JP4666953B2 - 電力線モデムインターフェイス - Google Patents

Description

発明の背景
この発明は、概して、電力線を介する通信に関し、より特定的には、航空機および宇宙飛行体における航空電子工学システムおよび制御システムのために同じワイヤ上で同時に直流電力およびデジタル通信の両方を提供することに関する。

現在の航空機の電子機器、たとえば、軍用または商業用の飛行機または衛星のために用いられるような電子機器は、典型的には、デジタルネットワークにおいて航空電子工学ユニットを接続するデータ品質配線を介して制御される。データ品質配線は、たとえばシールドされたより対配線であってもよい。軍用航空機におけるデータ通信は、一般に、当該技術において公知の軍用規格ＭＩＬ−ＳＴＤ−１５５３（以下「１５５３通信」と称する）によって特定される通信を用いて航空電子工学ボックス、すなわち航空電子工学ユニットをともにデジタルネットワークにリンクすることで達成される。航空機の配線は何百フィートものワイヤを含み得る。小型のジェット戦闘機は、たとえば、デジタルネットワークを介して互いに接続される２０の航空電子工学システムを有し得る。データ品質ネットワーク配線により、航空機または宇宙飛行体、たとえば衛星の重量がかなり増えるおそれがある。重量および体積は、いかなる航空機または宇宙飛行体にとっても重要な設計上の制約であるので、航空機または宇宙飛行体の設計で実現することのできる重量および体積の節約、たとえばデータ品質ネットワーク配線の重量をこのような配線が占める空間体積とともに削減することは、航空機または宇宙飛行体の性能にとって重要な利点であり得る。

図１には、航空機および宇宙飛行体にとって典型的であるシステム１００のためのネットワーク配線および電力線の先行技術の例が示される。システム１００は、複数の航空電子工学ユニットまたはボックス１０２、たとえば航空電子工学ユニット１０２ａ、航空電子工学ユニット１０２ｂおよび航空電子工学ユニット１０２ｃを含み得る。航空電子工学ユニットは、航空機にとって重要ないくつかの機能をいずれも実行し得る。航空機の航空電子工学機器は概して、レーダ（RADAR）、武器、飛行管制、ディスプレイなどのサブシステムに区画分けされる。レーダおよび飛行計器は、たとえば別個のサブシステムにおける構成要素とみなされ得る。システム１００は、航空機または宇宙飛行体における別々のサブシステム間で通信がいかに達成され得るかを示す。各航空電子工学ユニット１０２は、いくつかの特定の航空電子工学機能に特有のホスト電子機器１０４を含み得る。たとえば、航空電子工学ユニット１０２ａは、レーダ信号を受信し得るセンサに対するホスト電子機器１０４ａを含み得、航空電子工学ユニット１０２ｂは、コックピット計器パネルディスプレイなどのディスプレイに対するホスト電子機器１０４ｂを含み得る。さらに、航空電子工学ユニット１０２ｃは、たとえば無線送信機または受信機であり得るホスト電子機器１０４ｃを含み得る。より一般的な状況では、ホスト電子機器１０４は、コンピュータマイクロプロセッサまたはコンピュータなどのいかなるデジタル装置をも含み得る。

航空電子工学システム１００では、たとえば、ホスト電子機器１０４ａがディスプレイに対するホスト電子機器１０４ｂへのレーダ信号を受信したことを伝達することが必要な場合がある。こうして、ホスト電子機器１０４ａはデータ１０８をモデム１０６ａに供給し得る。モデム１０６ａは、たとえばパルス符号変調（ＰＣＭ）、位相シフトキーイング（ＰＳＫ）または周波数シフトキーイング（ＦＳＫ）を用いて、信号１１０をデータ１０８で変調し得る。信号１１０はネットワーク１１４のデータ品質配線１１２を介して伝送され得る。たとえば、配線１１２は上述のシールドされたより対配線であってもよい。ネ
ットワーク１１４は、「１５５３通信」またはイーサネット（登録商標）プロトコルを用いてもよく、または、図１に図示のとおり、信号１１０がモデム１０６ｃによっても受信され得るようにバス１１６を介しモデム１０６ｂに信号１１０を経路付けるための他のプロトコルを用いてもよい。モデム１０６ｂは信号１１０を復調してデータ１０８を回復し得る。

従来のより対線ネットワーク、たとえばネットワーク１１４は、一般的に、バス反射を最小限にし、たとえば終端１１８で適切なインピーダンス整合を確保して良好なバス性能を確実にするために、剛性のバストポロジへの適合を必要とする。バストポロジへの適合に失敗すると、バス１１６およびネットワーク１１４の性能が低下する可能性がある。追加の配線、たとえば配線１１２がまた、バストポロジの制限を満たすためだけに必要とされてもよい。

航空電子工学システム１００はまた、航空電子工学ユニット１０２に電力を供給するための電力線ネットワーク１２０を含み得る。電力線ネットワーク１２０は２８ボルト直流（ＶＤＣ）電力１２１を、たとえば局所電源１２２ａ〜１２２ｃに供給し得る。各局所電源１２２は、電力１２４をモデム１０６ａ〜１０６ｃに供給し得、電力１２６を航空電子工学ホスト電子機器１０４ａ〜１０４ｃに供給し得る。たとえば、各局所電源１２２は、典型的には、１．５ＶＤＣ、３．３ＶＤＣ、５．０ＶＤＣで、または電圧を組合せて電力を供給し得る。

図２には、電力線ネットワーキングとも称される電力線を介してデジタル通信を提供するのに用いることのできる先行技術の交流（ＡＣ）電力線モデム２００の例が示される。電力線モデム２００を用いて、たとえば一般の家庭または建築物の配線などの１１５ＶＡＣ配線を介する電力線ネットワーキングを提供し得る。電力線ネットワーキングは、現在、たとえば地域社会の電力網を介して住宅にインターネットアクセスを提供するために用いられている。図２に図示のとおり、たとえば、１１５ＶＡＣ電力は電力線２０２を介して供給され得、この電力線２０２は、局所電源２０４に対する「ホット」側２０２ａおよび「中性」側または接地側２０２ｂを含み得る。局所電源２０４は直流電力２０６をモデム２０８に供給し得る。局所電源２０４はまた、たとえばパーソナルコンピュータ（図示せず）などの他の機器に電力を供給するために電力出力２１２で直流電力２１０を供給し得る。局所電源２０４は典型的には、１．５ＶＤＣ、３．３ＶＤＣ、５．０ＶＤＣで、または電圧を組合せて電力２０６および２１０を供給し得る。

データ信号２１４がまた、電力線２０２を介して伝送または受信され得る。データ信号２１４は、変圧器２１６を介してモデム２０８に結合され得る。変圧器２１６は、インピーダンスを適切に整合させ、かつ信号損失を最小限にするために、バラン変圧器であってもよい。モデム２０８は、データ信号２１４をデータ２１８で変調してデータ信号２１４を生成かつ伝送し得るか、または、データ信号２１４を受信し、データ信号２１４を復調してデータ２１８を回復し得る。イーサネット（登録商標）などの通信プロトコルを用いることにより、複数のユーザ（すなわちノード）がネットワークバス、すなわち電力線２０２を共有することが可能となり得る。データ信号２１４は、たとえば上述のＰＣＭ、ＰＳＫまたはＦＳＫなどの技術を用いて変調されてもよい。こうして、電力線２０２は、電力伝送およびデータ伝送の両方のためにネットワークバスとして用いることができる。

図２に示される例からわかるように、データ通信のために電力伝送線を用いることにより、別個のデータ通信線、たとえば図１に示されるネットワーク１１４のデータ品質配線１１２を不要にすることができる。航空機または宇宙飛行体の航空電子工学システムにおける余剰な配線、たとえば航空電子工学システム１００における配線１１２をなくすことにより、航空機または宇宙飛行体のために重量を大幅に節約することができる。重量はい
かなる航空機または宇宙飛行体にとっても設計上の制約となる。航空電子工学機器で用いられるワイヤの数を減らすことにより、航空機の重量が減じられ、乗物の性能および機能が高められる。しかしながら、電力線へのデータ信号の変圧器結合、たとえば図２に示されるモデム２０８へのデータ信号２１４の結合は、典型的には航空機に見られかつ図１に図示の航空電子工学システム１００などの航空電子工学システムに電力を供給するのに用いられる２８ＶＤＣ電力システムなどの直流電力システムで用いるには不適切である。たとえば、変圧器２１６を用いる変圧器結合は不適切である。というのも、図２に図示のとおり「ホット」側２０２ａから電力線２０２にわたって「中性」または接地側２０２ｂへ配線される変圧器２１６の一次巻線は、直流が用いられている場合、局所電源２０４を短絡することとなるからである。

図示のとおり、航空機および宇宙飛行体における航空電子工学システムおよび制御システムに直流電力およびデジタル通信をともに同時に提供する単一のワイヤを共有するために、電力線を介する通信が必要とされる。さらに、航空機または宇宙飛行体内部の重量を削減し、空間を節約するために、電力線を介する通信により、航空機および宇宙飛行体における航空電子工学システムおよび制御システムで用いられる配線の量を減ずる必要がある。

発明の概要
この発明の一局面では、電力線モデムは、ＲＦ信号をデジタルデータおよびフィルタで変調するモデムを含む。フィルタはモデムに接続され、ＲＦ信号をモデムからＤＣ電力線に結合する。

この発明の別の局面では、電力線モデムは、ＲＦ信号を復調してデジタルデータを回復するモデムと、モデムおよびＤＣ電力線に接続されるフィルタとを含み、フィルタはＲＦ信号をＤＣ電力線からモデムに結合する。

この発明のさらに別の局面では、フィルタはＲＦ信号をモデムからＤＣ電力線に結合し、このＤＣ電力線が局所電源に電力を供給する。フィルタは、ＤＣ電力線のホット側に接続される第１のインダクタンスと、第１のインダクタンスと直列に接続され、局所電源に接続される第２のインダクタンスと、キャパシタンスとを含み、このキャパシタンスは、第１のインダクタンスと第２のインダクタンスとの間に接続される第１のプレートと、ＲＦ信号がモデムとＤＣ電力線との間を通るようにモデムに接続される第２のプレートとを備える。

この発明のさらに別の局面では、航空電子工学ユニットは、ホスト電子機器、モデム、マイクロコントローラ、フィルタおよび局所電源を含む。ホスト電子機器はデュアルポートＲＡＭインターフェイスを有する。モデムは、第１のＲＦ信号をデジタルデータ（第１のデジタルデータ）で変調し、第２のＲＦ信号を復調してデジタルデータ（第２のデジタルデータ）を回復する。マイクロコントローラはモデムにおいて接続され、デュアルポートＲＡＭを介してモデムをホスト電子機器とインターフェイスする。マイクロコントローラは、ホスト電子機器から第１のデジタルデータを受信し、かつ第２のデジタルデータをホスト電子機器に送る。フィルタは、モデムとＤＣ電力線とに接続されているので、第１のＲＦ信号をモデムからＤＣ電力線に結合し、第２のＲＦ信号をＤＣ電力線からモデムに結合する。局所電源がＤＣ電力線に接続され、かつフィルタに接続されており、このため、フィルタはＲＦ信号をモデムに渡し、ＲＦ信号をフィルタにかけて局所電源から取除く。

この発明のさらなる局面では、航空電子工学システムは、ＤＣ電力線、局所電源、ホスト電子機器、モデム、マイクロコントローラおよびフィルタを含む。ＤＣ電力線は２８ＶＤＣ電力を供給する。局所電源はＤＣ電力線のＤＣ帰線に接続される。ホスト電子機器はデュアルポートＲＡＭインターフェイスを有する。モデムは第１のＲＦ信号を第１のデジタルデータで変調し、第２のＲＦ信号を復調して第２のデジタルデータを回復する。マイクロコントローラはモデムにおいて接続され、デュアルポートＲＡＭを介してモデムをホスト電子機器とインターフェイスし、マイクロコントローラはホスト電子機器から第１のデジタルデータを受信し、第２のデジタルデータをホスト電子機器に送る。フィルタは、モデムとＤＣ電力線のホット側とに接続されているので、第１のＲＦ信号をモデムからＤＣ電力線に結合し、第２のＲＦ信号をＤＣ電力線からモデムに結合する。フィルタはまた、ＲＦ信号をフィルタにかけて局所電源から取除くように局所電源に接続されている。フィルタは、ＤＣ電力線のホット側に接続される第１のインダクタンスと、第１のインダクタンスと直列に接続され、局所電源に接続される第２のインダクタンスと、キャパシタンスとを含み、このキャパシタンスは、第１のインダクタンスと第２のインダクタンスとの間に接続される第１のプレートと、第１のＲＦ信号がモデムからＤＣ電力線に渡され、第２のＲＦ信号がＤＣ電力線からモデムに渡されるようにモデムに接続される第２のプレートとを備える。

この発明のさらなる局面では、ＤＣ電力線を介するデジタル通信のための方法は、第１のモデムにおいてＲＦ信号をデジタルデータで変調するステップと、ＲＦ信号を第１のモデムからフィルタを介しＤＣ電力線に結合するステップと、ＲＦ信号をＤＣ電力線から第２のフィルタを介し第２のモデムに結合するステップと、第２のモデムにおいてＲＦ信号からデータを復調するステップとを含む。

この発明のこれらおよび他の特徴、局面および利点は、添付の図面、以下の説明および添付の特許請求の範囲を参照するとよりよく理解されるだろう。

発明の詳細な説明
以下の詳細な説明は、現在最良に企図されているこの発明を実行するモードである。この説明は限定する意味で理解されるべきではないが、この発明の全体的な原理を単に例示する目的でなされている。というのも、この発明の範囲は、添付の特許請求の範囲によって最もよく規定されるからである。

概して、この発明の一実施例は、電力線と、特に、軍用および商業用の航空機ならびに宇宙飛行体において用いられるような直流電力線とを介するデジタル通信を提供する。たとえば、航空機または宇宙飛行体の航空電子工学システムまたは制御システムで用いられるワイヤの数が、この実施例では先行技術に比べて減じられ、航空機または宇宙飛行体の重量および空間の両方を節約することができる。一実施例では、航空機の航空電子工学システムのためのデジタル通信に対する相互接続バスとして、航空機電力システムの２８ボルト直流（ＶＤＣ）電力線が用いられる。電力線ワイヤ上の２８ＶＤＣ電力は有効な信号周波数が０である。デジタル通信は２〜２０メガヘルツ（ＭＨｚ）のアナログ信号周波数チャネル上で行なわれ得る。この実施例は、周波数分割により、両方の信号（すなわち、電力およびデジタル通信）が同じワイヤ上に共存することを可能にする。一実施例の新規の局面は、（デジタル通信を行なう）アナログ信号を２８ＶＤＣ電力線に対して送受信するためにフィルタを用いることであり、これは、先行技術とは対照的に、交流（ＡＣ）電力線で使用する場合にのみ適切である。別の実施例では、たとえば直流（ＤＣ）電力線とは別個の制御線を必要とする先行技術の制御システムとは対照的に、電力および制御をともに同じワイヤ上で乗物の制御面に提供することができる。この実施例はまた、先行技術
の航空機または宇宙飛行体の制御システムに比べて、乗物の制御システムの重量を減らし得る。

ここで図３を参照すると、図３には、一実施例に従った、電源線を用いるデジタル通信を採用する例示的な航空電子工学システム３００が示される。航空電子工学システム３００は、複数の航空電子工学ユニットまたはボックス３０２、たとえば航空電子工学ユニット３０２ａ、航空電子工学ユニット３０２ｂおよび航空電子工学ユニット３０２ｃを含み得る。航空電子工学ユニットは、航空機または宇宙飛行体にとって重要ないくつかの機能をいずれも実行し得る。各航空電子工学ユニット３０２は、いくつかの特定の航空電子工学機能に特有のホスト電子機器３０４を含み得る。たとえば、航空電子工学ユニット３０２ａは、レーダ信号を受信し得るセンサに対するホスト電子機器３０４ａを含み得、航空電子工学ユニット３０２ｂは、コックピット計器パネルディスプレイなどのディスプレイに対するホスト電子機器３０４ｂを含み得る。さらに、航空電子工学ユニット３０２ｃは、たとえば無線送受信機であり得るホスト電子機器３０４ｃを含み得る。

航空電子工学システム３００では、たとえば、ホスト電子機器３０４ａがディスプレイに対するレーダ信号を受信したことをホスト電子機器３０４ｂに伝達することが必要な場合がある。こうして、ホスト電子機器３０４ａはデータ３０８をモデム３０６ａに供給し得る。モデム３０６ａは、たとえば、パルス符号変調（ＰＣＭ）、位相シフトキーイング（ＰＳＫ）、周波数シフトキーイング（ＦＳＫ）、または電力線上であまり減衰されない周波数で狭帯域動作を提供するようＲＦ周波数でデジタルデータを伝送するのに好適な他のいずれかの形式の変調を用いて、無線周波数（ＲＦ）信号３１０をデータ３０８で変調し得る。ＲＦ信号３１０は、電力線３１２上のＤＣ電力からモデム３０６電子機器を分離するフィルタ３１１、たとえばフィルタ３１１ａ、３１１ｂおよび３１１ｃを通され得る。たとえば、図４に示され、後により詳細に説明されるようなフィルタを用いてもよい。ＲＦ信号３１０は電力線３１２のワイヤを介して伝送され得、この電力線３１２はデータネットワーク３１４として用いられる。データネットワーク３１４はイーサネット（登録商標）プロトコルによく似た電力線プロトコルを用いることにより、複数のユーザまたはノード、たとえば航空電子工学ユニット３０２ａ、３０２ｂおよび３０２ｃがデータネットワーク３１４のバス３１６を共有することが可能となる。こうして、信号３１０は、バス３１６を介してモデム３０６ｂならびにモデム３０６ｃに経路付けされ得るが、対象とする受信者、すなわちモデム３０６ｂによってのみ復調かつ使用され得る。モデム３０６ｂは信号３１０を復調してデータ３０８を回復し得る。

航空電子工学システム３００の電力線３１２のワイヤは、電力を航空電子工学ユニット３０２に供給するための電力線ネットワーク３２０を形成し得る。電力線ネットワーク３２０は２８ボルト直流（ＶＤＣ）電力３２１を、たとえば局所電源３２２ａ〜３２２ｃに供給し得る。各局所電源３２２は電力３２４をモデム３０６ａ〜３０６ｃに供給し得る。たとえば、電力３２４は、１．５ＶＤＣ、３．３ＶＤＣ、５．０ＶＤＣで、またはこれらの電圧を組合せて供給され得る。各局所電源３２２は、電力３２６を航空電子工学ホスト電子機器１０４ａ〜１０４ｃに供給し得る。たとえば、電力３２６は、１．５ＶＤＣ、３．３ＶＤＣ、５．０ＶＤＣで、またはこれらの電圧を組合せて供給され得る。

ここで図３および図４を参照すると、図４には、この発明の一実施例に従った、電力線モデムインターフェイス３５０が示される。たとえば、電力線モデムインターフェイス３５０は図３に示される電力線モデムインターフェイス３５０であってもよく、モデム３０６、局所電源３２２およびフィルタ３１１を含み得る。電力線モデム３５０は、ホスト航空電子工学ユニット、たとえば図３に示される航空電子工学ユニット３０２のいずれかから（またはいずれかへ）データ３０８を受信（または供給）し得る。データ３０８がモデム３０６によって用いられてＲＦ信号３１０を変調し得るか、または、ＲＦ信号３１０が
モデム３０６によって復調されて上述のようにデータ３０８を供給し得る。以上にも記載したように、局所電源３２２は電力３２４をモデム３０６に供給し得、さらに電力出力３２８から、ホスト航空電子工学ユニット、たとえば図３に示される航空電子工学ユニット３０２のうちいずれか、の電子機器に電力３２６を供給し得る。データおよび電力は電力線３１２によって電力線モデム３５０に供給され得る。電力線３１２は「ホット」側３１２ａとＤＣ帰線３１２ｂとを含み得る。たとえば、電力線３１２は、ホット側３１２ａとＤＣ帰線３１２ｂとの間で２８ＶＤＣの電圧を維持する航空機または宇宙飛行体の主電源に接続されてもよい。

モデム３０６は、ＲＦ信号３１０がフィルタ３１１によって電力線３１２から（または電力線３１２へ）モデム３０６へ（またはモデム３０６から）渡され得るように、フィルタ３１１を介して電力線３１２に結合され得る。言い換えれば、フィルタ３１１はＲＦ信号３１０の伝播方向に対して対称的であり、このため、ＲＦ信号３１０は、それがモデム３０６によって受信されているかまたは伝送されているかに応じて、フィルタ３１１によっていずれの方向にも渡され得る。フィルタ３１１はまた、電力線３１２から局所電源３２２へのＤＣ電力、たとえば２８ＶＤＣ電力３２１、をフィルタし得る。言い換えれば、フィルタ３１１は、ＲＦ信号３１０による電圧変動がフィルタで除去された、すなわちある名目レベル未満に減じられたＤＣ電力を電力線３１２から局所電源３２２に供給し得る。

図４に図示のとおり、フィルタ３１１は、電力線３１２のホット側３１２ａと局所電源３２２との間で直列に接続された第１のインダクタンス３３０と第２のインダクタンス３３２とを含み得る。フィルタ３１１はキャパシタンス３３４も含み得、このキャパシタンス３３４の一方側または「プレート」が第１のインダクタンス３３０と第２のインダクタンス３３２との間に接続され、キャパシタンス３３４の他方側またはプレートがモデム３０６に接続されている。こうして、ＲＦ信号３１０は電力線３１２とモデム３０６との間においてキャパシタンス３３４を通過し得、ＲＦ信号３１０および他のノイズは、インダクタンス３３０および３３２を介し電力線３１２上の２８ＶＤＣ電力３２１からフィルタされて、フィルタされたＤＣ電力３２１が局所電源３２２に供給され得る。たとえば、ＲＦ信号３１０を選択して、中心周波数がたとえば１３．８４７０５９ＭＨｚ、１５．１０５８８２ＭＨｚ、１６．３６４７０６ＭＨｚおよび１８．８８２３５３ＭＨｚであり得る４つのＲＦチャネルのうちいずれか１つを介してデータを伝送し得る。インダクタンス３３０および３３２ならびにキャパシタンス３３４の値を選んで４つの例示的な中心周波数で信号を渡し得るが、他の周波数をフィルタにかけて接地の方へ取除き得る（すなわち、電力線によって局所電源に供給されるＤＣ電力からＲＦ信号および他のノイズをフィルタにかけて取除き得る）。たとえば、フィルタ３１１はハイパスフィルタであってもよく、２ＭＨｚより大きな周波数を渡し得、２ＭＨｚ未満の周波数をフィルタにかけて取除き得る。たとえば、インダクタンス３３０は１０マイクロヘンリー（μＨ）インダクタンスであり得、インダクタンス３３２はまた１０μＨの値を有し得、キャパシタンス３３４は４．４マイクロファラド（μＦ）の値を有し得る。

ここで図５を参照すると、一実施例に従ってモデム３６０が示される。モデム３６０を用いることにより、たとえば、図３および図４に示されるモデム３０６のいずれかを実現し得る。モデム３６０は、たとえば、ユタ州のドレーパ（Draper）のイナリ・インコーポレイテッド（Inari, Inc.）から入手可能なフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）または特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）および基板を用いて実現されてもよい。たとえば、製品番号ＩＰＬ０２０１は、コア中央処理装置（ＣＰＵ）、入出力（Ｉ／Ｏ）ポート、インターフェイス回路、バッファメモリ、送信機デジタル−アナログ変換器（ＤＡＣ）インターフェイスおよびシリアル受信チャネルを組込んだモデムＡＳＩＣである。

モデム３６０は、ホスト航空電子工学ユニット、たとえば図３に示される航空電子工学ユニット３０２のうちいずれかとデジタルデータ３０８を多方向に通信することができる。モデム３６０はＲＦ信号３１０を変調してデータ３０８を伝送し得る。モデム３６０はＲＦ信号３１０を復調してデータ３０８を受信し得る。モデム３６０は、フィルタ、たとえばフィルタ３１１を介して、電力線ネットワークのバス、たとえばデータネットワーク３１４のバス３１６にＲＦ信号３１０を渡し得る。

たとえばＩＰＬ０２０１に組込むことのできるマイクロプロセッサ３６２が、モデム３６０においてバスプロトコルを制御して、モデム３６０に暗号化／解読および低レベルのメンテナンス機能を提供し得る。マイクロプロセッサ３６２はまた、インテル（Intel）（Ｒ）８０５１マイクロコントローラを用いて実現され得る。ホスト航空電子工学システム、たとえば航空電子工学ユニット３０２のホスト電子機器３０４は、ホスト航空電子工学システムにおけるデュアルポートランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）を介しマイクロプロセッサ３６２を介してモデム３６０とインターフェイスし得る。ホスト航空電子工学システムはデュアルポートＲＡＭにデータ３０８を書込み得、次いで、データ３０８が伝送可能であることを示すフラグをセットし得る。モデム３６０がマイクロプロセッサ３６２を介してデータ３０８を受信したとき、たとえばマイクロプロセッサ３６２は、データ３０８が受信されたことをホスト電子機器３０４などのホストシステムに示すようフラグをセットし得る。さらに、たとえば、データ３０８は、新しいデータ３０８がいつ受信される（かまたは伝送可能となる）かを追跡するよう読出および書込インデックスを備えた円形のリングバッファを用いて、ホスト電子機器３０４とマイクロプロセッサ３６２との間を通され得る。データ３０８が受信されると、マイクロプロセッサ３６２はデータ３０８をリングバッファに書込み得、かつ書込インデックスを増分し得、リモートホスト、すなわちホスト電子機器３０４は書込インデックスを監視し得、かつこの書込インデックスが変わるとリングバッファからデータ３０８を読出し得、プロセスにおいて読出インデックスを増分し得る。読出および書込インデックスが等しい限り、リモートホスト３０４は新しいデータ３０８が受信されていないと結論付け得る。

マイクロプロセッサ３６２はデータ３０８をパケットにし得、伝送のための周波数チャネルを選択し得る。４つの異なる周波数チャネルを備え得るので、たとえば１つのチャネルのノイズが多すぎて適切に通信できない場合、低ノイズのチャネルを選択し得る。図５に示される具体的な実施例では、モデム３６０は、たとえば１３．８４７０５９ＭＨｚ、１５．１０５８８２ＭＨｚ、１６．３６４７０６ＭＨｚおよび１８．８８２３５３ＭＨｚの中心周波数を有し得る４つのＲＦチャネルのうちいずれかを介してデータを伝送または受信し得る。こうして、マイクロプロセッサ３６２は伝送のための４つのチャネル周波数のうち１つを選択し得、デジタルパルス３６３の形でデータパケットをデジタル−アナログ変換器（ＤＡＣ）３６４に送り得る。

ＤＡＣ３６４は、デジタルパルス３６３をＲＦ変調アナログ信号３６５に変換し得る。たとえば、ＤＡＣ３６４は、デジタルパルス３６３により、上述の４つの例示的なチャネル中心周波数のうち１つでＲＦ搬送波をＰＳＫ変調し得る。フィルタ３６６は、ＤＡＣ３６４からアナログ周波数応答を整形し得、たとえば、信号３６５をフィルタして信号３６７を生成し得、この信号３６７が電力増幅器３６８に供給され得る。電力増幅器３６８は信号３６７を増幅し得、ＲＦ信号３１０をスイッチ３７０に出力し得る。電力増幅器３６８は低出力インピーダンスで作動されて、モデム３６０とＤＣ電力線３１２との間にインピーダンス整合をもたらし得る。たとえば、電力増幅器３６８の出力３６９は、約０オームであり得る電力線３１２のインピーダンスを整合させるために、低いインピーダンス、たとえば約１０オームに調整され得る。比較のために、ＡＣ電力線は、高いインピーダンス、たとえば約１０，０００オームを有し、このため、ＡＣ電力線にデータを結合する先
行技術の変圧器は通常高いインピーダンスで実現されており、先行技術のモデム電力増幅器が高出力インピーダンスで作動することが可能となる。

スイッチ３７０は通常、ＲＦ信号３１０を受信するよう、すなわち、フィルタ３１１からバンドパスフィルタおよび増幅器３７２のバンクにＲＦ信号３１０を経路付けるようセットされ得る。スイッチ３７０は、マイクロプロセッサ３６２によって命令されるとき、ＲＦ信号３１０を伝送するよう、すなわち電力増幅器３６８からフィルタ３１１にＲＦ信号３１０を経路付けるよう切換わるだけであり得る。こうして、モデム３６０がデータ３０８を伝送しているときに、スイッチ３７０は、伝送ＲＦ信号３１０を電力増幅器３６８からフィルタ３１１を介し電力線、たとえば電力線３１２に向ける。フィルタ３１１は、伝送アナログ信号、すなわちＲＦ信号３１０をスイッチ３７０から２８ＶＤＣ電力線、すなわち電力線３１２上へ結合し得る。

フィルタ３１１を用いて、２８ＶＤＣ電力線、すなわち電力線３１２に対するアナログ信号、すなわちＲＦ信号３１０の送受信を行い得る。フィルタ３１１は受信アナログ信号、すなわちＲＦ信号３１０をスイッチ３７０に結合し得、さらに、バンドパスフィルタおよび増幅器３７２のバンクへと結合し得る。この場合、４つの周波数チャネルの各々、たとえば１３．８４７０５９ＭＨｚ、１５．１０５８８２ＭＨｚ、１６．３６４７０６ＭＨｚおよび１８．８８２３５３ＭＨｚは対応するバンドパスフィルタを有する。

各バンドパスフィルタ、たとえばバンドパスフィルタ３７２ａは、そのアナログ信号、すなわちＲＦ信号３１０を、４つの周波数のうち１つで、すなわち４つの周波数チャネルのうち１つ上で、増幅器を介し、対応する中間周波数（ＩＦ）セクション、たとえばＩＦセクション３７４のバンクのＩＦセクション３７４ａへと渡し得る。

ＩＦセクション３７４の各々は、アナログ信号、すなわちＲＦ信号３１０、を変換してデジタルパルス３７５に戻し得る。デジタルパルス３７５は、たとえば、トランジスタ・トランジスタ論理（ＴＴＬ）で用いるのに好適な０．０ボルト〜５．０ボルトの値の電気パルスであってもよい。デジタルパルス３７５はバッファ３７６においてバッファリングされ得、すなわち一時的に記憶され得、受信されたデータ３０８としてマイクロプロセッサ３６２に送られ得る。

ここで図６を参照すると、図３に示される電力線３１２などのＤＣ電力線を介するデジタル通信のための方法４００の具体的な実施例がフローチャートで示される。例示的な方法４００は、ステップ４０２、４０４、４０６、４０８、４１０、４１２、４１４および４１６を含み得、これらは、一実施例に従った方法４００を便宜的に例示する目的で、方法４００を概念的に詳述する。例示的な方法４００は図３、図４および図５に関連して例示される。

方法４００はステップ４０２から始まり得、ＲＦ信号が第１のモデムにおいてデジタルデータで変調される。たとえば、ＲＦ信号３１０は、上述のようにモデム３０６ａにおいてホスト電子機器３０４ａからのデジタルデータ３０８で変調され得る。

方法４００はステップ４０４を続け得、第１のモデムからのＲＦ信号がフィルタを介してＤＣ電力線に結合される。たとえば、ＲＦ信号３１０はフィルタ３１１ａを介して電力線３１２に結合されてもよい。フィルタ３１１は、第１のインダクタンス３３０が第２のインダクタンス３３２と直列に接続されるように備えることができ、キャパシタンス３３４を備え、このキャパシタンス３３４は、図４に示されるように、２つのインダクタンス３３０と３３２との間で接続され、モデム３０６にも接続され、インダクタンスおよびキャパシタンスの値は、ＲＦ信号３１０をモデム３０６に渡し、ノイズをフィルタにかけて
電力線３１２から取除くのに適切なものである。

方法４００はステップ４０６を続け得、ＤＣ電力線上のＲＦ信号がフィルタを介して第２のモデムに結合される。たとえば、電力線３１２上のＲＦ信号３１０はフィルタ３１１ｂを介してモデム３０６ｂに結合されてもよい。方法４００はステップ４０８を続け得、デジタルデータが第２のモデムにおいてＲＦ信号から復調される。たとえば、ＲＦ信号３１０をモデム３０６ｂにおいて復調して、デジタルデータ３０８を回復し、かつデジタルデータ３０８をホスト電子機器３０４ｂに供給してもよい。

当然、上述の記載がこの発明の好ましい実施例に関連し、かつ添付の特許請求の範囲に述べられるこの発明の精神および範囲から逸脱することなく変形し得ることが理解されるべきである。

例示的な先行技術の航空電子工学システムのためのデジタル通信および電源接続を示すシステムブロック図である。 例示的な先行技術のＡＣ電力線モデムのためのデジタル通信および電源接続を示すブロック図である。 この発明の実施例に従った、例示的な航空電子工学システムのためのデジタル通信および電源接続を示すネットワーク図である。 この発明の一実施例に従った、電力線モデムインターフェイスのためのデジタル通信および電源接続を示す航空電子工学インターフェイスのブロック図である。 この発明の一実施例に従ったモデムおよびフィルタを示すブロック図である。 この発明の実施例に従った、ＤＣ電力線を介するデジタル通信のための方法を示すフローチャートである。

符号の説明

３０６ モデム、３０８ デジタルデータ、３１０ ＲＦ信号、３１１ フィルタ、３１２ 電力線、３１２ａ ホット側、３１２ｂ ＤＣ帰線、３２１ ２８ＶＤＣ電力、３２２ 局所電源、３２４ 電力、３２６ 電力、３２８ 電力出力、３３０ 第１のインダクタンス、３３２ 第２のインダクタンス、３３４ キャパシタンス、３５０ 電力線モデム。

Claims (6)

1. 電力線モデムインターフェイス（３５０）であって、
   ＲＦ信号（３１０）をデジタルデータ（３０８）で変調するモデム（３０６）と、
   前記モデム（３０６）に接続され、前記ＲＦ信号（３１０）を前記モデム（３０６）からＤＣ電力線（３１２）に結合するフィルタ（３１１）と、
   局所電源（３２２）と、
   前記モデム（３０６）において接続されるマイクロコントローラ（３６２）とを含み、
   該マイクロコントローラ（３６２）は、前記デジタルデータ（３０８）で変調される前記ＲＦ信号（３１０）のために少なくとも２つのチャネル周波数のうち１つを選択し、さらに、
   少なくとも２つの増幅器およびバンドパスフィルタ（３７２）を含み、前記少なくとも２つの増幅器およびバンドパスフィルタ（３７２）は、前記少なくとも２つのチャネル周波数で前記ＲＦ信号（３１０）を受信するよう動作し、
   前記フィルタ（３１１）は、
   ＤＣ電力線（３１２）のホット側（３１２ａ）に接続される第１のインダクタンス（３３０）と、
   前記第１のインダクタンス（３３０）と直列に接続され、前記局所電源（３２２）に接続される第２のインダクタンス（３３２）と、
   前記第１のインダクタンス（３３０）と前記第２のインダクタンス（３３２）との間に接続され、前記ＲＦ信号（３１０）が前記モデム（３０６）からＤＣ電力線（３１２）に渡されるように前記モデム（３０６）に接続されるキャパシタンス（３３４）とを含む、
   電力線モデムインターフェイス（３５０）。
2. ＤＣ電力線（３１２）に接続され、前記フィルタ（３１１）に接続される局所電源（３２２）をさらに含み、
   前記フィルタ（３１１）は前記ＲＦ信号（３１０）を前記モデム（３０６）に渡し、
   前記フィルタ（３１１）は、前記ＲＦ信号（３１０）をフィルタにかけて、ＤＣ電力線（３１２）によって局所電源（３２２）に供給されるＤＣ電力（３２１）から取除く、請求項１に記載の電力線モデムインターフェイス（３５０）。
3. 前記フィルタ（３１１）に接続され、ＤＣ電力線（３１２）とのインピーダンス整合のために低出力インピーダンスで作動する電力増幅器（３６８）をさらに含む、請求項１に記載の電力線モデムインターフェイス（３５０）。
4. 前記モデム（３０６）は、前記ＲＦ信号（３１０）を復調して前記デジタルデータ（３０８）を回復し、前記フィルタ（３１１）に接続されかつ前記ＲＦ信号 （３１０）をＤＣ電力線（３１２）に結合する増幅器およびバンドパスフィルタ（３７０）をさらに含む、請求項１に記載の電力線モデムインターフェイス（３５０）。
5. 前記局所電源（３２２）は前記モデム（３０６）に接続し、電力（３２４）を前記モデム（３０６）に供給する、請求項１に記載の電力線モデムインターフェイス（３５０）。
6. 前記モデム（３０６）において接続され、航空電子工学ユニット（３０２）のホスト電子機器（３０４）とインターフェイスするマイクロコントローラ（３６２）をさらに含む、請求項１に記載の電力線モデムインターフェイス（３５０）。

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