(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ある特性インピーダンスを有する電線を通して周波数変調（ＦＭ）されたビデオ信号を通信するための通信装置であって、
ビデオ信号データを周波数変調し、１５ＭＨｚよりも高い第１の事前に選択された周波数を有する周波数変調された搬送信号を生成するための第１のＦＭ変調器、
ある出力インピーダンスを有し、上記第１のＦＭ変調器に接続され、上記変調された搬送信号を送信するための第１の送信器、および
上記電線と上記第１の送信器との間に接続されて上記第１の送信器の出力インピーダンスを上記電線の特性インピーダンスに整合させるための第１のカプラであって、上記変調された搬送信号を大きな位相歪なしに上記電線に通信するための線形位相手段を有する第１のカプラ
を具備する通信装置。
【請求項２】
請求項１の通信装置であって、上記線形位相手段が、第１の直径を有する１次コイルと第２のこれより小さな直径を有する２次コイルとを有する空芯トランスを具備し、上記２次コイルは、上記１次コイルおよび上記２次コイルの間に空隙が構成されるように、上記１次コイル内で同軸的に延在する通信装置。
【請求項３】
上記電線がＡＣ電力線を包含する、請求項１の通信装置。
【請求項４】
上記電線がＤＣ電力線を包含する、請求項１の通信装置。
【請求項５】
上記ＤＣ電力線が低電圧線である、請求項４の通信装置。
【請求項６】
上記ＦＭビデオ信号が音声データとビデオデータとを有する、請求項１の通信装置。
【請求項７】
上記音声データが約２８から約３０ＭＨＺの範囲の周波数を有する、請求項６の通信装置。
【請求項８】
上記ビデオデータが約１５から約２７ＭＨＺの範囲の周波数を有する、請求項６の通信装置。
【請求項９】
上記第１のＦＭ変調器がさらに、変調される搬送周波数を上記第１の事前に選択された周波数から第２の周波数に移動させるための手段を有し、
上記搬送周波数を移動させるための手段は、上記第１の事前に選択された周波数と上記第２の周波数とにおいて上記電線上の干渉を判定する手段を含む、
請求項１の通信装置。
【請求項１０】
請求項９の通信装置であって、上記搬送周波数を移動させるための手段が、
局部発振器信号を発生するためのシンセサイザ、および
上記第１の事前に選択された周波数の変調された搬送信号を上記局部発振器信号と混合し、上記第１の事前に選択された周波数からシフトされた第２の周波数の変調された搬送信号を発生するためのミキサ
を備える通信装置。
【請求項１１】
上記搬送周波数が約３００ＫＨｚずつ増分されるように移動される、請求項１０の通信装置。
【請求項１２】
請求項９の通信装置であって、上記搬送周波数を移動させるための手段が、
局部発振器信号を発生するための電圧制御発振器、および
上記第１の事前に選択された周波数の変調された搬送信号を上記局部発振器信号と混合し、上記第１の事前に選択された周波数からシフトされた第２の周波数の変調された搬送信号を発生するためのミキサ
を備える通信装置。
【請求項１３】
上記発振器の電圧を変更するための可変抵抗をさらに備える、請求項１２の通信装置。
【請求項１４】
請求項１の通信装置であって、さらに、
ある入力インピーダンスを有し、変調された搬送信号を受信するための第１の受信器、
第１の受信器に電気的に接続され、上記受信した変調された搬送信号を復調して第２の事前に選択された周波数を有する復調された搬送信号を生成するための第１のＦＭ復調器であって、１５ＭＨｚよりも高い搬送周波数で動作する第１のＦＭ復調器、および
上記電線と上記第１の受信器との間に接続され、上記第１の受信器の入力インピーダンスを上記電線の特性インピーダンスに整合させるための第２のカプラであって、上記変調された搬送信号を大きな位相歪なしに上記第１の受信器に対して通信するための線形位相手段を有する第２のカプラ
を備える通信装置。
【請求項１５】
請求項１４の通信装置であって、さらに、
データ信号を上記第１の受信器に送信するための無線の遠隔制御（Ｒ／Ｃ）送信器を備え、
上記第１の受信器がさらに、
上記Ｒ／Ｃ送信器のデータ信号を受信するためのＲ／Ｃ受信器回路、上記受信したＲ／Ｃ送信器のデータ信号を変調してそのための搬送信号を発生するための第２のＦＭ変調器、および上記搬送信号を上記第２のカプラを通し上記電線上に送信するための第２の送信器
を備える、通信装置。
【請求項１６】
上記Ｒ／Ｃ送信器が赤外線送信器を備える、請求項１５の通信装置。
【請求項１７】
上記Ｒ／Ｃ送信器が約４５０ＫＨzで上記データ信号を送信する、請求項１５の通信装置。
【請求項１８】
上記第１のＦＭ変調器がさらに、変調される搬送周波数を上記第１の事前に選択された周波数からシフトされた周波数へと移動させるための手段を備え、
上記搬送周波数を移動させるための手段は、上記第１の事前に選択された周波数と上記シフトされた周波数とにおいて上記電線上の干渉を判定する手段を含む、請求項１５の通信装置。
【請求項１９】
上記Ｒ／Ｃ送信器のデータ信号が上記電線上をわたって上記第１のＦＭ変調器に送信され、上記第１のＦＭ変調器に上記搬送周波数をシフトするよう指示する、請求項１８の通信装置。
【請求項２０】
乗り物の電線を通して周波数変調（ＦＭ）されたビデオ信号を通信するための通信装置であって、上記電線が、上記乗り物の第１の位置から上記乗り物の第２の位置に電流を伝送し、上記第２の位置に近接して上記電線に接続される負荷に電力を供給するためのものであって、
上記通信装置は、
ビデオデータを周波数変調し、１５ＭＨｚよりも高い第１の事前に選択された周波数を有する周波数変調された搬送信号を生成するための変調器、
ある出力インピーダンスを有し、上記変調器に接続され、上記電線上で上記第１の位置から上記第２の位置に上記変調された搬送信号を送信するための送信器、および
上記電線と上記送信器との間に接続されて上記送信器の出力インピーダンスを上記電線の特性インピーダンスに整合させるための第１のカプラであって、上記変調された搬送信号を大きな位相歪なしに上記電線に通信するための線形位相手段を有する第１のカプラ
を具備する通信装置。
【請求項２１】
上記乗り物が、本質的に、自動車、トラック、バス、列車、航空機、ボート、船舶および潜水艦から成る群から選択された乗り物を包含する、請求項２０の通信装置。
【請求項２２】
上記変調器がさらに、変調される搬送周波数を上記第１の事前に選択された周波数から第２の周波数へと移動させるための手段を備え、
上記搬送周波数を移動させるための手段は、上記第１の事前に選択された周波数と上記第２の周波数とにおいて上記電線上の干渉を判定する手段を含む、
請求項２０の通信装置。
【請求項２３】
請求項２２の通信装置であって、上記搬送周波数を移動させるための手段が、
局部発振器信号を発生するためのシンセサイザ、および
上記第１の事前に選択された周波数の変調された搬送信号を上記局部発振器信号と混合し、上記第１の事前に選択された周波数からシフトされた第２の周波数の変調された搬送信号を発生するためのミキサ
を備える通信装置。
【請求項２４】
上記搬送周波数が約３００ＫＨｚずつ増分されるように移動される、請求項２２の通信装置。
【請求項２５】
請求項２２の通信装置であって、上記搬送周波数を移動させるための手段が、
局部発振器信号を発生するための電圧制御発振器、および
上記第１の事前に選択された周波数の変調された搬送信号を上記局部発振器信号と混合し、上記第１の事前に選択された周波数からシフトされた第２の周波数の変調された搬送信号を発生するためのミキサ
を備える通信装置。
【請求項２６】
上記発振器の電圧を変更するための可変抵抗をさらに備える、請求項２５の通信装置。
【請求項２７】
電線上で周波数変調（ＦＭ）されたビデオ信号を伝送するためのシステムであって、上記電線が一般的に、複数個の電気コンセントに電気を配するために備えられたものであり、第１のビデオ表示装置が上記複数個の電気コンセントのひとつに電気的に接続され、
上記システムは第１のＦＭ送信器サブシステムを具備し、上記第１のＦＭ送信器サブシステムは、
上記第１のビデオ表示装置に接続されてそこからビデオ信号を受信し、上記ビデオ信号を周波数変調して、１５ＭＨｚよりも高い第１の事前に選択された周波数を有する変調された搬送信号を生成するための第１のＦＭ変調器、
ある出力インピーダンスを有し、上記第１のＦＭ変調器に接続され、上記変調された搬送信号を送信するための第１の送信器、および
上記電線と上記第１の送信器との間に接続され上記第１の送信器の出力インピーダンスを上記電線の特性インピーダンスに整合させるための第１のカプラであって、上記変調された搬送信号を大きな位相歪なしに上記電線に通信するための線形位相手段を備えた第１のカプラ
を備えるシステム。
【請求項２８】
請求項２７のシステムであって、第２のビデオ表示装置が上記複数個の電気コンセントの別のひとつに接続され、
上記システムは第１のＦＭ受信器サブシステムを具備し、上記第１のＦＭ受信器サブシステムは、
ある入力インピーダンスを有し、上記変調された搬送信号を受信するための第１の受信器、
上記電線と上記第１の受信器との間に接続され上記第１の受信器の入力インピーダンスを上記電線の特性インピーダンスに整合させるための第２のカプラであって、上記変調された搬送信号を大きな位相歪なしに上記電線から得るための線形位相手段と、上記第１の事前に選択された周波数で上記線形位相手段と共振するためのコンデンサ手段とを備えた第２のカプラ、および
上記第１の受信器に接続され、上記受信した変調された搬送信号を復調して上記第２のビデオ表示装置上で表示するための第２のビデオデータ信号を供給するための第１のＦＭ復調器、
を備えるシステム。
【請求項２９】
ある特性インピーダンスを有する電線を通して変調されたベースバンドビデオ信号を通信するための通信装置であって、
ベースバンドビデオデータを変調して、１５ＭＨｚよりも高い第１の事前に選択された周波数を有する変調された搬送信号を生成するための第１の変調器、および
ある出力インピーダンスを有し、上記第１の変調器に接続され、上記変調された搬送信号を送信するための第１の送信器
を備える通信装置。
【請求項３０】
上記ベースバンドビデオ信号がステレオ音声信号を包含する請求項２９の通信装置。
【請求項３１】
ある特性インピーダンスを有する電線を通して変調されたＳ−ビデオ信号を通信するための通信装置であって、
Ｓ−ビデオ信号を変調して、１５ＭＨｚよりも高い第１の事前に選択された周波数を有する変調された搬送信号を生成するための第１の変調器、および
ある出力インピーダンスを有し、上記第１の変調器に接続され、上記変調された搬送信号を送信するための第１の送信器
を備える通信装置。
【請求項３２】
ある特性インピーダンスを有する電線を通して周波数変調（ＦＭ）されたベースバンドビデオ信号を通信するための通信装置であって、
ベースバンドビデオデータを周波数変調して、１５ＭＨｚよりも高い第１の事前に選択された周波数を有する周波数変調された搬送信号を生成するための第１のＦＭ変調器、および
ある出力インピーダンスを有し、上記第１のＦＭ変調器に接続され、上記変調された搬送信号を送信するための第１の送信器
を備える通信装置。
【請求項３３】
ある特性インピーダンスを有する電線を通して周波数変調（ＦＭ）されたＳ−ビデオ信号を通信するための通信装置であって、
Ｓ−ビデオ信号を周波数変調して、１５ＭＨｚよりも高い第１の事前に選択された周波数を有する周波数変調された搬送信号を生成するための第１のＦＭ変調器、および
ある出力インピーダンスを有し、上記第１のＦＭ変調器に接続され、上記変調された搬送信号を送信するための第１の送信器
を備える通信装置。
【請求項３４】
ある特性インピーダンスを有する電線を通して周波数変調（ＦＭ）されたビデオ信号を通信するための通信装置であって、
ビデオデータを周波数変調して、１５ＭＨｚよりも高い第１の事前に選択された周波数を有する周波数変調された搬送信号を生成するための第１のＦＭ変調器、
ある出力インピーダンスを有し、上記第１のＦＭ変調器に接続され、上記変調された搬送信号を送信するための第１の送信器、
ある入力インピーダンスを有し、上記変調された搬送信号を受信するための第１の受信器、
上記第１の受信器に電気的に接続され、上記受信した変調された搬送信号を復調して第２の事前に選択された周波数を有する復調された搬送信号を生成するための第１のＦＭ復調器であって、１５ＭＨｚよりも高い搬送周波数で動作する第１のＦＭ復調器、および
上記第１の受信器に対しデータ信号を送信するための、無線の遠隔制御（Ｒ／Ｃ）送信器
を備える通信装置。
【請求項３５】
請求項３４の装置であって、上記第１の受信器がさらに、上記Ｒ／Ｃ送信器のデータ信号を受信するためのＲ／Ｃ受信器回路、上記受信したＲ／Ｃ送信器のデータ信号を変調しそのための搬送信号を発生するための第２のＦＭ変調器、および上記電線上で上記搬送信号を送信するための第２の送信器を具備する、通信装置。
【請求項３６】
上記Ｒ／Ｃ送信器が赤外線送信器を備える、請求項３４の通信装置。
【請求項３７】
上記Ｒ／Ｃ送信器が約４５０ＫＨzでデータ信号を送信する、請求項３４の通信装置。
【請求項３８】
上記第１のＦＭ変調器がさらに、変調される搬送周波数を上記第１の事前に選択された周波数からシフトされた周波数へと移動させるための手段を備え、
上記搬送周波数を移動させるための手段は、上記第１の事前に選択された周波数と上記シフトされた周波数とにおいて上記電線上の干渉を判定する手段を含む、請求項３４の通信装置。
【請求項３９】
上記Ｒ／Ｃ送信器のデータ信号が上記電線上をわたって上記第１のＦＭ変調器に送信され、上記第１のＦＭ変調器に上記搬送周波数をシフトするよう指示する、請求項３８の通信装置。
【請求項４０】
ある特性インピーダンスを有する電線を通してＭＰＥＧ  Ｉ変調信号を通信するための通信装置であって、
ビデオデータをＭＰＥＧ  Ｉビデオデータに変換するための信号処理器、
上記ＭＰＥＧ  Ｉビデオデータを変調して、１５ＭＨｚよりも高い第１の事前に選択された周波数を有する変調された搬送信号を生成するための第１の変調器、および
ある出力インピーダンスを有し、上記第１の変調器に接続され、上記変調された搬送信号を送信するための第１の送信器
を備える通信装置。
【請求項４１】
上記第１の変調器がさらに、変調される搬送周波数を上記第１の事前に選択された周波数からシフトされた周波数へと移動させるための手段を備え、
上記搬送周波数を移動させるための手段は、上記第１の事前に選択された周波数と上記シフトされた周波数とにおいて上記電線上の干渉を判定する手段を含む、請求項４０の通信装置。
【請求項４２】
ある特性インピーダンスを有する電線を通してＭＰＥＧ  II変調信号を通信するための通信装置であって、
ビデオデータをＭＰＥＧ  IIビデオデータに変換するための信号処理器、
上記ＭＰＥＧ  IIビデオデータを変調して、１５ＭＨｚよりも高い第１の事前に選択された周波数を有する変調された搬送信号を生成するための第１の変調器、および
ある出力インピーダンスを有し、上記第１の変調器に接続され、上記変調された搬送信号を送信するための第１の送信器
を備える通信装置。
【請求項４３】
上記第１の変調器がさらに、変調される搬送周波数を上記第１の事前に選択された周波数からシフトされた周波数へと移動させるための手段を備え、
上記搬送周波数を移動させるための手段は、上記第１の事前に選択された周波数と上記シフトされた周波数とにおいて上記電線上の干渉を判定する手段を含む、
請求項４２の装置。
【請求項４４】
電線を通して周波数変調されたステレオ音声信号を通信するための通信装置であって、
ステレオ音声信号を変調して第１の事前に選択された周波数を有する変調された搬送信号を生成するための第１の変調器、および
ある出力インピーダンスを有し、上記第１の変調器に接続され、上記変調された搬送信号を送信するための第１の送信器
を備える通信装置。
【請求項４５】
請求項４４の通信装置であって、さらに、
上記電線に接続され、上記送信された変調された搬送信号を受信するための第１の受信器、および
上記受信器に接続され、上記変調された搬送信号を復調してステレオ音声信号を再生するための第１の復調器
を備える、通信装置。
【発明の詳細な説明】
関連出願の参照
本出願は、今や放棄されている１９８９年４月２８日出願の米国特許出願第３４４，９０７号の部分継続出願であるところの、今や放棄されている１９８９年１０月３０日出願の米国特許出願第４２９，２０８号の部分継続出願であるところの、今や放棄されている１９９０年４月２６日出願の米国特許出願第５１５，５７８号の継続出願であるところの、今や放棄されている１９９２年１月１７日出願の米国特許出願第８２２，３２９号の部分継続出願であるところの、現在米国特許第５，５５９，３７７号である、１９９４年７月１日出願の米国特許出願０８／２７０，００２号の部分継続出願であり、１９９５年１１月２２日出願の仮出願６０／００７，４９０号及び１９９５年１２月２９日出願の仮出願６０／００９，３１４号の利益を主張する１９９６年９月２４日に出願の米国特許出願第０８／７１８，７２６号の部分継続出願である。
発明の背景
本発明は、一般的に電力系統通信、より詳細には、ＡＣ、ＤＣ、同軸ケーブル、および電話線を含む各種の電力線（パワーラインズ）上に周波数変調ビデオ（ＦＭ）データ信号を伝送するために使用する通信システムに関する。
ケーブルテレビやＩＳＤＮ電話サービスのような音声、ビデオおよび／またはデータ（ＶＶＤ）信号のための現在の通信システムは、家屋、アパート建屋、あるいは事務所建屋などの施設全体にわたって、特別の配線方式と線種とを必要とする。典型的には、ケーブルテレビやビデオ伝送は同軸ケーブル配線を使用し、ＰＢＸ電話システムはツイストペア配線を使用する。多くの古い建屋では、このような配線方式を実施することが困難であり得る。例えば、壁を貫通して、さらに床下に、フィシングワイヤズ（釣り線）が必要となる。したがってこのような改修はしばしば困難であり、費用もかさむ。
このような施設は高度の通信配線で配線されていないかもしれないが、このような施設は施設全体に電気器具や電灯に電力を供給するためのＡＣ電流の送電のために配線されてある。したがって、施設に既に存在する電力線上でＶＶＤ信号を伝送することができれば有利である。
「電力線搬送」は、電力系統通信の分野では良く知られている。このような電力線搬送の主要な要素は、送信および受信端末であり、一以上のライントラップ、一以上の結合コンデンサ、そしてまた同調および結合機器を含む。従来の電力線搬送の説明と典型的な構成に関する詳細な情報は、Fundamentals Handbook of Electrical and Computer Engineering, Volume II: Communication, Control, Devices, and Systems, John Wiley & Sons, 1983, pp 617-627（「電気およびコンピュータ工学基礎ハンドブック第２巻：通信、制御、装置、およびシステム」、ジョンワイリー・アンド・サンズ社、１９８３年発行、第６１７−６２７ページ）、および米国特許第５，５５９，３７７号に見ることができ、各々の内容は参照により本明細書に含まれる。
従来のカプラはフェライトコアあるいは鉄芯のトランスを使用しているが、このため、送信カプラと受信カプラとの間の転送機能の非線形の位相特性による信号歪を生ずる。この歪はヒステリシスを示す磁芯材料の存在によって作り出される。配電電力線搬送では、歪は特に厳しい、というのは信号が３個のこのような非線形装置、つまりフェライトコアトランスを使用する配電トランスおよび２個の電力線カプラ、を通して伝播せねばならないからである。この歪は、通信速度を制約する包絡線遅延歪を生ずる。
以前の設計の主要な欠点は、信号カプラにこのようなフェライトコアあるいは鉄芯のトランスを使用することから起因した。トランスのインダクタンスが、トランスの芯体の非線形性により、ある未知量だけ変化する。この結果、所要の搬送周波数の同調にずれが生ずる。また、所要の搬送周波数における１次巻線のインピーダンスがもはや純粋に抵抗的ではなく、ラインの特性インピーダンスに関する不整合に導く。
これらの事実の認識に基づいて、従来技術による設計は、大きな結合容量（例えば、約０．５ｕＦ）を使用することにより低い送受信器入力インピーダンスをもって電力線上にデータ信号を結合することを企てている。このアプローチに伴う欠点は、搬送周波数において２０ｄＢに達する大きな結合損失が存在することである。このような信号歪は、高い帯域幅の周波数変調（ＦＭ）デジタルビデオデータ信号の伝送のために電力線を使用することをほとんど不可能にする。したがって、電力線上でビデオデータ信号を伝送することを企てる従来技術のシステムは、ＡＭ伝送技術を使用した。
しかし、電力線上で伝送を行なう場合には、明瞭なＡＭ伝送のために必要な高い信号雑音比（４０ｄＢ以上）を維持することが非常に困難である。加えて、空中には１５ＭＨＺより下に幾つかの干渉信号があり、電力線がこれを拾い上げる。１５−３０ＭＨＺの間には、通常ほぼ２７−２８ＭＨＺであるＣＢ局の他には干渉はほとんどあるいは全くない。ＦＭビデオは１８−２７ＭＨＺの帯域を、帯域幅約５ＭＨＺで使用する。
ＦＭ信号伝送は一般的に、振幅変調（ＡＭ：ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）のような他の信号伝送技術より良く信号完全性を維持することが良く知られている。つまり、ＦＭ信号は雑音に対する感受性が低い。加えて、選択した帯域幅の雑音が大きすぎる場合には、搬送周波数を雑音の少ない他のチャネルに移動させることが容易である。したがって、高品質で高解像度のＶＶＤ信号を供給するためには、ＦＭ伝送技術が使用可能であることが有利である。
本発明は、高電圧および低電圧双方のＡＣおよびＤＣ線、同軸ケーブルおよびツイストペア線を含む電力線上にＦＭビデオデータ信号を伝送することが可能な電力線通信システムを提供し、それによりテレビ、電話、ファックス機器およびコンピュータ等の通信機器が既存の電気コンセントに接続されて既存の電気配線上からＶＶＤ信号を受信できるようにする。さらにこのような接続装置が同じ配線上にＶＶＤ信号を送信しても良い。
発明の概要
簡単に言えば本発明は、周波数変調（ＦＭ）ビデオ信号を、ある特性インピーダンスを有する電線を通して通信するための通信装置である。この装置は、
ＦＭビデオ信号を周波数変調し第１の事前に選択された周波数を有する変調された搬送信号を発生させるための第１のＦＭ変調器、
ある出力インピーダンスを有し、第１のＦＭ変調器に接続され、変調された搬送信号を送信するための第１の送信器、および
電線と第１の送信器との間に接続され、第１の送信器の出力インピーダンスを電線の特性インピーダンスに整合させるための第１のカプラであって、さらに変調された搬送信号を電線に対し大きな位相歪なしに送出するための線形位相手段（リニアフェイズミーンズ）を備える第１のカプラ、
を具備する。
本発明はまた、周波数変調（ＦＭ）ビデオ信号を乗り物の電線を通して通信するための乗り物用通信装置であって、この電線が、電流を乗り物の第１の点から乗り物の第２の点に伝送し第２の点に隣接する電線に接続する負荷に電力を供給するためのものである乗り物用通信装置を提供する。この装置は、
ＦＭビデオ信号を周波数変調し第１の事前に選択された周波数を有する変調された搬送信号を発生するための変調器、
変調器に接続され、電線上で第１の点から第２の点に変調された搬送信号を伝送するための、ある出力インピーダンスを有する送信器、および
電線と送信器との間に接続され、送信器の出力インピーダンスを電線の特性インピーダンスに整合させるための第１のカプラであって、
さらに変調された搬送信号を電線に対し大きな位相歪なしに送出するための線形位相手段を備える第１のカプラ、を具備する。
本発明はさらに、周波数変調（ＦＭ）ビデオ信号を電線上で伝送するためのシステムであって、この電線が概括的に複数個の電気コンセントに電気を供給するために設けられ、第１のビデオ表示装置が複数個の電気コンセントのひとつに電気的に接続するシステムを提供する。このシステムが第１のＦＭ送信器サブシステムを具備し、さらにこのサブシステムが、
ビデオ表示装置に接続され、ビデオ信号をそこから受信し、ビデオ信号を周波数変調して第１の事前に選択された周波数を有する変調された搬送信号を発生するための第１のＦＭ変調器、
ある出力インピーダンスを有し、第１のＦＭ変調器に接続され、変調された搬送信号を送信するための第１の送信器、および
電線と第１の送信器との間に接続され、第１の送信器の出力インピーダンスを電線の特性インピーダンスに整合させるための第１のカプラであって、さらに変調された搬送信号を電線に対し大きな位相歪なしに送出するための線形位相手段を備える第１のカプラ、
を具備する。
本発明はまた、ある特性インピーダンスを有する電線を通して変調されたベースバンドビデオ信号を通信するための通信装置であって、ベースバンドビデオデータを変調して第１の事前に選択された周波数を有する変調された搬送信号を発生するための第１の変調器と、第１の変調器に接続され変調された搬送信号を送信するためのある出力インピーダンスを有する第１の送信器とを備える通信装置を提供する。
本発明はまた、ある特性インピーダンスを有する電線を通して変調されたＳ−ビデオ信号を通信するための通信装置であって、Ｓ−ビデオ信号を変調して第１の事前に選択された周波数を有する変調された搬送信号を発生するための第１の変調器と、第１の変調器に接続され、変調された搬送信号を送信するためのある出力インピーダンスを有する第１の送信器とを備える通信装置を提供する。
本発明はまた、ある特性インピーダンスを有する電線を通して周波数変調（ＦＭ）されたベースバンドビデオ信号を通信するための通信装置であって、ベースバンドビデオデータを周波数変調して第１の事前に選択された周波数を有する周波数変調された搬送信号を発生するための第１のＦＭ変調器と、第１のＦＭ変調器に接続され、変調された搬送信号を送信するための、ある出力インピーダンスを有する第１の送信器とを備える通信装置を提供する。
本発明はまた、ある特性インピーダンスを有する電線を通して周波数変調（ＦＭ）されたＳ−ビデオ信号を通信するための通信装置であって、Ｓ−ビデオ信号を周波数変調して第１の事前に選択された周波数を有する周波数変調された搬送信号を発生するための第１のＦＭ変調器と、第１のＦＭ変調器に接続され、変調された搬送信号を送信するための、ある出力インピーダンスを有する第１の送信器とを備える通信装置を提供する。
本発明はまた、ある特性インピーダンスを有する電線を通して周波数変調（ＦＭ）されたビデオ信号を通信するための通信装置であって、
ビデオデータを周波数変調し第１の事前に選択された周波数を有する周波数変調された搬送信号を発生するための第１のＦＭ変調器、
第１のＦＭ変調器に接続され、変調された搬送信号を送信するための、ある出力インピーダンスを有する、第１の送信器、
ある入力インピーダンスを有し、変調された搬送信号を受信するための第１の受信器、
第１の受信器に電気的に接続され、受信した変調された搬送信号を復調して第２の事前に選択された周波数を有する復調搬送信号を発生するための第１のＦＭ復調器、および
第１の受信器に対しデータ信号を送信するための無線の遠隔制御（Ｒ／Ｃ：ｒｅｍｏｔｅ−ｃｏｎｔｒｏｌ）送信器、
を備えた通信装置を提供する。
本発明はさらに、ある特性インピーダンスを有する電線を通してＭＰＥＧ  Ｉ変調信号を通信するための通信装置であって、ビデオデータをＭＰＥＧ  Ｉビデオデータに変換するための信号処理装置、ＭＰＥＧ  Ｉビデオデータを変調して第１の事前に選択された周波数を有する変調された搬送信号を発生するための第１の変調器、および、第１の変調器に接続され、変調された搬送信号を送信するための、ある出力インピーダンスを有する第１の送信器、を具備する通信装置を提供する。
本発明はまた、ある特性インピーダンスを有する電線を通してＭＰＥＧ  II変調信号を通信するための通信装置であって、ビデオデータをＭＰＥＧ  IIビデオデータに変換するための信号処理装置、ＭＰＥＧ  IIビデオデータを変調して第１の事前に選択された周波数を有する変調された搬送信号を発生するための第１の変調器、および、第１の変調器に接続され、変調された搬送信号を送信するための、ある出力インピーダンスを有する第１の送信器、を具備する通信装置を提供する。
本発明はまた、電線を通して周波数変調ステレオ音声信号を通信するための通信装置であって、ステレオ音声信号を変調して第１の事前に選択された周波数を有する変調された搬送信号を発生するための第１の変調器、および、第１の変調器に接続され、変調された搬送信号を送信するための、ある出力インピーダンスを有する第１の送信器、を具備する通信装置を提供する。
【図面の簡単な説明】
前述した要約は、以下の、発明の現時点で好適である実施例の詳細な説明と同様に、添付図面と関連づけて読めばより良く理解されるであろう。発明を図示する目的で、現時点で好適である実施例を図面において示す。しかし本発明は、示された特定の配置や手段に限定されないものと理解されるべきである。図面において、
図１は、本発明による、電線を通してＦＭビデオ信号を伝送するための、建屋に設置された通信システムの模式図であり、
図２Ａは、自動車における図１の通信装置を図示し、
図２Ｂは、列車における図１の通信装置を図示し、
図３は、本発明による、電線を通してＦＭビデオ信号を伝送するための、電力線通信装置の模式的ブロック図であり、
図４は、図３に示したＦＭ電力線通信システムの、より詳細な模式的ブロック図であり、
図５は、本発明による、結合コンデンサを伴なう同軸で伸長した空芯トランスを図示し、
図６は、本発明によるＦＭ受信器システムの模式的ブロック図であり、
図７は、図６のＦＭ受信器システムのカプラのより詳細な電気的模式図であり、
図８は、図６のＦＭ受信器システムの音声フィルタ回路のより詳細な電気的模式図であり、
図９は、図６のＦＭ受信器システムの５ＭＨＺおよび６ＭＨＺのＦＭ音声復調器のより詳細な電気的模式図であり、
図１０は、図６のＦＭ受信器システムのデジタルＰＬＬおよびシンセサイザ回路のより詳細な電気的模式図であり、
図１１は、図６のＦＭ受信器システムのＦＭビデオ復調器のより詳細な電気的模式図であり、
図１２は、本発明によるＦＭ送信器システムの模式的ブロック図であり、
図１３は、図１２のＦＭ送信器の音声信号入力のより詳細な電気的模式図であり、
図１４は、図１２のＦＭ送信器の音声変調器のより詳細な電気的模式図であり、
図１５は、図１２のＦＭ送信器のＦＭビデオ変調器のより詳細な電気的模式図であり、
図１６は、図１２のＦＭ送信器のシンセサイザのより詳細な電気的模式図であり、
図１７は、図１２のＦＭ送信器のミキサのより詳細な電気的模式図であり、
図１８は、図１２のＦＭ送信器のカプラのより詳細な電気的模式図であり、そして
図１９は、本発明による、電力線上での赤外線（ＩＲ）信号の伝送を図示する模式的ブロック図である。
発明の詳細な説明
以下の説明においては、一定の用語が便宜だけのために使用されるが、この用語が制約するものではない。例えば、ビデオデータ信号は、他に特定しない限り、音声および音声データ信号の双方を概括的に意味する。この用語には、上に特定して述べた語、それから派生したもの、および同様の意味の語を含む。図面全体を通じて、同じ要素に対しては同じ符号を使用する。
本発明の通信装置は、複数個の表示装置を既存の電線を使用するＣＡＴＶ線に接続するためなどの、多数の応用を有する。本発明はさらに、乗り物に設置された、例えば乗り物の後端に設置された遠隔カメラからのＦＭビデオデータをカメラから離れた制御ステーションに対し、既存の乗り物の電線を使用して転送するために利用することができる。つまり本発明は、電気とビデオデータ信号とを電力線上で同時に伝送することを可能にする。このようなビデオデータ信号は、低電力と、高データレートで長い距離を越えて、そして電力線トランスを通して直接に伝送され得る。例えばビデオデータは、電力会社のラインに接続された全家庭に対して電力会社によって設けられた電線上を伝わっても良い。つまりデータ信号は、家庭の１２０／２４０／４８０Ｖラインおよび配電線の１３，８００／２２，０００／６９，０００Ｖライン上を伝わり、さらに、それに付随する全ての配電トランスを通して伝わる。
図１を参照すれば、家屋１０のような建物が、ＡＣ電気配線１２を有するところが示されている。ＡＣ電気配線１２は、全く従来のものであり、したがって良くしられているように、ある特性インピーダンスを有する。ＡＣ電気配線１２は、家屋１０全体に設置された複数個の従来の電気ソケットあるいはコンセント１４に電力を配給する。合衆国において、配線は通常１２０Ｖであり、外部の電力配電システム１６から供給され、フューズあるいは遮断器箱１８を通して家屋１０に入る。家屋１０はまた、ケーブルテレビサービス運用者からのビデオ放送信号を受信するために、同軸ケーブル２０のような通信線１０を備えている。テレビ２２あるいはビデオレコーダ（ＶＣＲ）２４のような表示装置は、放送信号を受信するために既知の方式で同軸ケーブル２０に接続しても良い。
本発明によれば、放送信号は、追加の表示装置（複数）に対し家屋１０全体にＡＣ電気配線１２上を伝送されても良い。電気配線１２上に高品質（ＤＳＳ品質）の画像を供給するために、本発明はＦＭ技術を使用したビデオデータを伝送する。図１に示した例の構成において、同軸ケーブル２０は、テレビ２２に接続された第１の出力線、及びビデオレコーダ２４に接続された第２の出力線を有するスプリッタ２６に接続されている。ビデオレコーダ２４は、そこで、コンセント１４のひとつにおいて電気配線１２に接続される。電気配線１２上に放送信号を伝送するために、第１の通信装置２６がビデオレコーダ２４とコンセント１４との間に接続される。現時点で好適であるこの実施例においては、ビデオレコーダ２４のベースバンド出力が第１の通信装置２６に接続される。あるいは、ケーブル２０が変換器箱（図示しない）に接続される場合には、変換器箱のベースバンド出力が第１の通信装置２６に接続する。テレビあるいはビデオレコーダのベースバンド出力を使用することが好ましいが、代わりにテレビあるいはビデオレコーダのＲＦ出力を使用することもできることは、この技術分野の通常の知識を有する者には理解されるであろう。
第１の通信装置２６はビデオ信号を周波数変調して第１の事前に選択された周波数を有するＦＭ搬送信号を生成し、そのＦＭ搬送信号を電気配線１２上に伝送する。ＡＭのような他の変調技術ではなくＦＭを使用することが有利であると信じられている、というのは、ＦＭが４０ｄＢ以上の信号雑音比（ＳＮＲ）を維持できることが見い出されているからである。例えば、電力線上にビデオデータを伝送するためのＡＭに基づいた通信システムは、各コンセントで４０ｄＢ以上（ＳＮＲ）を維持できないことが見い出されていた。第１の通信装置２６はさらに、自己の出力インピーダンスを電気配線１２の特性インピーダンスに整合させ、以て、ＦＭ搬送信号を重大な位相ひずみなしに電気配線１２上で伝送させる。
第２のテレビ２８のような第２の表示装置が、他のコンセント１４を介して電気配線１２に接続され、そして、そこから電力を受ける。第２のテレビ２８で放送信号を観覧するために、第２のテレビ２８を同軸ケーブル２０に直接接続するのではなく、第２の通信装置３０が第２のテレビ２８とコンセント１４との間に接続される。第２の通信装置３０は、電力を受けることに加えて、電気配線１２上に伝送されるＦＭ搬送信号を受信する。第２の通信装置２８が受信したＦＭ搬送信号を復調して復調搬送信号を生成し、これを第２のテレビ２８に供給する。第２のテレビ２８がその後、観覧のために選択したチャネルに、従来の方式で同調する。あるいは、第２のテレビがビデオレコーダ２４を通してチャネルに同調しても良い。例えば、無線あるいは赤外線の（ｉｎｆｒａｒｅｄ）遠隔制御（Ｒ／Ｃ）送信器３２が、第１および第２の通信装置２６、３０および電気配線１２を用いてデータ信号をビデオレコーダ２４に対し送信するために使用されても良い。つまり、以下に、より詳細に説明するように、第２の通信装置３０が、Ｒ／Ｃ送信器３２から送信されるデータ信号を受信するためのＲ／Ｃ受信器回路と、Ｒ／Ｃ送信器データ信号を変調してそのための搬送信号を発生するためのＦＭ変調器とを含む。変調されたデータ信号がその後、電気配線１２上を第１の通信装置２６とビデオレコーダ２４とに対して送信される。好ましくは、ＦＭビデオデータが約１５と２７ＭＨＺとの間の周波数帯域で送信され、ＦＭ音声データが約２８−３０ＭＨＺの間の周波数帯域で送信され、赤外線Ｒ／Ｃデータが約４５０ＨＺの搬送周波数で送信される。
本発明の通信システムはまた、自動車、トラック、バス、列車、航空機、ボート、船舶、潜水艦、および類似物のような乗り物に関連して使用することができる。例えばビデオカメラを、乗り物の後部のような乗り物の第１の位置に設置し、そしてこのビデオデータを、既存の電気配線上を渡って、乗り物の前部の操作者制御ステーションのような乗り物の第２の位置に設置されたモニターまで伝送することが可能である。図２Ａはトラクター−トレーラー型トラック３４上で使用される通信システムを示し、図２Ｂは列車３６上で使用される通信システムを示す。図２Ａおよび２Ｂの双方において、通信システムが、ビデオカメラ３８を既存の電気配線４２を用いて表示モニター４０に接続するために利用されている。トラック３４上では、配線４２が典型的には１２Ｖラインであって、後部ブレーキ灯４４のような電気的負荷に対し電力を供給するために使用されており、他方、列車３６上では、電気配線４２が７４Ｖのようなずっと高い電圧を供給しても良い。しかし本発明によれば、ビデオデータ信号を任意の電線上で伝送することが可能である。典型的には第１の通信装置４６がモニター４０を電気配線４２に接続し、第２の通信装置４８がビデオカメラ３８を電気配線４２に接続する。第１および第２の通信装置４６、４８がデータを送信および受信し、データを周波数変調および復調し、さらに電気配線４２の特性インピーダンスを整合させ、以て、高品質のデータ信号伝送を提供する。
次に図３を参照すれば、本発明による、低電力用途（４８０ＶＡＣまで）で使用するための電力線通信装置５０のブロック図が示されている。図示した通信装置５０が従来の電気配線１２に結合される。通信装置５０は一般的に、第１のカプラ５２、第１の送信器５４、第１の受信器５６、および第１のＦＭ変調器５８を具備する。第１の送信器５４、第１の受信器５６、および第１のＦＭ変調器５８が第１のモデム６０を具備する。
ある出力インピーダンスを有する第１の送信器５４が第１のカプラ５２に結合され、第１のＦＭ搬送周波数ＦＡによって搬送されるデジタルデータ信号を電気配線１２上で送信することができる。ある入力インピーダンスを有する第１の受信器５６が第１のカプラ５２に結合され、電気配線１２上を第２のＦＭ搬送周波数ＦＢによって搬送されるデジタルデータ信号を受信することができる。第１のＦＭ変調器５８が第１の送信器５４と第１の受信器５６の双方に結合される。ＦＭ変調器５８が第１の搬送周波数ＦＡによって搬送されるデジタルビデオデータ信号を周波数変調し、第２の搬送周波数ＦＢによって搬送されるデジタルビデオデータ信号を復調する。第１のカプラ５２が電気配線１２と第１の送信器５４との間に接続され、第１の送信器５４の出力インピーダンスを電気配線１２の特性インピーダンスに整合させる。第１のカプラ５２はまた、電気配線１２と第１の受信器５６との間に接続され、第１の受信器５６の入力インピーダンスを電気配線１２の特性インピーダンスに整合させる。重大な位相歪なしにＦＭ搬送信号を電気配線１２に通信するために、第１のカプラ５２は線形位相手段を備える。図５に関連してより詳細に検討すると、線形位相手段はトランスを具備する。
通信装置５０はさらに、電気配線１２に沿った第２の位置に、第２の受信器６２、第２の送信器６４、ＦＭ復調器６６、および第２のカプラ６８を具備する。第２の受信器６２、第２の送信器６４およびＦＭ復調器６６の組合せが、第２のモデム７０を構成する。
ＦＭ復調器６６が第２の送信器６４と第２の受信器６２の双方に接続される。ある入力インピーダンスを有する第２の受信器６２が、第１の事前に選択された搬送周波数ＦＡで第１の送信器５４によって電気配線１２上に送信されたＦＭ搬送信号を受信する。ＦＭ復調器６６が、受信したＦＭ搬送信号ＦＡを復調し、復調搬送信号を生成する。第２の送信器６４は、デジタルデータ信号を第２のＦＭ搬送周波数ＦＢで電気配線１２上に送信することができる。第２のカプラ６８が電気配線１２と第２の受信器６２との間に接続され、第２の受信器６２の入力インピーダンスを電気配線１２の特性インピーダンスに整合させる。第２のカプラ６８はまた、第２の送信器６４と電気配線１２との間に接続され、第２の送信器６４の出力インピーダンスを電気配線１２の特性インピーダンスに整合させる。第１のカプラ５２と同様に、第２のカプラ６８は、大きな位相歪なしにＦＭ搬送信号を第２の受信器６２に通信するための線形位相手段を備える。ＦＭ復調器６６はまた、デジタルデータ信号を第２の搬送周波数ＦＢで変調することができ、第２の送信器６４と第２のカプラ６８を通して電気配線１２上に送信する。
既に検討したように、第１および第２の搬送周波数ＦＡ、ＦＢは好ましくは約３０ＭＨＺまでの周波数、さらに好ましくは、約１５ＭＨＺと約３０ＭＨＺとの間の周波数を有するが、しかし本発明は３０ＭＨＺより高い搬送周波数を使用することもできる。
以下により詳細に説明するように、前述の米国特許第５，５５９，３７７号では、第１および第２のカプラ５２、６８は、電気配線１２に結合され、そして電力線トランスのそれぞれに接続される一対の直列ＬＣ回路を備えている（図５）。カプラ５２、６８のそれぞれの直列ＬＣ回路の各々は所与の周波数で共振する。このＬＣ回路は、直列および並列構成で接続される複数個のコンデンサを含む。このコンデンサ網は、送信および受信に対してそれぞれ等価容量Ｃｅｑ１およびＣｅｑ２を形成する。コンデンサ網はトランスに接続され、トランスの１次巻線と共振する。トランスは、送信および受信の双方に関し、それぞれのＬＣ回路の誘導（Ｌ）成分として機能する。電気配線１２上へのデータ送信においては、結合コンデンサと結合されたトランスが電気配線１２の両側に対して抵抗性整合を与え、結合損失を低減する位相シフト線形システムを確立する。
図５は、本発明とともに使用するためのトランス７２を示す。トランス７２は、第１の直径２Ｒ  ７６を有する１次コイル７４と、第２の、より小さな直径２ｒ  ８０を有する２次コイル７８を有する。２次コイル７８は同軸的に１次コイル７４内で伸長し、以て、空隙が１次および２次コイル７４、７８の間に形成される。１次および２次コイル７４、７８はそれぞれ１次および２次インダクタンスＬ１、Ｌ２を有する。Ｌ１とＬ２の双方が、誘導的あるいは容量的に結合され、以て、空芯トランスを構成する。
ラインインピーダンスの整合と空芯トランス７２の使用とが、達成される位相線形性の量を決定する。事実、送信システム全体の位相応答は、非常に広い周波数範囲にわたって線形である。これは、ほとんど任意の望む周波数範囲が通信のために選択できることを意味する。また、ラインの両端での低抵抗性整合のために、定在波が事実上抑制される。
空芯トランス７２の他の実用上の利点は、電力線または電気配線１２への伝送信号レベルが各コンセント１４においてほぼ同一（時刻と位置に無関係）ということであるが、これは、事前に選択された搬送周波数における電気配線１２の特性インピーダンスへの低抵抗性整合によるものである。結果として、各コンセント１４からの低い放射エミッションレベルも同様に得られる。
カプラ５２、６８は、電力線の対に対し幾つかの方式で結合できる。最も好ましい方式はＣｅｑコンデンサを電力線相に接続し、トランスの１次巻線７４をＣｅｑコンデンサと電力線の中性線に接続することである。１２０Ｖコンセントがホット線と中性線とに常には適切に接続していないことが普通である。カプラコンデンサＣｅｑが中性線に接続し、１次巻線７４が活線に接続することも可能である。また、カプラコンデンサＣｅｑが中性線に接続し、１次巻線７４が接地に接続することも可能である。さらに、トランス７２が２相の間に接続することも、相と接地の間と同様に、可能である。カプラ５２、６８は、高電圧低電圧、ツイストペア、同軸、および電話線通信を含む広い範囲の電力線電圧に付随した通信に適し、また同様に、電力線トランスを直接に通した通信にも適する。トランス７２に関するさらなる詳細は前述の米国特許第５，５５９，３７７号に見ることができよう。
次に図４を参照すれば、電力または電気配線１２上でのデータ伝送のための電力線通信装置５０のより詳細な模式的ブロック図が示されている。モデム６０、７０は、プロセッサ８２、ミキサ８４、シンセサイザ８６、デジタル信号処理器（ＤＳＰ：ｄｉｇｉｔａｌ  ｓｉｇｎａｌ  ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）８８、Ａ／Ｄ変換器９０、Ｄ／Ａ変換器９２、フィルタ９４および増幅器９６を具備する。このようなデジタル信号処理方式のビデオ伝送システムにおいては、マイクロプロセッサ８２がＭＰＥＧ  Ｉでインターフェースされて１．５Mｂｐｓの速度を達成し、ＭＰＥＧ  IIでは６Mｂｐｓの速度を達成する。受信の場合には、電気配線１２上を伝送されたデータがカプラ５２（または６８）によって受信され、増幅器９６とフィルタ９４とによってバッファされ、バンドパスフィルタ処理される。次に、データがミキサ８４によって戻し変換され、Ａ／Ｄ変換器９０によりデジタルデータに変換される。その後にＤＳＰ８８が、ＦＳＫまたはＱＰＳＫを用いてデジタルデータを復調することができる。送信操作はこの逆の手順で行なわれる。現時点ではＤＳＰ８８を使用することが好ましいが、ＤＳＰ８８によって行なわれる論理的機能を、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ：ｆｉｅｌｄ  ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  ｇａｔｅ  ａｒｒａｙ）のような他の手段を使用して実施することも可能である。シンセサイザ８６が、ミキサ８４のローカル発振器を構成しても良い。
１５ＭＨＺより下に、電気配線１２が拾い上げるいくつかの干渉信号が存在することが確認されている。通常、１５から３０ＭＨＺの間にはほとんどまたは全く干渉がないが、ただし、２７と２８ＭＨＺとの間にはＣＢ局がある。本発明によれば、ＦＭビデオデータが、約１８から約２７ＭＨＺの帯域を用いて、約５ＭＨＺの帯域幅で伝送される。拾い上げる干渉を全て避けるためには、ビデオ帯域を、１８−２７ＭＨＺ帯域内で３００ｋＨｚ毎に移動できることが望ましい。この方式では、所与の場所において最も混雑の少ない帯域を選択して良い。したがって干渉が避けられ、電気配線１２とコンセント１４の最良あるいは適切な位相線形性を以て、データが伝送される。搬送周波数を変更することはまた、各コンセント１４（あるＡＣ配線構成で）において同じ高速通信を確実なものとすることを補助する。さらに、搬送周波数を動的に変更することは、決定され選択されるカプラ５２、６８に対する広い線形応答を可能にする。シンセサイザ８６が搬送周波数の変更を実施するために使用されても良い。ビデオデータを伝送する周波数帯域をシフトするために、ボタンあるいはスイッチが設けられ、受信端での（第２の表示装置２８（図１）の位置での）周波数の変更を行なう。本発明によれば、Ｒ／Ｃ送信器３２が約４５０Ｈｚの周波数で第２の送信器６４に対して信号を送り、送信端（すなわち、第１の通信装置２６）での周波数を変更する。Ｒ／Ｃ送信器３２はまた赤外線信号を第２の通信装置３０に対して送信し、観覧のために選択するチャネルを変更する。
電気配線１２上を伝送させる信号の搬送周波数を移動させるために、第１および第２のモデム６０、７０がハンドシェイク手続きを行ない、データ伝送のために使用する搬送周波数を決定する。つまり、第１のまたは送信側のモデム６０が、実際のデータ伝送を開始する前に順に搬送周波数を送信する。第２のまたは受信側のモデム７０が実際の順序を認識し、送信されたいくつかの搬送周波数を受信するが、これは、電気配線１２およびコンセント１４（図１）の最良の位相線形性と干渉とに依存する。第２のモデム７０はその後、第１のモデム６０に対し、最小の干渉あるいは雑音を有する周波数（すなわち、所与の電気配線１２に関する最良の搬送周波数）に関する情報を送り返し、以て、第１のモデム６０に対して第１の選択搬送周波数ＦＡを報知する。第２の搬送周波数を同様の方式で決定する。その後モデム６０、７０が選択搬送周波数で通信する。本発明のカプラ５２、６８は、複数の搬送周波数が同一の電力線上を同時に伝送されることを許容することを認識すべきである。
次に図６−１１を参照すれば、ＡＣ電気配線上でビデオデータを伝送するために使用する電力線通信装置５０の受信器側のより詳細な電気的模式図が示されている。図６は電気配線１２に接続されたカプラ５２を示す。カプラ５２が、電気配線１２上を伝送されるＲＦ信号（すなわち、ＦＭ搬送信号）を受信する。カプラ５２は、音声データとビデオデータとを分離するＲＦスプリッタを備え、第１の受信器５６に供給される音声データ信号とビデオデータ信号とをそれぞれ出力するための２本の出力線１００、１０２を備える。出力線１００上の音声データ信号は音声フィルタ回路１０４に接続し、これが、５ＭＨＺフィルタと６ＭＨＺフィルタとを用いてステレオ音声データ信号をそれぞれ左および右成分に分離する。出力線１０２上のビデオデータ信号はシンセサイザ１０６に接続する。シンセサイザ１０６は、既に検討したように、搬送信号に対し交代、移動、シフトあるいはその他のデジタル的な変更を行なうために設けてある。シンセサイザ１０６はビデオ復調器１０８に接続し、これが、合成されたビデオデータ信号を復調すなわち回復し、ビデオデータ出力信号を供給する。音声フィルタ回路１０４は音声復調器１１０に接続し、これが、５ＭＨＺおよび６ＭＨＺの音声信号を受信し、それぞれ左および右の音声信号を発生する。左および右の音声信号はビデオ復調器１０８へ入力され、復調されて、復調された左および右の音声データ出力信号として出力される。
図７は、図６のカプラ５２のより詳細な模式図である。カプラ５２は電気配線１２に接続されるが、好ましくは、図示のように電気配線１２のホット線および中性線がトランス７２に接続され、このようにして、電気配線１２上を伝送される音声およびビデオデータの双方を受信する。トランス７２は増幅器回路１１２に接続されている。増幅器回路１１２は、受信信号からビデオデータを選択するために設けたブリンチ（ｂｌｉｎｃｈ）フィルタ回路１１４に接続する。つまり、ブリンチフィルタ回路１１４は増幅された信号から１８−２６ＭＨＺ帯域を分離する。増幅器回路１１２はまた、ローパスフィルタ回路１１６、ハイパスフィルタ回路１１８、ミキサ１２０、およびローカル発振器１２２に接続され、２８−３０ＭＨＺの間の周波数で電気配線上を伝送される音声データを分離して５−６ＭＨＺの音声データ出力信号を供給する。
図８は、音声フィルタ回路１０４の電気的模式図であるが、これが、５ＭＨＺバンドパスフィルタ１２４、６ＭＨＺバンドパスフィルタ１２６、およびＲＦ増幅器１２８を具備する。ＲＦ増幅器１２８が出力線１００上の音声データ入力信号をカプラ５２から受信し、信号を増幅し、ステレオ音声信号を選択する５ＭＨＺおよび６ＭＨＺのバンドパスフィルタ１２４、１２６へ信号を伝送する。
図９は、音声フィルタ回路１０４に接続する音声復調器１１０の電気的模式図である。音声フィルタ回路１０４からの５ＭＨＺおよび６ＭＨＺの信号出力が音声復調器１１０へ入力される。音声復調器１１０が、好ましくは５．０ＭＨＺ復調器回路１３０および６．０ＭＨＺ復調器回路１３２を備えてあり、これらが左および右の音声信号をビデオ復調器１０８に供給する。モトローラＣＡ３１８９が、適切な音声復調器である。
図１０は、ビデオデータ信号の周波数のシフトに使用するシンセサイザ１０６（図６）の電気的模式図である。出力線１０２上のビデオデータ信号がミキサ１３４へ入力される。ミキサ１３４の出力が周波数シフトされたビデオデータ信号であり、これがＦＭビデオ復調器１０８への入力として供給される。ミキサ１３４への他の入力は周波数である。周波数入力は、ローカル発振器信号を発生する電圧制御発振器１３８に接続するシンセサイザ１３６で発生される。電圧制御発振器１３８がモトローラＭＣ１６４８電圧制御発振器であっても良い。シンセサイザ１３６はまた、制御パネルあるいは制御スイッチ（図示しない）で指定されるところの、周波数を指定しあるいは周波数をシフトすべき指示をする制御信号１４０を受信する。ミキサ１３４は、第１の事前に選択された周波数のビデオデータ信号をローカル発振器信号と混合し、第１の周波数からシフトした第２の既定の周波数の搬送信号を発生する。好ましくは、搬送信号が約３００ＫＨｚの増分でシフトされる。
図１１は、図６のＦＭビデオ復調器１０８のビデオ信号復調部の詳細な電気的模式図である。ＦＭビデオ復調器１０８が、好ましくは、カスケード配置された第１および第２の広帯域ＦＭ検出器装置１４２、１４４を具備するが、これは関連の通常技術を有する者には既知である。現時点で好適である実施例において、第１および第２の検出器はモトローラ社から商業的に入手できるモトローラＭＣ１３１５５広帯域ＦＭ検出器を具備する。ビデオ復調器１０８のビデオ入力は、カスケード検出器回路１４２、１４４への入力端に接続する前にブリンチフィルタ回路１４６を用いてフィルタされる。ブリンチフィルタ回路１４６は好ましくは非常に小さな群遅延（約２ｎＳより小さい）を有する。ブリンチフィルタ回路１４６は２７ＭＨＺと１５．４ＭＨＺとにフィルタを有し、ＣＢ電波などからのこれらの周波数における干渉を防止する。検出器回路のカスケード配置においては、第１の検出器１４２の出力が第２の検出器１４４へ入力される。第２の検出器１４４の出力がフィルタ回路１４８へ供給され、その後、ｏｐアンプ１５０へ供給される。ＦＭビデオ復調器１０８の出力は表示装置１２へのビデオ入力として使用されても良い。
次に図１２−１８を参照すれば、ＡＣ電気配線上でビデオデータを伝送するために使用する電力線通信装置５０の送信器側のより詳細な電気的模式図が示されている。図１２は電気配線１２に接続するカプラ５２を示す。カプラ５２は、送信器５４を電気配線１２に接続する。基本的に送信側は、ビデオ変調器１５２、音声バッファ１５４、音声変調器１５６、シンセサイザ１５８、制御パネル１６０およびミキサ１６２を備える。
ビデオ変調器１５２が、例えばビデオカメラ３８（図２Ａ）からビデオデータ入力信号を取り入れ、データ入力を変調し、７０ＭＨＺのような既定の周波数の変調出力信号を発生する。ビデオ変調器１５２はシンセサイザ１５８に接続され、これが変調出力信号を受信し、信号周波数を例えば２０ＭＨＺへ変更すなわち変換する。同時に、音声バッファ１５４が、左および右のそれぞれのチャネルを有するステレオ音声信号を受信し、左および右のチャネル信号を個別にバッファする。音声バッファ１５４は音声変調器１５６に接続されている。音声変調器１５６はバッファされた音声信号を受信し、左および右のチャネルを組合せてフィルタし、音声出力信号を発生する。
ミキサ１６２は音声変調器１５６およびシンセサイザ１５８に接続されている。ミキサ１６２は変調ビデオ信号と音声出力信号とを組合せる。ミキサ１６２の出力がカプラ５２に接続され、これがミキサ信号を増幅する。カプラ５２はまた、送信器５４の出力インピーダンスを電気配線１２の特性インピーダンス（Ｚ0）に整合させ、以て、ミキサ出力信号（すなわち、ＲＦ出力信号）を、大きな位相歪なしに電気配線１２に通信させる。
図１３は、図１２の音声バッファ１５４のより詳細な電気的模式図である。音声バッファ１５４が、入力端としてそれぞれ１６４、１６６で示される左および右の音声チャネルを備える。左および右の音声チャネルの各々がそれぞれ演算増幅器１６８、１７０に接続されている。演算増幅器１６８、１７０の左および右のそれぞれの出力が音声変調器１５６に接続されている。
図１４は、図１２の音声変調器１５６の、より詳細な電気的模式図である。音声変調器１５６が一対の電圧制御発振器回路１７２、１７４を備え、音声バッファ１５６の左右の音声出力のそれぞれを受信し変調する。好ましくは、左の音声チャネルは５ＭＨＺの周波数で変調され、右の音声チャネルは６ＭＨＺの周波数で変調される。５ＭＨＺおよび６ＭＨＺの信号はその後それぞれゲート１７６、１７８でバッファされ、組合されて、その後、６．５ＭＨＺローパスフィルタ回路１８０でバンドパスフィルタ処理される。フィルタ回路１８０の出力端はミキサ１６２に接続する。
図１５は、図１２のビデオ変調器１５２の、より詳細な電気的模式図である。ビデオ変調器１５２が、ビデオカメラのようなビデオデータ源からベースバンド入力を受信する。ベースバンド入力信号は、演算増幅器１８２およびローパスフィルタ（ＬＰＦ：ｌｏｗ  ｐａｓｓ  ｆｉｌｔｅｒ）回路１８４によってバッファおよびローパスフィルタ処理される。バッファされフィルタされたビデオ信号はその後、既定の搬送周波数で変調される。現時点で好適である実施例においては、ビデオ信号がモトローラＭＣ１６４８発振器１８６を用いて周波数変調される。ハイパーダイオード１８８が発振器１８６とＬＰＦ回路１８４との間に接続し、ビデオ信号が７０ＭＨＺで共振することを確保する。抵抗１９０がハイパーダイオード１８８とＬＰＦ回路１８４とに接続し、共振周波数を設定する。現時点で好適である実施例においては、抵抗は１ｋ−ｏｈｍの値を有する。関連分野における通常の技術を有する者には理解されるように、抵抗１９０が可変抵抗で代替される場合には、抵抗１９０の値を変更することによって信号の共振周波数を変更することが可能となるが、これは、以下に説明するようなシンセサイザ１５８の使用の対極にある。７０ＭＨＺビデオ信号はその後、ビデオ変調器１５２の出力として供給される。
図１６は、図１２のシンセサイザ１５８の、より詳細な電気的模式図である。シンセサイザ１５８は７０ＭＨＺビデオデータ信号の周波数をシフトするために使用される。７０ＭＨＺビデオデータ信号は線１９２上へ入力され、ミキサ１９４へ入力される。ミキサ１９４の出力は、線１９６上の周波数シフトされたＦＭビデオ信号である。線１９６上のＦＭビデオ信号は、ミキサ１６２へ出力される前に演算増幅器回路１９８によってバッファされる。ミキサ１９４への搬送周波数入力は、ローカル発振器信号を発生する電圧制御発振器２０２に接続されたシンセサイザ装置２００を用いて発生される。電圧制御発振器２０２がモトローラＭＣ１６４８発振器であっても良く、シンセサイザ装置２００がモトローラＭＢ１５０１シンセサイザであっても良い。シンセサイザ装置２００が制御線２０４に接続され、この線をわたって制御パネル１６０からの制御信号が供給され、搬送周波数がシフトあるいは移動される。既に検討したように、ビデオデータにとって好ましい搬送周波数は約１９ＭＨＺと２７ＭＨＺとの間である。ミキサ１９４が７０ＭＨＺビデオ信号と搬送周波数とを混合し、線１９６上にＲＦビデオ信号を発生する。
図１７は、図１２のミキサ１６２の、より詳細な電気的模式図である。ミキサ１６２が、シンセサイザ１５８からの線２０６上のＲＦビデオ信号と、音声変調器１５６からの線２０８上の組合せ音声信号とを受信する。線２０８上の組合せ音声信号は、ローカル発振器２１４によって発生された線２１２上のローカル発振器信号とともにミキサ２１０へ入力される。ミキサ２１０の出力は、約２８ＭＨＺから約３０ＭＨＺの間の周波数を有する音声信号である。ミキサ２１０の音声信号出力と線２０６上のＲＦビデオ信号とが組合されて、合成信号が線２１６上に出力として供給される。
図１８は、通信装置５０の送信側のカプラ５２の、より詳細な電気的模式図である。カプラ５２が線２１８上の合成信号を受信し、増幅器回路２２０で合成信号をバッファする。バッファされた合成信号はその後、トランス７２を通して電気配線１２に接続される。
図１９は、本発明によるところの、電力線上でビデオ信号に加えて赤外線信号を伝送する例を示した模式的ブロック図である。ビデオレコーダ２４がＣＡＴＶシステムのようなビデオデータ源に接続する。ビデオレコーダ２４はまた、第１の通信装置２６を通して家庭の電気配線１２に接続する。遠隔表示装置２８がまた第２の通信装置３０を通して家庭の電気配線１２に接続する。既に図１に関して検討したように、ビデオデータが第１の通信装置２６から第２の通信装置３０に対し、電気配線上を、１９と３０ＭＨＺとの間の周波数帯域で伝送される。観覧のために選択されるチャネルは、ビデオレコーダ２４によって同調される。しかし、遠隔表示装置２８で観覧のために選択されるチャネルは、付随する遠隔制御送信器３２を用いて変更されても良い。つまり、Ｒ／Ｃ送信器３２がチャネル変更その他のデータ信号を従来の方式で発信する。第２の通信装置３０に接続する赤外線検出器２２２が赤外線信号を検出する。第２の通信装置３０がその後、検出した赤外線信号を既定の周波数で変調し、変調信号を電気配線１２上で第１の通信装置２６に対し送信する。第１の通信装置２６は、変調データ信号を従来の赤外線信号に変換する赤外線送信器回路２２４を備える。赤外線信号はその後赤外線送信器２２４により発信される。ビデオレコーダ２４が、発信された赤外線信号を従来の方式で受信し、それにより指定された命令を実行する。赤外線検出器２２２および赤外線送信器２２４は従来の方式で構成される。現時点で好適な実施例においては、赤外線検出器２２２が、検出された赤外線信号を、好ましくは約４５５ｋＨｚの周波数を有するＲＦ信号に変換する。４５５ｋＨｚ信号は、好ましくは、第２の通信装置３０のトランス７２を通して信号を送信する前に、４９０ｋＨｚローパスフィルタ回路を用いてフィルタされる。
上述の実施例における広い発明的概念から離れることなく、上述の実施例を変更することができることは、関連分野における技術を有する者には認識されるであろう。例えば本発明によれば、カプラの必要性なしに上述の回路を用いて電力線上でのビデオ伝送が可能である。例えば、コンデンサあるいはダイオードあるいはフェライトコアトランスを使用すれば、ビデオ信号を電力線に送信するためには充分である。しかしこのような要素は一般的に高品質の信号を供給せず、政府の放射規制に適合させるのは困難である。本発明によれば、約１−１０ｏｈｍ（問題の周波数において抵抗性）の間で電線特性インピーダンスに対する最良のライン整合が起こり、したがって、使用するカプラの型に依らず、約１−１０ｏｈｍに設計されたビデオ伝送システムが適切な画像品質を備える。このように本発明が、開示された特定の実施例に制約されないことを理解すべきであり、添付した請求の範囲によって明示される本発明の精神と範囲との中での変更を包含することを意図するものである。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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