FM视频信号在各种线路上的传输技术

摘要

利用FM视频调制进行电气线路通信的装置包括在线路沿线两个或更多位置的每个位置处配置的FM视频调制电路(58,66)和阻抗匹配耦合器(52,68)。阻抗匹配耦合器(52,68)利用空心变压器在预选频带提供足以保证频率调制视频信号低损耗传输的阻抗匹配。耦合器(52,68)还消除了噪声,在预选频带提供了对线路特性阻抗的电阻性匹配。发送器(54)、接收器(56)以及有关电路还可以配置在线路沿线的每个位置。FM视频调制电路结合相位线性耦合技术保证了在诸如日常AC供电布线那样的现有电气线路上的高保真视频传输。此外,耦合器(52)还提供了一种状态稳定的阻抗匹配。

说明书

本申请为1996年9月24日递交的美国专利申请No.08/718,726的部分继续，该申请对1995年11月22日递交的临时申请No.60/007,490和1995年12月29日递交的临时申请No.60/009,314的权益提出要求，是1994年7月1日递交的美国专利申请No.08/270,002现在的美国专利No.5,559,377的部分继续，再往前追溯有1992年1月17日递交的现已放弃的Ser.No.822,329、1990年4月26日递交的现已放弃的Ser.No.515,578、1989年10月30日递交的现已放弃的Ser.No.429,208和1989年4月28日递交的现已放弃的Ser.No.344,907。

本发明属供电系统通信技术领域，具体地说与用于在各种供电线路上传输频率调制(FM)视频数据信号的通信系统有关，所谓供电线路包括AC和DC线路、同轴电缆、电话线路等。

当前的用于传送语音、视频和/或数据(VVD)信号的通信系统，例如闭路电视和ISDN电话业务等，都要求整个场所，诸如家庭、宿舍楼或办公楼，实施特定的布线规划和采用特定的导线类型。就典型情况而言，闭路电视和视频传输采用同轴电缆布线，电话采用成札电话线，而PBX电话系统采用双绞线布线。对于许多老建筑来说，这样的布线规划可能很难实现。例如，可能需要穿过隔墙、在各楼板下拉线。这样的翻新因此通常是困难的，也不经济。

虽然这样的场所不宜用先进的通信布线重加铺设，但整个场所布有为电器和照明供电的线路。因此，如果能将VVD信号发送到一个场所内现有的供电线路上进行传输，那将是十分有利的。

“供电线路载波”是在供电系统通信领域中众所周知的。这种供电线路载波的主要部件是发送和接收终端，包括一个或多个陷波器，一个或多个耦合电容器，以及调谐和耦合装置。对于传统的供电线路载波的说明和典型组成情况的详细情况可以参见John Wiley和Sons的“电气和计算机工程基础手册，卷II：通信、控制、部件和系统”(“FundamentalsHandbook of Electrical and Computer Engineering.Volume II：Communication，Control，Devices，and System”1983，pp 617-627)以及美国专利No.5,559,377，它们的内容列为本申请的参考。

传统的耦合器中采用了铁氧体或铁心变压器，由于发送耦合器与接收耦合器之间传递函数的非线性相位特性从而使信号失真。这失真是由于存在有磁滞的磁心材料引起的。对于配电线路载波情况，失真尤为严重，因为信号必需通过三个这样的非线性器件：配电变压器和两个供电线路耦合器，它们都使用了铁氧体心的变压器。这失真导致包括延迟失真，限制了通信速度。

先前一些设计的主要缺点是由于在信号耦合器中用了诸如铁氧体心或铁心变压器而造成的。由于这种变压器铁心的非线性，变压器的电感改变到某个不知道的值。这导致对所需载波频率的失谐。此外，初级绕组在所需载波频率处的阻抗也不再是纯电阻性的，这导致对于线路特性阻抗的失配。

认识到这些情况，现有技术的这些设计试图采用一个大的耦合电容器(例如为0.5μF左右)以低的收发机输入阻抗将数据信号耦合到供电线路上。这种方法的缺点是在载波频率处有明显的耦合损耗，可以高达20dB。这样的信号失真几乎使得用供电线传输大带宽频率调制(FM)数字视频数据信号成为不可能的事。因此，现有技术的一些系统试图采用AM传输技术将视频数据信号发送到供电线路上传输。

然而，在发送到供电线路上时，要在每个出线口都维持清晰的AM传输所要求的高信噪比(40dB甚至更高)是十分困难的。此外，在空间中有好些低于15MHz的干扰信号，这些信号会被供电线路接收。在15至30MHz之间，除了CB站干扰(通常在27-28MHz左右)外，很少或没有干扰。FM视频用的是18-27MHz内的一个频带，带宽为5MHz左右。

众所周知，FM信号传输通常比诸如振幅调制(AM)之类的其它信号传输技术可以维持更好的信号整体性。也就是说，FM信号对噪声并不那么敏感。此外，如果所选的频带噪声过大，载波频率可以很容易被移动到另一个噪声较小的频道。因此，为了提供高质量、高清晰的VVD信号，能采用FM传输技术会是很有益的。

本发明提供一种能将FM视频数据信号发送到包括高、低压AC和DC线路、同轴电缆和双绞线线路的供电线路上传输的供电线路通信系统，使得诸如电视机、电话机、传真机和计算机之类的通信设备可以连接到现有的电气出线口上接收在现有电气布线上传输的VVD信号。此外，这样连接的设备也可以将VVD信号发送到同一个布线上。

简要地说，本发明是一种通过一个具有一个特性阻抗的电气线路传送频率调制(FM)视频信号的通信装置。这种通信装置包括：

一个第一FM调制器，用来对视频信号进行频率调制产生一个具有一个第一预选频率的调制载波信号；

一个具有一个输出阻抗的第一发送器，所述第一发送器接至第一FM调制器，用来发送调制载波信号；以及

一个接在电气线路与第一发送器之间的第一耦合器，用来使第一发送器的输出阻抗与电气线路的特性阻抗相匹配，所述第一耦合器包括一个将调制载波信号传送到电气线路上而没有明显相位失真的线性相位装置。

本发明还提供了一种通过一个运载工具的电气线路传送频率调制(FM)视频信号的运载工具用的通信装置，所述电气线路将电流从运载工具的一个第一点传输到运载工具的一个第二点为一个接到第二点附近的电气线路上的负载供电。这种通信装置包括：

一个调制器，用来对视频信号进行频率调制，产生一个具有一个第一预选频率的调制载波信号，

一个具有一个输出阻抗的发送器，所述发送器接至调制器，用来将调制载波信号通过电气线路从第一点发送到第二点；以及

一个接在电气线路与发送器之间的第一耦合器，用来使发送器的输出阻抗与电气线路的特性阻抗相匹配，所述第一耦合器包括一个将调制载波信号传送到电气线路上而没有明显相位失真的线性相位装置。

本发明还提供了一种通过一些电气线路传输频率调制(FM)视频信号的系统，这些电气线路通常用来为多个电气出线口供电，其中有一个第一视频显示设备电连接到这些出线口中的一个出线口。这种系统包括一个第一FM发送子系统，而这个第一FM发送子系统包括：

一个接至视频显示设备的第一FM调制器，用来接收来自视频显示设备的视频信号，并且对这些视频信号进行频率调制，产生一个具有一个第一预选频率的调制载波信号；

一个具有一个输出阻抗的第一发送器，所述第一发送器接至第一FM调制器，用来发送调制载波信号；以及

一个接在电气线路与第一发送器之间的第一耦合器，用来使第一发送器的输出阻抗与电气线路的特性阻抗相匹配，所述第一耦合器包括一个将调制载波信号传送到电气线路上而没有明显相位失真的线性相位装置。

本发明还提供了一种通过一个具有一个特性阻抗的电气线路传送调制基带视频信号的通信装置。这种通信装置包括：一个第一调制器，用来对基带视频数据进行调制，产生一个具有一个第一预选频率的调制载波信号；以及一个具有一个输出阻抗的第一发送器，所述第一发送器接至第一调制器，用来发送调制载波信号。

本发明还提供了一种通过一个具有一个特性阻抗的电气线路传送调制S视频信号的通信装置。这种通信装置包括：一个第一调制器，用来对S视频数据进行调制，产生一个具有一个第一预选频率的调制载波信号；以及一个具有一个输出阻抗的第一发送器，所述第一发送器接至第一调制器，用来发送调制载波信号。

本发明还提供了一种通过一个具有一个特性阻抗的电气线路传送频率调制FM基带视频信号的通信装置，这种通信装置包括：一个第一FM调制器，用来对基带视频数据进行频率调制，产生一个具有一个第一预选频率的调制载波信号；以及一个具有一个输出阻抗的第一发送器，所述第一发送器接至第一调制器，用来发送调制载波信号。

本发明还提供了一种通过一个具有一个特性阻抗的电气线路传送频率调制(FM)S视频信号的通信装置。这种通信装置包括：一个第一FM调制器，用来对S视频信号进行频率调制，产生一个具有一个第一预选频率的频率调制载波信号；以及一个具有一个输出阻抗的第一发送器，所述第一发送器接至第一FM调制器，用来发送调制载波信号。

本发明还提供了一种通过一个具有一个特性阻抗的电气线路传送频率调制(FM)视频信号的通信装置。这种通信装置包括：

一个第一FM调制器，用来对视频数据进行频率调制，产生一个具有一个第一预选频率的频率调制载波信号；

一个具有一个输出阻抗的第一发送器，所述第一发送器接至第一FM调制器，用来发送调制载波信号；

一个具有一个输入阻抗的第一接收器，用来接收调制载波信号；

一个与第一接收器电连接的第一FM解调器，用来对接收到的调制载波信号进行解调，产生一个具有一个第二预选频率的解调载波信号；以及

一个无线遥控(R/C)发送器，用来将一些数据信号发送给第一接收器。

本发明还提供了一种通过一个具有一个特性阻抗的电气线路传送MPEG I调制信号的通信装置。这种通信装置包括：一个信号处理器，用来将视频数据变换成MPEG I视频数据；一个第一调制器，用来对MPEG I视频数据进行调制，产生一个具有一个第一预选频率的调制载波信号；以及一个具有一个输出阻抗的第一发送器，所述第一发送器接至第一调制器，用来发送调制载波信号。

本发明还提供了一种通过一个具有一个特性阻抗的电气线路传送MPEG II调制信号的通信装置。这种通信装置包括：一个信号处理器，用来将视频数据变换成MPEG II视频数据；一个第一调制器，用来对MPEG II视频数据进行调制，产生一个具有一个第一预选频率的调制载波信号；以及一个具有一个输出阻抗的第一发送器，所述第一发送器接至第一调制器，用来发送调制载波信号。

本发明还提供了一种通过一个电气线路传送频率调制立体声音频信号的通信装置。这种通信装置包括：一个第一调制器，用来对立体声音频信号进行调制，产生一个具有一个第一预选频率的调制载波信号；以及一个具有一个输出阻抗的第一发送器，所述第一发送器接至第一调制器，用来发送调制载波信号。

以上概述以及以下对本发明的优选实施例的详细说明在结合附图进行阅读时就可以更好理解。为了说明本发明，在这些附图中示出了一些值得推荐的实施例。然而，应该指出的是，本发明并不局限于所示出的这些具体结构和器件配置。在这些附图中：

图1为配置在建筑物内的按照本发明通过电气线路传输FM视频信号的通信系统的示意图；

图2A示出了图1所示通信装置用于载货挂车型卡车的情况；

图2B示出了图1所示通信装置用于火车的情况；

图3为按照本发明通过电气线路传输FM视频信号的供电线路通信装置的原理方框图；

图4为图3所示FM供电线路通信系统的详细原理方框图；

图5示出了按照本发明设计的带耦合电容器的同轴空心变压器；

图6为按照本发明设计的FM接收系统的原理方框图；

图7为图6所示FM接收系统的耦合器的详细电原理图；

图8为图6所示FM接收系统的音频滤波电路的详细电原理图；

图9为图6所示FM接收系统的5MHz和6MHz FM音频解调器的详细电原理图；

图10为图6所示FM接收系统的数字PLL和合成器电路的详细电原理图；

图11为图6所示FM接收系统的FM视频解调器的详细电原理图；

图12为按照本发明设计的FM发送系统的原理方框图；

图13为图12所示FM发送系统的音频信号输入的详细电原理图；

图14为图12所示FM发送系统的音频调制器的详细电原理图；

图15为图12所示FM发送系统的FM视频调制器的详细电原理图；

图16为图12所示FM发送系统的合成器的详细电原理图；

图17为图12所示FM发送系统的混合器的详细电原理图；

图18为图12所示FM发送系统的耦合器的详细电原理图；以及

图19为示出按照本发明在供电线路上传输IR信号情况的原理方框图。

在下面的说明中使用了明确的术语，但仅是为了方便起见而不是限制。例如，视频数据信号通常是指视频和音频数据信号，除非另有说明。术语包括具体提及的词、派生词和具有类似意义的词。在这些附图中，同样的标号标记的是同样的器件。

本发明的通信装置具有多种应用，诸如用现有的电气线路将多个显示设备接到一个CATV线路上之类。本发明还可用于利用现有车上电气线路将FM视频数据从配置在车内(例如车尾)的远端摄像机发送到与摄像机隔开的控制站。也就是说，本发明使得在供电线路上同时进行供电和视频数据信号传输成为可能。这样的视频数据信号可以直接通过供电线路变压器，以低功率、高数据率传输相当长的距离。例如，视频信号可以通过电气公司提供的电气线路传送到任何与这个电气公司线路连接的家庭。也就是说，数据信号可以在家用的120/240/480伏线路和配电的13,800/22,000/69,000伏线路上传送，通过所有有关的配电变压器。

如图1所示，一个建筑物，诸如住宅10，布有AC供电线路12。AC电气布线12完全是传统式的，如所周知，具有一定的特性阻抗。AC电气布线12将电分配到整个住宅10内的多个传统的插座或出线口14。在美国，布线上的电压通常为120伏，由户外配电系统16供电，通过保险丝或断路盒18接入屋内。住宅10还配有通信线路，例如电缆20，用来接收来自闭路电视业务经营方的电视广播信号。诸如电视机22或VCR 24之类的显示设备可以以已知方式与同轴电缆20连接，接收广播信号。

按照本发明，广播信号可以通过AC电气布线12发送给整个住宅10内的其他显示设备。为了通过电气布线12提供高质量(DSS质量)的图像，本发明采用FM技术来传送视频数据。在图1所示的示例性配置中，同轴电缆20接到一个分路器26上，它的第一输出线接至电视机22，而第二输出线接至VCR 24。VCR 24通过其中一个出线口14接至电气布线12。为了通过电气布线12发送广播信号，在VCR 24与出线口14之间接有一个第一通信装置26。在本优选实施例中，VCR 24的基带输出送至第一通信装置26。或者，在电缆20是接到一个转换盒的情况下(未示出)，就将这个转换盒的基带输出送至第一通信装置26。虽然最好是用电视机或VCR的基带输出，但熟悉本技术领域的人员可以理解，也可以用电视机或VCR的RF输出。

第一通信装置26对视频信号进行频率调制，产生一个具有第一预选频率的FM载波信号，发送到电气布线12上。可以相信，采用FM比采用诸如AM那样的其他调制技术更为优越，因为业已发现FM能保持40 dB甚至更高的信噪比(SNR)。例如，已经发现，一个基于AM的通过供电线路发送视频数据的通信系统不能在每个出线口都保持有40dB或更高的信噪比。第一通信装置26还使它的输出阻抗与电气线路12的特性阻抗相匹配，从而使FM载波信号可以通过电气线路12发送而没有明显的相位失真。

一个第二显示设备，如第二电视机28，通过另一个出线口14接至电气布线12，接受供电。为了在第二电视机28上观看广播节目，并不是将第二电视机28直接接至同轴电缆20，而是在第二电视机28与出线口14之间接入一个第二通信装置30。第二通信装置30除了接受供电外，还接收通过电气布线12发送的FM载波信号。第二通信装置28通过将接收的FM载波信号解调产生解调的载波信号送至第二电视机28。于是，第二电视机28调谐到所选频道上，以传统方式收看节目。或者，第二电视机可以通过VCR 24调谐频道。例如，可以用一个红外遥控(R/C)发送器32通过第一和第二通信装置26、30和电气布线12将数据信号发送给VCR 24。也就是说，如下面还要更详细说明的那样，第二通信装置30包括一个R/C接收电路，用来接收R/C发送器32发送的数据信号；以及一个FM调制器，用来通过对R/C发送器发送的数据信号的调制产生相应的载波信号。经调制的数据信号于是通过电气布线12发送给第一通信装置26，再传给VCR 24。最好，FM视频数据在大约15至27MHz之间的一个频带上发送，FM音频数据在大约28至30MHz之间的一个频带上发送，而IR R/C数据用大约450MHz的载波频率发送。

本发明的通信系统也可以用于各种交通工具，如轿车、卡车、大轿车、火车、飞机、船只、潜水艇之类。例如，可以将一个摄像机安装在交通工具的第一位置，如交通工具的尾部，而视频数据可以通过现有的电气布线发送给安装在诸如交通工具前部操作员控制台处的第二位置的监视器。图2A示出了一个通信系统在挂车型卡车34上使用的情况，而图2B示出了这个通信系统在火车36上使用的情况。在图2A和2B中，通信系统利用现有电气布线42将摄像机38连接到显示监视器40上。在卡车34上，布线42通常是12伏的线路，用来为诸如后刹车灯之类的电器供电，而在火车36上，电气布线42可以载有高得多的电压，例如74伏。然而，按照本发明，视频数据信号可以发送到任何电气线路上。通常，第一通信装置46将监视器40接到电气布线42上，而第二通信装置48将摄像机38接到电气布线42上。第一和第二通信装置46、48发送和接收数据，对数据进行调制和解调，以及匹配电气布线42的特性阻抗，以便提供高质量的数据信号传输。

下面参见图3，图中示出了用于低功率(最高到480 VAC)的按本发明设计的供电线路通信装置50的方框图。所示的通信装置50与传统的电气布线12耦合。通信装置50总的说来包括第一耦合器52、第一发送器54、第一接收器56和第一FM调制器58。第一发送器54、第一接收器56和第一FM调制器58组成了一个第一调制解调器60。

具有一定输出阻抗的第一发送器54与第一耦合器52连接，能通过电气布线12发送由第一FM载波频率FA承载的数字数据信号。具有一定输入阻抗的第一接收器56也与第一耦合器52连接，能接收电气布线12上的由第二FM载波频率FB承载的数字数据信号。第一FM调制器58与第一发送器54和第一接收器56都连接。FM调制器58对由第一载波频率FA承载的数字视频数据信号进行调制，而对由第二载波频率FB承载的数字视频数据信号进行解调。第一耦合器52接在电气布线12与第一发送器54之间，用来使第一发送器54的输出阻抗与电气布线12的特性阻抗相匹配。第一耦合器52也是接在电气布线12与第一接收器56之间，用来使第一接收器56的输入阻抗与电气布线12的特性阻抗相匹配。为了将FM载波信号传送到电气线路12上而没有明显的相位失真，第一耦合器52包括线性相位装置。如下面将结合图5详细说明的那样，线性相位装置包括一个变压器。

通信装置50还包括配置在电气布线12沿线第二位置处的第二接收器62、第二发送器64、FM解调器66和第二耦合器68。第二接收器62、第二发送器64和FM解调器66一起组成了一个第二调制解调器70。

FM解调器66与第二发送器64和第二接收器62都连接。具有一定输入阻抗的第二接收器62接收第一发送器54以第一预选载波频率FA发送到电气布线12上的FA载波信号。FM解调器66对接收到的FM载波信号FA进行解调，产生一个经解调的载波信号。第二发送器64能将处于第二FM载波频率FB的数字数据信号发送到电气布线12上。第二耦合器68接在电气布线12与第二接收器62之间，用来使第二接收器62的输入阻抗与电气布线12的特性阻抗相匹配。第二耦合器68也是接在第二发送器64与电气布线12之间，使第二发送器64的输出阻抗与电气布线12的特性阻抗相匹配。与第一耦合器52一样，第二耦合器68包括线性相位装置，用来将FM载波信号传送给第二接收器62而没有明显的相位失真。FM解调器66还能将数字数据信号调制到第二载波频率FB上，以便通过第二发送器64和第二耦合器68在电气布线12上传输。

如前面所述，第一和第二载波频率FA、FB最好包括最高为30MHz左右的频率，更为可取的是在15MHz至30MHz之间的频率，虽然本发明也可以采用高于30MHz的载波频率。

在前面提及的美国专利No.5,559,377中如下面要详细说明的那样，第一和第二耦合器52、68包括一对与电气布线12耦合、接在各自供电线路变压器(图5)上的串联LC电路。相应耦合器52、68内的各串联LC电路在一个给定的频率上谐振。LC电路包括多个接成串、并联的电容器。所构成的电容器网络形成了分别用于发送和接收的等效电容Ceq 1和Ceq 2。电容器网络接到变压器上，与变压器的初级绕组一起谐振。变压器用作发送和接收的相应LC电路的感性分量(L)。在将数据发送到电气布线12上的过程中，与耦合电容器耦合的变压器为电气布线12两侧提供了电阻匹配，建立一个相移线性系统，减小耦合损耗。

图5例示了配合本发明使用的变压器72。变压器72包括一个具有第一直径2R 76的初级线圈74和一个具有较小的第二直径2r 80的次级线圈78。次级线圈78同轴地套在初级线圈74内，使得在初级线圈74与次级线圈78之间形成一个空气隙。初级和次级线圈74、78分别具有初级和次级电感L1和L2。L1和L2感性和容性耦合，从而形成了一个空心变压器。

使线路阻抗匹配和采用空心变压器是为了达到相位线性的要求。事实上，总传输系统的相位响应在相当宽的频率范围内都是线性的。这意味着，几乎任何所需的频率范围都能选来通信。此外，驻波实际上都受到了抑制，因为线路两端都是低阻匹配的。

空心变压器72的另一个实际优点是发送到供电线路或电气布线12上的信号电平在每个出线口14处几乎相同(与时间和位置无关)，这是由于对电气布线12在预先选定的频率上的特性阻抗进行了低阻匹配。这样，从各个出线口14发射的低辐射电平也相同。

耦合器52、68可以用几种方式接到一对供电线上。最值得推荐的方式是将Ceq电容器接到供电线路的相线上，而将变压器初级绕组74接到Ceq电容器上和接到供电线路的零线上。通常，120伏出线口与火线和零线的连接并不是始终正确的。耦合器的电容器Ceq可以接在零线上而初级绕组74接在火线上。耦合器的电容器Ceq也可以接在零线上而初级绕组74接在地线上。此外，变压器72可以接在两个相线之间以及相线与地线之间。耦合器52、68适合与很宽的供电线路电压范围的通信，包括高电压、低电压、双绞线、同轴线和电话线路的通信，也适合直接通过供电线路变压器的通信。有关变压器72的更详细的内容可以参见前面提及的美国专利No.5,559,377。

图4示出了通过供电或电气布线12传输数据的供电线路通信装置50的详细原理方框图。调制解调器60、70各包括处理器82、混频器84、合成器86、数字信号处理器(DSP)88、A/D变换器90、D/A变换器92、滤波器94和放大器96。在这样一个信号用数字处理的视频传输系统中，微处理器82的接口采用MPEG I以达到1.5Mbps的速度，和采用MPEGII以达到6Mbps的速度。在接收时，发送到电气布线12上的数据由耦合器52(或68)接收，再由放大器96和滤波器94缓冲和带通滤波。然后，数据由混频器84下变频，再由A/D变换器90变换成数字数据。DSP 88接着可以用FSK或QPSK将数字数据解调。对于发送时的工作情况，操作次序刚好相反。虽然最好是用DSP 88，但DSP 88执行的这些逻辑功能也可以用其他器件，诸如现场可编程门阵列(FPGA)，来实现。合成器86可以包括一个用于混频器84的本机振荡器。

已经确定，在低于15MHz有一些干扰信号，可被电气布线12接收。通常，在15至30MHz之间有很小或没有干扰，除了在27至28MHz之间有CB站。按照本发明，FM视频数据利用从18MHz到27MHz左右的一个带宽为5MHz左右的频带发送。为了避免任何可能接收到的干扰，希望能将视频频带在18-27MHz内每次移动300KHz。用这种方式可以选择在给定频段处的最不拥挤的频带。因此，可以避免干扰和按照电气布线12和出线口14的最佳或适当的相位线性发送数据。改变载波频率也有助于保证每个出线口14(在一个AC布线方案内的)可以实现同样的高速通信。此外，动态地移动载波频率可以确定和选择对耦合器52、68最宽的线性响应。合成器86可以用来实现对传输频率的改变。为了移动发送视频数据的频带，在接收端(图1中的第二显示设备28处)配有一个启动频率改变的按钮或开关。按照本发明，R/C发送器32向第二发送器64发送一个频率为450Hz左右的信号，请求改变发送端(即第一通信装置26)的频率。R/C发送器32也向第二通信装置30发送IR信号，以改变选择观看的频道。

为了移动发送到电气布线12上的信号的载波频率，第一和第二调制解调器60、70执行一个信号交换规程，以确定将用于数据传输的载波频率。也就是说，第一或发送调制解调器60在实际数据传输开始前依次发送这些载波频率。第二或目的地调制解调器70知道实际次序，根据供电线路12和供电线路出线口14(见图1)的最佳的相位线性和根据干扰接受可发送的其中一些载波频率。然后，第二调制解调器70向第一调制解调器60发回有关干扰或噪声最少的频率(即对于给定的电气布线12为最佳的传输频率)的信息，从而将所选第一载波频率FA通知第一调制解调器60。第二载波频率以类似方式确定。然后，调制解调器60、70以所选载波频率进行通信。可以理解，本发明的耦合器52、68将允许同时发送一个以上的载波频率通过同一个供电线路。

图6至11示出了用于通过AC电气布线传输视频数据的供电线路通信装置50的接收侧的较为详细的电原理图。图6示出了接到电气布线12上的耦合器52。耦合器52接收发送到电气布线12上的RF信号(即FM载波信号)。耦合器52包括一个将音频数据和视频数据分开的分路器，它有两条输出线100、102，分别将音频数据信号和视频数据信号输出给第一接收机56。线100上的音频数据信号送至音频滤波电路104，它用一个5MHz滤波器和一个6MHz滤波器将立体声音频数据信号分离为相应的左、右分量。线102上的视频数据信号送至合成器106。合成器106用来改变、移动或以数字方式改变载波频率，如前面所述。合成器106接至视频解调器108，它通过对合成器输出的视频数据信号进行解调和恢复，提供一个视频数据输出信号。音频滤波电路104接至音频解调器110，它接收5MHz和6MHz的音频信号，产生相应的左、右音频信号。左、右音频信号送至视频解调器108进行解调后作为经解的左、右音频数据输出信号输出。

图7为图6中的耦合器52的详细原理图。耦合器52接至电气布线12，最好如图所示，布线12的火线和零线接在变压器72上，因此由变压器72接收发送到电气布线12上的音频和视频数据。变压器72接至放大电路112。放大电路112接至blinch滤波电路114，从接收信号中选出视频数据。也就是说，blinch滤波电路114从放大的信号中分离出18-26MHz频带。放大电路112还接至低通滤波电路116、高通滤波电路118、混频器120和本机振荡器122，分离出发送到电气布线上的频率在28-30MHz之间的音频数据，提供5-6MHz的音频数据输出信号。

图8为音频滤波电路104的电原理图。音频滤波电路104包括5MHz带通滤波电路124、6MHz带通滤波电路126和RF放大器128。RF放大器128接收耦合器52加到线100上的音频数据输入信号，加以放大后送至5MHz和6MHz带通滤波电路124、126，滤出立体声音频信号。

图9为接至音频滤波电路104的音频解调器110的电原理图。音频解调器110接收音频滤波电路104输出的5MHz和6MHz信号。音频解调器110最好包括5MHz解调电路130和6MHz解调电路132，它们将左、右音频信号提供给视频解调器108。Motorola公司的CA3189是合适的音频解调器。

图10是用来移动视频数据信号的频率的合成器106(图6)的电原理图。线102上的视频数据信号是混频器134的输入。混频器134的输出是频率经移动的视频数据信号，送至FM视频解调器108作为输入。送至混频器134的另一个输入是频率。这个频率输入是由与产生本机振荡器信号的压控振荡器138连接的合成器136提供的。压控振荡器138可以是Motorola公司的MC 1648压控振荡器。合成器136还接收控制信号140。控制信号140由控制面板或控制开关(未示出)给出，用来规定频率或指示需移动频率。混频器134将处在第一预选频率的视频数据信号与本机振荡器信号混合，产生处在从第一频率移到的第二预定频率的载波信号。最好，载波频率的移动增量为300KHz左右。

图11为图6中的FM视频解调器108的视频信号解调部分的详细电原理图。FM视频解调器108最好包括级联连接的第一和第二宽带FM检测器142、144，如熟悉本技术领域的人员所知。在本优选实施例中，第一和第二检测器都是Motorola公司的MC 13155宽带FM检测器，可从Motorola公司购得。视频解调器108的视频输入在送至级联的检测电路142、144前用一个blinch滤波电路146滤波。blinch滤波器146最好群延迟非常小(小于2ns)。blinch滤波器146包括27MHz和15.4MHz滤波器，以阻止诸如CB无线电设备的处在这些频率的干扰。在检测电路级联配置中，第一检测器142的输出送至第二检测器144。第二检测器144的输出通过滤波电路148送至运算放大器150。FM视频解调器108的输出可以送至显示设备12，作为视频输入。

图12至18示出了用于通过AC电气布线传输视频数据的供电线路通信装置50的发送侧的较为详细的电原理图。图12示出了接到电气布线12上的耦合器52。耦合器12将发送器54接到电气布线12上。基本上，发送侧包括视频调制器152、音频缓冲器154、音频调制器156、合成器158、控制面板160和混合器162。

视频调制器152接收诸如来自摄像机38(图2A)的视频数据输入信号，对它进行调制，产生处在一个预定频率(例如70MHz)的经调制的输出信号。视频调制器152接至合成器158。合成器152接收经调制的输出信号，将它的频率改变或变换到例如20MHz。同时，音频缓冲器154接收具有相应左、右声道的立体声音频信号，分别使左、右声道信号得到缓冲。音频缓冲器54接至音频调制器156。音频调制器156接收经缓冲的音频信号，将左、右声道合并、滤波后产生一个音频输出信号。

混合器162接至音频调制器156和合成器158。混合器162将经调制的视频信号和音频输出信号合并后送至耦合器52加以放大。耦合器52还使发送器54的输出阻抗与电气布线12的特性阻抗(Z₀)相匹配，使得混合器输出信号(即RF输出信号可传送到电气布线12上而没有明显的相位失真)。

图13是图12中的音频缓冲器154的详细电原理图。音频缓冲器154具有作为输入的相应左、右音频声道164、166。左、右音频声道分别送至相应的运算放大器168、170。放大器168、170的相应左、右输出送至音频调制器156。

图14是图12中的音频调制器156的详细电原理图。音频调制器156包括一对压控振荡器电路172、174，分别用来接收和调制音频缓冲器156的左、右音频输出。最好，左音频声道用5MHz的频率调制，而右音频声道用6MHz的频率调制。5MHz和6MHz的信号分别由门176、178缓冲后合并，再由6.5MHz低通滤波电路180低通滤波。滤波电路180的输出送至混合器162。

图15是图12中的视频调制器152的详细电原理图。视频调制器152接收来自诸如摄像机那样的视频数据源的基带输入。基带输入信号由运算放大器182和低通滤波(LPF)电路164缓冲和滤波后用一个预定载波频率调制。在本优选实施例中，视频信号用Motorola公司的MC 1648振荡器186进行频率调制。在振荡器186与LPF电路184之间接有一个超二极管188，用来保证视频信号在70MHz谐振。电阻190接至超二极管188和LPF电路184，以设置这个谐振频率。在本优选实施例中，这个电阻的阻值为1k-ohm。如熟悉本技术领域的人员可以理解的那样，如果电阻190用一个可变电阻来代替，那么就能通过改变电阻190来改变信号的揩振频率，而不是使用下面要说明的合成器158。70MHz视频信号作为视频调制器152的输出提供。

图16是图12中的合成器158的详细电原理图。合成器158用来移动70MHz视频数据信号的频率。70MHz视频数据信号通过线192加到混频器194上。混频器194的输出是加到线196上的经频移的FM视频信号。线196上的FM视频信号经运算放大器198缓冲后输出给混合器162。输入到混频器194的载波频率利用与产生本机振荡器信号的压控振荡器202连接的合成器器件200产生。压控振荡器202可以是Motorola公司的MC 1648振荡器，而合成器器件200可以是Motorola公司的MB 1501合成器。合成器器件200接在控制线204上，接收控制面板160提供的移动载波频率的控制信号。如前面所述，视频数据的优选载波频率是在大致19MHz至27MHz之间。混频器194将70MHz视频信号与载波频率混频，产生一个RF视频信号，加到线196上。

图17是图12中的混合器162的详细电原理图。混合器162接收合成器158加到线206上的RF视频信号和音频调制器156加到线208上的合并音频信号。线208上的合并音频信号与本机振荡器214加到线212上的本机振荡器信号一起输入混频器210。混频器210的输出是频率在大致28MHz至30MHz之间的音频信号。混频器210的音频信号输出与线206上的RF视频信号合并成一个复合信号，作为输出加到线216上。

图18为通信装置50的发送侧的耦合器52的详细电原理图。耦合器52接收线218上的复合信号，用放大电路220加以缓冲后通过变压器72送到电气布线12上。

图19为示出按照本发明在供电线路上除了视频信号外还传送一个IR信号的原理方框图。VCR 24接至一个诸如CATV系统之类的视频数据源。VCR 24还通过一个第一通信装置26接在家庭电气布线12上。远端显示设备28通过一个第二通信装置30也接在家庭电气布线12上。如前面对图1所作的说明，视频数据通过电气布线在19至30MHz之间的一个频带内从第一通信装置26发送到第二通信装置30。选来观看的频道由VCR 24调谐。然而，可以利用一个附带的遥控发送器32来改变选来在远端显示设备28观看的频道。也就是说，R/C发送器32以传统方式发送一个改变频道或其他数据信号。接在第二通信装置30上的IR检测器222检测到这个IR信号后，就将检测到的IR信号在一个预定频率上进行调制，通过电气布线12发送给第一通信装置26。第一通信装置26包括一个IR发送电路224，它将调制的数据信号变换成一个传统的IR信号发射出去。VCR 24以传统方式接收到所发射的IR信号后执行它所规定的命令。IR检测器222和IR发送器224都以传统方式构成。在本优选实施例中，IR检测器222将检测到的IR信号变换成一个RF信号，最好频率是在455KHz左右。这个455KHz的信号最好用一个490KHz的低通滤波器滤波后再通过第二通信装置30的变压器72发送到电气布线12上。

熟悉本技术领域的人员可以理解，在不脱离本发明的基本思想的情况下可以对以上这些实施例进行种种改动。例如，采用一个电容器、二极管或铁氧体铁心变压器足以将视频信号发送到供电线路上。然而，这样的器件通常不能提供高质量的信号，而且很难满足国家发射条例的要求。按照本发明，对于供电线路的特性阻抗而言，最佳线路匹配发生在1至10欧(在所关注的频率上是电阻性的)之间，因此一个设计成1至10欧姆的视频传输系统将提供合适的图像质量，无论用的是哪种类型的耦合器。所以，可以理解，本发明并不局限于所揭示的这些具体实施例，它应该涵盖所附权利要求给出的本发明的精神和专利保护范围内的所有修改形式。