專利名稱：電源線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)濾波器的制作方法
背景技術(shù)：
發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及網(wǎng)絡(luò)接口，尤其涉及經(jīng)由家用電源線傳輸高速網(wǎng)絡(luò)信號的方法和系統(tǒng)。
相關(guān)技術(shù)說明局域網(wǎng)絡(luò)使用網(wǎng)絡(luò)電纜或其它媒體聯(lián)機(jī)至網(wǎng)絡(luò)上的各站點(diǎn)。各局域網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)使用媒體存取控制(MAC)而使得于各站點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)適配卡能夠共享存取于媒體。已有的局域網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)使用依照半雙工或全雙工以太網(wǎng)絡(luò)(ANSI/IEEE標(biāo)準(zhǔn)802.3)協(xié)議操作的媒體存取控制器，該協(xié)議使用規(guī)定的網(wǎng)絡(luò)媒體，譬如10BASE-T。
現(xiàn)正努力發(fā)展一種架構(gòu)使得計(jì)算機(jī)可使用已有的雙絞電話線來代替已建立的如10BASE-T的局域網(wǎng)絡(luò)媒體而共同聯(lián)機(jī)。例如，“家用電話線網(wǎng)絡(luò)聯(lián)盟(HomePNA)”現(xiàn)正努力采用使用電話線路以施行家用網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)。然而，可能發(fā)生的情況是，使用電話線來作網(wǎng)絡(luò)媒體并不能達(dá)到所欲的目的。
發(fā)明概述因此需要有一種配置可提供替代的方案來施行于家用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)而不須使用如10BASE-T或電話線媒體的已有網(wǎng)絡(luò)媒體。尤其是，需要一種配置可使用現(xiàn)有的用戶裝置電源線而施用家用網(wǎng)絡(luò)。
還需要有一種配置可使用現(xiàn)有的用戶裝備電源線而施用家用網(wǎng)絡(luò)，此電源線保護(hù)任何相關(guān)于電源線的問題，包括保護(hù)防止高壓狀況。還需要有一種配置能夠使用用戶裝置電源線而施用家用網(wǎng)絡(luò)，該電源線上的信號狀況為家用網(wǎng)絡(luò)信號，操作于至少每秒一兆位(1Mb/s)數(shù)據(jù)率時有最佳的狀況。
本發(fā)明通過配置濾波器讓從用戶裝置電源線來的家用網(wǎng)絡(luò)信號通過至主計(jì)算機(jī)而可達(dá)成這些和其它的要求。
依照本發(fā)明的一個方面，提供一種濾波器，讓從具有電源供應(yīng)線和中性線的用戶裝置電源線來的家用網(wǎng)絡(luò)信號通過至主計(jì)算機(jī)，此濾波器并配置用來供應(yīng)電源信號。此濾波器包括第一和第二電容器，各電容器具有輸入終端和輸出終端，該第一和第二電容器配置用來將于輸入終端接收的電源信號濾波并傳送至輸出終端，該電源信號為分別由電源供應(yīng)線和中性線供應(yīng)的家用網(wǎng)絡(luò)信號。濾波器還包括電感器配置用來將于輸出終端并已通過這些電容器的殘余電源信號短路，以及保護(hù)電路配置用來限制于輸入終端于電源信號的能量使至規(guī)定的門限值。使用保護(hù)電路用來限制于輸入終端于電源信號的能量，確保在家用網(wǎng)絡(luò)接收器內(nèi)的接收器電路以保護(hù)免受可能發(fā)生在電源線上的瞬時峰值電壓。再者，電感器確保當(dāng)維持住家用網(wǎng)絡(luò)信號時可將任何已通過第一和第二電容器的殘余電源信號短路。因此，電感器使得于電源信號頻率一個接近于0的電壓狀況維持于濾波器的輸出端，使得網(wǎng)絡(luò)接口能取得從濾波器來的家用網(wǎng)絡(luò)信號。
本發(fā)明另一個方面提供一種濾波家用網(wǎng)絡(luò)信號的方法，此家用網(wǎng)絡(luò)信號由具有電源供應(yīng)線和中性線并配置用來供應(yīng)電源信號的用戶裝備電源線送來。此方法包括，將由用戶裝備電源線供應(yīng)的信號通過配置用來限制能量至規(guī)定限制值的保護(hù)電路；經(jīng)由第一和第二串接電容器將已通過保護(hù)電路的電源信號濾波，該第一和第二串接的電容器配置用來濾波分別在電源供應(yīng)線和中性線上的電源信號；以及通過家用網(wǎng)絡(luò)信號；和將任何已通過該第一和第二串接的電容器和通過家用網(wǎng)絡(luò)信號的殘存的電源信號短路。將殘存的電源信號短路能確保所有的高壓電源信號從家用網(wǎng)絡(luò)信號消除，而使得網(wǎng)絡(luò)接口裝置可安全地取得家用網(wǎng)絡(luò)信號。
本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)和新穎特征將部份提出說明于下文中，而此提出說明的部份對本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員而言可通過檢驗(yàn)下列的說明而變得很清楚，或通過實(shí)驗(yàn)本發(fā)明而了解本發(fā)明。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)可以通過特別在所附權(quán)利要求中指出的手段及其組合而得以實(shí)現(xiàn)和獲得。


請參照附圖，其中各圖中具有相同參考號碼指示的組件，表示相似的組件，其中圖1為顯示依照本發(fā)明實(shí)施例，施行于用戶裝備位置，使用電源線作為網(wǎng)絡(luò)媒體的局域網(wǎng)絡(luò)的方塊圖。
圖2顯示依照本發(fā)明實(shí)施例，圖1中電源線濾波器的細(xì)節(jié)。
本發(fā)明的最佳實(shí)施方案圖1為依照本發(fā)明實(shí)施例，施行于家用環(huán)境使用用戶裝備電源線12的以太網(wǎng)(IEEE 802.3)局域網(wǎng)絡(luò)10的附圖。各用戶裝備電源線12a、12b、和12c為單相電源線，耦接到可用于用戶裝備網(wǎng)絡(luò)的主分配盒16。例如，用戶裝備電源線12a具有電源供應(yīng)線Vs1、中性線(N)、和地線(GND)；用戶裝備電源線12b具有電源供應(yīng)線Vs2、中性線(N)、和地線(GND)；和用戶裝備電源線12c具有電源供應(yīng)線Vs3、中性線(N)、和地線(GND)。如本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的，電源供應(yīng)線Vs1、Vs2、Vs3能夠有不同的相位，例如分離120度。因此，各個用戶裝備電源線12a、12b、和12c可用作為個別的共享網(wǎng)絡(luò)媒體，但還可由耦接網(wǎng)絡(luò)而進(jìn)行相位耦接。
各電源線12使用于對應(yīng)的節(jié)點(diǎn)組配置用來發(fā)送和接收家用網(wǎng)絡(luò)信號。例如，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)14a和14b配置用來發(fā)送和接收在彼此橫越電源線12a之間的家用網(wǎng)絡(luò)信號。同樣地，節(jié)點(diǎn)14c、14d、和14e配置用來發(fā)送家用網(wǎng)絡(luò)信號經(jīng)由用戶裝備電源線12b而彼此通達(dá)。節(jié)點(diǎn)14f和14g配置用來發(fā)送和接收家用網(wǎng)絡(luò)信號經(jīng)用戶裝備電源線12c而彼此通達(dá)。如本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的，各節(jié)點(diǎn)可用作為計(jì)算機(jī)工作站、打印機(jī)、具有高速網(wǎng)際網(wǎng)絡(luò)存取的計(jì)算機(jī)，等等?；蛘?，任何其中一個節(jié)點(diǎn)14，還可用作為智能型消費(fèi)者電子產(chǎn)品，例如視頻攝錄象機(jī)、數(shù)字視頻光盤(DVD)播放機(jī)、和在給定數(shù)據(jù)率內(nèi)的產(chǎn)品等等。
各節(jié)點(diǎn)14包括濾波器20，配置用來通過家用PNA型網(wǎng)絡(luò)信號，并濾波供應(yīng)于對應(yīng)電源線12的電源信號，將如下所述。家用網(wǎng)絡(luò)信號供應(yīng)至配置用來發(fā)送和接收家用網(wǎng)絡(luò)信號的物理層(PHY)收發(fā)器22，此網(wǎng)絡(luò)信號依照家用電話線網(wǎng)絡(luò)聯(lián)盟(HomePNA)規(guī)格1.0。家用PHY 22從家用網(wǎng)絡(luò)信號中獲得數(shù)字封包數(shù)據(jù)，并將此封包數(shù)據(jù)經(jīng)由媒體獨(dú)立接口(MII)送至依照IEEE 802.3的媒體存取控制器(MAC)24。MAC 24依照IEEE 802.3協(xié)議而發(fā)送和接收數(shù)據(jù)封包，并將接收的封包傳送至工作站14的操作系統(tǒng)(OS)26。
如上所述，需要一種替代的配置方式使能用其RJ-11型連接器而將物理層(PHY)收發(fā)器22連接至電源線12。然而，連接RJ-11型連接器至主電源會引起相關(guān)的一般出現(xiàn)在電源線12上的高壓危害。此外，電源線12并非配置用來發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，因此會受到相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)信號頻率的電磁干擾。因此之故，由于連接到例如衰減器、馬達(dá)等的裝置上，電源線12可能會有不同頻譜密度的噪聲電壓，以及可能危害到物理層收發(fā)器22的瞬時高能。
依照所揭示的實(shí)施例，濾波器20特別設(shè)計(jì)成可完全濾除從家用PNA網(wǎng)絡(luò)信號來的電源信號，以及任何可表現(xiàn)于電源信號頻譜范圍的電壓峰值或瞬時信號。
圖2為方塊圖顯示依照本發(fā)明實(shí)施例的圖1的濾波器20的詳細(xì)說明。濾波器20施行作為用于各節(jié)點(diǎn)14的各物理層收發(fā)器22的前端。此外，濾波器20可加裝于耦接網(wǎng)絡(luò)16內(nèi)，以隔離家用網(wǎng)絡(luò)信號至相對應(yīng)的電源線12a、12b、或12c，以保持網(wǎng)絡(luò)安全。
如圖2所示，濾波器20包括兩個電阻器R1和R2、通過二極管電路30、與通過二極管電路(transil diode circuit)30并聯(lián)的電阻器R3、電容器C1和C2、和扼流型電感器32。電容器C1和C2各具有輸入端34和輸出端36。相似地，電阻器R1和R2分別具有耦接到電壓供應(yīng)線Vs1和中性線N的輸入端38。電阻器R1和R2還具有耦接到節(jié)點(diǎn)34的輸出端。
電阻器R1和R2限流濾波器20，并作為保險(xiǎn)絲。詳言之，具有電阻值大約0.47歐姆的電阻器R1和R2用作為安全電阻，在過載情況下可建立開路狀況，避免火災(zāi)發(fā)生。各電阻額定大約為1瓦特，使得當(dāng)電源電涌超過1瓦特時可使電阻器R1和R2開路。電阻器R1和R2還偏壓通過電路30，將如后說明之。具有偏壓電流可使通過電路32操作于規(guī)定的操作范圍內(nèi)。
通過電路30實(shí)施如一對二極管，特別設(shè)計(jì)用來散發(fā)高峰值功率，尤其配置用來限制對特定電壓的瞬時能量。此外，通過二極管電路30具有實(shí)質(zhì)的低電容，可使操作于1MHz以上的家用PNA網(wǎng)絡(luò)信號有最小的失真。家用PNA網(wǎng)絡(luò)信號在電源線12上例如以7.5MHz傳送。因此，通過二極管電路30箝位瞬時能量于110-240伏特交流電源線至大約250伏特，以保護(hù)物理層收發(fā)器22免受電源電涌的影響。
濾波器20還包括電容器C1和C2，此電容器C1和C2配置用來濾波于輸入終端34的電源信號，并將由電源供應(yīng)線Vs1和中性線(N)所供應(yīng)的家用網(wǎng)絡(luò)信號傳送至輸出終端36。電容器C1和C2各為X2型電容器，這些電容器額定為電源供應(yīng)主電壓。此外，電容器C1和C2具有大約22納法拉(nF)的電容，引致電容器拒斥50-60Hz主電源信號，并通過高頻家用PNA信號，此信號一般為高于1MHz。
雖然電容器C1和C2濾波大部份的50-60Hz主電源信號，但是輸出節(jié)點(diǎn)36仍可有相當(dāng)小的高壓主信號電流。因此，濾波器20還包括扼流型電感器32，配置用來短路于輸出終端36通過電容器C1和C2的殘余的電源信號。尤其是，扼流型電感器32具有第一繞線50和第二繞線52。各繞線50和52具有連接到對應(yīng)于電容器C1和C2其中之一的輸出終端36的第一終端。繞線50和52的第二終端接地，而各繞線50和52具有大約260微亨利(μH)的電感值。因此，電感器32短路于50-60Hz頻率范圍的殘余電源信號，并提供用于家用網(wǎng)絡(luò)PAN信號高于1MHz的高阻抗負(fù)載，使得家用PAN網(wǎng)絡(luò)信號能夠安全地供應(yīng)至物理層收發(fā)器22而不會受到過電壓的損害。濾波器電路20還包括大約具有1百萬歐姆電阻值的電阻器R3，此電阻器R3與通過電路30并聯(lián)跨接輸入終端34。配置電阻器R3以便當(dāng)從電源線12失去電源信號時，能夠?qū)Υ嬖陔娙萜鰿1和C2和電感器32中的能量釋放掉。
使用上述濾波器20的實(shí)驗(yàn)測試已顯示能成功操作發(fā)送于兩個耦接至主電源線12的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間的家用PAN型網(wǎng)絡(luò)信號，此主電源線12具有10-20米的范圍用于每秒1兆位(Mb/s)網(wǎng)絡(luò)。
依照所揭示的實(shí)施例，電源線濾波器濾波電源線信號于50-60Hz范圍，而通過家用PAN型網(wǎng)絡(luò)信號于1MHz冪級大小，使得可安全和可靠地經(jīng)由主電源線而接收家用PAN信號。此外，濾波器20保護(hù)物理層收發(fā)器22以免受發(fā)生于電源線12上的寄生噪聲和電壓峰值的影響。
雖然本發(fā)明已通過相關(guān)考慮表現(xiàn)的最實(shí)際和最佳實(shí)施例來作說明，但應(yīng)了解本發(fā)明并不限于所揭示的實(shí)施例，而相反地，本發(fā)明包含包括在所附權(quán)利要求范圍內(nèi)的各種改動和等效配置。
權(quán)利要求
1.一種濾波器，用來將從客戶裝備電源線來的家用網(wǎng)絡(luò)信號通過至主計(jì)算機(jī)，該客戶裝備電源線具有電源供應(yīng)線和中性線，并配置用于供應(yīng)電源信號，該濾波器包括第一和第二電容器，各具有輸入終端和輸出終端，該第一和第二電容器配置用來濾波于輸入終端接收的電源信號，并讓分別由電源供應(yīng)線和中性線提供的家用網(wǎng)絡(luò)信號通過至輸出終端；電感器，配置用來短路在輸出端已通過所述電容的殘余電源信號；以及保護(hù)電路，配置用來限制于輸入端于電源信號中的能量至規(guī)定的門限值。
2.如權(quán)利要求1所述的濾波器，還包括第一電阻器，該第一電阻器耦接跨于輸入終端，并配置用來反應(yīng)于電源信號的失去而將儲存在該第一和第二電容器和電感器的能量放電。
3.如權(quán)利要求2所述的濾波器，其中該保護(hù)電路還包括通過二極管電路，配置用來限制于電源信號中的瞬時能量至規(guī)定的電壓，該通過二極管電路具有實(shí)質(zhì)的低電容值，用以使家用網(wǎng)絡(luò)信號有極小的失真；以及第二和第三電阻器，分別串聯(lián)連接于第一和第二電容器的輸入終端和電源線和中性線之間，該第二和第三電阻器產(chǎn)生偏壓電流于通過二極管電路，并限制跨接各該第二和第三電阻器的功率值于規(guī)定的門限值。
4.如權(quán)利要求3所述的濾波器，其中各該第二和第三電阻器配置為安全電阻器，反應(yīng)對應(yīng)于超過規(guī)定門限值的電阻器功率值而開路。
5.如權(quán)利要求4所述的濾波器，其中該規(guī)定的門限值對應(yīng)大約為1瓦特。
6.如權(quán)利要求3所述的濾波器，其中該電源信號具有大約110至120VAC，50至60Hz的范圍，該通過二極管電路箝位瞬時能量約250V。
7.如權(quán)利要求6所述的濾波器，其中該家用網(wǎng)絡(luò)信號具有至少1MHz的頻率。
8.如權(quán)利要求6所述的濾波器，其中該家用網(wǎng)絡(luò)信號具有大約7.5MHz的頻率。
9.如權(quán)利要求5所述的濾波器，其中該第二和第三電阻器各具有大約0.47歐姆電阻值。
10.如權(quán)利要求2所述的濾波器，其中該第一電阻器具有大約1百萬歐姆電阻值。
11.如權(quán)利要求10所述的濾波器，其中各輸出終端和接地電位之間該第一和第二電容器各具有電容值約為22納法拉(nF)的X2型電容器，而電感器具有大約260微亨利(μH)的電感值。
12.如權(quán)利要求11所述的濾波器，其中該電源信號具有大約100至240 VAC，50至60Hz的范圍，以及家用網(wǎng)絡(luò)信號具有至少1MHz的頻率。
13.如權(quán)利要求1所述的濾波器，其中各輸出終端和接地電位之間的該第一和第二電容器為各具有電容值約為22納法拉(nF)的X2型電容器，而該電感器具有大約260微亨利(μH)的電感值。
14.如權(quán)利要求13所述的濾波器，其中該電源信號具有大約100至240 VAC，50至60Hz的范圍，以及家用網(wǎng)絡(luò)信號具有至少1MHz的頻率。
15.一種從客戶裝置電源線濾波家用網(wǎng)絡(luò)信號的方法，該客戶裝置電源線具有電源供應(yīng)線和中性線，并配置用來供應(yīng)電源信號，該方法包括將由用戶裝備電源線供應(yīng)的信號通過配置用來限制能量至規(guī)定限制值的保護(hù)電路；經(jīng)由第一和第二串接電容器將已通過保護(hù)電路的電源信號濾波，該第一和第二串接的電容器配置用來濾波分別在電源供應(yīng)線和中性線上的電源信號，以及通過家用網(wǎng)絡(luò)信號；和將任何已通過該第一和第二串接的電容器的殘存的電源信號短路，并且通過家用網(wǎng)絡(luò)信號。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其中該短路步驟包括，將該第一和第二串接的電容器的輸出端分別連接到扼流型電感器的第一和第二繞線的第一終端；連接該第一和第二繞線的第二終端接地，扼流型電感器的各繞線具有約260微亨利的電感值。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其中該第一和第二串接的電容器各為具有電容值約為22納法拉(nF)的X2型電容器。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，進(jìn)一步包括根據(jù)電源信號失去，利用電阻放電第一和第二電容器和扼流型電感器，該電阻跨接到第一和第二電容器的輸入端。
19.如權(quán)利要求17所述的方法，其中該保護(hù)電路包括通過二極管電路，該通過二極管電路配置用來限制于電源信號中的瞬時能量至規(guī)定的電壓，該通過二極管電路具有實(shí)質(zhì)的低電容值，用以使家用網(wǎng)絡(luò)信號有極小的失真；以及第二和第三電阻器，分別串聯(lián)連接于該第一和第二電容器的輸入終端和電源線和中性線之間，該第二和第三電阻器產(chǎn)生偏壓電流于通過二極管電路，并限制跨接各該第二和第三電阻器的功率值于規(guī)定的門限值。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，其中該電源信號具有大約100至240 VAC，50至60Hz的范圍，以及家用網(wǎng)絡(luò)信號具有至少1MHz的頻率。
全文摘要
一種電源線濾波器,連接至單相電源線(110－230VAC,50－60Hz),在連接到作為網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)的主電源線的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間,用于傳輸家用PNA型家用網(wǎng)絡(luò)信號。該濾波器包括第一和第二電阻器(R1,R2),用于限制來自主電源線的電流;一個通過二極管電路(30),用于將電壓限制到預(yù)定值,并消除主電源的瞬時能量。一對X2型電容器(C1,C2),用于通過1Mhz或更高頻率的家用PNA信號,而阻擋50－60Hz的主電源信號。一扼流型電感器(32),用于通過短路電源信號而消除殘存的在50－60Hz范圍的高壓信號,而且對于1MHz范圍的信號具有高阻抗,以使家用PNA信號被安全地傳到家用網(wǎng)絡(luò)物理層收發(fā)機(jī)的RJ－11連接器。
文檔編號H03H7/09GK1369145SQ00811314
公開日2002年9月11日 申請日期2000年4月3日 優(yōu)先權(quán)日1999年8月11日
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