(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プロセッサと、前記プロセッサに結合される結合回路とを含む、電力ライン通信（ＰＬＣ）デバイスであって、
前記結合回路が、
送信パスであって、
第１の増幅器と、
前記第１の増幅器に結合される第１のキャパシタと、
前記第１のキャパシタに結合される共有の変圧器と、
前記共有の変圧器に結合される複数のラインインタフェース結合回路であって、前記複数のラインインタフェース結合回路の各々が電力回路の異なるフェーズに接続されるように構成される、前記複数のラインインタフェース結合回路と、
を含む、前記送信パスと、
受信パスであって、
複数のキャパシタであって、前記複数のキャパシタの各々が前記複数のラインインタフェース回路の対応する１つに結合される、前記複数のキャパシタと、
前記複数のキャパシタに結合されるフィルタネットワークであって、第２の変圧器を含む、前記フィルタネットワークと、
前記フィルタネットワークに結合される第２の増幅器と、
を含む、前記受信パスと、
を含む、ＰＬＣデバイス。
【請求項２】
請求項１に記載のＰＬＣデバイスであって、
前記プロセッサが、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、システムオンチップ（ＳｏＣ）回路、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、マイクロプロセッサ、又はマイクロコントローラを含む、ＰＬＣデバイス。
【請求項３】
請求項１に記載のＰＬＣデバイスであって、
前記複数のラインインタフェース結合回路の各々がハイパスフィルタとして構成される、ＰＬＣデバイス。
【請求項４】
請求項１に記載のＰＬＣデバイスであって、
前記複数のキャパシタが、前記複数のラインインタフェース結合回路を介して受信される信号を線形に組合せるように構成される、ＰＬＣデバイス。
【請求項５】
請求項１に記載のＰＬＣデバイスであって、
前記第１の増幅器が、送信動作の間は低インピーダンスモードで、受信動作の間は高インピーダンスモードで、動作するように構成される、ＰＬＣデバイス。
【請求項６】
請求項１に記載のＰＬＣデバイスであって、
前記フィルタネットワークがバンドパスフィルタとして構成される、ＰＬＣデバイス。
【請求項７】
請求項６に記載のＰＬＣデバイスであって、
前記バンドパスフィルタが、選択された動作周波数に対応する周波数帯を選択するように動的に調整可能であるように構成される、ＰＬＣデバイス。
【請求項８】
請求項１に記載のＰＬＣデバイスであって、
複数の高電圧スイッチを更に含み、
前記複数の高電圧スイッチの各々が、前記共有の変圧器と前記複数のラインインタフェース結合回路の対応する１つとの間に結合される、ＰＬＣデバイス。
【請求項９】
送信器と受信器とを含む回路であって、
前記送信器が、
第１の増幅器と、
前記第１の増幅器に結合される第１のキャパシタと、
前記第１のキャパシタに結合される共有の変圧器と、
前記共有の変圧器に結合される複数のラインインタフェース結合回路であって、前記複数のラインインタフェース結合回路の各々が、電力回路の異なるフェーズに接続可能である、前記複数のラインインタフェース結合回路と、
を含み、
前記受信器が、
複数のキャパシタであって、前記複数のキャパシタの各々が、前記複数のラインインタフェース回路の対応する１つに結合される、前記複数のキャパシタと、
前記複数のキャパシタに結合されるフィルタネットワークと、
前記フィルタネットワークに結合される第２の増幅器と、
を含む、回路。
【請求項１０】
請求項９に記載の回路であって、
前記複数のラインインタフェース結合回路の各々が、ハイパスフィルタを含む、回路。
【請求項１１】
請求項９に記載の回路であって、
前記複数のキャパシタが、前記複数のラインインタフェース結合回路を介して受信される信号を線形に組合せるように構成される、回路。
【請求項１２】
請求項９に記載の回路であって、
前記第１の増幅器が、送信動作の間は低インピーダンスモードで、受信動作の間は高インピーダンスモードで動作するように構成される、回路。
【請求項１３】
請求項９に記載の回路であって、
前記フィルタネットワークがバンドパスフィルタを含む、回路。
【請求項１４】
請求項９に記載の回路であって、
複数の高電圧スイッチを更に含み、
前記複数の高電圧スイッチの各々が、前記共有の変圧器と、前記複数のラインインタフェース結合回路の対応する１つとの間に結合される、回路。
【請求項１５】
第１の増幅器と、
前記第１の増幅器に結合される第１のキャパシタと、
前記第１のキャパシタに結合される共有の変圧器と、
複数の高電圧スイッチであって、前記複数の高電圧スイッチの各々が前記共有の変圧器に結合される、前記複数の高電圧スイッチと、
複数のラインインタフェース結合回路であって、前記複数のラインインタフェース結合回路の各々が、前記複数の高電圧スイッチの対応する１つに結合され、前記複数のラインインタフェース結合回路の各々が、電力回路の異なるフェーズに結合可能であり、前記複数のラインインタフェース結合回路の各々がハイパスフィルタを含む、前記複数のラインインタフェース結合回路と、
を含む、回路。
【請求項１６】
請求項１５に記載の回路であって、
前記複数の高電圧スイッチが、前記回路が送信モードで動作するように構成されるという指示に応答して、前記複数の高電圧スイッチの少なくとも１つが開になるように構成される、回路。
【請求項１７】
請求項１５に記載の回路であって、
複数のキャパシタであって、前記複数のキャパシタの各々が、前記複数のラインインタフェース回路の対応する１つに結合される、前記複数のキャパシタと、
前記複数のキャパシタに結合されるフィルタネットワークと、
前記フィルタネットワークに結合される第２の増幅器と、
を更に含む、回路。
【請求項１８】
請求項１７に記載の回路であって、
前記複数の高電圧スイッチが、前記回路が受信モードで動作するように構成されるという指示に応答して、前記複数の高電圧スイッチの１つのみが閉にされるように構成される、回路。
【請求項１９】
請求項１７に記載の回路であって、
前記フィルタネットワークがバンドパスフィルタを含む、回路。
【請求項２０】
請求項１９に記載の回路であって、
前記バンドパスフィルタが、前記回路が複数の異なる受信モードの１つで動作するように構成されるという指示に応答して、選択される周波数に対応する周波数帯を選択するように動的に調整可能である、回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書は、全般的に電力ライン通信に関し、より詳細には電力ライン通信（ＰＬＣ）デバイスのための結合回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力ライン通信は、住宅、建物、工場、その他敷地に電力を送るためにも用いられるものと同じ媒体（即ち、ワイヤ又はコンダクタ）でデータを通信するためのシステムを含む。ＰＬＣシステムは、一旦敷設されると、例えば、メータ自動読み取り及び負荷制御（即ち、公益事業型アプリケーション）、自動車用途（例えば、電気自動車の充電等）、ホームオートメーション（例えば、電気器具、照明等の制御）、及び／又はコンピュータネットワーキング（例えば、インターネットアクセス）等を含む幅広い用途を可能にする。
【０００３】
各々独自の特徴を有する様々なＰＬＣ標準化への試みが現在世界中で着手されている。一般的には、ＰＬＣシステムは、ローカル規制、ローカル電力グリッドの特性等に応じて異なる方法で実装され得る。競合するＰＬＣ標準の例としては、ＩＥＥＥ１９０１、ＨｏｍｅＰｌｕｇ  ＡＶ、及びＩＴＵ−ＴＧ．ｈｎ（例えば、Ｇ．９９６０及びＧ．９９６１）規格が含まれる。
【発明の概要】
【０００４】
電力ライン通信（ＰＬＣ）デバイスのための結合回路を説明する。本明細書で説明される様々な回路及び技術を用いるために適したＰＬＣデバイスの例としては、ＰＬＣモデム、電気器具、メータ、ゲートウェイ、データコンセントレータ等が含まれる。幾つかの実施形態では、ＰＬＣデバイスが、プロセッサ、及びプロセッサに結合される結合回路を含み得る。例えば、プロセッサは、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、システムオンチップ（ＳｏＣ）回路、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、マイクロプロセッサ、又はマイクロコントローラを含み得る。また、結合回路は送信パス及び受信パスを含み得る。
【０００５】
或る実装において、送信パスは、第１の増幅器、第１の増幅器に結合される第１のキャパシタ、第１のキャパシタに結合される第１の変圧器、及び第１の変圧器に結合される複数のラインインタフェース結合回路を含み得る。ラインインタフェース結合回路の各々は、電力回路の異なるフェーズに接続されるように構成され得る。一方、受信パスは、複数のキャパシタ、複数のキャパシタに結合されるフィルタネットワーク、及びフィルタネットワークに結合される第２の増幅器を含み得る。複数のキャパシタの各々は、ラインインタフェース回路の対応する１つに結合され得る。また、フィルタネットワークは第２の変圧器を含み得る。
【０００６】
送信パスにおいて、第１の増幅器は、送信動作の間は低インピーダンスモードで、受信動作の間は高インピーダンスモードで動作するように構成され得る。受信パスにおいて、複数のキャパシタは、複数のラインインタフェース結合回路を介して受け取る信号を線形に組み合わせるように構成され得る。
【０００７】
複数のラインインタフェース結合回路の各々はハイパスフィルタとして構成され得、フィルタネットワークはバンドパスフィルタとして構成され得る。幾つかの例では、バンドパスフィルタは、回路が複数の異なる受信モードの１つで動作するように構成されるという指示に応答して選択された周波数に対応する周波数帯を選択するように、動的に調整可能であり得る。
【０００８】
或る実装において、結合回路は複数の高電圧スイッチも含み得る。複数の高電圧スイッチの各々は、第１の変圧器と複数のラインインタフェース結合回路の対応する１つとの間に結合される。複数の高電圧スイッチは、回路が特定の送信モードで動作するという指示に応答して、複数の高電圧スイッチの少なくとも１つが開になるように構成され得る。例えば、送信の間、開に又は閉にされ得る高電圧スイッチの数は、ＰＬＣデバイスが、ブロードキャスト、マルチキャスト、又はユニキャストのいずれの送信モードで動作しているかに依存する。
【０００９】
それに加えて又はその代わりに、複数の高電圧スイッチは、回路が特定の受信モードで動作するように構成されるという指示に応答して、複数の高電圧スイッチの１つ又は複数が閉にされ得るように構成され得る。また、受信の間、開に又は閉にされ得る高電圧スイッチの数は、ＰＬＣデバイスが、ブロードキャスト、マルチキャスト、又はユニキャストのいずれのモードで信号を受信することを予期しているかに依存し得る。例えば、ＰＬＣデバイスがブロードキャストモードで（又は、既知のフェーズを介してユニキャストモードで）信号を受信するように設定される場合、高電圧スイッチの１つが閉にされ、従って、受信パスのインピーダンスを更に上昇させる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
添付図面を参照して例示の実施形態を説明する。
【００１１】
【図１】幾つかの実施形態に従ったＰＬＣ環境の図である。
【００１２】
【図２】幾つかの実施形態に従ったＰＬＣデバイス又はモデムのブロック図である。
【００１３】
【図３】幾つかの実施形態に従ったＰＬＣゲートウェイのブロック図である。
【００１４】
【図４】幾つかの実施形態に従ったＰＬＣデータコンセントレータのブロック図である。
【００１５】
【図５】先行技術のＰＬＣ結合回路のブロック図である。
【００１６】
【図６】幾つかの実施形態に従ったＰＬＣ結合回路のブロック図である。
【００１７】
【図７】幾つかの実施形態に従った、高電圧スイッチを備えて実装されるＰＬＣ結合回路のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１を参照すると、幾つかの実施形態に従った電力分配システムが示されている。サブステーション１０１からの中圧（ＭＶ）電力ライン１０３は、典型的には、数十キロボルト範囲の電圧を搬送する。変圧器１０４は、ＭＶ電力をＬＶライン１０５上の低圧（ＬＶ）電力に降圧し、１００〜２４０ＶＡＣの範囲の電圧を搬送する。変圧器１０４は、典型的には、５０〜６０Ｈｚの範囲の非常に低い周波数で動作するように設計される。変圧器１０４は、一般的には、ＬＶライン１０５とＭＶライン１０３との間で、１００ＫＨｚを超える信号等の高い周波数を通過させない。ＬＶライン１０５は、典型的に、住宅１０２ａ〜ｎ（敷地１０２ａ〜ｎは、「住宅」とも称すが、任意のタイプの建物、設備、又は電力を受け取る及び／又は消費するその他の場所を含み得る）の外に設置されるメータ１０６ａ〜ｎを介して、電力を顧客に供給する。パネル１０７等のブレーカパネルは、メータ１０６ｎと住宅１０２ｎ内の電線１０８との間のインタフェースを提供する。電線１０８は、アウトレット１１０、スイッチ１１１、及び住宅１０２ｎ内の他の電気的デバイスに電力を供給する。
【００１９】
図１に示される電力ライントポロジーは、例えば、住宅１０２ａ〜ｎに高速通信を提供するために用いられ得る。幾つかの実装において、電力ライン通信モデム又はゲートウェイ１１２ａ〜ｎが、メータ１０６ａ〜ｎで、ＬＶ電力ライン１０５に結合され得る。ＰＬＣモデム又はゲートウェイ１１２ａ〜ｎは、ＭＶ／ＬＶライン１０３／１０５でデータ信号を送信及び受信するために用いられ得る。このようなデータ信号は、メータリング及び電力供給アプリケーション（例えば、スマートグリッドアプリケーション）、通信システム、高速インターネット、電話、ビデオ会議、及びビデオ配信等をサポートするために用いられ得る。電気通信及び／又はデータ信号を電力送信ネットワークで送信することで、各加入者１０２ａ〜ｎへ新規のケーブルを敷設する必要が無い。このように、データ信号を搬送するために既存の電力分配システムを用いることによって顕著なコスト削減が可能となる。
【００２０】
電力ラインでデータを送信するための例示の方法は、例えば、電力信号の周波数とは異なる周波数を有する搬送信号を用い得る。搬送信号は、例えば、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）方式等を用いて、そのデータによって変調され得る。
【００２１】
敷地１０２ａ〜ｎのＰＬＣモデム又はゲートウェイ１１２ａ〜ｎは、ＰＬＣデータコンセントレータ１１４へ及びＰＬＣデータコンセントレータ１１４からデータ信号を搬送するためにＭＶ／ＬＶ電力グリッドを使用し、追加の配線を必要としない。コンセントレータ１１４は、ＭＶライン１０３又はＬＶライン１０５のいずれかに結合され得る。モデム又はゲートウェイ１１２ａ〜ｎは、高速ブロードバンドインターネットリンク、ナローバンド制御アプリケーション、低帯域データ収集アプリケーション等のようなアプリケーションをサポートし得る。ホーム環境においては、例えば、モデム又はゲートウェイ１１２ａ〜ｎは、暖房及び空調、照明、及びセキュリティにおけるホームオートメーションやビルオートメーションを可能にし得る。また、ＰＬＣモデム又はゲートウェイ１１２ａ〜ｎは、電気自動車及び他の電気器具の交流（ＡＣ）又は直流（ＤＣ）充電を可能にし得る。ＡＣ又はＤＣ充電の例がＰＬＣデバイス１１３として図示されている。敷地外においては、電力ライン通信ネットワークが、街灯照明の制御及び電力メータの遠隔データ収集を提供し得る。
【００２２】
１つ又は複数のコンセントレータ１１４が、ネットワーク１２０を介してコントロールセンター１３０（例えば、公共事業者）に結合され得る。ネットワーク１２０としては、例えば、ＩＰベースのネットワーク、インターネット、セルラーネットワーク、ＷｉＦｉネットワーク、ＷｉＭａｘネットワーク等が含まれ得る。このように、コントロールセンター１３０は、ゲートウェイ１１２及び／又はデバイス１１３から、コンセントレータ１１４を介して、電力消費及びその他の情報を収集するように構成され得る。それに加えて又はその代りに、コントロールセンター１３０は、コンセントレータ１１４を介して各ゲートウェイ１１２及び／又はデバイス１１３へ規則等を通信することによって、スマートグリッドポリシー及びその他の規制又は商用規則を実装するように構成され得る。
【００２３】
図２は、幾つかの実施形態に従ったＰＬＣデバイス１１３のブロック図である。図示されるように、ＰＬＣデバイス１１３がスイッチング回路等を用いて電線１０８ａと１０８ｂとの間の接続をオフにスイッチすることができるような方式で、ＡＣインタフェース２０１が敷地１１２ｎ内の電線１０８ａ及び１０８ｂ（例えば、フェーズ及びニュートラル）に結合され得る。しかしながら、別の実施形態では、ＡＣインタフェース２０１は、そのようなスイッチング機能を提供することなく、単一の電線１０８（即ち、フェーズのみ）に接続されてもよい。動作において、ＡＣインタフェース２０１は、ＰＬＣエンジン２０２が電線１０８ａ〜ｂでＰＬＣ信号を受信及び送信できるようにする結合回路を含む。ＡＣインタフェース２０１の一部として使用するのに適した結合回路の実施形態が以下に図６及び図７に関連して開示される。
【００２４】
幾つかの例では、ＰＬＣデバイス１１３はＰＬＣモデムであり得る。それに加えて又はその代わりに、ＰＬＣデバイス１１３は、スマートグリッドデバイス（例えば、ＡＣ又はＤＣ充電器、メータ等）、電気器具、又は、構内１１２ｎ内又は外に配置される他の電気要素（例えば、街灯等）のための制御モジュール、の一部であり得る。
【００２５】
ＰＬＣエンジン２０２は、特定の周波数帯域を用いて、ＡＣインタフェース２０１を介して、電線１０８ａ及び／又は１０８ｂでＰＬＣ信号を送信及び／又は受信するように構成され得る。幾つかの実施形態において、ＰＬＣエンジン２０２は、ＯＦＤＭ信号を生成するように構成され得るが、他の変調方式も用いられ得る。このように、ＰＬＣエンジン２０２は、或るデバイス又は電気器具の電力消費特性を電線１０８、１０８ａ及び／又は１０８ｂを介して測定するように構成される、計測又は監視回路（図示されていない）を含み得る、或いはそれらと通信するように構成され得る。ＰＬＣエンジン２０２は、そのような電力消費情報を受け取り、それを１つ又は複数のＰＬＣ信号として符号化し、それを更なる処理のために、電線１０８、１０８ａ、及び／又は１０８ｂを介して、より高次のＰＬＣデバイス（例えば、ＰＬＣゲートウェイ１１２ｎ、データコンセントレータ１１４等）に送信する。これとは逆に、ＰＬＣエンジン２０２は、そのようなより高次のＰＬＣデバイスから、ＰＬＣ信号内に符号化された命令及び／又は他の情報を受け取り、それによって、例えば、ＰＬＣエンジン２０２が動作するための特定の周波数帯域の選択を可能にし得る。種々の実施形態において、ＰＬＣデバイス１１３が動作する周波数帯域は、ＰＬＣデバイス１１３に関連するアプリケーションプロファイル及び／又はデバイスクラスに少なくとも部分的に基づいて選択され得る、或いは割り当てられ得る。
【００２６】
図３は、幾つかの実施形態に従ったＰＬＣゲートウェイ１１２のブロック図である。この例で示されるように、ゲートウェイエンジン３０１が、ＡＣインタフェース３０２、ローカル通信インタフェース３０４、及び周波数帯域使用データベース３０４に結合される。図示された実施形態において、ＡＣインタフェース３０２はメータ１０６に結合され、ローカル通信インタフェース３０４は、例えば、ＰＬＣデバイス１１３等の種々のＰＬＣデバイスの１つ又は複数に結合される。ＡＣインタフェース３０２は、ＡＣインタフェース２０１と同様に、１つ又は複数の電力ラインでのＰＬＣ信号の送信及び受信を促進する結合回路を含み得る。ローカル通信インタフェース３０４は、例えば、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＷｉＦｉ、ＷｉＭａｘ、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ等の、ゲートウェイ１１２が様々な異なるデバイス及び電気器具と通信することを可能にし得る種々の通信プロトコルを提供し得る。動作において、ゲートウェイエンジン３０１は、ＰＬＣデバイス１１３及び／又は他のデバイス、並びに、メータ１０６からの通信を収集し、これらの種々のデバイスとＰＬＣデータコンセントレータ１１４との間のインタフェースとして機能するように構成され得る。また、ゲートウェイエンジン３０１は、特定のデバイスに周波数帯域を割り当てるように、及び／又は、そのようなデバイスに、それらの固有の動作周波数の自己割り当てを可能するための情報を提供するように構成され得る。
【００２７】
幾つかの実施形態において、ＰＬＣゲートウェイ１１２は、敷地１０２ｎの内部又は近隣に配置され得、敷地１０２ｎへ及び／又は敷地１０２ｎからの、すべてのＰＬＣ通信に対するゲートウェイとして機能し得る。しかしながら、他の実施形態においては、ＰＬＣゲートウェイ１１２が存在しなくてもよく、ＰＬＣデバイス１１３（並びに、メータ１０６ｎ及び／又は電気器具）がＰＬＣデータコンセントレータ１１４と直接通信してもよい。ＰＬＣゲートウェイ１１２が存在する場合は、それは、例えば、敷地１０２ｎ内の種々のＰＬＣデバイス１１３によって、現在使用されている周波数帯域の記録を備えるデータベース３０４を含み得る。このような記録の例としては、例えば、デバイス識別情報（例えば、シリアル番号、デバイスＩＤ等）、アプリケーションプロファイル、デバイスクラス、及び／又は現在割り当てられている周波数帯域が含まれる。このように、ゲートウェイエンジン３０１は、その種々のＰＬＣデバイスに割り振られる周波数帯域の、割り振り、割り当て、或いはその他の管理に、データベース３０４を用い得る。
【００２８】
図４は、幾つかの実施形態に従ったＰＬＣデータコンセントレータのブロック図である。ＡＣインタフェース４０１（例えば、インタフェース２０１及び３０２と同様のもの）が、データコンセントレータエンジン４０２に結合され、１つ又は複数のＰＬＣゲートウェイ又はデバイス１１２ａ〜ｎと通信するように構成され得る。またネットワークインタフェース４０３もデータコンセントレータエンジン４０２に結合され、ネットワーク１２０と通信するように構成され得る。動作において、データコンセントレータエンジン４０２は、多数のゲートウェイ１１２ａ〜ｎからの情報及びデータを、そういったデータをコントロールセンター１３０に転送する前に、収集するために用いられ得る。ＰＬＣゲートウェイ１１２ａ〜ｎが存在しない例では、周波数使用データベース４０４が、データベース３０４に関して説明されたものと同様の記録を保存するように構成され得る。
【００２９】
幾つかの例では、図２〜図４に示されるＰＬＣデバイス内の１つ又は複数のブロックが集積回路等として実装され得る。例えば、図４に関して、幾つかの実施形態においては、データコンセントレータエンジン４０２及びネットワークインタフェース４０３が集積回路として実装され得る。幾つかの例では、集積回路は、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、システムオンチップ（ＳｏＣ）回路、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ等であり得る。集積回路は、図３及び図４に示されるデータベース３０４及び／又は４０４を保存及び／又は維持するために使用されるメモリに結合され得る。また、集積回路は、そのメモリに信号を通信するための駆動装置を含み得る。また、ＤＣ供給電圧を集積回路並びにメモリに供給するための電源も提供され得る。メモリとしては、例えば、スタティックランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）、不揮発性ＲＡＭ（ＮＶＲＡＭ、例えば、「フラッシュ」メモリ）、及び／又は同期ＤＲＡＭ（ＳＤＲＡＭ）等のダイナミックＲＡＭ（ＤＲＡＭ）、ダブルデータレート（ＤＤＲ、ＤＤＲ２、ＤＤＲ３等）ＳＤＲＡＭ、Ｒａｍｂｕｓ（登録商標）ＤＲＡＭ等の任意の適切なタイプのメモリが含まれ得る。
【００３０】
一般的には、図２〜図４に示されるデバイスの各々は、１つ又は複数の電力ラインでＰＬＣ信号を送信及び／又は受信できるように、類似のＰＬＣモデム機能を有し得る。上述のように、ＡＣインタフェース２０１、３０２、及び４０１は、それぞれ、後で図６及び図７に関して詳しく説明される１つ又は複数の結合回路を含み得る。ＰＬＣデバイスがＰＬＣモデムである例では、これらのＡＣインタフェース内の結合回路は、電気グリッド（例えば、図１の電線１０８）の単一のフェーズに接続可能であり得る。しかしながら、別の例では、ＰＬＣデバイスは、（例えば、産業施設内の）デュアル又はトリプルフェーズ回路に結合されてもよい。従って、或るＰＬＣデバイス（例えば、データコンセントレータ１１４）が、任意の数のフェーズ（例えば、各々が、特定の敷地１０２ａ〜ｎに供給するＬＶライン１０５に対応する）に結合され得る。次に示す例においては、単に説明の目的で３フェーズのシナリオを想定しているが、本明細書で説明される発明はこれに限定されない。
【００３１】
図５を参照すると、先行技術のＰＬＣ結合回路のブロック図が描かれている。図示されるように、図５の図は、例えば図４に示すデータコンセントレータ１１４のＡＣインタフェース回路４０１で典型的に使用される結合回路の設計に対する従来のアプローチを示す。図示されるように、送信パスは、３つのフェーズの各々に１つある３つのサブ回路に分岐する前に、増幅器５００及びキャパシタ５０５を含む。３つのサブ回路は、変圧器５１０ａ〜ｃ、過渡電圧サプレッサ５１５ａ〜ｃ、キャパシタ５２０ａ〜ｃ、インダクタ５２５ａ〜ｃ、及びレジスタ５３０ａ〜ｃを含む。図５では、添え字「ａ」は第１のフェーズ５３５ａ／５９０ａを示し、「ｂ」は第２のフェーズ５３５ｂ／５９０ｂを示し、「ｃ」は第３のフェーズ５３５ｃ／５９０ｃを示す。このように、送信パスは、各フェーズ毎に１つの変圧器を含む。それぞれのフェーズにおいて、キャパシタ５２０ａ〜ｃ、インダクタ５２５ａ〜ｃ、及びレジスタ５３０ａ〜ｃを全体としてラインインタフェースと称し、電力グリッドのＡＣ周波数（即ち、およそ５０又は６０Ｈｚ）からの干渉を除去或いは少なくとも低減するように機能するハイパスフィルタを構成する。
【００３２】
受信パスにおいて、キャパシタ５０５と変圧器５１０ａ〜ｃとの間のノードに別のキャパシタ５４５が結合される。受信パスの残部には、インダクタ５５０、レジスタ５５５及び５６５、キャパシタ５７０、インダクタ５７５、ＤＣ電源５８５、及び増幅器５８０が含れる。また、インダクタ５５０、レジスタ５５５及び５６５、キャパシタ５７０、及びインダクタ５７５は、ＰＬＣデバイスが動作するよう設計された周波数帯域の外で信号を除去するように機能するバンドパスフィルタを形成する。
【００３３】
図５に示される結合回路は、全体として、ＰＬＣデバイスを１つ又は複数の電力ラインに結合するという意図された目的のために機能する。しかしながら、本明細書の発明者等は、図５に示される回路が３つの変圧器５１０ａ〜ｃを含み、それらは、これらの部品が典型的に配置されるプリント回路板（ＰＣＢ）上の物理的スペースの顕著な量を占有することを認識している。また、発明者等は、この問題に対処するために結合回路のインピーダンスを、送信モードの間は低く、受信モードの間は高く維持する必要性を認識している。従って、幾つかの実施形態に従ったＰＬＣ結合回路を図６及び図７に示す。
【００３４】
図６では、結合回路の送信パスは、３つのフェーズの各々に１つある３つのサブ回路に分岐する前に、第１の増幅器６００、第１のキャパシタ６０５、及び第１の変圧器６１０を含む。特に、３つのフェーズ全てに単一の共有の変圧器６１０を用いてもよい。各サブ回路では、過渡電圧サプレッサ６１５ａ〜ｃが、対応するラインインタフェース結合回路に結合され、これらのラインインタフェース結合回路は、キャパシタ６２０ａ〜ｃ、インダクタ６２５ａ〜ｃ、及びレジスタ６３０ａ〜ｃを含む。この例では、第１のフェーズ６３５ａ、第２のフェーズ６３５ｂ、及び第３のフェーズ６３５ｃは、それぞれ、同一のニュートラル線６９０に対して参照される。また、それぞれのフェーズにおいて、キャパシタ６２０ａ〜ｃ、インダクタ６２５ａ〜ｃ、及びレジスタ６３０ａ〜ｃが、電力グリッドのＡＣ周波数（即ち、およそ５０又は６０Ｈｚ）からの干渉を低減するように構成されるハイパスフィルタを実現し得る。なお、一般的には、任意の数のＰＬＣデバイス、モデム、メータ、電気器具等が任意のフェーズ６３５ａ〜ｃに結合され得ることに留意されたい。
【００３５】
図示されるように、受信パスにおいて、３つのキャパシタ６４５ａ〜ｃの各々は、各フェーズのためのそれぞれのラインインタフェース結合回路に結合される。これらの３つのキャパシタ６４５ａ〜ｃはインダクタ６５０に結合される。インダクタ６５０はレジスタ６５５に結合され、レジスタ６５５は第２の変圧器６６０に結合される。第２の変圧器６６０は、レジスタ６６５、キャパシタ６７０、及びインダクタ６７５に結合される。インダクタ６７５及びＤＣ電源６８５は、受信したＰＬＣ信号を出力するように構成される第２の増幅器６８０の入力に結合される。ここでは、キャパシタ６４５ａ〜ｃ、インダクタ６５０、レジスタ６５５、変圧器６６０、レジスタ６６５、キャパシタ６７０、及びインダクタ６７５が、バンドパスフィルタを実現するフィルタネットワークを形成する。
【００３６】
いくつかの実施形態では、ＰＬＣデバイスは、所与の時間に送信モード又は受信モードのいずれかで動作し得る。従って、受信モードの間、送信増幅器６００は、ディスエーブルされて高インピーダンス状態に入り得る。また、ＰＬＣ信号受信の間、キャパシタ６４５ａ〜ｃは、３つのフェーズの各々において全ての信号を線形に組合せ、受信器側又はパスの高インピーダンスネットワークを通して入ってくるそれらの信号を一緒に合算し得る。幾つかの例では、キャパシタ６４５ａ〜ｃの各々の値は、図５のキャパシタ５４５の値の３分の１であり得る。より一般的には、このような各キャパシタの値は、図５に示される単一のキャパシタの値の１／ｎであり得、ここで、ｎは送信側又はパスのフェーズの数である。
【００３７】
幾つかの実施形態では、受信パスのバンドパスフィルタは、ＰＬＣデバイスの動作の特定の周波数に対応する周波数帯域を選択するように、動的に調整可能又は構成可能であり得る。例えば、ＰＬＣデバイスは、ＰＬＣネットワークにおいて電力供給されると、例えば、ＰＬＣ通信信号を受信することを予期し得る特定の周波数（又は周波数範囲）を含む、特定の動作周波数を割り振られ得る。その動作周波数が決定されることに応答して、調整可能なバンドパスフィルタが、選択された周波数を増幅器６８０に到達させるように構成され得る。
【００３８】
なお、図５に示される回路とは対照的に、図６の結合回路は、その送信パスにおいて単一の変圧器を用いるため、ＰＬＣデバイス内で占有するＰＣＢのフットプリントがより小さいことに留意されたい。更には、種々の実装において、受信パス内の変圧器６６０は、変圧器６１０よりも物理的に小さくなり得るため、更なる省スペース性を提供し得る。
【００３９】
図７は、図６に示す回路の送信側を示し、或る変更を伴っている。具体的には、結合回路は、複数の高電圧スイッチ７００ａ〜ｃを含み、高電圧スイッチ７００ａ〜ｃの各々は、変圧器６１０とフェーズ６３５ａ〜ｃの複数のラインインタフェース結合回路の対応する１つとの間に結合される。幾つかの実施形態では、高電圧スイッチ７００ａ〜ｃは、回路が特定の送信モードで動作するという指示に応答して、高電圧スイッチの少なくとも１つ（例えば、７００ａ）が開になるように構成され得る。送信モードの例としては、ブロードキャスティングモード（例えば、グリッドの全てのフェーズを介するＰＬＣ信号の送信）、マルチキャスティングモード（例えば、グリッドの全てのフェーズのサブセットを介する、及び／又はＰＬＣネットワークのＰＬＣデバイスの特定のグループへの、ＰＬＣ信号の送信）、及び／又はユニキャスティングモード（例えば、単一のフェーズを介する、及び／又は特定のアドレス指定されたＰＬＣデバイスへの、ＰＬＣ信号の送信）が含まれ得る。
【００４０】
例えば、幾つかの実装では、回路がブロードキャストモードで動作している場合、ＰＬＣデバイスから送信されたＰＬＣ信号が、フェーズ６３５ａ〜ｃの全てに到達し得るように、高電圧スイッチ７００ａ〜ｃのすべてが閉にされ得る。一方、回路がマルチキャストモードで動作している場合、関連するフェーズを介してＰＬＣ信号が送信され得るように、高電圧スイッチ７００ａ〜ｃの１つ又は２つ（しかし３つ全部ではない）が閉にされ得る。また、回路がユニキャストモードで動作している場合、ＰＬＣ信号が単一のフェーズを介して送信され得るように、高電圧スイッチ７００ａ〜ｃの単一の１つが閉にされ得る。このようにして、送信動作の間、結合回路のインピーダンスは更に制御され得る。
【００４１】
それに加えて又はその代わりに、高電圧スイッチ７００ａ〜ｃは、回路が特定の受信モードで動作するという指示に応答して構成され得る。また、受信の間、開又は閉にされ得る高電圧スイッチの数は、ＰＬＣデバイスがブロードキャスト、マルチキャスト、又はユニキャストモードのいずれのモードで信号を受信することを予期しているかに依存し得る。しかしながら、この例では、ＰＬＣデバイスがそのフェーズの全てを介してＰＬＣ信号を受信することを予期するように設定されている場合（例えば、ブロードキャストモードの場合）、１つの７００ａ〜ｃのみが閉にされて受信パスのインピーダンスを更に上昇させ得る。（しかしながら、他の実施形態では、全てのスイッチ７００ａ〜ｃが閉にされてもよい。）ＰＬＣデバイスがフェーズの特定のサブグループを介してＰＬＣ信号を受信することを予期する場合（例えば、マルチキャストモードの場合）、スイッチ７００ａ〜ｃの中のデバイスの予期に対応するもののみが閉にされ得る。デバイスが単一のフェーズを介してＰＬＣ信号を受信するように構成される場合（例えば、ユニキャストモードの場合）、スイッチ７００ａ〜ｃの内の関連する１つのみが閉にされ得る。このようにして、結合回路のインピーダンスは、受信動作の間も制御され得る。
【００４２】
種々の実施形態において、図２〜図４に示されるモジュールは、特定の動作を実行するように構成されるソフトウェアルーチン、論理関数、及び／又はデータ構造のセットを表し得る。これらのモジュールは別個の論理ブロックであってもよいが、他の実施形態において、これらのモジュールによって実行される動作の少なくとも幾つかが組み合わされてより少ないブロックにされ得る。また、それとは逆に、図２〜図４に示されるモジュールの任意の所与の１つが、その動作が２つ又はそれ以上の論理ブロックに分割されるように実装されてもよい。また、特定の構成を用いて示されているが、他の実施形態では、これらの種々のモジュールは他の適切な方法で配置変更され得る。
【００４３】
なお、当業者であれば、上述の説明及び関連図面に存在する教示の利点を有する、本発明の多くの変更及び他の実施形態を思い付くあろう。従って本発明は開示された特定の実施形態に限定されないことを理解されたい。本明細書中に特定の用語が用いられているが、それらは限定目的のためではなく、総称的且つ説明的な意味でのみ用いられているものである。
【図６】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図７】
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