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Title:
METHOD AND DEVICE FOR CANCELLING UNDESIRED COMMON-MODE SIGNALS ON A TRANSMISSION LINE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2003/061153
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method and device for cancelling undesired common-mode signals on a transmission line. In order to prevent electromagnetic radiation problems, signals are usually injected into a transmission line in a differential manner. As a result of line unbalance, part of the differential-mode signal is transformed into a common-mode signal, thereby generating undesired electromagnetic radiation. The invention is intended to: detect and obtain common-mode signals which appear on the transmission line (3); apply a 180° phase shift (5) to the common-mode signal obtained; and inject the phase-shifted common-mode signal into the transmission line in order to cancel the undesired common-mode signals. In this way, the radiation in the line is reduced, enabling the use of greater transmission power which, in turn, provides increased transmission capacity and coverage. The invention can be used for any communication system but, in particular, for those which use the electrical network as a data transmission means owing to the considerable line unbalance.

Inventors:
BLASCO CLARET JORGE VICENTE (ES)
GONZALEZ MORENO JOSE LUIS (ES)
POVEDA LERMA ANTONIO (ES)
Application Number:
PCT/ES2003/000011
Publication Date:
July 24, 2003
Filing Date:
January 14, 2003
Export Citation:
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Assignee:
DISENO SISTEMAS SILICIO SA (ES)
BLASCO CLARET JORGE VICENTE (ES)
GONZALEZ MORENO JOSE LUIS (ES)
POVEDA LERMA ANTONIO (ES)
International Classes:
H04B3/30; (IPC1-7): H04B3/30
Foreign References:
GB2053626A1981-02-04
DE3237919A11984-04-19
DE2406284A11975-08-14
DE3713877A11988-11-17
DE3744130A11989-07-06
Attorney, Agent or Firm:
Ungría, López Javier (78 Madrid, ES)
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Claims:
REIVINDICACIONES
1. PROCEDIMIENTO DE CANCELACION DE LAS SEÑALES EN MODO COMUN NO DESEADAS EN UNA LINEA DE TRANSMISION, en el que dichas señales en modo común se producen principalmente como consecuencia de la transformación por desbalanceo que sufren las señales que se inyectan en modo diferencial sobre una línea de transmisión (3); caracterizado porque comprende las fases de : detección y obtención de las señales en modo común en el punto de la línea de transmisión en el que se inyecta la señal en modo diferencial; inversión de la fase de las señales en modo común previamente detectadas; inyección de las señales en modo común desfasadas 180°, para reducir el modo común y disminuir la radiación electromagnética que produce dicho modo común.
2. PROCEDIMIENTO DE CANCELACION DE LAS SEÑALES EN MODO COMUN NO DESEADAS EN UNA LINEA DE TRANSMISION, según reivindicación 1, caracterizado porque la detección y obtención de las señales en modo común se realiza mediante un divisor resistivo situado entre las conducciones de la línea de transmisión (3).
3. PROCEDIMIENTO DE CANCELACION DE LAS SEÑALES EN MODO COMUN NO DESEADAS EN UNA LINEA DE TRANSMISION, según reivindicación 1, caracterizado porque las señales en modo común desfasadas 180° se inyectan, mediante un amplificador con un ancho de banda mayor o igual que el de la señal transmitida, en el punto medio de un transformador situado entre las conducciones de la línea de transmisión, siendo este transformador el utilizado para inyectar las señales en la línea de transmisión (3).
4. DISPOSITIVO DE CANCELACION DE LAS SEÑALES EN MODO COMUN NO DESEADAS EN UNA LINEA DE TRANSMISION, en el que dichas señales en modo común a cancelar se producen principalmente como consecuencia de la transformación que sufren las señales que se inyectan en modo diferencial para disminuir la radiación electromagnética de la línea de transmisión; se caracteriza porque comprende : un detector (4) que obtiene las señales en modo común en el punto de la línea de transmisión (3) en el que se inyecta la señal en modo diferencial; un inversor que invierte la fase de las señales obtenidas en modo común; un inyector de las señales en modo común desfasadas 180° en la línea de transmisión.
5. DISPOSITIVO DE CANCELACION DE LAS SEÑALES EN MODO COMUN NO DESEADAS EN UNA LINEA DE TRANSMISION, según reivindicación 4, caracterizado porque el detector se materializa mediante un divisor resistivo (9) situado entre las conducciones de la línea de transmisión.
6. DISPOSITIVO DE CANCELACION DE LAS SEÑALES EN MODO COMUN NO DESEADAS EN UNA LINEA DE TRANSMISION, según reivindicación 4, caracterizado porque el inversor de fase de las señales en modo común y el inyector en modo común se materializan en un amplificador (10), que multiplica las señales en modo común por un factor1 para producir un desfase de 180° ; estando el amplificador (10) conectado al punto medio de un transformador (7), situado entre las conducciones de la línea de transmisión (3), a través del cual se inyectan las señales en modo diferencial para su transmisión por la línea (3).
Description:
PROCEDIMIENTO Y DISPOSITIVO DE CANCELACION DE LAS SEÑALES EN MODO COMUN NO DESEADAS EN UNA LINEA DE TRANSMISION OBJETO DE LA INVENCION E1 objetivo de la presente invención consiste en conseguir la cancelación de las señales no deseadas de modo común, que se producen principalmente por el desbalan- ceo de las líneas de transmisión empleadas en los sistemas de telecomunicación. Este desbalanceo provoca que al inyectar señales en modo diferencial, parte de este modo se transforme en modo común, siendo la magnitud transformada mayor cuanto mayor es el desbalanceo.

Convencionalmente se realiza la inyección en modo diferencial en lugar de en modo común para conseguir menores niveles de radiación electromagnética y así alcanzar mayor cobertura y mayor capacidad de transmisión al poder utilizar potencias mayores en la transmisión por la línea sin que existan riesgos de radiación.

La invención es aplicable en cualquier sistema de comunicaciones, y es especialmente aplicable en aquellos sistemas de comunicaciones que utilizan la red eléctrica como medio para realizar la transmisión de datos, debido al gran desbalanceo de este medio de transmisión.

ANTECEDENTES DE LA INVENCION Los sistemas de comunicaciones modernos usualmente se enfrentan al problema de obtener máxima cobertura y alcanzar la máxima capacidad de transmisión de datos y a la vez producir niveles de radiación menores a los máximos exigidos en la normativa aplicable. Para conseguir alcanzar ambos objetivos, se emite/recibe en modo diferen- cial.

Matemáticamente, la inyección de señales diferenciales se basa en que cualquier combinación de señales puede descomponerse en señales en modo diferencial y modo común. Así por ejemplo si V1 es la tensión en uno de

los conductores de la línea de transmisión, y V2 es la tensión en el otro conductor de la línea de transmisión, el modo diferencial se calcula como : ed = V1-V2 mientras que el modo común se calcula como : V1 + V2 ec = 2 Por lo tanto cualquier conjunto de dos señales de entrada se puede descomponer en una componente en que las señales en las dos conducciones de la línea son iguales en magnitud pero desfasadas 180° (componente modo diferencial), y en otro componente igual tanto en magnitud como en fase (componente modo común) en ambas conducciones.

La transmisión de señales en modo diferencial presenta la ventaja de no producir radiación electromagné- tica a partir de cierta distancia de las líneas de transmi- sión.

Este hecho se produce debido a que las corrientes en las conducciones de las líneas de transmisión son complementarias (igual magnitud pero desfasadas 180°, es decir opuestas), produciendo un flujo magnético pequeño y reduciendo al mínimo las interferencias electromagnéticas emitidas (EMI).

La transmisión en modo diferencial presenta el problema de que si la línea está desbalanceada, una parte de la señal diferencial inyectada en la misma se convierte en señal en modo común, siendo esta señal indeseable ya que es la responsable directa de la radicación electromagnética que se produce en la línea.

Por tanto, los sistemas de comunicaciones modernos intentan maximizar la componente en modo diferen- cial y minimizar la componente inyectada que se transforma

en modo común, pero no consiguen eliminar dicha señal en modo común.

DESCRIPCION DE LA INVENCION Para resolver los inconvenientes anteriormente indicados, la invención ha desarrollado un procedimiento y un dispositivo para cancelar señales en modo común no deseadas, que se producen principalmente como consecuencia de la transformación por desbalanceo que sufren las señales que se inyectan en modo diferencial sobre una línea de transmisión. El objetivo principal de esta invención es reducir las emisiones electromagnéticas de la línea de transmisión, causadas por la componente en modo común que se transmite por la línea.

E1 procedimiento de la invención se caracteriza porque comprende las fases de detección y obtención de las señales en modo común en el punto de la línea de transmisión en el que se inyecta la señal en modo diferencial, inversión de la fase de las señales en modo común, e inyección de las señales en modo común desfasadas 180°.

Mediante este procedimiento se cancela el modo común detectado previamente en la línea, de manera que se reduce la radiación electromagnética de la línea de transmisión, lo que además permite aumentar la potencia inyectada en los sistemas de telecomunicaciones, gracias a lo cual, además, se puede conseguir una mayor capacidad de comunicación y cobertura.

La detección y obtención de las señales en modo común se realiza mediante un divisor resistivo situado entre las conducciones de la línea de transmisión.

Las señales en modo común desfasadas 180° se inyectan, mediante un amplificador con un ancho de banda mayor o igual que el de la señal transmitida, en el punto medio de un transformador situado entre las conducciones de la línea de transmisión, siendo este transformador el utilizado para inyectar la señal original en modo diferen-

cial. Este transformador se emplea convencionalmente en la transmisión de datos a través de una red eléctrica.

Además la invención prevé un dispositivo que realiza las diferentes fases descritas del procedimiento de la invención, para lo que dicho dispositivo incluye un detector que obtiene las señales en modo común en el punto de la línea de transmisión en el que se inyecta la señal en modo diferencial.

Además comprende un inversor que invierte las fases de las señales en modo común. Posteriormente estas señales invertidas se inyectan mediante un amplificador en el punto medio del transformador situado entre las conduc- ciones de la línea de transmisión.

El inversor se materializa en el propio amplificador el cual recibe las señales en modo común y las multiplica por un factor negativo igual a-1, de forma que las desfasa 180° respecto a la señal detectada.

A continuación para facilitar una mejor comprensión de esta memoria descriptiva y formando parte integrante de la misma se acompañan una serie de figuras en las que con carácter ilustrativo y no limitativo se ha representado el objeto de la invención.

BREVE ENUNCIADO DE LAS FIGURAS Figura 1. -Representa esquemáticamente un diagrama de bloques funcional de la realización genérica del dispositivo cancelador de modo común de la invención, que funciona de acuerdo al procedimiento previsto por la invención.

Figura 2. -Muestra una posible implementación de un posible ejemplo de realización de los módulos funcionales representados en la figura anterior.

DESCRIPCION DE LA FORMA DE REALIZACION PREFERIDA A continuación se realiza una descripción de la invención basada en las figuras anteriormente comentadas.

Tal y como ya fue comentado con anterioridad, el procedimiento de cancelación de las señales en modo común es útil en cualquier sistema de comunicaciones, y es especialmente apropiado para sistemas de comunicaciones que emplean como línea de transmisión la red eléctrica, ya que para ésta existen normas restrictivas de interferencias emitidas (EMI) en los distintos países, y también debido al poco balanceo que presentan las redes de distribución de electricidad de baja tensión puesto que éstas han sido especialmente concebidas para la transmisión de energía eléctrica y no para la transmisión de información.

Un sistema de comunicaciones 1 que envía datos a un sistema de comunicaciones 2 a través de una línea de transmisión 3, inyecta las señales en modo diferencial para reducir las radiaciones electromagnéticas tal y como ya fue comentado en apartados anteriores.

Por desgracia, el hecho de que la línea de transmisión esté mal balanceada implica que una parte de la señal diferencial inyectada en la misma se convierte en modo común, siendo éste hecho el responsable directo de la radiación en la línea de transmisión 3. Por tanto, es necesario eliminar las señales que se producen en modo común, para lo que la invención prevé la incorporación de un detector de las señales en modo común 4, que está conectado entre las conducciones de la línea de transmisión 3, mediante el cual se obtienen las señales en modo común que están en la línea en ese momento.

Las señales en modo común son entregadas a un inversor de fase 5 que desfasa las señales en modo común 180° y las entrega a un inyector 6, que inyecta las señales en modo común a la línea de transmisión 3, de manera que la nueva señal inyectada cancela las señales en modo común detectadas en la línea.

Para el caso concreto en el que se utilice la red eléctrica como línea de transmisión 3, la implementación

del dispositivo de la invención se muestra en la figura 2.

En este caso el sistema de comunicaciones 1 inyecta las señales en modo diferencial a la red eléctrica 3 a través de un transformador 7 cuyas salidas se conectan a la red eléctrica 3 a través de dos condensadores 8, para evitar que la componente de potencia eléctrica (de 50 ó 60 Hz, dependiendo de la red) pueda sobrecargar al sistema de comunicaciones 1.

Para realizar la detección del modo común se utiliza un divisor resistivo 9, cuya salida se entrega al circuito inversor.

E1 circuito inversor está materializado en un amplificador 10 que toma la señal en modo común referida a la tierra, la multiplica por un factor negativo igual a-1, y la inyecta en el punto medio del transformador 7, de forma que la señal inyectada se distribuye con la misma magnitud y fase en ambas conducciones de la línea de transmisión 3. De esta forma, la señal inyectada tiene exactamente la misma magnitud pero desfasada 180° respecto a la señal en modo común detectada, y al aplicarse con la misma magnitud en ambas conducciones de la línea de transmisión 3, se produce la cancelación de las señales en modo común, con la mejora que ello representa.