(57)【要約】データ信号を配電システムに結合する方法およびシステムが提供される。誘導性信号結合器は２つの巻線を有している。第１の巻線は配電システムの電力線導体と直列に接続されている。キャパシタは電力信号に対しては高いインピーダンスを示し、データ信号に対しては低いインピーダンスを示すように配電システムの第１の電力線導体と第２の電力線導体との間に接続されている。通信装置はデータ信号が通信装置と配電システムとの間に結合されることができるように第２の巻線に接続されている。【選択図】図１Ｃ
2004532562.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
データ信号を配電システムに結合する方法において、
配電用変成器の２次巻線に隣接して配電システムの変成器２次巻線の電力線導体に誘導性信号結合器を設置し、
データ信号が通信装置と配電システムとの間において結合されることができるように通信装置を誘導性信号結合器に接続するデータ信号の結合方法。
【請求項２】
さらに、配電用変成器の２次巻線に隣接してデータ信号の最高使用周波数の波長の１／１０以内の距離の位置に誘導性信号結合器を配置する請求項１記載の方法。
【請求項３】
さらに、キャパシタが電力信号に対して高いインピーダンスを与え、データ信号に対して低いインピーダンスを与えるように変成器の２次巻線の両端子間にキャパシタを接続する請求項１記載の方法。
【請求項４】
変成器２次巻線の電力線導体は中性導体である請求項１記載の方法。
【請求項５】
通信装置は拡散スペクトルモデムである請求項１記載の方法。
【請求項６】
誘導性信号結合器は変成器２次巻線の電力線導体にクランプされた分割された磁気コアを含み、誘導性巻線はこの磁気コアに巻かれており、それにより磁気コア内の変成器２次巻線の電力線導体の一部がデータ信号を結合される請求項１記載の方法。
【請求項７】
データ信号を配電システムに結合するデータ信号システムにおいて、
配電用変成器に隣接する配電システムの変成器２次巻線の電力線導体上に設置された誘導性信号結合器と、
データ信号が通信装置と配電システムとの間において結合されることができるように誘導性信号結合器に接続されている通信装置とを具備しているデータ信号システム。
【請求項８】
誘導性信号結合器は、配電用変成器の２次巻線に隣接してデータ信号の最高使用周波数の１／１０の波長以内の距離の位置で設置されている請求項７記載の信号システム。
【請求項９】
電力信号に対しては高いインピーダンスを与え、データ信号に対しては低いインピーダンスを与えるように変成器の２次巻線の両端子間に接続されているキャパシタを具備している請求項７記載の信号システム。
【請求項１０】
第１の電力線導体は中性導体である請求項７記載の信号システム。
【請求項１１】
通信装置は拡散スペクトルモデムである請求項７記載の信号システム。
【請求項１２】
誘導性信号結合器は、変成器２次巻線の電力線導体上にクランプされた分割された磁気コアを含み、誘導性巻線はこの磁気コアに巻かれており、それにより磁気コア内の変成器２次巻線の導体の一部分はデータ信号を結合される請求項７記載の信号システム。
【請求項１３】
データ信号を配電システムに結合する方法において、
配電システムの第１の電力線導体に直列に誘導性結合器を接続し、
第１の電力線導体と第２の電力線導体との間にシャント容量結合器を接続し、
並列な第１と第２のインターフェースを有する通信装置を設けて、通信装置と配電システムとの間のデータ信号の結合が可能にされるように前記通信装置の一方のインターフェースは誘導性結合器に接続され、他方のインターフェースはシャント容量結合器に接続されるデータ信号の結合方法。
【請求項１４】
第１の電力線導体は中性導体である請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
通信装置は拡散スペクトルモデムである請求項１３記載の方法。
【請求項１６】
誘導性信号結合器は第１の電力線導体にクランプされた分割された磁気コアを含んでいる請求項１１記載の方法。
【請求項１７】
配電システムは配電用変成器を備え、誘導性信号結合器はデータ信号の最高の使用周波数の波長の１／１０以内の距離で前記変成器の２次巻線に隣接して配置される請求項１１記載の方法。
【請求項１８】
データ信号を配電システムに結合するデータ信号システムにおいて、
配電システムの第１の電力線導体に接続されている直列インダクタンス結合器と、
第１の電力線導体と第２の電力線導体の間に接続されているシャント容量結合器と、
並列な第１および第２のインターフェースを有する通信装置とを具備し、
通信装置と配電システムとの間のデータ信号の結合を可能にするために第１のインターフェースは一方の結合器に接続され、第２のインターフェースは他方の結合器に接続されているデータ信号システム。
【請求項１９】
第１の電力線導体は中性導体である請求項１６記載の信号システム。
【請求項２０】
通信装置は拡散スペクトルモデムである請求項１６記載のシステム。
【請求項２１】
誘導性信号結合器は第１の電力線導体データにクランプされた分割された磁気コアを含んでいる請求項１６記載のシステム。
【請求項２２】
配電システムは配電用変成器を備え、誘導性信号結合器が前記変成器の２次巻線に隣接して、データ信号の最高使用周波数の波長の１／１０以内の距離の位置に接続されている請求項１６記載のシステム。
【請求項２３】
データ信号を配電システムの低インピーダンスノードを横切ってに結合する方法において、
電力信号に対しては高いインピーダンスを与え、データ信号に対しては低いインピーダンスを与えるようなキャパシタを配電システムの低インピーダンスノードと並列に接続し、
ノードの上流において電力線導体と直列に第１の誘導性結合器を接続し、
ノードの下流において電力線導体と直列に第２の誘導性結合器を接続し、
第１の誘導性結合器と第２の誘導性結合器とを動作するように接続してノードを横切ってデータ信号を結合させるデータ信号の結合方法。
【請求項２４】
前記第１の誘導性結合器と第２の誘導性結合器との接続において、第１の誘導性結合器と第２の誘導性結合器との間に信号増幅器を接続する請求項２１記載の方法。
【請求項２５】
前記第１の誘導性結合器と第２の誘導性結合器との接続において、第１の誘導性結合器と第２の誘導性結合器との間にデータルータを接続して第１の誘導性結合器と第２の誘導性結合器との間に選択的にデータ信号を導く請求項２１記載の方法。
【請求項２６】
第２の誘導性結合器はノードの下流の複数の誘導性結合器の１つであり、データルータは第１の誘導性結合器と複数の誘導性結合器との間で選択的にデータ信号を導く請求項２３記載の方法。
【請求項２７】
データ信号を配電システムの低インピーダンスノードを横切って結合するデータ信号システムにおいて、
配電システムの低インピーダンスノードと並列に接続され、電力信号に対しては高いインピーダンスを与え、データ信号に対しては低いインピーダンスを与えているキャパシタと、
ノードの上流で電力線導体と直列に接続されている第１の誘導性結合器と、
ノードの下流で電力線導体と直列に接続されている第２の誘導性結合器とを具備し、
第１の誘導性結合器と第２の誘導性結合器は、ノードを横切ってデータ信号を結合させるように接続されているデータ信号システム。
【請求項２８】
信号増幅器が第１の誘導性結合器と第２の誘導性結合器とを接続している請求項２５記載の信号システム。
【請求項２９】
データルータは、第１の誘導性結合器と第２の誘導性結合器との間に選択的にデータ信号を導くように第１の誘導性結合器と第２の誘導性結合器とを接続している請求項２５記載のシステム。
【請求項３０】
第２の誘導性結合器はノードの下流の複数の誘導性結合器の１つであり、データルータは第１の誘導性結合器と複数の誘導性結合器との間に選択的にデータ信号を導く請求項２７記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配電システムに対する通信信号の結合に関する。
【従来の技術】
【０００２】
通信信号は広帯域電力線モデムを含む種々の装置により配電システムに結合されることができる。直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）または直接シーケンス拡散スペクトル（ＤＳＳＳ）のような多数の広帯域電力線モデムは拡散スペクトル変調技術を使用している。毎秒多メガビットのデータレートに対しては、そのようなモデムは１〜５０ＭＨｚの範囲内の周波数帯域を使用する。拡散スペクトル変調の１つの利点は周波数帯域のあるセグメントを使用できないようにする共振および狭い帯域幅雑音に拘らずモデムに接続する能力である。しかし、そのような使用できない周波数帯域セグメントの数を減少させてそれによりデータレートを増加させ、エラーレートを低下させることが望ましい。
【０００３】
拡散スペクトルモデムの信号出力は配電ラインに効率よく結合される必要がある。典型的に、これは配電用変成器（ＤＴ）の２次端子またはそれに近い接合点のようなラインが集中する点において生じる。しかしながら、駆動点インピーダンスとして知られているこの結合点のインピーダンスは、ある周波数帯域にわたる非常に低いインピーダンスから他の周波数帯域にわたる非常に高いインピーダンスまで広い範囲で変化する可能性がある。比較的簡単な結合技術はある周波数帯域では合理的な効率であるが、他の周波数帯域では大きい結合損失による減衰を導入する可能性がある。
【０００４】
シャント結合は通常使用されている１つの技術であり、それにおいては、モデムは直列の阻止キャパシタによって電力線を横切って直接結合されている。図１Ａおよび図１Ｂは従来の技術による配電システムに対するモデムのシャント容量性結合を示している。配電システムはインピーダンスＺT 108 を有する２次巻線130 を有する配電用変成器を含んでいる。モデムＡ110 は電力線115 および117 を横切って阻止キャパシタ113 を介して接続されて広帯域高周波数電流を与える。モデムＡ110 は内部抵抗ＲS 112 を有している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図１Ｂにおいて、｜ＺT ｜＜＜ＲS である周波数帯域に対しては、ＺT 108 がモデムＡ110 の出力を重く負荷して実質的な結合損失を生じる。モデムＡ110 が低い出力インピーダンスであっても、インピーダンスＺT 108 が反射された負荷インピーダンスＺLref（図示せず）よりも遥かに低いときには結合による減衰を受ける。そのような場合には、モデムＡ110 から導入された電流の大部分は低い大きさのインピーダンスＺT 108 を通って流れ、ほんの少しの部分だけがＺLrefを通ってモデムＢ140 に向かって流れる。したがってシャント容量性結合は広範囲で変化する駆動点インピーダンスおよび非常に低いインピーダンスに対しては効率が悪い。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の例示的な実施形態は、シャントキャパシタを有する直列インダクタンスモード結合に基づいた配電システムにデータ信号を結合する方法および対応するシステムを含んでいる。誘導性信号結合器は２つの巻線を有している。第１の巻線は配電システムの電力線導体と直列である。キャパシタは、電力信号に対しては高いインピーダンスを与え、データ信号に対しては低いインピーダンスを与えるように配電システムの第１の電力線導体と第２の電力線導体との間に接続されている。通信装置は、通信装置と配電システムとの間にデータ信号が結合されることができるように第２の巻線に結合されている。
【０００７】
さらに別の実施形態では、電力線導体は中性線導体である。通信装置は拡散スペクトルモデムであってもよい。誘導性信号結合器は、２次巻線が変成器の磁気コアに巻かれ、磁気コア内の電力線導体の一部が１次巻線として作用するように電力線導体にクランプされた分割された磁気コアを含んでいる。１次巻線は、データ信号の最高使用周波数の波長の１／１０に等価な距離以内の位置で変成器の２次巻線に隣接して配置されるとよい。この位置は変成器の２次巻線の端子の位置に本質的に結合器を配置するような充分な近接した位置である。
【０００８】
本発明の代表的な実施形態はまた、直列インダクタンスモード結合器および並列キャパシタンスモード結合器に基づいた配電システムにデータ信号を結合する方法および対応するシステムを含んでいる。直列インダクタンス結合器は配電システムの第１の電力線導体に接続されている。シャント容量性結合器は第１の電力線導体と第２の電力線導体との間に接続されている。通信装置は並列な第１と第２のインターフェースを有し、その第１のインターフェースは一方の結合器に接続され、第２のインターフェースは他方の結合器に接続されて通信装置と配電システムとの間のデータ信号の結合を可能にしている
さらに別の実施形態では、電力線導体は中性線導体である。通信装置は拡散スペクトルモデムであってもよい。誘導性信号結合器は第２の巻線が変成器の磁気コアに巻かれ、磁気コア内の電力線導体の一部が１次巻線として作用するように電力線導体にクランプされた分割された磁気コアを含んでいる。１次巻線は、データ信号の最高使用周波数の波長の１／１０以内の距離で変成器の２次巻線に隣接して配置することができる。
【０００９】
本発明の代表的な実施形態はまた、配電システムの低インピーダンスノードを横切ってデータ信号を結合する方法および対応するシステムを含んでいる。キャパシタは配電システムの低インピーダンスノードと並列に接続され、電力信号に対しては高いインピーダンスを与えデータ信号に対しては低いインピーダンスを与えている。第１の誘導性結合器はノードの上流で電力線導体と直列に接続されている。第２の誘導性結合器はノードの下流で電力線導体と直列に接続されている。第１の誘導性結合器と第２の誘導性結合器とはノードを横切ってデータ信号を結合させるように接続されている。
【００１０】
さらに別の実施形態では、信号増幅器が第１の誘導性結合器と第２の誘導性結合器とを接続して動作させている。その代りに、或いはそれに付加して、データルータが第１の誘導性結合器と第２の誘導性結合器とを接続して第１の誘導性結合器と第２の誘導性結合器との間でデータ信号を選択的に導くように構成されることもできる。その場合には、第２の誘導性結合器はノードの下流の複数の誘導性結合器の１つであってもよく、それによりデータルータは第１の誘導性結合器と複数の誘導性結合器との間でデータ信号を選択的に導くことが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明は、添付図面を参照にした以下の詳細な説明によりさらに容易に理解されるであろう。
本発明の代表的な実施形態は配電システムに広帯域の通信信号を結合する改良された直列インダクタンスに対する技術を使用する。中程度の電圧（ＭＶ）の配電ネットワークにおける直列インダクタンス結合に関する１つの方法は米国特許出願０９／７５２，７０５号明細書（２０００年１２月２８日出願）に記載されており、ここで参考文献とされる。シャント容量結合とは対照的に、直列インダクタンス結合は、モデムのインピーダンスに対する配電用変成器インピーダンスの負荷による信号減衰を避けることができる。
【００１２】
図１Ｃは本発明の１実施例による改良された直列インダクタンス結合器の概略図を示しており、図１Ｄは等価回路を示している。誘導性結合器120 は配電用変成器（ＤＴ）135 付近において低電圧回路の中性線115 に直列に接続されて動作する。誘導性結合器120 は配電用変成器135 の２次巻線130 に近接して位置され、結合器120 によって中性線115 に結合される信号の最高使用周波数の波長の１／１０以内の距離であることが好ましい。
【００１３】
図１ＤからＺT 108 の低い値の絶対値が、結合器120 と、変成器２次巻線インピーダンスＺT 108 と、電力線115 および116 と、負荷インピーダンスＺL 160 およびモデムＢ140 の並列組合わせとを通って結合されているモデムＡ110 を含む回路中を電流が流れるのを容易にしている。図１Ｄの回路はまた反射された負荷インピーダンスＺLrefl 165 を含んでおり、それは駆動点に戻る電力線を通って反射される高周波負荷インピーダンスを表している。
【００１４】
直列インダクタンス結合回路は、変成器２次巻線インピーダンスＺT 108 が関係する周波数帯域にわたって均一な低いインピーダンスであるときに特に良好である。しかしながら、高いインピーダンスＺT 108 はインピーダンスＺT 108 と反射された負荷インピーダンスＺLrefl 165 との直列の全体のインピーダンスを増加させ、それ故、電力線に結合されたモデム電流ＩL 170 の量を減少させる。したがって直列インダクタンス結合器は非常に高い駆動点インピーダンスに対しては比較的効率が悪い。
【００１５】
図１Ｅおよびその等価回路である図１Ｆは図１Ｃおよび図１Ｄに示された基本的な直列インダクタンスモード結合よりも、ＺT 108 の絶対値が高い周波数帯域においてさえも高い結合効率維持する実施例を示している。図１Ｅでは変成器135 の２次巻線130 と並列に配置された１以上のキャパシタ125 を有している。したがって、図１Ｆに示されているように、キャパシタ125 はＺT 108 と並列である。この並列結合は結果的にＺT 108 単独の場合よりも低い合成インピーダンスを与える。したがってモデム110 から結合さられる電流はＺT 108 のインピーダンスとは実質的に無関係となる。結合器120 は既存の電力線120Aの含まれた部分を含む直列インダクタンス結合器であり、それは１巻きの巻線と、ライン120Aの周囲に位置する分割磁気コア120Bと、磁気コア120Bに巻かれた２次巻線120Cとして機能する。
【００１６】
キャパシタ125 が配電用変成器の２次巻線の両端間に並列に接続されたとき、モデムの周波数帯域にわたって変成器ま端子間の合成インピーダンスを低下させ、しかも、キャパシタ125 は配電電力周波数に対しては開回路として有効に作用する。例えば１０ｎＦのキャパシタのインピーダンスは１ＭＨｚでは１６オームよりも低く、１０ＭＨｚ以上では１．６オームよりも低く、一方６０Ｈｚでは２５０ｋオームを越える高いインピーダンスである。
【００１７】
図２は典型的な配電用変成器の２次側における周波数の関数としてインピーダンスを示している。曲線Ａはキャパシタのないインピーダンスを表しており、曲線Ｂは２次巻線と並列に１０ｎＦのキャパシタが接続された時の合成インピーダンスを表している。曲線Ａは並列キャパシタのない２．８〜３．９ＭＨｚおよび１６．３〜３０ＭＨｚの周波数帯域の特性を示しており、インピーダンスは４０オームを越えている。これは変成器の巻線または導線における並列共振による可能性がある。他方、曲線Ｂに示されるように、ＤＴの２次巻線に並列に１０ｎＦのキャパシタが接続されたとき組合わされた並列インピーダンスは全ての周波数に対して１０オーム以下である。
【００１８】
本発明の実施形態は単相電力回路およびＹまたはデルタのいずれかの形態の多相電力回路の両者に適用可能である。２相電力ライン（図１Ｅに示されている）または３相Ｙ接続電力ラインに対しては、結合器120 は中性線115 に配置されることが好ましい。この配置では、相ライン116 および117 は帰路電流がほぼ均等に分割されるＲＦ帰路線路である。したがって、構内装置145 において、相ライン116 および117 の１つと中性線115 との間に接続されたモデムは類似した信号レベルを示す可能性が高い。これは単相ライン上に結合器120 を配置するのとは対照的であり、他の相の電力線がケーブルに沿って負荷に誘導だけによって各信号を得ることを可能にする。中性線115 上の誘導性結合器120 の配置はまた電力周波数電流レベル、すなわち配電システムにより与えられる結合器の磁気コア120B中の電流を減少させることにより磁気コアの飽和効果を最少にする。
【００１９】
図１Ｇはデルタ接続された３相電力変成器170 および３相ライン175 、180 、185 を示している。結合器120 は３相ラインの１つ、例えばライン175 に配置され、残りの相のライン180 および185 は信号の帰路を与える。この配置は帰路電流の振幅の平衡を助ける。示されているように、１以上のキャパシタ125 が変成器170 の２次巻線と並列に付加されて、変成器170 の２次巻線のインピーダンスが高い周波数帯域の電流に対する低インピーダンス路を確保している。
【００２０】
図３Ａおよび３Ｂは本発明の実施形態による電力伝送ラインの両端における低インピーダンスノードをバイパスするための技術を示している。このような状態の例には、（ａ）多数の階層の建物でマスター電力パネルから個々のフロアの電力パネルに接続されているラインと、（ｂ）ラインが低電圧配電ネットワークで１つのノードから他のノードに接続されているラインと、（ｃ）変成器サブステーションからマルチライン接続点に接続されているＭＶラインとを含んでいる。図３Ａは単相に簡単化された図１Ｅおよび図１Ｆで示されるように接続されたデータトランク303 上のモデムＡ110 を示している。変成器305 はＭＶ−ＬＶまたはＬＶ−ＬＶ配電用変成器でよい。
【００２１】
低インピーダンスのノードは負荷が回路に接続される方法によって生成される可能性がある。例えば、端子332 間に多数の負荷315 、320 、325 が接続され、並列インピーダンスを生成し、端子332 間に結果的な低い駆動点インピーダンスを生成する。その代りに、或いはそれに付加して低インピーダンスの装置333 が端子332 間に接続されて、下流の装置334 と通信するためのインピーダンスを表すこともできる。
【００２２】
端子332 の対のような低インピーダンスノードは以下のようにバイパスされることができる。ＲＦ短絡キャパシタ360 は関係する周波数帯域にわたってその低インピーダンスを確保するために１対の端子332 間に接続される。信号は誘導性結合器365 および370 を介して端子332 をバイパスされる。結合器365 はキャパシタ360 の上流で中性線310 に取付けられることが好ましく、結合器370 は端子332 およびキャパシタ360 の下流に取付けられることが好ましい。端子332 間の低インピーダンスのために、モデムＡ110 から中性線310 を通って到着する信号電流の全ては基本的に結合器365 および帰路（例えば線311 ）を通って流れる。端子332 間の低インピーダンスは端子332 の左側から来る信号と端子332 の右側の信号とを隔離する。
【００２３】
結合器365 と370 との間の信号路は（ａ）受動的バイパスを表す直接接続であってもよく、或いは（ｂ）両方向性信号増幅器のような能動モジュール375 を含む能動路であってもよく、データ中継器は入力と出力とが同じ周波数帯域にあってもよく、或いは入力と出力の周波数帯域が互いに異なっていてもよい。能動モジュール375 が両方向性ブースター増幅器を含む場合には、発振を阻止するためにキャパシタ360 により導入された減衰の大きさは能動モジュール375 の増幅度を超える必要がある。
【００２４】
図３Ｂは、図３Ａに示された装置のさらに強化された構成を示している。別々の下流の結合器385 が個々のラインに取付けられ、それぞれは１以上の負荷、例えば負荷315 、320 、325 に給電する。個々の各結合器385 はブースタまたは中継器、例えば、モジュール380 の別々のポートＸＸ、ＹＹ、ＺＺにより駆動される。ポートＸＸ、ＹＹ、ＺＺにおける各出力は同一の波形であってもよい。その代りに、モジュール380 はルータ機能を含んでいてもよく、別々のデータ流を各負荷負荷315 、320 、325 に与えてもよい。
【００２５】
図４は共通の電力ラインコンバージェンスノードから異なる回路に別々のデータ流を送信する技術を示している。ＭＶ用において、変成器435 はサブステーションにおいて高電圧を中程度の電圧に変換する（ＨＶ−ＭＶ）変成器であり、ライン405 および410 は異なったＭＶ回路への給電を示している。ＬＶ用においては、変成器435 はＭＶ−ＬＶまたはＬＶ−ＬＶ配電用変成器を表しており、ライン405 および410 は異なった建物または建物内の異なったフロアを表している。
【００２６】
例えば、ＬＶ配電を例として説明すると、図４はＤＴ435 からスター形状で給電される多数の構内装置440 および445 を概略的に示している。しばしば多数の電力ケーブル405 および410 がＤＴ435 の２次端子にボルトで取付けられ、或いはＤＴ435 に近い接合ノードから分離されている。各ケーブルは分離された構内装置のセット440 および445 を給電するように接続されている。例えば電力ケーブル405 は構内装置445 に導かれ、電力ケーブル410 は構内装置440 に導かれる。図４には２つの電力ケーブル405 および410 が示されているが、スター形状では２本よりも多くの電力ケーブルが含まれることができる。
【００２７】
キャパシタ125 および415 の付加的な利点は、電力ケーブル405 および410 によって給電される種々の２次負荷回路間の高周波数分離を与えることである。これは構内装置440 および445 のそれぞれににおけるユーザのセットに異なったフル帯域のデータ流を伝送する別々の媒体として機能することを可能にする。例えば、ケーブル410 においてはモデム１Ａ425 はモデム１Ｂ426 と通信し、ケーブル405 においてモデム２Ａ430 はモデム２Ｂ431 と通信する。
【００２８】
図５はＺLrefにおける種々の変化を克服する本発明の別の実施形態の概略図である。図を簡単にするために、図５では１つの方向の信号流だけを示しているが、システム自体は実際には両方向性である。モデムは内部インピーダンスＲS1515 を有するソース発生器ＶS1510 からのシャント駆動を含み、それはシャントモードで電力線に実質的な信号電力を結合する。反射された負荷インピーダンスＺLrefが比較的高い周波数範囲に対しては、シャント駆動は通信信号を送信する非常に効率のよいモードである。二重結合モードモデム505 は２つの出力回路を備え、それらは同一波形の、恐らく異なった振幅および、または異なったインピーダンスレベルの信号を与える。第１のシャントキャパシタ出力回路は内部インピーダンスＲS1515 を有する発生器ＶS1510 を含み、第２の直列インダクタンス出力回路は内部インピーダンスＲS2525 を有する発生器ＶS1520 を含んでいる。例えば、これらの出力回路は共通の信号源から駆動される２つの出力増幅器であることができる。
【００２９】
図５は、結合キャパシタ530 を介してシャントモードでＤＴの２次巻線インピーダンス215 の端子を駆動する第１の出力回路を示している。第２の出力回路は第１の出力回路と同位相の直列モード誘導性結合器120 を駆動する。シャント容量性モードはインピーダンスＺT およびＺLrefが共に比較的高い周波数範囲に対して効率のよい駆動を行う。直列インダクタンスモードはインピーダンスＺLrefが比較的低い周波数範囲に対して特に効率がよい。シャントモードと直列モードとの組合わせはインピーダンス組合わせの広い範囲にわたって効率のよい駆動を与える。
【００３０】
図６は本発明の別の実施形態を示しており、それにおいては多数の２次電力ライン605 および610 の場合に対してに組合わせたシャントおよび直列モードが使用されている。例えば中性線に類似した絶縁されたラインのグルーブが、例えば図１Ｃに示されるように単一の誘導性結合器120 を取付けることを阻止するように大きい直径であってもよい。したがって多数の結合器620 および622 は各中性線に対して１つづつ取付けられ、モデムＡ625 からの同じ波形により駆動されることができ、そのモデムＡ625 には多数の出力615A、615B、615Cを設けられている。出力615Aおよび随意のキャパシタ635 は全ての低電圧電力線と共通の単一のシャント駆動を行い、それらの低電圧電力線はモデムの単一周波数において相ラインを共に短絡し、それにより両方の相ラインが出力615Aによって駆動される。出力615Bおよび615Cはそれぞれ直列モードで単一の中性線を駆動する。したがってモデムＡ625 は全てのモデムＢ623 および631 との間でデータを送信および受信する。図６には２つの電力線を有する形態のシステムが示されているが、任意の適当な数のラインが含まれてもよい。
【００３１】
本発明の種々の例示的な実施形態が開示されたが、本発明の幾つかの効果を達成するために種々の変形変更が本発明の技術的範囲を逸脱することなく行われることができることは当業者には明白である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１Ａ】従来技術による配電システムに対するモデムのシャント容量性結合を示す概略図。
【図１Ｂ】従来技術による配電システムに対するモデムのシャント容量性結合を示す概略図。
【図１Ｃ】本発明の１実施形態の配電システムに対するモデムの直列誘導性結合を示す概略図。
【図１Ｄ】本発明の１実施形態の配電システムに対するモデムの直列誘導性結合を示す概略図。
【図１Ｅ】本発明の１実施形態のシャントキャパシタを付加した直列誘導性結合を示す概略図。
【図１Ｆ】本発明の１実施形態のシャントキャパシタを付加した直列誘導性結合を示す概略図。
【図１Ｇ】３相配電システムの変成器にデルタ接続で結合された直列誘導性結合の１実施形態を示す概略図。
【図２】典型的な配電用変成器の２次側における周波数の関数としてのインピーダンスを示すグラフ。
【図３Ａ】本発明の１実施形態による配電システムの低インピーダンスノードのバイパスを示す概略図。
【図３Ｂ】本発明の１実施形態による配電システムの低インピーダンスノードのバイパスを示す概略図。
【図４】共通の電力線コンバージェンスノードから異なる回路に別々のデータ流を送信する実施形態を示す概略図。
【図５】反射されたインピーダンスの変化を克服する１実施形態を示す概略図。
【図６】シャントおよび直列結合モードを組合わせて使用する１実施形態を示す概略図。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図１Ｅ】
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【図１Ｆ】
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【図１Ｇ】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際公開パンフレット】
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【手続補正書】
【提出日】平成15年6月25日(2003.6.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
データ信号を配電システムに結合する方法において、
配電用変成器の２次巻線に隣接して配電システムの変成器２次巻線の電力線導体に直列誘導性結合器を設置し、
データ信号が通信装置と配電システムとの間において結合されることができるように通信装置を誘導性結合器に接続するデータ信号の結合方法。
【請求項２】
さらに、配電用変成器の２次巻線に隣接してデータ信号の最高使用周波数の波長の１／１０以内の距離の位置に誘導性結合器を配置する請求項１記載の方法。
【請求項３】
さらに、キャパシタが電力信号に対して高いインピーダンスを与え、データ信号に対して低いインピーダンスを与えるように変成器の２次巻線の両端子間にキャパシタを接続する請求項１記載の方法。
【請求項４】
変成器２次巻線の電力線導体は中性導体である請求項１記載の方法。
【請求項５】
通信装置は拡散スペクトルモデムである請求項１記載の方法。
【請求項６】
誘導性結合器は変成器２次巻線の電力線導体にクランプされた分割された磁気コアを含み、誘導性巻線はこの磁気コアに巻かれており、それにより磁気コア内の変成器２次巻線の電力線導体の一部がデータ信号を結合される請求項１記載の方法。
【請求項７】
データ信号を配電システムに結合するデータ信号システムにおいて、
配電用変成器に隣接する配電システムの変成器２次巻線の電力線導体上に設置された直列の誘導性結合器と、
データ信号が通信装置と配電システムとの間において結合されることができるように誘導性信号結合器に接続されている通信装置とを具備しているデータ信号システム。
【請求項８】
誘導性信号結合器は、配電用変成器の２次巻線に隣接してデータ信号の最高使用周波数の１／１０の波長以内の距離の位置で設置されている請求項７記載の信号システム。
【請求項９】
電力信号に対しては高いインピーダンスを与え、データ信号に対しては低いインピーダンスを与えるように変成器の２次巻線の両端子間に接続されているキャパシタを具備している請求項７記載の信号システム。
【請求項１０】
前記の電力線導体は中性導体である請求項７記載の信号システム。
【請求項１１】
通信装置は拡散スペクトルモデムである請求項７記載の信号システム。
【請求項１２】
誘導性結合器は、変成器２次巻線の電力線導体上にクランプされた分割された磁気コアを含み、誘導性巻線はこの磁気コアに巻かれており、それにより磁気コア内の変成器２次巻線の導体の一部分がデータ信号を結合される請求項７記載の信号システム。
【請求項１３】
データ信号を配電システムに結合する方法において、
配電システムの第１の電力線導体に直列に誘導性結合器を接続し、
第１の電力線導体と第２の電力線導体との間にシャント容量結合器を接続し、
並列な第１と第２のインターフェースを有する通信装置を設けて、通信装置と配電システムとの間のデータ信号の結合が可能にされるように前記通信装置の一方のインターフェースは誘導性結合器に接続され、他方のインターフェースはシャント容量結合器に接続されるデータ信号の結合方法。
【請求項１４】
第１の電力線導体は中性導体である請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
通信装置は拡散スペクトルモデムである請求項１３記載の方法。
【請求項１６】
誘導性信号結合器は第１の電力線導体にクランプされた分割された磁気コアを含んでいる請求項１３記載の方法。
【請求項１７】
配電システムは配電用変成器を具備し、誘導性結合器はデータ信号の最高の使用周波数の波長の１／１０以内の距離で前記変成器の２次巻線に隣接して接続される請求項１３記載の方法。
【請求項１８】
データ信号を配電システムに結合するデータ信号システムにおいて、
配電システムの第１の電力線導体に接続されている直列誘導性結合器と、
第１の電力線導体と第２の電力線導体の間に接続されているシャント容量結合器と、
並列な第１および第２のインターフェースを有する通信装置とを具備し、
通信装置と配電システムとの間のデータ信号の結合を可能にするために第１のインターフェースは一方の結合器に接続され、第２のインターフェースは他方の結合器に接続されているデータ信号システム。
【請求項１９】
第１の電力線導体は中性導体である請求項１８記載の信号システム。
【請求項２０】
通信装置は拡散スペクトルモデムである請求項１８記載のシステム。
【請求項２１】
誘導性結合器は第１の電力線導体データにクランプされた分割された磁気コアを含んでいる請求項１８記載のシステム。
【請求項２２】
配電システムは配電用変成器を備え、誘導性結合器は前記変成器の２次巻線に隣接して配置され、データ信号の最高使用周波数の波長の１／１０以内の距離の位置に接続されている請求項１８記載のシステム。
【請求項２３】
データ信号を配電システムの低インピーダンスノードを横切ってに結合する方法において、
電力信号に対しては高いインピーダンスを与え、データ信号に対しては低いインピーダンスを与えるようなキャパシタを配電システムの低インピーダンスノードと並列に接続し、
ノードの上流において電力線導体と直列に第１の誘導性結合器を接続し、
ノードの下流において電力線導体と直列に第２の誘導性結合器を接続し、
第１の誘導性結合器と第２の誘導性結合器とを動作するように接続してノードを横切ってデータ信号を結合させるデータ信号の結合方法。
【請求項２４】
前記第１の誘導性結合器と第２の誘導性結合器との接続において、第１の誘導性結合器と第２の誘導性結合器との間に信号増幅器を接続する請求項２３記載の方法。
【請求項２５】
前記第１の誘導性結合器と第２の誘導性結合器との接続において、第１の誘導性結合器と第２の誘導性結合器との間にデータルータを接続して第１の誘導性結合器と第２の誘導性結合器との間に選択的にデータ信号を導く請求項２３記載の方法。
【請求項２６】
第２の誘導性結合器はノードの下流の複数の誘導性結合器の１つであり、データルータは第１の誘導性結合器と複数の誘導性結合器との間で選択的にデータ信号を導く請求項２３記載の方法。
【請求項２７】
データ信号を配電システムの低インピーダンスノードを横切って結合するデータ信号システムにおいて、
配電システムの低インピーダンスノードと並列に接続され、電力信号に対しては高いインピーダンスを与え、データ信号に対しては低いインピーダンスを与えているキャパシタと、
ノードの上流で電力線導体と直列に接続されている第１の誘導性結合器と、
ノードの下流で電力線導体と直列に接続されている第２の誘導性結合器とを具備し、
第１の誘導性結合器および第２の誘導性結合器は、ノードを横切ってデータ信号を結合させるように接続されているデータ信号システム。
【請求項２８】
さらに、第１の誘導性結合器と第２の誘導性結合器とを接続している信号増幅器を具備している請求項２７記載の信号システム。
【請求項２９】
さらに、第１の誘導性結合器と第２の誘導性結合器との間に選択的にデータ信号を導くように第１の誘導性結合器と第２の誘導性結合器とを接続しているデータルータを具備している請求項２７記載のシステム。
【請求項３０】
第２の誘導性結合器はノードの下流の複数の誘導性結合器の１つであり、データルータは第１の誘導性結合器と複数の誘導性結合器との間に選択的にデータ信号を導く請求項２７記載のシステム。
【国際調査報告】
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2004532562.tif 000049