JP2003534726A

JP2003534726A - 各種電力線上の高周波数ネットワーク通信

Info

Publication number: JP2003534726A
Application number: JP2001586897A
Authority: JP
Inventors: エイブラハム，チヤールズ
Original assignee: ワイア２１，インコーポレーテツド
Priority date: 2000-05-23
Filing date: 2001-05-22
Publication date: 2003-11-18
Also published as: CN1189010C; KR20020037750A; EP1208692A1; JP5383749B2; KR100806683B1; AU777724B2; MY126098A; JP2013243779A; US6396392B1; CA2380322C; CN100586037C; PL352404A1; AU6475401A; BRPI0106656B1; TW511341B; BR0106656A; ES2392060T3; RU2254681C2; MXPA02000885A; EP1208692B1

Abstract

(57)【要約】高周波電力線通信用装置は、送信機、受信機、モデム(１４)、およびカプラー(１６)を、電力線(１８)に沿う二カ所あるいは複数の場所のそれぞれに有する。カプラー(１６)はエアコア型あるいは誘電コア型変圧器と直列に接続した容量性回路を有する。容量性回路は、事前選択した周波数において変圧器と共振する。カプラーは雑音を消去し、事前選択した周波数において電力線の特性インピーダンスに整合する。これにより、電力線上の通信が線形化され、長距離区間にわたって高速のデータ通信と音声通信が可能になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】

本発明は、一般的に、電力システム通信、とくに、電力線と電力線変圧器、さ
らに、交流、直流、同軸ケーブルおよびツイストペア線を介して高速、かつ長距
離にわたるデジタルデータ信号を同時に送受する能力を持つ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

「電力線キャリア」は、電力システム通信の分野では周知である。この電力線
キャリアの主要な要素は、送受信ターミナル(ひとつあるいは複数のライントラ
ップを含む)、ひとつあるいは複数のカプリングキャパシタ、および、チューニ
ングとカプリング用装置を含む。従来型電力線キャリアの説明および代表的構成
に関する詳細情報は、書籍「電気/コンピュータ工学の基礎的ハンドブック、第I
I巻、通信制御装置とシステム」(ＪｏｈｎＷｉｌｅｙ＆Ｓｏｎｓ、１９８
３、６１７−６２７ページ)に掲載されており、同書の内容は本文書に参考文献
として添付してある。従来技術の電力線キャリアに関連する重要な問題は、ひと
つあるいは複数のライントラップ、ひとつあるいは複数のキャパシタ、ひとつあ
るいは複数のカプリング変圧器あるいは搬送（キャリア）周波数ハイブリッド回
路、および、周波数接続ケーブルに対する要件である。

【０００３】従来型のカプラーは、すべて、フェライトあるいは鉄心コア変圧器を組み込ん
でおり、したがって、送信カプラーと受信カプラーの間の伝送関数の位相特性が
非線形になるため信号歪みが発生する。この歪みが発生するのは、ヒステリシス
を示す磁気コア材料が存在するためである。分布型電力線キャリアの場合、この
歪みがとくに重大となるが、その理由は、少なくとも３つの非線形装置を通過し
て信号を伝送しなければならないためである。すなわち、分布変圧器とふたつの
電力線カプラーであり、これらはフェライトコア変圧器を使用している。これら
の非線形性装置により発生する歪みにより、包絡線遅延歪みが発生し、これが通
信速度を制限する。

【０００４】従来の設計の大きな欠点は、信号カプラー中に、フェライトコア変圧器あるい
は鉄心変圧器を使用していることが原因である。１次側巻線インダクタンスL1が
、コアの非線形性により、ある不定値に変化する。これにより、希望搬送周波数
にチューニング誤りが発生する。加えて、希望搬送周波数における１次側巻線の
インピーダンスが、電力線特性インピーダンスと整合しなくなる。この事実を認
識し、別の設計方法として、電力線に信号を結合するに当たり、大容量のカプリ
ングキャパシタ(約０．５マイクロファラッド)を使用して、低いトランシーバー
入力インピーダンスを使用する。この結果、搬送周波数において最大２０ｄＢと
いう大きなカプリング損失が発生する。

【０００５】われわれから出願中である米国特許出願Ｎｏ.０９／３４４,２５８(以下、‘
２５８出願と略記)は、送信受信の双方に対して、新方式の位相シフト線形電力
、電話、ツイストペアおよび同軸の線のカプラーを開示している。位相シフト線
形カプラーは、新方式のエアコア（空芯）変圧器あるいは誘電体コア変圧器で構
成されており、電力線変圧器を介した電話線、同軸、LANおよび電力の線による
通信に使用できる。さらに、ほぼ最小の既知の値を持つライン特性インピーダンスと抵抗型整合を
実現し、ライン上で安定した信号伝送を最大にすることを目的として、位相シフ
ト線形カプラーは、対応するカプリングキャパシタネットワークも含んでいる。
この共振により、搬送周波数において帯域通過フィルターを効率的に形成できる
。‘２５８出願の開示は、参考として本文書に全文を掲載する。

【０００６】 ‘２５８出願に示す設計により、電力線特性インピーダンスと共振するフェラ
イトカプラーあるいは鉄心カプラーを使用することにより電力線などの各種ライ
ン上の通信にノッチ(切り欠き部)、サックアウト(吸収部)および非線形性媒体が
発生するという従来型設計に存在した多数の問題が解決された。‘２５８出願の
位相シフト線形カプラーは、通信帯域に切り欠き部が発生しないため、広範な周
波数にわたり線形通信を可能とする。ただし、電力線通信システムは高周波数(たとえば、２００ＭＨｚ−５００Ｇ
Ｈｚ)を使用してデジタルデータ信号の送受信を同時に実施する必要があり、こ
れにより交流、直流、同軸ケーブル、ツイストペア線を含む電力線および電力線
変圧器を介して、高帯域を使用して長距離にわたる通信が可能になる。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

第１の実施例に基づいて簡単に述べると、本発明は、ある特性インピーダンス
を有するひとつあるいは複数の電力線を介して電気信号の通信を行う通信装置で
ある。本通信装置は下記を含む：電気信号を変調して、２００ＭＨｚあるいはそれ以上の事前選択した周波数を
有する電気信号を発生する変調器；前記変調器に電気的に接続され、出力インピーダンスを有する送信機であり、
この送信機が被変調搬送信号を送出する；電力線と送信機の間に接続されるカプラーであり、このカプラーは送信機手段
の出力インピーダンスを電力線の特性インピーダンスに整合させ、被変調搬送信
号を電力線に大きな位相歪み無く伝送する。

【０００８】第２の実施例によると、本発明は、ある特性インピーダンスを有するひとつあ
るいは複数の電力線を介して電気信号の通信を行う通信装置であり、下記を含む
：電気信号を変調して２００ＭＨｚあるいはそれ以上の第１の事前選択された周
波数をもつ被変調搬送信号を発生する変調器；前記変調器に電気的に接続され出力インピーダンスを有する送信機であり、こ
の送信機は被変調搬送信号を送信する；電力線と送信機の間に接続される第１のカプラーであり、このカプラーは送信
機の出力インピーダンスを電力線の特性インピーダンスに整合させ、被変調搬送
信号を大きな位相歪み無く電力線に送出する；入力インピーダンスをもつ受信機であり、この受信機は被変調搬送信号を受信
する；前記受信機に電気的に接続された復調器であり、この復調器は、被変調搬送信
号を復調することにより、２００ＭＨｚあるいはそれ以上の第２の事前選択した
周波数をもつ復調搬送信号を作成する；電力線と受信機の間に接続され、受信機の入力インピーダンスを電力線の特性
インピーダンスに整合させ、被変調搬送信号を大きな位相歪み無く受信機に伝送
するための第２のカプラー。

【０００９】第３の実施例によると、本発明は、ある特性インピーダンスを有するひとつあ
るいは複数の電力線を介して電気信号の通信を行う通信装置であり、下記を含む
：２００ＭＨｚあるいはそれ以上の第１の事前選択された周波数をもつ第１の被
変調搬送信号を生成し、２００ＭＨｚあるいはそれ以上の第２の事前選択した周
波数をもつ第２の被変調搬送信号を復調する第１のモデム；出力インピーダンスを有する第１の送信機であり、この送信機は第１のモデム
に接続され、第１の被変調搬送信号を送信する；入力インピーダンスを有する第１の受信機であり、この受信機は第１のモデム
に接続され、第２の被変調搬送信号を受信する；電力線と第１の送信機及び第１の受信機との間に接続される第１のカプラーで
あり、この第１のカプラーは第１の送信機の出力インピーダンスと第１の受信機
の入力インピーダンスとを電力線の特性インピーダンスに整合させ、第１および
第２の被変調搬送信号を大きな位相歪み無く送信する；第２の被変調搬送信号を生成し、第１の被変調搬送信号を復調する第２のモデ
ム；出力インピーダンスを有する第２の送信機であり、この送信機は第２のモデム
に接続され、第２の被変調搬送信号を送信する；入力インピーダンスをもつ第２の受信機であり、この受信機は第２のモデムに
接続され、第１の被変調搬送信号を受信する；電力線と、第２の送信機および第２の受信機の間に接続される第２のカプラー
であり、この第２のカプラーは第２の送信機の出力インピーダンスと第２の受信
機の入力インピーダンスを電力線の特性インピーダンスに整合させ、第１と第２
の被変調搬送信号を大きな位相歪み無く伝送する。

【００１０】

【発明の実施の形態】

前述の要約と後述する本発明の望ましい実施例の詳細説明は、添付図面と併せ
て読むと理解が容易である。本発明を分かりやすく説明する目的のため、現在望
まれる実施例を図示する。ただし、本発明はここで示されるものと完全に一致す
る配置や機器構成に限定されないと解すべきである。図面中、全体を通じて同一
の要素を示すために同一の番号が使用される。図面の内容は下記の通りである。

【００１１】本発明は、‘２５８出願の位相シフト線形カプラーに対する改善を示す。高周
波(１−５００ＧＨｚ)をエアコアカプラーあるいは誘電体コアカプラーとともに
使用すると、高帯域を有するため良好な結果が生じ、伝送距離も伸びることはす
でに発見されている。高周波数信号は各種ワイヤの周囲に磁界を発生し、電力線
表面に沿って磁気波のように伝送され、変圧器を通過する。したがって、このよ
うな高周波信号は、広帯域にわたり長距離の伝送が可能である。同軸ケーブルのように制御された環境では、1ＧＨｚ以上の高周波信号の伝送
区間は短距離に限られ、減衰してしまう。これは、同軸ケーブルの一定の直列イ
ンダクタンスＬと並列容量Ｃが大きいため、強い低域通過フィルターを形成し、
各周波数の信号が一定距離で減衰するためである。さらに、同軸ケーブルが中央
導体の周囲に発生する磁界は、接近してシールドされているため小さい。

【００１２】単純に１点から別の点に伝送されるのでなく、スター構成を有する異なった環
境が、電力線を使用することにより得られる。電力線はＬとＣの固定値を持たず
、したがって、電力線が形成する低域通過フィルターは同軸ケーブルに比べて弱
い。電力線はシールドされていないため、電力線導体は同軸ケーブルに比べ、ワ
イヤの周囲に強い磁界を発生する。さらに、電力線の特性インピーダンスＺｏは
時間と場所により変化し、相互に接続されるワイヤ数も電力分布ネットワーク上
の各点で異なる。したがって、デジタル信号から電力線方向への電磁界の伝搬は
減衰せず、各信号は同軸ケーブル中に比べ遠距離に伝送できる。

【００１３】本文書に示すように、本発明に基づく電力線との整合を使用する場合、高周波
信号は、大型の並列キャパシタとみなせる電力線変圧器も通過し、信号強度は大
きく減衰しない。本発明によるカプラーが重要であるのは、本カプラーが電力線特性インピーダ
ンスとの整合装置となるためである。‘２５８出願に示すように、本発明による
カプラーは、エアコア変圧器あるいは誘電体コア変圧器、および、カプリングキ
ャパシタＣｅｑを含む。変圧器の１次側巻線のインピーダンスが変化しても、変
圧器の２次側巻線には大きな影響を与えず、この逆の場合も正しい。したがって
、電力線からみえるインピーダンスは、キャパシタＣｅｑに共振する１次側巻線
のみである。このような直列共振により発生するインピーダンスは低く、１オー
ムに近い値を取る。周波数が増加すると、電力線特性インピーダンスにもっとも
よく整合するにはどのインピーダンスが最適であるか、さらに、どの位の帯域が
必要かにより、インピーダンスも約１００−２００オームに増加する。

【００１４】たとえば、図１は電力線に対するカプラーの特性インピーダンスを示す。電力
線インピーダンスがＦ１において１００オームである場合、カプラーからの６ｄ
Ｂ整合は５０オーム(Ｆ４)から２００オーム(Ｆ３)となり、これはＦ３からＦ４
までの広帯域をカバーする。これとは逆に、電力線特性インピーダンスが１０オ
ームしか無い場合、６ｄＢ整合は５オームから２０オームとなり、帯域は狭くな
る。カプラーインピーダンスを小さくすると、小さい特性インピーダンスをもつ
(たとえば１０オーム)電力線中でより広い帯域整合を得ることができる。

【００１５】 ‘２５８出願中で議論したように、本発明によるカプラーの大きな利点は位相
の線形性が得られることである。電力線は、異なった周波数に対し、数フィート
ごとにローカルインピーダンスを有する。電力線に対する最適整合は、フェライ
トコアと鉄心を含まないインダクタ(Ｌ)コンポーネントとキャパシタ(Ｃ)コンポ
ーネントを使用することにより得られる。これは、電力線が多数のＬとＣから構
成されるためである。さらに、無終端ラインの端において反射が発生する。フェ
ライトコアあるいは鉄心を使用したカプラーも、対象とする通信帯域の周辺で自
己共振を起こす。電力線の自己共振と反射により、各種の帯域ノッチ(切り欠き)
が発生する。逆に、本発明によるエアコアあるいは誘電体コアカプラーによれば
、自己共振が発生する周波数、したがって、対象となる周波数帯域が高くなり、
したがって対象となる周波数帯域においてエアコアカプラーは電力線のローカル
特性インピーダンスに整合する。反射によるノッチ(切り欠き特性)は発生しない
。

【００１６】本発明によるカプラーを使用すると６−１０ｄＢの平坦帯域が得られ、電力線
との整合をとることができる。この整合が得られるのは、電力線特性インピーダ
ンスがカプラーの１次側インピーダンスの半分とカプラーの１次側インピーダン
スの２倍の範囲にある場合である。たとえば、カプラーの１次側インピーダンス
は、周波数帯域１８−３０ＭＨｚに対して１−１００オームを取る。電力線イン
ピーダンスが２２ＭＨｚにおいて５０オーム、２０ＭＨｚにおいて１０オームで
あると想定すると、２０ＭＨｚを中心に２５−１００オームの整合が得られ、こ
れはほぼ２１−３０ＭＨｚの間の周波数をカバーする。２０ＭＨｚにおけるカプ
ラーの１次側インピーダンスが約２０オームであると想定すると、整合は１８Ｍ
Ｈｚから約２２ＭＨｚの範囲で得られる。総合的整合として１８−３０ＭＨｚの
範囲で１０ｄＢ帯域が得られ、ノッチ(切り欠き特性)は発生しない。

【００１７】通常の電力線インピーダンスは、地中線の場合５０−１００オームであり、高
架線の場合１００−５００オームである。ただし、サーキットブレーカと多数の
フィーダーをもつ地下変電所がその場所において形成する電力線特性インピーダ
ンスは１オームと低い。カプラーは、電力線のもっとも一般的なローカルインピ
ーダンスを収容するように設計される。たとえば、電力線特性インピーダンスが
８０オームの場合、４０−１６０オームをもつ本発明によるエアコアカプラーに
より、６ｄＢ整合が各位置において得られる。電力線のローカルインピーダンス
は数フィートごとに変化するため、電力線にはローカルの整合が必要である。１
２０Ｖ電力線の特性インピーダンスは、たとえば、８０オームを有することが知
られているため、８０オームは各位置における適切な整合を示す。

【００１８】２次側インピーダンスは、電力線特性インピーダンスの変化により大きく変動
しないため、送信機と受信機の整合は、５０オーム近辺で得られる。変圧器の両
側の整合は、電力線のインピーダンス変化にかかわらず、得られる。変圧器の２
次側は、送信機あるいは受信機により整合をとる。変圧器の１次側のインピーダ
ンス変化は、２次側に影響しない。したがって、４５−５０オーム整合は、電力
線のインピーダンス変化に関係なく、送信機と受信機に対して常に得られる。

【００１９】高周波数(たとえば、２００ＭＨｚ−５００ＭＨｚ)の場合、エアコアあるいは
誘電体コア変圧器の構造は、‘２５８出願のものと異なる。カプラーは、磁気ワ
イヤを巻き付けた径の異なるふたつの同軸ソレノイドあるいはエアコイルではな
く、小型となり、たとえば樹脂、接着材料、セラミック、あるいは他の硬い非導
電性材料(チップ材料)などのプラスチックあるいは非導電性材料を充填したチッ
プに似た形状となる。カプラーは、チップ材料により区分される非常に薄い導電
性プレートにより構成するのが望ましい。能動性あるいは受動性にかかわらず、
プレートは銅製が望ましいが、銀、金あるいは他の導電性材料であってもよい。
プレートは任意形状を取ることができるが(たとえば、方形、三角形、丸形)、環
状が望ましい。この層状エアコア変圧器のサイズは、使用周波数により決まる。
たとえば、３０ＧＨｚカプラーの１次側直径は１ミリメートル未満、層の厚さは
約０．１ミリメートル未満であり、これによりインダクタンスは０．３ｎＨとな
る。

【００２０】同様に、方形の薄型銅プレートのサイズはほぼ数ミリメートルであり、厚さは
０．１ミリメートル、１次側および２次側インダクタは、その最上部が互いに約
０．５ｍｍ離れている。したがって、この装置は非常に小さなキャパシタのよう
に見える。ただし、本発明はエンドツーエンドのインダクタ値を使用してキャパ
シタを共振させ、電力線特性インピーダンスに整合させる。

【００２１】あるいは代替案として、金属層の蒸着あるいはドーピングシリコンにより、チ
ップ中に直接プレートを形成することもできる。ドーピングされたシリコンは、
アクティブ状態中は(たとえば、電圧の直流レベルがトランジスタを起動してア
クティブデバイスにした場合)導電性を有する。したがって、ドーピングされた
シリコンにより形成されるプレートは、トランジスタやダイオードのようなある
種の能動デバイス形状を取る場合がある。もちろん、本発明の目的あるいは範囲
を逸脱することなく、エアコアあるいは誘電体コア変圧器を使用することが好ま
しい。たとえば、一片の同軸ケーブルをエアコア変圧器として使用できる。同軸
ケーブルのシールドは、変圧器の１次側であり、内部導体が変圧器の２次側にな
る。この同軸型をとるエアコア変圧器は、５００ＭＨｚを超える非常に高い周波
数の通信に使用することができる。同様に、ふたつの銅パイプあるいは鉄パイプ
(あるいは、アルミニウム箔あるいは銅箔)を互いの内部に取付けることができる
。外部のパイプあるいは箔が、エアコア変圧器の１次側であり、内部のパイプあ
るいは箔が２次側となる。この設計は、１００ＭＨｚ以上にも使用可能である。

【００２２】さらに、最近実施された研究により、直流対直流変換を行うスイッチングレギ
ュレーターに使用されるものと類似の技術を使用して、７．６ｋＶから１２０Ｖ
ＡＣのオーダーで中間交流電圧の変換を行うソリッドステート変圧器が作成され
た。ソリッドステート変圧器に使用されるこの技術は、トランジスタゲートドラ
イブのゲートドライブ制御と呼ばれる周知の技術であり、ここで詳細を説明する
必要はない。これらの変圧器はいわゆる「ソリッドステート」技術により設計さ
れる。すなわち、従来型の変圧器に使用される大量の銅線コイルや鉄コイルの代
わりにトランジスタや集積回路などの半導体コンポーネントを主として使用する
。このようなソリッドステート変圧器は本発明のカプラーにも適用できる。従来
技術を使用して、さらに簡単な他の集積回路を使用して本発明によるカプラーに
使用する変圧器を作成可能である。能動トランジスタを使用する現在の集積回路
により、必要なインダクタンスとキャパシタンスの値を有し、通常のエアコア変
圧器として正確に動作するエアコア変圧器のシミュレーション、作成あるいは双
方が可能となる。

【００２３】カプラーの構造は上述のように‘２５８出願により開示したものとは異なるが
、カプラーの機能は同一である。本発明によるカプラーのプレート(あるいはパ
イプあるいは箔)は、誘導性結合あるいは静電性結合によりエアコアあるいは誘
電体コアの変圧器が作成される。ただし、変圧器の１次側と２次側の結合は、周
波数により変動する。１次側と２次側は、１００ＭＨｚ以下の周波数において磁
気的および電気的にほぼ等しく結合され(すなわち、容量性結合および誘導性結
合)、１００ＭＨｚを超える周波数においては誘導的に結合される(磁気的結合)
。１００ＧＨｚのオーダーの周波数において、変圧器の１次側と２次側はほとん
ど誘導的に結合される。

【００２４】 ‘２５８出願に詳細を示すように、‘２５８出願による通信装置は多数の用途
をもつ。本発明による高周波カプラーは、データ伝送速度を向上することにより
、この機能を拡張している。たとえば、本発明により、２００ＭＨｚ−５０ＧＨ
ｚのオーダーの高周波搬送波を使用して電力線上の伝送が可能になる。本発明に
よるエアコアあるいは誘電体コアのカプラーを使用すれば、少なくとも最大１Ｇ
ｂｐｓの通信速度を電力線上で実現できる。

【００２５】幾つかの図面の各々を通して同じ数字は同様のまたは対応する部分を表わして
いる図を参照し、図２に本発明による電力線通信広域通信網（ＷＡＮ）が示され
ている。イーサネット（登録商標）ルーター１２は、製品の通信網周辺のＮｕＷａｖｅ
３層線のようなＨＵＢすなわちスイッチを使用するインターネットまたはイント
ラネットのような通信網基幹回線に接続される。ルーター１２はまた電力線モデ
ム１４に接続され、電力線モデム１４は次に変電所２０においてモデム１４から
の信号を１１ＫＶ電力線１８に結合する中電圧電力線カプラー１６に接続される
。

【００２６】この技術に習熟した人々は、イーサネット（登録商標）ルーター１２が本発明
の意図または範囲から逸脱することなしに他の応用分野の、他のデバイスにも接
続できるであろう、ということを認識するであろう。例えば他の応用分野には、
（１）基幹回線が別の通信網に接続されている他のサーバーとのイーサネット（
登録商標）広域通信網、（２）基幹回線が、電話センターと、電力線を通じて多
重電話回線を確立するであろう時分割マルチプレクサとに接続されている電話サ
ービス応用分野、並びに（３）基幹回線が電力線を通じて幾つかのＴＶステーシ
ョンをデジタル的に送信するであろうＴＶ放送ステーションに接続されているテ
レビジョン応用分野を含む。

【００２７】イーサネット（登録商標）ルーター１２は、標準イーサネット（登録商標）ル
ーターである。電力線モデム１４は、中電圧電力線カプラー１６を通してイーサ
ネット（登録商標）信号を１１ＫＶ電力線１８上で変調しおよび復調する。電力
線モデム１４の設計は、以下に詳細に議論される。中電圧電力線カプラー１６は
高さ約０．５ｍおよび直径約０．２ｍであり、セラミック絶縁物中に置かれ、か
つ樹脂で固められることが好ましい。誘電体コア変圧器が、上に説明したように
高周波動作にについて互いの上部に静電容量的に横たわる２つの小さなプレート
片の形式を取ることができるカプラーとして使用されることが好ましい。勿論、
上に議論したような他の如何なる高周波変圧器設計も、本発明の意図または範囲
から逸脱することなしに中電圧電力線カプラー１６に使用することができるであ
ろう。

【００２８】好ましくは１００Ｍｂｐｓイーサネット（登録商標）信号である高周波信号は
、電力線１８を通じ、かつ磁気波によって１つ以上の配電変圧器２２、２４を通
して１１０−２２０Ｖ低電圧電力線２６に伝搬する。この信号は低電圧カプラー
２８を通し１つ以上の電力線モデム１４によってピックアップされる。低電圧カ
プラー２８および電力線モデム１４は、ビルディング３０に入る電力計（図示せ
ず）の手前で低電圧電力線２６上に置かれることが好ましい。電力線モデム１４
は、電力線１８に結合された電力線モデム１４と同一である。低電圧カプラー２
８は出願‘２５８に記述されたように設計でき、かつ中電圧電力線カプラー１６
よりも小さい。低電圧カプラー２８は、上記のように高周波のエアコアまたは誘
電体コア変圧器を使用する。

【００２９】イーサネット（登録商標）スイッチ（ＨＵＢｓ）３２は、電力線モデム１４に
結合される。イーサネット（登録商標）スイッチ３２は下記するように、イーサ
ネット（登録商標）データを本発明による電力線通信構内通信網（ＬＡＮ）を使
用して電力線を通じてビルディング３０に分配する。電力線モデム１４は総て、送信および受信の両方に１．３５ＧＨｚ周波数を使
用することが好ましい。この搬送周波数は、配電変圧器２２、２４を通じて中電
圧電力線１８からビルディング３０への低電圧電力線２６（１１０から２４０Ｖ
）へ通信するであろう。１００Ｍｂｐｓまたは１０Ｍｂｐｓイーサネット（登録
商標）データは、この搬送周波数を使用して送信できる。この技術に習熟した人
々は、２．７ＧＨｚまたは３．５ＧＨｚのような他の搬送周波数も本発明の意図
または範囲から逸脱せずに使用できる、ということを認識するであろう。

【００３０】代案実施例において、３０ＧＨｚ以上の搬送周波数が１０Ｍｂｐｓ、１００Ｍ
ｂｐｓまたは１Ｇｐｂｓのイーサネット（登録商標）データを送信するために使
用できる。この大きさの搬送周波数が使用される時、本発明の電力線通信広域通
信網（ＷＡＮ）は、ビルディング３０の外部の電力計を停止することを必要とせ
ずに変電所２０からビルディング３０内への総ての径路に通信することができる
。従って、電力線モデム１４と低電圧カプラー２８はビルディング３０に入る電
力計（図示せず）の手前で低電圧電力線２６上に置かれる必要がない。むしろ、
電力線モデム１４と低電圧カプラー２８は、ビルディング３０の内部に置くこと
ができる。

【００３１】この技術に習熟した人々はまた、本実施例はデータを送信および受信するため
のイーサネット（登録商標）プロトコルを使用して記述されるけれども、本発明
の意図または範囲から逸脱せずに他の如何なるプロトコルも本発明の電力線通信
広域通信網（ＷＡＮ）と共に使用できる、ということを理解するであろう。

【００３２】図３を参照して、電力線モデム１４についての現在の好ましい構成が示されて
いる。物理的イーサネット（登録商標）インターフェース３８は、電力線モデム
１４をイーサネット（登録商標）カードまたはＨＵＢすなわち中継器（図示せず
）に接続し、および撚り合わせ対接続を含む如何なる適当な接続も含むことがで
きる。イーサネット（登録商標）データ（例えばマンチェスター符号化データ）
は、インターフェース３８から、平行バスインターフェース４２へおよびそこか
ら符号化データを変換するモトローラＭＰＣ８５５ＴのようなＣＰＵ４０へ与え
られる。メモリー４４は、平行バスインターフェース４２上のデータをバッファ
処理するために使用される。

【００３３】ＸｉｌｉｎｘＶｉｒｔｅｘＸＣＶ１００−ＰＧ２５６が好ましいフィールド
・プログラマプル・ゲートアレイ（ＦＰＧＡ）４６は、平行バスインターフェー
ス４２に繋がり、および送信されかつ受信されるデータの変調と復調をそれぞれ
同様に実施する電力線モデム１４の制御を提供する。ＥＰＲＯＭ４８はＦＰＧＡ
４６とＣＰＵ４０用のプログラム指令を記憶する。ＦＰＧＡ４６は、データがそ
れを通じて電力線モデム１４からのデータが搬送されるカプラー３４および電力
線４８に接続される送信／受信スイッチ３６を制御する。電力線４８へのカプラ
ー３４のインターフェースおよびカプラー３４の構造は、出願‘２５８に詳細に
説明されている。しかしながら上記のように、本発明の高周波エアコアまたは誘
電体コア変圧器は、カプラー３４に使用されなければならない。

【００３４】信号をＦＰＧＡ４６へおよびそこからインターフェースする回路が設けられる
。送信のために信号はＦＰＧＡ４６を離れ、そしてアナログ−デジタル（Ａ／Ｄ
）変換器５０を通過する。搬送周波数への上方変換（アップコンバージョン）は
、ミキサー５８と局所発振器５２によって実施される。増幅器５６とフィルタ５
４は得られる信号をカプラー３４とインターフェースするために使用される。同
様に受信のために信号はフィルタ５４と増幅器５６を通過し、ミキサー５８と局
所発振器５８によって下方変換（ダウンコンバート）される。

【００３５】自動利得制御はＡＧＣ回路６２によって実施され、次いで信号はＦＰＧＡ４６
への送信のためにアナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）変換器６０によってデジタル化
される。図３の電力線モデム１４は半２重モデムであり、従って送信および受信
について使用される搬送周波数は同じである。この技術に習熟した人々は、ＡＧ
Ｃおよびミキサー上方／下方変換は追加回路の必要性なしにＦＰＧＡによって実
施できる、ということを認識するであろう。

【００３６】ＦＰＧＡ４６は、望ましい如何なるタイプの変調も使用するようにプログラム
することができる。ＦＭ変調が使用されることが好ましいけれども、ＦＰＧＡ４
６は本発明の意図または範囲から逸脱することなしにＦＳＫ、ＱＰＳＫ、１６Ｑ
ＡＭ、ＣＤＭＡ、ＡＤＳＬまたは他の如何なるタイプの変調も使用するようにプ
ログラムすることができるであろう。ＦＰＧＡ４６またはＣＰＵ４０の特別のモ
デルは本発明から逸脱することなしに変更できる、ということもまた認識される
であろう。実際、ＦＰＧＡ４６は出願‘２５８に記述されるように他のＤＳＰプ
ロセッサーのタイプによって置き換えることができる。

【００３７】図４は、電力線モデム１４の全２重モデム１４の実施を示す。モデム１４の構
造は、モデム１４と電力線４８間のインターフェースを除いて図３に示される半
２重モデム１４と殆ど同一である。図４に見られるように、送信／受信スイッチ
３６は取り除かれている。代わりに、第１の周波数Ｆ１で動作する１つのカプラ
ー３４が送信用に使用され、かつ第２の周波数Ｆ２で動作する第２のカプラー３
４が受信用に使用される。例えば、１．２および１．６ＧＨｚの周波数が、電力
線４８を通じて同時に送信しかつ受信するために使用できるであろう。モデム１
４における構造上の相違に加えて、ＦＰＧＡ４６のためにＥＰＲＯＭ４８に記憶
されるソフトウェアプログラムは、２つの異なる周波数において全２重動作をも
たらすように変更される必要性も、またあるであろう。

【００３８】図５について、電力線通信構内通信網（ＬＡＮ）に使用される本発明による電
力線通信装置１０のブロックが示されている。示された通信装置１０は、１対の
電力線４８に結合される。通信装置１０は一般に変調器６４、復調器６６、イー
サネット（登録商標）インターフェース６８、カプラー３４および電源７０を有
する。通信装置１０はイーサネット（登録商標）カード、ＨＵＢすなわちスイッ
チ（図示せず）に繋がり、かつイーサネット（登録商標）データを電力線４８を
通じて全２重で送信する。

【００３９】動作に当たって、主ユニットと指定される第１の通信装置１０は電力線４８に
結合され、かつ第１の周波数Ｆ１で送信し、および第２の周波数Ｆ２で受信する
。従属ユニットと指定される第２の通信装置１０もまた電力線４８に結合され、
かつ第２の周波数Ｆ２で送信し、および第１の周波数Ｆ１で受信する。例示目的
のためにのみ、下記の装置は１０Ｍｂｐｓイーサネット（登録商標）信号を電力
線を通じて提供するように、Ｆ１として２５０ＭＨｚを、およびＦ２として３５
０ＭＨｚを使用する。他の周波数が本発明の意図と範囲を逸脱せずに使用できる
であろう、ということは勿論この技術に習熟した人々によって認識されるであろ
う。例えば通信について自由認可周波数帯域である２．４４ＧＨｚおよび５．８
ＧＨｚ帯域中の周波数が、電力線を通じて１００Ｍｂｐｓイーサネット（登録商
標）信号を提供するために使用できるであろう。

【００４０】主ユニット（例えば２５０ＭＨｚにおける送信）についての変調器６４の詳細
が、図６に示される。変調器６４は、示されるように接続された発振器７６、変
調器７４および関連コンデンサおよびインダクタを含むＦＭ変調器であるである
ことが好ましい。変調器６４はまた、イーサネット（登録商標）インターフェー
ス６８のアタッチメント・ユニット・インターフェース（ＡＵＩ）ポートからイ
ンターフェースするために、示されるようなＲＦ変圧器７２および関連回路を含
む。イーサネット（登録商標）入力信号は発振器／変調器回路７４、７６を通し
、次いで変調された信号の出力用のＬＣフィルタ回路を通して変圧器から運ばれ
る。コンデンサおよびインダクタの値は、主ユニットの場合には２５０ＭＨｚで
ある搬送周波数に基づいて選択される。

【００４１】図７は、従属ユニット（例えば３５０ＭＨｚにおける送信）についての変調器
６４を示す。従属変調器６４は、ＬＣ回路におけるインダクタおよびコンデンサ
の値を除いて、主変調器６４と同一である。従属変調器６４におけるインダクタ
およびコンデンサの値は、３５０ＭＨｚの搬送周波数に基づいて選択される。

【００４２】主ユニット（例えば３５０ＭＨｚにおける受信）についての復調器６６に詳細
が、図８に示される。ＦＭ変調入力信号は先ず、変調入力信号からノイズと他の
搬送周波数を分離するために、２つのＲＦ増幅器７８と増幅器７８間に示される
ようなブリンチフィルタを含む関連回路を通して送られる。ブリンチフィルタの
ＬＣ値は、通信装置１０に使用される搬送周波数に基づいて選択される。フィル
タされかつ変調された信号は、次いでＲＦ変圧器８０を通してＦＭ検出器回路８
２に結合される。ＦＭ検出器回路８２は、ＭＣ１３１５５Ｄが好ましい。ＦＭ検
出器回路８２の出力は、次いで変調入力信号から回復されたイーサネット（登録
商標）データの出力信号を発生するために、高速増幅器８４とフィルタ８６を通
過する。

【００４３】図９は、従属ユニット（例えば２５０ＭＨｚにおける受信）についての復調器
６６を示す。従属ユニットは、変調入力信号に使用されるブリンチフィルタのイ
ンダクタおよびコンデンサの値を除いて、主復調器６６と同一である。従属復調
器６６のインダクタおよびコンデンサの値は、変調入力信号の範囲外でフィルタ
される、異なる搬送周波数の故に異なる。

【００４４】上記の復調器６６の実施例は、ＭＣ１３１５５ＤＦＭ検出器回路と２５０Ｍ
Ｈｚおよび３５０ＭＨｚの搬送周波数の使用の故に、１０Ｍｂｐｓのイーサネッ
ト（登録商標）速度に制限される。復調器６６の帯域幅は、２００ＭＨｚよりも
高い周波数帯域において動作可能であり、かつ１ＧＨｚよりも高い搬送周波数を
使用できるＦＭ検出器回路８２を使用することにより、１００Ｍｂｐｓのイーサ
ネット（登録商標）速度に増加させることができる。

【００４５】図１０について、主および従属の両ユニットについてのイーサネット（登録商
標）インターフェース６８の詳細が示されている。２つの代案インターフェース
は、イーサネット（登録商標）インターフェース６８に具体化されている。第１
に、ＡＵＩインターフェースがコネクタ８８を通してイーサネット（登録商標）
ＨＵＢすなわちスイッチに与えられる。２つの配線９０がコネクタ８８から直接
変調器６４につながり、および復調器６６の出力はＲＦ変圧器９２を使用してコ
ネクタ８８に結合される。あるいは、通信装置１０は、撚り合わせ対イーサネッ
ト（登録商標）ＲＪ−４５コネクタ９４を使用してイーサネット（登録商標）Ｈ
ＵＢすなわちスイッチに接続できる。ＲＪ−４５コネクタ９４が使用される時、
１０ベース−Ｔトランシーバまたはイーサネット（登録商標）撚り合わせ対／Ａ
ＵＩアダプタである集積回路９６、好ましくはＭＬ４６５８ＣＱであるが、この
集積回路と示されるような関連する回路が、ＲＪ−４５コネクタ９４をコネクタ
８８のＡＵＩポートとインターフェースするために使用される。

【００４６】図１１を参照して、主通信装置１０に使用されるカプラー３４が示されている
。電力線４８への送信のために、変調器６４の出力は先ずＲＦ増幅器９６と低域
通過フィルタ９８を通過する。その信号は次いでエアコアまたは誘電体コア変圧
器およびカップリングキャパシタ（Ｃｅｑ）１０２を含む本発明の高周波エアコ
アまたは誘電体コア変圧器カプラーに送られる。変圧器１００およびカップリン
グキャパシタ１０２は、その信号を電力線４８に結合する。低域通過フィルタ９
８のＬＣ値は、搬送周波数に基づいて選択される。カップリングキャパシタ（Ｃ
ｅｑ）１０２のコンデンサ値は、電力線４８とＲＦ増幅器９６との間に５０オー
ムのインピーダンス整合を与えるように選択される。

【００４７】電力線４８からの信号の受信のために、エアコアまたは誘電体コア変圧器１０
４およびカップリングキャパシタ（Ｃｅｑ）１０６を含む本発明の高周波エアコ
アまたは誘電コアカプラーは、先ず電力線４８からの入力信号とつながる。入力
信号は、次いで復調器６６へ出力のためにＲＦ増幅器１０８とブリンチフィルタ
１１０を通して送られる。送信側では、ブリンチフィルタ１１０のＬＣ値は、搬
送周波数に基づいて選択される。カップリングキャパシタ（Ｃｅｑ）１０６のコ
ンデンサ値は、電力線４８とＲＦ増幅器１０８との間に５０オームのインピーダ
ンス整合を与えるように選択される。

【００４８】図１２は、従属通信装置１０についてのカプラー３４を示す。従属カプラー３
４は、ブリンチフィルタ１１０と低域通過フィルタ９８のインダクタおよびコン
デンサの値、並びにカップリングキャパシタ（Ｃｅｑ）１０２、１０６のコンデ
ンサ値を除いて、主カプラー３４と同一である。従属カプラー３４におけるこれ
らのインダクタおよびコンデンサの値は、電力線４８からの信号の送信用および
受信用搬送周波数が主通信装置１０から逆転されているので異なる。最後に、図１３は通信装置１０と共に使用される電源７０を示す。ＡＣ電力は
電力線４８から取られ、および電力変圧器１１４のインピーダンスを電力線４８
のインピーダンスから絶縁するためにビーズを通過する。このことは、電力線を
通じてより安定した帯域幅とより大きな信号レベルを提供するために為される。

【００４９】ＤＣ電力は電力変圧器１１４と整流器１１６を使用して作り出される。最後に
通信装置１０に必要とされる、異なる電圧のＤＣ出力は、電圧調整器１１８を使
用して作り出される。図１３に見られるように、別々の電力変圧器１１４、整流
器１１６および電圧調整器１１８が、通信装置１０の送信側用および受信側用の
電力を提供するために使用される。この仕方で、２５０ＭＨｚおよび３５０ＭＨ
ｚ搬送周波数が、互いから絶縁される。

【００５０】その広い発明思想から逸脱することなしに上記の実施例に変更がなされ得るで
あろう、ということがこの技術に習熟した人々には認識されるであろう。従って
、この発明は開示された特定の実施例に限定されるものではなく、本発明の意図
とその範囲内の変更にも及ぶと解釈される。特に、本発明の新規のカプラーの使
用の特定の事例が説明されてきたが、そのカプラーは本発明の意図とその範囲か
ら逸脱することなしに電力線通信の他の如何なる形式にも使用できる、というこ
とがこの技術に習熟した人々によって認識されるであろう。更に、本発明のカプ
ラー技術は、例えば電話線、同軸線、撚り合わせ対線、如何なる銅線、トラック
およびバス、電気的ハーネスおよび／またはＡＣ／ＤＣ電力線のような如何なる
線路を通じても、通信するために使用できる。同様に、イーサネット（登録商標
）プロトコルが好ましい実施例での送信プロトコルとして議論されてきたが、他
の如何なる通信プロトコルも本発明の通信装置と共に使用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明のカプラーの電力線に対する特性インピーダンス
を図示したものである。

【図２】図２は、本発明に基づく、電力線通信広帯域ネットワークのブロ
ックダイヤグラム図である。

【図３】図３は、本発明に基づく、半２重電力線モデムを図示したもので
ある。

【図４】図４は、本発明に基づく、全２重電力線モデムを図示したもので
ある。

【図５】図５は、本発明に基づく、電力線通信装置のブロックダイヤグラ
ム図である。

【図６】図６は、図５の電力線通信装置中に使用される第１の周波数にお
ける変調器を図示したものである。

【図７】図７は、図５の電力線通信装置中に使用される第２の周波数にお
ける変調器を図示したものである。

【図８】図８は、図５の電力線通信装置中に使用される第１の周波数にお
ける復調器を図示したものである。

【図９】図９は、図５の電力線通信装置に使用される第２の周波数におけ
る復調器を図示したものである。

【図１０】図１０は、図５の電力線通信装置に使用されるイーサネット（
登録商標）インタフェースを図示したものである。

【図１１】図１１は、第１のセットの周波数における図５の電力線通信装
置に使用されるカプラーを図示したものである。

【図１２】図１２は、第２のセットの周波数における図５の電力線通信装
置に使用されるカプラーを図示したものである。

【図１３】図１３は、図５の電力線通信装置に使用される電源装置を図示
したものである。

【符号の説明】

１４モデム２０変電所２２、２４配電変圧器２８カプラー３０ビルディング３２スイッチ３８イーサネット（登録商標）ＰＨＹインタフェース４０ＣＰＵモトローラＭＰＣ８５５Ｔ４４デュアルポートＤＲＡＭ４ＭＢ４８ＥＰＲＯＭ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ，ＴＲ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＢＺ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＯ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＤＺ，ＥＣ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】特性インピーダンスを持つ１つ以上の電線路を通して電気信
号を通信する通信装置において、２００ＭＨｚ以上の事前選択された周波数を持つ被変調搬送信号を作り出すた
めにその電気信号を変調する変調器、その変調器に電気的に接続されかつ出力インピーダンスを持つ送信機、前記送
信機はその被変調搬送信号を送信し、およびその電線路とその送信機との間に接続されたカプラーを有し、前記カプラーは
その送信機のその出力インピーダンスをその電線路のその特性インピーダンスに
整合させ、およびその被変調搬送信号を実質的な位相歪みなしにその電線路に送
信する、ことを特徴とする通信装置。
【請求項２】その電線路は、高電圧電力線、中電圧電力線、低電圧電力線
、同軸ケーブル、撚り合わせ対線および電話線を含むグループから選択されるこ
とを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
【請求項３】そのカプラーは、非磁性コアを持つ変圧器、前記変圧器はそ
の被変調搬送信号を実質的な位相歪みなしにその電線路に通信し、およびその変
圧器とその事前選択された周波数で共振するカップリングキャパシタを有するこ
とを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
【請求項４】その変圧器はエアコア変圧器であることを特徴とする請求項
３に記載の通信装置。
【請求項５】その変圧器は、第１の直径を持つ１次コイル、より小さな第２の直径を持つ２次コイル、前記２次コイルはその１次コイルと
その２次コイルとの間に空気間隙が作り出されるようにその１次コイルの内部に
同軸に伸び、およびその１次コイルとその電線路との間に接続されるように適合されたコンデンサ
を有し、ここでその１次コイルとそのコンデンサは事前選択された帯域幅におい
てその電線路のその特性インピーダンスに整合される、ことを特徴とする請求項４に記載の通信装置。
【請求項６】その変圧器は誘電体コア変圧器であることを特徴とする請求
項３に記載の通信装置。
【請求項７】その変圧器のそのコアは樹脂材料で充填されることを特徴と
する請求項６に記載の通信装置。
【請求項８】その変圧器はソリッドステート変圧器であることを特徴とす
る請求項３に記載の通信装置。
【請求項９】その変圧器は、第１の導電性プレート、その第１の導電性プレートの下に置かれかつそこから離隔配置された第２の導
電性プレート、およびその第１の導電性プレートとその電線路との間に接続されるように適合された
コンデンサを有し、ここでその第１の導電性プレートとそのコンデンサは事前選
択された帯域幅においてその電線路のその特性インピーダンスと整合される、ことを特徴とする請求項３に記載の通信装置。
【請求項１０】その第１の導電性プレートとその第２の導電性プレートは
チップ材料によって分離されていることを特徴とする請求項９に記載の通信装置
。
【請求項１１】その第１の導電性プレートとその第２の導電性プレートは
環状であることを特徴とする請求項９に記載の通信装置。
【請求項１２】その第１の導電性プレートとその第２の導電性プレートは
そのチップ上への金属層の蒸着によって直接チップに形成されることを特徴とす
る請求項１０に記載の通信装置。
【請求項１３】その第１の導電性プレートとその第２の導電性プレートは
ドーピングされたシリコンから形成されることを特徴とする請求項１０に記載の
通信装置。
【請求項１４】その変圧器は、第１の直径を持つ第１の金属パイプ、より小さな第２の直径を持つ第２の金属パイプ、前記第２のパイプはその第１
の金属パイプとその第２の金属パイプとの間に空気間隙が作り出されるようにそ
の第１のパイプの内部に同軸に伸び、およびその第１のパイプとその電線路との間に接続されるように適合されたコンデン
サを有し、ここでその第１のパイプとそのコンデンサは事前選択された帯域幅に
おいてその電線路のその特性インピーダンスに整合される、ことを特徴とする請求項４に記載の通信装置。
【請求項１５】その電気信号はイーサネット（登録商標）信号であること
を特徴とする請求項１に記載の通信装置。
【請求項１６】その電気信号は１０Ｍｂｐｓイーサネット（登録商標）信
号、１００Ｍｂｐｓイーサネット（登録商標）信号および１Ｇｂｐｓイーサネッ
ト（登録商標）信号を含むグループから選択されることを特徴とする請求項１５
に記載の通信装置。
【請求項１７】その事前選択された周波数は１ＧＨｚ以上であることを特
徴とする請求項１に記載の通信装置。
【請求項１８】その電気信号はイーサネット（登録商標）ＨＵＢ／スイッ
チを経て通信網基幹回線に接続されることを特徴とする請求項１５に記載の通信
装置。
【請求項１９】その通信網基幹回線はそのインターネット、イーサネット
（登録商標）広域通信網（ＷＡＮ）、イーサネット（登録商標）構内通信網（Ｌ
ＡＮ）、電話または遠距離通信センター、およびテレビジョン放送ステーション
を含むグループから選択されることを特徴とする請求項１８に記載の通信装置。
【請求項２０】特性インピーダンスを持つ１つ以上の電線路を通して電気
信号を通信する通信装置において、２００ＭＨｚ以上の事前選択された第１の周波数を持つ被変調搬送信号を作る
ためにその電気信号を変調する変調器、その変調器に電気的に接続されかつ出力インピーダンスを持つ送信機、前記送
信機はその被変調搬送信号を送信し、その電線路とその送信機との間に接続されたカプラー、前記カプラーはその送信
機のその出力インピーダンスをその電線路のその特性インピーダンスに整合させ
、かつその被変調搬送信号を実質的な位相歪みなしにその電線路に通信し、入力インピーダンスを持つ受信機、前記受信機はその被変調搬送信号を受信し
、その受信機に電気的に接続された変調器、前記変調器はその被変調搬送信号を
復調することによって２００ＭＨｚ以上の事前選択された第２の周波数を持つ復
調搬送信号を作り、およびその受信機のその入力インピーダンスをその電線路のその特性インピーダンス
に整合させ、かつその被変調搬送信号を重大な位相歪みなしにその受信機に通信
するためにその電線路とその受信機との間に接続された第２のカプラーを有する
、ことを特徴とする通信装置。
【請求項２１】その第１のカプラーは非磁性コアを持つ第１の変圧器、前
記変圧器はその被変調搬送信号を実質的な位相歪みなしにその電線路に通信し、
およびその変圧器とその事前選択された周波数で共振するカップリングキャパシ
タを有し、およびその第２のカプラーは、非磁性コアを持ちかつその被変調搬送信号を実質的な
位相歪みなしにその受信機に通信する第２の変圧器、およびその変圧器とその事
前選択された周波数で共振するカップリングキャパシタを有する、ことを特徴とする請求項２０に記載の通信装置。
【請求項２２】その第１の変圧器およびその第２の変圧器はエアコア変圧
器であることを特徴とする請求項２１に記載の通信装置。
【請求項２３】その第１の変圧器およびその第２の変圧器は誘電体コア変
圧器であることを特徴とする請求項２１に記載の通信装置。
【請求項２４】その第１の変圧器およびその第２の変圧器はソリッドステ
ート変圧器であることを特徴とする請求項２１に記載の通信装置。
【請求項２５】事前選択されたその第１の周波数および事前選択されたそ
の第２の周波数は１ＧＨｚ以上であることを特徴とする請求項２０に記載の通信
装置。
【請求項２６】その電気信号はイーサネット（登録商標）信号であること
を特徴とする請求項２０に記載の通信装置。
【請求項２７】その電気信号は１０Ｍｂｐｓイーサネット（登録商標）信
号、１００Ｍｂｐｓイーサネット（登録商標）信号および１Ｇｂｐｓイーサネッ
ト（登録商標）信号を含むグループから選択されることを特徴とする請求項２６
に記載の通信装置。
【請求項２８】その電気信号はイーサネット（登録商標）ＨＵＢ／スイッ
チを経て通信網基幹回線に接続されることを特徴とする請求項２６に記載の通信
装置。
【請求項２９】その通信網基幹回線はそのインターネット、イーサネット
（登録商標）広域通信網（ＷＡＮ）、イーサネット（登録商標）構内通信網（Ｌ
ＡＮ）、電話または遠距離通信センター、およびテレビジョン放送ステーション
を含むグループから選択されることを特徴とする請求項２８に記載の通信装置。
【請求項３０】特性インピーダンスを持つ１つ以上の電線路を通して電気
信号を通信する通信装置において、２００ＭＨｚ以上の事前選択された第１の周波数を持つ第１の被変調搬送信号
を作り、および２００ＭＨｚ以上の事前選択された第２の周波数を持つ第２の被
変調搬送信号を復調する第１のモデム、出力インピーダンスを持つ第１の送信機、前記送信機はその第１のモデムに接
続されかつその第１の被変調搬送信号を送信し、入力インピーダンスを持つ第１の受信機、前記受信機はその第１のモデムに接
続されかつその第２の被変調搬送信号を受信し、その電線路とその第１の送信機及びその第１の受信機との間に接続された第１
のカプラー、前記第１のカプラーはその第１の送信機のその出力インピーダンス
およびその第１の受信機のその入力インピーダンスをその電線路のその特性イン
ピーダンスに整合させ、かつその第１および第２の被変調搬送信号を実質的な位
相歪みなしに通信し、その第２の被変調搬送信号を作り、およびその第１の被変調搬送信号を復調す
る第２のモデム、出力インピーダンスを持つ第２の送信機、前記送信機はその第２のモデムに接
続されかつその第２の被変調搬送信号を送信し、入力インピーダンスを持つ第２の受信機、前記受信機はその第２のモデムに接
続されかつその第１の被変調搬送信号を受信し、およびその電線路とその第２の送信機及びその第２の受信機との間に接続された第２の
カプラーを有し、前記第２のカプラーはその第２の送信機のその出力インピーダ
ンスおよびその第２の受信機のその入力インピーダンスをその電線路のその特性
インピーダンスに整合させ、かつその第１および第２の被変調搬送信号を実質的
な位相歪みなしに通信する、ことを特徴とする通信装置。
【請求項３１】その第１および第２のカプラーはそれぞれ２つのＬＣ回路
を有することを特徴とする請求項３０に記載の通信装置。
【請求項３２】そのＬＣ回路の各々はその電線路および非磁性コアを持つ
変圧器と直列に接続された少なくとも１つのコンデンサを有することを特徴とす
る請求項３１に記載の通信装置。
【請求項３３】その変圧器はエアコア変圧器であることを特徴とする請求
項３２に記載の通信装置。
【請求項３４】その変圧器は誘電体コア変圧器であることを特徴とする請
求項３２に記載の通信装置。
【請求項３５】その事前選択された第１の周波数およびその事前選択され
た第２の周波数は１ＧＨｚ以上であることを特徴とする請求項３０に記載の通信
装置。
【請求項３６】その電気信号はイーサネット（登録商標）信号であること
を特徴とする請求項３０に記載の通信装置。
【請求項３７】その電気信号は１０Ｍｂｐｓイーサネット（登録商標）信
号、１００Ｍｂｐｓイーサネット（登録商標）信号および１Ｇｂｐｓイーサネッ
ト（登録商標）信号を含むグループから選択されることを特徴とする請求項３６
に記載の通信装置。
【請求項３８】その電気信号はイーサネット（登録商標）ＨＵＢ／スイッ
チを経て通信網基幹回線に接続されることを特徴とする請求項３６に記載の通信
装置。
【請求項３９】その通信網基幹回線はそのインターネット、イーサネット
（登録商標）広域通信網（ＷＡＮ）、イーサネット（登録商標）構内通信網（Ｌ
ＡＮ）、電話または遠距離通信センター、およびテレビジョン放送ステーション
を含むグループから選択されることを特徴とする請求項３８に記載の通信装置。
【請求項４０】特性インピーダンスを持つ１つ以上の電線路を通して電気
信号を通信する通信装置に使用されるカプラーであって、１次側を持つソリッドステート変圧器、およびその１次側とその電線路との間に接続されるように適合されたコンデンサを有
し、ここでその１次側とそのコンデンサは事前選択された帯域幅においてその電
線路のその特性インピーダンスに整合される、ことを特徴とするカプラー。