用于电力线通信的电感耦合器制造技术

本发明专利技术提供了一种把数据信号耦合至电力线的电感耦合器。该电感耦合器包括分裂磁芯，所述分裂磁芯具有由上磁芯和下磁芯形成的孔径。该孔径允许作为初级线圈的电力线穿过。上磁芯与电力线的外表面电性接触，并且下磁芯与上磁芯电性接触。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及电力传输系统中的数据信号通信，特别涉及一种利用电力传输电缆中的导线耦合数据信号的电感耦合器的使用。
技术介绍
在电力线通信系统中，数据耦合器在电力线和通信设备(例如调制解调器)之间耦合数据信号。射频调制数据信号可被耦合到中低压电力传输网上，并且在中低压电力传输网络上被传输。此种数据耦合器的例子为电感耦合器。电力线电感耦合器基本上是一个变压器，其初级线圈连接至电力线，而次级线圈连接至通信设备，例如，调制解调器。在专利号为6,452,482、专利申请号为10/429,169以及专利申请号为10/688,154的美国专利中对电感耦合器的例子和其使用进行了描述。以上所有专利均被转让给本专利技术的受让人，且在此作为参考资料合并进来。电感耦合器可实现串联耦合作用，其可通过架空和地埋电力电缆，发送从低于4MHz直至超过40MHz的频率区间的电力线通信系统的信号。遗憾的是，在多数情况下，电力线缆不能被干扰。这限制了通过电感耦合器的初级线圈为“单匝线圈”。当电力线的阻抗高于调制解调器的阻抗时，数据耦合器的阻抗匹配将是困难的。因为，当初级线圈仅限于单匝线圈时，次级线圈无法少于单匝。包含电感耦合器的磁路展示了非线性特性，例如，电路的磁通量密度与施加的磁化力之间的(B-H)曲线的非线性。这种非线性与由零升至最大值的磁通势结合，使电力频率的周期变为两倍，从而引起失真。这种失真包括发送和接收信号的幅度调制。在这种失真的某些阈限值下，调制解调器或其它通信设备会得到错误数据。因此，需要一种电感耦合器和改善电力线与通信设备或调制解调器之间阻抗匹配的对应电路。还需要一种减小发送和接收信号的失真的电感耦合器。本专利技术的设备和方法通过电力传输电缆上的导线和电路提供了数据信号的串联耦合，改进了阻抗匹配并减小了信号失真。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一个改进的耦合器，其用于耦合数据信号至电力传输电缆的导线。本专利技术的另一个目的在于提供一个成本低的，并且具有高数据率能力的耦合器。本专利技术的进一步目的在于提供一个安装时不需切断电力供应的耦合器。本专利技术的这些及其他目的可通过以下方法实现配置电力线通信系统的组成部分，包括安装将电力线导线用作为初级线圈的电感耦合器；连接通信设备至电感耦合器的次级线圈；以及在次级线圈与通信设备之间连接线圈比为2∶1的射频信号转换器。根据另一实施例，本专利技术提供了电力线和通信设备之间的用于耦合数据的组成部件装置。此装置包括将电力线导线作为初级线圈的电感耦合器和连接次级线圈与通信设备的射频信号转换器。此射频信号转换器的线圈比为2∶1。根据另一实施例，本专利技术提供了在通信设备和电力线之间耦合数据信号的电感耦合器。所述电感耦合器包括，磁芯和次级电路，所述磁芯具有由第一部分和第二部分构成的孔径，所述次级电路具有穿过孔径的线圈，该线圈作为连接至通信设备的次级线圈。孔径允许电力线作为初级线圈穿过，且电感耦合器具有约为1.5μH至2.5μH的初级电感线圈。根据另一实施例，本专利技术提供了在通信设备和电力线之间耦合数据信号的电感耦合器。所述电感耦合器包括分裂磁芯和次级电路，所述分裂磁芯具有由第一部分和第二部分构成的孔径，所述次级电路中的线圈穿过孔径，且作为连接至通信设备的次级线圈。分裂磁芯的第一部分和第二部分之间形成了一个气隙，且孔径允许电力线作为初级线圈穿过。根据另一实施例，本专利技术提供了在通信设备和电力线之间耦合数据信号的电感耦合器。所述电感耦合器包括使用电力线的初级线圈和作为次级电路且连接至通信设备的次级线圈。电感耦合器的路径损耗少于10dB。磁芯的孔径的直径约为1.5英寸。磁芯的径向厚度小于孔径直径。磁芯的气隙约为30mil。磁芯的重量小于约10磅。磁芯可由纳米晶磁性材料制成。附图说明图1是本专利技术的电力线和用于数据通信的电感耦合器的装置示意图；图2是带有电感耦合器的阻抗匹配电路的如图1所示的数据通信装置的原理图；图3是电感耦合器的立体图，所述电感耦合器包括磁芯、初级线圈和次级线圈；图4是如图3所示的电感耦合器的横截面图；以及，图5是磁通量密度与所施的磁化力(B-H)之间的曲线示意图，其反映了典型铁氧体材料的非线性。具体实施例方式架空和地埋传输线可以用于数字数据的双向传输，即电力线通信系统(PLC)或电力线宽带(BPL)。此类传输线架设于电力公司的变电站和一个或多个遍及附近的中/低压配电变压器之间。中/低压配电变压器将中压电降至低压，然后再输送至家庭和商业中心。本专利技术涉及了一种耦合器在中压电网中的使用。耦合器使得能够通过电力传输电缆传输数据信号。所述耦合器具有通过电力传输电缆的导线耦合数据信号的第一线圈，和电感耦合到第一线圈的第二线圈，其用于通过数据接口耦合数据信号。根据图1，示出了用于数据通信的电力线的装置。电力线或电缆200具有设于其上的电感耦合器220。电力线200充当耦合器220的第一线圈225。耦合器220的第二线圈235被耦合至接口255，通过接口255发送或接收数据。因此，电缆200用作(enlisted for us)高频传输线，其可通过耦合器220连接到通信设备，例如，调制解调器(未示出)。耦合器220是射频转换器。在输送电力的频率下，该转换器的初级线圈(即第一线圈225)的阻抗是可以忽略的。如上面对图1的描述，图2再次示出了电缆200和耦合器220，相同的附图标记代表类似的特征。图2还示出了第二电力导线260，其代表不同相位的第二主要电线或者代表零线。当电缆200和260均为架空线时，传输差动信号的架空线的特性阻抗Z0至少约为100欧姆。初级线圈225把此阻抗视为两倍(sees the impedance twice)，即耦合器220的每一端均为一倍，则总阻抗至少约为200欧姆。调制解调器375具有一般大约为50欧姆的阻抗。当电缆200不受干扰的放置时，通过调整耦合器220适当的线圈比不能完成阻抗匹配。因此，在这些条件下，初级线圈和次级线圈仅使用单匝线圈，耦合器220的线圈比为1∶1。这意味着从次级线圈看上去的等效阻抗名义上是与从初级线圈看上去的等效阻抗相同，即约为200欧姆。为了改善带有调制解调器375的电力线通信系统的阻抗匹配，调制解调器375具有上述特性阻抗，射频信号转换器300被连接到耦合器220的次级线圈235和调制解调器之间。射频信号转换器300有初级线圈325和次级线圈335。根据上述电力线200和调制解调器375的阻抗特性，射频信号转换器300的线圈比应为2∶1。图3和图4示出了电感耦合器400，电感耦合器400如对于图1和图2的耦合器220的上面描述被使用。耦合器400具有磁芯500，其包含铁芯组565和566。塑料包装材料，即塑料层570和571，可以用来把铁芯组565和566捆绑在一起。磁芯500包括孔径520。相线200经过孔径520的上部521。次级线圈510和次级绝缘体575经过孔径520的下部。因此，磁芯500是一个合成的分裂铁芯，其可用于电感耦合器，并使得电感耦合器400可以设置在通电的电力线上，例如，通电的相线200。孔520优选为椭圆形或卵形，以适应可能具有大直径的相线200和可能具有厚绝缘层的次级绝缘体575。此种椭圆形或卵形的形状是可以实现的，例如，通过将分裂铁芯5本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种配置电力线通信系统组成部件的方法，包括：安装将电力线导线作为初级线圈的电感耦合器；连接通信设备至所述电感耦合器的次级线圈；以及在所述次级线圈与所述通信设备之间连接线圈比为２∶１的射频信号转换器。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：耶胡达塞拉，
申请(专利权)人：安比恩特公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]