KR20030097818A - 전력선 통신의 결합 회로 - Google Patents
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Abstract
전력선 분배 시스템에 데이터 신호를 결합하는 방법 및 시스템을 제공한다. 인덕티브 신호 결합기는 두 권선들을 가진다. 제1권선은 전력선 분배 시스템의 라인 컨덕터와 직렬적이다. 캐패시터가, 분배 시스템의 제1 라인 컨덕터와 제2 라인 컨덕터 사이에 연결되어 그 캐패시터가 전력 신호에 대하여는 높은 임피던스를 제공하고, 데이터 신호에 대하여는 낮은 임피던스를 제공하도록 한다. 통신 장치는, 데이터 신호가 통신 장치와 분배 시스템의 사이에 커플될 수 있도록 제2권선에 연결된다.
Description
통신 신호들은, 광대역 전력선 모뎀들을 포함하여 다양한 장치를 이용하여, 전력 분배 시스템에 결합될 수 있다. 많은 광대역 전력선 모뎀들은, 직교 주파수 분할 멀티플렉스(OFDM, Orthogonal Frequency Division Multiplex) 또는 직접 순서 대역 확산(DSSS, Direct Sequency Spread Spectrum)과 같은 대역 확산 변조 기술들을 이용한다. 초당 수메가 비트의 데이터 속도를 내기 위하여는, 그러한 모뎀들은 1 내지 50 MHz 범위의 주파수 대역을 사용한다. 대역 확산 변조의 한 가지 장점은, 주파수 대역의 소정 부분들을 사용될 수 없도록 할 수도 있는, 공진들 및 협대역 노이즈에도 불구하고, 모뎀을 연결하는 수 있는 점이다. 그러나, 그러한 사용불가능한 주파수 부분들의 수를 줄여서 데이터 속도를 증가시키고, 노이즈 속도를 감소시키는 것이 여전히 요구된다.
대역 확산 모뎀의 출력 신호는 전력 분배 라인과 효율적으로 결합되어야 한다. 특별히, 이것은, 분배 변압기(DT)의 2차 단말들에서와 같이, 그러한 라인이 수렴하는 점에서 또는 접합점 근방에서 일어난다. 그러나, 구동 포인트 임피던스라고 알려진, 이러한 결합 점에서의 임피던스는, 어떤 주파수 대역에서는 매우 낮은 임피던스이고, 다른 주파수 영역에서는 매우 높은 임피던스를 보이며 매우 넓은 범위에서 변한다. 상대적으로 단순한 결합 기술들은, 어떤 주파수 대역에서는 합리적으로 효율적일 수 있으나, 다른 주파수 영역에서는 상당한 결합 손실 감쇄를 야기할 수도 있다.
일반적으로 사용되는 기술 중 하나인 션트 결합(shunt coupling)은, 일련의 블록킹 커패시터에 의하여 모뎀이 전력선을 교차하여 직접적으로 결합된다. 도1a 및 도1b는, 종래 기술에 따라서, 모뎀이 전력 분배 시스템에 션트 커패시티브 결합한 것을 보여준다. 전력 분배 시스템은, 임피던스 ZT(108)을 가지는 제2 권선(130)을 가지는 분배 변압기(135)를 포함한다. 블럭킹 커패시터(113)를 통하여 전력선들(115, 117)을 교차하여 연결된 모뎀 A(110)는, 광대역 고파수 전류를 제공한다. 모뎀 A(110)는 내부 저항 RS(112)을 가진다.
도1b에서, |ZT|<< RS인 주파수 밴드들에 대하여, ZT(108)은 모뎀 A(110)의 출력에 심하게 부하를 걸어서, 결과적으로 상당한 결합 손실을 야기한다. 심지어 모뎀 A(110)가 낮은 출력 임피던스를 가진다고 가정하더라도, 임피던스 ZT(108)가 반사된 로드 임피던스 ZLrefl(미도시)보다 훨씬 작을 때에, 결합 감쇄를 겪게 된다. 그러한 경우에, 모뎀 A(110)로부터의 유도 전류 대부분은 더 작은 크기의 임피던스 ZT(108)를 통하여 흐르게 되고, 단지 작은 부분만이 ZLrefl을 통하여 흘러서 모뎀 B(140)로 향한다. 따라서 션트 커패시티브 결합은, 넓은 영역에서 변화하는 구동점임피던스들 및 매우 낮은 임피던스들에 대하여는 비효율적이다.
본 발명은 전력 분배 시스템에 통신 신호들을 결합시키는 것에 관한 것이다.
도1a 및 도1b은, 종래 기술로서, 전력 분배 시스템에 모뎀이 션트 커패시티브 결합한 것을 보여준다.
도1c 및 도1d는, 본 발명의 일실시예로서, 전력 분배 시스템에 모뎀이 직렬 인덕티브 결합한 것을 보여준다.
도1e와 도1f는, 본 발명의 일실시예로서, 션트 커패시터들을 부가한 직렬 인덕티브 결합을 보여준다.
도1g는, 델타-연결된 삼상 전력 분배 변압기의 직련 인덕티브 결합의 실시예를 보여준다.
도2는, 전형적인 전력 분배 변압기의 제2권선에서의 주파수에 대한 임피던스를 보여주는 그래프이다.
도3a 및 도3b는, 본 발명의 실시예에 따른 전력 분배 시스템의 낮은 임피던스 노드의 바이패스를 보여준다.
도4는, 공통적인 전력선 수렴 노드로부터 다른 회로들로, 개별적인 데이터스트림들을 보내는 실시예들을 보여준다.
도5는, 반사된 임피던스에서의 변화를 극복한 실시예를 보여준다.
도6은, 션트 및 직렬 결합 모드들이 결합된 실시예를 보여준다.
본 발명에 의한 방법 및 시스템은, 션트 커패시터와 결합되는 직렬 인덕턴스 모드에 기초하여, 전력 분배 시스템에 데이터 신호를 결합시키는 것에 관한 것이다. 인덕티브 신호 결합기(coupler)는 두 권선들을 가진다. 제1권선은, 전력 분배 시스템의 라인 컨덕터와 직렬적이다. 커패시터가, 분배 시스템의 제1 라인 컨덕터와 제2 라인 컨덕터 사이에 연결되어, 커패시터가 전력 신호에 대하여는 높은 임피던스를 제공하고, 데이터 신호에 대하여는 낮은 임피던스를 제공하도록 한다. 통신 장치는 제2권선에 연결되어 데이터 신호가 통신 장치와 분배 시스템 사이에 결합될 수 있도록 한다.
다른 실시예들에서, 라인 컨덕터는 중성의 컨덕터일 수 있다. 통신 장치는 대역-확산 모뎀일 수 있다. 인덕티브 신호 결합기는 라인 컨덕터에 고정되어 있는 분할 자기 코어를 포함할 수 있으며, 제2권선이 그 코어에 감겨지고 코어내의 라인 컨덕터 부분이 제1권선으로서 역할을 하게 된다. 제1권선은, 데이터 신호에서 사용된 최대 주파수에 대한 파장의 1/10에 해당되는 길이 이내에서 변압기의 제2권선에 인접한다. 이러한 위치 설정은, 결합기를 변압기 제2권선의 단말들에 반드시 위치하도록 할 정도로 충분히 가깝게 한 것이다.
본 발명의 대표적인 실시예에서, 본 발명은, 직렬 인덕턴스 모드 및 병렬 커패시터 모드 결합기들에 기초하여, 전력 분배 시스템에 데이터 신호를 결합시키는 방법 및 시스템을 제공한다. 직렬 인덕턴스 결합기는 전력 분배 시스템의 제1 라인컨덕터에 연결된다. 션트 커패시티브 결합기는 제1 라인 컨덕터 와 제2 라인 컨덕터 사이에 연결된다. 통신 장치는 병렬적 제1 및 제2 인터페이스를 가지는데, 제1 인터페이스는 하나의 결합기에 연결되고, 제2 인터페이스는 다른 결합기에 결합되어, 통신 장치 및 전력 분배 시스템 사이에 데이터 신호의 결합이 가능하도록 한다.
다른 실시예에서, 라인 컨덕터는 중성적인 컨덕터일 수 있다. 통신 장치는 대역-확산 모뎀이 될 수 있다. 인덕티브 신호 결합기는 라인 컨덕터에 대하여 고정되어 있는 분할 자기 코어를 포함할 수 있으며, 제2권선이 그 코어에 감겨지고, 코어내의 라인 컨덕터 부분이 제1권선으로서 역할을 하게 된다. 제1권선은, 데이터 신호에서 사용된 최대 주파수에 대한 파장의 1/10에 해당되는 길이 이내에서 변압기의 제2권선에 인접한다.
본 발명의 대표적인 실시예는, 전력 분배 시스템의 낮은 임피던스 노드를 교차하여 데이터 신호를 결합시키는 방법 및 시스템을 또한 포함한다. 커패시터가 전력 분배 시스템의 낮은 임피던스 노드와 병렬적으로 연결되고, 전력 신호에 대하여는 높은 임피던스를 보이고, 데이터 신호에 대하여는 낮은 임피던스를 보인다. 제1 인덕티브 결합기는, 노드의 업스트림에서, 라인 컨덕터와 직렬적으로 연결된다. 제2 인덕티브 결합기는, 노드의 다운스트림에서, 라인 컨덕터와 직렬적으로 연결된다. 제1 인덕티브 결합기 및 제2 인덕티브 결합기는 노드를 교차하여 데이터 신호를 결합시키도록 연결된다.
또 다른 실시예에서, 신호 증폭기가 제1 인덕티브 결합기 및 제2 인덕티브결합기에 연결된다. 대신에 또는 부가적으로, 데이터 라우터가 제1 인덕티브 결합기 및 제2 인덕티브 결합기에 연결되어, 제1 인덕티브 결합기와 제2 인덕티브 결합기 사이에 데이터 신호를 선택적으로 라우팅한다. 그러한 경우, 제2 인덕티브 결합기는 노드의 다운스트림에 있는 복수개의 인덕티브 결합기들 중 하나일 수 있고, 데이터 라우터가 제1 인덕티브 결합기 및 복수개의 인덕티브 결합기들 간에 데이터 신호들을 선택적으로 라우팅한다.
본 발명의 대표적인 실시예들은, 전력 분배 시스템들에 광대역 통신 신호들의 개선된 직렬 인덕티브 결합을 사용한다. 중간 전압(MV) 분배 네트워크들의 환경에서, 직렬 인덕턴스 결합에 대한 하나의 특정한 접근은 2000. 12. 28. 출원된 미국 특허출원 제09/752,705호에 기재되어 있으며, 본 명세서에서 참조된다. 션트 커패시티브 결합과는 반대로, 직렬 인덕티브 결합은 모뎀의 임피던스에 분배 변압기가 로딩됨에 의하여 생기는 신호 감쇄를 피할 수 있다.
도1c는, 본 발명의 일실시예에 따른 개선된 직렬 인덕티브 결합기의 구성을 보여주고, 도1d는, 등가 회로를 보여준다. 인덕티브 결합기(120)는 분배 변압기(DT)(135) 근방에서, 낮은 전압 전력 회로의 중성 라인(115)에 직렬적으로 연결되어 있다. 결합기(120)는 분배 변압기(135)의 제2차 권선(130)과 인접하게 위치하고, 바람직하게는 결합기(120)에 의하여 중성 라인(115)에 결합되는 신호에서 사용되는 최고 주파수에 해당되는 파장의 1/10 이내에 위치한다.
도1d로부터, 낮은 값의 |ZT|(108)는, 결합기(120)를 통하여 결합된 모뎀 A(110), 변압기 제2 임피던스 ZT(108), 전력선들(115, 116) 및 로드 임피던스 ZL(160)와 모뎀 B(140)의 병렬적인 조합을 포함하는 회로내의 전류 흐름을 용이하게한다는 것을 알 수 있다. 도1d의 회로는, 또한, 반사된 로드 임피던스 ZLrefl(165)을 포함하는데, 이는 전력선을 통하여 반사되어 구동 포인트로 되돌아가는 고주파수 로드 임피던스를 나타낸다.
직렬 인덕턴스 결합은, 제2 임피던스 ZT(108)가, 관심있는 주파수 대역에서 균일하게 낮을 때에 특별히 잘 작동된다. 그러나, 임피던스 ZT(108)가 높은 경우, ZT(108)와 반사된 로드 임피던스 ZLrefl(165)의 직렬 조합의 전체 임피던스가 커지고, 따라서 전력선에 결합된 모뎀 전류 IL(170)의 양을 감소시킨다. 따라서, 직렬 인덕턴스 결합은, 보통에서 낮은 구동 포인트 임피던스들에 대하여는 효율적일 수 있지만, 매우 높은 구동 포인트 임피던스들에 대하여는 상대적으로 비효율적일 수 있다.
도1e 및 등가 회로인 도1f는, 심지어 |ZT|(108)가 높은 경우의 주파수 대역에서도, 도1c 및 도1d에 도시된 기본적인 직렬 인덕턴스 모드 결합보다 더 높은 결합 효율을 유지하는 실시예를 보여준다. 도1e에서는, 하나 또는 그 이상의 커패시터들(125)이 변압기(135)의 제2차 권선(130)과 병렬적으로 놓여져있다. 따라서 도1f에서, 커패시터(125)는 ZT(108)과 병렬적이다. 이러한 병렬적 조합은, ZT(108) 단독의 경우보다 결과적으로 낮은 임피던스를 제공한다. 따라서, 모뎀 A(110)로부터의 결합된 전류는 ZT(108)과 실질적으로 독립적이다. 결합기(120)는, 하나의 권선으로 작용하는, 전력선의 둘러싸인 부분(120A), 라인(120A) 주변에 놓인 분할 자기코어(120B) 및 코어(120B)에 감겨진 제2권선(120C)을 포함하는 직렬 인덕티브 결합기이다.
커패시터(125)가 분배 변압기의 제2차 권선을 교차하여 연결되는 때, 그것은 모뎀의 주파수 대역에서 변압기 단말들에 교차되는 결과적인 임피던스를 낮춘다. 그러나, 커패시터(125)는 전력 분배 주파수들에서 실질적으로 오픈 회로로서 작용한다. 예를 들어서, 10 nF 커패시터의 임피던스는 1MHz 이상에서 16오옴보다 작고, 10MHz 이상에서 1.6오옴보다 작으나, 60Hz에서는 250 킬로오옴을 넘는다.
도2는, 전형적인 분배 변압기의 제2차 권선에서의 주파수에 따른 임피던스의 그래프이다. 커브 A는 커패시터가 없는 경우 임피던스를 보여주고, 커브 B는 10 nF 커패시터가 제2차 권선에 병렬적으로 위치하는 경우 결과적인 임피던스이다. 커브 A를 보면, 커패시터가 없는 경우, 2.8 내지 3.9 MHz 및 16.3 내지 30 MHz의 주파수 대역에서 임피던스가 40 오옴이 넘는 것을 알 수 있다. 이것은 아마도 변압기 권선 또는 도선들에서의 병렬적인 동조들 때문일 수 있다. 반면에 커브 B를 보면, DT 제2차 권선이 10 nF 캐패서터에 의하여 션트되었을 때에, 결합된 병렬 임피던스는 모든 주파수에 대하여 10 오옴 아래인 것을 알 수 있다.
본 발명의 실시예들은 단상 전력 회로들 및 Y 또는 델타 구성의 다-상 전력 회로에도 적용가능하다. 2-상 전력선에 대하여(도1e에서 보이는 바와 같음), 또는 3-상-Y-연결 전력선들에 대하여, 결합기(120)는 바람직하게는 중성 라인(115)에 놓여진다. 이러한 배열에서, 전력선들(116, 117)은 RF 회귀 라인들이고, 그들 사이에 회귀 전류들이 근사적으로 동일하게 나뉘어진다. 따라서, 상 라인들 중 어느하나(116 또는 117)와 중선 라인(115) 사이에 연결되어 있는, 구내(145)에서의 모뎀들은, 유사한 신호 레벨들을 볼 것이다. 이는 결합기(120)를 하나의 상 라인에 위치시키고, 다른 상 라인(들)은 단지 케이블을 따라 로드까지의 인덕션을 통해서만이 각 신호(들)을 얻게 하는 것에 대조되는 것이다. 인덕티브 결합기(120)를 중성 라인(115)에 두는 것은, 또한, 전력 주파수 전류 레벨; 즉 전력 분배 시스템에 의하여 제공되는 결합기 코어(120B)내의 전류를 감소하여 코어 포화 효과를 최소화한다.
도1g는, 델타-연결된 3상 전력 변압기(170) 및 3상 라인들(175, 180 및 185)을 보여준다. 결합기(120)는 3상 라인들 중 어느 하나, 예를 들어서 라인(175) 위에 위치하고, 나머지 상 라인들(180, 185)은 신호 회귀 경로를 제공하도록 한다. 이러한 배치는 회귀 전류들의 진폭들의 균형을 맞추도록 도와준다. 도시된 바와 같이, 하나 또는 그 이상의 커패시터들(125)이 변압기(170)의 제2차 권선을 교차하여 부가되어 변압기(170)의 제2차 권선의 임피던스가 높은 주파수 대역에서 전류 경로가 낮은 임피던스가 되도록 한다.
도3a 및 도3b는, 본 발명의 일실시예에 따라서, 전력선 라인의 양 끝에서의 낮은 임피던스 노드들을 바이패스하기 위한 기술을 설명한다. 그러한 상황들의 예는, (a) 매스터 전력 패널로부터 개별 층 전력 패널들에 이르기까지 복수-층 빌딩들에 걸쳐서 이어지는 라인들, (b) 낮은 전압 분배 네트워크에서 하나의 노드로부터 다른 노드에 이어지는 라인들 및 (c) 변압기 서브스테이션으로부터 멀티-라인 접합 포인트에 이어지는 MV 라인들을 포함한다. 도3a는, 단일 상으로 간략화 되어있는데, 도1e 및 도1f에서 보이는 바와 같이 연결되어 있는, 데이터 트렁크(303) 상의 모뎀 A(110)를 보여준다.
낮은 임피던스의 노드는, 로드들이 회로에 연결되는 방식에 의하여 야기될 수 있다. 예를 들어서, 단말들(332)을 교차하여, 로드들(315, 320, 325)이 연결되는데, 임피던스들의 분로를 만들어서, 단말들(332)을 교차하여 결과적인 낮은 구동 포인트 임피던스가 되도록 한다. 대신에 또는 부가적으로, 낮은 임피던스 장치(333)가 단말들(332)에 교차하여 연결될 수 있고 다운스트림에 있는 장치들(334)과의 통신에 장애를 나타낸다.
단말 쌍(332)과 같은, 낮은 임피던스 노드는 다음과 같이 바이패스된다. RF 단락 커패시터(360)가 단말 쌍(332)에 걸쳐서 연결되어 관심있는 주파수 대역에 걸쳐서 임피던스가 낮게 한다. 그러면 신호는 인덕티브 결합기들(365 및 370)을 통과하여 단말들(332) 주변에서 바이패스된다. 결합기(365)는, 바람직하게는 커패시터(360)의 업스트림에서 중성 전선(310)에 부착되고, 결합기(370)는 단말들(332) 및 커패시터(360)의 다운스트림에 부착된다. 단말들(332)에 교차되는 낮은 임피던스때문에, 모뎀 A(110)로부터 중선 전선(310)에 도착하는 거의 모든 신호 전류가 결합기(365) 및 회귀 경로(즉 전선 311)를 통과하여 흐른다. 단말들(332)에 걸친 낮은 임피던스는 단말들(332)의 좌측으로부터 도달되는 신호들을, 단말들(332)의 우측의 신호와 분리시킨다.
결합기들(365, 370) 사이의 신호 경로는, (a)수동적인 바이패스를 나타내는 직접 연결이거나, 또는 (b) 양-방향성 신호 증폭기, 입력과 출력이 동일한 주파수대역인 데이터 리피터 또는 입력과 출력이 서로 다른 주파수 대역인 데이터 리피터와 같은 능동적인 모듈(375)을 포함하는 능동적인 경로일 수 있다. 모듈(375)이 양-방향성 부스터 증폭기를 포함한다면, 진동을 방지하기 위하여, 커패시터(360)에 의하여 도입되는 감쇄는 모듈(375)의 진폭을 초과하여야 한다.
도3b는, 도3a에 도시된 배치를 한 층 더 증대시킨 것을 보여준다. 별개의 다운스트림 결합기들(385)은, 각각이 하나나 그 이상의 로드들, 예를 들어서, 로드들(315, 320 및 325)을 공급하는, 개별 라인들에 부착된다. 각 개별 결합기(385)는, 예를 들어서 모듈(380)과 같은 부스터 또는 리피터의 분리된 포트(XX, YY 또는 ZZ)에 의하여 구동된다. 포트들(XX, YY 및 ZZ)에서의 다양한 출력들은 파형이 동일할 수 있다. 대신에, 모듈(380)은 각 로드(315, 320 및 325)에 분리된 데이터 스트림을 제공하기 위하여, 라우터 기능을 포함할 수 있다.
도4는, 공통 전력선 수렴 노드로부터 다른 회로들로, 분리된 데이터 스트림들을 보내는 기술을 설명한다. MV 응용에서, 변압기(435)는 서브스테이션에서의 고압-중간 전압(HV-MV) 변압기이고, 라인들(405 및 410)은, 다른 MV 회로들로의 주입들을 나타낸다. LV 응용에서, 변압기(435)는, MV-LV 또는 LV-LV 분배 변압기를 나타내고, 라인들(405 및 410)은 다른 빌딩들 또는 빌딩내의 다른 층들로의 주입들을 나타낸다.
LV 분배 응용을 예로서 들어보면, 도4는, 하나의 DT로부터의 별 모양으로 공급되는 복수개의 구내들(440 및 450)의 구조를 보여준다. 종종, 복수개의 전력 케이블들(405 및 410)은, DT(435)의 제2차 단말들에 죄여지거나 또는 DT(435)에 인접한 접합 노드로부터 쪼개어져서, 각 케이블이 구내들(440 및 445)의 별개의 세트에 이어지도록 라우팅된다. 예를 들어서, 케이블(405)는, 구내(445)로 라우팅되고 케이블(410)은 구내(440)으로 라우팅된다. 도4에서는 두 케이블들(405 및 410)이 도시되어 있지만, 별 모양의 배치는 두 케이블 이상을 포함할 수 있다.
커패시터들(125 및 415)의 부가적인 이익은, 케이블들(405 및 410)에 의하여 주입되는 다양한 2차 로드 회로들 간의 고주파수 분리를 제공하는 것이다. 이는 각 케이블(405, 410)이, 각 구내(440 및 445)의 사용자들 세트에, 별개의 전체 대역 데이터 스트림을 나르도록 하는 분리된 매체로서 작용하도록 한다. 예를 들어서, 케이블(410) 상에서, 모뎀 1a(425)는 모뎀 1b(426)와 통신하고, 케이블(405) 상에서 모뎀 2A(430)는 모뎀 2B(431)와 통신하도록 한다.
도5는, ZLrefl의 변동을 극복하는 본 발명의 다른 실시예의 구성도이다. 도5에서, 시스템 자체는 실질적으로 양-방향성이지만, 간략화하기 위하여, 신호 흐름의 단지 한 방향만을 보여준다. 모뎀은, 션트 모드에서 실질적인 신호 전력을 전력선에 결합하는 내부 임피던스 RS1을 가지는 전원 발전기 VS1(510)으로부터의 션트 구동을 포함한다. 반사된 로드 임피던스(ZLrefl)가 상대적으로 높은 주파수 영역에서, 션트 구동은 통신 신호를 전송하는데 매우 효과적인 모드이다. 듀얼 결합 모드 모뎀(505)은, 진폭 및/또는 임피던스 레벨을 다를 수 있는, 동일한 파형들을 제공하는 두 출력 회로들이 구비된다. 제1 션트 커패시티브 출력 회로는, 내부 임피던스 RS1(515)을 가지는 발전기 VS1(510)을 포함하고, 제2 직렬 인덕턴스 출력 회로는내부 임피던스 RS2(525)을 가지는 발전기 VS2(520)를 포함한다. 예를 들어서, 이러한 출력 회로들은 공통 신호 소스로부터 구동된 두 출력 증폭기들일 수 있다.
도5는, 결합 커패시터(530)를 거쳐서 션트 모드에서 DT 2차 임피던스(215)의 단말들을 구동하는 제1 출력 회로를 보여준다. 제2 출력 회로는, 제1 출력 회로와 위상이 같도록 직렬 모드 인덕티브 결합기(120)를 구동한다. 션트 커패시티브 모드는, 임피던스들 ZT및 ZLrefl이 상대적으로 높은 주파수 영역에서 특히 효율적이다. 직렬 인덕티브 모드는 임피던스 ZLrefl이 상대적으로 낮은 주파수 영역에서 특히 효율적이다. 션트 및 직렬 모드들의 조합은 임피던스 조합들의 넓은 영역을 통하여 효과적인 구동을 제공한다.
도6은, 본 발명은 다른 실시예로서, 션트 및 직렬 결합 모드의 조합이 복수개의 2차 전력선들(605 및 610)에 사용된 것을 보여준다. 예를 들어서, 중성 라인들과 같은, 일군의 유사한 절연된 라인들은, 예를 들어서 도1c에서 보이는 바와 같이, 하나의 인덕티브 결합기(120)을 부착하는 것을 방해할 정도로 지름이 매우 클 수 있다. 따라서, 복수개의 결합기들(620 및 622)이 각 중성 라인들에 부착되고, 복수개의 출력들(615A, 615B 및 615C)이 구비된 모뎀 A(625)로부터의 동일한 파형에 의하여 구동된다. 출력 615A와 선택적인 커패시터(635)는, 두 상 라인들이 출력 615A에 의하여 구동되도록 모뎀 신호 주파수에서 상 라인들을 함께 단락하는 모든 낮은 전압 전력선들과 공동의 단일 션트 드라이브를 제공한다. 출력 615B와 615C는 직렬 모드에서의 단일 중성 라인을 각각 구동한다. 따라서 모뎀 A(625)는, 모든 모뎀들 B(626 및 631)로부터의 데이터를 송수신한다. 도6에서는, 2개의 전력선을 가지는 모양을 보여주지만, 임의의 적절한 수의 라인들이 포함될 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예들을 설명하였는데, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 진정한 범위 내에서 본 발명의 몇몇 장점들을 달성하기 위하여 다양한 변형들 및 수정을 가할 수 있다.
본 발명은 전력선 분배 시스템에 통신 신호를 결합하는 것에 관한 것이다.
Claims (30)
- 전력 분배 시스템에 데이터 신호를 결합하는 방법에 있어서,분배 변압기의 제2권선에 인접한 위치에, 전력 분배 시스템의 변압기 제2차 라인 컨덕터상에 인덕티브 신호 결합기를 설치하는 단계; 및상기 인덕티브 신호 결합기에 통신 장치를 연결하여 데이터 신호가 상기 통신 장치와 상기 전력 분배 시스템 사이에 결합될 수 있도록 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 분배 시스템에 데이터 신호를 결합하는 방법.
- 청구항 1에 있어서, 상기 인덕티브 신호 결합기를 설치하는 단계는, 데이터 신호의 최대 사용 주파수에 해당되는 파장의 1/10 이내에서, 분배 변압기의 제2권선에 인접하도록 결합기를 설치하는 것임을 특징으로 하는 전력 분배 시스템에 데이터 신호를 결합하는 방법.
- 청구항 1에 있어서,전력 신호에 대하여는 높은 임피던스를 제공하고, 데이터 신호에는 낮은 임피던스를 제공하도록, 변압기 제2권선의 두 단말들을 교차하여 캐패시터를 연결하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 분배 시스템에 데이터 신호를 결합하는 방법.
- 청구항 1에 있어서, 상기 변압기 제2차 라인 컨덕터는 중성 컨덕터인 것임을 특징으로 하는 전력 분배 시스템에 데이터 신호를 결합하는 방법.
- 청구항 1에 있어서, 상기 통신 장치는 대역-확산(spread-spectrum) 모뎀인 것임을 특징으로 하는 전력 분배 시스템에 데이터 신호를 결합하는 방법.
- 청구항 1에 있어서, 상기 인덕티브 신호 결합기는, 상기 변압기 제2차 라인 컨덕터에 고정된 분할 자기 코어 및 상기 코어를 감은 인덕티브 권선을 포함하여, 상기 코어내에 있는 상기 변압기 제2차 라인 컨덕터의 부분이 데이터 신호와 결합되도록 하는 것임을 특징으로 하는 전력 분배 시스템에 데이터 신호를 결합하는 방법.
- 전력 분배 시스템에 데이터 신호를 결합시키기 위한 데이터 신호 시스템에 있어서,분배 변압기에 인접한 위치에, 전력 분배 시스템의 변압기 제2차 라인 컨덕터상에 설치된 인덕티브 신호 결합기; 및상기 인덕티브 신호 결합기에 연결되어, 데이터 신호가 상기 통신 장치와 상기 전력 분배 시스템 사이에 결합될 수 있도록 하는 통신 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 분배 시스템에 데이터 신호를 결합하는 데이터 신호 시스템.
- 청구항 7에 있어서, 상기 인덕티브 신호 결합기는, 데이터 신호의 최대 사용 주파수에 해당되는 파장의 1/10 이내에서, 분배 변압기의 제2권선에 인접하도록 설치되는 것임을 특징으로 하는 전력 분배 시스템에 데이터 신호를 결합하는 데이터 신호 시스템.
- 청구항 7에 있어서,전력 신호에 대하여는 높은 임피던스를 제공하고, 데이터 신호에는 낮은 임피던스를 제공하도록, 변압기 제2권선의 두 단말들을 교차하여 연결된 커패시터를 더 포함하는 것임을 특징으로 하는 전력 분배 시스템에 데이터 신호를 결합하는 데이터 신호 시스템.
- 청구항 7에 있어서, 상기 변압기 제2차 라인 컨덕터는 중성 컨덕터인 것임을 특징으로 하는 전력 분배 시스템에 데이터 신호를 결합하는 데이터 신호 시스템.
- 청구항 7에 있어서, 상기 통신 장치는 대역-확산(spread-spectrum) 모뎀인 것임을 특징으로 하는 전력 분배 시스템에 데이터 신호를 결합하는 데이터 신호 시스템.
- 청구항 7에 있어서, 상기 인덕티브 신호 결합기는, 상기 변압기 제2차 라인컨덕터에 고정된 분할 자기 코어 및 상기 코어를 감은 인덕티브 권선을 포함하여, 상기 코어내에 있는 상기 변압기 제2차 라인 컨덕터의 부분이 데이터 신호와 결합되도록 하는 것임을 특징으로 하는 데이터 신호 시스템.
- 전력 분배 시스템에 데이터 신호를 결합하는 방법에 있어서,전력 분배 시스템의 제1 라인 컨덕터에 직렬 인덕티브 결합기를 연결하는 단계;상기 제1 라인 컨덕터 및 제2 라인 컨덕터 사이에 션트 커패시티브 결합기를 연결하는 단계; 및병렬적인 제1 및 제2 인터페이스를 가지는 통신 장치를 제공하되, 제1 인터페이스는 상기 인덕티브 결합기에 연결되고, 제2 인터페이스는 상기 커패시티브 결합기에 연결되어, 데이터 신호가 통신 장치와 전력 분배 시스템 사이에 결합될 수 있도록 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 분배 시스템에 데이터 신호를 결합하는 방법.
- 청구항 13에 있어서, 상기 제1 라인 컨덕터는 중성 컨덕터인 것을 특징으로 하는 전력 분배 시스템에 데이터 신호를 결합하는 방법.
- 청구항 11에 있어서, 상기 통신 장치는 대역-확산(spread-spectrum) 모뎀인 것을 특징으로 하는 전력 분배 시스템에 데이터 신호를 결합하는 방법.
- 청구항 11에 있어서, 상기 인덕티브 신호 결합기는 상기 제1 라인 컨덕터에 고정된 분할 자기 코어를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 분배 시스템에 데이터 신호를 결합하는 방법.
- 청구항 11에 있어서, 상기 분배 시스템은, 분배 변압기와, 데이터 신호의 최대 사용 주파수에 해당되는 파장의 1/10 이내에서, 변압기의 제2권선에 인접하도록 연결된 인덕티브 신호 결합기를 포함하는 것임을 특징으로 하는 전력 분배 시스템에 데이터 신호를 결합하는 방법.
- 전력 분배 시스템에 데이터 신호를 결합하는 데이터 신호 시스템에 있어서,전력 분배 시스템의 제1 라인 컨덕터에 연결된 직렬 인덕티브 결합기;상기 제1 라인 컨덕터 및 제2 라인 컨덕터 사이에 연결된 션트 커패시티브 결합기; 및병렬적인 제1 및 제2 인터페이스를 가지며, 제1 인터페이스는 상기 인덕티브 결합기에 연결되고, 제2 인터페이스는 상기 커패시티브 결합기에 연결되어, 데이터 신호가 통신 장치와 전력 분배 시스템 사이에 결합될 수 있도록 하는 통신 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 신호 시스템.
- 청구항 16에 있어서, 상기 제1 라인 컨덕터는 중성 컨덕터인 것을 특징으로하는 전력 분배 시스템에 데이터 신호를 결합하는 데이터 신호 시스템.
- 청구항 16에 있어서, 상기 통신 장치는 대역-확산(spread-spectrum) 모뎀인 것을 특징으로 하는 전력 분배 시스템에 데이터 신호를 결합하는 데이터 신호 시스템.
- 청구항 16에 있어서, 상기 인덕티브 신호 결합기는 상기 제1 라인 컨덕터에 고정된 분할 자기 코어를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 분배 시스템에 데이터 신호를 결합하는 데이터 신호 시스템.
- 청구항 16에 있어서, 상기 분배 시스템은, 분배 변압기 및, 데이터 신호의 최대 사용 주파수에 해당되는 파장의 1/10 이내에서, 변압기의 제2권선에 인접하도록 연결된 인덕티브 신호 결합기를 포함하는 것임을 특징으로 하는 전력 분배 시스템에 데이터 신호를 결합하는 데이터 신호 시스템.
- 전력 분배 시스템의 낮은 임피던스 노드에 교차하여 데이터 신호를 결합하는 방법에 있어서,커패시터가 전력 신호에 대하여는 높은 임피던스를 데이터 신호에 대하여는 낮은 임피던스를 제공하도록, 전력 분배 시스템의 낮은 임피던스 노드와 병렬적으로 커패시터를 연결하는 단계;상기 노드의 업스트림에서, 라인 컨덕터와 직렬로 제1 인덕티브 결합기를 연결하는 단계;상기 노드의 다운스트림에서, 상기 라인 컨덕터와 직렬로 제2 인덕티브 결합기를 연결하는 단계; 및상기 제1 인덕티브 결합기와 제2 인덕티브 결합기를 작동적으로 연결하는 단계로서, 노드를 교차하여 데이터 신호가 결합되도록 하는 단계를 포함하는 전력 분배 시스템의 낮은 임피던스 노드에 교차하여 데이터 신호를 결합하는 방법.
- 청구항 21에 있어서, 상기 작동적으로 연결하는 단계는, 상기 제1 인덕티브 결합기 및 제2 인덕티브 결합기 사이에 신호 증폭기를 연결하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 분배 시스템의 낮은 임피던스 노드에 교차하여 데이터 신호를 결합하는 방법.
- 청구항 21에 있어서, 상기 작동적으로 연결하는 단계는, 상기 제1 인덕티브 결합기 및 제2 인덕티브 결합기 사이에 데이터 신호를 선택적으로 라우팅하기 위하여, 상기 제1 인덕티브 결합기 및 제2 인덕티브 결합기 사이에 데이터 라우터를 연결하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는, 전력 분배 시스템의 낮은 임피던스 노드에 교차하여 데이터 신호를 결합하는 방법.
- 청구항 23에 있어서, 상기 제2 인덕티브 결합기는 노드의 다운스트림에 있는복수개의 인덕터브 결합기 중 하나이고, 상기 데이터 라우터는 상기 제1 인덕티브 결합기와 상기 복수개의 인덕티브 결합기들 사이에 데이터 신호를 라우팅하는 것임을 특징으로 하는, 전력 분배 시스템의 낮은 임피던스 노드에 교차하여 데이터 신호를 결합하는 방법.
- 전력 분배 시스템의 낮은 임피던스 노드에 교차하여 데이터 신호를 결합하는 데이터 신호 시스템에 있어서,커패시터가 전력 신호에 대하여는 높은 임피던스를 데이터 신호에 대하여는 낮은 임피던스를 제공하도록, 전력 분배 시스템의 낮은 임피던스 노드에 병렬적으로 연결된 커패시터;상기 노드의 업스트림에서, 라인 컨덕터와 직렬로 연결된 제1 인덕티브 결합기; 및상기 노드의 다운스트림에서, 상기 라인 컨덕터와 직렬로 연결된 제2 인덕티브 결합기를 포함하고,상기 제1 인덕티브 결합기와 제2 인덕티브 결합기가 노드를 교차하여 데이터 신호가 결합되도록 작동적으로 연결되는 것임을 특징으로 하는 전력 분배 시스템의 낮은 임피던스 노드에 교차하여 데이터 신호를 결합하는 데이터 신호 시스템.
- 청구항 25에 있어서, 상기 제1 인덕티브 결합기 및 제2 인덕티브 결합기를 작동적으로 연결하는 신호 증폭기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 전력 분배시스템의 낮은 임피던스 노드에 교차하여 데이터 신호를 결합하는 데이터 신호 시스템.
- 청구항 25에 있어서, 상기 제1 인덕티브 결합기 및 제2 인덕티브 결합기 사이에 데이터 신호를 선택적으로 라우팅하기 위하여, 상기 제1 인덕티브 결합기 및 제2 인덕티브 결합기를 작동적으로 연결하는 데이터 라우터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 전력 분배 시스템의 낮은 임피던스 노드에 교차하여 데이터 신호를 결합하는 테이터 신호 시스템.
- 청구항 27에 있어서, 상기 제2 인덕티브 결합기는 노드의 다운스트림에 있는 복수개의 인덕터브 결합기 중 하나이고, 상기 데이터 라우터는 상기 제1 인덕티브 결합기와 상기 복수개의 인덕티브 결합기들 사이에 데이터 신호를 라우팅하는 것임을 특징으로 하는, 전력 분배 시스템의 낮은 임피던스 노드에 교차하여 데이터 신호를 결합하는 데이터 신호 시스템.
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