JPH08505272A - 伝送ネットワークおよびそのためのフィルタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 １ＭＨｚよりも大きな搬送周波数を有する電気通信信号をネットワーク（４０）に入力するための入力手段（５２）、および類似する音声および／またはデータ信号をネットワークから取除くための手段とを含む、電力伝送ネットワーク（４０）が開示される。好ましくは、低周波数で高振幅の幹線電力信号をフィルタ処理するための低域フィルタと、電気通信信号の入力および／またはネットワークから取除くための結合素子とを含む、ネットワーク調整素子（５２）が用いられる。このようにして、音声およびデータ信号の両方が、１ＭＨｚよりも大きな搬送周波数で標準配電および／または伝送ネットワークを通して伝送でき、このネットワークは調整された時には、既に知られているものよりもネットワークの単位長さ当たりの利用可能なスペクトラムがより大きく、伝送容量がより大きい。調整されたネットワークの静止雑音レベルはまた大きく低減され、したがって所与の信号対雑音比に対してより低レベルでの信号入力が可能となり、ネットワークのスプリアス放射を結果として低減することを可能にする。

Description

【発明の詳細な説明】 伝送ネットワークおよびそのためのフィルタ この発明は、信号の入力、伝送、相互接続（終端）、および検出の方法に関し 、ならびに電力伝送ネットワークすなわち配電幹線および／または伝送ネットワ ーク、およびそのためのフィルタに関する。特に、この発明は電気通信伝送（た とえば音声および／またはデータ）のための電気伝送ネットワークおよび／また は線路の使用に関する。 英国では従来、３３ｋｖおよびそれ以上のための電力ネットワークを“伝送ネ ットワーク”、３３ｋｖよりも小さなものに対しては配電ネットワーク”と説明 している。この規定では、“配電および／または電力伝送ネットワーク”という 用語が通常用いられるが、一般的に電力ネットワークおよび信号の伝送について 言及する際には、すべてのネットワークに当てはまるものとして解釈される。 伝統的に電気通信信号は、たとえば電話線といった独立したネットワークで伝 送されてきたが、ごく最近では、家庭または産業用構内への電気通信サービスの 簡潔化および効率向上のために、電気通信サービスを行なうために既存の電気伝 送および配電ネットワークを用いることについての研究が行なわれている。 さらなる制御音声およびデータ信号の伝送のために、地上（架空）電力線を利 用することは既知である。しかし、このような伝送の場合は、その他の電気通信 サービスへの妨害を避けるために、周波数スペクトラムを特定のアプリ ケーシヨンに割り当て、制限しなければならない。加えて、伝送により発生する 放射の量は信号の強度に関連し、この放射は最小に抑えられねばならないため、 伝送できる信号の強度は制限される。 このような伝送信号はしたがって、低電力で、そのような目的のために国際合 意により割り当てられた特定の周波数帯内に制限されねばならず、そのためこの メカニズムは、信号が無線周波数帯（たとえば１５０ＫＨｚおよびそれ以上）に 十分含まれるような、スケールの大きな音声および／またはデータ伝送には不適 切である。 スペクトラム拡散技術を用いて、データを６ＫＨｚと１４８ＫＨｚの間の搬送 周波数で地中および架空の電力ネットワークで伝送することは既知である。再び 、この割り当てられた周波数帯では、そのような伝送は、電力線の雑音特性のた めに、データ速度が遅く、トラフィック容量が小さいといった被害を被る。利用 可能なスペクトラムが制限されており、雑音レベルが高いため、広帯域の電気通 信信号は送ることができない。 『エレクトリシティカウンシル（The Electricity Council）』、（１９７０ 年１月）に掲載された、Ｊ．Ｒ．ホーンビー（Formby）およびＲ．Ｎ．アダムス （Adams）による、「高周波信号メディアとしての幹線ネットワーク（The mains network as a high frequency signalling medium）」といった論文では、低電 圧および中電圧のネッ トワークに対する通信の可能性が述べられているが、さらなる研究は行なわれな かった。今日でさえ、遠隔メータ読取りおよび選択的負荷制御を見込んで、その 解決策として電信および無線通信といった技術を採用し、可能性のある幹線ネッ トワークを避ける傾向がある。 発案は行われているが、幹線ネットワークにより提示される対立する環境のた め、理論の段階から進んだものはほとんどない。克服する問題は、電気的雑音（ 一定の背景雑音および過渡スパイクの両方）、ならびに表皮および近接効果が原 因の高周波信号の減衰が大きいことを含む。 ホーンビー氏やアダムス氏は、８０ないし１００ＫＨｚの範囲の周波数を利用 することを提案した。１００ＫＨｚが最大として推薦された、というのも理論的 には周波数がより高ければ過度の減衰を被るからである。その他の論文は、放射 される信号が１５０ＫＨｚよりも高ければ広帯域の無線信号の妨害をするという 事実により、最大１５０ＫＨｚを推薦している。 電力ネットワークがまた音声およびデータ信号の伝送のために用いられるさら なる状況は、建築物内の電気配線である。このような構成においては、データの 伝送のために適切なフィルタ処理を伴って内部２４０ｖ幹線配線を用い、データ 信号を加え、電力信号から分離する。さらに、欧州特許番号１４１６７３で述べ られるエムラックス（Emlux）フィルタといったフィルタを与え、データ信号が 建築 物から出て建築物の外の電力供給ネットワークに入り込むことを防止してもよい 。述べられているエムラックスフィルタは、帯域ストップフィルタとして効果的 に働く、同調フェライトリングからなる。効果的であるためには、帯域ストップ フィルタは帯域幅が狭くなければならず、したがって高速データ通信に使用する には適さない、というのもこのような帯域ストップフィルタが数多く必要とされ るからである。 この発明は、上記の問題のいくつかまたはすべてを軽減する、伝送ネットワー クを提供することを目的とする。 したがってこの発明は、第１の局面としては、およそ１ＭＨｚよりも大きな搬 送周波数を有する電気通信信号をネットワーク（たとえば地中電気伝送および／ または配電ネットワーク）に入力するための入力手段と、類似する電気通信信号 をネットワークから取除くための出力手段とを含む、電力伝送および／または配 電ネットワークを提供する。 先行技術の教示とは反対に、この大きさの搬送周波数を使用することは、減衰 効果のため非実用的となるものではない。その理由は、これらの高周波数では、 電力伝送および／または配電ネットワークのネットワークのケーブルは、擬似同 軸特性を表わし、減衰が低減するからである。 このようにして、音声およびデータ信号の両方を、およそ１ＭＨｚよりも大き な搬送周波数で伝送し、利用可能なスペクトラムを拡大し、伝送容量を増大する ことができる。 搬送周波数は実際、１ＭＨｚよりも小さく、すなわち８００ＫＨｚまたは６００ Ｈｚであってもよいが、搬送周波数が減少するにつれ帯域幅も減少する。 “搬送周波数”という用語は、搬送波信号の無変調周波数のことを指し、一旦 変調された電気通信信号の周波数のことをいうのではない。 たとえば、４１５ｖのネットワークでは、搬送周波数は好ましくは１−１０Ｍ Ｈｚの間でもよく、たとえば１１ｋｖのネットワークでは５−６０ＭＨｚの間で もよい。しかし、そのネットワークおよびアプリケーション次第で、周波数はＭ Ｈｚにして３ケタ代までであろう。たとえば、短距離（１０−２０ｍ）では、１ −８００ＭＨｚの範囲の周波数が用いられるだろう。 好ましくは、電力ネットワークは、たとえば１３２ｋｖ、３３ｋｖ、１１ｋｖ 、４１５ｖおよび２４０ｖ部分を有する、主要地中電力ネットワークである。音 声およびデータ信号は、必要なときには適切な検出、増幅および／または再生お よび再導入により、その部分のいずれかまたはすべてを通して伝送されてもよい 。 好ましい実施例では、全２重設備が提供される、すなわち信号はすべての方向 に同時に伝送、および／または受信されてもよい。 この発明の第１の局面に従うネットワークは、電気メータの遠隔読取り、リモ ートバンキングおよびショッピング、 電力管理システム、電信（音声）、スイッチされた電信、安全システム、および ／または対話的データサービス、ならびにテレビといった、多くの音声および／ またはデータ伝送の目的のために用いられてもよい。 この発明は第２の局面において、この発明の第１の局面に従うネットワークと ともに使用するための、“ネットワーク調整装置”を提供する。ネットワーク調 整装置は、低域フィルタ部分または低周波数で高振幅の幹線電力信号をフィルタ 処理するための部分、電気通信信号を入力し、またネットワークから取り除くた めの結合素子、ならびに好ましくは、その点でネットワークの特性インピーダン スに類似のインピーダンスの終端素子を含む。 このような装置を使用することにより、高周波の電気通信信号が構内に存在す る内部低電圧配線に悪影響を及ぼさないこと、および／または内部低電圧構内配 線からの雑音ソースが外部の電気伝送および／または配電ネットワークを通じて 伝送される高周波の電気通信信号に悪影響を及ぼしたり損なったりしないことを 確実にする。 好ましくは、ネットワークに結合されしばしば電気エネルギ（すなわち電気的 負荷）を利用するすべてのアイテムの可変の電気的負荷効果（すなわち負荷イン ピーダンス）は、調整装置の低域フィルタ素子の動作により、通信信号からは切 離される。 電気的フィルタは好ましくは、外部配電ネットワークと ユーザの構内、たとえば家の内部ネットワークとのインタフェースで使用され、 ２つの信号が分離されることを確実にする。このようなフィルタは、通常の家庭 内電源には最小の効果を持つようにせねばならない。 この発明のフィルタ素子は、ユーザの構内の内部ネットワークに侵入する電気 通信信号を減少させることを目的とするが、好ましくは、１ボルトの降下しか生 じることなく一方で、２４０ｖ、５０Ｈｚの単相電源からの１００ａｍｐの負荷 を供給する。 好ましくは、ネットワーク調整装置は、受信／伝送デバイスと電力ネットワー クとの間のインピーダンス整合を提供する。さらに、ネットワーク調整装置は、 電力周波数の全負荷または故障電流を搬送し、一方で音声およびデータ信号を搬 送することができる。 第３の局面においては、この発明は、およそ１ＭＨｚよりも大きな搬送周波数 を有する電気通信信号の、電力伝送および／または配電ネットワークへの入力、 および続く信号の受信を含む。 信号が３相の電力ケーブルを通して伝送される場合は、信号の伝搬はいずれか またはすべての位相と接地との間で行なわれてもよい。好ましい実施例では、信 号は位相の１つのみと接地との間に入力され、このことにより不平衡な伝送特性 がもたらされ、ケーブルは擬似同軸伝送線として動作する。 広範囲にわたる異なる伝送技術が、電力線通信とともに用いるために利用可能 であるが、その各々は、周波数および時分割多重化両方を含めさまざまな変調方 法を用いる。スペクトラム拡散方法により固有の安全性および優れた妨害阻止特 性がもたらされることが決定されている。これら特性は、大きな帯域幅を用いて 達成され、したがって特定のフィルタの設計を必要とする。 ネットワーク調整装置は好ましくは、幹線電気入力と幹線電気出力との間に配 置され、その各端部が幹線電気入力と幹線電気出力との間に並列に配置された信 号入力／出力線に接続される主インダクタを有する低域フィルタを含み、この２ つの接続は、通信の目的のために利用されることになる周波数スペクトラムの部 分次第で予め定められたキャパシタンスを各々が有する、第１のコンデンサと第 ２のコンデンサとを含む。 この配置では、主インダクタは信号入力／出力線からの通信信号が、家庭内／ 産業用構内に侵入することを防止するように動作する。このインダクタはしたが って、１ＭＨｚまたはそれより大きな周波数に対して１０μＨないし２００μＨ の高インダクタンスであることが好ましい。 幹線電気入力と信号入力／出力線とを接続する第１のコンデンサは、結合コン デンサとして動作し、通信信号が信号入力／出力線から通るようにし、一方およ そ主電源の周波数（すなわち５０／６０Ｈｚ）の低周波数構成要素のす べてを減衰する。 幹線電気出力と信号入力／出力線との間に配置された第２のコンデンサは、通 信信号のさらなる減衰をもたらし、信号入力／出力線を介して接地に接続される 。 第１または第２のコンデンサのいずれかの故障が発生した場合、こういったコ ンデンサの各々は好ましくは、第１または第２のコンデンサと信号の入力／出力 線との間に配置されたヒューズをそれぞれ与えられる。さらに、信号入力／出力 線と第１および第２のコンデンサとの接続の間に配置される第２のインダクタを 設けることにより、さらなる安全対策を組入れることができる。このインダクタ は通信周波数信号には影響を及ぼさないが、もし第１のコンデンサに故障が発生 し、第１のヒューズが飛び、電力周波数信号が信号入力／出力線に通らなくなれ ば、接地への経路を与えるだろう。 主インダクタのインダクタンスは、その素材とコアの周りに巻いているワイヤ の断面次第である。先に特定された１０μＨのインダクタンスは、好ましくは最 小であり、さらに良質のコアの材料を用いれば、たとえば２００μＨのオーダの 高インダクタンスが得られる。その代わりとして、直列に接続された多くのイン ダクタを用いることができる。 結合コンデンサは好ましくは０．０１ないし０．５０μＦの範囲のキャパシタ ンスを有し、幹線電気出力を信号入力／出力線と接地とに接続する第２のコンデ ンサは、好ま しくは０．００１ないし０．５０μＦの範囲のキャパシタンスを有する。 信号入力／出力線の上に配置された第２のインダクタは、好ましくはおよそ２ ５０μＨの最小インダクタンスを有する。したがってこのインダクタは、信号入 力／出力線の通信周波数信号に影響を及ぼさない。２５０μＨのインダクタを構 成するために使用される導体は、故障電流を吸収するのに十分な断面領域を有し 、短絡状態のない半結合コンデンサであらねばならない。 好ましくは、誘導性または容量性素子における擬似の自己共振は回避される。 好ましい実施例において、フィルタは遮蔽されたボックス内で組立られ、その ため優れたアースをもたらし、通信信号の放射を防ぐ。 この発明の実施例が添付の図面を参照して説明され、 図１は、この発明の局面に従うネットワークの一部分の概略図であり、 図２は、この発明に従うネットワークのための第１の伝送システムの概略図で あり、 図３は、この発明に従うネットワークのための第２の伝送システムの概略図で あり、 図４は、この発明に従うネットワークのための第３の伝送システムの概略図で あり、 図５Ａは、典型的な３相ケーブルの断面であり、 図５Ｂは、典型的な同軸ケーブルの一部分であり、 図６は、この発明の局面に従うネットワーク調整装置の好ましい実施例であり 、 図７は、この発明の局面に従うネットワーク調整装置の第２の実施例であり、 図８は、ネットワーク調整装置の平面図であり、 図９は、図８のネットワーク調整装置に対する回路盤の図である。 図１０は、この発明に従うネットワーク調整装置の概略図である。 図１は包括的にネットワーク４０を示す。幹線電気が、変圧器４４を介し、１ １ｋｖの伝送線４２から４１５ｖの３相ネットワーク４６へとネットワークに入 る。４１５ｖの３相ネットワークは、建築物４８といった数多くの場所に与えら れる。これらの建築物の各々は、単相の電力供給のみを受けてもよく、またはそ の代わりに３相の電力供給を受けてもよい。 音声およびデータ信号は、入力点５０でネットワークに入力され（またはその 代わりにネットワークから受信され）、構内４８でユーザに受信されてもよい。 音声およびデータ通信信号を、低電圧で高振幅の電力信号から分離するために、 各信号の宛先はネットワーク調整装置５２が与えられる。このネットワーク調整 装置は、２つの信号を分離するための低域フィルタを含む。 図２は、３相ネットワーク４０の一部を示し、ネットワーク調整装置５２を利 用して、データ信号が、そのネットワークへ伝送およびネットワークから受信さ れてもよい。例として、データ信号はネットワーク調整装置５２Ａによりネット ワークの黄色相に伝送されることができる、すなわち信号は図示のように黄色相 とアースとの間に与えられる。伝送されたデータは次に、黄色、赤色および青色 相にそれぞれ接続される調整装置５２Ｂ、５２Ｃおよび５２Ｄのいずれかまたは すべてにより受信されてもよい。言い換えれば、伝送されたデータは、伝送装置 により信号が入力されなかった相を含め、ケーブルのいずれの相でもピックアッ プされる。これは、効果的に３相ケーブルの擬似同軸性を生む相導体の間の相互 キャパシタンスのためである。図のとおり、データは各装置により伝送および受 信されることができる。 図３は、３相ネットワーク４０の一部を示し、データ信号は、４つのネットワ ーク調整装置５２を用いてこのネットワークに伝送およびこのネットワークから 受信される。図示のとおり、データ信号は、３相ネットワークのうち２つの位相 を通して、この場合赤と青の位相を通して伝送される。 図４では、図２の代替的な伝送システムが示され、ここではデータ信号はすべ ての３相を通して伝送される、すなわち３相ネットワーク４０の青、赤および黄 色である。 図５Ａは、赤色相５６、黄色相５８、および青色相６０を含む、３相電力ケー ブル５４の簡略化された断面図を示す。データ信号は青色相６０とアース６２と の間で伝送され、ネットワーク調整装置５２を介してネットワークに入力される 。高周波では、位相の間の相互キャパシタンスは、効果的に短絡回路を発生する 。したかって、このような伝送システムは、図５Ｂに示される同軸ケーブルとほ ぼ等しい、擬似一同軸特性をもたらす。３相ケーブルのいずれの２つの位相の間 の相互キャパシタンスも、図５Ａの６４として概略的に示され、類似の相互キャ パシタンスは位相のその他のパーツの間に存在する。 図６を参照すれば、この発明の局面に従うフィルタの実施例が示され、フィル タは包括的に参照番号１０により示され、幹線電気入力１２と幹線電気出力１４ との間に接続される。信号入力／出力線１６がまた、フィルタ内に接続される。 主電力線は、標準５０Ｈｚ幹線電源であり、通常の使用では最大電流１００ａｍ ｐで家庭内電源２４０ｖを与える。 フィルタ１０は、金属ボックスの中で組立てられ、外部に位置する機器への通 信信号の放射を防ぎ、信号入力／出力線１６に対してアースへの接続１８を与え る。フィルタ１０は、直径１０ｍｍで長さが２００ｍｍのフェライト棒の周りに ３０回巻付けられる１６ｍｍ²のワイヤで形成される、第１または主インダクタ ２０を含む。これはおよそ ５０μＨのインダクタンスを提供する。これは、利用される信号特性としては最 小であろう。もっと優れた材料または複数の直列インダクタを使用することによ り、インダクタのインダクタンスは、たとえばおよそ２０μＨまで増大するだろ う。 主インダクタ２０の各々の端部には、信号入力／出力線１６への接続が設けら れている。幹線電気入力１２と信号入力／出力線１６との間の第１の接続２２は 、０．０１と０．５０μＦとの間、好ましくは０．１μＦのキャパシタンスを有 する、第１または結合コンデンサ２４を含む。この結合コンデンサ２４は、故障 の発生の際またはコンデンサ２４に故障が発生した際に飛ぶように配置された第 １のヒューズ２６に接続される。 第２の接続２８は、０．００１と０．５０μＦとの間、好ましくは０．１μＦ のキャパシタンスを有する第２のコンデンサ３０を含む。このコンデンサは、ア ースまたは接地１８に短絡することにより、通信信号のさらなる減衰をもたらす 。第２のヒューズ３２が提供され、もし第２のコンデンサ３２が故障が発生すれ ば飛んでさらなる装置の損傷を防ぐ。 信号入力／出力線１６は、最小でおよそ２５０μＨのインダクタンスを有する 第２のインダクタ３４を含む。このインダクタは、結合コンデンサ２４の故障の 発生の際の損傷リミッタとして与えられる。このような故障が発生した 際は、このインダクタは、５０Ｈｚの幹線電気電力周波数に対し接地１８への経 路を与え、そうしてヒューズ２６を飛ばす。インダクタは、信号入力／出力線１ ６に現れる通信周波数信号に影響を与えない。 図７は、この発明の局面に従うフィルタの第２の実施例を示す。フィルタ７０ は、幹線電気入力７２と幹線電気出力７４との間に直列で配置された、１対のイ ンダクタＬ１、Ｌ２を含む。Ｌ１およびＬ２に対する好ましい値は、およそ１６ μＨである。ＲＦ入力線８０と幹線入力７２との間に接続されているのは、第１ のヒューズＦ１とコンデンサＣ１であり、ＲＦ入力８０と接地との間に接続され ているのは、ＲＦチョークとして働き、典型的に２５０μＨの値を有する第３の インダクタＬ３である。 同様の形式で、Ｌ１およびＬ２の接続点と接地との間に接続されているのは、 第２のヒューズＦ２と第２のコンデンサＣ２である。幹線電気出力７４と接地と の間に接続されているのは、第３のヒューズＦ３と第３のコンデンサＣ３である 。コンデンサに対する典型的な値は、およそ０．１μＦであり、ヒューズに対し ては、およそ５ａｍｐである。 図８を参照すれば、この発明の実施例に従うネットワーク調整装置に対する典 型的なハウジング配置が示される。主インダクタＬ１およびＬ２は、遮蔽ボック ス９０内に収容される。通常ユーザの通信装置が接続される通信インタ フェースポート９２を含め、さまざまな接続が示される。しかし、図８に示され るように、インピーダンス整合ポート終端器９４で終端とされてもよい。 図９は、図８の装置９０の内部に取り付けられ、図７のネットワーク調整装置 のための回路の残りを収容する回路盤９６を示す。図８に示されるボックスの適 切な点に接続する接続Ａ、Ｂ、Ｃ、ＤおよびＥが示される。 図１０は、ネットワーク調整装置５２を概略的に表すものであり、ネットワー ク調整素子のさまざまな構成ブロック８０−８６を示す。適切なネットワーク調 整装置を設計するために、ブロック８１および８６で表わされる回路は、必要と される通信周波数スペクトラム（たとえば１ＭＨｚおよびそれ以上）に対し高イ ンピーダンス素子でなければならず、幹線電源（すなわち５０／６０Ｈｚ）の周 波数では低インピーダンス素子でなければならない、すなわちこれらの素子はイ ンダクタである。同様に、ブロック８０および８２は、必要とされる通信周波数 スペクトラムに対して低インピーダンス結合素子でなければならず、幹線電源の 周波数では高インピーダンス分離素子でなければならない、すなわちこれらはコ ンデンサである。 故障電流を制限するヒューズを飛ばすことができる安全リンク（８４および８ ５）が、素子８０および８２に直列で与えられる。さらなるインピーダンス整合 ネットワーク８３が、通信ポートへの接続のために含まれてもよい。こ の素子は、ネットワーク調整装置５２の外部であってもよい。 アイテム８１、８０、８２および８６の最適値は、以下を含む要因次第である 。 ａ） ネットワークが調整される、必要とされる周波数の範囲。 ｂ） 調整されるネットワークの装置の長さ。 ｃ） ネットワークが出会うかもしれない負荷の数および型。 ｄ） アースに関するネットワークの相導体の特性インピーダンス、すなわち 導体の外部電気シース。 ｅ） 通信インタフェースデバイスのインピーダンス。 ネットワーク調整装置は、調整装置の位置、負荷、および／または故障電流定 格次第では、空気、不活性ガス、樹脂化合物、またはオイルで満たされてもよい 。屋内に置かれたり、ポールが取付けられたり、地中に埋められたり、または街 路の電灯の中に挿入されてもよい。 同様に、アイテム８１および８６は、個々のインダクタを数多く直列で含んで もよく、たとえば街路のライトのように、相互接続が必要とされなければ、アイ テム８４、８０、８３および８６は、省略されてもよい。 アイテム８０および８２は、遭遇する動作電圧、すなわち２４０、４１５、１ １ｋＶ、３３ｋＶなど次第では、数 多くのコンデンサを、直列で、および／または並列構成で含んでもよい。その代 わりとして、または追加的に、アイテム８０および８２が、たとえば５０ＭＨｚ ないし５００ＭＨｚの比較的広い周波数範囲にわたってネットワークを調整する 際に生じるコンデンサの設計における欠陥をたとえば克服するために、２つ以上 のコンデンサを並列で含んでもよい。 さらに、ネットワーク調整装置のアイテム８１、８５および８２は、必要であ ればカスケード接続されてもよい。典型的な設計では、カスケード接続される素 子の数が多いほど、フィルタのロールオフ応答が大きくなるだろう。 上記からわかるように、この発明は、無線通信信号を示す周波数スペクトラム を有する信号を、標準幹線電源の信号から、電力の大きな損失を生じることなく またはどちらかの信号の質を損なうことなく、効果的に分離するシンプルなフィ ルタを提供する。こうして、配電および／または伝送ネットワークは、電力供給 のためおよび電気通信信号の伝搬のための両方に対して用いることができる。 低電圧の地中配電ネットワークにおいて、消費者への各供給点で、この発明に 従うフィルタを使用することにより、５０Ｈｚ、２４０ｖの単相および４１５ｖ の３相電気供給の配電とともに、高周波通信信号の伝送に適した、調整されたネ ットワークを提供する。このような調整されたネットワークを提供することは、 この発明のさらなる局面を構 成する。 この発明は、前掲の詳細な説明に制限されるものではなく、この発明の範囲内 で変形が行なわれてもよい。

【手続補正書】特許法第１８４条の８ 【提出日】１９９４年１０月１８日 【補正内容】 伝送ネットワークおよびそのためのフィルタ この発明は、信号の入力、伝送、相互接続（終端）、および検出の方法に関し 、ならびに電力伝送ネットワークすなわち配電幹線および／または伝送ネットワ ーク、およびそのためのフィルタに関する。特に、この発明は電気通信伝送（た とえば音声および／またはデータ）のための電気伝送ネットワークおよび／また は線路の使用に関する。 英国では従来、３３ｋｖおよびそれ以上のための電力ネットワークを“伝送ネ ットワーク”、３３ｋｖよりも小さなものに対しては“配電ネットワーク”と説 明している。この規定では、“配電および／または電力伝送ネットワーク”とい う用語が通常用いられるが、一般的に電力ネットワークおよび信号の伝送につい て言及する際には、そのようなすべてのネットワークに当てはまるものとして解 釈される。 伝統的に電気通信信号は、たとえば電話線といった独立したネットワークで伝 送されてきたが、ごく最近では、家庭または産業用構内への電気通信サービスの 簡潔化および効率向上のために、電気通信サービスを行なうために既存の電気伝 送および配電ネットワークを用いることについての研究が行なわれている。 さらなる制御音声およびデータ信号の伝送のために、地上（架空）電力線を利 用することは既知である。しかし、このような伝送の場合は、その他の電気通信 サービスへの 妨害を避けるために、周波数スペクトラムを特定のアプリ 搬送周波数は実際、１ＭＨｚよりも小さく、すなわち８００ＫＨｚまたは６００ ＫＨｚであってもよいが、搬送周波数が減少するにつれ帯域幅も減少する。 “搬送周波数”という用語は、搬送波信号の無変調周波数のことを指し、一旦 変調された電気通信信号の周波数のことをいうのではない。 たとえば、４１５ｖのネットワークでは、搬送周波数は好ましくは１−１０Ｍ Ｈｚの間でもよく、たとえば１１ｋｖのネットワークでは５−６０ＭＨｚの間で もよい。しかし、そのネットワークおよびアプリケーション次第で、周波数はＭ Ｈｚにして３ケタ代までであろう。たとえば、短距離（１０−２０ｍ）では、１ −８００ＭＨｚの範囲の周波数が用いられるだろう。 好ましくは、電力ネットワークは、たとえば１３２ｋｖ、３３ｋｖ、１１ｋｖ 、４１５ｖおよび２４０ｖ部分を有する、主要地中電力ネットワークである。音 声およびデータ信号は、必要なときには適切な検出、増幅および／または再生お よび再導入により、その部分のいすれかまたはすべてを通して伝送されてもよい 。 好ましい実施例では、全２重設備が提供される、すなわち信号はすべての方向 に同時に伝送、および／または受信されてもよい。 この発明の第１の局面に従うネットワークは、電気メータの遠隔読取り、リモ ートバンキングおよびショッピング、 図５Ｂは、典型的な同軸ケーブルの一部分であり、 図６は、この発明の局面に従うネットワーク調整装置の好ましい実施例であり 、 図７は、この発明の局面に従うネットワーク調整装置の第２の実施例であり、 図８は、ネットワーク調整装置の平面図であり、 図９は、図８のネットワーク調整装置に対する回路盤の図である。 図１０は、この発明に従うネットワーク調整装置の概略図である。 図１は包括的にネットワーク４０を示す。幹線電気が、変圧器４４を介し、１ １ｋｖの伝送線４２から４１５ｖの３相ネットワーク４６へとネットワークに入 る。４１５ｖの３相ネットワークは、建築物４８といった数多くの場所に与えら れる。これらの建築物の各々は、単相の電力供給のみを受けてもよく、またはそ の代わりに３相の電力供給を受けてもよい。 音声およびデータ信号は、入力点５０でネットワークに入力され（またはその 代わりにネットワークから受信され）、構内４８でユーザに受信されてもよい。 音声およびデータ通信信号を、低周波数で高振幅の電力信号から分離するために 、各信号の宛先はネットワーク調整装置５２が与えられる。このネットワーク調 整装置は、２つの信号を分離するための低域フィルタを含む。 請求の範囲 １．およそ１ＭＨｚよりも大きな搬送周波数を有する電気通信信号をネットワー クの相導体の少なくとも１つに入力するための入力手段と、前記電気通信信号を ネットワークの少なくとも１つのその他の相導体から取除くための出力手段とを 含む、多相配電および／または電力伝送ネットワーク。 ２．少なくとも一部はクラッドケーブルを含む不平衡配電および／または電力伝 送ネットワークであって、ネットワークは、およそ１ＭＨｚよりも大きな搬送周 波数を有する電気通信信号をネットワークへ入力するための入力手段と、前記電 気通信信号をネットワークから取除くための出力手段とを含み、前記信号はクラ ッドケーブルを有するネットワークの前記一部を通して伝送できる、不平衡配電 および／または電力伝送ネットワーク。 ３．およそ１ＭＨｚよりも大きな搬送周波数を有する電気通信信号をネットワー クへ入力するための入力手段と、前記電気通信信号をネットワークから取除くた めの出力手段とを含む、トランクおよびブランチ（分岐）配電および／または電 力伝送ネットワーク。 ４．少なくとも一部が建築物の外部にある配電および／または電力伝送ネットワ ークであって、ネットワークは、およそ１ＭＨｚよりも大きな搬送周波数を有す る電気通信信号をネットワークへ入力するための入力手段と、前記電気 通信信号をネットワークから取除くための出力手段とを含み、前記信号はネット ワークの前記外の部分を通して伝送できる、配電および／または電力伝送ネット ワーク。 ５．信号は複数の方向に同時に伝送することかできる、前掲の請求項のうちいず れか１つに記載のネットワーク。 ６．搬送周波数はおよそ１ないし６０ＭＨｚの間である、前掲の請求項のうちい ずれか１つに記載のネットワーク。 ７．信号の伝播はネットワークの相導体の少なくとも１つとアースとの間で行な われる、前掲の請求項のうちいずれか１つに記載のネットワーク。 ８．配電および／または電力伝送ネットワークとともに使用するための通信装置 であって、使用の際に、低周波で高振幅の幹線電気電力信号がネットワークから 消費者の構内へ通ることを可能にするため、および構内からの電気的雑音かネッ トワークに入ることを防止するための低域フィルタ部分と、電気通信信号の入力 および／またはネットワークから取り除くための結合素子とを含む、通信装置。 ９．結合素子は１ＭＨｚよりも大きな搬送周波数を有する電気通信信号とともに 使用するのに適する、請求項８に記載の通信装置。 １０．その時点でネットワークの特性インピーダンスに類似のインピーダンスで 装置を終端とするための終端素子を含む、請求項８または９に記載の通信装置。 １１．受信／伝送デバイスと配電および／または伝送ネッ トワークとの間のインピーダンス整合のためのインピーダンス整合手段を含む、 請求項８、９、または１０のうちいずれか１つに記載の通信装置。 １２．前記低域フィルタは、幹線電気入力と幹線電気出力との間に配置され幹線 電気入力の端部で第１のコンデンサに接続され、幹線電気出力の端部で第２のコ ンデンサに接続される主インダクタを含み、前記第１のコンデンサは幹線電気入 力を信号入力／出力線に接続し、前記第２のコンデンサは幹線電気出力を接地に 接続する、請求項９ないし１１のうちいずれか１つに記載の通信装置。 １３．第１のコンデンサは結合コンデンサとして動作し、使用される際には、通 信信号か信号入力／出力線から通ることを可能にし、信号の低周波構成要素を減 衰する、請求項１２に記載の通信装置。 １４．配電および／または伝送ネットワークに接続される、請求項８ないし１３ のうちいずれか１つに記載の通信装置。 １５．前記ネットワークは請求項１ないし７のいずれか１つに従うネットワーク である、請求項１４に記載の通信装置。 １６．ネットワークとユーザの構内の内部電気ネットワークとの間のインタフェ ースに接続される、請求項１４または１５に記載の通信装置。 １７．通信装置を配電および／または電力伝送ネットワークとともに使用するこ とであって、装置は、使用の際、低 周波で高振幅の幹線電気電力信号がネットワークから消費者の構内へ通ることを 可能にするためおよび構内からの電気的雑音がネットワークに入ることを防止す るための低域フィルタと、およそ１ＭＨｚよりも大きな搬送周波数を有する電気 通信信号を入力および／またはネットワークから取除くための結合素子とを含む 、通信装置の使用。 １８．およそ１ＭＨｚよりも大きな搬送周波数を有する電気通信信号を多相電力 配電および／または伝送ネットワークの少なくとも１つの相導体に入力すること 、および続いて信号をネットワークの少なくとも１つのその他の相導体から受信 することを含む、信号伝送の方法。 １９．およそ１ＭＨｚよりも大きな搬送周波数を有する電気通信信号をトランク およびブランチ（分岐）配電および／または伝送ネットワークに入力すること、 および続いて信号を受信することを含む、信号伝送の方法。 ２０．およそ１ＭＨｚよりも大きな搬送周波数を有する電気通信信号を不平衡配 電および／または伝送ネットワークのクラッドケーブル部分に入力すること、お よび続いて信号を受信することを含む、信号伝送の方法。 ２１．およそ１ＭＨｚよりも大きな搬送周波数を有する電気通信信号を、少なく ともその一部分は建築物の外部にある配電および／または伝送ネットワークに入 力すること、および続いて信号を受信することを含み、前記信号はネットワーク の前記外部の部分に沿って伝送される、信号伝送 の方法。 ２２．信号はネットワークの位相のうち１つのみに投入される、請求項１８ない し２１のうちいずれか１つに記載の方法。 ２３．信号は複数の方向に同時に伝送される、請求項１８ないし２２のうちいず れか１つに記載の方法。 ２４．信号は拡散スペクトラム技術を用いて変調される、請求項１８ないし２３ のうちいずれか１つに記載の方法。 ２５．前記信号は、通信装置を用いてネットワークに入力およびネットワークか ら受信され、装置は、低周波で高振幅の幹線電気電力信号がネットワークから消 費者の構内へ通ることを可能にするため、および構内からの電気的雑音がネット ワークに入ることを防止するための低域フィルタ部分と、電気通信信号を入力お よび／またはネットワークから取除くための結合素子とを含む、請求項１８ない し２４のうちいずれか１つに記載の方法。 ２６．前記低域フィルタ部分は、可変インピーダンスの低周波の負荷がネットワ ークに現れる高周波電気通信信号の変動を防止する、請求項２５に記載の方法。 ２７．通信装置は、電気通信信号を消費者の構内から離してネットワークへと導 く、請求項２５に記載の方法。 ２８．およそ１ＭＨｚよりも大きな搬送周波数を有する電気通信信号を、請求項 １ないし７のいずれか１つに従うネットワークに伝送または受信するための電気 通信装置の使 用。 ２９．実質的に添付の図面の参照して述べられたとおりの、配電および／または 電力伝送ネットワーク。 ３０．実質的に添付の図面を参照して述べられたとおりの、通信装置。 ３１．実質的に添付の図面を参照して述べられたとおりの信号伝送の方法。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ， ＣＡ，ＣＨ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，Ｈ Ｕ，ＪＰ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＧ ，ＭＮ，ＭＷ，ＮＬ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ， ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＫ，ＵＡ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．およそ１ＭＨｚよりも大きな搬送周波数を有する電気通信信号をネットワー クに入力するための入力手段と、前記電気通信信号をネットワークから取除くた めの出力手段とを含む、配電および／または電力伝送ネットワーク。 ２．信号は複数の方向に、同時に伝送されることができる、請求項１に記載のネ ットワーク。 ３．配電および／または伝送ネットワークのとともに用いるための通信装置であ って、低周波数で高振幅の幹線電気電力信号をフィルタ処理するための低域フィ ルタと、電気通信信号を入力し、および／またはネットワークから取除くための 結合素子とを含む、通信装置。 ４．結合素子は、１ＭＨｚよりも大きな搬送周波数を有する電気通信信号ととも に使用するのに適する、請求項３に記載の通信装置。 ５．その時点でネットワークの特性インピーダンスに類似のインピーダンスで装 置を終端とするための終端素子を含む、請求項３または４に記載の通信装置。 ６．受信／伝送デバイスと配電および／または伝送ネットワークとの間のインピ ーダンス整合のためのインピーダンス整合手段を含む、請求項３、４または５の うちいずれか１つに記載の通信装置。 ７．およそ１ＭＨｚよりも大きな搬送周波数を有する電気通信信号の配電および ／または伝送ネットワークへの入力、 およびそれに続く信号の受信を含む、信号伝送の方法。 ８．信号は３相電力ケーブルの位相のうち１つのみに投入される、請求項７に記 載の方法。