行叠加处理后，可以得到一对共模电压信号，使得得到的该对共模电压信号可以通过单对线进行传输；并且，还可以对通过单对线接口模块20输入的一对共模电压信号进行分离处理，以传输至设备接口模块10，从而在实现利用单对线传输共模电压信号的同时，有利于实现共模供电和取电，还大大降低了供电成本。

在具体实施时，在本实用新型实施例中，对于共模电压处理模块30，可以具体用于：

提取通过设备接口模块10的多个用于传输正极性共模电压信号的信号端输入的具有正极性的共模电压信号，并将提取到的具有正极性的共模电压信号叠加至单对线接口模块20的第一信号端；提取通过设备接口模块10的多个用于传输负极性共模电压信号的信号端输入的具有负极性的共模电压信号，并将提取到的具有负极性的共模电压信号叠加至单对线接口模块20的第二信号端；

将通过单对线接口模块20的第一信号端输入的具有正极性的共模电压信号，分别传输至设备接口模块10的多个用于传输正极性共模电压信号的信号端，将通过单对线接口模块20的第二信号端输入的具有负极性的共模电压信号，分别传输至设备接口模块10的多个用于传输负极性共模电压信号的信号端。

也就是说，通过共模电压处理模块30，可以将通过设备接口模块10输出的多对共模电压信号叠加至单对线接口模块20中，以便于利用单对线传输共模电压信号，并且，还可以将通过单对线接口模块20输出的一对共模电压信号分离至设备接口模块10的多个信号端中，从而实现了共模取电和供电。

具体地，为了实现共模电压处理模块30的功能，在本实用新型实施例中，共模电压处理模块30的设置结构可以有S1和S2两种情况。

对于S1：在本实用新型实施例中，如图2所示，设备接口模块10可以包括：分别用于传输极性相反的共模电压信号的第一信号端组和第二信号端组，各信号端组均包括两个信号端；因单对线接口模块20与单对线电连接，单对线接口模块20可以包括：分别用于传输极性相反的共模电压信号的第一信号端和第二信号端。

此时，如图2所示，共模电压处理模块30可以包括：第一电感L1和第二电感L2；其中，第一电感L1的第一端与单对线接口模块20的第一信号端电连接，第二端与设备接口模块10的第一信号端组电连接；第二电感L2的第一端与单对线接口模块20的第二信号端电连接，第二端与设备接口模块10的第二信号端组电连接。

例如，参见图2所示，若将设备接口模块10中用于传输正极性的共模电压信号(用+表示)的第一信号端组用a1和a2表示，用于传输负极性的共模电压信号(用-表示)的第二信号端组用b1和b2表示，单对线接口模块20中用于传输正极性的共模电压信号(用+表示)的第一信号端用w1表示，用于传输负极性的共模电压信号(用-表示)的第二信号端用w2表示时，第一电感L1的第一端分别与a1和a2电连接，第二端与w1电连接，第二电感L2的第一端分别与b1和b2电连接，第二端与w2电连接。

此时，第一电感L1可以将通过a1和a2输入的正极性的共模电压信号叠加至w1中，第二电感L2可以将通过b1和b2输入的负极性的共模电压信号叠加至w2中，然后将从w1和w2输入的共模电压信号通过单对线传输，从而有利于实现了共模电压信号的传输。

当然，在本方式中，设备接口模块10还包括：用于传输数据信号的第三信号端组(如图2中用s1和s2表示)，其中，第三信号端组只是用于传输数据信号，也就是说，在此种设置方式中，用于传输数据信号的信号端组与用于传输共模电压信号的信号端组分开设置，如此，可以避免数据信号与共模电压信号之间的相互干扰，保证数据信号和共模电压信号的正常传输。

可选地，在本实用新型实施例中，共模电压处理模块30包括的各电感的电感值均相同，即第一电感L1和第二电感L2的电感值设置为均相同，以降低共模电压处理模块30的制作难度，并且还可以保证正极性共模电压信号与负极性共模电压信号的一致性，避免因在传输过程中正极性共模电压信号与负极性共模电压信号的损耗不一致而导致受电设备一侧无法接收正常的共模电压信号。

具体地，在本实用新型实施例中，第一电感L1和第二电感L2的电感值可以均设置为100μH至800μH之间；当然，具体地第一电感L1和第二电感L2的电感值，需要根据实际情况而设定，在此并不限定。

对于S2：在本实用新型实施例中，如图3和图4所示，设备接口模块10可以包括：第一信号端组、第二信号端组、第三信号端组和第四信号端组，各信号端组均包括两个信号端；在各信号端组中，其中两个信号端组用于传输具有正极性的共模电压信号，其余两个信号端组用于传输具有负极性的共模电压信号；因单对线接口模块20与单对线电连接，单对线接口模块20包括：分别用于传输极性相反的共模电压信号的第一信号端和第二信号端。

此时，参见图3和图4所示，共模电压处理模块30可以包括：第一电感L1、第二电感L2、以及具有中心抽头的第三电感L3；其中，第一电感L1的第一端与单对线接口模块20的第一信号端电连接，第二端分别与第三电感L3的中心抽头、以及设备接口模块10的第一信号端组电连接；第二电感L2的第一端与单对线接口模块20的第二信号端电连接，第二端分别与设备接口模块10的第二信号端组和第三信号端组电连接；第三电感L3连接于设备接口模块10的第四信号端组中的两个信号端之间。

例如，如图3和图4所示，若第一信号端组用t1和t2表示，且传输正极性的共模电压信号(用+表示)，第二信号端组用h1和h2表示，且传输负极性的共模电压信号(用-表示)，第三信号端组用r1和r2表示，且传输正极性的共模电压信号(用+表示)，第四信号端组用f1和f2表示，且传输负极性的共模电压信号(用-表示)，单对线接口模块20中用于传输正极性的共模电压信号(用+表示)的第一信号端用w1表示，用于传输负极性的共模电压信号(用-表示)的第二信号端用w2表示时，第一电感L1的第二端分别与r1、r2和第三电感L3的抽头k电连接，第一端与w1电连接，第二电感L2的第二端分别与h1、h2、f1和f2电连接，第一端与w2电连接，第三电感L3设置在t1和t2之间。

此时，第一电感L1可以将通过抽头k输出的正极性的共模电压信号(如图3中加粗的实线所表示的共模电压信号的传输路径)，或通过抽头k、以及r1和r2输出的正极性的共模电压信号(如图4中加粗的实线所表示的共模电压信号的传输路径)，叠加至w1中，第二电感L2可以将通过h1和h2输出的负极性的共模电压信号(如图3中加粗的实线所表示的共模电压信号的传输路径)，或通过h1、h2、f1和f2输出的负极性的共模电压信号(如图4中加粗的实线所表示的共模电压信号的传输路径)，叠加至w2中，然后将从w1和w2输入的共模电压信号通过单对线传输，从而有利于实现了共模电压信号的传输。

当然，在本方式中，用t1和t2表示的第一信号端组还用于传输数据信号，也就是说，在此种设置方式中，用于传输数据信号的信号端组与用于传输共模电压信号的信号端组并不是分开设置，即复用第一信号端组(用t1和t2表示)，以传输数据信号和正极性的共模电压信号，如此，可以减少设备接口模块10的信号端的设置数量，降低设备接口模块10设计的复杂性。

可选地，在本实用新型实施例中，共模电压处理模块30包括的各电感的电感值均相同，即第一电感L1、第二电感L2和第三电感L3的电感值设置为均相同，以降低共模电压处理模块30的制作难度，并且还可以保证正极性共模电压信号与负极性共模电压信号的一致性，避免因在传输过程中正极性共模电压信号与负极性共模电压信号的损耗不一致而导致受电设备一侧无法接收正常的共模电压信号。

具体地，在本实用新型实施例中，第一电感L1、第二电感L2和第三电感L3的电感值可以均设置为100μH至800μH之间；当然，具体地第一电感L1、第二电感L2和第三电感L3的电感值，需要根据实际情况而设定，在此并不限定。

因此，不管共模电压处理模块30为上述哪种结构，均能够实现共模电压的提取和供电，保证共模电压信号的正常传输。

需要说明的是，对于POE共模供电方案，在将共模电压信号通过单对线传输时，按照802.3AT规范可以有三种接线方式：

第一种方式，称之为空闲线接法，此时，共模电压信号处理的结构可以为图2所示，共模电压处理模块30与设备接口模块10的连接方式也如图2所示。

第二种方式，称之为信号线接法，此时，共模电压信号处理的结构可以为图3所示，共模电压处理模块30与设备接口模块10的连接方式也如图3所示，即第一电感L1的第一端仅与第三电感L3的抽头k电连接，第二端与w1电连接，第二电感L2的第一端仅与h1和h2电连接，第二端与w2电连接，第三电感L3设置在t1和t2之间。

其中，由于第三电感L3设置在t1和t2之间，所以通过第三电感L3的抽头k，可以将正极性的共模电压信号传输至第一电感L1的第一端，以使正极性的共模电压信号传输至单对线接口模块20的第一信号端w1；因第二电感L2的第一端仅与h1和h2电连接，所以通过第二电感L2，可以将负极性的共模电压信号传输至单对线接口模块20的第二信号端w2，以实现共模电压信号的传输。

第三种方式，可以认为是信号线接法和空闲线接法的相结合使用，即信号线接法和空闲线接法同时存在，此时，共模电压信号处理的结构可以与图3所示的结构相同，但共模电压处理模块30与设备接口模块10的连接方式如图4所示，即第一电感L1的第二端分别与r1、r2和第三电感L3的抽头k电连接，第一端与w1电连接，第二电感L2的第二端分别与h1、h2、f1和f2电连接，第一端与w2电连接，第三电感L3设置在t1和t2之间。

其中，对于正极性的共模电压信号，一方面通过t1和t2输入，并通过抽头k将正极性的共模电压信号传输至第一电感L1的第二端，另一方面通过r1和r2输入，并传输至第一电感L1的第二端，再经过第一电感L1传输至单对线接口模块20的第一信号端w1；对于负极性的共模电压信号，一方面通过h1和h2输入，并传输至第二电感L2的第二端，另一方面通过f1和f2输入，并传输至第二电感L2的第二端，再经过第二电感L2传输至单对线接口模块20的第二信号端w2，以实现共模电压信号的传输。

还需要说明的是，在本实用新型实施例中，第一电感L1和第二电感L2除了有上述作用之外，还可以起到滤波和隔离的作用，即共模电压信号经过第一电感L1和第二电感L2时，可以将共模电压信号中的噪声滤除，从而避免信号的反射和失真。

此外，在图2至图4中示出的设备接口模块10的各信号端组输入的共模电压信号的极性，并不限于图2至图4所示，还可以是与图2至图4中标注的极性相反的共模电压信号，在此并不限定。当然，对于单对线接口模块20的第一信号端w1和第二信号端w2输入的共模电压信号的极性，由通过第一电感L1和第二电感L2的共模电压信号的极性决定，在此也不作限定。

以图2所示为例，a1和a2可以输入负极性的共模电压信号，而b1和b2输入正极性的共模电压信号；此时，通过第一电感L1和第二电感L2后，传输至第一信号端w1的共模电压信号的极性为负极性，传输至第二信号端w2的共模电压信号的极性为正极性。

在具体实施时，为了实现阻直模块40的功能，在本实用新型实施例中，如图2至图4所示，设备接口模块10可以包括：用于传输共模电压信号和数据信号的第一信号端组(如图2中用s1和s2表示，图3和图4中用t1和t2表示)，第一信号端组包括两个信号端；单对线接口模块20包括：用于传输共模电压信号和数据信号的第一信号端(用w1表示)和第二信号端(用w2表示)。

此时，参见图2至图4所示，阻直模块40可以包括：第一电容C1和第二电容C2；其中，第一电容C1连接于设备接口模块10的第一信号端组中的其中一个信号端与单对线接口模块20的第二信号端之间；第二电容连接于设备接口模块10的第一信号端组中的另一个信号端与单对线接口模块20的第一信号端之间。以图2所示的结构为例，第一电容C1连接于s1与c2之间，第二电容C2连接于s2与c1之间。

说明一点，第一电容C1和第二电容C2具有通交流阻直流的特性，所以第一电容C1和第二电容C2的存在，可以避免第一电容C1和第二电容C2两端的共模电压信号发生短路。例如，对于图3和图4中加粗的实线所表示的共模电压信号的传输路径，由于在经过共模电压处理模块30的作用后，在单对线接口模块20的第二信号端w2输入负极性的共模电压信号，而在设备接口模块10的第一信号端组输入正极性的共模电压信号，即t1和t2输出正极性的共模电压信号，所以如果没有第一电容C1的存在，t1的正极性的共模电压信号会与w2的负极性的共模电压信号直接短路，若第一电容C1存在，那么会有效避免t1的正极性的共模电压信号会与w2的负极性的共模电压信号直接短路，从而提高无源网络转换器的安全性，以及共模电压信号传输的安全性。

可选地，在本实用新型实施例中，第一电容C1和第二电容C2可以设置为陶瓷电容，因陶瓷电容在高频部分具有优异的性能，所以高频信号通过第一电容C1和第二电容C2后信号衰减会较小，从而保证了信号的有效传输。

可选地，在本实用新型实施例中，第一电容C1和第二电容C2的电容值可以设置为相同，如此，可以降低阻直模块40的设计的复杂度，还可以保证数据信号在阻直模块40可以正常有效传输。

具体地，第一电容C1和第二电容C2的电容值可以设置在0.001μF至10μF之间；当然，具体地，第一电容C1和第二电容C2的电容值，需要根据实际情况而设定，在此并不限定。

在具体实施时，在本实用新型实施例中，设备接口模块10可以包括RJ45接头或水晶头；单对线接口模块20可以包括接线端子或RJ45接头。其中，RJ45接头和水晶头按照标准的以太网规范设置，接线端子可以设置为按压式接线，或螺丝旋转式接线，或是其他方式的接线，在此并不限定。

基于同一实用新型构思，本实用新型实施例提供了一种以太网供电系统，如图5至图7所示，其中，图5表示空闲线接法时的结构示意图，图6表示信号线接法时的结构示意图，图7表示空闲线接法和信号线接法同时存在时的结构示意图；并且，为了清楚地说明各接法，在图6中仅示出了与共模电压信号的传输路径相关的结构及连接关系。

具体地，如图5至图7所示，该以太网供电系统可以包括：两个如本实用新型实施例提供的上述无源网络转换器(用z1和z2表示)；其中，两个无源网络转换器的单对线接口模块通过具有数据传输功能的单对导线电连接；并且，其中一个无源网络转换器z1通过设备接口模块与供电设备50电连接；另一个无源网络转换器z2通过设备接口模块与受电设备60电连接。

在具体实施时，在本实用新型实施例中，针对两个无源网络转换器，设备接口模块、共模电压处理模块、阻直模块和单对线接口模块之间的连接关系，可以设置为不同，即两个无源网络转换器(z1和z2)的结构不完全相同，未给出图示，如此，可以大大增加了设计的灵活性，可以根据实际需要进行灵活设计。

当然，为了降低以太网供电系统的设计难度，在本实用新型实施例中，针对两个无源网络转换器，设备接口模块、共模电压处理模块、阻直模块和单对线接口模块之间的连接关系，还可以设置为相同，即两个无源网络转换器(z1和z2)的结构完全相同，如图5至图7所示。

在具体实施时，在本实用新型实施例中，供电设备50可以为PSE设备，或PSE交换机，又或是带PSE功能的NVR(Network Video Recorder，网络硬盘录影机)等，受电设备60可以为PD设备，或是IPC(IP Camera，网络摄像机)等。

参见图5至图7所示，供电设备50可以包括物理层芯片(Port Physcial Layer,PHY)模块、接口模块、多个变压器、以及PSE模块，且接口模块可以为RJ45。其中，PSE模块的一端分别与第一变压器51a副边的抽头和第三变压器51c副边的抽头电连接，另一端分别与第二变压器51b副边的抽头和第四变压器51d副边的抽头电连接；物理层芯片模块分别与四个变压器的原边电连接，接口模块分别于四个变压器的副边电连接。

同理，对应受电设备60，其内部结构与供电设备50的内部结构类似，只是将供电设备50包括PSE模块，受电设备60包括PD模块，而其他模块，以及各模块的连接方式相同，在此不再赘述。

当然，供电设备50和受电设备60的内部结构并不限于图5至图7所示，还可以是其他能够实现供电设备50功能和受电设备60功能的结构，在此并不限定。

下面以图7所示的结构为例，对本实用新型实施例中的共模电压信号的传输过程和数据信号的传输过程进行说明。

供电设备50提供的Positive Vpse(用+表示)和Negative Vpse(用-表示)，从接口模块的八个信号端(即四个信号端组)上以共模的形式连接到无源网络转换器z1上设备接口模块对应的八个信号端(即四个信号端组)上，Positive Vpse在t1和t2对应的导线上传输时，因为第三电感L3具有通直流阻交流的特性，所以Positive Vpse会经过第三电感L3的抽头，按照箭头表示的路径传输到第一电感L1的A点，然后经过第一电感L1传输至D点，通过r1和r2输入的Positive Vpse则可以直接传输至第一电感L1的A点，再经过第一电感L1也传输至D点，使得从供电设备50输出的Positive Vpse均传输至D点。

对于通过h1和h2，以及f1和f2输入的Negative Vpse，同样可以直接传输至第二电感L2的B点，再经过第二电感L2传输至C点，这样即实现了共模电压的提取，即在C点和D点具有POE的共模电压。

经过单对线接口模块和单对线的传输，可以将与供电设备50电连接的无源网络转换器z1中的C点的Negative Vpse，传输至与受电设备60电连接的无源网络转换器z2中的G点，将与供电设备50电连接的无源网络转换器z1中的D点的Positive Vpse，传输至与受电设备60电连接的无源网络转换器z2中的H点，如此，使得与受电设备60电连接的无源网络转换器z2就接收到了共模电压信号。由于与受电设备60电连接的无源网络转换器z2中的第一电容C1和第二电容C2具有通交流隔直流的特性，所以Positive Vpse和Negative Vpse会经过第一电感L1和第二电感L2的作用，将Positive Vpse和Negative Vpse分别传输至设备接口模块的八个信号端(即四个信号端组)上，通过设备接口模块，将Positive Vpse和Negative Vpse传输至受电设备60中，最终实现了POE共模电压的供电和受电。

因供电设备50中的物理层芯片模块和受电设备60中的物理层芯片模块均工作在单对线通信模式下(如802.3bw)，所以两个无源网络转换器(z1和z2)之间可以用单对线连接(如双绞线)。对于数据信号(或网络信号)，可以差分信号的方式在与t1和t2电连接的导线上传输，由于两个无源网络转换器(z1和z2)中的电容均具有通交流隔直流的特性，所以数据信号会经过与供电设备50电连接的无源网络转换器z1中的第一电容C1和第二电容C2到达C点和D点，然后再经过单对线的传输达到与受电设备60电连接的无源网络转换器z2中的G点和H点，最后经过与受电设备60电连接的无源网络转换器z2中的第一电容C1和第二电容C2到达受电设备60中，从而实现了正常的数据通信。

其中，两个无源网络转换器(z1和z2)中的各电感对高频有抑制作用，因公式1：X_L＝2πFL，其中，X_L表示电感的感抗，F表示频率，L表示电感量，所以根据该公式1可知，电感量L越大，对信号的感抗X_L越大，可以理解为阻抗越大，从而可以避免信号的反射和失真，因此信号会沿着电感传输。

其中，两个无源网络转换器(z1和z2)中的各电容具有通交流隔直流，在交流部分依据公式2：X_C＝1/(2πFC)，其中，X_C表示电容的容抗，F表示频率，C表示电容值，所以根据公式2可知，电容值C越大或者信号频率F越高，均会使得交流阻抗X_C变小，进而使得信号在电容上的损耗也就越小，从而保证信号的有效传输。

上述过程是以图7所示的结构为例进行说明的，而对于图5和图6所示的结构，具体的工作过程与上述过程类似，在此不再赘述。

综上，在本实用新型实施例中，本实用新型实施例提供的无源网络转换器和以太网供电系统，可以有以下几种优势：第一，可以无源实现POE共模电压的提取，并能够叠加到单对线上。第二，对于现有POE方案，无需对供电设备和受电设备做任何改动，即在原有的供电设备和受电设备的结构的基础上，通过无源网络转换器则可以在单对线上传输共模电压信号，还可以保证供电设备和受电设备的正常识别和供电。第三，本实用新型实施例提供的无源网络转换器属于无源转换器，在共模电压信号和数据信号的传输方面损耗较少，或者说可以忽略，保证了信号的有效传输。第四，本实用新型实施例提供的无源网络转换器结构简单，制作成本低廉，且适用范围广泛，便于大规模的制作和使用。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种无源网络转换器，其特征在于，包括：用于与设备电连接的设备接口模块、用于与一对具有数据传输功能的导线电连接的单对线接口模块、共模电压处理模块、以及阻直模块；

所述设备接口模块和所述单对线接口模块，均用于传输共模电压信号和数据信号；

所述共模电压处理模块，用于对通过所述设备接口模块输入的多对所述共模电压信号进行处理，得到一对共模电压信号后传输至所述单对线接口模块，对通过所述单对线接口模块输入的一对共模电压信号进行处理，得到多对共模电压信号后传输至所述设备接口模块；

所述阻直模块，用于对所述设备接口模块传输的共模电压信号与所述单对线接口模块传输的共模电压信号进行隔离处理，以及在所述设备接口模块与所述单对线接口模块之间传输所述数据信号。

2.如权利要求1所述的无源网络转换器，其特征在于，所述共模电压处理模块具体用于：

提取通过所述设备接口模块的多个用于传输正极性共模电压信号的信号端输入的具有正极性的共模电压信号，并将提取到的具有正极性的共模电压信号叠加至所述单对线接口模块的第一信号端；提取通过所述设备接口模块的多个用于传输负极性共模电压信号的信号端输入的具有负极性的共模电压信号，并将提取到的具有负极性的共模电压信号叠加至所述单对线接口模块的第二信号端；

将通过所述单对线接口模块的第一信号端输入的具有正极性的共模电压信号，分别传输至所述设备接口模块的多个用于传输正极性共模电压信号的信号端，将通过所述单对线接口模块的第二信号端输入的具有负极性的共模电压信号，分别传输至所述设备接口模块的多个用于传输负极性共模电压信号的信号端。

3.如权利要求1所述的无源网络转换器，其特征在于，所述设备接口模块包括：分别用于传输极性相反的共模电压信号的第一信号端组和第二信号端组，各信号端组均包括两个信号端；所述单对线接口模块包括：分别用于传输极性相反的共模电压信号的第一信号端和第二信号端；

所述共模电压处理模块包括：第一电感和第二电感；

所述第一电感的第一端与所述单对线接口模块的所述第一信号端电连接，第二端与所述设备接口模块的所述第一信号端组电连接；

所述第二电感的第一端与所述单对线接口模块的所述第二信号端电连接，第二端与所述设备接口模块的所述第二信号端组电连接。

4.如权利要求1所述的无源网络转换器，其特征在于，所述设备接口模块包括第一信号端组、第二信号端组、第三信号端组和第四信号端组，各信号端组均包括两个信号端；在各信号端组中，其中两个信号端组用于传输具有正极性的共模电压信号，其余两个信号端组用于传输具有负极性的共模电压信号；所述单对线接口模块包括：分别用于传输极性相反的共模电压信号的第一信号端和第二信号端；

所述共模电压处理模块包括：第一电感、第二电感、以及具有中心抽头的第三电感；

所述第一电感的第一端与所述单对线接口模块的所述第一信号端电连接，第二端分别与所述第三电感的中心抽头、以及所述设备接口模块的所述第一信号端组电连接；

所述第二电感的第一端与所述单对线接口模块的所述第二信号端电连接，第二端分别与所述设备接口模块的所述第二信号端组和所述第三信号端组电连接；

所述第三电感连接于所述设备接口模块的所述第四信号端组中的两个信号端之间。

5.如权利要求3或4所述的无源网络转换器，其特征在于，所述共模电压处理模块包括的各电感的电感值均相同。

6.如权利要求1所述的无源网络转换器，其特征在于，所述设备接口模块包括用于传输所述共模电压信号和所述数据信号的第一信号端组，所述第一信号端组包括两个信号端；所述单对线接口模块包括用于传输所述共模电压信号和所述数据信号的第一信号端和第二信号端；

所述阻直模块包括：第一电容和第二电容；

所述第一电容连接于所述设备接口模块的所述第一信号端组中的其中一个信号端与所述单对线接口模块的第二信号端之间；

所述第二电容连接于所述设备接口模块的所述第一信号端组中的另一个信号端与所述单对线接口模块的第一信号端之间。

7.如权利要求6所述的无源网络转换器，其特征在于，所述第一电容和所述第二电容的电容值相同。

8.如权利要求1所述的无源网络转换器，其特征在于，所述设备接口模块包括RJ45接头或水晶头；

所述单对线接口模块包括接线端子或RJ45接头。

9.一种以太网供电系统，其特征在于，包括：两个如权利要求1-8任一项所述的无源网络转换器；

两个所述无源网络转换器的单对线接口模块通过具有数据传输功能的单对导线电连接；

其中一个所述无源网络转换器通过设备接口模块与供电设备电连接；

另一个所述无源网络转换器通过设备接口模块与受电设备电连接。

10.如权利要求9所述的以太网供电系统，其特征在于，针对两个所述无源网络转换器，所述设备接口模块、共模电压处理模块、阻直模块和所述单对线接口模块之间的连接关系相同。