DE202013102235U1

DE202013102235U1 - Netzwerksignalkopplungs- und EMI-Schutzschaltung

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Publication number: DE202013102235U1
Application number: DE201320102235
Authority: DE
Original assignee: Ajoho Enterprise Co Ltd
Current assignee: Ajoho Enterprise Co Ltd
Priority date: 2013-02-04
Filing date: 2013-05-22
Publication date: 2013-06-12
Anticipated expiration: 2023-05-23
Also published as: JP3185034U; TWM468848U

Abstract

Netzwerksignalkopplungs- und EMI-Schutzschaltungseinheit, umfassend eine Schaltungsplatine (4), ein spannungsgesteuertes chipintegriertes Netzwerk (3), welches auf der Schaltungsplatine (4) installiert ist und eingerichtet ist, um eine Antriebsspannung bereitstellen, einen Netzwerkadapter (2) und eine Verarbeitungsschaltung (1), welche auf der Schaltungsplatine (4) installiert ist und zwischen dem spannungsgesteuerten chipintegrierten Netzwerk (3) und dem Netzwerkadapter (2) elektrisch verbunden ist und durch die Antriebsspannung betrieben werden kann, welche von dem spannungsgesteuerten chipintegrierten Netzwerk (3) ausgegeben wird, zum Verarbeiten von Netzwerksignalen, wobei die Verarbeitungsschaltung (1) ein erstes Verbindungsende (10) und ein gegenüberliegendes zweites Verbindungsende (11), mindestens einen zweidrahtigen Kanal (12), welcher zwischen dem ersten Verbindungsende (10) und dem zweiten Verbindungsende (11) elektrisch verbunden ist, wobei jeder der zweidrahtigen Kanäle (12) zwei Drähte (121) umfasst, welche parallel zwischen dem ersten Verbindungsende (10) und dem zweiten Verbindungsende (11) elektrisch verbunden sind, ein Kopplungsmodul (13), welches in jedem der zweidrahtigen Kanäle (12) zum Koppeln von Netzwerksignalen zwischen dem spannungsgesteuerten chipintegrierten Netzwerk (3) und dem Netzwerkadapter (2) installiert ist, wobei jedes der Kopplungsmodule (13) zwei erste Kondensatoren (131) umfasst, welche jeweils in den beiden Drähten (121) des jeweiligen der zweidrahtigen Kanäle (12) installiert sind, und ein EMI-Schutzmodul (14) umfasst, welches in jedem der zweidrahtigen Kanäle (12) zum Filtern von Resonanzwellen installiert ist, wobei jedes der EMI-Schutzmodule (14) zwei Induktoren (141) umfasst, welche jeweils in den beiden Drähten (121) des jeweiligen der zweidrahtigen Kanäle (12) installiert sind.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung:
Die vorliegende Erfindung betrifft Netzwerktechnik und insbesondere eine Netzwerksignalkopplungs- und EMI-Schutzschaltung, welche eine Verarbeitungsschaltung mit Kopplungsmodulen und EMI-Schutzmodulen verwendet, um Elektrizität zu isolieren und Resonanzwellen zu absorbieren, wobei eine Netzwerksignalkopplungs-Leistung und eine Netzwerksignalübertragungs-Stabilität verbessert werden.
2. Beschreibung der verwandten Technik:
Der schnellen Entwicklung der Computertechnik folgend sind Tischcomputer und Notebook-Computer gut entwickelt und in verschiedenen Feldern für verschiedene Anwendungen weit verbreitet. Ein Markttrend ist es, Computer mit hoher Arbeitsgeschwindigkeit und kleiner Größe bereitzustellen. Weiterhin bringt Netzwerkkommunikationstechnik Menschen einander näher, wobei sie Menschen hilft, Informationen über Leben, Lernen, Arbeiten und Freizeitaktivitäten zu sammeln. Mittels Netzwerkkommunikation können Menschen miteinander kommunizieren, um in Echtzeit Informationen, Werbebotschaften oder E-Mail zu senden. Weiterhin können Menschen durch das Internet Informationen suchen, Sofortmitteilungen senden oder online Videospiele spielen. Die Entwicklung der Computertechnik macht die Beziehung zwischen Menschen und Netzwerk unerschütterlich und untrennbar.
Ein Verbinden eines Computers oder einer elektronischen Vorrichtung mit einem Netzwerk zur Datenübertragung kann durch ein Kabelverbindungsverfahren oder durch ein drahtloses Übertragungsprotokoll vorgenommen werden. Ein Kabelverbindungsverfahren benötigt die Installation eines Netzwerkadapters. Ein herkömmlicher Netzwerkadapter weist darin eingebaute Übertragermodule und Gleichtakt-Unterdrückungsmodule auf. Wie in 8 gezeigt, umfasst ein herkömmlicher Netzwerkadapter eine Schaltungsplatine A und mehrere Übertragerspulen B und Filterspulen C, welche auf der Schaltungsplatine A installiert sind. Jede der Übertragerspulen B und Filterspulen C umfasst einen Drahtkern D und einen Leitungsdraht D1, welcher um den Drahtkern D gewickelt ist, wobei seine Enden mit jeweiligen Kontakten auf der Schaltungsplatine A verbunden sind. Weil die Wicklungen der Übertragerspulen B und der Filterspulen C nicht von einer automatischen Maschine erstellt werden können und durch Handarbeit hergestellt werden müssen, ist die Herstellungseffizienz dieser Art des Netzwerkadapters gering. Weiterhin kann der Leitungsdraht beim Wickeln leicht brechen, wodurch die Kosten erhöht werden. Weiterhin kann eine Herstellung durch Handarbeit die Straffheit der Spulenwicklung und die Anzahl der Windungen nicht genau steuern, wobei eine Stabilität der Produktqualität beeinträchtigt wird.
Weiterhin hat sich aufgrund der Entwicklung der Netzwerk-Anwendungstechnik eine Netzwerk-Datenübertragungskapazität stark erhöht. Um den Bedarf an einer hohen Datenübertragungskapazität zu erfüllen, wurde die Netzwerk-Übertragungsgeschwindigkeit von den frühen 10 Mbps auf 100 Mbps oder 1 Gbps stark verbessert. Heutzutage kann eine Übertragungsgeschwindigkeit eines optischen Glasfasernetzwerks bis zu 10 Gbps und höher betragen. Eine Übertragerspule B ist eine Induktionsspule, die Impedanz (Z) einer Induktionsspule ist eine induktive Reaktanz, und ihre Einheit ist Ohm (Ω). Die induktive Reaktanz wird mit der Gleichung Z = 2π·f·L berechnet, wobei: f = Frequenz und ihre Einheit Hertz (Hz) ist; L = Induktivität der Induktionsspule und ihre Einheit Henry (H) ist. Der oben stehend beschriebene Netzwerkadapter setzt die Eigenschaft der Induktivität der Übertragerspulen B ein, um Elektrizität zu isolieren und Signale zu koppeln. Um Signale von der Primärseite auf die Sekundärseite zu übertragen, muss jede Übertragerspule B eine vorgegebene Induktivität aufweisen. Aus der oben stehenden Gleichung ist bekannt, dass eine induktive Reaktanz direkt proportional zu der Arbeitsfrequenz und der Induktivität der Induktionsspule ist. Wenn die Signalfrequenz erhöht wird, wird relativ die Induktivitätsreaktanz erhöht (man siehe die Vergleichskurve von Frequenz und Induktivitätsreaktanz auf der Grundlage eines in 9 gezeigten Kondensators von 350 µH). Jedoch bewirkte eine erhöhte induktive Reaktanz eine erhöhte Signaldämpfung, was zu Netzwerkverbindungsverlust oder einer dramatischen Verlangsamung der Netzwerk-Übertragungsgeschwindigkeit führt. Wenn, wie in 10 gezeigt, der Einfügungsverlust des Übertragers –3dB erreicht, wird die Antwortfrequenz 0,45 MHz ~ 240 MHz. Über diesem Bereich erhöht sich der Einfügungsverlust schnell. Deshalb muss die Arbeitsfrequenz innerhalb einer relativ schmaleren Bandbreite gesteuert werden. Weiterhin ist, wenn die Netzwerk-Übertragungsgeschwindigkeit 1 Gbps erreicht, aufgrund der Kennlinienkurve der Übertragerspulen B mit einer geringen Intensität bei einer geringen Frequenz, mit einer hohen Intensität bei einer mittleren Frequenz und mit einer geringen Intensität bei einer hohen Frequenz die Signalintensität der Übertragerspulen B vermindert, wobei sie unfähig sind, die Produktanforderungen zu erfüllen.
Deshalb gibt es einen starken Bedarf für eine Netzwerksignalkopplung und eine EMI-Schutzschaltungseinheit, welche die Nachteile einer instabilen Qualität, hoher Kosten, Unfähigkeit einer automatisierten Herstellung und einer geringen Signalintensität bei einer hohen Netzwerk-Übertragungsgeschwindigkeit des Netzwerkadapterentwurfs nach dem Stand der Technik eliminiert.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung wurde mit Blick auf die Umstände erzielt. Es ist deshalb die Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Netzwerksignalkopplungs- und EMI-Schutzschaltungseinheit bereitzustellen, welche Kopplungsmodule, um Elektrizität zu isolieren, und EMI-Schutzmodule verwendet, um Resonanzwellen zu absorbieren, wobei eine Signalkopplungsleistung und eine Netzwerksignalübertragungs-Stabilität verbessert werden.
Um dies und andere Aufgaben der vorliegenden Erfindung zu erzielen, umfasst eine Netzwerksignalkopplungs- und EMI-Schutzschaltungseinheit gemäß der vorliegenden Erfindung ein spannungsgesteuertes chipintegriertes Netzwerk, einen Netzwerkadapter und eine Verarbeitungsschaltung, welche zwischen dem spannungsgesteuerten chipintegrierten Netzwerk und dem Netzwerkadapter elektrisch angeschlossen ist und durch eine Betriebsspannung betrieben werden kann, welche von dem spannungsgesteuerten chipintegrierten Netzwerk ausgegeben wird, um Netzwerksignale zu verarbeiten. Die Verarbeitungsschaltung umfasst ein erstes Verbindungsende bzw. ein gegenüberliegendes zweites Verbindungsende, welche mit dem spannungsgesteuerten chipintegrierten Netzwerk und dem Netzwerkadapter elektrisch verbunden sind, ein Kopplungsmodul, welches in jedem zweidrahtigen Kanal zwischen dem ersten Verbindungsende und dem gegenüberliegenden zweiten Verbindungsende zum Isolieren von Elektrizität und zum Koppeln von Netzwerksignalen installiert ist, und ein EMI-Schutzmodul, welches in jedem zweidrahtigen Kanal zwischen dem ersten Verbindungsende und dem gegenüberliegenden zweiten Verbindungsende zum Absorbieren von Resonanzwellen mit hoher Frequenz installiert ist, um eine elektromagnetische Interferenz zu vermeiden, eine Signalkopplungsleistung und eine Signalübertragungsstabilität zu verbessern.
Weiterhin umfasst jedes EMI-Schutzmodul zwei Induktoren, welche jeweils in den beiden Drähten des jeweiligen zweidrahtigen Kanals installiert sind, und zwei Kondensatoren, welche in Reihe zwischen den beiden Drähten des jeweiligen zweidrahtigen Kanals zum Filtern von Resonanzwellen mit geringer Frequenz sowie mit hoher Frequenz verbunden und geerdet sind, um eine elektromagnetische Interferenz zu vermeiden und eine Signalübertragungsstabilität zu verbessern.
Weiterhin können die Kondensatoren jedes EMI-Schutzmoduls, welche in Reihe zwischen den beiden Drähten des jeweiligen zweidrahtigen Kanals elektrisch verbunden sind, zwischen den beiden Induktoren des jeweiligen EMI-Schutzmoduls und dem ersten Verbindungsende der Verarbeitungsschaltung elektrisch verbunden sein. Ersatzweise können die Kondensatoren jedes EMI-Schutzmoduls, welche in Reihe zwischen den beiden Drähten des jeweiligen zweidrahtigen Kanals elektrisch verbunden sind, zwischen den beiden Induktoren des jeweiligen EMI-Schutzmoduls und dem zweiten Verbindungsende der Verarbeitungsschaltung elektrisch verbunden sein. Dieser Schaltungsentwurf der vorliegenden Erfindung verwendet einfach normale elektronische Komponenten, welche unmittelbar, ohne Drahtwicklungen in Handarbeit, durch eine automatische Maschine mit einer Schaltungsplatine verbunden werden können, wobei eine Qualitätskontrolle der Komponenten erleichtert wird, die Produktausbeute verbessert wird und eine Eignung zur Massenherstellung gegeben ist, um die Herstellungskosten zu reduzieren.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Blockdiagramm einer Netzwerksignalkopplungs- und EMI-Schutzschaltungseinheit gemäß der vorliegenden Erfindung.
2 ist ein Schaltplan der Verarbeitungsschaltung der Netzwerksignalkopplungs- und EMI-Schutzschaltungseinheit gemäß der vorliegenden Erfindung.
3 ist eine alternative Form des Blockdiagramms der Netzwerksignalkopplungs- und EMI-Schutzschaltungseinheit gemäß der vorliegenden Erfindung.
4 ist ein Schaltplan einer alternativen Form der Verarbeitungsschaltung der Netzwerksignalkopplungs- und EMI-Schutzschaltungseinheit gemäß der vorliegenden Erfindung.
5 ist ein Schaltplan einer anderen alternativen Form der Verarbeitungsschaltung der Netzwerksignalkopplungs- und EMI-Schutzschaltungseinheit gemäß der vorliegenden Erfindung.
6 ist eine Intensität-Frequenz-Kurve, welche aus einem Netzwerksignal erhalten wurde, welches durch die Kopplungsmodule der Verarbeitungsschaltung der Netzwerksignalkopplungs- und EMI-Schutzschaltungseinheit gemäß der vorliegenden Erfindung verarbeitet wurde.
7 ist eine Intensität-Frequenz-Kurve, welche aus einem Netzwerksignal erhalten wurde, welches durch die Kopplungsmodule und die EMI-Schutzmodule der Verarbeitungsschaltung der Netzwerksignalkopplungs- und EMI-Schutzschaltungseinheit gemäß der vorliegenden Erfindung verarbeitet wurde.
8 illustriert die Anordnung der Übertragerspulen und Filterspulen auf einer Schaltungsplatine gemäß dem Stand der Technik.
9 ist eine induktive Reaktanz-Frequenz-Kurve, welche aus einem Netzwerksignal erhalten wurde, welches durch den Entwurf nach dem Stand der Technik verarbeitet wurde.
10 ist eine Frequenzantwortkurve, welche aus einem herkömmlichen Übertrager erhalten wurde.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Unter Bezugnahme auf 1 und 2 wird ein Blockdiagramm einer Netzwerksignalkopplungs- und EMI-Schutzschaltungseinheit gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt. Wie illustriert, umfasst die Netzwerksignalkopplungs- und EMI-Schutzschaltungseinheit einen Netzwerkadapter 2, ein chipintegriertes Netzwerk 3, eine Schaltungsplatine 4 und eine Verarbeitungsschaltung 1, welche auf der Schaltungsplatine 4 installiert ist und ihre zwei gegenüberliegenden Enden aufweist, welche mit dem Netzwerkadapter 2 bzw. dem chipintegrierten Netzwerk 3 elektrisch verbunden sind.
Die Verarbeitungsschaltung 1 umfasst ein erstes Verbindungsende 10, welches mit dem Netzwerkadapter 2 elektrisch verbunden ist, ein zweites Verbindungsende 11, welches mit dem chipintegrierten Netzwerk 3 elektrisch verbunden ist, mehrere zweidrahtige Kanäle 12, welche zwischen dem ersten Verbindungsende 10 und dem zweiten Verbindungsende 11 elektrisch verbunden sind, und mehrere Kopplungsmodule 13 bzw. EMI-Schutzmodule 14, welche in den zweidrahtigen Kanälen 12 installiert sind, und zwischen dem ersten Verbindungsende 10 bzw. dem zweiten Verbindungsende 11 elektrisch verbunden sind. Jeder zweidrahtige Kanal 12 ist aus zwei Drähten 121 ausgebildet. Jedes Kopplungsmodul 13 umfasst zwei erste Kondensatoren 131, welche jeweils mit den beiden Drähten 121 des jeweiligen zweidrahtigen Kanals 12 elektrisch verbunden sind. Jedes EMI-Schutzmodul 14 umfasst zwei Induktoren 141 (wie beispielsweise Magnetperlen, Magnetperlenstecker, Chip-Perlen, Induktoren mit Drahtwicklungen, Chip-Induktoren, steckbare Induktoren oder Gleichtaktinduktoren), welche jeweils mit den beiden Drähten 121 des jeweiligen zweidrahtigen Kanals 12 elektrisch verbunden sind.
Unter Bezugnahme auf 3 bis 5 und wieder auf 1 und 2 umfasst jedes EMI-Schutzmodul 14 weiterhin zwei zweite Kondensatoren 142, welche in Reihe zwischen den beiden Drähten 121 des jeweiligen zweidrahtigen Kanals 12 elektrisch verbunden sind. Die zweiten Kondensatoren 142 der EMI-Schutzmodule 14 können mit den beiden Drähten 121 des jeweiligen zweidrahtigen Kanals 12 zwischen den Induktoren 141 der jeweiligen EMI-Schutzmodule 14 und des ersten Verbindungsendes 10 der Verarbeitungsschaltung 1 elektrisch verbunden sein (man siehe 4). Ersatzweise können die zweiten Kondensatoren 142 der EMI-Schutzmodule 14 mit den beiden Drähten 121 des jeweiligen zweidrahtigen Kanals 12 zwischen den Induktoren 141 der jeweiligen EMI-Schutzmodule 14 und des zweiten Verbindungsendes 11 der Verarbeitungsschaltung 1 elektrisch verbunden sein (man siehe 5). Weiterhin weisen die zweiten Kondensatoren 142 der EMI-Schutzmodule 14 jeder eines ihrer Enden, welches jeweils mit den jeweiligen Induktoren 141 der EMI-Schutzmodule 14 elektrisch verbunden ist, und eines ihrer entgegengesetzten Enden auf, welches mit einem Erdungsanschluss 143 elektrisch verbunden ist. Weiterhin können die entgegengesetzten Enden der zweiten Kondensatoren 142 jedes EMI-Schutzmoduls 14 miteinander verbunden sein und dann mit dem Erdungsanschluss 143 elektrisch verbunden sein.
Das erste Verbindungsende 10 und das zweite Verbindungsende 11 der Verarbeitungsschaltung 1 sind mit Leitpolen des Netzwerkadapters 2 bzw. mit Leitpolen des chipintegrierten Netzwerks 3 elektrisch verbunden, wobei die Anzahl der zweidrahtigen Kanäle 12 der Verarbeitungsschaltung 1 beispielsweise 4 betragen kann; die Drähte 121 der zweidrahtigen Kanäle 12 der Verarbeitungsschaltung 1 sind folgendermaßen konfiguriert MD0⁺/MX0⁺; MD0^–/MX0^–; MD1⁺/MX1⁺; MD1^–/MX1^–; MD2⁺/MX2⁺; MD2^–/MX2^–; MD3⁺/MX3⁺; MD3^–/MX3^–. Diese Konfigurationsgestaltung ist jedoch veränderbar, um sich verschiedenen Entwurfsanforderungen anzupassen.
Das oben stehend genannte chipintegrierte Netzwerk 3 ist ein spannungsgesteuerter Chip, welcher eingerichtet ist, um der Verarbeitungsschaltung 1 eine Antriebsspannung bereitzustellen. Weil ein Signal bei seiner Übertragung Spannungsvariationen unterliegt, muss jedes Kopplungsmodul 13 einen Widerstand zum Erzeugen einer Spannung bereitstellen, wenn die Verarbeitungsschaltung 1 in einem stromgesteuerten chipintegrierten Netzwerk verwendet wird. Eine Verwendung der Verarbeitungsschaltung 1 in dem oben stehend genannten spannungsgesteuerten, chipintegrierten Netzwerk 3 erfordert kein Installieren von Widerständen in den Kopplungsmodulen 13. Wie oben stehend angemerkt, umfasst jedes Kopplungsmodul 13 der Verarbeitungsschaltung 1 der Netzwerksignalkopplungs- und EMI-Schutzschaltungseinheit gemäß der vorliegenden Erfindung zwei erste Kondensatoren 131, welche jeweils mit den beiden Drähten 121 des jeweiligen zweidrahtigen Kanals 12 elektrisch verbunden sind. Abhängig von den Eigenschaften der ersten Kondensatoren 131 kann ein Zuführen einer Spannung an einem Ende (dem ersten Ende) jedes ersten Kondensators 131 bewirken, dass das erste Ende des jeweiligen ersten Kondensators 131 ein unbeständige unipolare Ladung, beispielsweise eine positive Ladung, erzeugt und das andere Ende (das zweite Ende) des jeweiligen ersten Kondensators 131 eine andere unbeständige unipolare Ladung, beispielsweise eine negative Ladung, erzeugt. Wenn die gelieferte Spannung nach einer vorgegebenen Zeitspanne beendet wird, entlädt das andere Ende (das zweite Ende) des jeweiligen ersten Kondensators 131 die negative Ladung durch die Drähte 121 des jeweiligen zweidrahtigen Kanals 12, wobei eine Signalkopplungsübertragung erzielt wird. Gleichzeitig verhindert der erste Kondensator 131, dass das Signal direkt durch die Drähte 121 des jeweiligen zweidrahtigen Kanals 12 durchgelassen wird, wobei ein umgekehrter Strom verhindert wird. Weil jedoch die Lade- und Entladegeschwindigkeit der ersten Kondensatoren 131 eine große Bedeutung mit der Zeitkonstanten aufweist, muss die Zeitkonstante mit dem Signalzyklus übereinstimmen, so dass die Lade- und Entladezeit das Signal gerade ohne Unterbrechung vollständig übertragen lässt. Erhöhen der Kapazität der ersten Kondensatoren 131 erhöht die Zeitkonstante relativ. Vorzugsweise liegt die Kapazität der ersten Kondensatoren 131 in dem Bereich von 100 µF ~ 0,01 µF oder ganz besonders bevorzugt bei 0,1 µF.
Bei der oben stehend genannten Anordnung der vorliegenden Erfindung ermöglicht jeder erste Kondensator 131 jedes Kopplungsmoduls 13 der Verarbeitungsschaltung 1 der Netzwerksignalkopplungs- und EMI-Schutzschaltungseinheit an einem Draht 121 des jeweiligen zweidrahtigen Kanals 12, dass die beiden Drähte 121 des jeweiligen zweidrahtigen Kanals 12 miteinander verbunden sind. Die Impedanz (Z) der ersten Kondensatoren 131 ist eine kapazitive Reaktanz, deren Einheit Ohm (Ω) ist. Die kapazitive Reaktanz wird auf der Grundlage der Gleichung Z = 1/2(2π·f·C) gemessen, wobei: f = Frequenz und ihre Einheit Hertz (Hz) ist; C = Kapazität und ihre Einheit Farad (F) ist. Die Erfindung setzt die Eigenschaften der ersten Kondensatoren 131 ein, um Elektrizität zu isolieren und ein Signal zu koppeln. Aus der oben stehenden Gleichung ist bekannt, dass die kapazitive Reaktanz umgekehrt proportional zu der Arbeitsfrequenz und der Kapazität ist. Unter der Bedingung, dass die Kapazität der ersten Kondensatoren 131 unverändert bleibt, wird folglich die Kapazitätsreaktanz relativ reduziert, und auch die Signaldämpfung wird relativ reduziert, wenn die Signalfrequenz erhöht wird, wobei eine bessere Netzwerkkopplungsleistung und eine schnellere Signalübertragungsgeschwindigkeit erzielt wird. Mittels der Eigenschaft, dass die Intensität des Kondensators mit einer Erhöhung der Frequenz steigt, sind Kondensatoren für eine Verwendung in einem Hochfrequenz-(Breitband)-Netzwerk (größer als 1 Gbps) effektiv, um einen isolierten Gleichstrom zum Erzeugen einer elektrischen Feldinduktion zum Koppeln von Signalen einzusetzen. Weiterhin können die Eigenschaften der Kondensatoren auch ein Koppeln von Hochfrequenz-Netzwerksignalen verbessern.
Unter Bezugnahme wieder auf 1 und 3 können die Verarbeitungsschaltung 1 und das chipintegrierte Netzwerk 3 unmittelbar auf der Schaltungsplatine 4 installiert und dann mit dem Netzwerkadapter 2 elektrisch verbunden sein (man siehe 1). Ersatzweise kann die Verarbeitungsschaltung 1 auf der Schaltungsplatine 4 installiert sein und dann mit der Schaltungsplatine 4 in dem Netzwerkadapter 2 installiert sein, welcher auf einer externen Schaltungsplatine installiert ist und mit einem chipintegrierten Netzwerk 3 auf der externen Schaltungsplatine elektrisch verbunden ist (man siehe 3). Die Verarbeitungsschaltung 1 in einer der oben stehend genannten alternativen Anordnungen kann Signale zwischen dem Netzwerkadapter 2 und dem chipintegrierten Netzwerk 3 effektiv koppeln und eine Filterwirkung bereitstellen. Die Anordnung des Netzwerkadapters 2 und des chipintegrierten Netzwerks 3 sind bekannte Technik und liegen nicht innerhalb des Gedankens und des Schutzumfangs der Erfindung. Deshalb ist in dieser Hinsicht keine weitere ausführliche Beschreibung erforderlich.
Unter Bezugnahme auf 6 und 7 und wieder auf 1 bis 5 ist aus den Zeichnungen deutlich ersichtlich, dass das Signal, nachdem es durch die Kopplungsmodule 13 der Verarbeitungsschaltung 1 verarbeitet wurde, nicht gedämpft wird. Das Signal wird in der ursprünglichen Form an das chipintegrierte Netzwerk 3 übertragen. Weil eine Netzwerksignalübertragung exponentiell ist, werden Resonanzwellen hoher Intensität (dB) bei geringer Frequenz 125 MHz und bei hoher Frequenz 250 MHz während der Übertragung eines Netzwerksignals produziert. Weiterhin können während der Übertragung eines Netzwerksignals andere Signale eindringen, wobei Störungen produziert werden. Diese Störungen müssen entfernt werden. Abhängig von den Eigenschaften der Induktoren 141 der EMI-Schutzmodule 14, um der Veränderung des elektrischen Stroms entgegenzuwirken, indem die Energie in der Form eines Magnetfelds vorübergehende gespeichert wird, wenn der elektrische Strom erhöht wird, und indem die Magnetfeldenergie entladen wird, wenn der elektrische Strom reduziert wird, absorbieren die EMI-Schutzmodule 14 wirksam den Anteil der Resonanzwellen mit höherer Frequenz in dem Band. Die zweiten Kondensatoren 142 der EMI-Schutzmodule 14 zeigen eine Hochpasseigenschaft. Weiterhin kann Absenken der Impedanz der zweiten Kondensatoren 142 die gefilterte Signalfrequenz relativ erhöhen. Folglich können mittels Einstellen der Impedanz der zweiten Kondensatoren 142 Störungen entfernt werden, während das Netzwerksignal durchgelassen wird. Abhängig von der Fähigkeit des Speicherns elektrischer Ladung absorbieren die zweiten Kondensatoren 142 den Anteil der Resonanzwellen mit geringerer Frequenz in dem Band, wobei ermöglicht wird, dass die Resonanzwellen mit geringerer Frequenz an den Erdungsanschluss 143 abgeleitet werden. Folglich können die EMI-Schutzmodule 14 Störungen mit geringer Frequenz wirksam entfernen. Wenn Netzwerksignale durch die EMI-Schutzmodule 14 in Richtung auf das chipintegrierte Netzwerk 3 passieren, können deshalb Störungen mit hoher Frequenz und Störungen mit geringer Frequenz wirksam aus den Netzwerksignalen von den EMI-Schutzmodulen 14 entfernt werden, wobei elektromagnetische Interferenzen unterbunden werden und eine Signalübertragungsstabilität verbessert wird.
Weiterhin können die EMI-Schutzmodule 14 der Verarbeitungsschaltung 1 in den Kanälen 12 installiert sein und zwischen den Kopplungsmodulen 13 und dem ersten Verbindungsende 11 der Verarbeitungsschaltung 1 elektrisch verbunden sein. Ersatzweise können die EMI-Schutzmodule 14 der Verarbeitungsschaltung 1 in den Kanälen 12 installiert sein und zwischen den Kopplungsmodulen 13 und dem zweiten Verbindungsende 11 der Verarbeitungsschaltung 1 elektrisch verbunden sein.
Weiterhin sind die zweiten Kondensatoren 142 der EMI-Schutzmodule 14 jeweils mit den Induktoren 141 der jeweiligen EMI-Schutzmodule 14 parallel verbunden, und das andere Ende der zweiten Kondensatoren 142 ist mit dem Erdungsanschluss 143 elektrisch verbunden. Diese Schaltungsanordnung erzielt eine Netzwerk-Schleifenimpedanzanpassung.
Bei einer tatsächlichen Anwendung weist die Erfindung die folgenden Vorteile und Merkmale auf:

1. Die Verarbeitungsschaltung 1 der Netzwerksignalkopplungs- und EMI-Schutzschaltungseinheit weist ein Kopplungsmodul 13, welches in jeden zweidrahtigen Kanal 12 zwischen einem ersten Verbindungsende 10 und einem gegenüberliegenden zweiten Verbindungsende 11 davon zum Isolieren von Elektrizität und zum Koppeln von Netzwerksignalen installiert ist, und ein EMI-Schutzmodul 14 auf, welches in jedem zweidrahtigen Kanal 12 zwischen dem ersten Verbindungsende 10 und dem zweiten Verbindungsende 11 zum Entfernen eines Anteils der Resonanzwellen mit höherer Frequenz aus den Netzwerksignalen installiert ist, welche dort hindurch in Richtung auf das chipintegrierte Netzwerk 3 passieren, und deshalb kann der Betrieb der Netzwerksignalkopplungs- und EMI-Schutzschaltungseinheit zum Übertragen von Netzwerksignalen an das chipintegrierte Netzwerk 3 elektromagnetische Interferenz vermeiden.
2. Jedes EMI-Schutzmodul 14 umfasst zwei Induktoren 141, welche jeweils mit den beiden Drähten 121 des jeweiligen zweidrahtigen Kanals 12 zum Absorbieren eines Anteils der Resonanzwellen mit niedrigerer Frequenz in dem Band elektrisch verbunden sind, und zwei zweite Kondensatoren 142, welche in Reihe zwischen den beiden Drähten 121 des jeweiligen zweidrahtigen Kanals 12 zum Absorbieren eines Anteils der Resonanzwellen mit höherer Frequenz elektrisch verbunden sind, und deshalb kann der Betrieb der Netzwerksignalkopplungs- und EMI-Schutzschaltungseinheit zum Übertragen von Netzwerksignalen an das chipintegrierte Netzwerk 3 elektromagnetische Interferenz vermeiden.
3. Jedes Kopplungsmodul 13 der Verarbeitungsschaltung 1 umfasst zwei erste Kondensatoren 131, welche jeweils mit den beiden Drähten 121 des jeweiligen zweidrahtigen Kanals 12 zum Isolieren von Elektrizität und zum Koppeln von Netzwerksignalen elektrisch verbunden sind; jedes EMI-Schutzmodul 14 umfasst zwei Induktoren 141, welches jeweils mit den beiden Drähten 121 des jeweiligen zweidrahtigen Kanals 12 elektrisch verbunden sind, und zwei zweite Kondensatoren 142, welche in Reihe zwischen den beiden Drähten 121 des jeweiligen zweidrahtigen Kanals 12 elektrisch verbunden sind, wobei die jeweils anderen Enden mit einem Erdungsanschluss 143 elektrisch verbunden sind. Dieser Schaltungsentwurf verwendet einfach normale elektronische Komponenten, welche unmittelbar, ohne Drahtwicklungen in Handarbeit, durch eine automatische Maschine mit einer Schaltungsplatine verbunden werden können, wobei eine Qualitätskontrolle der Komponenten und eine Massenherstellung zum Reduzieren der Kosten erleichtert wird.

In der Schlussfolgerung stellt die Erfindung eine Netzwerksignalkopplungs- und EMI-Schutzschaltungseinheit unter Verwendung einer Verarbeitungsschaltung 1 bereit, um einen Netzwerkadapter und ein spannungsgesteuertes chipintegriertes Netzwerk 3 zu koppeln. Die Verarbeitungsschaltung 1 umfasst mehrere zweidrahtige Kanäle 12, welche parallel zwischen ihren ersten Verbindungsenden 10 und ihren gegenüberliegenden zweiten Verbindungsenden 11 verbunden sind, und ein Kopplungsmodul 13 und ein EMI-Schutzmodul 14, welche in jedem zweidrahtigen Kanal 12 zwischen dem ersten Verbindungsende 10 und dem zweiten Verbindungsende 11 der Verarbeitungsschaltung 1 installiert sind, wobei jedes Kopplungsmodul 13 der Verarbeitungsschaltung 1 zwei erste Kondensatoren 131 umfasst, welche jeweils mit den beiden Drähten 121 des jeweiligen zweidrahtigen Kanals 12 zum Isolieren von Elektrizität und zum Koppeln von Netzwerksignalen elektrisch verbunden sind; jedes EMI-Schutzmodul 14 umfasst zwei Induktoren 141, welche jeweils mit den beiden Drähten 121 des jeweiligen zweidrahtigen Kanals 12 elektrisch verbunden sind, und zwei zweite Kondensatoren 142, welche in Reihe zwischen den beiden Drähten 121 des jeweiligen zweidrahtigen Kanals 12 elektrisch verbunden sind, wobei das jeweils andere Ende mit einem Erdungsanschluss 143 zum Entfernen von Resonanzwellen mit hoher Frequenz elektrisch verbunden ist, um elektromagnetische Interferenzen zu vermeiden und eine Netzwerksignalübertragungs-Stabilität zu verbessern.
Obwohl bestimmte Ausführungsformen der Erfindung zum Zwecke der Darstellung ausführlich beschrieben wurden, können verschiedene Modifikationen und Verbesserungen angefertigt werden, ohne den Gedanken und den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Dementsprechend ist die Erfindung in keiner Weise eingeschränkt, außer durch die angefügten Ansprüche.
Bezugszeichenliste

1: Verarbeitungsschaltung
2: Netzwerkadapter
3: chipintegriertes Netzwerk
4: Schaltungsplatine
10: erstes Verbindungsende
11: zweites Verbindungsende
12: Kanal
121: Draht
13: Kopplungsmodul
131: erster Kondensator
14: EMI-Schutzmodul
141: Induktor
142: zweiter Kondensator
143: Erdungsanschluss
A: Schaltungsplatine
B: Übertragerspule
C: Filterspule
D: Drahtkern
D1: Leitungsdraht

Claims

Netzwerksignalkopplungs- und EMI-Schutzschaltungseinheit, umfassend eine Schaltungsplatine (4), ein spannungsgesteuertes chipintegriertes Netzwerk (3), welches auf der Schaltungsplatine (4) installiert ist und eingerichtet ist, um eine Antriebsspannung bereitstellen, einen Netzwerkadapter (2) und eine Verarbeitungsschaltung (1), welche auf der Schaltungsplatine (4) installiert ist und zwischen dem spannungsgesteuerten chipintegrierten Netzwerk (3) und dem Netzwerkadapter (2) elektrisch verbunden ist und durch die Antriebsspannung betrieben werden kann, welche von dem spannungsgesteuerten chipintegrierten Netzwerk (3) ausgegeben wird, zum Verarbeiten von Netzwerksignalen, wobei die Verarbeitungsschaltung (1) ein erstes Verbindungsende (10) und ein gegenüberliegendes zweites Verbindungsende (11), mindestens einen zweidrahtigen Kanal (12), welcher zwischen dem ersten Verbindungsende (10) und dem zweiten Verbindungsende (11) elektrisch verbunden ist, wobei jeder der zweidrahtigen Kanäle (12) zwei Drähte (121) umfasst, welche parallel zwischen dem ersten Verbindungsende (10) und dem zweiten Verbindungsende (11) elektrisch verbunden sind, ein Kopplungsmodul (13), welches in jedem der zweidrahtigen Kanäle (12) zum Koppeln von Netzwerksignalen zwischen dem spannungsgesteuerten chipintegrierten Netzwerk (3) und dem Netzwerkadapter (2) installiert ist, wobei jedes der Kopplungsmodule (13) zwei erste Kondensatoren (131) umfasst, welche jeweils in den beiden Drähten (121) des jeweiligen der zweidrahtigen Kanäle (12) installiert sind, und ein EMI-Schutzmodul (14) umfasst, welches in jedem der zweidrahtigen Kanäle (12) zum Filtern von Resonanzwellen installiert ist, wobei jedes der EMI-Schutzmodule (14) zwei Induktoren (141) umfasst, welche jeweils in den beiden Drähten (121) des jeweiligen der zweidrahtigen Kanäle (12) installiert sind.
Netzwerksignalkopplungs- und EMI-Schutzschaltungseinheit nach Anspruch 1, wobei die Verarbeitungsschaltung (1) weiterhin mindestens einen Satz zweiter Kondensatoren (142) umfasst, welche jeweils in dem mindestens einen Kanal (12) installiert sind, wobei jeder der Sätze der zweiten Kondensatoren (142) zwei zweite Kondensatoren (142) umfasst, welche in Reihe zwischen den beiden Drähten (121) des jeweiligen der zweidrahtigen Kanäle (12) elektrisch verbunden sind und zwischen den beiden Induktoren (141) des jeweiligen der EMI-Schutzmodule (14) und dem ersten Verbindungsende (10) der Verarbeitungsschaltung (1) elektrisch verbunden sind.
Netzwerksignalkopplungs- und EMI-Schutzschaltungseinheit nach Anspruch 1, wobei die Verarbeitungsschaltung (1) weiterhin mindestens einen Satz zweiter Kondensatoren (142) umfasst, welche jeweils in dem mindestens einen Kanal (12) installiert sind, wobei jeder der Sätze der zweiten Kondensatoren (142) zwei zweite Kondensatoren (142) umfasst, welche in Reihe zwischen den beiden Drähten (121) des jeweiligen der zweidrahtigen Kanäle (12) elektrisch verbunden sind und zwischen den beiden Induktoren (141) des jeweiligen der EMI-Schutzmodule (14) und dem zweiten Verbindungsende (11) der Verarbeitungsschaltung (1) elektrisch verbunden sind.
Netzwerksignalkopplungs- und EMI-Schutzschaltungseinheit nach Anspruch 1, wobei die Kapazität der ersten Kondensatoren (131) der Kopplungsmodule (13) in dem Bereich von 100 µF bis 0,01 µF liegt.
Netzwerksignalkopplungs- und EMI-Schutzschaltungseinheit nach Anspruch 4, wobei die Kapazität der ersten Kondensatoren (131) der Kopplungsmodule (13) 0,1 µF beträgt.
Netzwerksignalkopplungs- und EMI-Schutzschaltungseinheit nach Anspruch 1, wobei das mindestens eine EMI-Schutzmodul (14) der Verarbeitungsschaltung (1) in dem mindestens einen Kanal (12) installiert ist und zwischen dem mindestens einen Kopplungsmodul (13) und dem ersten Verbindungsende (10) der Verarbeitungsschaltung (1) elektrisch verbunden ist.
Netzwerksignalkopplungs- und EMI-Schutzschaltungseinheit nach Anspruch 1, wobei das mindestens eine EMI-Schutzmodul (14) der Verarbeitungsschaltung (1) in dem mindestens einen Kanal (12) installiert ist und zwischen dem mindestens einen Kopplungsmodul (13) und dem zweiten Verbindungsende (11) der Verarbeitungsschaltung (1) elektrisch verbunden ist.
Netzwerksignalkopplungs- und EMI-Schutzschaltungseinheit, umfassend einen Netzwerkadapter (2), eine Schaltungsplatine (4), welche in dem Netzwerkadapter (2) installiert ist, ein spannungsgesteuertes chipintegriertes Netzwerk (3), welches eingerichtet ist, um eine Antriebsspannung bereitzustellen, und eine Verarbeitungsschaltung (1), welche auf der Schaltungsplatine (4) installiert ist und mit dem spannungsgesteuerten chipintegrierten Netzwerk (3) elektrisch verbunden ist und durch die Antriebsspannung betrieben werden kann, welche von dem spannungsgesteuerten chipintegrierten Netzwerk (3) ausgegeben wird, zum Verarbeiten von Netzwerksignalen, wobei die Verarbeitungsschaltung (1) ein erstes Verbindungsende (10) und ein gegenüberliegendes zweites Verbindungsende (11), mindestens einen zweidrahtigen Kanal (12), welcher zwischen dem ersten Verbindungsende (10) und dem zweiten Verbindungsende (11) elektrisch verbunden ist, wobei jeder der zweidrahtigen Kanäle (12) zwei Drähte (121) umfasst, welche parallel zwischen dem ersten Verbindungsende (10) und dem zweiten Verbindungsende (11) elektrisch verbunden sind, ein Kopplungsmodul (13), welches in jedem der zweidrahtigen Kanäle (12) zum Koppeln von Netzwerksignalen zwischen dem spannungsgesteuerten chipintegrierten Netzwerk (3) und dem Netzwerkadapter (2) installiert ist, wobei jedes der Kopplungsmodule (13) zwei erste Kondensatoren (131) umfasst, welche jeweils in den beiden Drähten (121) des jeweiligen der zweidrahtigen Kanäle (12) installiert sind, und ein EMI-Schutzmodul (14) umfasst, welches in jedem der zweidrahtigen Kanäle (12) zum Filtern von elektromagnetischen Störungen installiert ist, wobei jedes der EMI-Schutzmodule (14) zwei Induktoren (141) umfasst, welche jeweils in den beiden Drähten (121) des jeweiligen der zweidrahtigen Kanäle (12) installiert sind.
Netzwerksignalkopplungs- und EMI-Schutzschaltungseinheit nach Anspruch 8, wobei die Verarbeitungsschaltung (1) weiterhin mindestens einen Satz zweiter Kondensatoren (142) umfasst, welche jeweils in dem mindestens einen Kanal (12) installiert sind, wobei jeder der Sätze der zweiten Kondensatoren (142) zwei zweite Kondensatoren (142) umfasst, welche in Reihe zwischen den beiden Drähten (121) des jeweiligen der zweidrahtigen Kanäle (12) elektrisch verbunden sind und zwischen den beiden Induktoren (141) des jeweiligen der EMI-Schutzmodule (14) und dem ersten Verbindungsende (10) der Verarbeitungsschaltung (1) elektrisch verbunden sind.
Netzwerksignalkopplungs- und EMI-Schutzschaltungseinheit nach Anspruch 8, wobei die Verarbeitungsschaltung (1) weiterhin mindestens einen Satz zweiter Kondensatoren (142) umfasst, welche jeweils in dem mindestens einen Kanal (12) installiert sind, wobei jeder der Sätze der zweiten Kondensatoren (142) zwei zweite Kondensatoren (142) umfasst, welche in Reihe zwischen den beiden Drähten (121) des jeweiligen der zweidrahtigen Kanäle (12) elektrisch verbunden sind und zwischen den beiden Induktoren (141) des jeweiligen der EMI-Schutzmodule (14) und dem zweiten Verbindungsende (11) der Verarbeitungsschaltung (1) elektrisch verbunden sind.
Netzwerksignalkopplungs- und EMI-Schutzschaltungseinheit nach Anspruch 8, wobei die Kapazität der ersten Kondensatoren (131) der Kopplungsmodule (13) in dem Bereich von 100 µF bis 0,01 µF liegt.
Netzwerksignalkopplungs- und EMI-Schutzschaltungseinheit nach Anspruch 11, wobei die Kapazität der ersten Kondensatoren (131) der Kopplungsmodule (13) 0,1 µF beträgt.
Netzwerksignalkopplungs- und EMI-Schutzschaltungseinheit nach Anspruch 8, wobei das mindestens eine EMI-Schutzmodul (14) der Verarbeitungsschaltung (1) in dem mindestens einen Kanal (12) installiert ist und zwischen dem mindestens einen Kopplungsmodul (13) und dem ersten Verbindungsende (10) der Verarbeitungsschaltung (1) elektrisch verbunden ist.
Netzwerksignalkopplungs- und EMI-Schutzschaltungseinheit nach Anspruch 8, wobei das mindestens eine EMI-Schutzmodul (14) der Verarbeitungsschaltung (1) in dem mindestens einen Kanal (12) installiert ist und zwischen dem mindestens einen Kopplungsmodul (13) und dem zweiten Verbindungsende (11) der Verarbeitungsschaltung (1) elektrisch verbunden ist.