分支器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種分支器1，包括并聯(lián)在干線端子Ta1和Ta2與分支端子Tb1和Tb2之間的信號(hào)分支電路8和電力分支電路9，其中信號(hào)分支電路8阻止配電電力并且使PLC通信信號(hào)通過(guò)，并且電力分支電路9阻止通信信號(hào)并且使配電電力通過(guò)。在信號(hào)分支電路8中，在通信信號(hào)的頻帶中，從分支端子Tb1和Tb2側(cè)所見的阻抗與電力線4的特征阻抗相匹配并且從干線端子Ta1和Ta2側(cè)所見的阻抗比從分支端子Tb1和Tb2側(cè)所見的阻抗高。在電力分支電路9中，在通信信號(hào)的頻帶中，將輸入/輸出阻抗設(shè)置為與從干線端子Ta1和Ta2側(cè)所見的信號(hào)分支電路8的阻抗相比足夠高。因而，能夠防止在電力線中從干線到分支線的各個(gè)分支點(diǎn)處通信信號(hào)強(qiáng)度的急劇降低，并且能夠確保魯棒的通信。
【專利說(shuō)明】分支器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于將通信信號(hào)分支的分支器。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)地，在通信領(lǐng)域中，已知電力線通信(PLC)技術(shù)，其中將電力線用作傳輸線，將預(yù)定頻帶中的通信信號(hào)疊加在配電電力上傳輸。由于將用于供給電力的電力線也用作使得通信設(shè)備與彼此通信的傳輸線，因此不需要與電力線分開設(shè)置專用的通信線路，故而PLC作為使得能夠容易地構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)正在吸引關(guān)注。注意，在電力線是用于交流配電的電力線的情況下，將通信信號(hào)的頻帶設(shè)置為與通過(guò)電力線所供給的交流電力的頻率相比足夠高的頻帶。
[0003]順便提及，通常假定連接至建筑等的電力線上未疊加有PLC通信信號(hào)，并且簡(jiǎn)單地使用接線箱等從干線分支到分支線。因此，在具有PLC通信信號(hào)的情況下，在從電力線中的干線到分支線的分支點(diǎn)處產(chǎn)生信號(hào)反射和損耗，從而可能導(dǎo)致通信質(zhì)量的劣化。
[0004]作為改進(jìn)PLC的通信質(zhì)量的技術(shù)，提出在從干線到分支線的分支點(diǎn)附近(或者在分支點(diǎn)處)設(shè)置濾波器電路(濾波器裝置)的技術(shù)(文獻(xiàn)1:日本專利4284317號(hào)和文獻(xiàn)2:日本專利3969451號(hào))。在專利文獻(xiàn)I中描述的結(jié)構(gòu)中，僅在分支線中未與PLC通信設(shè)備相連接的一些分支線處設(shè)置濾波器電路，并且作為結(jié)果，能夠防止由未參與通信的分支線以及連接至未參與通信的分支線的電氣設(shè)備所引起的噪聲和阻抗影響PLC通信。專利文獻(xiàn)2中描述的濾波器裝置在諸如逆變器設(shè)備或電鉆等的電氣設(shè)備連接至電力線的情況下啟動(dòng)噪聲濾波器的濾波處理，并且作為結(jié)果，降低了電氣設(shè)備對(duì)電力線發(fā)出的噪聲。
[0005]然而，專利文獻(xiàn)I和2中所描述的噪聲濾波器(濾波器電路)盡管能夠降低通信信號(hào)在開路端的反射以及從電氣設(shè)備發(fā)出的噪聲，但是因?yàn)檫@些噪聲濾波器不使PLC通信信號(hào)通過(guò)，所以不能在與PLC通信設(shè)備相連接的分支線中起作用。因此，即使在使用這些噪聲濾波器(濾波器電路)的情況下，也不能在從電力線中的干線到分支線的分支點(diǎn)處降低通信信號(hào)的反射或者損耗。注意，對(duì)于專利文獻(xiàn)I中描述的濾波器電路，需要根據(jù)通信設(shè)備與哪個(gè)分支線相連接來(lái)改變連接位置。然而，一般用戶難以采取措施以改變?yōu)V波器電路的連接位置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]考慮到上述問(wèn)題作出本發(fā)明，并且本發(fā)明的目的在于提供如下的分支器，其能夠防止通信信號(hào)的強(qiáng)度在從電力線中的干線到分支線的分支點(diǎn)處顯著減小，并且確保魯棒的通信。
[0007]本發(fā)明的分支器用于將電力線用作傳輸線的電力線通信，電力線包括干線以及從干線分支的多個(gè)分支線，并且將預(yù)定頻帶中的通信信號(hào)疊加在配電電力上傳輸，將分支器插入到干線與多個(gè)分支線中的各個(gè)分支線之間，并且分支器設(shè)置有與干線相連接的干線端子和與分支線相連接的分支端子。分支器包括并聯(lián)在干線端子與分支端子之間的信號(hào)分支電路和電力分支電路，其中信號(hào)分支電路用于阻止配電電力并且使通信信號(hào)通過(guò)，并且電力分支電路用于阻止通信信號(hào)并且使配電電力通過(guò)。
[0008]根據(jù)本發(fā)明，存在以下優(yōu)勢(shì)，即能夠防止在電力線中從干線到分支線的各個(gè)分支點(diǎn)處的通信信號(hào)強(qiáng)度的顯著減小，并且確保魯棒的通信。
[0009]在該分支器中期望以下:在信號(hào)分支電路中，在通信信號(hào)的頻帶中，從分支端子側(cè)所見的阻抗被設(shè)置為與電力線的特征阻抗相匹配，并且從干線端子側(cè)所見的阻抗被設(shè)置為比電力線的特征阻抗高的阻抗并且根據(jù)從干線到分支線的分支的數(shù)量設(shè)置從干線端子側(cè)所見的阻抗以使得從干線到全部多個(gè)分支線以等于或者高于指定值的強(qiáng)度分配通信信號(hào)。
[0010]在此分支器中，更期望電力分支電路包括差模扼流線圈。
[0011]在此分支器中，更期望設(shè)置一對(duì)干線端子和一對(duì)分支端子，并且電力分支電路包括低通濾波器，所述低通濾波器包括一對(duì)差模扼流線圈以及電容器，其中一對(duì)差模扼流線圈串聯(lián)地插入到干線端子與分支端子之間，并且電容器在一對(duì)扼流線圈的連接點(diǎn)處被插入到一對(duì)干線端子之間。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】 [0012]圖1是根據(jù)實(shí)施例1的分支器的框圖；
[0013]圖2是利用根據(jù)實(shí)施例1的分支器的配電系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
[0014]圖3是根據(jù)實(shí)施例1的分支器的電路圖；
[0015]圖4是根據(jù)實(shí)施例1的分支器的電路圖；
[0016]圖5是根據(jù)實(shí)施例1的分支器的其它電路圖；以及
[0017]圖6是利用根據(jù)實(shí)施例2的分支器的配電系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]在以下實(shí)施例中，將要描述在利用住宅等中所鋪設(shè)的電力線將電力輸送至屋內(nèi)的配電系統(tǒng)中、在將電力線作為傳輸線來(lái)傳輸在預(yù)定頻帶中的通信信號(hào)的電力線通信(PLC)中所使用的分支器。由于用于電力供給的電力線也用作PLC通信設(shè)備用以通信的傳輸線，因此不需要與電力線分開設(shè)置專用的通信線路。
[0019]實(shí)施例1
[0020]在本實(shí)施例中，將要描述以下情況作為示例，其中在將交流電力作為配電配電到住宅等的內(nèi)部的交流配電系統(tǒng)中，PLC通信設(shè)備通過(guò)疊加在經(jīng)由電力線所分配的交流電力上的通信信號(hào)來(lái)通信。將通信信號(hào)的頻帶設(shè)置為如下的頻帶(例如，10kHz-450kHz或者2MHz-30MHz)，其中將與通過(guò)電力線分配的交流電力(商用電源)的頻率(50Hz或者60Hz)相比足夠高的頻率設(shè)置為下限。
[0021]如圖2中所示，配電系統(tǒng)具有電力線4，其包括干線2和從干線2分支的多個(gè)(這里，η組)分支線31、32、…、3η，并且從干線2通過(guò)各個(gè)分支線31、32、…、3η分配交流電力。在干線2的一端連接有生成PLC通信信號(hào)的信號(hào)源5，并且PLC通信設(shè)備(終端)61、62、…、6η分別連接至分支線31、32、…、3η的端部。
[0022]即，多個(gè)通信設(shè)備61、62、…、6η利用電力線4進(jìn)行總線配線。這里，通信設(shè)備61連接至分支線31、通信設(shè)備62連接至分支線32并且通信設(shè)備6η連接至分支器3η。此外，用于針對(duì)通信信號(hào)的頻帶進(jìn)行與電力線4的阻抗匹配的端子裝置7與干線2的另一端(端子)相連接。在下文中，除非進(jìn)行個(gè)別區(qū)分，否則將多個(gè)分支線31、32、...、3η統(tǒng)稱作“分支線3”。除非進(jìn)行個(gè)別區(qū)分，否則將多個(gè)通信設(shè)備61、62、…、6η統(tǒng)稱作“通信設(shè)備6”。注意，在電力線4中，干線2和分支線3由兩條線成一對(duì)的雙線系統(tǒng)構(gòu)成。通信設(shè)備6可以是諸如個(gè)人計(jì)算機(jī)或者電視接收器等的包括用于調(diào)制/解調(diào)PLC通信信號(hào)的PLC調(diào)制解調(diào)器的設(shè)備。
[0023]這里，在通信信號(hào)的頻帶中，將信號(hào)源5的傳輸阻抗Zs、端子裝置7的阻抗Zt以及各個(gè)通信設(shè)備6的輸入/輸出阻抗Zr都設(shè)置為等于電力線4的特征阻抗Zo。即，對(duì)于通信信號(hào)的頻帶，Zo=Zs=Zt=Zr。
[0024]如圖2中所示，將本實(shí)施例的分支器11、12.....1n(除非進(jìn)行個(gè)別區(qū)分，否則以下
簡(jiǎn)稱為“分支器I”)分別插入到電力線4的干線2與各個(gè)分支線31、32、…、3n之間(分支點(diǎn))。這里，將分支器11插入到從干線2到分支線31的分支點(diǎn)中、將分支器12插入到從干線2到分支線32的分支點(diǎn)中并且將分支器In插入到從干線2到分支器3n的分支點(diǎn)中。
[0025]如圖1中所示，分支器I在一個(gè)殼體(未示出)中配備有與干線2相連接的干線端子Tal和Ta2以及與分支線3相連接的分支端子Tbl和Tb2。這里，在電力線4中，由于干線2和分支線3兩者都采用如上所述的雙線系統(tǒng)，因此將干線端子Tal和Ta2以及分支端子Tbl和Tb2以兩個(gè)端子一組的方式各自設(shè)置一對(duì)。此外，由于以將分支器I插入到從干線2到分支線3的連接點(diǎn)的各部位的方式來(lái)連接分支器1，因此與干線2的上游側(cè)(信號(hào)源5側(cè))和下游側(cè)(端子裝置7 側(cè))各自相對(duì)應(yīng)地設(shè)置兩對(duì)干線端子Tal和Ta2。在這兩對(duì)干線端子Tal和Ta2中，兩個(gè)干線端子Tal相連接并且兩個(gè)干線端子Ta2相連接。然而，由于兩個(gè)干線端子Tal的上游側(cè)和下游側(cè)在電氣上等效，并且兩個(gè)干線端子Ta2的上游側(cè)和下游側(cè)在電氣上等效，因此在圖1中在未區(qū)分干線端子Tal和Ta2的上游側(cè)和下游側(cè)的情況下將它們表示為一對(duì)干線端子Tal和Ta2。
[0026]在殼體中分支器I包括信號(hào)分支電路8以及電力分支電路9，其中信號(hào)分支電路8阻止配電電力(交流電力)并且使PLC通信信號(hào)通過(guò)，并且電力分支電路9阻止通信信號(hào)并且使配電電力通過(guò)。將信號(hào)分支電路8與電力分支電路9以在干線端子Tal和Ta2以及分支端子Tbl和Tb2之間并聯(lián)的方式相連接。
[0027]因而，在處于疊加有通信信號(hào)的狀態(tài)中的配電電力通過(guò)分支器I的干線端子Tal和Ta2與分支端子Tbl和Tb2之間時(shí)，通信信號(hào)與配電電力相分離。通信信號(hào)通過(guò)信號(hào)分支電路8，并且配電電力通過(guò)電力分支電路9。換言之，電力分支電路9分離出配電電力，并且只讓配電電力通過(guò)并阻止通信信號(hào)的通過(guò)，并且信號(hào)分支電路8分離出通信信號(hào)，并且只讓通信信號(hào)通過(guò)并阻止配電電力的通過(guò)，作為結(jié)果，配電電力和通信信號(hào)通過(guò)不同的路徑。
[0028]在電力分支電路9中，將通信信號(hào)的頻帶中的輸入/輸出阻抗設(shè)置為與在通信信號(hào)的頻帶中從干線端子Tal和Ta2側(cè)(圖1中的“A”側(cè))所見的信號(hào)分支電路8的阻抗相比充分高。在信號(hào)分支電路8中，在通信信號(hào)的頻帶中，將從干線端子Tal和Ta2側(cè)所見的阻抗設(shè)置為比從分支端子Tbl和Tb2側(cè)(圖1中的“B”側(cè))所見的阻抗高，以下將詳細(xì)說(shuō)明。
[0029]即，在通信信號(hào)的頻帶中，將從干線端子Tal和Ta2側(cè)所見的電力分支電路9的阻抗和從分支端子Tbl和Tb2側(cè)所見的電力分支電路9的阻抗設(shè)置為與信號(hào)分支電路8的阻抗中更高的阻抗相比充分高。因此，電力分支電路9只能通過(guò)配電電力，而不能通過(guò)通信信號(hào)。簡(jiǎn)言之，在分支器I中，由于通信信號(hào)不通過(guò)電力分支電路9，因此在通信信號(hào)的頻帶中，電力分支電路9的阻抗的影響小，并且信號(hào)分支電路8的阻抗占主導(dǎo)。電力分支電路9的具體結(jié)構(gòu)將在下面描述。優(yōu)選為將通信信號(hào)的頻帶中的電力分支電路9的輸入/輸出阻抗設(shè)置為從干線端子Tal和Ta2側(cè)所見的信號(hào)分支電路8的阻抗的大約五倍。
[0030]如圖3中所示，信號(hào)分支電路8包括4個(gè)電容器81至84、2個(gè)電阻器85和86以及變壓器87。在變壓器87中，干線端子Tal和Ta2側(cè)為初級(jí)繞組并且分支端子Tbl和Tb2側(cè)為次級(jí)繞組。將電容器81插入到變壓器87的初級(jí)繞組的一端與干線端子Tal之間。將電容器82插入到變壓器87的初級(jí)繞組的另一端與干線端子Ta2之間。將電容器83插入到變壓器87的次級(jí)繞組的一端與分支端子Tbl之間。將電容器84插入到變壓器87的次級(jí)繞組的另一端與分支端子Tb2之間。將電阻器85插入到變壓器87的初級(jí)繞組的一端與電容器81之間。將電阻器86插入到變壓器87的初級(jí)繞組的另一端與電容器82之間。以下，假定電阻器85的電阻值rl和電阻器86的電阻值r2為R/2，并且假定變壓器87的繞組匝數(shù)比為N:1 (=初級(jí)繞組:次級(jí)繞組)。
[0031]這里，在信號(hào)分支電路8中，將在通信信號(hào)的頻帶中從分支端子Tbl和Tb2側(cè)所見的阻抗Zb(以下稱作“分支側(cè)阻抗”)設(shè)置為與電力線4的特征阻抗Zo相匹配(即，Zb=Zo)。同時(shí)，在信號(hào)分支電路8中，將通信信號(hào)的頻帶中從干線端子Tal和Ta2側(cè)所見的阻抗Za(以下稱作“干線側(cè)阻抗”)設(shè)置為比電力線4的特征阻抗Zo高(即，Za>Zo)。
[0032]順便提及，利用各個(gè)分支器I中的耦合損耗Px [dB]和插入損耗Py [dB]如下表示在信號(hào)源5與距離信號(hào)源5最遠(yuǎn)的通信設(shè)備6n之間在分支器I處發(fā)生的通信信號(hào)的損耗Pz [dB](以下稱作“最 大分支損耗”)。
[0033]Pz=Px+PyX (n-1)
[0034]注意，η是電力線4中分支線3的分支的數(shù)量。
[0035]這里，耦合損耗Px是在通信信號(hào)從干線2分支到分支線3的情況下分支點(diǎn)處(分支器I)的損耗，并且耦合損耗Px與在干線2是輸入并且分支線3是輸出的情況下的電力的增益相對(duì)應(yīng)。同時(shí)，插入損耗Py是通信信號(hào)在干線2上通過(guò)分支點(diǎn)(分支器I)時(shí)所引起的損耗，并且插入損耗Py與在干線2的上游側(cè)是輸入并且其下游側(cè)是輸出的情況下的電力的增益相對(duì)應(yīng)。相似地，最大分支損耗Pz是由在數(shù)量上與在信號(hào)源5與通信設(shè)備6η之間存在的分支η相等的分支器I所引起的總損耗，并且與總插入損耗(每個(gè)分支器的插入損耗PyX (分支數(shù)η-1))和一個(gè)分支器I的耦合損耗Px之和相對(duì)應(yīng)。
[0036]在分支器I中，將通信信號(hào)的頻帶中信號(hào)分支電路8的干線側(cè)阻抗Za設(shè)置為使得如上所述計(jì)算出的最大分支損耗Pz在通過(guò)信號(hào)源5輸出的通信信號(hào)強(qiáng)度和通信設(shè)備6的通信信號(hào)接收靈敏度所確定的容許范圍內(nèi)。然而，由于最大分支損耗Pz是只考慮到分支器I處的損耗的值，因此實(shí)際上通過(guò)考慮諸如電力線4的布線長(zhǎng)度等的除分支器I以外的損耗因素來(lái)確定以上容許范圍。
[0037]換言之，在通信信號(hào)的頻帶中，將信號(hào)分支電路8的干線側(cè)阻抗Za設(shè)置為比特征阻抗Zo高的阻抗，并且根據(jù)分支的數(shù)量η來(lái)設(shè)置Za以使得以等于或者高于指定值的強(qiáng)度將通信信號(hào)從干線2分配到全部多個(gè)分支線3。即，在分支線31、32、…、3η從干線2分支的情況下，將干線側(cè)阻抗Za設(shè)置為以使得能夠?qū)男盘?hào)源5輸出的通信信號(hào)以等于或者高于通信設(shè)備6的接收靈敏度的強(qiáng)度分配至與最遠(yuǎn)的分支線3η相連接的通信設(shè)備6η。簡(jiǎn)言之，基本上，容許的分支最大數(shù)量η越大，則將信號(hào)分支電路8的干線側(cè)阻抗Za設(shè)置得越聞。
[0038]由于以這種方式設(shè)置信號(hào)分支電路8的干線側(cè)阻抗Za，因此分支器I能夠在對(duì)于通信信號(hào)不產(chǎn)生傳輸線特性非常差的分支線3的情況下將通信信號(hào)的電力最優(yōu)地分配至多個(gè)分支線3。作為結(jié)果，只要分支線3的數(shù)量在分支的數(shù)量η以內(nèi)，則將來(lái)自信號(hào)源5的通信信號(hào)從干線2以等于或者高于指定值的強(qiáng)度分配到全部多個(gè)分支線3，并且在全部通信設(shè)備6中都變得可以通信。
[0039]接著，將要通過(guò)給出具體示例來(lái)描述設(shè)計(jì)者設(shè)置信號(hào)分支電路8的干線側(cè)阻抗Za的方法。這里，將要描述以下示例，其中電力線4的特征阻抗Zo為75 Ω并且電力線4中所容許的分支的最大數(shù)量η為10。注意，由于在通信信號(hào)的頻帶中，電力分支電路9的輸入/輸出阻抗與干線側(cè)阻抗Za相比足夠高，因此假定在通信信號(hào)的頻帶中電力分支電路9的輸入/輸出阻抗不影響分支器I總體的阻抗。
[0040]在這種情況下，設(shè)計(jì)者假定為信號(hào)分支電路8中電阻器85和86各自的電阻值R/2為172 Ω并且變壓器87的繞組匝數(shù)比N:1為2.25:1 (=初級(jí)繞組:次級(jí)繞組)，并且估計(jì)干線側(cè)阻抗Za為Za~724 Ω。即，由于利用電阻器85和86的電阻值R/2以及變壓器87的繞組匝數(shù)比N:1將干線側(cè)阻抗Za表示為Za ^ R+ZoXN2,因此在以上條件下近似為Za ≈172X 2+75X (2.25)2 ≈ 724 Ω。設(shè)計(jì)者采取以這種方式近似出的干線側(cè)阻抗Ζβ(≈724Ω)作為干線側(cè)阻抗Za的候選。
[0041]在相同的條件下，利用信號(hào)源5的傳輸阻抗Zs、端子裝置7的阻抗Zt、從信號(hào)源5輸出的通信信號(hào)的電壓Vs以及干線2上已通過(guò)分支器I的通信信號(hào)的電壓Vm以公式I表示分支器I處的插入損耗Py。
【權(quán)利要求】
1.一種用于電力線通信的分支器，所述電力線通信將包括干線以及從所述干線分支的多個(gè)分支線的電力線用作傳輸線并且將預(yù)定頻帶的通信信號(hào)疊加在配電電力上傳輸，所述分支器被插入在所述干線與所述多個(gè)分支線中的各個(gè)分支線之間，并且所述分支器設(shè)置有: 干線端子，與所述干線相連接；以及 分支端子，與所述分支線相連接， 其中，所述分支器包括并聯(lián)在所述干線端子與所述分支端子之間的信號(hào)分支電路和電力分支電路，其中所述信號(hào)分支電路用于阻止所述配電電力并且使所述通信信號(hào)通過(guò)，并且所述電力分支電路用于阻止所述通信信號(hào)并且使所述配電電力通過(guò)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分支器，其中， 在所述信號(hào)分支電路中，在所述通信信號(hào)的頻帶中，從所述分支端子側(cè)所見的阻抗被設(shè)置為與所述電力線的特征阻抗相匹配，并且從所述干線端子側(cè)所見的阻抗被設(shè)置在比所述電力線的特征阻抗高的范圍，并且根據(jù)從所述干線到所述分支線的分支的數(shù)量來(lái)設(shè)置從所述干線端子側(cè)所見的阻抗從而以等于或者高于指定值的強(qiáng)度從所述干線到全部的所述多個(gè)分支線分配所述通信信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的分支器，其中， 所述電力分支電路包括差模的扼流線圈。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的分支器，其中， 所述分支器設(shè)置有一對(duì)干線端子和一對(duì)分支端子，以及 所述電力分支電路包括低通濾波器，所述低通濾波器包括在所述干線端子與所述分支端子之間串聯(lián)連接的一對(duì)差模的扼流線圈以及電容器，其中所述電容器在一對(duì)所述扼流線圈的連接點(diǎn)處被插入到所述一對(duì)干線端子之間。
【文檔編號(hào)】H04B3/54GK103733530SQ201280039042
【公開日】2014年4月16日 申請(qǐng)日期:2012年8月10日 優(yōu)先權(quán)日:2011年8月11日
【發(fā)明者】山本泰子, 田邊充, 前田充, 國(guó)吉賢治 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社