Un aparato de comunicaciones para comunicar señales eléctricas a través de una o más líneas eléctricas (48) quetienen una impedancia característica que comprende:

un acoplador (34) para conectar un transmisor o un receptor a una de las líneas eléctricas (48), estandoadaptado dicho acoplador (34) para hacer pasar una señal de frecuencia portadora modulada que tiene una frecuenciapreseleccionada mayor o igual a 200 MHz;

comprendiendo dicho acoplador:

un transformador (100) que tiene un primario, un secundario y un núcleo y un condensador deacoplamiento (102)

caracterizado porque dicho transformador comprende;

una primera capa correspondiente al primario del transformador y una segunda capa correspondiente alsecundario del transformador, estando formadas dicha primera y segunda capas directamente en silicio mediante dopajedel silicio,

estando adaptado el condensador que ha de ser conectado entre el secundario y la línea eléctrica (48), en el queel secundario y el condensador son adaptados a la impedancia característica de la línea eléctrica (48) en un ancho debanda preseleccionado

Red de comunicaciones de alta frecuencia sobre distintas líneas.

ANTECEDENTES DEL INVENTO

El presente invento se refiere a un aparato de comunicaciones según ha sido definido en la parte del preámbulo de la reivindicación 1 independiente adjunta.

Las “Portadoras sobre líneas de Transporte de Energía Eléctrica” son bien conocidas en el campo de las comunicaciones sobre redes de distribución de energía por ejemplo por los documentos WO-A-98 40980, US-A-6014386, US-A-5351272 y WO-A-99 31682. Los elementos principales de tales portadoras sobre líneas de transporte de energía son terminales de transmisión y recepción, que incluyen una o más trampas o atrapadores de línea, uno o más condensadores de acoplamiento, y un equipo de sintonización y acoplamiento. Una información detallada relativa a la descripción y composición típica de portadoras sobre líneas de transporte de energía convencionales puede ser también encontrada en el Manual de Fundamentos de Ingeniería Eléctrica y de Ordenadores Volumen II: Dispositivos y Sistemas de Control de Comunicación de John Wiley & Sons, 1983, págs. 616-627. Un problema significativo asociado con portadoras sobre líneas de transporte de energía de la técnica anterior es su exigencia o requerimiento de una o más trampas de línea, uno

o más condensadores, uno o más transformadores de acoplamiento o circuitos híbridos de frecuencia portadora y cables de conexión de frecuencia.

Todos los acopladores tradicionales incorporan un transformador de núcleo de ferrita o de hierro que provoca la distorsión de la señal debido a la característica de fase no lineal de la función de transferencia entre el acoplador de transmisión y el acoplador de recepción. La distorsión es creada por la presencia de material de núcleo magnético que exhibe histéresis. Para portadoras de líneas de transporte de energía de distribución, la distorsión es particularmente severa debido a que la señal debe propagarse a través de al menos tres de tales dispositivos no lineales, el transformador de distribución y dos acopladores de línea de transporte de energía, que usan transformadores de núcleo de ferrita. La distorsión causada por los dispositivos no lineales conduce a la distorsión de retardo de la envolvente, que limita las velocidades de comunicación.

El inconveniente principal de los diseños previos ha resultado del uso de transformadores de núcleo de ferrita o hierro en los acopladores de señal. La inductancia del arrollamiento primario, L1, es alterada a algún valor desconocido debido a la no linealidad de núcleo. Esto da como resultado una falta de sintonía de la frecuencia portadora deseada. También, la impedancia del arrollamiento primario a la frecuencia de portadora deseada ya no se adapta a la impedancia características de línea de transporte de energía. En reconocimiento de este hecho, otros diseños intentan simplemente acoplar una señal sobre una línea de transporte de energía con una impedancia de entrada de transceptor baja utilizando un condensador de acoplamiento grande (aproximadamente de 0, 5 !F) . Esto da como resultado una pérdida de acoplamiento significativa de hasta 20 dB en la frecuencia portadora.

La solicitud de patente norteamericana nº 09/344.258 (“la solicitud ’258”) describe un nuevo acoplador de energía lineal de desfase, teléfono, par trenzado, y de línea coaxial tanto para la transmisión como para la recepción. El acoplador lineal de desfase comprende un nuevo transformador de núcleo de aire o de núcleo dieléctrico que puede ser usado para comunicación por línea telefónica, coaxial, LAN y sobre línea de transporte de energía a través de transformadores de línea de transporte de energía. El acoplador lineal de desfase comprende además una red de condensadores de acoplamiento asociados con el fin de conseguir una adaptación resistiva aproximadamente al menor valor conocido de la impedancia característica de línea y para maximizar la transmisión de señal estable sobre la línea. Esta resonancia crea efectivamente un filtro pasa bandas a frecuencia portadora.

Los diseños de la solicitud ‘258 han resuelto muchos de los problemas de los diseños previos que han utilizado acopladores de ferrita o de hierro que resonaban con la impedancia característica de la línea de transporte de energía, dando como resultado muescas, succiones y medios no lineales para comunicaciones sobre distintas líneas tales como líneas de transporte de energía. El acoplador lineal de desfase de la Solicitud ‘258 no tiene muescas en el ancho de banda de comunicaciones permitiendo, una comunicación lineal sobre una margen muy amplio de frecuencias.

Existe aún una necesidad, sin embargo, de un sistema de comunicaciones sobre líneas de transporte de energía capaz de transmitir y recibir simultáneamente señales de datos digitales utilizando frecuencias más altas (por ejemplo de 200 MHz 500 GHz) , permitiendo por ello la comunicación a altas frecuencias utilizando anchos de banda amplios y sobre distancias largas a través de líneas de transporte de energía y de transformadores de líneas de transporte de energía, incluyendo corriente alterna, corriente continua, cables coaxiales y líneas de par trenzado.

RESUMEN DEL INVENTO

Brevemente establecido, en una primera realización, el presente invento es un aparato de comunicaciones de acuerdo con las características de la reivindicación 1.

Otros detalles están descritos en las reivindicaciones dependientes.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

El resumen anterior, así como la siguiente descripción detallada de realizaciones preferidas del invento, serán mejor comprendidos cuando sean leídos en unión con los dibujos adjuntos. Con el propósito de ilustrar el invento, se han mostrado en los dibujos realizaciones que son actualmente preferidas. Debe comprenderse, sin embargo, que el invento no está limitado a las disposiciones e instrumentalizaciones precisas mostradas. En los dibujos, los números similares son utilizados para indicar elementos similares a lo largo de los mismos. En los dibujos:

La fig. 1 es una ilustración gráfica de la impedancia característica a la línea de transporte de energía del acoplador del presente invento.

La fig. 2 es un diagrama de bloques esquemático y de una red de área amplia de comunicación sobre línea de transporte de energía de acuerdo con el presente invento.

La fig. 3 es un diagrama esquemático de un modem de línea de transporte de energía semi-dúplex de acuerdo con el presente invento.

La fig. 4 es un diagrama esquemático de un modem de línea de transporte de energía dúplex completo de acuerdo con el presente invento.

La fig. 5 es un diagrama de bloques esquemático de un aparato de comunicaciones sobre línea de transporte de energía de acuerdo con el presente invento.

La fig. 6 es un diagrama esquemático de un modulador a una primera frecuencia para utilizar en el aparato de comunicaciones sobre línea de transporte de energía de la fig. 5.

La fig. 7 es un diagrama esquemático de un modulador a una segunda frecuencia para utilizar en el aparato de comunicaciones sobre línea de transporte de energía de la fig. 5.

La fig. 8 es un diagrama esquemático de un desmodulador a una primera frecuencia para utilizar en el aparato de comunicaciones sobre línea de transporte de energía de la fig. 5.

La fig. 9 es un diagrama esquemático de un desmodulador a una segunda frecuencia para utilizar en el aparato de comunicaciones sobre línea de transporte de energía de la fig. 5.

La fig. 10 es un diagrama esquemático de una interfaz de Ethernet para utilizar en el aparato de comunicaciones sobre línea de transporte de energía de la fig. 5.

La fig. 11 es un diagrama esquemático de un acoplador para utilizar en el aparato de comunicaciones sobre línea de transporte de energía de la fig. 5 a un primer conjunto de frecuencias;

La fig. 12 es un diagrama esquemático de un acoplador para usar en el aparato de comunicaciones sobre línea de transporte de energía de la fig. 5 a un segundo conjunto de frecuencias; y

La fig. 13 es un diagrama esquemático de una alimentación de corriente para utilizar en el aparato de comunicaciones sobre línea de transporte de energía... [Seguir leyendo]

1. Un aparato de comunicaciones para comunicar señales eléctricas a través de una o más líneas eléctricas (48) que tienen una impedancia característica que comprende:

un acoplador (34) para conectar un transmisor o un receptor a una de las líneas eléctricas (48) , estando adaptado dicho acoplador (34) para hacer pasar una señal de frecuencia portadora modulada que tiene una frecuencia preseleccionada mayor o igual a 200 MHz;

comprendiendo dicho acoplador:

un transformador (100) que tiene un primario, un secundario y un núcleo y un condensador de

acoplamiento (102)

caracterizado porque dicho transformador comprende;

una primera capa correspondiente al primario del transformador y una segunda capa correspondiente al secundario del transformador, estando formadas dicha primera y segunda capas directamente en silicio mediante dopaje del silicio,

estando adaptado el condensador que ha de ser conectado entre el secundario y la línea eléctrica (48) , en el que el secundario y el condensador son adaptados a la impedancia característica de la línea eléctrica (48) en un ancho de banda preseleccionado.

2. El aparato de comunicación de la reivindicación 1, en el que dicho silicio está en capas que están separadas por un material de chip no conductor.

3. El aparato de comunicaciones según la reivindicación 1 ó 2, en el que dicho acoplador hace pasar la señal portadora modulada sin distorsión de fase significativa y dicho acoplador adapta respectivamente la impedancia del transmisor o la impedancia de entrada del receptor a la impedancia característica de una de las líneas eléctricas.

4. El aparato de comunicaciones según la reivindicación 1 ó 2, en el que la línea eléctrica (48) es seleccionada del grupo que comprende líneas de transporte de energía de alta tensión, líneas de transporte de energía de media tensión, líneas de transporte de energía de baja tensión, cables coaxiales, líneas de par trenzado y líneas de teléfono.

5. El aparato de comunicaciones según la reivindicación 1 o 2, en el que el transformador (100) es un transformador de núcleo de aire.

6. El aparato de comunicaciones según la reivindicación 1 ó 2, en el que una o más líneas eléctricas incluyen un transformador y el aparato comunica a través del transformador.

7. El aparato de comunicaciones según la reivindicación 1 ó 2, en el que el transformador es un transformador de núcleo dieléctrico.

8. El aparato de comunicaciones según la reivindicación 7, en el que el núcleo del transformador es llenado con material de resina.

9. El aparato de comunicaciones según la reivindicación 1, en el que el primario y el secundario están separados por material de chip.

10. El aparato de comunicaciones según la reivindicación 1 ó 2, en el que el primario y el secundario tienen forma cilíndrica para formar tubos.

11. El aparato de comunicaciones según la reivindicación 1 ó 2, en el que las señales eléctricas son señales de Ethernet.

12. El aparato de comunicaciones según la reivindicación 11, en el que las señales eléctricas son seleccionadas de entre el grupo que comprende señales de Ethernet de 10 Mbps, señales de Ethernet de 100 Mbps y señales de Ethernet de 1 Gbps.

13. El aparato de comunicaciones según la reivindicación 1 ó 2, en el que la frecuencia preseleccionada es mayor o igual a 1 GHz.

14. El aparato de comunicaciones según la reivindicación 1 ó 2, en el que las señales eléctricas están conectadas a una estructura de red a través de un HUB/conmutador de Ethernet.

15. El aparato de comunicación según la reivindicación 14, en el que la estructura de red es seleccionada del grupo que comprende la Internet, una red de área amplia (WAN) de Ethernet, una red de área local (LAN) de Ethernet, un teléfono o centro de telecomunicaciones, y una emisora de televisión.