WO2012134109A2 - 진폭변조방식의 전력선통신을 위한 송신장치 및 수신장치 - Google Patents

진폭변조방식의 전력선통신을 위한 송신장치 및 수신장치 Download PDF

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WO2012134109A2
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power line
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조현영
홍두선
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Kim Young
Cho Hyun-Young
Hong Du-Seon
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Definitions

  • the present invention relates to a transmitter and a receiver for performing power line communication using an amplitude modulation scheme.
  • Power Line Communication is a technology that delivers high-frequency communication signals to existing power lines installed for power supply, and enables high-speed Internet and telephone connection only through an electrical outlet, that is, a power line. Refers to a technology that can transmit video signals.
  • Power lines are networks installed to supply electricity to homes and offices, which are not suitable for communication networks because of their complex configuration and poor track characteristics, but they are ideally suited for widespread penetration rates of more than 90% and for better maintenance than any wired network. Attention has been drawn to the form of subscriber networks.
  • power line communication signals of different frequency bands (9 kHz to 450 kHz or 1.7 MHz to 30 MHz) are carried on a 50 Hz or 60 Hz commercial flow flowing through the power line, and the received signal is separated by a frequency filter. Use the principles you use.
  • Noise generated through power lines includes noise generated asynchronously, such as electric motors, harmonic noise generated at a frequency of 60 Hz integral multiples, and independent impulse noise generated when the electronic equipment is switched on or off. ) And the like.
  • the present invention is to provide a transmitter and a receiver for power line communication of the amplitude modulation method.
  • the present invention is to provide a transceiver for power line communication of the amplitude modulation method.
  • An apparatus for transmitting power line communication includes an oscillator for generating a carrier having a preset frequency; A signal input unit which receives an image signal from an image photographing apparatus; An amplitude modulator for receiving the video signal and the carrier and generating a modulated signal by amplitude modulating the carrier according to the video signal; And an overlapping output unit configured to output the amplitude modulated modulation signal to a power line.
  • the amplitude modulator may include a second amplifier configured to amplify the video signal at a preset ratio; And a first amplitude part configured to generate the modulated signal by modulating the amplitude of the carrier according to the amplitude of the amplified video signal.
  • the amplitude modulator may be disposed between the second amplifier and the first amplifier, and may further include an amplitude adjuster configured to adjust the amplitude of the image signal amplified by the second amplifier.
  • the amplitude adjusting unit includes a variable resistor, and may adjust the amplitude of the amplified video signal according to the size of the variable resistor.
  • the apparatus for transmitting power line communication may further include a third amplifier disposed between the amplitude modulator and the overlapping output unit and configured to amplify the modulated signal at a predetermined ratio.
  • the overlapping output unit may include: a resonant circuit for removing noise other than the modulated signal by filtering a frequency range including a frequency of the modulated signal; And a transformer circuit for amplifying the modulated signal according to a winding ratio.
  • An apparatus for receiving power line communication includes a signal detector for detecting a modulated signal on a power line; A modulated signal amplifier for amplifying the detected modulated signal; An image signal extracting unit extracting an image signal by removing a carrier component included in the modulation signal; And an image signal amplifier configured to remove distortion by shaping the extracted image signal and to amplify the image signal from which the distortion is removed.
  • the signal detector may include: a resonant circuit configured to filter a signal input to the power line and detect a signal having a frequency of the modulated signal as the modulated signal; And a transformer circuit for amplifying the signal detected by the resonance circuit according to the winding ratio.
  • the modulated signal amplifying unit may include: a first modulated signal amplifying unit configured to differentially amplify the detected modulated signal by two stages when an amplitude of the detected modulated signal is less than or equal to a preset value; And a second modulated signal amplifier including a second modulated signal amplifier configured to perform additional amplification and filtering on the detected modulated signal or the differentially amplified modulated signal.
  • An apparatus for transmitting and receiving power line communication includes an oscillator for generating a carrier having a preset frequency; A signal input unit receiving an image signal from a camera; An amplitude modulator for receiving the video signal and the carrier and generating a modulated signal by amplitude modulating the carrier according to the video signal; An overlapping output unit configured to output the amplitude modulated modulation signal to a power line; A signal detector for detecting a modulated signal on a power line; A modulated signal amplifier for amplifying the detected modulated signal; An image signal extracting unit extracting an image signal by removing a carrier component included in the modulation signal; And an image signal amplifier configured to remove distortion by shaping the extracted image signal and to amplify the image signal from which the distortion is removed.
  • an amplitude-modulated signal can be transmitted and received through a power line. Therefore, it is not necessary to provide a separate signal line for transmitting and receiving the signal, it is possible to simply install a communication network, it is possible to reduce the cost.
  • the apparatus for transmitting and receiving power line communication further includes a configuration for adjusting an amplification rate of an image signal, and thus may transmit and receive images according to the type of the image acquisition apparatus.
  • the transmitter and the receiver for power line communication since the transmitter and the receiver for power line communication according to an embodiment of the present invention transmit a signal to a power line using a transformer circuit, the transmission distance of the signal can be increased.
  • FIG. 1 is a block diagram showing the function of a transmission apparatus for power line communication according to an embodiment of the present invention.
  • FIGS. 2A and 2B are block diagrams illustrating an amplitude modulator of a transmitter for power line communication according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of an oscillator of a transmitter for power line communication according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration of a third amplifier of a transmission apparatus for power line communication according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a circuit diagram showing the configuration of a transmission apparatus for power line communication according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a block diagram showing the function of a receiving apparatus for power line communication according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of a signal detection unit of a receiving device for power line communication according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a block diagram illustrating a configuration of a modulated signal amplifying unit of a receiving apparatus for power line communication according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a circuit diagram showing the configuration of a receiving apparatus for power line communication according to an embodiment of the present invention.
  • Video acquisition devices such as CCTV, require cradles, power lines and video transmission lines for installation.
  • a large amount of video signal transmission cables must be installed.
  • the price not only increases rapidly, but also causes a lot of trouble in maintaining and repairing the cable.
  • the CCTV installed in the outdoor space transmits the video signal information through the power line communication (PLC), it is possible to save a lot of money and time costs.
  • PLC power line communication
  • the video signal When transmitting the video signal through PLC communication, the video signal can be modulated and transmitted for the purpose of removing the video of noise, and various modulation methods, including amplitude modulation (AM), can be applied to the modulation method.
  • AM amplitude modulation
  • the conventional CCTV cameras have a problem in that the amplitude of the video signal is different from each other depending on the product, so the CCTV camera and the transceiver are designed at the same time, and users have to purchase them at the same time.
  • the present invention proposes a transmission / reception circuit capable of transmitting and receiving image signals regardless of the photographing apparatus.
  • FIG. 1 is a block diagram showing the function of a transmission apparatus for power line communication according to an embodiment of the present invention.
  • the apparatus 100 for power line communication may include a signal input unit 110, an oscillator 120, a first amplifier 130, a second amplifier 140, It may be configured to include an amplitude control unit 150, the third amplifier 160 and the superimposed output unit 170.
  • the signal input unit 110 may be implemented as a terminal for receiving an image signal m (t) transmitted from an image photographing apparatus such as an external CCTV through a circuit.
  • the signal input unit 110 may have a different number of terminals used for signal input for each photographing apparatus, and thus may form a connection between terminals to receive an image signal m (t) regardless of the number of terminals. .
  • the oscillator 120 may generate a carrier cos (w c t) for amplitude modulation (AM). Because there is generally required is a constant frequency of a carrier cos (w c t) for maintaining the amplitude modulation, the group may generate a carrier cos (w c t) having a predetermined frequency w c. Specifically, the oscillator 120 may generate a carrier cos (w c t) having the preset frequency w c using an oscillator circuit or a circuit including a crystal.
  • the first amplifier 130 may amplify the amplitude of the carrier cos (w c t), and the second amplifier 140 may amplify the input image signal m (t).
  • the first amplifier 130 may amplify the amplitude of the carrier cos (w c t) generated by the oscillator 120 to be suitable for amplitude modulation.
  • the second amplifier 140 may amplify the input image signal m (t) to a sufficient magnitude so as to be suitable for amplitude modulation.
  • amplitude modulation may be performed by connecting circuits of the first amplification unit 130 and the second amplification unit 140, and the modulation signal by the amplitude modulation may be transferred to the next stage.
  • the amplitude of the carrier cos (w c t) may be modulated according to the amplitude of the amplified video signal m (t).
  • the amplitude adjusting unit 150 is disposed between the first amplifying unit 130 and the second amplifying unit 140, and adjusts the amplification rate of the image signal amplified by the second amplifying unit 140 to adjust the amplification rate of the second amplifying unit (
  • the amplitude of the output signal of the controller 140 may be adjusted so as not to reach the amplification limit of the third amplifier 160.
  • the output signal of the third amplifier 160 may reach a nonlinear region or amplification saturation, so that the output image signal m (t) is output. This is because distortion may occur.
  • Image apparatuses for photographing images may have different intensity of output image information depending on the producer of the imaging apparatus, so that the average amplitude of the image signal m (t) input to the second amplifier 140 is not constant. Since the maximum value of the amplitude may not be constant, adjustment of the amplitude may be necessary.
  • the amplitude adjusting unit 150 is disposed at the connection terminal of the first amplifier 130 and the second amplifier 140, the amplified video signal m (t) and the amplified carrier cos (w c t) A modulated signal A m (t) co s (w c t) may be output.
  • the third amplifier 160 may amplify the power of the modulated signal A m (t) cos (w c t). Since the modulated signal is transmitted through the power line, it is to prevent the power signal from being easily distorted by various power noises when the power is low, and to transmit the modulated signal A m (t) cos (w c t) to the receiving end with sufficient intensity.
  • the overlapping output unit 170 may superimpose and output the amplified modulated signal on the power signal of the power line.
  • the overlapping output unit 170 may be implemented using a resonance circuit, a transformer circuit, and the like.
  • the resonant circuit may remove noise other than the modulated signal by filtering a frequency range including the frequency of the modulated signal.
  • the transformer circuit may amplify the modulated signal according to the winding ratio of the transformer circuit and transmit the amplified signal to the power line.
  • FIGS. 2A and 2B are block diagrams illustrating an amplitude modulator of a transmitter for power line communication according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the amplitude modulator may include a first amplifier 130, a second amplifier 140, and an amplitude controller 150.
  • the first amplifier 130 and the second amplifier 140 may be a 4-port device, and the amplitude adjuster 150 may be implemented as a 2-port device.
  • the second amplifier 140 may receive a single image signal m (t), and the first amplifier 130 may receive a single carrier cos (w c t) signal.
  • the first amplifier 130 and the second amplifier 140 may differentially amplify and output the differential input.
  • the amplitude adjusting unit 150 may control the amplitude of the image signal amplified by the second amplifying unit 140 while connecting the first amplifying unit 130 and the second amplifying unit 140.
  • the amplitude adjustment unit 150 one end is connected in series to the output terminal of the second amplifier 140 and the other end is connected in parallel to the first amplifier 130, the first amplifier 130 and the first 2, the amplifier 140 may form a path capable of generating an amplitude modulated modulated signal A m (t) cos (w c t).
  • the first amplifier 130 and the second amplifier 140 may be implemented in the form of one transistor amplifier, and the first amplifier 130 and the second amplifier 140 may be cascoded. It can be implemented by applying a cascode amplifier. That is, one end of the amplitude adjusting unit 150 may be connected in series to the output terminal of the second amplifier 140, and the amplitude adjusting unit 150 may be connected to the output terminal of the first amplifier 130 in parallel. Since the first amplifier 130 may modulate the amplitude of the carrier according to the amplitude of the video signal amplified by the second amplifier 140, the first amplifier 130 may be configured to adjust the amplitude of the video signal m (t) and carrier cos (w c t). A modulated signal whose amplitude is modulated can be output.
  • the amplitude adjusting unit 150 adjusts the amplitude of the image signal amplified by the second amplifying unit 140 and may adjust the size of the variable resistor. Thus, when the magnitude of the image signal m (t) input to the first amplifier 130 is large, the image signal amplified by the second amplifier 140 by adjusting the resistance value of the amplitude adjusting unit 150. The magnitude of the amplitude can be reduced.
  • the modulation signal A m (t) cos (w c t) output from the configuration of the first amplifier 130, the second amplifier 140, and the amplitude adjuster 150 may be in a state where power is not high. it may, in order to pass the modulating signal a m (t) cos (w c t) through the power line, a power amplifier for said modulated signal a m (t) cos (w c t) may be required.
  • FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of an oscillator of a transmitter for power line communication according to an embodiment of the present invention.
  • the oscillator 120 of the transmitting apparatus for power line communication may include an amplifying circuit using a crystal and a transistor.
  • Quartz crystal (X1) has a physical property that generates a signal of a constant frequency according to the applied voltage.
  • An amplifier using a transistor may arrange a bias unit to set a bias at an input terminal.
  • the bias unit may be implemented by applying a voltage distribution circuit using two resistors.
  • the voltage output from the bias unit may be transferred to the quartz crystal (X1) so that the quartz crystal (X1) to generate a waveform of a frequency corresponding to the carrier cos (w c t) frequency.
  • the waveform generated from the quartz crystal (X1) can be primarily amplified by the transistor amplifier because of its small size.
  • a resonant circuit using an inductor L1 and a capacitor C5 may be provided at an output terminal of the amplifier to output only a waveform corresponding to a carrier cos (w c t) frequency.
  • FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration of a third amplifier of a transmission apparatus for power line communication according to an embodiment of the present invention.
  • the third amplifier 160 of the transmitter for power line communication may be implemented by applying a transistor amplifier circuit.
  • the third amplifier 160 may amplify the magnitude of the input modulation signal A m (t) cos (w c t) so that the signal has sufficient power. That is, the amplified modulation signal A m (t) cos (w c t) may be amplified so that the amplified modulation signal AB m (t) cos (w c t) is transmitted through a power line.
  • the signal can be robust to noise.
  • the third amplifier 160 may include an overlapping output unit 170 illustrated in FIG. 1 at an output terminal, and the overlapping output unit 170 may include an inductor L2 and a capacitor C7. It may include a transformer circuit and a transformer circuit for amplifying the modulated signal according to the winding ratio.
  • the resonant circuit may use only the inductor L2 and the capacitor C7 to transmit only the frequency band corresponding to the signal AB m (t) cos (wct) to the power line.
  • FIG. 5 is a circuit diagram showing the configuration of a transmission apparatus for power line communication according to an embodiment of the present invention.
  • a transmission device capable of superimposing and outputting an amplitude modulated video signal m (t) on a power line.
  • a resonant circuit includes a modulated signal having a high frequency in a power line.
  • AB m (t) cos (w c t) can be superimposed more effectively.
  • the transmitter of the present invention outputs an image signal m (t) through amplitude modulation, a point capable of power amplifying the modulated signal A m (t) cos (wct) without distortion of the image signal m (t), and resonance.
  • the power line communication can be performed over a longer distance because the output of the amplified modulated signal AB m (t) cos (wct) using the circuit is superimposed on the power line. Accordingly, the distance for performing power line communication may be set using the selector SW1.
  • the transmitter for power line communication of the present invention it is possible to transmit the image signal m (t) through power line communication without being affected by the change of the photographing apparatus for obtaining the image signal m (t), Excellent effects such as amplitude modulation of the video signal m (t) are made robust to noise, and improvement in transmission distance through signal superimposition output using power amplification and resonant circuits.
  • the transmitter circuit 100 may further include a battery circuit for ease of use.
  • FIG. 6 is a block diagram showing the function of a receiving apparatus for power line communication according to an embodiment of the present invention.
  • the receiver for power line communication may include a signal detector 210, a first modulated signal amplifier 220, a second modulated signal amplifier 230, and an image signal. It may be configured to include an extraction unit 240 and the image signal amplifier 250.
  • the signal detector 210 may detect a high frequency modulated signal C m (t) cos (w c t) transmitted to the power line by being superimposed on the power signal. Since a low frequency power signal and a relatively high frequency modulated signal C m (t) cos (w c t) flow in the power line, only the high frequency modulated signal C m (t) cos (w c t) is detected on the power line. The original data signal can be restored.
  • the first modulated signal amplifier 220 may primarily amplify the signal when the intensity of the modulated signal C m (t) cos (w c t) detected by the signal detector 210 is weak.
  • the modulation signal C m (t) cos (w c t) transmitted through the power line may cause a lot of attenuation, and thus may require primary amplification.
  • the second modulated signal amplifier 230 may amplify the detected modulated signal C m (t) cos (w c t) or the amplified modulated signal C m (t) cos (w c t) again. Since the modulated signal C m (t) cos (w c t) transmitted through power line communication is more attenuated than the power signal, the amplified signal C m (t) cos (w c t) is amplified to a sufficient size to extract data such as the image signal m (t) through amplification. There is a need. In this case, the second modulated signal amplifier 230 may in particular amplify necessary information among the modulated signals. That is, the noise may be removed through filtering or the like and amplified to emphasize a portion of the color signal or the like included in the modulated signal.
  • the second modulated signal amplifying unit 230 may be coupled to the LC tuning circuit at a rear end thereof to restore a modulated signal that may be distorted by long distance transmission or amplification.
  • the image signal extractor 240 may extract the image signal m (t) from the modulated signal C m (t) cos (w c t). In general, since the frequency of carrier cos (w c t) is higher than the frequency of video signal m (t), only the frequency band of video signal m (t) is passed or the frequency band of carrier cos (w c t) is changed.
  • the video signal extractor 240 may be implemented to be removed.
  • the image signal amplifier 250 may amplify the image signal m (t) extracted by the signal detector 210 to use the image signal m (t) in an external device.
  • the video signal m (t) is extracted in the above manner, attenuation may occur in the video signal m (t), and the current of the video signal m (t) is not sufficient to use the video signal m (t) extracted from an external device.
  • the amplified video signal m (t) may be amplified by the level required by the external device.
  • FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of a signal detection unit of a receiving device for power line communication according to an embodiment of the present invention.
  • the signal detector 210 uses a resonant circuit using a transformer circuit T1 and three capacitors C3, C4, and C6 to superimpose a high frequency component C m (t) cos on a power line. (w c t) can be detected.
  • the resonant frequency of the resonant circuit included in the signal detector 210 may be equal to or within a predetermined range of the carrier cos (w c t) frequency of the high frequency component.
  • the receiver circuit 200 of the amplitude modulation method for power line communication can effectively detect the modulated signal C m (t) cos (w c t) of a high frequency band transmitted at a greater distance, thereby providing a transmission distance. Can improve.
  • FIG. 8 is a block diagram illustrating a configuration of a modulated signal amplifying unit of a receiving apparatus for power line communication according to an embodiment of the present invention.
  • the primary modulated signal amplifier 220 of the present invention is an amplifying circuit having two stages, and may be configured as a positive feedback circuit.
  • the first modulated signal amplifier 220 is operated when the strength of the received modulated signal C m (t) cos (w c t) is weak, and may be designed to have a sufficient amplification gain, and the modulated signal C m (t) Since the frequency band of cos (w c t) is set in advance, it is possible to positive feedback to have a high amplification gain in the predetermined frequency band.
  • FIG. 9 is a circuit diagram showing the configuration of a receiving apparatus for power line communication according to an embodiment of the present invention.
  • a receiver for power line communication detects a modulated signal C m (t) cos (w c t) transmitted through a power line and demodulates an amplitude modulated signal.
  • the video signal m (t) can be extracted.
  • the second high frequency amplifier 230 may be implemented using a high frequency dedicated operational amplifier (OP AMP, U2), and combined with the LC tuning circuit of the rear stage to restore the high frequency signal damaged by the long distance transmission and amplification to the original high frequency signal. can do.
  • OP AMP high frequency dedicated operational amplifier
  • LF1 may prevent the modulation signal C m (t) cos (w c t) from being transmitted toward the terminal J1 to which power is supplied.
  • LF2 prevents the modulated signal C m (t) cos (w c t) from being transmitted in the R1 direction, and only transmits power. That is, by using LF1 and LF2, the power supply can be protected by not mixing unnecessary high frequency components in the power supply, and the system instability caused by the power fluctuation can be prevented.
  • the switch SW1 selects whether or not to use the first modulated signal amplifier 220 according to the amplitude of the detected modulated signal C m (t) cos (w c t). That is, the user can improve the communication performance by adjusting the switch (SW1) according to the distance of the power line communication, it is possible to operate the system efficiently.
  • the image signal amplifier 250 may be implemented using a general inverter IC U3 without using a dedicated amplifier IC.
  • the parallel circuit of R12 and C12 can shape the distortion waveform of the video signal detected by the parallel diode D2.
  • the parallel circuits of C22 and C23 can filter the DC noise included in the video signal to not be transmitted to the rear stage.
  • the circuitry of R14, R15 and C24 may shape the distorted waveform portion of the filtered video signal.
  • the standardized video signal is amplified and output with sufficient power through the U3B, U3C, and U3d ⁇ F circuits, and the output video signal can be supplied to a monitor or the like.
  • the conventional video signal amplifying unit 250 uses a dedicated operational amplifier (OP AMP) for amplifying the video signal, whereas the video signal amplifying unit 250 of the present invention may use only an inverter IC. While the unit cost of the dedicated operational amplifier for video signal amplification is considerably high, the unit IC cost is very low, thus reducing the manufacturing cost of the receiving end.
  • OP AMP dedicated operational amplifier
  • the receiver for the power line communication as described above, it is possible to receive and demodulate the modulated video signal m (t) transmitted through the power line at a greater distance.
  • the inverter IC is used to amplify the image signal m (t), thereby lowering the overall manufacturing cost of the system.

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Abstract

본 발명은 전력선통신의 송신장치 및 수신장치에 관한 것으로서, 구체적으로 본 발명의 일 실시예에 의한 전력선통신의 송신장치는, 기 설정된 주파수를 가지는 반송파를 생성하는 발진부; 카메라로부터 영상신호를 입력받는 신호입력부; 상기 영상신호와 상기 반송파를 입력받아, 상기 반송파를 상기 영상신호에 따라 진폭 변조(AM: Amplitude Modulation)하여 변조신호를 생성하는 진폭변조부; 및 상기 진폭 변조된 변조신호를 전력선(Power Line)으로 출력하는 중첩 출력부를 포함할 수 있다.

Description

진폭변조방식의 전력선통신을 위한 송신장치 및 수신장치
본 발명은 진폭 변조 방식을 이용하여 전력선 통신을 수행하는 송신장치 및 수신장치에 관한 것이다.
전력선통신(PLC: Power Line Communication)이란, 전력 공급용으로 설치된 기존의 전력선에 고주파 통신신호를 같이 실어 보내는 기술로서, 전기 콘센트 즉, 전력선만으로 초고속 인터넷과 전화 접속이 가능하게 되어 음성, 문자데이터, 영상신호 등을 전송할 수 있는 기술을 말한다.
전력선은 가정이나 사무실에 전기를 공급하기 위해 설치된 망으로 복잡한 구성과 열악한 선로특성 때문에 통신망으로는 적합하지 않으나, 이미 90%를 넘어선 광범위한 보급률과 그 어떤 유선통신망보다 유지보수가 뛰어나다는 점에서 가장 이상적인 가입자망 형태로 주목을 받게 되었다.
특히, 통신을 위해 새로 망을 구축하지 않아도 곳곳에 설치된 전원 콘센트 그대로를 통신단자로 이용할 수 있다는 점에서 막대한 투자비용을 줄일 수 있다.
이와 같은 전력선통신은, 전력선을 흐르는 50Hz 또는 60Hz 상용교류에 다른 주파수대역(9kHz 내지 450kHz 혹은 1.7MHz 내지 30MHz)의 전력선통신 신호를 실어서 전송하고, 수신측에서는 그 전송된 신호를 주파수 필터로 분리하여 사용하는 원리를 이용한다.
그런데, PLC는 전력선을 매체로 통신하기 때문에 통신용 케이블이나 광섬유를 이용한 데이터 전송에 비해 구현이 어렵다. 특히 높은 부하와 간섭 현상, 잡음, 임피던스 변화와 신호 감쇠현상 등 특수한 환경을 극복하고 제한된 전송 전력을 통해 데이터를 전달해야 하는 어려움이 따른다. 전력선을 통해 발생하는 노이즈는 전동 모터와 같이 비동기적으로 발생하는 노이즈, 60Hz 정수배의 주파수에서 발생하는 고조파 노이즈(harmonic noise), 전자기기의 스위치를 연결하거나 끊을 때 발생하는 독립적인 임펄스 노이즈(impulse noise) 등이 존재한다.
그러나, CCTV와 같이 기존에 전력선을 연결된 장소에서 동작하는 장치와 통신을 수행하는데 있어서, 여전히 전력선 통신의 장점은 유효하다.
본 발명은 진폭변조방식의 전력선통신을 위한 송신장치 및 수신장치를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 진폭변조방식의 전력선통신을 위한 송수신장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 전력선통신의 송신장치는, 기 설정된 주파수를 가지는 반송파를 생성하는 발진부; 영상촬영장치로부터 영상신호를 입력받는 신호입력부; 상기 영상신호와 상기 반송파를 입력받아, 상기 반송파를 상기 영상신호에 따라 진폭 변조(AM: Amplitude Modulation)하여 변조신호를 생성하는 진폭변조부; 및 상기 진폭 변조된 변조신호를 전력선(Power Line)으로 출력하는 중첩 출력부를 포함할 수 있다.
여기서 상기 진폭변조부는, 상기 영상신호를 기 설정된 비율로 증폭하는 제2증폭부; 및 상기 증폭된 영상신호의 진폭에 따라 상기 반송파의 진폭을 변조하여, 상기 변조신호를 생성하는 제1진폭부를 포함할 수 있다.
여기서 상기 진폭변조부는, 상기 제2증폭부 및 제1증폭부 사이에 배치되는 것으로서, 상기 제2증폭부에서 증폭된 영상신호의 진폭을 조절하는 진폭조절부를 더 포함할 수 있다.
여기서 상기 진폭조절부는, 가변저항을 포함하는 것으로서, 상기 가변저항의 크기에 따라 상기 증폭된 영상신호의 진폭을 조절할 수 있다.
여기서 상기 전력선통신의 송신장치는, 상기 진폭변조부와 상기 중첩 출력부 사이에 배치되는 것으로서, 상기 변조신호를 기 설정된 비율로 증폭하는 제3증폭부를 더 포함할 수 있다.
여기서 상기 중첩 출력부는, 상기 변조신호의 주파수를 포함하는 주파수 범위를 필터링(filtering)하여 상기 변조신호 이외의 잡음(noise)를 제거하는 공진회로; 및 권선비율에 따라 상기 변조신호를 증폭하는 변압회로를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 전력선통신의 수신장치는, 전력선(Power Line)에서 변조신호를 검출하는 신호 검출부; 상기 검출된 변조신호를 증폭하는 변조신호 증폭부; 상기 변조신호에 포함된 반송파 성분을 제거하여 영상신호를 추출하는 영상신호 추출부; 및 상기 추출된 영상 신호를 정형화하여 왜곡을 제거하고, 상기 왜곡이 제거된 영상신호를 증폭하는 영상신호증폭부를 포함할 수 있다.
여기서 상기 신호 검출부는, 상기 전력선으로 입력되는 신호를 필터링(filtering)하여, 상기 변조신호의 주파수를 가지는 신호를 상기 변조신호로 검출하는 공진회로; 및 상기 공진회로에서 검출된 신호를 권선비율에 따라 증폭하는 변압회로를 포함할 수 있다.
여기서 상기 변조신호 증폭부는, 상기 검출된 변조신호의 진폭이 기 설정값 이하이면 상기 검출된 변조신호를 2단 차동 증폭하는 제1변조신호 증폭부; 및 상기 검출된 변조신호 또는 상기 차동증폭된 변조신호에 대하여 추가적인 증폭 및 필터링을 수행하는 제2변조신호 증폭부를 포함하는 제2변조신호 증폭부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 전력선통신의 송수신장치는, 기 설정된 주파수를 가지는 반송파를 생성하는 발진부; 카메라로부터 영상신호를 입력받는 신호입력부; 상기 영상신호와 상기 반송파를 입력받아, 상기 반송파를 상기 영상신호에 따라 진폭 변조(AM: Amplitude Modulation)하여 변조신호를 생성하는 진폭변조부; 상기 진폭 변조된 변조신호를 전력선(Power Line)으로 출력하는 중첩 출력부; 전력선(Power Line)에서 변조신호를 검출하는 신호 검출부; 상기 검출된 변조신호를 증폭하는 변조신호 증폭부; 상기 변조신호에 포함된 반송파 성분을 제거하여 영상신호를 추출하는 영상신호 추출부; 및 상기 추출된 영상 신호를 정형화하여 왜곡을 제거하고, 상기 왜곡이 제거된 영상신호를 증폭하는 영상신호증폭부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 전력선통신의 송신장치 및 수신장치에 의하면, 전력선을 통하여 진폭변조된 신호를 송수신할 수 있다. 따라서, 상기 신호를 송수신하기 위한 별도의 신호선을 설치할 필요가 없어, 간편하게 통신망을 설치할 수 있으며, 비용을 절감할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 전력선통신의 송신장치 및 수신장치에 의하면, 영상신호의 증폭율을 조절하는 구성을 더 포함하고 있으므로 영상획득장치의 종류에 맞게 영상을 송수신할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 전력선통신의 송신장치 및 수신장치는, 변압회로를 이용하여 신호를 전력선으로 전송하므로, 상기 신호의 전송거리를 증가시킬 수 있다.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력선통신을 위한 송신장치의 기능을 나타낸 블록도이다.
도2a 및 도2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력선통신을 위한 송신장치의 진폭변조부를 나타낸 블록도이다.
도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력선통신을 위한 송신장치의 발진부의 구성을 도시한 구성도이다.
도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력선통신을 위한 송신장치의 제3증폭부의 구성을 도시한 구성도이다.
도5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력선통신을 위한 송신장치의 구성을 도시한 회로도이다.
도6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력선통신을 위한 수신장치의 기능을 나타낸 블록도이다.
도7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력선통신을 위한 수신장치의 신호검출부의 구성을 도시한 구성도이다.
도8은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력선통신을 위한 수신장치의 변조신호 증폭부의 구성을 도시한 구성도이다.
도9는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력선통신을 위한 수신장치의 구성을 도시한 회로도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
또한, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
CCTV 등의 영상 수집 장치들은 설치를 위해서 거치대, 전력선 및 영상 전송 라인을 필요로 한다. 특히, CCTV 및 모니터링 센터 사이에 영상 신호를 전송하기 위해서는 많은 양의 영상 신호 전송 케이블이 포설되어야 한다. 그런데, 영상신호를 전송하는데 사용되는 케이블은 전송 길이에 길어짐에 따라서 그 가격이 급격히 상승할 뿐만 아니라 케이블을 유지 및 보수하는데도 많은 번거로움이 따른다.
따라서, 실외 공간에 설치되는 CCTV가 PLC(power line communication)를 통해서 영상 신호 정보를 전송한다면, 많은 금전적 시간적 비용을 절감할 수 있다.
PLC 통신을 통해서 영상 신호를 전달할 때 잡음의 영상을 제거하는 등의 목적으로 영상 신호를 변조하여 전송할 수 있으며, 변조 방식에는 진폭변조(AM: Amplitude Modulation)를 비롯하여 기존에 사용되는 다양한 방식을 적용할 수 있다.
그런데, 종래의 CCTV용 촬영장치들은 제품에 따라서 영상 신호의 진폭이 서로 상이한 점이 많아 CCTV용 촬영장치와 송수신 장치를 동시에 설계하고, 사용자들도 동시에 구입해야 하는 문제가 있었다.
이에, 본 발명은 촬영 장치에 무관하게 영상 신호를 송수신할 수 있는 송수신 회로를 제안한다.
도1은 본 발명의 일 실시에에 따른 전력선통신을 위한 송신장치의 기능을 나타낸 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력선통신을 위한 송신장치100)는 신호 입력부(110), 발진부(120), 제1 증폭부(130), 제2 증폭부(140), 진폭조절부(150), 제3 증폭부(160) 및 중첩 출력부(170)를 포함하여 구성될 수 있다.
신호 입력부(110)는 외부의 CCTV와 같은 영상 촬영 장치로부터 전송되는 영상 신호 m(t)를 회로로 입력받는 단자 등으로 구현될 수 있다. 또한, 신호 입력부(110)는 촬영 장치들마다의 신호 입력에 사용되는 단자의 수가 상이할 수 있어, 단자 수에 무관히 영상 신호 m(t)를 입력받을 수 있도록 단자 간 연결을 형성할 수 있다.
발진부(120)는 진폭변조(AM)를 위한 반송파 cos(wct)를 발생시킬 수 있다. 일반적으로 진폭변조를 위한 반송파 cos(wct)의 주파수는 일정하게 유지할 필요가 있으므로, 기 설정된 주파수 wc를 가지는 반송파 cos(wct)를 발생시킬 수 있다. 구체적으로, 상기 발진부(120)는 발진회로나 크리스털을 포함하는 회로를 이용하여상기 기 설정된 주파수 wc를 가지는 반송파 cos(wct)를 발생시킬 수 있다.
제1 증폭부(130)는 반송파 cos(wct)의 진폭을 증폭시킬 수 있고, 제2 증폭부(140)는 입력된 영상 신호 m(t)를 증폭할 수 있다. 제1 증폭부(130)는 발진부(120)에서 발생한 반송파 cos(wct)의 진폭을 크게 증폭시켜서 진폭변조에 적합하도록 할 수 있다. 제2 증폭부(140)는 입력된 영상 신호 m(t)를 충분한 크기로 증폭하여 진폭변조에 적합하도록 할 수 있다.
또한, 제1 증폭부(130) 및 제2 증폭부(140)의 회로를 연결하여 진폭변조를 수행할 수 있으며, 상기 진폭변조에 의한 변조 신호를 다음단으로 전달할 수 있다. 구체적으로, 상기 증폭된 영상신호 m(t)의 진폭에 따라 상기 반송파 cos(wct)의 진폭을 조절하는 방식으로 변조할 수 있다.
진폭조절부(150)는 제1 증폭부(130) 및 제2 증폭부(140)의 사이에 배치되고, 제2 증폭부(140)에서 증폭된 영상신호의 증폭률을 조절하여 제2 증폭부(140)의 출력 신호의 진폭이 제3 증폭부(160)의 증폭 제한에 도달하지 않도록 조절할 수 있다. 제3 증폭부(160)에 입력되는 영상 신호 m(t)의 진폭이 큰 경우, 제3 증폭부(160)의 출력 신호가 비선형 영역 또는 증폭 포화에 이르게 될 수 있어 출력되는 영상 신호 m(t)에 왜곡이 발생할 수 있기 때문이다. 즉, 제3 증폭부(160)로 입력되는 신호의 크기가 일정치를 넘어서게 되는 경우 영상 신호 m(t)의 데이터가 왜곡되어 수신단에서 데이터를 복조하여도 영상이 찌그러지거나 색이 변색된 데이터만을 수신하게 될 수 있으며, 변조 신호의 전송 거리도 단축될 수 있다. 영상을 촬영하는 영상 장치들은 상기 영상 장치의 생산자에 따라서 출력되는 영상 정보의 세기가 상이할 수 있어, 제2 증폭부(140)로 입력되는 영상 신호 m(t)의 평균 진폭이 일정하지 않거나, 진폭의 최대치가 일정하지 않을 수 있으므로, 진폭의 조절이 필요할 수 있다.
또한, 진폭조절부(150)는 제1 증폭부(130) 및 제2 증폭부(140)의 연결단에 배치되어 있어, 증폭된 영상 신호 m(t) 및 증폭된 반송파 cos(wct)의 진폭 변조된 변조 신호 A m(t) cos(wct)를 출력할 수 있다.
제3 증폭부(160)는 변조 신호 A m(t) cos(wct)의 전력을 증폭할 수 있다. 전력선을 통해 변조 신호가 전달되기 때문에 전력이 낮을 경우 여러가지 전력 잡음의 의해 쉽게 왜곡되는 것을 방지하고, 수신단까지 변조 신호 A m(t) cos(wct)를 충분한 강도로 전달하기 위함이다.
중첩 출력부(170)는 증폭된 변조 신호를 전력선의 전력 신호에 중첩시켜 출력할 수 있다. 중첩 출력부(170)는 공진회로 및 변압회로 등을 이용해 구현될 수 있다. 여기서, 공진회로는 상기 변조신호의 주파수를 포함하는 주파수 범위를 필터링하여 상기 변조신호 이외의 잡음을 제거할 수 있다. 상기 변압회로는 상기 변압회로의 권선비율에 따라 상기 변조신호를 증폭하여 상기 전력선으로 전송할 수 있다.
도2a 및 도2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력선통신을 위한 송신장치의 진폭변조부를 나타낸 블록도이다.
도 2a를 참조하면, 상기 진폭변조부는 제1 증폭부(130), 제2 증폭부(140) 및 진폭조절부(150)를 포함할 수 있다. 상기 제1증폭부(130) 및 제2증폭부(140)는 4 포트(port) 소자이며, 진폭조절부(150)는 2 포트 소자로 구현될 수 있다.
제2 증폭부(140)는 싱글 영상 신호 m(t)를 입력받으며, 제1 증폭부(130)는 싱글 반송파 cos(wct)신호를 입력받을 수 있다. 또한, 제1 증폭부(130) 및 제2 증폭부(140)는 차동 입력을 차동 증폭하여 출력할 수 있다.
진폭조절부(150)는 제1 증폭부(130) 및 제2 증폭부(140)를 연결하면서, 제2 증폭부(140)에서 증폭된 영상신호의 진폭을 조절할 수 있다. 또한, 진폭조절부(150)는, 일단은 제2 증폭부(140)의 출력단에 직렬로 연결되고 타단은 제1 증폭부(130)에 병렬로 연결되어, 제1 증폭부(130) 및 제2 증폭부(140)가 진폭변조된 변조 신호 A m(t) cos(wct)를 생성할 수 있는 경로를 형성할 수 있다.
도 2b를 참조하면, 제1 증폭부(130) 및 제2 증폭부(140)는 1 트랜지스터 증폭기 형태로 구현될 수 있으며, 제1 증폭부(130) 및 제2 증폭부(140)는 캐스코드(cascode) 증폭기를 응용하여 구현될 수 있다. 즉, 제2 증폭부(140)의 출력단에 진폭조절부(150)의 일단이 직렬로 연결되고, 제1 증폭부(130)의 출력단에 진폭조절부(150)가 병렬로 연결될 수 있다. 제1증폭부(130)는, 제2 증폭부(140)에서 증폭된 영상신호의 진폭에 따라 상기 반송파의 진폭을 변조할 수 있으므로, 영상 신호 m(t) 및 반송파 cos(wct)의 진폭이 변조된 변조신호를 출력할 수 있다.
진폭조절부(150)는 제2 증폭부(140)에서 증폭된 영상신호의 진폭을 조절하는 것으로서, 가변저항의 크기를 조절하는 것일 수 있다. 이에, 제1 증폭부(130)에 입력되는 영상 신호 m(t)의 크기가 큰 경우에는 상기 진폭조절부(150)의 저항값을 조절하여 상기 제2증폭부(140)에서 증폭된 영상신호 진폭의 크기를 감소시킬 수 있다.
이때, 상기 제1 증폭부(130), 제2 증폭부(140) 및 진폭조절부(150)의 구성에서 출력되는 변조 신호 A m(t) cos(wct)는 전력이 높지 않은 상태일 수 있으므로, 상기 전력선을 통해서 변조 신호 A m(t) cos(wct)를 전달하기 위해서는, 상기 변조신호 A m(t) cos(wct)에 대한 전력 증폭이 필요할 수 있다.
도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력선통신을 위한 송신장치의 발진부의 구성을 도시한 구성도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력선통신을 위한 송신장치의 발진부(120)는 크리스탈 및 트랜지스터를 이용한 증폭 회로를 포함하여 구성될 수 있다.
쿼츠 크리스털(quartz crystal, X1)은 인가되는 전압에 따라 일정한 주파수의 신호를 생성하는 물리적 특성이 있다.
트랜지스터를 이용한 증폭기는 입력단에 바이어스를 설정하기 위해 바이어스부를 배치할 수 있다. 바이어스부는 2개의 저항을 이용한 전압 분배 회로를 응용하여 구현할 수 있다.
또한, 바이어스부에서 출력된 전압은 상기 쿼츠 크리스털(X1)로도 전달되어 상기 쿼츠 크리스털(X1)이 반송파 cos(wct)주파수에 해당하는 주파수의 파형을 생성하도록 할 수 있다.
쿼츠 크리스털(X1)에서 생성된 파형은 그 크기가 크지 않은 바 트랜지스터 증폭기를 통해서 1차적으로 증폭을 할 수 있다. 또한, 증폭기의 출력단에 인덕터(L1) 및 캐패시터(C5)를 이용한 공진회로를 두어서 반송파 cos(wct)주파수에 해당하는 파형만을 출력할 수 있다.
도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력선통신을 위한 송신장치의 제3증폭부의 구성을 도시한 구성도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력선통신을 위한 송신장치의 제3 증폭부(160)는 트랜지스터 증폭 회로를 응용하여 구현될 수 있다.
상기 제3 증폭부(160)는, 입력되는 변조 신호 A m(t) cos(wct)의 크기를 증폭시켜 충분한 전력을 가진 신호가 되도록 할 수 있다. 즉, 변조신호 A m(t) cos(wct)를 증폭하여, 증폭된 변조 신호 AB m(t) cos(wct)가 전력선을 통해서 전송되도록 할 수 있으며, 그에 따라 상기 증폭된 변조신호는 잡음에 강인하게 될 수 있다.
또한, 제3 증폭부(160)는, 출력단에 도1에 도시된 중첩 출력부(170)를 구비할 수 있으며, 상기 중첩 출력부(170)는, 인덕터(L2) 및 캐패시터(C7)을 이용한 공진회로 및 권선비율에 따라 상기 변조신호를 증폭하는 변압회로를 포함할 수 있다.
여기서 상기 공진회로는, 인덕터(L2) 및 캐패시터(C7)를 이용하여 신호 AB m(t) cos(wct)에 해당하는 주파수 대역만이 상기 전력선으로 전송되도록 할 수 있다.
도5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력선통신을 위한 송신장치의 구성을 도시한 회로도이다.
도 5를 참조하면, 전력선에 진폭 변조된 영상 신호 m(t)를 중첩 출력할 수 있는 송신장치를 구현한 것을 확인할 수 있다.
또한, 도 5를 참조하면, 본 발명의 중첩 출력부(170)는 변압회로(T1) 및 세개의 캐패시터(C9, C10, C11)를 포함하여 공진 회로를 구성하고 있으므로, 전력선에 고주파인 변조 신호 AB m(t) cos(wct)를 보다 효과적으로 중첩시켜 출력할 수 있다.
실험을 통해서 확인한 결과, 상기과 같이 공진회로로 중첩 출력부(170)를 구성할 경우, 캐패시터만을 이용하여 중첩 출력부(170)를 구성할 때보다 100m 정도의 전송 거리의 향상을 얻을 수 있다. 또한, 상기 변압회로(T1)를 이용하여, 권선비율에 따라 상기 변조신호를 증폭하여 전력선으로 출력하는 경우에도 상기 전송거리를 향상할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
본 발명의 송신장치는 진폭 변조를 통해서 영상 신호 m(t)를 출력하는 점, 영상 신호 m(t)의 왜곡 없이 변조 신호 A m(t) cos(wct)를 전력 증폭할 수 있는 점 및 공진 회로를 이용해서 증폭된 변조 신호 AB m(t) cos(wct)를 전력선으로 출력하여 중첩되도록 하는 점 때문에 보다 장거리로 전력선 통신을 수행할 수 있다. 이에, 선택부(SW1)를 이용해서, 전력선 통신을 수행할 거리를 설정할 수 있다.
또한, 이상의 본 발명의 전력선 통신을 위한 송신장치를 이용하면, 영상 신호 m(t)를 획득하는 촬영 장치의 변경에 영향을 받지 않고 전력선 통신을 통해서 영상 신호 m(t)를 전송할 수 있는 점, 영상 신호 m(t)를 진폭 변조하여 잡음에 강인하게 하는 점, 전력 증폭 및 공진 회로를 이용한 신호 중첩 출력을 통해서 전송 거리를 향상시키는 점과 같은 우수한 효과를 얻을 수 있다.
그리고, 기존의 영상 신호를 전송하는 장치들과 달리 전력선 통신을 통해서 영상 및 데이터를 전송할 수 있어, 동축 케이블과 같은 고가의 케이블의 사용없이 일반 스피커선, 피복선 등을 이용하여 CCTV 모니터링 시스템을 구축할 수 있다. 아울러, 송신기 회로(100)는 사용의 편의를 위해서 배터리 회로를 추가로 구비할 수 있다.
도6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력선통신을 위한 수신장치의 기능을 나타낸 블록도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력선통신을 위한 수신장치는, 신호 검출부(210), 제1 변조신호 증폭부(220), 제2변조신호 증폭부(230), 영상 신호 추출부(240) 및 영상 신호 증폭부(250)를 포함하여 구성될 수 있다.
신호 검출부(210)는 전력선에 전력 신호에 중첩되어 전달되는 고주파의 변조 신호 C m(t) cos(wct)를 검출할 수 있다. 전력선에는 저주파의 전력 신호와 상대적으로 고주파의 변조 신호 C m(t) cos(wct)가 중첩되어 흐르고 있으므로, 전력선에서 고주파의 변조 신호 C m(t) cos(wct)만을 검출해서 원래의 데이터 신호를 복원할 수 있다.
제1 변조신호 증폭부(220)는 신호 검출부(210)에서 검출된 변조 신호 C m(t) cos(wct)의 강도가 약한 경우 1차적으로 신호를 증폭할 수 있다. 장거리의 전력선 통신을 수행할 경우, 전력선을 통해서 전달되는 변조 신호 C m(t) cos(wct)는 많은 감쇄가 발생할 수 있는 바, 1차적인 증폭이 필요할 수 있다.
제2 변조신호 증폭부(230)는 검출된 변조신호 C m(t) cos(wct)또는 증폭된 변조신호 C m(t) cos(wct)를 재차 증폭할 수 있다. 전력선 통신을 통해서 전달되는 변조신호 C m(t) cos(wct)은 전력 신호에 비해서 감쇄가 심하므로, 증폭을 통해서 영상 신호 m(t) 등의 데이터를 추출하기에 충분한 크기로 증폭시킬 필요가 있다. 여기서 상기 제2 변조신호 증폭부(230)는, 특히 상기 변조신호 중에서 필요한 정보를 증폭하는 것일 수 있다. 즉, 필터링 등을 통하여 노이즈를 제거하고, 상기 변조신호에 포함된 컬러신호 등의 부분을 강조하도록 증폭하는 것일 수 있다.
또한, 제2 변조신호 증폭부(230)는 후단에 LC 동조 회로와 결합되어 장거리 전송 또는 증폭에 의해서 왜곡될 수 있는 변조 신호를 복원할 수 있다.
영상 신호 추출부(240)는 변조신호 C m(t) cos(wct)에서 영상 신호 m(t)를 추출할 수 있다. 일반적으로 반송파 cos(wct)의 주파수가 영상 신호 m(t)의 주파수에 비해서 고주파이므로, 영상 신호 m(t)의 주파수 대역만을 통과시키거나, 반송파 cos(wct)의 주파수 대역을 제거하는 형태로 영상 신호 추출부(240)를 구현할 수 있다.
영상 신호 증폭부(250)는 신호 검출부(210)에서 추출된 영상 신호 m(t)를 증폭하여 외부 장치에서 영상 신호 m(t)를 이용할 수 있도록 할 수 있다. 영상 신호 m(t)를 상기와 같은 방식으로 추출할 경우 영상 신호 m(t)에 감쇄가 발생할 수 있으며, 외부 장치에서 추출된 영상 신호 m(t)를 이용하기에는 영상 신호 m(t)의 전류나 전력 강도가 낮을 수 있으므로, 증폭을 통해서 외부 장치에서 요구하는 레벨로 추출된 영상 신호 m(t)를 증폭할 수 있다.
도7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력선통신을 위한 수신장치의 신호검출부의 구성을 도시한 구성도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 신호 검출부(210)는 변압회로(T1) 및 3개의 캐패시터(C3, C4, C6)을 이용한 공진 회로를 이용해 전력선에 중첩되어 있는 고주파 성분 C m(t) cos(wct)을 검출할 수 있다.
신호 검출부(210)에 포함된 공진 회로의 공진 주파수는 고주파 성분의 반송파 cos(wct)주파수와 일치하거나 일정 범위 내일 수 있다. 공진 회로를 이용함으로써, 보다 높은 잡음 제거 성능을 구현할 수 있고, 검출하고자 하는 고주파 성분을 최대한 감쇄시키지 않고 검출할 수 있다.
상기와 같은 효과에 의해서 전력선 통신을 위한 진폭 변조 방식의 수신기 회로(200)는 보다 먼거리에서 전달된 고주파 대역의 변조 신호 C m(t) cos(wct)를 효과적으로 검출할 수 있으므로, 전송 거리를 향상시킬 수 있다.
도8은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력선통신을 위한 수신장치의 변조신호 증폭부의 구성을 도시한 구성도이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 1차 변조신호 증폭부(220)는 2단으로 구성된 증폭 회로이며, 양성 궤환 회로로 구성될 수 있다.
제1 변조신호 증폭부(220)는 수신된 변조신호 C m(t) cos(wct)의 강도가 약한 경우에 동작되는 바, 충분한 증폭 이득을 가지도록 설계될 수 있고, 변조신호 C m(t) cos(wct)의 주파수 대역이 미리 설정되어 있으므로, 기 설정된 주파수 대역에서 높은 증폭 이득을 갖도록 양성 궤환할 수 있다.
도9는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력선통신을 위한 수신장치의 구성을 도시한 회로도이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력선 통신을 위한 수신장치는 전력선을 통해서 전달되는 변조신호 C m(t) cos(wct)를 검출하고, 진폭 변조된 신호를 복조하여 영상 신호 m(t)를 추출할 수 있다.
제2 고주파 증폭부(230)는 고주파 전용 연산증폭기(OP AMP, U2)를 이용해 구현될 수 있으며, 후단의 LC 동조 회로와 결합하여 장거리 전송 및 증폭에 의해서 손상된 고주파 신호를 원래의 고주파신호로 복원할 수 있다.
LF1은 전력이 공급되는 단자(J1) 쪽으로 변조신호 C m(t) cos(wct)가 전송되지 않도록 막아주는 역할을 할 수 있다. LF2는 변조신호 C m(t) cos(wct)가 R1 방향으로 전송되지 않도록 막아주고 전원만 전달되도록 해준다. 즉, LF1 및 LF2를 이용하여, 전원에 불필요한 고주파 성분이 섞이지 않도록 하여 전원을 보호할 수 있고, 전원 요동에 의한 시스템 불안정을 방지할 수 있다.
스위치(SW1)은 검출된 변조신호 C m(t) cos(wct)의 진폭의 크기에 따라 제1 변조신호 증폭부(220)를 사용할지 여부를 선택하는 스위치이다. 즉, 전력선 통신의 거리에 따라서 사용자가 스위치(SW1)을 조절하여 통신 성능을 향상시킬 수 있으므로, 효율적인 시스템 운영이 가능하다.
또한, 배터리를 사용할 수 있도록 하여 사용자의 편의를 향상시키고 장치 운영의 안정성을 도모할 수 있다.
나아가, 영상 신호 증폭부(250)는 일반적으로 사용되는 전용의 증폭 IC를 사용하지 않고, 일반적인 인버터 IC(U3)를 이용하여 구현할 수 있다.
이하에서는 영상 신호 증폭부(250)의 구체적인 동작을 설명한다.
R12 및 C12의 병렬회로는 병렬 다이오드(D2)에 의해서 검출된 영상신호의 왜곡 파형을 정형화 시킬 수 있다. C22 및 C23의 병렬 회로는 영상신호에 포함된 직류 잡음이 후단으로 전송되지 않도록 필터링 할 수 있다. R14, R15 및 C24의 회로부는 필터링된 영상 신호의 왜곡된 파형 부분을 정형화 시킬 수 있다.
정형화된 영상신호는 U3B, U3C 및 U3d~F 회로를 통해 충분한 전력으로 증폭되어 출력되며, 출력된 영상 신호는 모니터 등으로 공급될 수 있다
종래의 영상 신호 증폭부(250)는 영상 신호 증폭용 전용 연산증폭기(OP AMP)를 사용하는데 반해, 본원 발명의 영상 신호 증폭부(250)는 인버터 IC만을 사용할 수있다. 영상 신호 증폭용 전용 연산증폭기의 단가는 상당한 고가인데 반해, 인버터 IC의 단가는 매우 낮으므로, 수신단의 제조 단가를 낮출 수 있다.
상기와 같은 전력선 통신을 위한 수신장치를 이용함으로써, 보다 먼 거리에서 전력선을 통해서 송신된 변조된 영상 신호 m(t)를 수신하여 복조할 수 있다. 또한, 인버터 IC를 이용해 영상 신호 m(t)를 증폭하기 때문에 전반적인 시스템의 제조 단가를 낮출 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경할 수 있다는 것은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 당업자에게 있어 명백할 것이다.

Claims (10)

  1. 기 설정된 주파수를 가지는 반송파를 생성하는 발진부;
    영상촬영장치로부터 영상신호를 입력받는 신호입력부;
    상기 영상신호와 상기 반송파를 입력받아, 상기 반송파를 상기 영상신호에 따라 진폭 변조(AM: Amplitude Modulation)하여 변조신호를 생성하는 진폭변조부; 및
    상기 진폭 변조된 변조신호를 전력선(Power Line)으로 출력하는 중첩 출력부를 포함하는 전력선통신(PLC: Power Line Communication)의 송신장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 진폭변조부는
    상기 영상신호를 기 설정된 비율로 증폭하는 제2증폭부; 및
    상기 증폭된 영상신호의 진폭에 따라 상기 반송파의 진폭을 변조하여, 상기 변조신호를 생성하는 제1증폭부를 포함하는 전력선통신의 송신장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 진폭변조부는
    상기 제2증폭부 및 제1증폭부 사이에 배치되는 것으로서, 상기 제2증폭부에서 증폭된 영상신호의 진폭을 조절하는 진폭조절부를 더 포함하는 전력선통신의 송신장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 진폭조절부는
    가변저항을 포함하는 것으로서, 상기 가변저항의 크기에 따라 상기 증폭된 영상신호의 진폭을 조절하는 전력선통신의 송신장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 진폭변조부와 상기 중첩 출력부 사이에 배치되는 것으로서, 상기 변조신호를 기 설정된 비율로 증폭하는 제3증폭부를 더 포함하는 전력선통신의 송신장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 중첩 출력부는
    상기 변조신호의 주파수를 포함하는 주파수 범위를 필터링(filtering)하여 상기 변조신호 이외의 잡음(noise)를 제거하는 공진회로; 및
    권선비율에 따라 상기 변조신호를 증폭하는 변압회로를 포함하는 전력선통신의 송신장치.
  7. 전력선(Power Line)에서 변조신호를 검출하는 신호 검출부;
    상기 검출된 변조신호를 증폭하는 변조신호 증폭부;
    상기 변조신호에 포함된 반송파 성분을 제거하여 영상신호를 추출하는 영상신호 추출부; 및
    상기 추출된 영상 신호를 정형화하여 왜곡을 제거하고, 상기 왜곡이 제거된 영상신호를 증폭하는 영상신호증폭부를 포함하는 전력선통신(PLC: Power Line Communication)의 수신장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 신호 검출부는
    상기 전력선으로 입력되는 신호를 필터링(filtering)하여, 상기 변조신호의 주파수를 가지는 신호를 상기 변조신호로 검출하는 공진회로; 및
    상기 공진회로에서 검출된 신호를 권선비율에 따라 증폭하는 변압회로를 포함하는 전력선 통신의 수신장치.
  9. 제7항에 있어서, 상기 변조신호 증폭부는
    상기 검출된 변조신호의 진폭이 기 설정값 이하이면 상기 검출된 변조신호를 2단 차동 증폭하는 제1변조신호 증폭부; 및
    상기 검출된 변조신호 또는 상기 차동증폭된 변조신호에 대하여 추가적인 증폭 및 필터링을 수행하는 제2변조신호 증폭부를 포함하는 제2변조신호 증폭부를 포함하는 전력선 통신의 수신장치.
  10. 기 설정된 주파수를 가지는 반송파를 생성하는 발진부;
    카메라로부터 영상신호를 입력받는 신호입력부;
    상기 영상신호와 상기 반송파를 입력받아, 상기 반송파를 상기 영상신호에 따라 진폭 변조(AM: Amplitude Modulation)하여 변조신호를 생성하는 진폭변조부;
    상기 진폭 변조된 변조신호를 전력선(Power Line)으로 출력하는 중첩 출력부;
    전력선(Power Line)에서 변조신호를 검출하는 신호 검출부;
    상기 검출된 변조신호를 증폭하는 변조신호 증폭부;
    상기 변조신호에 포함된 반송파 성분을 제거하여 영상신호를 추출하는 영상신호 추출부; 및
    상기 추출된 영상 신호를 정형화하여 왜곡을 제거하고, 상기 왜곡이 제거된 영상신호를 증폭하는 영상신호증폭부를 포함하는 전력선통신(PLC: Power Line Communication)의 송수신장치.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021243923A1 (zh) * 2020-06-05 2021-12-09 深圳市爱宝莱照明技术有限公司 信号调制电路、信号解调电路、调制解调模块及电子设备

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010047245A (ko) * 1999-11-18 2001-06-15 김창화 진폭천이변조(ａｓｋ) 신호의 변조지수 제어회로
KR20060061042A (ko) * 2004-12-01 2006-06-07 이억기 전력선을 이용한 오디오 신호 송수신 장치
KR20100047383A (ko) * 2008-10-29 2010-05-10 (주)선인유니텍 감시 카메라용 전력선 모뎀의 송신회로
KR20100133151A (ko) * 2009-06-11 2010-12-21 주식회사 오디녹스 바이노럴 비트 주파수를 이용한 학습용 오디오신호 생성 방법 및 장치

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010047245A (ko) * 1999-11-18 2001-06-15 김창화 진폭천이변조(ａｓｋ) 신호의 변조지수 제어회로
KR20060061042A (ko) * 2004-12-01 2006-06-07 이억기 전력선을 이용한 오디오 신호 송수신 장치
KR20100047383A (ko) * 2008-10-29 2010-05-10 (주)선인유니텍 감시 카메라용 전력선 모뎀의 송신회로
KR20100133151A (ko) * 2009-06-11 2010-12-21 주식회사 오디녹스 바이노럴 비트 주파수를 이용한 학습용 오디오신호 생성 방법 및 장치

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021243923A1 (zh) * 2020-06-05 2021-12-09 深圳市爱宝莱照明技术有限公司 信号调制电路、信号解调电路、调制解调模块及电子设备

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