ES2248731T3 - Filtro de supresion. - Google Patents

Abstract

Un filtro de supresión (10) que comprende un lado primario y un lado secundario (12) y adecuado para una red de transmisión de datos sobre una línea de conducción eléctrica, caracterizado porque dicho lado primario comprende un devanado primario (N1) y un núcleo de ferrita (11) provisto de un devanado adicional (N2) y dicho lado secundario (12) comprende una bobina de alta frecuencia que comprende una varilla de ferrita provista de un devanado.

Description

Filtro de supresión.

Campo técnico de la invención

La presente invención se refiere a un filtro de supresión, especialmente para una red de comunicación sobre una red de línea de conducción eléctrica.

Antecedentes de la invención

El solicitante está desarrollando una solución para usar la red de línea de conducción eléctrica en una infraestructura de información de alta calidad capaz de manejar las grandes necesidades que tienen, los usuarios y los operadores de la red, de servicios multimedia, de próxima generación, basados en IP. En una serie de productos, la tecnología comprende desde módems plug and play de usuario final a infraestructuras de red, fiables y sólidas. La ventaja de usar la red de línea de conducción eléctrica para comunicación reside en que la red ya está instalada y que es omnipresente, una casa normal tiene enchufes de energía eléctrica en casi todas las esquinas. Para el usuario esto significa, por ejemplo, un acceso a Internet cómodo y económico.

Por lo tanto, se da a conocer un nuevo procedimiento de transmisión de información digital sobre la red eléctrica y/o red de distribución. La vista esquemática de la fig.1 ilustra un ejemplo de una solución que propone el solicitante. En una primera etapa, que se muestra en el bloque A, la información, tal como datos digitales, de voz y/o de imagen, se modula y se transforma sobre la red de distribución eléctrica en un transformador de media tensión. Antes de suministrar la energía a la casa, bloque B, se transforma en electricidad de baja tensión, es decir, en un transformador de baja tensión. En el local del usuario, por ejemplo, una casa, la información de la línea de conducción eléctrica se transforma en un dato adecuado por medio de módems conectados directamente a la línea de conducción eléctrica, véase el bloque C.

En la red de transmisión, se usa un filtro de supresión de banda o filtro eliminador de banda que es un filtro que atenúa, normalmente a niveles muy bajos, todas las frecuencias entre dos límites finitos, distintos de cero y pasa todas las frecuencias que no están dentro de los límites. Un filtro eliminador de banda se puede diseñar para detener una banda de frecuencias especificada, pero normalmente sólo las atenúa por debajo de algún nivel especificado.

Normalmente se acopla una supresión de alta frecuencia a una línea de conducción eléctrica contra una instalación o enganche y comprende un inductor de ajuste de sintonía, relativamente grande, a través del que fluye una corriente de baja frecuencia. La supresión se proporciona, de tal manera que entre otras cosas, resiste los esfuerzos mecánicos y el calor de pérdida de la intensidad de funcionamiento debido a las corrientes de cortocircuitos.

Por ejemplo, gracias al documento EP-A-1003295 se conoce un filtro de ejemplo de técnica anterior.

En la red de transmisión, preferentemente, la línea de conducción eléctrica, se considera que un conductor de núcleo de ferrita aplicado tiene una inductancia y una reactancia constantes respecto a una señal de radio que fluye a través del conductor. La inductancia se puede definir como L = Nº * \mu * \mu_{r}/(l/A), en la que N es la cantidad de espiras del devanado, \mu es la permeabilidad, \mu_{r} es la constante de material, l es la longitud del alambre y A es el área núcleo. La constante de material es \mu_{r} invariable para corrientes sin saturar a través del núcleo de ferrita. Si se aplica al conductor una corriente de carga alterna que tiene suficiente amplitud, el núcleo se saturará y \mu_{r} se acercará finalmente a 1. Esto significa que la señal de radio del conductor no se bloqueará en la extensión deseada. La inductancia variará respecto a la frecuencia de la onda sinusoidal que tiene valores máximos a, aproximadamente, cruces de cero.

Resumen de la invención

El objetivo principal de la forma de realización preferente de la presente invención es presentar un filtro de supresión novedoso, preferentemente para frecuencias de, aproximadamente, 1 a 50 MHz, que soluciona el problema que se ha identificado anteriormente, y que tiene un tamaño reducido y un buen rendimiento. Además, diseñado como un filtro eliminador de banda, la disposición según la forma de realización preferente de la invención reducirá el ruido en la zona fuera de banda.

Por lo tanto, se proporciona un filtro de supresión adecuado para una red de transmisión de datos sobre la línea de conducción eléctrica, que comprende un lado primario y un lado secundario. El lado primario comprende un devanado primario y un núcleo de ferrita provisto de un devanado adicional y dicho lado secundario comprende una bobina de alta frecuencia que comprende una varilla de ferrita provista de un devanado. El filtro está dispuesto para que haga las veces de un transformador de corriente que genera un flujo secundario opuesto al siguiente de dicha línea de conducción eléctrica, de manera que la diferencia entre los flujos es casi cero y que el núcleo se mantiene sin saturar. Una señal de radio (I_{señal}) se acopla al segundo lado y se recoge con dicha bobina de alta frecuencia. El lado secundario está provisto de una capacitancia.

Asimismo, la invención se refiere a un procedimiento de mejora de la calidad de señal de una red de transmisión de datos basada en la línea de conducción eléctrica por medio de un filtro de supresión, que comprende un lado primario y un lado secundario. El procedimiento comprende: proveer dicho lado primario de un devanado primario y de un núcleo de ferrita provisto de un devanado adicional y dicho lado secundario de una bobina de alta frecuencia que comprende una varilla de ferrita provista de un devanado. El procedimiento se caracteriza además por estar dispuesto dicho filtro para que haga las veces de un transformador de corriente, que genera un flujo secundario opuesto al siguiente de dicha línea de conducción eléctrica, de manera que la diferencia entre los flujos es casi cero y que el núcleo se mantiene sin saturar.

Breve descripción de los dibujos

A continuación, de un modo no limitante, se describirán en más detalle las formas de realización preferentes de la invención en relación con los dibujos adjuntos, en los que:

la Fig. 1 es un diagrama de bloques del sistema de transmisión,

la Fig. 2 ilustra un esquema de conexiones según una primera forma de realización de la invención,

la Fig. 3 ilustra un esquema de conexiones según una segunda forma de realización de la invención,

la Fig. 4 ilustra un sistema de prueba esquemático para probar un filtro según la invención,

la Fig. 5 ilustra un barrido de frecuencia a través de un núcleo saturado,

la Fig. 6 ilustra una tensión representativa del bucle de medición de un núcleo sin saturar,

la Fig. 7 ilustra un barrido de frecuencia a través de un núcleo con un devanado secundario e inductancia,

la Fig. 8 ilustra un barrido de frecuencia a través de un núcleo sin saturar con un devanado secundario sintonizado y no activado y

la Fig. 9 ilustra un barrido de frecuencia a través de un núcleo no saturado con un devanado secundario sintonizado y activado.

Descripción detallada de las formas de realización

Como se ha mencionado anteriormente, el objetivo es solucionar el problema de tener una inductancia alternante. Según la Fig. 2 esto se soluciona por medio de un devanado adicional dispuesto en el núcleo de ferrita. En la Fig. 2, el número de referencia 10 indica un transformador que comprende un lado primario que comprende un núcleo de ferrita 11 arrollado con un devanado adicional N2 y un lado secundario 12 que comprende una bobina de alta frecuencia que comprende una varilla de ferrita bobinada. El lado secundario proporciona un circuito secundario cerrado. Con el número 13 se indica un conductor, a través del que fluyen una corriente alternante i_{f} y una corriente de señal de
radio I_{señal}.

Por lo tanto, la disposición hará las veces de un transformador de corriente a bajas frecuencias, que genera un flujo secundario opuesto. La diferencia entre los flujos será casi cero y el núcleo se mantiene sin saturar. La señal de radio (correspondiente a I_{señal}) se acopla al lado secundario y la recoge la bobina de alta frecuencia debido a la caída de tensión por la reactancia.

La Fig. 3 es un esquema de conexiones similar al de la Fig. 2, sin embargo un condensador 14 está dispuesto en paralelo a la bobina del lado secundario 12. Está disposición proporciona la supresión de las frecuencias deseadas y se obtiene un filtro de supresión.

Para poder examinar los cambios de la capacidad de amortiguación del filtro se lleva a cabo la prueba siguiente, en la que se usa un núcleo saturado y sin saturar. El sistema incluye el núcleo saturado 40, una bobina bobinada en una varilla de ferrita 41, un osciloscopio 42, una serie de bobinas de choque de alta frecuencia 43, analizadores de espectro 44, acopladores 45, un analizador de red 46, un generador de señal 47, cargas 48 y un bucle de prueba 49. El sistema se alimenta con tensión AC.

Los parámetros siguientes son válidos:

Varilla de ferrita arrollada	50 \muH
N1	10
N2	17
Cargas	Elementos calefactores eléctricos, 400 W
Bobina	AMIDONS FT 140-77
C	100P, f_{0} = 5 MHz

La dimensión del núcleo es reducida, lo que permite una fácil saturación. El devanado primario, N1, se calculó para permitir un flujo de saturación suficiente.

La medición de atenuación a través del núcleo se realizó con el generador de señal (Put = 10 dBm y frecuencia
5,5 MHz) y con el analizador de espectros. Se obtuvieron los siguientes valores:

0 elementos (carga) conectados	D = -34 dB
1 elemento (carga) conectado	D = -30,72 dB
2 elementos (carga) conectados	D = -25 dB

El núcleo se exploró con un analizador de red respecto a S21 (atenuación). El resultado se ilustra en la Fig. 5. La configuración en peine es el resultado de que el núcleo cambia del estado saturado al estado sin saturar en 100 Hz e interfiere con la frecuencia de barrido del analizador de red. Los picos máximos muestran la amortiguación cuando el núcleo está saturado y los picos mínimos muestran la amortiguación en el estado sin saturar cuando el cruce de cero pasa los 50 Hz. La diferencia en la amortiguación está principalmente en la banda 1, aproximadamente 20 dB y al menos 3 dB.

En una segunda etapa, se arrolló un devanado secundario en el núcleo y se conectó a una inductancia arrollada en una varilla de ferrita. La inductancia tiene un valor de, aproximadamente, 50 \muH, que corresponde a 314 \Omega a 1 MHz. La reactancia es inferior a 50 \Omega, que es un valor objetivo para la impedancia nominal.

S21 se mide por medio del analizador de red y el resultado se ilustra en la Fig. 6. Es evidente que el núcleo funciona en estado no saturado y el gráfico de supresión se suaviza, cuando se controla con el bucle de medición. La supresión mínima está dentro de la banda de enlace, aproximadamente, -15 dB y la máxima, aproximadamente, -22dB.

El segundo devanado se termina con un condensador de sintonía, C, de manera que la frecuencia de resonancia cae en el centro de la banda de enlace 1, aproximadamente, 5MHz. En primer lugar el núcleo se barre con 220 V desconectado y posteriormente conectado. El resultado se ilustra en las Figs. 6 y 7. El devanado secundario sintonizado da una supresión máxima de, aproximadamente, -20dB a 5MHz, para el núcleo activado y la carga conectada.

La conclusión es que los núcleos saturados y sin saturar muestran el significado de la supresión en los estados mencionados. La supresión de un núcleo limpio también depende de la corriente de carga a 50 Hz. Durante la transmisión entre módems de una red de la línea de conducción eléctrica, el módem puede transmitir a intervalos de 100 Hz. El fenómeno se produce en algunas partes de la banda pasante en los cruces de cero cuando los núcleos salen de la saturación.

La invención no se limita a las formas de realización que se muestran, sino que se pueden modificar de diversas maneras sin apartarse del alcance de las reivindicaciones adjuntas y la disposición y el procedimiento se pueden poner en práctica de diversas maneras en función de la aplicación, de las unidades funcionales, de las necesidades y de los requisitos, etc.

Claims (6)

1. Un filtro de supresión (10) que comprende un lado primario y un lado secundario (12) y adecuado para una red de transmisión de datos sobre una línea de conducción eléctrica,

caracterizado porque

dicho lado primario comprende un devanado primario (N1) y un núcleo de ferrita (11) provisto de un devanado adicional (N2) y dicho lado secundario (12) comprende una bobina de alta frecuencia que comprende una varilla de ferrita provista de un devanado.

2. El devanado de la reivindicación 1,

caracterizado porque

dicho filtro está dispuesto para hacer las veces de un transformador de corriente, que genera un flujo secundario opuesto al siguiente de dicha línea de conducción eléctrica, de manera que la diferencia entre los flujos es, aproximadamente, cero y el núcleo se mantiene sin saturar.

3. El filtro de la reivindicación 2,

caracterizado porque

dicho lado secundario está dispuesto para estar acoplado a una señal de radio (I_{señal}) y recogido con dicha bobina de alta frecuencia.

4. El filtro de la reivindicación 1,

caracterizado porque

dicho lado secundario está provisto de una capacitancia (14)

5. Un procedimiento de mejora de la calidad de señal de una red de transmisión de datos basada en una línea de conducción eléctrica por medio de un filtro de supresión (10), que comprende un lado primario y un lado secundario (12), comprendiendo el procedimiento:

proveer dicho lado primario de un devanado primario (N1) y de un núcleo de ferrita (11) provisto de un devanado adicional (N2) y dicho lado secundario (12) de una bobina de alta frecuencia que comprende una varilla de ferrita provista de un devanado.

6. El procedimiento de la reivindicación 5, en el que dicho filtro está dispuesto para hacer las veces de un transformador de corriente, que genera un flujo secundario opuesto al siguiente de dicha línea de conducción eléctrica, de manera que la diferencia entre los flujos es casi cero y el núcleo se mantiene sin saturar.