DE112007001222B4 - Datenkoppler - Google Patents
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- H04B2203/5462—Systems for power line communications
- H04B2203/5483—Systems for power line communications using coupling circuits
Abstract
Ein Datenkoppler zum Koppeln von Daten zwischen einer elektrischen Leistungsleitung (20) und einer Kommunikationsvorrichtung (5), wobei der Datenkoppler folgende Merkmale aufweist: einen Metalldraht (21; 22); ein Antennensubstrat (10) mit einer Antenne, die nicht elektrisch auf Gleichstromweise mit der elektrischen Leistungsleitung (20) verbunden ist, wobei das Antennensubstrat (10) benachbart zu dem Metalldraht (21) angeordnet ist, wobei der Metalldraht (21; 22) um die elektrische Leistungsleitung (20) gewickelt ist und Enden des Metalldrahts (21; 22) nicht miteinander verbunden sind, wobei das Antennensubstrat (10) eine Induktorstruktur (L; L1, L2) und eine Kondensatorstruktur (C; C1a, C2a, C1b, 2b) umfasst.
Description
- Technisches Gebiet
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Datenkoppler und insbesondere auf einen Datenkoppler zum Ausführen einer Kommunikation unter Verwendung einer elektrischen Leistungsleitung.
- Hintergrund der Technik
- Als Datenkommunikationssysteme, die elektrische Leistungsleitungen verwenden, wurden verschiedene Datenkoppler zum Koppeln von Daten zwischen eine elektrische Leistungsleitung und eine Kommunikationsvorrichtung, wie z. B. ein Modem, vorgeschlagen. Zum Beispiel sind ein Datenkoppler, der einen induktiven Koppler umfasst, der einen Elektrische-Leistungsleitung-Leiter als primäre Wicklung verwendet, ein Kondensator, der über eine sekundäre Wicklung des induktiven Kopplers angeschlossen ist, zum Erzeugen einer Resonanzschaltung mit der sekundären Wicklung mit einer Frequenz innerhalb eines gewünschten Frequenzbandes, und ein Impedanzanpassungs-Transformator zum Verbinden einer Kommunikationsvorrichtung mit der sekundären Wicklung, in dem Patentdokument 1 offenbart.
- In dem Datenkoppler ist eine parallele Resonanzschaltung durch Bereitstellen eines Transformators auf einer elektrischen Leistungsleitung und Einfügen eines Kondensators auf einer Seite des Transformators in der Nähe einer sekundären Wicklung gebildet, und die Resonanzfrequenz der parallelen Resonanzschaltung ist im Wesentlichen auf die gleiche Frequenz eingestellt wie die Frequenz eines Hochfrequenzsignals, das zum Datenaustausch verwendet wird. Dementsprechend wird ein Hochfrequenzsignal, das für einen Datenaustausch verwendet werden soll, erhalten und zu einem Modem o. ä. übertragen, das die Datenverarbeitung ausführt.
- Da jedoch ein Wechselstrom von 100 V, der von einer elektrischen Leistungsleitung kommt, in einem solchen Datenkoppler fließen muss, ist die Verwendung eines Kupferdrahts, der der hohen Leistung widersteht, erforderlich. Somit besteht insofern ein Problem, als die Größe des Kopplers selbst zunimmt. Zusätzlich dazu, da ein Datenkoppler direkt mit einer elektrischen Leistungsleitung verbunden sein muss, besteht ein weiteres Problem darin, dass es umständlich ist, den Datenkoppler auf die elektrische Leistungsleitung zu installieren.
Patentdokument 1:Japanische, ungeprüfte Patentanmeldung Veröffentlichungsnummer (Übersetzung der PCT-Anmeldung) 2006-503504 - Aus der
DE 20 2005 007 632 U1 ist eine Vorrichtung zum Koppeln von Datensignalen an eine Spannungsversorgungsleitung bekannt. Die Spannungsversorgungsleitung weist einen Abschnitt auf, der in einer Schaltanlage verläuft und der zusammen mit anderen Bauteilen eine Leiterschleife bildet. Eine in ihrer Form der Leiterschleife nachgebildete Antenne ist benachbart zu der Leiterschleife vorgesehen. - Aus der
JP 2004-297 249 AA - Aus der
US 2004 0189 263 A1 ist ein Transponder zur drahtlosen Energieübertragung bekannt, der eine induktive Schnittstelle aufweist, die durch eine Parallelresonanzschaltung aus Antennenspule und Kondensator gebildet ist. - Die
JP 2003 134 007 A JP 2000 59 260 A - Offenbarung der Erfindung
- Probleme, die durch die Erfindung gelöst werden sollen
- Somit ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Datenkoppler geringer Größe bereitzustellen, dessen Installation einfach ausgeführt wird, der als ein Datenkommunikationssystem verwendet werden soll, das eine elektrische Leistungsleitung verwendet.
- Einrichtung zum Lösen der Probleme
- Um die oben erwähnte Aufgabe zu lösen, umfasst ein Datenkoppler zum Koppeln von Daten zwischen einer elektrischen Leistungsleitung und einer Kommunikationsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung einen Metalldraht und ein Antennensubstrat mit einer Antenne, die nicht elektrisch auf eine Gleichstromweise mit der elektrischen Leistungsleitung verbunden ist. Das Antennensubstrat ist benachbart zu der elektrischen Leistungsleitung angeordnet Der Metalldraht ist um die elektrische Leitungsleitung gewickelt und Enden des Metalldrahts sind nicht miteinander verbunden. Das Antennensubstrat umfasst eine Induktorstruktur und eine Kondensatorstruktur.
- Bei dem Datenkoppler gemäß der vorliegenden Erfindung wird durch Anordnen der Antenne benachbart zu der elektrischen Leistungsleitung, ohne zu verursachen, dass die Antenne elektrisch auf Gleichstromweise mit der elektrischen Leistungsleitung verbunden ist, ein Hochfrequenzsignal, das auf die elektrische Leistungsleitung überlagert ist, zu der Kommunikationsvorrichtung geliefert, und ein Hochfrequenzsignal von der Kommunikationsvorrichtung wird zu der elektrischen Leistungsleitung geliefert. Da nur ein Hochfrequenzsignal ausgetauscht wird, ohne zu verursachen, dass die Antenne auf Gleichstromweise mit der elektrischen Leistungsleitung verbunden wird, sind keine Maßnahmen notwendig, um hohen Spannungen zu widerstehen, und eine Reduzierung der Größe kann erreicht werden. Zusätzlich dazu, da die Antenne einfach entlang der elektrischen Leistungsleitung angeordnet ist, kann eine Installation der Antenne sehr einfach ausgeführt werden.
- Bei dem Datenkoppler gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Antenne eine Resonanzschaltung umfassen, die eine Induktorstruktur und eine Kondensatorstruktur umfasst. Zusätzlich dazu kann die Antenne zumindest zwei Resonanzschaltungen umfassen. Die Frequenz einer Hochfrequenz, die zwischen der elektrischen Leistungsleitung und der Kommunikationsvorrichtung ausgetauscht wird, wird von der Resonanzfrequenz der Resonanzschaltung bestimmt. In einem Fall, in dem die Antenne zwei oder mehr Resonanzschaltungen umfasst, kann das Frequenzband eines Sendesignals aufgrund einer Kopplung der Resonanzschaltungen erhöht werden.
- Die Antenne ist benachbart zu einem Metalldraht angeordnet, der um die elektrische Leistungsleitung gewickelt ist. In diesem Fall kann die Antenne benachbart zu einem Ende des Metalldrahts angeordnet sein. Alternativ kann die Antenne benachbart zu dem Metalldraht angeordnet sein, der um die elektrische Leistungsleitung auf solche Weise gewickelt ist, dass die Wicklungsrichtungen auf einer heißen Seite und einer kalten Seite der elektrischen Leistungsleitung entgegengesetzt zueinander sind. In einem Fall, in dem die Antenne benachbart zu dem Metalldraht angeordnet ist, der um die elektrische Leistungsleitung gewickelt ist, auf solche Weise, dass die Wicklungsrichtungen auf der heißen Seite und der kalten Seite der elektrischen Leistungsleitung entgegengesetzt zueinander sind, tritt aufgrund einer Differentialoperation des Metalldrahts eine Emission von elektromagnetischen Wellen aus dem Metalldraht nicht auf. Somit kann eine Energieübertragung effizient ausgeführt werden.
- Ein Modem mit einer Datenverarbeitungsfunktion kann gut als die Kommunikationsvorrichtung verwendet werden.
- Vorteile
- Da gemäß der vorliegenden Erfindung nur ein Hochfrequenzsignal ausgetauscht wird, ohne zu verursachen, dass eine Antenne elektrisch auf Gleichstromweise mit einer elektrischen Leistungsleitung verbunden wird, sind Maßnahmen, die unternommen werden müssen, um hohen Spannungen zu widerstehen, nicht notwendig, und eine Reduktion der Größe kann erreicht werden. Zusätzlich dazu, da die Antenne einfach entlang der elektrischen Leistungsleitung angeordnet ist oder die Antenne einfach benachbart zu einem Metalldraht angeordnet ist, der um die elektrische Leistungsleitung gewickelt ist, kann eine Installation der Antenne sehr einfach ausgeführt werden.
- Kurze Beschreibung der Zeichnungen
-
1 ist ein Ersatzschaltungsdiagramm, das einen Datenkoppler gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt. -
2 ist eine auseinandergezogene, perspektivische Ansicht, die ein Antennensubstrat gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt. -
3 ist ein Ersatzschaltungsdiagramm, das einen Datenkoppler gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt. -
4 ist eine auseinandergezogene, perspektivische Ansicht, die ein Antennensubstrat gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel zeigt. -
5 ist ein Graph, der eine Reflektionscharakteristik des zweiten Ausführungsbeispiels zeigt. -
6 ist ein erklärendes Diagramm, das eine zweite Kopplungsform zeigt, bei der ein Datenkoppler bei der vorliegenden Erfindung mit einer elektrischen Leistungsleitung gekoppelt ist. -
7 ist ein erklärendes Diagramm, das eine dritte Kopplungsform zeigt, bei der ein Datenkoppler bei der vorliegenden Erfindung mit einer elektrischen Leistungsleitung gekoppelt ist. - Beste Ausführung der Erfindung
- Datenkoppler gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung werden Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Bei den nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispielen sind Komponenten und Abschnitte, die den Ausführungsbeispielen gemeinsam sind, durch dieselben Bezugszeichen dargestellt, und Zeichen und Erklärungen dieser gemeinsamen Komponenten und Abschnitte werden nicht wiederholt.
- (Erstes Ausführungsbeispiel, siehe Fig. 1 und Fig. 2)
- Ein Datenkoppler
1A gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel umfasst eine Ersatzschaltung, die in1 gezeigt ist. Bei dem Datenkoppler1A ist eine Resonanzschaltung16 in ein Antennensubstrat10 eingebaut. Das Antennensubstrat10 ist benachbart zu einer elektrischen Netzleistungsleitung20 auf solche Weise installiert, dass das Antennensubstrat10 nicht elektrisch auf Gleichstromweise mit der elektrischen Leistungsleitung20 verbunden ist. Zusätzlich dazu ist ein Modem5 , das eine Kommunikationsvorrichtung mit einer Datenverarbeitungsfunktion ist, mit dem Antennensubstrat10 verbunden. - Die Resonanzschaltung
16 ist eine LC-Reihenresonanzschaltung, die ein Induktivitätselement L und ein Kapazitätselement C umfasst. Die Wicklungsachse einer spulenförmigen Elektrodenstruktur, die das Induktivitätselement L bildet, ist senkrecht zu der elektrischen Leistungsleitung20 angeordnet. Die Resonanzschaltung16 ist hauptsächlich magnetisch mit der elektrischen Leistungsleitung20 gekoppelt. - Die Resonanzschaltung
16 ist eine Schaltung zum Liefern eines Sendesignals mit einer spezifischen Frequenz zu der elektrischen Leistungsleitung20 und zum Auswählen eines Empfangssignals mit der spezifischen Frequenz von einem Hochfrequenzsignal, das auf die elektrische Leistungsleitung20 überlagert ist, und Liefern des Empfangssignals zu dem Modem5 . Die Resonanzschaltung16 ist bei der Frequenz des Sende- und Empfangs-Signals in Resonanz. - Genauer gesagt, wie in einer auseinandergezogenen, perspektivischen Ansicht von
2 gezeigt ist, ist das Antennensubstrat10 ein laminierter Körper, der durch Laminieren, Druckverbinden und Feuern dielektrischer Keramiklagen31A bis31F miteinander gebildet wird. Das Antennensubstrat10 umfasst die Lage31A , auf der Verbindungselektroden32 und Durchgangslochleiter33a gebildet sind; die Lage31B , auf der eine Kondensatorelektrode34a und ein Durchgangslochleiter33b gebildet sind; die Lage31C , auf der eine Kondensatorelektrode34b und Durchgangslochleiter33c und33b gebildet sind; die Lage31D (eine oder mehrere Lagen), auf der eine Leiterstruktur35a und Durchgangslochleiter33d und33b gebildet sind; die Lage31E (eine oder mehrere Lagen), auf der eine Leiterstruktur35b und Durchgangslochleiter33e und33b gebildet sind; und die Lage31F , auf der eine Leiterstruktur35c gebildet ist. - Durch Laminieren der Lagen
31A bis31F miteinander können die LC-Reihenresonanzschaltung, die das Induktivitätselement L umfasst, dessen Helix-Wicklungsachse senkrecht zu der elektrischen Leistungsleitung20 ist, und das Kapazitätselement C, das in Reihe mit dem Induktivitätselement L verbunden ist, erhalten werden. Die Kondensatorelektrode34a ist über den Durchgangslochleiter33a mit der Verbindungselektrode32 verbunden und ist ferner mit dem Modem5 verbunden. Ein Ende des Induktivitätselements L ist über den Durchgangslochleiter33b mit der Verbindungselektrode32 verbunden und ist ferner mit dem Modem5 verbunden. - Der Datenkoppler
1A empfängt ein Hochfrequenzsignal (z. B. in einem Frequenzband von 2 MHz bis 30 MHz oder einem UHF-Frequenzband), das auf die elektrische Leistungsleitung20 überlagert ist, von der elektrischen Leistungsleitung20 , verursacht, dass die Resonanzschaltung16 (die LC-Reihenresonanzschaltung, die das Induktivitätselement L und das Kapazitätselement C umfasst) schwingt bzw. in Resonanz ist, die hauptsächlich magnetisch mit der elektrischen Leistungsleitung20 gekoppelt ist, und liefert ein Empfangssignal nur in einem spezifischen Frequenzband zu dem Modem5 . Ein Ausgangssignal von einer Informationsvorrichtung, wie z. B. einen Personalcomputer, der nicht dargestellt ist, wird in die Resonanzschaltung16 über das Modem5 eingegeben. Die Resonanzschaltung16 führt eine Reflexionsmodulation des Ausgangssignals aus, um die Frequenz des Ausgangssignals an eine spezifische Frequenz anzupassen. Dann wird das Sendesignal von dem Induktivitätselement L durch eine magnetische Kopplung zu der elektrischen Leistungsleitung20 übertragen. - Bei dem ersten Ausführungsbeispiel ist das Antennensubstrat
10 nicht elektrisch auf Gleichstromweise mit der elektrischen Leistungsleitung20 verbunden, und nur ein Hochfrequenzsignal wird ausgetauscht. Somit sind Maßnahmen, die unternommen werden sollen, um hohen Spannungen zu widerstehen, nicht notwendig und eine Reduktion der Größe kann erreicht werden. Zusätzlich dazu, da das Antennensubstrat10 einfach entlang der elektrischen Leistungsleitung20 angeordnet ist, kann eine Installation des Antennensubstrats10 sehr einfach ausgeführt werden. Genauer gesagt, da die Wicklungsachse der spulenförmigen Elektrodenstruktur senkrecht zu der elektrischen Leistungsleitung20 angeordnet ist, nimmt eine Magnetflusskomponente im Hinblick auf die elektrische Leistungsleitung20 zu. Somit nimmt die Übertragungseffizienz von Signalenergie zu, wodurch ein hoher Gewinn erreicht wird. - (2. Ausführungsbeispiel, siehe Fig. 3 bis Fig. 5)
- Ein Datenkoppler
1B gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel umfasst eine Ersatzschaltung, die in3 gezeigt ist. Bei dem Datenkoppler1B umfasst die Resonanzschaltung16 Induktivitätselemente L1 und L2, die magnetisch miteinander gekoppelt sind. Das Induktivitätselement L1 ist mit dem Modem5 verbunden, mit Kapazitätselementen C1a und C1b zwischen denselben, und ist parallel zu dem Induktivitätselement L2 geschaltet, mit Kapazitätselementen C2a und C2b zwischen denselben. Anders ausgedrückt umfasst die Resonanzschaltung16 eine LC-Reihenresonanzschaltung, die das Induktivitätselement L1 und die Kapazitätselemente C1a und C1b umfasst; und eine LC-Reihenresonanzschaltung, die das Induktivitätselement L2 und die Kapazitätselemente C2a und C2b umfasst. Die LC-Reihenresonanzschaltungen sind miteinander durch magnetische Kopplung gekoppelt, was in3 durch M dargestellt ist. Beide Induktivitätselemente L1 und L2 sind magnetisch mit der elektrischen Leistungsleitung20 gekoppelt. - Genauer gesagt, wie in einer auseinandergezogenen, perspektivischen Ansicht von
4 gezeigt ist, ist das Antennensubstrat10 ein laminierter Körper, der durch Laminieren, Druckverbinden und Feuern dielektrischer Keramiklagen81A bis81H miteinander gebildet wird. Das Antennensubstrat10 umfasst die Lage81A , die einfach ist; die Lage81B , auf der Leiterstrukturen82a und82b und Durchgangslochleiter83a ,83b ,84a und84b gebildet sind; die Lage81C , auf der Leiterstrukturen82a und82b und Durchgangslochleiter83c ,84c ,83e und84e gebildet sind; die Lage81D , auf der Leiterstrukturen82a und82b und Durchgangslochleiter83d ,84d ,83e und84e gebildet sind; die Lage81E , auf der Kondensatorelektroden85a und85b und Durchgangslochleiter83e gebildet sind; die Lage81F , auf der Kondensatorelektroden86a und86b gebildet sind; die Lage81G , die einfach ist; und die Lage81H , auf deren Rückoberfläche Kondensatorelektroden87a und87b gebildet sind. - Durch Laminieren der Lagen
81A bis81H miteinander sind die Leiterstrukturen82a über die Durchgangslochleiter83b und83c verbunden, um das Induktivitätselement L1 zu bilden, und die Leiterstrukturen82b sind über die Durchgangslochleiter84b und84c verbunden, um das Induktivitätselement L2 zu bilden. Die Kondensatorelektroden86a und87a bilden das Kapazitätselement C1a, und die Kondensatorelektrode86a ist über die Durchgangslochleiter83e mit einem Ende des Induktivitätselements L1 verbunden. Die Kondensatorelektroden86b und87b bilden das Kapazitätselement C1b, und die Kondensatorelektrode86b ist über den Durchgangslochleiter83d mit dem anderen Ende des Induktivitätselements L1 verbunden. Zusätzlich dazu bilden die Kondensatorelektroden85a und86b das Kapazitätselement C2a, und die Kondensatorelektrode85a ist über die Durchgangslochleiter84e mit einem Ende des Induktivitätselements L2 verbunden. Die Kondensatorelektroden85b und86b bilden das Kapazitätselement C2b und die Kondensatorelektrode85b ist über den Durchgangslochleiter84d mit dem anderen Ende des Induktivitätselements L2 verbunden. - Operationen und Vorteile, die bei dem zweiten Ausführungsbeispiel erreicht werden können, sind im Grunde ähnlich zu jenen, die bei dem ersten Ausführungsbeispiel erreicht werden. Das heißt, der Datenkoppler
1B empfängt ein Hochfrequenzsignal (z. B. in einem Frequenzband von 2 MHz bis 30 MHz oder einem UHF-Frequenzband), das auf die elektrische Leistungsleitung20 überlagert ist, von der elektrischen Leistungsleitung20 , verursacht, dass die Resonanzschaltung16 (die LC-Reihenresonanzschaltung, die das Induktivitätselement L1 und die Kapazitätselemente C1a und C1b umfasst; und die LC-Reihenresonanzschaltung, die das Induktivitätselement L2 und die Kapazitätselemente C2a und C2b umfasst), die hauptsächlich magnetisch mit der elektrischen Leistungsleitung20 gekoppelt ist, in Resonanz ist, und liefert ein Empfangssignal nur in einem spezifischen Frequenzband zu dem Modem5 . Ein Ausgangssignal aus einer Informationsvorrichtung, wie z. B. einem Personalcomputer, der nicht dargestellt ist, wird in die Resonanzschaltung16 über das Modem5 eingegeben. Die Resonanzschaltung16 führt eine Reflexionsmodulation des Ausgangssignals aus, um die Frequenz des Ausgangssignals an eine spezifische Frequenz anzupassen. Dann wird ein Sendesignal von den Induktivitätselementen L1 und L2 durch magnetische Kopplung zu der elektrischen Leistungsleitung20 übertragen. - Genauer gesagt kann bei dem zweiten Ausführungsbeispiel, wie in
5 gezeigt ist, als ein Frequenzband X im Hinblick auf eine Reflexionscharakteristik (ein Frequenzband bei –5 dB), ein sehr breites Frequenzband von 150 MHz oder mehr erreicht werden. Solch ein breites Frequenzband kann erreicht werden, da die Resonanzschaltung16 eine Mehrzahl von LC-Resonanzschaltungen umfasst, die die Induktivitätselemente L1 und L2 umfassen, die magnetisch miteinander mit einem hohen Kopplungsgrad gekoppelt sind. Zusätzlich dazu, da die Kapazitätselemente C1a und C1b auf einer Stufe nach dem Modem5 vorgesehen sind, kann eine Stoß-Widerstandsfähigkeit verbessert werden. - (Kopplungsform zwischen Datenkoppler und elektrischer Leistungsleitung, siehe Fig. 6 und Fig. 7)
- Die Kopplungsform des Datenkopplers
1A oder1B mit der oben beschriebenen Konfiguration ist nicht notwendigerweise auf eine Kopplungsform begrenzt, bei der der Datenkoppler1A oder1B einfach benachbart zu der elektrischen Leistungsleitung20 angeordnet ist, wie in1 oder3 gezeigt ist (hierin nachfolgend bezeichnet als eine erste Kopplungsform). Die Kopplungsform des Datenkopplers1A oder1B kann eine Kopplungsform sein, bei der der Datenkoppler1A oder1B benachbart zu den elektrischen Leistungsleitungen20(a) und20(b) angeordnet ist, oder eine elektrische Leistungsleitung20 mit einem Metalldraht21 oder22 , der um die elektrischen Leistungsleitungen20(a) und20(b) gewickelt istq, oder mit der elektrischen Leistungsleitung20 zwischen denselben, wie in6 oder7 gezeigt ist. - Das heißt, bei einer zweiten Kopplungsform, die in
6 gezeigt ist, ist der Metalldraht21 um die elektrische Leistungsleitung20(a) auf einer heißen Seite gewickelt und um die elektrische Leistungsleitung20(b) auf einer kalten Seite gewickelt, in entgegengesetzten Richtungen, und das Antennensubstrat des Datenkopplers1A oder1B ist benachbart zu dem Metalldraht21 angeordnet. Der Metalldraht21 , der um die elektrischen Leistungsleitungen20(a) und20(b) in entgegengesetzten Richtungen gewickelt ist, ist magnetisch mit der Resonanzschaltung in dem Antennensubstrat gekoppelt, und Energie wird effizient zwischen den elektrischen Leistungsleitungen20(a) und20(b) und der Resonanzschaltung übertragen. Das heißt, ein Hochfrequenzsignal von der Resonanzschaltung in dem Antennensubstrat wird durch den Metalldraht21 zu den elektrischen Leistungsleitungen20(a) und20(b) übertragen, und ein Hochfrequenzsignal, das auf die elektrischen Leistungsleitungen20(a) und20(b) überlagert ist, wird durch den Metalldraht21 zu der Resonanzschaltung in dem Antennensubstrat übertragen. Obwohl elektromagnetische Wellen basierend auf dem Hochfrequenzsignal, das auf die elektrischen Leistungsleitungen20(a) und20(b) überlagert ist, emittiert werden, da der Metalldraht21 um die elektrischen Leistungsleitungen20(a) und20(b) in entgegengesetzten Richtungen gewickelt ist, werden die elektromagnetischen Wellen aufgrund der entgegengesetzten Phasen aufgehoben. Somit strahlen die elektromagnetischen Wellen eigentlich nicht. - Bei der zweiten Kopplungsform muss die Anzahl von Umwicklungen und die Länge des Metalldrahts
21 , der um die elektrische Leistungsleitung20(a) gewickelt ist, dieselbe sein wie die Anzahl von Umwicklungen und die Länge des Metalldrahts21 , der um die elektrische Leistungsleitung20(b) gewickelt ist. Eine elektromagnetische Welle, die in dem Metalldraht21 erzeugt wird, der um jede der elektrischen Leistungsleitungen20(a) und20(b) gewickelt ist, ist proportional zu dem Quadrat der Anzahl von Umwicklungen des Metalldrahts21 und umgekehrt proportional zu der Länge des Metalldrahts21 . Somit, um elektromagnetische Wellen vollständig aufzuheben, die in dem Metalldraht21 erzeugt werden, der um die elektrischen Leistungsleitung20(a) und20(b) gewickelt ist, muss die Anzahl von Umwicklungen und die Länge des Metalldrahts21 , der um die elektrische Leistungsleitung20(a) gewickelt ist, dieselbe sein wie die Anzahl von Umwicklungen und die Länge des Metalldrahts21 , der um die elektrische Leistungsleitung20(b) gewickelt ist. Ferner, da der Metalldraht21 eine Mehrzahl von Malen um jede der elektrischen Leistungsleitungen20(a) und20(b) gewickelt ist, kann die Effizienz bei der Übertragung eines Signals zu dem Datenkoppler1A oder1B erhöht werden. Somit kann die Flexibilität bei den Positionen des Datenkopplers1A oder1B und der elektrischen Leistungsleitungen20(a) und20(b) erhöht werden. - Bei einer dritten Kopplungsform, die in
7 gezeigt ist, ist der Metalldraht22 , der eine Bandform aufweist, um die elektrische Leistungsleitung20 gewickelt, und das Antennensubstrat des Datenkopplers1A oder1B ist an einen Endabschnitt23 des Metalldrahts22 mit breiter Breite angebracht. Eine elektrische Feldkopplung wird hauptsächlich zwischen dem Metalldraht22 und der Resonanzschaltung in dem Antennensubstrat erreicht. Ein Hochfrequenzsignal wird durch den Metalldraht22 zwischen der elektrischen Leistungsleitung20 und der Resonanzschaltung übertragen. - (Andere Ausführungsbeispiele)
- Die vorliegende Erfindung ist nicht auf einen der Datenkoppler gemäß den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen beschränkt. Verschiedene Änderungen können an der vorliegenden Erfindung innerhalb des Schutzbereichs der vorliegenden Erfindung ausgeführt werden.
- Zum Beispiel können die Details der internen Konfiguration eines Antennensubstrats auf eine gewünschte Weise entworfen sein. Das Antennensubstrat kann aus organischen Materialien anstelle von Keramikmaterialien hergestellt sein. Zusätzlich dazu können verschiedene Formen beim Verbinden eines Modems auf das Antennensubstrat angenommen werden.
- Industrielle Anwendbarkeit
- Wie oben beschrieben wurde, ist die vorliegende Erfindung nützlich für einen Datenkoppler, zum Ausführen einer Kommunikation unter Verwendung einer elektrischen Leistungsleitung. Genauer gesagt ist die vorliegende Erfindung insofern ausgezeichnet, als der Datenkoppler klein ist und eine Installation des Datenkopplers einfach ausgeführt werden kann.
Claims (5)
- Ein Datenkoppler zum Koppeln von Daten zwischen einer elektrischen Leistungsleitung (
20 ) und einer Kommunikationsvorrichtung (5 ), wobei der Datenkoppler folgende Merkmale aufweist: einen Metalldraht (21 ;22 ); ein Antennensubstrat (10 ) mit einer Antenne, die nicht elektrisch auf Gleichstromweise mit der elektrischen Leistungsleitung (20 ) verbunden ist, wobei das Antennensubstrat (10 ) benachbart zu dem Metalldraht (21 ) angeordnet ist, wobei der Metalldraht (21 ;22 ) um die elektrische Leistungsleitung (20 ) gewickelt ist und Enden des Metalldrahts (21 ;22 ) nicht miteinander verbunden sind, wobei das Antennensubstrat (10 ) eine Induktorstruktur (L; L1, L2) und eine Kondensatorstruktur (C; C1a, C2a, C1b,2b ) umfasst. - Der Datenkoppler gemäß Anspruch 1, bei dem das Antennensubstrat (
10 ) zumindest zwei Resonanzschaltungen umfasst. - Der Datenkoppler gemäß Anspruch 1, bei dem das Antennensubstrat (
10 ) benachbart zu einem Ende des Metalldrahts (22 ) angeordnet ist. - Der Datenkoppler gemäß Anspruch 1, bei dem der Metalldraht (
21 ) um die elektrische Leistungsleitung (20 ) auf solche Weise gewickelt ist, dass die Wicklungsrichtungen auf einer heißen Seite (20(a) ) und einer kalten Seite (20(b) ) der elektrischen Leistungsleitung (20 ) entgegengesetzt zueinander sind. - Der Datenkoppler gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die Kommunikationsvorrichtung (
5 ) ein Modem mit einer Datenverarbeitungsfunktion ist.
Applications Claiming Priority (5)
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