用于电力线通信的发射器制造技术

本发明专利技术涉及一种用于经由DC配电线路传输数据的发射器设备(10)。发射器设备包括：

【技术实现步骤摘要】
用于电力线通信的发射器


[0001]本专利技术总体上涉及用于电力线通信的通信设备领域。

技术介绍

[0002]近年来，通过电线网络连接的电气元件的数量已迅速增长，尤其是在汽车工业环境中。通过诸如控制器局域网(CAN)之类的差分总线系统提供高于1Mbps位率的高速连接被广泛使用。除了速度之外，消息的接收和确认之间的低延迟也是允许应对参与网络的节点数量不断增加的关键特征。
[0003]网络节点的电源主要来自单独的布线组件，这在经济和环境上都是低效的。电源线束与网络连接在频谱上不同这一事实促使人们将其合并。这种系统称为PLC(电力线通信)系统，其中通过电源连接线执行通信。合并两种功能，即网络节点电源和通信，提供了以下优势：例如在CAN网络中，可节省两根电线。因此，可以实现成本收益。
[0004]目前大多数可用的解决方案都基于载波调制。然而，调制方案在通信中引入延迟，因为提取消息数据的载波恢复和信号处理非常耗时。因此，即使除去这种解决方案所需的众多部件的成本，基于载波的系统显然也无法满足高速和低延迟的需求。
[0005]例如在汽车内部发光应用中，可能需要这样的高速和低延迟要求。。大量的网络节点——在这种情况下——发光节点(具有例如20
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200个构件)可以形成发光单元(例如，发光带或发光表面)，也可以为驾驶员显示信息。此类信息是例如打开汽车时显示的欢迎信息，其中不同的网络节点单独寻址以发出不同颜色和强度的光。此类发光装置还可能显示警告信息，例如，如果车门中的雷达传感器检测到另一辆车位于后视镜的盲点内。在外部汽车发光应用中，尾灯可能会形成一个显示屏，它可以向其他汽车、自行车或行人指示例如驾驶员即将打开车门。在所有这些应用中，必须避免一个或多个网络节点的任何闪烁或延迟响应，因为人眼对此非常敏感。
[0006]在这些应用中，网络节点的电源通常由同一线束提供。
[0007]为了在可实现的网络速度和延迟方面提高性能，已经提出了基带通信系统。在此类系统中，数据直接应用于电源，无需载体。数据信号在主电平期间通过脉冲施加(在CAN总线的情况下代表数据信号的低电平)。基带系统的优点是比使用高频的信号载波方法具有更高的位率。
[0008]US6577230 B1公开了一种具有至少两条线路和网络用户的网络。这些线路既用于用户之间的数据传输，也用于从电压源向网络用户的电力传输。数据通过两条线路进行对称和差分传输。电压源的一个端子耦合到两条线路。网络用户通过与网络分离的电气连接耦合到另一个电压源端子。用户对称地耦合来自网络两条线路的传输功率。这两条线路相互隔离。用户可以使用电感或电容耦合数据，并使用电感器耦合电源。所提议的网络例如可应用于机动车和家用电器中。
[0009]EP1017196 B1涉及使用差分和共模数据信号传输数字数据。第一数字数据信号使用通过双线接口发送的两个差分信号分量进行差分传输，并在几个不同的离散信号电平之
间切换。共模信号通过差分对传输，并用于传输第二数字数据信号。数据输出级使用共模注入电路将共模电压或电流均匀注入差分接口的两个部件。数据接收器具有连接到差分接口的共模提取电路，该差分接口提取注入的共模信号。共模数据传输可以与差分数据传输方向相同或相反。共模信号可注入多个层并跨越两个或多个差分接口，以增加每个接口线的数据内容并提高精度。
[0010]最新申请US2020/127702 A1描述了通过两个设备之间的电源线连接向第二设备提供电源和数据的第一设备。第一装置包括从电源延伸的电源线、从地延伸的地线、电源线中的第一阻抗和地线中的第二阻抗。由晶体管和调制器阻抗组成的调制器位于第一阻抗和第二阻抗之间，并且储能电容器位于第一阻抗和第二阻抗之外的电源线和接地线之间。比较器耦合在第一和第二阻抗之间。可以包括开关以短接第一和第二阻抗，从而使得能够在一段时间内仅传输功率，并且返回到传输数据和功率两者的模式。第一设备还可以通过电源线连接从第二设备接收数据。
[0011]然而，可能需要基带电力线通信系统的替代实现方式。

技术实现思路

[0012]本专利技术实施例的一个目的是提供一种用于通过DC配电线路进行数据传输的基带发射器，它是现有解决方案的替代方案。另一个目的是提供一种通信系统，其中应用了这种发射器。
[0013]上述目的通过根据本专利技术的解决方案来实现。
[0014]在第一方面，本专利技术涉及一种用于通过DC配电线路传输数据的发射器设备，该发射器设备包括：
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序列发生器，其被布置用于接收要通过正和负DC配电线路传输的原始数据位流，并且用于基于该原始数据位流导出开关序列，
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电路，包括一个或多个电容器和多个开关，所述多个开关是能利用序列发生器中生成的所述开关序列进行控制的，所述一个或多个电容器是能经由所述多个开关连接到所述正和负DC配电线路的，其中，所述电路被布置用于：当所述一个或多个电容器按照开关序列充电或放电时，在所述正和负DC配电线路中注入由所述一个或多个电容器上的电荷位移产生的对称位移电流，所述对称位移电流在所述正和负DC配电线路上引起相同幅度和相反极性的电压变化，所述电压具有与所述原始数据位流相同的频率。
[0015]建议的解决方案确实允许通信系统的基带实现方式。该架构允许应用差分信号传输，这提供了减少电磁辐射的优势。此外，这种结构还提供了抗电磁干扰能力稳健的优点。配电功能和通信功能使用相同的物理导线这一事实与不合并这些功能的场景相比产生了成本优势。发射器设备的操作基于在充电或放电时电容器上的电荷位移时产生的对称位移电流。注意，对称应解释为基本对称，即在制造公差或设计公差范围内对称。
[0016]在优选实施例中，开关形成H桥，其中一个电容器连接H桥的两个支路。
[0017]在另一个优选实施例中，开关形成H桥，由此在H桥的两个支路之间实现两个电容器的串联连接，该串联连接具有互连点，互连点连接到电阻分压器，从而在所述互连点中形成虚拟接地。
[0018]在另一个优选实施例中，电路形成H桥，其中H桥的两个支路之间的连接包括多个开关中的开关，并且其中H桥的每个支路包括所述多个开关中的进一步的开关和一个或多个电容器中的电容器。
[0019]在本专利技术的实施例中，序列发生器被布置用于接收使能信号，以使发射器设备能够进行传输。
[0020]有利的是，序列发生器包括存储器，用于存储与对应于开关序列的充电状态相关的信息。
[0021]序列发生器优选地包括定时器，该定时器被布置成发送定时信号以断开或闭合多个开关中的一个或多个开关。
[0022]在一些实施例中，开关序列适于对存储在一个或多个电容器中的至少一个电容器上的电荷执行预处理。
[0023]有利的是，开关序列适于在传输开始之前对一个或多个电容器中的至少一个电容器执行预充电周期。
[0024]在另一个实施例中，发射器设备包括接收器块，该接收器块被布置用于接收数据，使得发射器设备也具有接收器功能。换句话本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于通过DC配电线路传输数据的发射器设备，所述发射器设备包括：
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序列发生器，所述序列发生器被布置用于接收要通过正和负DC配电线路传输的原始数据位流，并且用于基于所述原始数据位流导出开关序列，
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电路，所述电路包括一个或多个电容器和多个开关，所述多个开关是能利用所述序列发生器中生成的所述开关序列进行控制的，所述一个或多个电容器是能经由所述多个开关连接到所述正和负DC配电线路的，其中，所述电路被布置用于：当所述一个或多个电容器按照所述开关序列充电或放电时，在所述正和负DC配电线路中注入由所述一个或多个电容器上的电荷位移产生的对称位移电流，所述对称位移电流在所述正和负DC配电线路上引起相同幅度和相反极性的电压变化，所述电压具有与所述原始数据位流相同的频率。2.如权利要求1所述的发射器设备，其中所述开关形成H桥，其中一个电容器连接所述H桥的两个支路。3.如权利要求1所述的发射器设备，其中所述开关形成H桥，由此，在所述H桥的两个支路之间实现两个电容器的串联连接，所述串联连接具有互连点，所述互连点连接到电阻分压器，从而在所述互连点中形成虚拟接地。4.如权利要求1所述的发射器设备，其中所述电路形成H桥，其中所述H桥的两个支路之间的连接包括所述多个开关中的开关，并且其中所述H桥的每个支路包括所述多个开关中的进一步的开关和所述一个或多个电容器中的电容器。5...

【专利技术属性】
技术研发人员：A，
申请(专利权)人：迈来芯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：