Ответвитель сигнала данных для передач данных по шине питания

006985 Настоящее изобретение относится к передаче данных по шине питания, а более конкретно, к конфигурациям ответвителей сигналов данных для передач данных по шине питания. Ответвитель сигнала данных для передач данных по шине питания осуществляет ответвление передаваемого сигнала данных между шиной питания и устройством связи, таким как модем. Ответвитель сигнала данных имеет частоту среза. Ниже частоты среза ослабление связи между шиной питания и устройством связи становится чрезмерным. Ответвитель сигнала данных может быть либо индуктивным ответвителем, либо емкостным ответвителем. Индуктивный ответвитель для шины питания в идеальном случае должен иметь индуктивность намагничивания с импедансом большой величины в сравнении с импедансом устройства связи. Так как индуктивность намагничивания действует в параллель с сигналом и индуктивно нагружает сигнал, то низкая индуктивность намагничивания нежелательна. Емкостной ответвитель может быть эффективным для использования на шине питания, особенно на низковольтной шине питания. На фиг. 1 показана схема емкостного ответвителя предшествующего уровня техники, который может быть использован для связи модема шины питания с вторичной шиной питания. Шина 400 питания,номинально нейтраль, соединена с выводом экрана коаксиального разъема 420. Шина 405 питания, номинально провод фазного напряжения, соединена с выводом центрального проводника разъема 420 через плавкую вставку 415 и конденсатор 410. Модем 435 соединен через кабель 430 и разъем 425 к разъему 420. Емкостной ответвитель, таким образом, обеспечивает ответвление высокочастотных сигналов, передаваемых между модемом 435 и шинами 400 и 405 питания. Номиналом конденсатора 410 является номинал в несколько нанофарад, достаточно большой для того, чтобы иметь пренебрежимо малое реактивное сопротивление на частоте сигнала, и достаточно малый для того, чтобы иметь большое реактивное сопротивление на частоте питающего напряжения. Керамический конденсатор с соответствующим диэлектриком может быть использован в таком ответвителе и обеспечивает низкий импеданс для сигнальных частот в мегагерцевом диапазоне. Однако провод, соединяющий такой конденсатор с шиной питания, может быть относительно длинным и может иметь импеданс, значительно превышающий импеданс конденсатора на сигнальных частотах. Например, провода в низковольтной стоечной конструкции в типовом случае разнесены на 20 см и провод (10 AWG) американского сортамента проводов такой длины имеет индуктивность 0,21 мкГн или около 40 Ом на частоте 30 МГц. Если емкостной ответвитель необходимо соединить с проводом, не являющимся соседним, то импеданс увеличится до 80 или 120 Ом. Так как типовой емкостной ответвитель должен соединяться через плавкую вставку и импеданс плавкой вставки суммируется при последовательном соединении, то полный последовательный индуктивный импеданс может быть значительным в сравнении с типовым 50-Омным импедансом модема. Сущность изобретения Предложена конфигурация из компонентов для ответвления сигналов данных, передаваемых между шиной питания и устройством связи. Предложенное устройство содержит индуктивный ответвитель,который использует проводник шины питания в качестве первичной обмотки, конденсатор, подключенный параллельно вторичной обмотке индуктивного ответвителя для создания резонансного контура с вторичной обмоткой на частоте в пределах желаемой полосы частот, и трансформатор согласования импедансов для соединения устройства связи с вторичной обмоткой. Резонансный контур имеет нагруженную добротность, совместимую с желаемой полосой пропускания. Альтернативный вариант устройства содержит конденсатор, включенный последовательно с проводящим цилиндром между шиной питания и устройством связи, причем конденсатор предназначен для блокировки напряжения шины питания при пропускании сигнала между шиной питания и устройством связи, при этом проводящий цилиндр представляет собой низкую индуктивность по отношению к сигналу. Краткое описание чертежей Фиг. 1 - схема емкостного ответвителя предшествующего уровня техники. Фиг. 2 - схема цепи согласования импедансов для индуктивного ответвителя. Фиг. 3 - цепь с емкостным ответвителем, использующим низкоиндуктивные подводящие провода. Фиг. 4 - принципиальная схема цепи, показанной на фиг. 3. Описание изобретения Низкочастотный индуктивный ответвитель в соответствии с настоящим изобретением сдвигает частоту среза вниз, на более низкую частоту, без использования дополнительного массивного магнитного сердечника. Индуктивный ответвитель закрепляется вокруг питающего провода линейного напряжения шины электропитания. Допустим, что проводник шины питания, проходящий через сердечник ответвителя, служит в качестве первичной обмотки индуктивного ответвителя. Поскольку ответвитель закреплен вокруг проводника шины питания, и так как проводник шины питания служит в качестве первичной обмотки, то ответвитель имеет только одновитковую первичную обмотку. Физические размеры проводника шины питания в типовом случае требуют, чтобы сердечник был массивным, с длинной линией маг-1 006985 нитной индукции контура. Для предотвращения насыщения сердечника может потребоваться воздушный зазор. Оба из этих факторов уменьшают индуктивность ответвителя. Классическим способом уменьшения реактивной нагрузки в цепи является компенсация вредного реактивного сопротивления противоположным реактивным сопротивлением. В случае индуктивного ответвителя с шунтирующей индуктивностью, параллельно вторичной обмотке индуктивного ответвителя может быть подключен шунтирующий конденсатор, чтобы нейтрализовать индуктивность намагничивания. В случае широкополосного модема, такого как использующие широкий частотный диапазон, резонанс может быть очень острым и, таким образом, эффективным в пределах очень узкого поддиапазона. Как описано в данном патентном документе, трансформатор согласования импедансов подключен между ответвителем и модемом для настройки импеданса модема, в качестве вносимого импеданса параллельно цепи ответвителя, чтобы обеспечить достаточно низкую нагруженную добротность для увеличения ширины полосы, чтобы она была равна полосе частот модема. Фиг. 2 показывает цепь согласования импедансов, через которую модем 325 соединен с индуктивным ответвителем 305. Шина 300 питания проходит через сердечник ответвителя 305. Сигнальный трансформатор 315 с коэффициентом трансформации n:1 улучшает согласование импедансов между индуктивным ответвителем 305 и модемом 325. Комбинация индуктивного ответвителя 305 и сигнального трансформатора 315 может обеспечить очень широкую полосу пропускания, но низкочастотный отклик этой комбинации будет ограничен откликом, определяемым индуктивностью намагничивания индуктивного ответвителя 305 и импедансом 330, который является вносимым из модема 325. Конденсатор 310 компенсирует индуктивность намагничивания и обеспечивает полосу частот вокруг резонансной частоты, где влияние нагрузки индуктивности намагничивания уменьшено, и уменьшено ослабление сигнала на индуктивном ответвителе 305. Влияние конденсатора 310 заключается в снижении частоты среза индуктивного ответвителя 305, позволяя индуктивному ответвителю 305 работать на более низкой частоте, чем было бы возможно в противном случае, при заданном уровне индуктивности намагничивания. Таким образом, обеспечивается способ конфигурирования индуктивного ответвителя к устройству связи. Способ заключается в подключении конденсатора параллельно вторичной обмотке индуктивного ответвителя для создания резонансного контура с вторичной обмоткой на частоте в пределах желаемой полосы частот, и подключение устройства связи ко вторичной обмотке через трансформатор согласования импедансов. Резонансный контур имеет нагруженную добротность, совместимую с желаемой полосой пропускания. Фиг. 3 иллюстрирует физическую реализацию емкостного ответвителя 500. Шины питания 400 и 405, конденсатор 410, плавкая вставка 415 и разъем 420 имеют те же обозначения, что на фиг. 1. Так же как и на фиг.1, модем 435 подключен через кабель 430 и разъем 425 к разъему 420. Каждая из проводящих секций 505 и 510 цилиндра имеет диаметр в диапазоне от 1 до 3 см, который во много раз больше,чем диаметры проводов, и таким образом, обеспечивают соединение с шинами питания 400 и 405 с пренебрежимо малой индуктивностью. Проводящие секции 505 и 510 цилиндра и изолирующий сегмент 515 цилиндра формируют механически жесткое тело, которое может иметь общую ось. Шина 400 питания, то есть нейтральный провод, обычно не изолирована, или же в противном случае, несколько см его изоляции необходимо удалить. Один конец емкостного ответвителя 500 электрически соединен с шиной 400 питания и физически поддерживается шиной 400 питания. Полоса 550 с прорезью 560 и крыльчатая гайка 565 обеспечивают механизм для притягивания секции 505 к шине 400 питания. Другой конец емкостного ответвителя 500 электрически соединен с шиной 405 питания проводом 520 и зажимом 525. Провод 520 припаян или приварен к проводящей секции 510 цилиндра и имеет достаточную жесткость и прочность, чтобы поддерживать емкостной ответвитель 500 на шине 405 питания,даже если бы верхнее крепление, обеспеченное комбинацией полосы 550, прорези 560 и крыльчатой гайки 565, или проводом 400, нарушилось. Зажим 525 является стандартным зажимом, общедоступным для обслуживающего линейного монтера. На фиг. 4 представлена принципиальная схема устройства, показанного на фиг. 3. Кабель 430, разъемы 425 и 420, конденсатор 410, плавкая вставка 415 и проводники 505 и 510 обеспечивают путь прохождения сигнала между модемом 435 и шинами 400 и 405 питания. Из-за относительно больших диаметров проводящих секций 505 и 510 цилиндра они проявляют индуктивные свойства, которые пренебрежимо малы по сравнению с импедансом модема 435 и конденсатора 410, тем самым уменьшая потери за счет связи. Таким образом, обеспечен способ для ответвления сигнала данных, передаваемого между линией электропередачи и устройством связи. Способ заключается в установке конденсатора последовательно с проводящим цилиндром между шиной питания и устройством связи. Конденсатор предназначен для блокирования напряжения шины питания при пропускании сигнала между шиной питания и устройством связи, а проводящий цилиндр проявляет низкую индуктивность по отношению к сигналу. Дополни-2 006985 тельно, способ может предусматривать включение плавкой вставки с высоким током прерывания последовательно с конденсатором. Должно быть понятно, что различные варианты, комбинации и модификации решений, описанных выше, могут быть осуществлены специалистами в данной области техники. Настоящее изобретение включает в себя все такие варианты, модификации и изменения, которые входят в объем прилагаемой формулы изобретения. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ передачи данных по шине питания, заключающийся в том, что устанавливают индуктивный ответвитель, который использует проводник шины питания в качестве первичной обмотки; подсоединяют конденсатор параллельно вторичной обмотке индуктивного ответвителя для создания резонансного контура с упомянутой вторичной обмоткой на частоте в пределах желаемой полосы частот и соединяют устройство связи с упомянутой вторичной обмоткой через трансформатор согласования импедансов, причем резонансный контур имеет нагруженную добротность, совместимую с желаемой полосой частот. 2. Способ ответвления сигнала данных, передаваемого между шиной питания и устройством связи,заключающийся в том, что устанавливают конденсатор последовательно с проводящим цилиндром, расположенным между шиной питания и упомянутым устройством связи,при этом конденсатор предназначен для блокирования напряжения шины питания при пропускании сигнала между шиной питания и устройством связи,при этом проводящий цилиндр представляет собой низкую индуктивность по отношению к упомянутому сигналу. 3. Способ по п.2, в котором дополнительно устанавливают плавкую вставку с высоким током прерывания последовательно с конденсатором. 4. Устройство ответвления сигнала данных, передаваемого между линией электропередачи и устройством связи, содержащее индуктивный ответвитель, который использует проводник шины питания в качестве первичной обмотки; конденсатор, подсоединенный параллельно вторичной обмотке упомянутого индуктивного ответвителя для создания резонансного контура с упомянутой вторичной обмоткой на частоте в пределах желаемой полосы частот, и трансформатор согласования импедансов для соединения устройства связи с упомянутой вторичной обмоткой,при этом резонансный контур имеет нагруженную добротность, совместимую с желаемой полосой пропускания. 5. Устройство ответвления сигнала данных, передаваемого между шиной питания и устройством связи, содержащее конденсатор, последовательно соединенный с проводящим цилиндром между шиной питания и устройством связи,при этом конденсатор предназначен для блокирования напряжения шины питания при пропускании сигнала между шиной питания и устройством связи,причем проводящий цилиндр представляет собой низкую индуктивность по отношению к упомянутому сигналу. 6. Устройство по п.5, дополнительно содержащее плавкую вставку с высоким током прерывания,включенную последовательно с конденсатором.