MXPA04007513A - Comunicaciones multiplexadas de redes de alta frecuencia a traves de distintas lineas utilizando frencuencias portadoras moduladas multiples. - Google Patents

Abstract

Se provee un aparato para comunicacion de lineas electricas multiplexadas de alta frecuencia para TV por cable, telefono, internet, seguridad y otras aplicaciones de control, a lo largo de ondas portadoras de tension media y baja y directamente a traves de transformadores; el aparato incluye un transmisor, un receptor, un modem 14, un multiplexor y acopladores multiples 28 en cada una de dos o mas ubicaciones a lo largo de una linea electrica 18; los acopladores tienen circuitos capacitivos conectados en serie con un transformador de nucleo dielectrico o de nucleo de aire 22; los circuitos capacitivos resuenan con el transformador 22 a una frecuencia preseleccionada; el acoplador 28 elimina el ruido y se acopla con la impedancia caracteristica de la linea de frecuencia preseleccionada, lo cual lineariza la comunicacion en la linea y permite la comunicacion de voz y datos de alta velocidad a traves de distancias largas, se utilizan multiples moduladores y desmoduladores para producir multiples frecuencias portadoras moduladas.

Description

COMUNICACIONES MULTIPLEXADAS DE REDES DE ALTA FRECUENCIA A TRAVES DE DISTINTAS LINEAS UTILIZANDO FRECUENCIAS PORTADORAS MODULADAS MULTIPLES REFERENCIA CRUZADA A SOLICITUDES RELACIONADAS Esta solicitud es la continuación de la Solicitud de EUA No. 10/061 ,798, presentada el 1 o de febrero del 2002, que es la continuación de la Solicitud de EUA No. 09/576,981 , presentada el 23 de mayo del 2000, ahora Patente de EUA No. 6,396,392.

ANTECEDENTES DE LA INVENCION La presente invención se refiere en general a comunicaciones mejoradas de redes de energía y, más particularmente, a un aparato capaz de transmitir y recibir simultáneamente múltiples señales de datos digitales multiplexados tanto a índices altos como a lo largo de distancias largas a través de ondas portadoras y transformadores de ondas portadoras, incluyendo líneas de CA, CD, conductores dobles retorcidos y cables coaxiales. Las "Ondas Portadoras" son bien conocidas en el campo de la comunicación de redes de energía. Los principales elementos de dichas ondas portadoras son las terminales de transmisión y recepción, que incluyen una o más trampas de onda, uno o más capacitores de acoplamiento, así como equipo de sintonización y acoplamiento. Puede encontrarse información detallada sobre la descripción y composición típica de las ondas portadoras convencionales en Fundamentáis Handbook of Electrical and Computer Engineering Volume II: Communication Control Devices and Systems, John Wiley & Sons, 1983, pp 617-627, cuyo contenido se incorpora en la presente por referencia. Un problema significativo relacionado con las ondas portadoras de la técnica anterior es que requieren una o más trampas de onda, uno o más capacitores, uno o más transformadores acopladores o circuitos híbridos de frecuencia portadora y cables de conexión de frecuencia. Todos los acopladores tradicionales Incorporan un transformador de núcleo de hierro o ferrito que provoca distorsión de la señal, debido a la característica de fase no lineal de la función de transferencia entre el acoplador de transmisión y el acoplador de recepción. La distorsión se crea por la presencia de materiales con núcleo magnético que presenta histéresis. Para las ondas portadoras de distribución, la distorsión es particularmente severa, pues la señal debe propagarse a través de por lo menos tres de dichos dispositivos no lineales, el transformador distribuidor y dos acopladores de onda, que utilizan transformadores de núcleo de ferrito. La distorsión provocada por estos dispositivos no lineales conduce a la distorsión de demora del envolvente, lo cual limita las velocidades de la comunicación. La principal deficiencia de los diseños anteriores se derivaba del uso de transformadores de núcleo de hierro o ferrito en los acopladores de señales. La inductancia del devanado primario, Ll, se altera a algún un valor desconocido debido a la no linealidad del núcleo. Esto provoca una mala sintonización de la frecuencia portadora deseada. Además, la impedancia del devanado primario en la frecuencia portadora deseada ya no coincide con la impedancia característica de la onda portadora. Reconociendo este hecho, otros diseños intentan meramente acoplar una señal a una onda portadora con una baja impedancia de entrada de transceptor utilizando un capacitor de acoplamiento grande (aproximadamente de 0.5 uF). Esto produce una pérdida significativa de acoplamiento de hasta 20 dB en la frecuencia portadora. La Patente de EUA No. 6,407,987 (Abraham) describe un novedoso acoplador lineal de desplazamiento de fase de línea coaxial, doble retorcida, telefónica y de fuerza eléctrica, tanto para transmisión como para recepción. El acoplador lineal de desplazamiento de fase comprende un novedoso transformador de núcleo dieléctrico o de núcleo de aire que puede utilizarse para comunicación de línea telefónica, coaxial, LAN y de onda portadora a través de transformadores de onda. El acoplador lineal de desplazamiento de fase se asocia, además, con una red de capacitores de acoplamiento, con el fin de lograr un ajuste resistivo que sea de aproximadamente el valor más bajo conocido de la impedancia característica de línea y para maximizar una transmisión de señal estable a la línea. Esta resonancia crea de forma efectiva un filtro de banda de paso en la frecuencia portadora. La Patente de EUA No. 6,407,987 se incorpora por referencia a la presente en su totalidad.

Los diseños descritos en la Patente de EUA No. 6,407,987 han resuelto muchos de los problemas descritos en diseños anteriores, que utilizaban acopladores de hierro o ferrito que resonaban con la impedancia característica de la onda portadora, lo cual producía escalonamiento, succionamiento y medios no lineales para la comunicación a través de distintas líneas, como las ondas portadoras. El acoplador lineal de desplazamiento de fase de la Patente de EUA No. 6,407,987 no presenta escalonamiento en el ancho de banda de comunicación, permitiendo la comunicación lineal a través de una escala muy amplia de frecuencias. Sin embargo, aún existe la necesidad de contar con un sistema de comunicación de redes de energía capaz de transmitir y recibir simultáneamente señales de datos digitales múltiples utilizando frecuencias más altas (v.g., 200 Mhz-500 GHz), permitiendo así la comunicación a índices altos utilizando anchos de banda amplios y a lo largo de distancias largas, a través de ondas portadoras y transformadores de onda, incluyendo líneas de CA, CD, cables coaxiales y conductores dobles retorcidos.

BREVE DESCRIPCION DE LA INVENCION En resumen, en una primera modalidad, la presente invención es un aparato de comunicación para comunicar múltiples señales eléctricas a través de una o más líneas eléctricas que presentan una impedancia característica. El aparato de comunicación comprende: Un modulador que modula las señales eléctricas para producir una señal portadora modulada que tiene una frecuencia preseleccionada igual a aproximadamente 200 MHz o más. Un transmisor conectado eléctricamente al modulador y que tiene una impedancia de salida, en donde el transmisor transmite la señal portadora modulada. Y un acoplador conectado entre la línea eléctrica y el transmisor, en donde el acoplador adapta la impedancia de salida de los medios del transmisor a la impedancia característica de la línea eléctrica y comunica las señales portadoras moduladas con la línea eléctrica sin que se produzca una distorsión de fase sustancial. En una segunda modalidad, la presente invención es un aparato de comunicación para comunicar señales eléctricas a través de una o más líneas eléctricas que tienen una impedancia característica que comprende: Un modulador que modula las señales eléctricas para producir una señal portadora modulada que tiene una primera frecuencia preseleccionada igual a aproximadamente 200 Mhz o más. Un transmisor conectado eléctricamente al modulador y que tiene una impedancia de salida, en donde dicho transmisor transmite la señal portadora modulada. Un primer acoplador conectado entre la línea eléctrica y el transmisor, en donde dicho acoplador adapta la impedancia de salida del transmisor a la impedancia característica de la línea eléctrica y comunica la señal portadora modulada con la línea eléctrica sin que se produzca una distorsión de fase sustancial. Un receptor que tiene una ¡mpedancia de entrada, en donde dicho receptor recibe la señal portadora modulada. Un desmodulador conectado eléctricamente al receptor, en donde dicho desmodulador produce una señal portadora desmodulada que tiene una segunda frecuencia preseleccionada igual a aproximadamente 200 Mhz o más, desmodulando la señal portadora modulada. Y un segundo acoplador conectado entre la línea eléctrica y el receptor para adaptar la impedancia de entrada del receptor a la impedancia característica de la línea eléctrica y comunicar la señal portadora modulada con el receptor sin que se produzca una distorsión de fase significativa. En una tercera modalidad, la presente invención es un aparato de comunicación para comunicar señales eléctricas a través de una o más líneas eléctricas que tienen una impedancia característica que comprende: Un primer módem que produce una primera señal portadora modulada que tiene una primera frecuencia preseleccionada igual a aproximadamente 200 MHz o más y que desmodula una segunda señal portadora modulada que tiene una segunda frecuencia preseleccionada igual a aproximadamente 200 MHz o más. Un primer transmisor que tiene una impedancia de salida, en donde dicho transmisor está conectado al primer módem y transmite la primera señal portadora modulada.

Un primer receptor que tiene una impedancia de entrada, en donde dicho receptor está conectado al primer módem y recibe la segunda señal portadora modulada. Un primer acoplador conectado entre las líneas eléctricas y el primer transmisor y el primer receptor, en donde dicho primer acoplador adapta la impedancia de salida del primer transmisor y la impedancia de entrada del primer receptor a la impedancia característica de las líneas eléctricas y comunica la primera y segunda señales portadoras moduladas sin que se produzca una distorsión de fase sustancial. Un segundo módem que produce la segunda señal portadora modulada y que desmodula la primera señal portadora modulada. Un segundo transmisor que tiene una impedancia de salida, en donde dicho transmisor está conectado con el segundo módem y transmite la segunda señal portadora modulada. Un segundo receptor que tiene una impedancia de entrada, en donde dicho receptor está conectado con el segundo módem y recibe la primera señal portadora modulada. Y un segundo acoplador conectado entre las líneas eléctricas y el segundo transmisor y el segundo receptor, en donde dicho segundo acoplador adapta la impedancia de salida del segundo transmisor y la impedancia de entrada del segundo receptor con la impedancia característica de las líneas eléctricas y comunica la primera y segunda señales portadoras moduladas sin que se produzca una distorsión de fase sustancial.

BREVE DESCRIPCION DE VARIAS VISTAS DE LOS DIBUJOS El resumen anterior, así como la siguiente descripción detallada de las modalidades preferidas de la invención, se comprenderán mejor si se leen junto con los dibujos anexos. Con el propósito de ¡lustrar la invención, se muestran en los dibujos las modalidades que se prefieren en la presente. Sin embargo, debe sobreentenderse que la invención no se limita a las disposiciones y medios precisos mostrados. En los dibujos: La Figura 1 es una ilustración gráfica de la ¡mpedancia característica de la onda portadora del acoplador de la presente invención. La Figura 2 es un diagrama de bloque esquemático de una red de área amplia de comunicación de ondas portadoras de conformidad con la presente invención. La Figura 3 es un diagrama esquemático de un módem de onda portadora en ambas direcciones pero una a la vez ("half-duplex") de conformidad con la presente invención. La Figura 4 es un diagrama esquemático de un módem de onda portadora en ambas direcciones simultáneamente ("full-duplex") de conformidad con la presente invención.

La Figura 5 es un diagrama de bloque esquemático de un aparato de comunicación de ondas portadoras de conformidad con la presente invención. La Figura 6 es un diagrama esquemático de un modulador en una primera frecuencia para utilizarse en el aparato de comunicación de ondas portadoras de la Figura 5. La Figura 7 es un diagrama esquemático de un modulador en una segunda frecuencia para utilizarse en el aparato de comunicación de ondas portadoras de la Figura 5. La Figura 8 es un diagrama esquemático de un desmodulador en una primera frecuencia para utilizarse en el aparato de comunicación de ondas portadoras de la Figura 5. La Figura 9 es un diagrama esquemático de un desmodulador en una segunda frecuencia para utilizarse en el aparato de comunicación de ondas portadoras de la Figura 5. La Figura 10 es un diagrama esquemático de una interfaz Ethernet para utilizarse en el aparato de comunicación de ondas portadoras de la Figura 5. La Figura 11 es un diagrama esquemático de un acoplador para utilizarse en el aparato de comunicación de ondas portadoras de la Figura 5 en un primer conjunto de frecuencias.

La Figura 12 es un diagrama esquemático de un acoplador para utilizarse en el aparato de comunicación de ondas portadoras de la Figura 5 en un segundo conjunto de frecuencias. Y la Figura 13 es un diagrama esquemático de una alimentación para utilizarse en el aparato de comunicación de ondas portadoras de la Figura 5.

DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION La presente invención presenta mejoras al acoplador lineal de desplazamiento de fase de la Patente de EUA No. 6,407,987. Se ha descubierto que utilizar mayores frecuencias (1-500 GHz) con un acoplador de núcleo dieléctrico o de núcleo de aire produce mejores resultados, pues cuenta con un mayor ancho de banda y puede transmitir a mayores distancias. Las señales con una mayor frecuencia crearán un campo magnético en torno a cualquier tipo de alambre y viajarán a lo largo de la superficie de una onda portadora como una onda magnética y pasarán por alto los transformadores. Por lo tanto, la transmisión de dichas señales de alta frecuencia puede lograrse para distancias largas con un ancho de banda amplio. En un ambiente controlado como un cable coaxial, una señal de alta frecuencia de 1 GHz o más viajará sólo una corta distancia antes de desaparecer. Esto se debe a que un cable coaxial tiene una inductancia de serie fija alta L y una capacitancia paralela C que producen un fuerte filtro de paso bajo que puede eliminar señales de cualquier frecuencia a una cierta distancia. Además, un cable coaxial sólo puede crear un pequeño campo magnético en torno al conductor medio, pues se encuentra estrechamente protegido. Un ambiente distinto se presenta con las ondas portadoras, que no van simplemente de un punto a otro, sino que más bien tienen una configuración estrella. Las ondas portadoras no tienen valores L y C fijos, por lo que la onda portadora constituye un filtro de paso bajo más débil que el cable coaxial. Las ondas portadoras no están tampoco protegidas, por lo que el conductor de la onda portadora puede crear un campo magnético mayor en tomo al alambre que en un cable coaxial. Además, la impedancia característica Zo de las ondas portadoras cambia con el tiempo y la ubicación y el número de alambres conectados entre sí también varía en distintos puntos de la red de distribución de energía. De conformidad con ello, la propagación de campos eléctricos/magnéticos desde señales digitales hacia debajo de las ondas portadoras no se eliminará y dichas señales pueden viajar más lejos que en el cable coaxial. Las señales de alta frecuencia también pueden pasar por alto los transformadores de onda, que tienen la apariencia de un gran capacitor paralelo hacia la señal, sin que se produzca mucha pérdida de fuerza de la señal si ésta se ajusta con la onda portadora de conformidad con la presente invención y se utiliza según se describe en la presente.

La importancia del acoplador de la presente invención consiste en que puede permanecer como un dispositivo de adaptación con la impedancia característica de la onda portadora. Al igual que en la Patente de EUA No. 6,396,392, el acoplador de la presente invención comprende un transformador de núcleo dieléctrico o de núcleo de aire y un capacitor de acoplamiento, Ceq. Cualquier cambio de impedancia en el devanado primario del transformador no se refleja mucho en el devanado secundario del transformador y viceversa. Por lo tanto, la única impedancia que se observará en la onda portadora es el devanado primario resonado con el capacitor Ceq. Dicha resonancia en serie creará una baja impedancia, que será cercana a 1 ohmio. A medida que se incremente la frecuencia, la impedancia se incrementará también a aproximadamente 100-200 ohmios, dependiendo de qué impedancia sea mejor para adaptarse a la impedancia característica de la onda portadora, así como de qué tanto ancho de banda se requiera. Por ejemplo, la Figura 1 muestra la impedancia característica del acoplador de la onda portadora. Si la impedancia de la onda portadora es de 100 ohmios en F1 , entonces el ajuste de 6 dB desde el acoplador será de 40 ohmios a 50 ohmios (F4) a 200 ohmios (F3), lo cual cubrirá un amplio ancho de banda desde F3 a F4. En contraste, si la impedancia característica de la onda portadora es sólo de 10 ohmios, el ajuste de 6 dB será de 5 a 20 ohmios, produciendo un ancho de banda más pequeño. Reducir la impedancia del acoplador puede provocar un ajuste de ancho de banda más amplio en ondas portadoras de impedancia característica baja (v.g., 10 ohmios).

Como se indica en la Patente de EUA No. 6,396,392, una ventaja significativa del acoplador de la presente invención es la linealidad de fase lograda. Las ondas portadoras tienen impedancias locales a cada par de pies en distintas frecuencias. El mejor ajuste con la onda portadora puede lograrse utilizando los componentes de inductor (L) y capacitor (C) que no incluyen núcleos de hierro y ferrito, pues la onda portadora consiste en L's y C's. Además, se producen reflexiones al final de cada línea no terminada. Los acopladores de núcleo de hierro o ferrito tienen también autorresonancias en torno al ancho de banda de comunicación de interés. La autorresonancia y la reflexión en las ondas portadoras crean escalonamientos variables de ancho de banda. En contraste, la autorresonancia del acoplador de núcleo dieléctrico o de núcleo de aire de la presente invención se encuentra a una frecuencia mucho mayor que la banda de frecuencia de interés y el acoplador de núcleo de aire se adapta a la ¡mpedancia característica local de la onda portadora. Por lo tanto, las reflexiones no crean escalonamiento en la banda de frecuencia de interés. Se logran de 6 a 10 dB de aplanado de ancho de banda empleando el acoplador de la presente invención para ajustarse a la onda portadora. Este ajuste puede lograrse cuando la ¡mpedancia característica de la onda portadora se encuentra en una escala entre la mitad de la ¡mpedancia primaria del acoplador y el doble de la ¡mpedancia primaria del acoplador. Por ejemplo, la ¡mpedancia primaria del acoplador oscilará entre 1 y 100 ohmios para la banda de frecuencia 18-30 MHz. Suponiendo que la ¡mpedancia de la onda portadora es de 50 ohmios a 22 MHz y de 10 ohmios a 20 MHz, en tomo a 20 MHz tendremos un ajuste de 25 a 100 ohmios que cubrirá frecuencias entre aproximadamente 21 y 30 MHz. Suponiendo que la impedancia primaria del acoplador a 20 MHz es de aproximadamente 20 ohmios, el ajuste se logrará de 18 a aproximadamente 22 MHz. El ajuste total será de 18 a 30 MHz de ancho de banda de 10 dB y no habrá ningún escalonamiento. Las ondas portadoras tienen una impedancia típica de 50 a 100 ohmios para líneas subterráneas y de 100 a 500 ohmios para líneas de superficie. Sin embargo, los interruptores automáticos y subestaciones subterráneas con demasiados alimentadores pueden crear una impedancia característica de onda portadora tan baja como de 1 ohmio en su ubicación. El acoplador está diseñado para adaptarse a la impedancia local más común de la onda portadora. Por ejemplo, si la impedancia característica de la onda portadora es de 80 ohmios, entonces puede lograrse un ajuste de 6 dB con el acoplador de núcleo de aire de la presente invención de 40 a 160 ohmios en cualquier ubicación. La onda portadora debe ajustarse localmente, pues la impedancia local de la onda portadora cambia cada pocos pies. Dado que se sabe que la impedancia característica de onda portadora de 120 V es de, por ejemplo, 80 ohmios, entonces 80 ohmios constituirán un buen ajuste en cualquier ubicación de 120 V. Dado que la impedancia secundaria no cambia significativamente con el cambio de la impedancia característica de la onda portadora, el ajuste del transmisor y del receptor puede lograrse en alrededor de 50 ohmios. Ambos lados del transformador se ajustan independientemente del cambio de impedancia en la onda portadora. El secundario del transformador se ajusta por medio del transmisor o receptor. El cambio de impedancia en el primario del transformador no se refleja en el secundario. Por lo tanto, se logra un ajuste de 45-50 ohmios todo el tiempo al transmisor y receptor, independientemente de los cambios de impedancia en las ondas portadoras. Para frecuencias mayores (v.g., 200 Mhz-500 GHz), la estructura del transformador de núcleo dieléctrico o de núcleo de aire difiere de aquella descrita en la Patente de EUA No. 6,396,392. El acoplador puede ya no ser dos solenoides coaxiales o bobinas de aire de distinto diámetro revestidos con alambre para imanes sino que, en lugar de ello, es mucho más pequeño y se parece a un chip rellenado con cualquier tipo de plástico o material no conductor, como resina, material de goma, cerámica o cualquier otro material duro no conductor ("material de chip"). El acoplador comprende de preferencia placas conductoras muy delgadas separadas con material de chip. Las placas se fabrican de preferencia con cobre, pero pueden también hacerse de plata, oro o cualquier otro material conductor, ya sea activo o pasivo. Las placas pueden tener cualquier forma (v.g., cuadrada, rectangular, redonda, etc.), pero son de preferencia circulares. El tamaño de dichos transformadores de núcleo de aire en capas dependerá de la frecuencia de uso. Por ejemplo, el diámetro primario de un acoplador de 30 GHz será menor a 1 milímetro, el grosor de la capa será menor a aproximadamente 0.1 milímetro, lo que produce una inductancia de aproximadamente 0.3 nH. De forma similar, el tamaño de las placas de cobre rectangulares oscilará entre alrededor de un par de milímetros de largo, 0.1 milímetros de grosor y los inductores primario y secundario tendrán aproximadamente 0.5 milímetros de distancia entre sí, en la parte superior uno del otro. En consecuencia, dichos dispositivos se verán como un capacitor muy pequeño. Sin embargo, la presente invención utiliza los valores de inductor de extremo a extremo para hacer resonar el capacitor para ajustarse a la impedancia característica de la onda portadora. Alternativamente, las placas pueden formarse directamente en un chip por deposición de capas metálicas o dopando silicio. El silicio dopado es conductor cuando se encuentra activo -v.g., un nivel de CD de tensión enciende un transistor para convertirlo en un dispositivo activo. Por lo tanto, cuando se forman de silicio dopado, las placas pueden tomar la forma de algún tipo de dispositivo activo, como un transistor o un diodo. Por supuesto, se apreciará que pueden utilizarse otros diseños de transformadores de núcleo dieléctrico o núcleo de aire sin desviarse del espíritu o alcance de la presente invención. Por ejemplo, puede utilizarse un pedazo de cable coaxial como transformador de núcleo de aire. El protector del cable coaxial es el primario del transformador y el alambre interno es el secundario del transformador. Este tipo coaxial del transformador de núcleo de aire puede utilizarse para comunicaciones de muy alta frecuencia superiores a 500 MHz. De forma similar, dos cilindros en forma de tubo de cobre o hierro (o de lámina de cobre o aluminio) pueden colocarse uno dentro del otro. La lamina o cilindro exterior es el primario del transformador de núcleo de aire y la lámina o cilindro interior es el secundario. Este diseño también puede utilizarse por arriba de los 100 MHz. Además, recientemente se ha trabajado para crear transformadores de estado sólido para la conversión de tensión media de CA del orden de 7.6 kV a 120 VCA utilizando tecnología similar a aquella empleada en los reguladores conmutados para la conversión de CD a CD. La tecnología utilizada en estos transformadores de estado sólido se denomina circuitos de control del Control de Compuerta de Transistores y es bien conocida, por lo que no se requiere describirla detalladamente en la presente. Estos transformadores están diseñados con la tecnología denominada "de estado sólido" en particular, dependen principalmente de componentes de semiconductores como transistores y circuitos integrados, en lugar de las pesadas bobinas de cobre y núcleos de hierro de los transformadores convencionales. Dichos transformadores de estado sólido también pueden utilizarse en los acopladores de la presente invención. El experto en la técnica reconocerá que también pueden utilizarse otros circuitos integrados más simples para crear transformadores que puedan utilizarse en el acoplador de la presente invención. En la actualidad, los circuitos integrados que utilizan transistores activos pueden simular y/o crear un transformador de núcleo de aire que puede tener los valores de inductancia y capacitancia necesarios para funcionar exactamente como un transformador de núcleo de aire regular.

Aunque la estructura del acoplador según se describe arriba difiere de aquella descrita en la Patente de EUA No. 6,396,392, la función del acoplador es la misma. Las placas (o cilindros o láminas) del acoplador de la presente invención se encuentran acopladas inductiva y capacitivamente, creando un transformador de núcleo dieléctrico o de núcleo de aire. Sin embargo, el acoplamiento del primario y secundario del transformador varía con la frecuencia. El primario y secundario están acoplados aproximadamente de igual manera, magnética y eléctricamente (es decir, acoplados capacitiva e inductivamente) por debajo de 100 MHz de frecuencia y acoplados más inductivamente (magnéticamente) a frecuencias mayores a 100 MHz. En frecuencias del orden de los 100 GHz, el primario y secundario del transformador se acoplarán inductivamente en su mayor parte. Como se describe detalladamente en la Patente de EUA No. 6,396,392, el aparato de comunicación de la Patente de EUA No. 6,396,392 tiene numerosas aplicaciones. Los acopladores de alta frecuencia de la presente invención amplían su funcionalidad, permitiendo índices mucho mayores de transmisión de datos. Por ejemplo, la presente invención puede utilizar altas frecuencias portadoras del orden de 200 Mhz-50 GHz para la transmisión a lo largo de las ondas portadoras. El uso de la tecnología de acopladores de núcleo dieléctrico o núcleo de aire de la presente invención, hasta por lo menos 1 Gbps de velocidad de comunicación, puede lograrse a lo largo de las ondas portadoras.

Ahora con respecto a los dibujos, en donde numerales similares designan partes similares o correspondientes en cada una de las distintas vistas, en la Figura 2 se muestra un diagrama de bloque de una red de área amplia (WAN, por sus siglas en inglés) de comunicación de ondas portadoras de conformidad con la presente invención. Un Enrutador Ethernet 12 está conectado a una red fundamental, como Internet o Intranet utilizando un HUB (concentrador) o interruptor (no mostrado) como la línea de productos de 3 capas NuWave de Network Peripheral. El enrutador 12 también está conectado a un módem de onda portadora 14, que a su vez está conectado a un acoplador de onda portadora de tensión media 16, que acopla las señales del módem 14 a la onda portadora de 1 1 KV 18 en una subestación 20. El experto en la técnica reconocerá que el Enrutador Ethernet 12 podría conectarse a otros dispositivos en otras aplicaciones sin desviarse del espíritu o alcance de la presente invención. Por ejemplo, otras aplicaciones incluyen (1 ) redes de área amplia de Ethernet con otros servidores, en donde la red fundamental está conectada a otra red; (2) aplicaciones de servicio telefónico en donde la red fundamental está conectada a un centro telefónico y a un multiplexor de división de tiempo que establecerá múltiples líneas telefónicas a lo largo de la onda portadora; y (3) aplicaciones de televisión en donde la red fundamental está conectada a una estación de difusión de TV que transmitirá digitalmente varias estaciones de TV a lo largo de la onda portadora.

El Enrutador Ethernet 12 es un Enrutador Ethernet estándar. El módem de onda portadora 14, a través del acoplador de onda portadora de tensión media 16, modula y desmodula las señales de Ethernet en la onda portadora de 11 KV 18. El diseño del módem de onda portadora 14 se aborda detalladamente abajo. El acoplador de onda portadora de tensión media 16 tiene de preferencia aproximadamente 0.5 metros de alto y 0.2 metros de diámetro, ubicado en un aislador de cerámica y rellenado con resina. Se utiliza de preferencia un transformador de núcleo dieléctrico para el acoplador que, como se explica arriba, puede tener la forma de dos piezas pequeñas en forma de placa dispuestas capacitivamente en la parte superior uno de otro para una operación de alta frecuencia. Por supuesto, cualquiera de los otros diseños de transformador de alta frecuencia abordados arriba podría también utilizarse en el acoplador de onda portadora de tensión media 16 sin desviarse del espíritu o alcance de la presente invención. La señal de alta frecuencia, de preferencia una señal Ethernet de 100 Mbps o más, se propaga a lo largo de las ondas portadoras 18 y a través de uno o más transformadores de distribución 22, 24 a través de ondas magnéticas y hacia las ondas portadoras de baja tensión de 1 10-220 V 26. La señal es recogida por uno o más módems de onda portadora 14 a través de los acopladores de baja tensión 28. Los acopladores de baja tensión 28 y los módems de onda portadora 14 se ubican de preferencia en las ondas portadoras de baja tensión 26 antes de que los medidores de potencia (no mostrados) entren en los edificios 30. Los módems de onda portadora 14 son idénticos a los módems de onda portadora 14 acoplados con las ondas portadoras 18. Los acopladores de baja tensión 28 pueden diseñarse como se describe en la Patente de EUA No. 6,396,392 y son más pequeños que el acoplador de onda portadora de tensión media 16. Los acopladores de baja tensión 28 utilizan transformadores de núcleo dieléctrico o de núcleo de aire de alta frecuencia, como se describe arriba. Los interruptores Ethernet (HUBs o concentradores) 32 están acoplados con los módems de onda portadora 14. Los interruptores Ethernet 32 distribuyen los datos de Ethernet a lo largo de las ondas portadoras hacia los edificios 30, empleando una red de área local (LAN, por sus siglas en inglés) de comunicación de ondas portadoras de conformidad con la presente invención, como se describe abajo. Todos los módems de onda portadora 14 utilizan de preferencia una frecuencia de 1.35 GHz tanto para la transmisión como para la recepción. Esta frecuencia portadora se comunicará a través de los transformadores distribuidores 22, 24 desde las ondas portadoras de tensión media 18 (7 a 35 KV) con las ondas portadoras de baja tensión 26 (1 10 a 240 V) en los edificios 30. Los datos Ethernet de 100 Mpbs ó 10 Mbps pueden transmitirse utilizando esta frecuencia portadora. El experto en la técnica reconocerá que pueden utilizarse otras frecuencias portadoras, tales como 2.7 GHz ó 3.5 GHz, sin desviarse del espíritu o alcance de la presente invención. Por lo tanto, el sistema puede comunicar señales de frecuencia portadora a través de transformadores distribuidores a más de 100 Mbps a frecuencias portadoras de 200 MHz o más. La frecuencia portadora puede ser transportada en ondas portadoras de baja tensión (v.g., 120 voltios), tensión media (v.g., 3-35 Kv) o alta tensión (v.g., 69-750 KV). En una modalidad alternativa, puede utilizarse una frecuencia portadora de 30 GHz o más para transmitir datos Ethernet de 10 Mbps, 100 Mbps, 1 Gbps o más. Cuando se emplea una frecuencia portadora de esta magnitud, la red de área amplia (WAN) de comunicación de ondas portadoras de la presente invención puede comunicarse a todo lo largo desde la subestación 20 hasta el interior de los edificios 30 sin la necesidad de detenerse en los medidores de potencia fuera de los edificios 30. Por lo tanto, los módems de onda portadora 14 y acopladores de baja tensión 28 no requieren ubicarse en las ondas portadoras de baja tensión 26 antes de que los medidores de potencia (no mostrados) se introduzcan en los edificios 30. En lugar de ello, los módems de onda portadora 14 y acopladores de baja tensión 28 pueden colocarse dentro de los edificios 30. El experto en la técnica también comprenderá que, aunque las presentes modalidades se describen utilizando el protocolo de Ethernet para transmitir y recibir datos, puede emplearse cualquier otro protocolo de datos con la red de área amplia (WAN) de comunicación de ondas portadoras de la presente invención sin desviarse del espíritu o alcance de la presente invención. Ahora con respecto a la Figura 3, se muestra una configuración preferida en la presente para el módem de onda portadora 14. La interfaz física de Ethernet 38 conecta el módem de onda portadora 14 con una tarjeta Ethernet o HUB (concentrador) o repetidor (no mostrado) y puede comprender cualquier conexión apropiada incluyendo una conexión doble retorcida. Los datos Ethernet (v.g., datos en codificación Manchester) se proveen desde la interfaz 38 al CPU 40, como un Motorola MPC855T, que convierte los datos codificados a y desde la interfaz de la barra colectora paralela 42. La memoria 44 se emplea para almacenar los datos en la interfaz de la barra colectora paralela 42. Un Arreglo de Compuerta Programable en Campo (FPGA, por sus siglas en inglés) 46, de preferencia un Altera Stratics 25 ó un Xilinx Virtex XCV100-FG256, se conecta a la interfaz de la barra colectora paralela 42 y provee el control para el módem de onda portadora 14, así como realiza la modulación y desmodulación múltiple de los datos que se transmiten y reciben, respectivamente. EPROM 48 almacena instrucciones de programa para el FPGA 46 y el CPU 40. El FPGA 46 controla el interruptor de transmisión/recepción 36, que está conectado al acoplador 34 y las ondas portadoras 48 a través de las cuales se transportan los datos del módem de onda portadora 14. La interfaz del acoplador 34 con las ondas portadoras 48, así como la estructura del acoplador 34 se explican detalladamente en la Patente de EUA No. 6,396,392. Sin embargo, como se menciona anteriormente, un transformador de núcleo dieléctrico o de núcleo de aire de alta frecuencia de la presente invención debe utilizarse en el acoplador 34.

El sistema de circuitos es provisto a las señales de interfaz a y desde el FPGA 46. Para la transmisión, una señal abandona el FPGA 46 y pasa a través del convertidor analógico a digital (A/D) 50. La conversión hacia arriba de la frecuencia portadora es realizada por el mezclador 58 y el oscilador local 52. El amplificador 56 y los filtros 54 se utilizan para poner en interfaz la señal resultante con el acoplador 34. De forma similar, para la recepción, una señal pasa a través de los filtros 54 y los amplificadores 56, y ésta es convertida hacia abajo por el mezclador 58 y el oscilador local 58. El control automático de volumen (AGC, por sus siglas en inglés) es realizado por el circuito AGC 62 y, después, la señal es digitalizada por el convertidor analógico a digital (A/D) 60 para la transmisión al FPGA 46. El módem de onda portadora de la Figura 3 es un módem en ambas direcciones pero una a la vez ("half-duplex"), de modo que la frecuencia portadora utilizada para la transmisión y recepción es la misma. El experto en la técnica reconocerá que el AGC y la conversión hacia arriba/hacia abajo del mezclador pueden ser realizados por el FPGA sin la necesidad de utilizar un sistema de circuitos adicional. Los filtros 54 pueden ser filtros de hardware SAW o LC o, alternativamente, filtros de Transformada Rápida de Fourier (FFT, por sus siglas en inglés) que pueden programarse en el FPGA 46. El filtro de banda de paso (BPF, por sus siglas en inglés) puede ser un filtro SAW, así como filtros de paso bajo (LPF's, por sus siglas en inglés) 54.

El FPGA 46 puede programarse para utilizar cualquier tipo de modulación deseada. El FPGA 46 podría programarse para utilizar FM , FSK, PSK, QPSK, 16QAM, 32QAM, 64QAM, 128QAM, CD A, ADSL, FDM, multiplexación por división de frecuencia ortogonal (OFDM, por sus siglas en inglés) o cualquier otro tipo de modulación sin desviarse del espíritu o alcance de la presente invención. Por ejemplo, en lugar de utilizar una frecuencia portadora modulada para la transmisión con un ancho de banda de 30 MHz en donde el ruido blanco será alto, OFDM puede utilizarse con 1000 frecuencias portadoras moduladas o más separadas por la misma distancia una de otra a 30 KHz cada una. El ruido blanco a un ancho de banda de 30 KHz sería de aproximadamente 20-30 dB menos que a 30 MHz. Las FFT's se emplean para separar cada canal de frecuencia portadora modulada de 30 KHz, lo cual puede programarse en un DSP o FPGA. Todas las frecuencias portadoras desmoduladas exitosamente pueden entonces multiplicarse juntas para incrementar el índice de rendimiento real. La ventaja de OFDM es que, dado el menor nivel de ruido, la transmisión de la señal puede lograrse para distancias mayores. En el caso de una interferencia de RF específica, sólo algunos de los canales OFDM no tendrían éxito en la desmodulación, mientras que el resto continuaría funcionando. Además, una mayor codificación y algoritmo de modulación pueden utilizarse adaptablemente determinando la relación señal a ruido (SNR, por sus siglas en inglés) con una de las frecuencias portadoras. Por ejemplo, la técnica de modulación QPSK requiere aproximadamente 10 dB de SNR y 128QAM requiere aproximadamente 35 dB de SNR. Si el desmodulador tiene 35 dB de SNR, entonces puede comunicarle al modulador que utilice 128 QAM, lo que puede incrementar la velocidad real en un factor de 4. Por otro lado, si la SNR es menor a 10 dB, requerida para la técnica de modulación QPSK, puede utilizarse codificación adaptable para repetir la misma información múltiples veces y sumar la SNR conjuntamente para alcanzar los 10 dB de SNR y la recepción correcta. Por supuesto, en ese caso, la velocidad real se reduciría al factor del factor de repetición. También se advertirá que el modelo particular de FPGA 46 o del CPU 40 puede modificarse sin desviarse de la presente invención. De hecho, el FPGA 46 puede ser reemplazado por otros tipos de procesadores DSP, como se indica en la Patente de EUA No. 6,396,392. En lugar de una frecuencia portadora modulada, pueden utilizarse múltiples frecuencias portadoras moduladas. Esto se logra añadiendo múltiples moduladores y desmoduladores acoplados en el FPGA programable 46 utilizando filtros de FFT para crear de este modo ya sea un sistema de multiplexación por división de frecuencia (FDM, por sus siglas en inglés) o de multiplexación por división de frecuencia ortogonal (OFDM, por sus siglas en inglés). Esto se logra programando el dispositivo FPGA 46. El dispositivo 46, como se indica, tiene capacidad tanto de multiplexado como de desmultiplexado. Es un asunto sencillo programar el dispositivo 46 para tener capacidad de respuesta a múltiples moduladores. La ventaja es que el nivel de ruido es más bajo a lo largo de un ancho de banda estrecho para cada una de varias señales moduladas y el uso de Multiplexación por División de Frecuencia (FMD) u OFDM puede incrementar aún más la distancia y velocidad de transmisión a lo largo de la onda portadora. La Figura 4 muestra una implementación en ambas direcciones simultáneamente ("full-duplex") de un módem de onda portadora 14. La estructura del módem 14 es casi idéntica al módem en ambas direcciones pero una a la vez ("half-duplex") 14, como se muestra en la Figura 3, con excepción de la interfaz entre el módem 14 y las ondas portadoras 48. Como se observa en la Figura 4, el interruptor de transmisión/recepción 36 se ha eliminado. En lugar de ello, para la transmisión se utiliza un acoplador 34 que opera a una primera frecuencia F1 , mientras que para la recepción se utiliza un segundo acoplador 34 que opera a una segunda frecuencia F2. Por ejemplo, podrían utilizarse frecuencias de 1.2 y 1.6 GHz para transmitir y recibir simultáneamente a lo largo de las ondas portadoras 48. Además de la diferencia estructural en el módem 14, el programa de software almacenado en EPROM 48 para el FPGA 46 requeriría también modificarse para reflejar la operación en ambas direcciones simultáneamente ("full-duplex") en dos frecuencias distintas. El sistema en ambas direcciones simultáneamente ("full-duplex") mostrado en la Figura 4 puede programarse para utilizar múltiples moduladores y desmoduladores, como se describe con respecto a la Figura 3. Pasando ahora a la Figura 5, se muestra un diagrama de bloque de una aparato de comunicación de ondas portadoras 10 de conformidad con la presente invención para utilizarse en una red de área local (LAN) de comunicación de ondas portadoras. El aparato de comunicación 10 mostrado se acopla con un par de ondas portadoras 48. El aparato de comunicación 10 comprende generalmente un modulador 64, un desmodulador 66, una ¡nterfaz Ethernet 68, un acoplador 34 y una alimentación 70. El aparato de comunicación 10 se conecta con una tarjeta Ethernet, HUB (concentrador) o interruptor (no mostrado) y envía datos Ethernet a lo largo de las ondas portadoras 48 en ambas direcciones simultáneamente ("full-duplex"). En la operación, un primer aparato de comunicación 10, designado como la unidad Maestra, se acopla con las ondas portadoras 48 y transmite a una primera frecuencia F1 y recibe a una segunda frecuencia F2. Un segundo aparato de comunicación 10, designado como la Unidad Esclava, también se acopla con las ondas portadoras 48 y transmite a la segunda frecuencia F2 y recibe a la primera frecuencia F1. Sólo con propósitos ilustrativos, el aparato descrito abajo utiliza 250 MHz para F1 y 350 MHz para F2, para proveer una señal Ethernet de 10 Mbps a lo largo de las ondas portadoras. Por supuesto que el experto en la técnica reconocerá que podrían utilizarse otras frecuencias sin desviarse del espíritu o alcance de la presente invención. Por ejemplo, las frecuencias en las bandas de 2.44 GHz y 5.8 GHz, que son bandas de frecuencia que no requieren licencia para la comunicación, podrían utilizarse para proveer una señal Ethernet de 100 Mbps a lo largo de las ondas portadoras.

Los detalles del modulador 64 para la unidad Maestra (v.g., transmisión a 250 MHz) se muestran en la Figura 6. El modulador 64 es de preferencia un modulador FM que comprende un oscilador 76, el modulador 74 e inductores y capacitores asociados conectados según se muestra. El modulador 64 también incluye el transformador RF 72 y un sistema de circuitos asociado, como se muestra, para la interfaz del puerto de la Interfaz de Unidad de Conexión (AUI) de la interfaz Ethernet 68. La señal de entrada Ethernet es transportada desde el transformador a través del sistema de circuitos del oscilador/modulador 74, 76 y después a través de un circuito de filtro LC para la salida de la señal modulada. Los valores de los capacitores e inductores se eligen con base en la frecuencia portadora que, en el caso de la unidad Maestra, es de 250 MHz. La Figura 7 muestra el modulador 64 para la Unidad Esclava (v.g., transmisión a 350 MHz). El Modulador Esclavo 64 es idéntico al modulador Maestro 64, excepto por los valores de los inductores y capacitores en el circuito de filtro LC. Los valores de los inductores y capacitores en el Modulador Esclavo 64 se eligen con base en una frecuencia portadora de 350 MHz. Los detalles del desmodulador 66 para la unidad Maestra (v.g., recepción a 350 MHz) se muestran en la Figura 8. La señal de entrada modulada FM se envía primero a través de dos amplificadores RF 78 y el sistema de circuitos asociado, como se muestra entre los amplificadores 78 que comprenden filtros de Blinch para separar el ruido y la otra frecuencia portadora de la señal de entrada modulada. Los valores LC en los filtros de Blinch se eligen con base en las frecuencias portadoras utilizadas en el aparato de comunicación 10. La señal modulada y filtrada se acopla entonces en un circuito detector FM 82 a través del transformador RF 80. El circuito detector FM 82 es de preferencia un MC13 55D. La salida del circuito detector FM 82 se hace pasar entonces a través de los amplificadores rápidos 84 y los filtros 86 para generar una señal de salida de los datos Ethernet recuperados de la señal de entrada modulada. La Figura 9 muestra el desmodulador 66 para la Unidad Esclava (v.g., recepción a 250 MHz). El Desmodulador Esclavo 66 es idéntico al Desmodulador Maestro 66, excepto por los valores de los inductores y capacitores en los filtros de Blinch utilizados en la señal de entrada modulada. Los valores de los inductores y capacitores en el Desmodulador Esclavo 66 son distintos, dada la distinta frecuencia portadora que se está filtrando de la señal de entrada modulada. La modalidad del desmodulador 66 descrita arriba se limita a una velocidad Ethernet de 10 Mpbs, dado el uso de un circuito detector FM MC13155D y de frecuencias portadoras de 250 MHz y 350 MHz. El ancho de banda del desmodulador 66 puede incrementarse a una velocidad Ethernet de 100 Mbps, empleando un circuito detector FM 82 capaz de operar a una banda de frecuencia mayor a 200 MHz y también utilizando frecuencias portadoras mayores a 1 GHz.

Pasando a la Figura 10, se muestran los detalles para la interfaz Ethernet 68 tanto para las unidades Maestras como Esclavas. Dos interfaces alternativas se presentan como modalidades en la interfaz Ethernet 68. Primero, se provee una interfaz AUl para un interruptor o HUB (concentrador) Ethernet a través del conector 88. Dos líneas 90 corren desde el conector 88 directamente al modulador 64, y la salida del desmodulador 66 se acopla con el conector 88 utilizando el transformador RF 92. Alternativamente, el aparato de comunicación 10 puede conectarse con un interruptor o HUB (concentrador) Ethernet empleando un conector doble retorcido Ethernet RJ-45 94. Cuando se utiliza el conector RJ-45 94, el circuito integrado 96, que es un transceptor 10 Base-T o Adaptador AUl/doble retorcido Ethernet, de preferencia un ML4658CQ, y el sistema de circuitos asociados, según se muestra, se emplea para poner en interfaz el conector RJ-45 94 con el puerto AUl del conector 88. Con respecto a la Figura 11 , se muestra el acoplador 34 para utilizarse en el aparato de comunicación Maestro 10. Para la transmisión a las ondas portadoras 48, la salida del modulador 64 se hace pasar primero a través del amplificador RF 96 y el filtro de paso bajo 98. La señal se envía entonces a un acoplador de núcleo dieléctrico o de núcleo de aire de alta frecuencia de la presente invención, que comprende el transformador de núcleo dieléctrico o de núcleo de aire 100 y el capacitor de acoplamiento (Ceq) 102. El transformador 100 y el capacitor de acoplamiento 102 acoplan la señal a las ondas portadoras 48. Los valores LC en el filtro de paso bajo 98 se eligen con base en la frecuencia portadora. Los valores de capacitor del capacitor de acoplamiento (Ceq) 102 se eligen para proveer un ajuste de impedancia de 50 ohmios entre las ondas portadoras 48 y el amplificador RF 96. Para la recepción de señales desde las ondas portadoras 48, un acoplador de núcleo dieléctrico o de núcleo de aire de alta frecuencia de la presente invención, que comprende el transformador de núcleo dieléctrico o núcleo de aire 104 y el capacitor de acoplamiento (Ceq) 106, acopla primero la señal de entrada de las ondas portadoras 48. La señal de entrada se envía entonces a través de un amplificador RF 108 y filtro de Blinch 110 para la salida al desmodulador 66. Al igual que en el lado de transmisión, los valores LC en el filtro de Blinch 110 se eligen con base en la frecuencia portadora. Los valores de capacitor del capacitor de acoplamiento (Ceq) 106 se eligen para proveer un ajuste de impedancia de 50 ohmios entre las ondas portadoras 48 y el amplificador RF 108. La Figura 12 muestra el acoplador 34 para el aparato de comunicación Esclavo 10. El acoplador Esclavo 34 es idéntico al acoplador Maestro 34, excepto por los valores de los inductores y capacitores en el filtro de Blinch 1 10 y el filtro de paso bajo 98, así como los valores de capacitor de los capacitores de acoplamiento (Ceq) 102, 106. Los valores de estos inductores y capacitores en el acoplador Esclavo 34 son distintos, dado que las frecuencias portadoras para la transmisión y recepción de señales de las ondas portadoras 48 se invierten desde el aparato de comunicación Maestro 10. Finalmente, la Figura 13 muestra la alimentación 70 para utilizarse con el aparato de comunicación 10. La energía de CA es tomada de las ondas portadoras 48 y se hace pasar a través de las perlas aisladoras 1 12, con el fin de aislar la impedancia de los transformadores de energía 1 14 de la ¡mpedancia de las ondas portadoras 48. Esto se realiza para proveer un ancho de banda más estable a lo largo de las ondas portadoras y un mayor nivel de señal. La energía de CD se produce utilizando los transformadores de energía 1 14 y los rectificadores 1 16. Finalmente, las salidas de CD de distintas tensiones requeridas en el aparato de comunicación 10 se producen empleando los reguladores de voltaje 1 8. Como se observa en la Figura 13, se utilizan transformadores de energía 114, rectificadores 116 y reguladores de voltaje 1 18 separados para proveer energía para el lado de transmisión y el lado de recepción del aparato de comunicación 10. De este modo, las frecuencias portadoras de 250 MHz y 350 MHz se aislan entre sí. El experto en la técnica reconocerá que podrían realizarse cambios a las modalidades descritas arriba sin desviarse del amplio concepto inventivo de las mismas. Por lo tanto, se sobreentiende que esta invención no se limita a las modalidades particulares descritas, sino que se pretende que cubra modificaciones dentro del espíritu y alcance de la presente invención, según se define en las reivindicaciones anexas.

Claims (1)

1. NOVEDAD DE LA INVENCION REIVINDICACIONES 1 .- Un aparato de comunicación para comunicar señales eléctricas multiplexadas a través de una o más líneas eléctricas que tienen una impedancia característica, que comprende: múltiples moduladores para modular las señales eléctricas para producir una señal portadora modulada múltiple, cada una tiene una frecuencia preseleccionada de aproximadamente 200 MHz o más; uno o más transmisores, en donde cada uno tiene una impedancia de salida, conectados de forma operativa con cada modulador para transmitir la señal portadora modulada; un acoplador para la conexión entre la línea eléctrica y cada uno de los transmisores, en donde dicho acoplador ajusta la impedancia de salida del transmisor a la impedancia característica de la línea eléctrica y comunica las señales portadoras moduladas a la línea eléctrica sin que se produzca una distorsión de fase significativa; cada uno de los acopladores comprende: un transformador que tiene un núcleo no magnético; y un capacitor de acoplamiento que resuena con el transformador a la frecuencia preseleccionada; dicho transformador comprende: una primera placa conductora; y una segunda placa conductora separada de la primera placa conductora por el núcleo no magnético; el capacitor se adapta para conectarse entre la primera placa conductora y la línea eléctrica, en donde la impedancia de la primera placa conductora y el capacitor se ajustan con la impedancia característica de la línea eléctrica a un ancho de banda preseíeccionado; y un multiplexor por división de frecuencia para combinar las señales eléctricas. 2 - El aparato de comunicación de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque dicho multiplexor por división de frecuencia es un multiplexor por división de frecuencia ortogonal. 3.- Un aparato de comunicación para comunicar señales eléctricas multiplexadas a través de una o más líneas eléctricas que tienen una impedancia característica, que comprende: múltiples moduladores para modular las señales eléctricas para producir múltiples señales portadoras moduladas que tienen una frecuencia preseleccionada de aproximadamente 200 MHz o más; uno o más transmisores, cada uno de los cuales tiene una impedancia de salida y que se encuentran conectados operativamente con cada modulador para transmitir las señales portadoras moduladas; un acoplador para la conexión entre la línea eléctrica y cada uno de los transmisores, dicho acoplador ajusta la impedancia de salida del transmisor con la impedancia característica de la línea eléctrica y comunica las señales portadoras moduladas con la línea eléctrica sin que se produzca una distorsión de fase significativa; cada acoplador comprende: un transformador que tiene un núcleo no magnético; y un capacitor de acoplamiento que resuena con el transformador a la frecuencia preseleccionada; dicho transformador comprende: una primera placa conductora; y una segunda placa conductora separada de la primera placa conductora por el núcleo no magnético; el capacitor se adapta para conectarse entre la primera placa conductora y la línea eléctrica, en donde la impedancia de la pnmera placa conductora y el capacitor se ajustan con la impedancia característica de la línea eléctrica a un ancho de banda preseleccionado; y un multiplexor para combinar las señales eléctricas. 4.- Un aparato de comunicación para comunicar señales eléctricas a aproximadamente 100 Mbps o más a través de una o más ondas portadoras eléctricas que tienen una impedancia característica: múltiples moduladores para modular las señales eléctricas para producir múltiples señales portadoras moduladas que tienen una frecuencia preseleccionada igual o mayor a 200 MHz; un transmisor conectado de forma operativa a los moduladores y que tiene una impedancia de salida, en donde dicho transmisor transmite las señales portadoras moduladas; un acoplador conectado entre la línea eléctrica y el transmisor, dicho acoplador ajusta la impedancia de salida del transmisor con la impedancia característica de la onda portadora y comunica la señal portadora modulada a la onda portadora sin que se produzca una distorsióin de fase significativa; dicho acoplador comprende: un transformador que tiene un núcleo no magnético; y un capacitor de acoplamiento que resuena con el transformador a la frecuencia preseleccionada; en donde dicho transformador comprende: una primera placa conductora; y una segunda placa conductora separada de la primera placa conductora por el núcleo no magnético; un capacitor adaptado para conectarse entre la primera placa conductora y la onda portadora, la impedancia de la primera placa conductora y el capacitor se ajustan con la impedancia característica de la onda portadora a un ancho de banda preseleccionado. 5. - El aparato de comunicación de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado además porque las señales portadoras moduladas son de aproximadamente 1 Gbps o más. 6. - Un método para comunicar señales eléctricas a lo largo de un sistema de distribución de energía eléctrica, incluyendo transformadores distribuidores, en donde el sistema de distribución tiene una impedancia característica en la terminal de entrada para las señales eléctricas, dicho método comprende: emplear múltiples moduladores para modular las señales eléctricas para producir múltiples señales portadoras moduladas que tienen una frecuencia igual o mayor a 200 MHz; transmitir la señal portadora modulada a través de un transmisor que tiene una impedancia de salida; acoplar la señal portadora modulada al sistema de energía eléctrica sin que se produzca una distorsión de fase significativa, empleando un acoplador que ajusta la impedancia de salida del transmisor con la impedancia característica del sistema en el sitio en donde se realiza el acoplamiento; dicho acoplador comprende un transformador que tiene un núcleo no magnético y un capacitor de acoplamiento, dicho acoplador comunica la señal portadora modulada al sistema de energía sin una distorsión de fase significativa; y dicho capacitor de acoplamiento resuena con el transformador a las frecuencias portadoras moduladas; una primera placa conductora; y una segunda placa conductora separada de la primera placa conductora por un núcleo no magnético; dicho capacitor de acoplamiento se conecta entre la primera placa conductora y el sistema de energía, en donde la primera placa conductora y el capacitor se ajustan con la impedancia característica del sistema de energía a un ancho de banda preseleccionado; y en donde la señal eléctrica incluye datos transmitidos a una velocidad de aproximadamente 100 Mbps o más. 7. - El método para comunicar señales eléctricas de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado además porque el sistema de energía incluye ondas portadoras de baja tensión, tensión media y alta tensión o cualquier combinación de las mismas. 8. - Un método para comunicar señales eléctricas a lo largo de una o más líneas eléctricas que tienen una impedancia característica, que comprende: utilizar múltiples moduladores para modular las señales eléctricas para producir múltiples señales portadoras moduladas que tienen una frecuencia preseleccionada igual o mayor a 200 Mhz; transmitir la señal portadora modulada empleando un transmisor que tiene una impedancia de salida; acoplar la señal portadora modulada a la línea eléctrica sin que se produzca una distorsión de fase significativa utilizando un acoplador que ajuste la impedancia de salida del transmisor con la impedancia característica de la línea eléctrica; dicho acoplador comprende: un transformador que tiene un núcleo no magnético, en donde dicho transformador comunica la señal portadora modulada a la línea eléctrica sin que se produzca una distorsión de fase significativa; y un capacitor de acoplamiento que resuena con el transformador a la frecuencia preseleccionada; dicho transformador comprende: una primera placa conductora; una segunda placa conductora separada de la primera placa conductora por el núcleo no magnético; y dicho capacitor de acoplamiento se conecta entre la primera placa conductora y la línea eléctrica, en donde la placa conductora y el capacitor se ajustan con la ¡mpedancia característica de la línea eléctrica a un ancho de banda preseleccionado; en donde el devanado secundario de dicho transformnador está conectado de forma operativa con el transmisor a una impedancia de ajuste de aproximadamente 40 a 50 ohmios básicamente sin considerar los cambios en la impedancia de la línea eléctrica, y el primario del transformador se ajusta en cuanto a impedancia a la línea eléctrica en una escala de aproximadamente 1 a 500 ohmios. 9.- Un sistema para distribuir señales de información de alta velocidad, como señales de datos digitales, video digital o voz digital, a lo largo de un sistema de distribución de ondas portadoras que incluye transformadores desde una ubicación remota a una ubicación predeterminada, que comprende los pasos de: acoplar las señales de información de alta velocidad en una sección de tensión media del sistema de distribución a un índice de aproximadamente 10 Mbps a aproximadamente 1 Gbps; distribuir las señales de información de alta velocidad a lo largo de las ondas portadoras dentro del sistema, incluyendo transformadores distribuidores en una ubicación predeterminada; acoplar las señales de información de alta velocidad desde una sección de baja tensión del sistema de distribución, cerca de la ubicación predeterminada, a un módem para la inserción en una red de área local (LAN) en la ubicación predeterminada a una velocidad de aproximadamente 10 Mbps a 100 Mbps; cada uno de dichos acopladores comprende un transformador que tiene un núcleo no magnético para acoplar las señales de información de alta velocidad sin que se produzca una distorsión de fase significativa; dicho transformador comprende: una primera placa conductora; una segunda placa conductora separada de la primera placa conductora por el núcleo no magnético; y un capacitor de acoplamiento conectado entre la primera placa conductora y la onda portadora eléctrica, en donde la primera placa conductora y el capacitor se ajustan con la impedancia característica de la onda portadora eléctrica. 10.- Un método para comunicar señales eléctricas a lo largo de un sistema de distribución de energía eléctrica a aproximadamente 100 Mbps o más, en donde dicho método comprende: utilizar múltiples moduladores para producir múltiples señales portadoras moduladas; transmitir la señal portadora modulada a través de un transmisor que tiene una impedancia de salida; acoplar la señal portadora modulada con el sistema de energía eléctrica sin que se produzca una distorsión de fase significativa utilizando un acoplador que ajuste la impedancia de salida del transmisor con la impedancia característica del sistema en el lugar en donde se realice el acoplamiento; dicho acoplador comprende un transformador que tiene un núcleo no magnético y un capacitor de acoplamiento, dicho acoplador comunica la señal portadora modulada con el sistema de energía sin que se produzca una distorsión de fase significativa. 1 1. - El método de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado además porque el transformador comprende: una primera placa conductora; una segunda placa conductora separada de la primera placa conductora por un núcleo no magnético; y dicho capacitor de acoplamiento se conecta entre la primera placa conductora y la línea eléctrica, en donde la placa conductora y el capacitor se ajustan con la impedancia característica de la línea eléctrica en la ubicación en donde el acoplador se encuentre conectado a la línea eléctrica. 12. - Un método para comunicar señales eléctricas a lo largo de un sistema de distribución de energía eléctrica a aproximadamente 100 Mbps o más, dicho método comprende: en un módem de ondas portadoras/sistema de conexión de redes conectado a la red fundamental de todo el Sistema de Conexión a Redes para TV por cable, teléfono, internet, seguridad y otras aplicaciones de control, transmitidos a muy alta velocidad, datos con señales portadoras procesadas de señal digitalmente a lo largo de la onda portadora de distribución y directamente a través de los transformadores distribuidores desde la onda portadora de tensión baja y media y de separación; producir múltiples señales portadoras moduladas, creando así una Multiplexación por División de Frecuencia o Multiplexación por División de Frecuencia Ortogonal a lo largo de la onda portadora; transmitir la señal portadora modulada a través de un transmisor que tiene una impedancia de salida; acoplar la señal portadora modulada al sistema de energía eléctrica sin que se produzca una distorsión de fase significativa utilizando un acoplador que ajusta la impedancia de salida del transmisor a la impedancia característica del sistema en el lugar donde se realiza el acoplamiento y ajusta la impedancia característica de la onda portadora; dicho acoplador comprende un transformador que tiene un núcleo no magnético y un capacitor de acoplamiento, en donde dicho acoplador comunica la señal portadora modulada al sistema de energía sin que se produzca una distorsión de fase significativa. 13.- Un método para comunicar señales eléctricas a lo largo de una onda portadora eléctrica a aproximadamente 100 Mbps o más, dicho método comprende: en un módem de onda portadora/sistema de conexión de redes adaptado a una red, datos de muy alta velocidad a lo largo de la onda portadora con señales portadoras procesadas de señales digitales para TV por cable, teléfono, internet, seguridad y otras aplicaciones de control; producir múltiples señales portadoras moduladas que crean una Multiplexación por División de Frecuencia o Multiplexación por División de Frecuencia Ortogonal a lo largo de la onda portadora; transmitir la señal portadora modulada a través de un transmisor que tiene una impedancia de salida; acoplar la señal portadora modulada al sistema de energía eléctrica sin que se produzca una distorsión de fase significativa utilizando un acoplador que ajuste la impedancia de salida del transmisor a la impedancia característica del sistema en el lugar en donde se realiza el acoplamiento y ajusta la impedancia característica de la onda portadora; dicho acoplador comprende un transformador que tiene un núcleo no magnético y un capacitor de acoplamiento, dicho acoplador comunica la señal portadora modulada al sistema de energía sin que se produzca una distorsión de fase significativa. 14.- El aparato de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque las señales multiplexadas se comunican utilizando un protocolo de Ethernet. 15. - El aparato de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado además porque las señales multiplexadas se comunican utilizando un protocolo de Ethernet. 16. - El aparato de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado además porque las señales multiplexadas se comunican utilizando un protocolo de Conexión de Redes de Ethernet. 17. - El aparato de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado además porque las señales eléctricas se comunican a lo largo dei sistema de distribución de energía eléctrica utilizando un protocolo de Conexión de Redes Ethernet. 18. - El método de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado además porque las señales eléctricas se comunican a lo largo del sistema de distribución de energía eléctrica utilizando un protocolo de Conexión de Redes Ethernet. 19.- El método de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado además porque las señales eléctricas se comunican a lo largo de la onda portadora utilizando un protocolo de Conexión de Redes Ethernet.