JP2004080441A - 送信装置及び受信装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】電磁波の放射量を抑える。
【解決手段】通信部３１は、平衡度調整回路３５，３６を備える。通信部３１の平衡度を調整する場合、通信部３１と接続器３３Ｂとの間に、コモンモード成分検出器と抵抗と計測器とからなる平衡度検出器を介挿する。この平衡度検出器は、導線２３−１，２３−２と大地４０との間に流れるコモンモード電流を検出することにより、導線２３−１，２３−２の大地４０に対する平衡度を検出する。そして、このコモンモード電流が少なくなるように平衡度調整回路３５，３６の回路定数を設定する。
【選択図】 図２
【解決手段】通信部３１は、平衡度調整回路３５，３６を備える。通信部３１の平衡度を調整する場合、通信部３１と接続器３３Ｂとの間に、コモンモード成分検出器と抵抗と計測器とからなる平衡度検出器を介挿する。この平衡度検出器は、導線２３−１，２３−２と大地４０との間に流れるコモンモード電流を検出することにより、導線２３−１，２３−２の大地４０に対する平衡度を検出する。そして、このコモンモード電流が少なくなるように平衡度調整回路３５，３６の回路定数を設定する。
【選択図】 図２
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、送信装置及び受信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
各家庭に電力を供給するための電力線を利用して情報を伝送する電力線通信システムが注目を集めている。この電力線通信システムは、情報を送信する送信端末と情報を受信する受信端末との間に敷設するケーブルのコストを削減できるといったメリットを有している。このため、この電力線通信システムは、ホームネットワークの主流になる可能性もある。
【０００３】
このような電力線通信システムは、図１２に示すように、送信装置６１と、受信装置６２と、対をなす２本の導線６３，６４と、を備えて構成される。送信装置６１、受信装置６２は、それぞれ、アース線６５，６６を介して大地６７に接地される。導線６３，６４は、通信信号を送受信するための信号線であり、この導線６３，６４に、電力線を利用する。
【０００４】
送信装置６１は、短波帯（２ＭＨｚ〜３０ＭＨｚ）の通信信号を対になった２本の導線６３，６４に供給する。通信信号は、ディファレンシャルモード電流として導線６３，６４を伝搬する。このようにして、送信装置６１と受信装置６２とは相互に通信を行う。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このような電力線通信システムにおいて、導線６３，６４の大地６７に対するインピーダンスの平衡度が保たれていないと、破線で示すように、送信装置６１と大地６７との間、受信装置６２と大地６７との間に、それぞれ、アース線６５，６６を介してコモンモード電流が流れる。コモンモード電流は、導線６３，６４にも共に流れる。また、コモンモード電流は、大地６７を伝搬し、大地６７を帰路として、アース線６５、送信装置６１を介して１周する。
【０００６】
このコモンモード電流が流れることによって、電力線を伝搬する通信信号は電磁波として放射される。この電磁波は、電力線の近くに存在する無線受信機等に受信障害等を引き起こす妨害波となる。
【０００７】
妨害波の放出量については、ＣＩＳＰＲ（国際無線障害特別委員会）でも協議され、国際的にも規制されている。また、国内でも、妨害波の放出量の低減が電力線通信システムを普及させるための大前提となっている。
【０００８】
一方、電力線の平衡度は、あまり良いとはいえないため、短波帯において導線６３，６４の大地６７に対する平衡度が保たれていないと、その影響は大きく、ディファレンシャルモード電流からコモンモード電流への変換量は大きくなる。
【０００９】
通信信号の送出電力を小さくすれば、コモンモード電流も低減される。しかし、通信信号の送出電力を小さくすると、挿入損失の大きな電力線を利用することはできないし、長距離区間での情報伝送に、この電力線通信システムを適用することはできない。さらには、伝送エラーも高くなり、電力線通信システムの信号伝送速度を高めることもできない。
【００１０】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたもので、電磁波の放射量を抑えることを可能とする送信装置及び受信装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため、本発明の第１の観点に係る送信装置は、
送信信号を、対をなす複数の導線に流れるディファレンシャルモード電流として送信する送信装置において、
前記複数の導線の接地ラインに対する平衡度を調整する平衡度調整手段を備えるようにした。
【００１２】
前記複数の導線の平衡度を検出する平衡度検出手段を備え、
前記平衡度調整手段は、前記平衡度検出手段が検出した平衡度に基づいて前記平衡度を調整するように構成されたものであってもよい。
【００１３】
前記平衡度調整手段は、
前記複数の導線を平衡線として前記平衡線の間に介挿されて、前記複数の導線のインピーダンスを調整することにより前記平衡度を調整する平衡度調整回路と、
前記平衡度検出手段が検出した平衡度に基づいて前記平衡度調整回路のインピーダンスを制御するインピーダンス制御手段と、を備えたものであってもよい。
【００１４】
前記平衡度検出手段は、複数の導線と接地ラインとの間に流れるコモンモード電流を検出することにより前記平衡度を検出するように構成され、
前記平衡度調整手段は、前記平衡度検出手段が検出したコモンモード電流が少なくなるように前記平衡度を調整するように構成されたものであってもよい。
【００１５】
前記平衡度検出手段は、複数の導線と接地ラインとの間に発生するコモンモード電圧を検出することにより前記平衡度を検出するように構成され、
前記平衡度調整手段は、前記平衡度検出手段が検出したコモンモード電圧が低下するように構成されたものであってもよい。
【００１６】
前記平衡度検出手段は、
前記対をなす導線に流れる電流のうちから周波数に基づいてコモンモード電流のみを通過させる第１の電気回路素子と前記第１の電気回路素子を通過したコモンモード電流の電流経路が形成されて前記電流経路の中間に前記コモンモード電流を取り出すための中間タップが備えられた第２の電気回路素子とが前記対をなす導線と導線との間に直列に接続された回路部と、
前記第２の電気回路素子の中間タップと接地ラインとの間に介挿されて前記第２の電気回路素子に流れるコモンモード電流を検出する電流検出器と、を備えたものであってもよい。
【００１７】
前記平衡度検出手段は、
前記対をなす導線に流れる電流のうちから周波数に基づいてコモンモード電流のみを通過させる第１の電気回路素子と前記第１の電気回路素子を通過したコモンモード電流の電流経路が形成されて前記電流経路の中間に前記コモンモード電流を取り出すための中間タップが備えられた第２の電気回路素子とが前記対をなす導線と導線との間に直列に接続された回路部と、
前記第２の電気回路素子の中間タップと接地ラインとの間に接続されてコモンモード電圧を検出する電圧検出器と、を備えたものであってもよい。
【００１８】
本発明の第２の観点に係る受信装置は、
対になった複数の導線に流れるディファレンシャルモード電流を通信信号に変換することにより、前記通信信号を受信する受信装置において、
前記複数の導線の接地ラインに対する平衡度を調整する平衡度調整手段を備えたものである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に係る送信装置、受信装置を図面を参照して説明する。尚、本実施の形態では、送信装置、受信装置を電力線通信システムに係る通信部、ルータとして説明する。
本実施の形態に係る電力線通信システムの構成を図１に示す。
本実施の形態に係る電力線通信システムは、住宅１０内のテレビ、電子レンジのような電気機器１１と、コンピュータ１２と、に電力を供給するための電力供給システムを利用して情報を伝送するものである。
【００２０】
まず、電力供給システムは、柱上トランス１３と、配電装置１４と、電力線２１，２２と、からなる。
柱上トランス１３は、電力線２１の電圧を変換し、電力線２２を介して配電装置１４に、電圧変換した電力を供給するためのものであり、電力線２１を懸架するための電柱１５に取り付けられている。
【００２１】
配電装置１４は、柱上トランス１３から供給された電力を電力線２２を介して電気機器１１とコンピュータ１２とに配電するものである。
【００２２】
情報を伝送する電力線通信システムは、コンピュータ１２と、導線２３，２５と、信号線２４と、通信部３１と、接続器３３Ａ、接続器３３Ｂと、からなる。
コンピュータ１２は、伝送情報を示すデジタル信号を送出するものである。
【００２３】
信号線２４は、コンピュータ１２が送出したデジタル信号を通信部３１に供給するためのものである。
導線２５は、コンピュータ１２に電力を供給するための電力線である。
【００２４】
通信部３１は、信号線２４を介してコンピュータ１２から出力されたデジタル信号を受信して通信信号に変換し、変換した通信信号を導線２３、接続器３３Ｂ、接続器３３Ａを介してルータ３２に送信するものである。
【００２５】
ルータ３２は、配電装置１４の中に備えられ、通信部３１からの通信信号を導線２３を介して受信し、ルーティングを行って、受信した通信信号を住宅１０内の他のコンピュータ（図示せず）あるいは住宅１０の外部に送信するものである。
【００２６】
接続器３３Ａと接続器３３Ｂとは、電力線２２に流れる電力をコンピュータ１２が取り込むためのものである。通常、接続器３３Ａは、コンセントによって構成され、接続器３３Ｂは、電気的なプラグによって構成される。
【００２７】
尚、ルータ３２と住宅１０の外部との間の通信には、電力線２１，２２、柱上トランス１３による通信システムを用いてもよいし、メタル回線を使用したＡＤＳＬ（非対称加入者デジタル回線）、光ファイバによる通信システムを用いてもよい。
【００２８】
通信部３１は、図２に示すように、モデム３４と、平衡度調整回路３５，３６と、を備える。
【００２９】
導線２３は、２本の導線２３−１，２３−２からなり、この２本の導線２３−１，２３−２は、平衡となるように対をなしている。モデム３４と平衡度調整回路３５，３６と接続器３３Ｂとは、導線２３−１，２３−２を介して接続される。尚、コンピュータ１２に電力を供給する導線２５も、２本の導線２５−１，２５−２からなる。
【００３０】
モデム３４は、コンピュータ１２から送られてくるデジタル信号を通信信号に変換する通常のモデムである。
【００３１】
平衡度調整回路３５，３６は、導線２３−１，２３−２の平衡度を調整するためのものである。この平衡度は、導線２３−１，２３−２の大地４０に対する平衡度であって、ここでは、ＬＣＬ（Ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ Ｌｏｓｓ）として表される。
【００３２】
尚、接地ラインは大地４０とし、通信部３１の筐体は、大地４０に接地され、平衡度調整回路３５、３６とは、通信部３１の筐体に接地される。
【００３３】
平衡度調整回路３５，３６は、図３（ａ）に示すように、抵抗によって構成されたもの、図３（ｂ）に示すように、コンデンサによって構成されたものであってもよい。さらに、平衡度調整回路３５，３６は、図３（ｃ）に示すように、抵抗とコンデンサとの合成回路によって構成されたもの、図３（ｄ）に示すように、抵抗とコイルとの合成回路によって構成されたものであってもよい。
【００３４】
平衡度調整回路３５，３６の回路定数は、図４に示すように、通信部３１と接続器３３との間に平衡度検出器３７を接続して通信部３１における導線２３−１，２３−２の平衡度を検出し、検出した平衡度に基づいて決定される。尚、この平衡度検出器３７は、平衡度を調整した後に取り外される。
【００３５】
平衡度検出器３７は、導線２３−１，２３−２と大地４０との間に流れるコモンモード電流を計測することによって導線２３−１，２３−２の平衡度を検出するものであり、コモンモード成分検出器３８と、抵抗Ｒ１と、計測器３９と、からなる。
【００３６】
コモンモード成分検出器３８は、コイルＬ１１，Ｌ１２とコンデンサＣ１１，Ｃ１２とを備える。このコモンモード成分検出器３８は、トランスの１次巻線又は２次巻線を利用してコモンモード成分としてのコモンモード電流を導線２３−１，２３−２から取り出すいわゆるトランス型のものである。
【００３７】
コモンモード成分検出器３８は、導線２３−１，２３−２を対で入力し、対で出力する。即ち、コモンモード成分検出器３８は、端子Ｐｉｎ１，Ｐｏｕｔ１，Ｐｉｎ２，Ｐｏｕｔ２を有し、端子Ｐｉｎ１，Ｐｏｕｔ１は、ともに導線２３−１に接続される。また、端子Ｐｉｎ２，Ｐｏｕｔ２は、ともに導線２３−２に接続される。
【００３８】
コモンモード成分検出器３８のコンデンサＣ１１の一端は、端子Ｐｉｎ１，Ｐｏｕｔ１の間に接続される。コイルＬ１１の一端はコンデンサＣ１１の他端に接続される。コイルＬ１２の一端は、コイルＬ１１の他端に接続される。コンデンサＣ１２の一端は、コイルＬ１２の他端に接続され、コンデンサＣ１２の他端は、端子Ｐｉｎ２，Ｐｏｕｔ２の間に接続される。
【００３９】
コンデンサＣ１１，Ｃ１２は、導線２３−１と導線２３−２との間に、低い周波数の貫通電流が流れるのを阻止するためのものである。即ち、電源周波数は、５０Ｈｚ又は６０Ｈｚであり、電力線搬送周波数は、数ＭＨｚである。コンデンサＣ１１，Ｃ１２は、５０Ｈｚ又は６０Ｈｚの電源周波数成分が導線２３−１と導線２３−２との間に流れるのを阻止し、数ＭＨｚのコモンモード電流のみを通過させる。
【００４０】
コイルＬ１１，Ｌ１２は、コンデンサＣ１１，Ｃ１２に接続されることによりコンデンサＣ１１，Ｃ１２を通過したコモンモード電流が流れる電流経路となる。また、コイルＬ１１，Ｌ１２の対称中間点が中間タップになっている。
【００４１】
尚、コイルＬ１１とコンデンサＣ１１とが有するインピーダンスと、コイルＬ１２とコンデンサＣ１２とが有するインピーダンスとは、高い平衡度に基づくコモンモード成分を検出するため、等しくなるように設定される。
【００４２】
抵抗Ｒ１と計測器３９とは、導線２３−１，２３−２と大地４０との間に流れるコモンモード電流を検出するためのものである。抵抗Ｒ１は、コイルＬ１１とコイルＬ１２との対称中間点に形成された中間タップと大地４０との間に接続されて導線２３−１，２３−２と大地４０との間に流れるコモンモード電流を電圧変換する。
【００４３】
計測器３９は、抵抗Ｒ１の両端に接続され、抵抗Ｒ１に流れるコモンモード電流に基づいて、抵抗Ｒ１の両端に印加される電圧を、周波数と対応させて計測するものである。計測器３９には、スペクトルアナライザ等が用いられる。
尚、抵抗Ｒ１と計測器３９との代わりに、カレントトランス等を用いてコモンモード電流を検出することもできる。
【００４４】
次に本実施の形態に係る電力線通信システムの動作を説明する。
図１において、柱上トランス１３は、電力線２１の電圧を変換し、電圧変換された電力は、電力線２２を介して配電装置１４に供給される。
【００４５】
配電装置１４は、電力線２２を介して電気機器１１に電力を配電する。
接続器３３Ｂが接続器３３Ａに接続されると、配電装置１４は、電力線２２、接続器３３Ａ、接続器３３Ｂ、導線２３、通信部３１、導線２５を介してコンピュータ１２に電力を供給する。
【００４６】
電気機器１１、コンピュータ１２は、配電装置１４から電力が供給されることよって動作する。
コンピュータ１２は、伝送情報を伝送する場合、伝送情報を示すデジタル信号を、信号線２４を介して通信部３１に出力する。
【００４７】
モデム３４は、コンピュータ１２から出力されたデジタル信号を通信信号に変換し、この通信信号を導線２３−１，２３−２に供給する。供給された通信信号は、ディファレンシャルモード電流として電気エネルギとともに導線２３−１，２３−２を流れ、平衡度調整回路３５，３６と、接続器３３Ｂ、接続器３３Ａ、導線２３を介してルータ３２まで伝送される。
【００４８】
ルータ３２は、導線２３に流れるディファレンシャルモード電流を抽出して通信信号を受信する。ルータ３２は、受信した通信信号のルーティングを行い、住宅１０内の他のコンピュータに送信したり、受信した通信信号を住宅１０の外部に送信したりする。
【００４９】
平衡度調整回路３５，３６は、導線２３−１，２３−２の大地４０に対する平衡度を調整する。
【００５０】
平衡度を調整する場合、図４に示すように、通信部３１と接続器３３Ｂとの間に平衡度検出器３７を接続し、導線２３−１，導線２３−２と大地４０との間に流れるコモンモード電流を検出することにより導線２３−１，２３−２の大地４０に対する平衡度を検出する。平衡度を調整した後、平衡度検出器３７は取り外される。
【００５１】
通信部３１と接続器３３との間に平衡度検出器３７を接続すると、導線２３−１，２３−２に流れるディファレンシャルモード電流は、平衡度検出器３７を介して介して接続器３３Ｂへと流れる。もし、導線２３−１と導線２３−２とが大地４０に対して完全に平衡となっている場合は、コモンモード電流は流れない。しかし、通常は、完全には平衡となっていないため、コモンモード成分検出器３８内の中間タップと大地４０との間にコモンモード電流が流れる。コモンモード電流が流れると、抵抗Ｒ１の両端には、電圧が発生する。計測器３９は、この電圧値対周波数との関係を計測する。
【００５２】
妨害波信号の国際規格であるＣＩＳＰＲ（国際無線障害特別委員会）の規格では、通常の通信状態でコモンモード電流の最大値が許容値以下であることが要求される。平衡度は、通信部３１とルータ３２との間の伝送信号の状態によってコモンモード電流が変動したとしても、この要求を満足するように調整される。
【００５３】
妨害波を抑えるためには、平衡度と放射電界との関係を知る必要がある。この平衡度と放射電界との関係を、通信用の対より平衡ケーブルを用いて平衡度を測定した例を以下に説明する。この測定回路の構成を図５に示す。
【００５４】
この測定回路は、コモンモード電流を測定して、平衡ケーブル４３の平衡度としてＬＣＴＬ（Ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｌｏｓｓ）を求めるための回路であり、送信部４１と、受信部４２と、平衡ケーブル４３と、からなる。平衡ケーブル４３は、撚り線にして対をなす２本の導線からなる。
【００５５】
送信部４１は、平衡ケーブル４３にディファレンシャルモード電圧ＶｉｎＤを印加するためのものであり、発振器４４と、抵抗Ｒ２と、バラン（Ｂａｌｕｎ）４５と、からなる。
【００５６】
バラン４５は、１次巻線４５ｐと２次巻線４５ｓとを有するトランス型のものである。バラン４５では、１次巻線４５ｐが不平衡状態で大地４０に接続され、２次巻線４５ｓが平衡状態で平衡ケーブル４３に接続されている。バラン４５は、不平衡状態から平衡状態に変換するために使用されている。
【００５７】
発振器４４は、ディファレンシャルモード電圧ＶｉｎＤ１に相当する信号を生成するものであり、その一端は、抵抗Ｒ２を介してバラン４５の１次巻線４５ｐの一端に接続され、発振器４４の他端は、バラン４５の１次巻線４５ｐの他端に接続される。また、発振器４４の他端は、大地４０にも接地されている。バラン４５は、１次巻線４５ｐの両端にディファレンシャルモード電圧ＶｉｎＤ１が印加されて２次巻線４５ｓの両端にディファレンシャルモード電圧ＶｉｎＤを生成し、生成したディファレンシャルモード電圧ＶｉｎＤを平衡ケーブル４３の入力端（図中、左端）に印加する。
【００５８】
受信部４２は、コモンモード電圧ＶｏｕｔＣを測定するためのものであり、図４に示す平衡度検出器３７と同様のものであり、バラン４６と、抵抗Ｒ３，Ｒ４と、電圧計４７と、を備える。
バラン４６は、１次巻線４６ｐと２次巻線４６ｓとを有するトランス型のものである。
【００５９】
バラン４５，４６は、平衡／不平衡変換を行うために備えられたものである。この測定回路でバラン４５，４６を用いるのは、発振器４４に接続されるケーブル（図示せず）と電圧計４７に接続されるケーブル（図示せず）とには、通常、不平衡ケーブルである同軸ケーブルが使用されるためである。
【００６０】
バラン４５には、インピーダンス比が５０Ω（不平衡端子）対１００Ω（平衡端子）のものが用いられ、バラン４６には、インピーダンス比が１００Ω対５０Ωのものが用いられる。
【００６１】
抵抗Ｒ３はディファレンシャルモード信号用の終端抵抗であり、抵抗Ｒ３の両端は、バラン４６の２次巻線４６ｓの両端に接続されている。抵抗Ｒ４は、バラン４６の１次巻線４６ｐと大地４０との間に流れるコモンモード電流によって両端にコモンモード電圧ＶｏｕｔＣを発生させるためのものであり、バラン４６の１次巻線４６ｐの中点と大地４０との間に接続される。
電圧計４７は、抵抗Ｒ４の両端に接続されて抵抗Ｒ４の両端に発生したコモンモード電圧ＶｏｕｔＣを測定するものであり、周波数選択性を有するものである。
【００６２】
このような構成を有する測定回路において、発振器４４は、ディファレンシャルモード電圧ＶｉｎＤ１に相当する信号を生成し、この信号を、抵抗Ｒ２を介してバラン４５の１次巻線４５ｐの両端に印加する。バラン４５の２次巻線４５ｓの両端には、ディファレンシャルモード電圧ＶｉｎＤが生成され、バラン４５は、このディファレンシャルモード電圧ＶｉｎＤを平衡ケーブル４３に印加する。
【００６３】
ディファレンシャルモード電圧ＶｉｎＤが印加されることによって、平衡ケーブル４３にディファレンシャルモード電流が流れ、ディファレンシャルモード電流はバラン４６の１次巻線４６ｐと２次巻線４６ｓとを介して抵抗Ｒ３へと流れる。
【００６４】
一方、コモンモード電流は、抵抗Ｒ４を介して、１次巻線４６ｐの中点と大地４０との間に流れ、電圧計４７は、コモンモード電流によって、抵抗Ｒ４の両端に発生したコモンモード電圧ＶｏｕｔＣを測定する。
【００６５】
ＬＣＴＬは、次の数式１に従って算出される。
【数１】
【００６６】
次に、ＵＴＰ（Ｕｎｓｈｉｅｌｄｅｄ Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｐａｉｒ）ケーブルにおけるＬＣＴＬの測定例を図６に示す。
ここで、Ｗは、ケーブルのみのＬＣＴＬを示す。Ｇは、図３（ａ）に示すようなコンダクタを、それぞれ、導線２３−１と大地４０との間、または導線２３−２と大地４０との間に挿入した場合のＬＣＴＬを示す。Ｃは、図３（ｂ）に示すようなキャパシタを、それぞれ、導線２３−１と大地４０との間、または導線２３−２と大地４０との間に挿入した場合のＬＣＴＬを示す。
【００６７】
図６に示すように、コンダクタを挿入するとＬＣＴＬは０ｄＢに近づき、その周波数特性は平坦になる。ところが、キャパシタを挿入すると周波数に比例してＬＣＴＬは悪化し、１００ＭＨｚ近傍では０ｄＢに近づいている。
【００６８】
次に、平衡ケーブル４３から放射される電磁波の電界を測定した結果を図７と図８とに示す。図７は、電磁波の電界の振動方向が、大地４０に対して水平になっている水平偏波の場合の電界強度に対する周波数依存性を示し、図８は、電磁波の電界の振動方向が、大地４０に対して垂直になっている垂直偏波の場合の電界強度に対する周波数依存性を示す。尚、この図６〜図８では、コンダクタ、キャパシタを受信端のみに挿入した。
【００６９】
図６と図７，８とを比較すると、ＬＣＴＬが悪くなるに従って放射電界が増加する傾向にあることが分かる。また、この場合、コンダクタ、キャパシタを受信端のみに挿入しただけで平衡ケーブル４３のＬＣＴＬは増加し、放射電界は増加する。
【００７０】
これは、平衡ケーブル４３の受信端もしくは送信端に、コンダクタやキャパシタのような回路素子を挿入するだけで、平衡ケーブル４３全体の平衡度を調節でき、その結果、平衡ケーブル４３から放射される電磁波の放射量をコントロールできる可能性があることを示す。
【００７１】
平衡度調整回路３５，３６の回路定数は、コモンモード成分検出器３８から大地４０へと流れるコモンモード電流が少なくなり、ＣＩＳＰＲ（国際無線障害特別委員会）の規格を満足するように、決定される。そして、このように回路定数が決定された平衡度調整回路３５，３６は、導線２３−１，２３−２の大地４０に対する平衡度を向上させ、電磁波である妨害波の放射量を抑制する。
【００７２】
以上説明したように、本実施の形態では、導線２３−１，２３−２と大地４０との間に流れるコモンモード電流が少なくなるように回路定数が設定された平衡度調整回路３５，３６を導線２３−１，２３−２に接続した。そして、導線２３−１，２３−２の大地４０に対する平衡度を調整するようにした。従って、平衡度を改善することができ、電磁波の放射量を低減することができる。
【００７３】
また、導線２３−１，２３−２からの妨害波のレベルを低減することができるので、通信信号の送信パワーを高めることができる。このため、電力線の挿入損失が大きくても、電力線通信システムを適用することができるし、また、長距離区間においてもこのシステムを適用することができる。さらに、送信エラーが少なくなるので、結果として通信信号の伝送速度を高めることができる。
【００７４】
尚、本発明を実施するにあたっては、種々の形態が考えられ、上記実施の形態に限られるものではない。
【００７５】
まず、平衡度調整回路３５，３６の構成は図３（ａ）〜（ｄ）に示すようなものに限られるものではなく、例えば、抵抗、コンデンサあるいは抵抗とコンデンサとの合成回路、抵抗とコイルとの合成回路を２段以上にすることもできる。また、場合によっては、非線形素子やアクティブ素子を使用することもできる。
【００７６】
次に、通信の際に、導線２３−１，２３−２のコモンモード電流を検出し、その検出値に基づいて平衡度を調整することもできる。その構成を図９に示す。通信部３１は、モデム３４と平衡度調整回路３５，３６とに加え、平衡度検出器３７を備える。この平衡度検出器３７は、コモンモード成分検出器３８と、抵抗Ｒ１と、電圧計５１と、を備える。
【００７７】
平衡度検出器３７の構成は、図４に示すものとほぼ同様である。但し、図９に示すコモンモード成分検出器３８は、図４に示すものとは相違する。
即ち、コモンモード成分検出器３８は、通信信号を流すための１次巻線３８ｐを備える。尚、モデム３４には、回路構成を簡易にするため、不平衡型のものが用いられる。不平衡型のモデム３４は、１次巻線３８ｐ、コイルＬ１１，Ｌ１２，コンデンサＣ１１，Ｃ１２を介して通信信号を導線２３−１，２３−１に供給する。
【００７８】
電圧計５１は、図４の計測器３９に相当するものであり、図５に示す電圧計４７と同様に周波数選択性を有する場合もあるし、平衡度調整回路３５，３６のタイプによっては、別の特性のものもある。
【００７９】
電圧計５１は、コモンモード電流が流れて抵抗Ｒ１の両端に発生した電圧をコントロール電圧として平衡度調整回路３５に出力する。
【００８０】
平衡度調整回路３５は、調整回路部５２と制御部５３とからなる。尚、平衡度調整回路３６も平衡度調整回路３５と同じように構成される。
【００８１】
調整回路部５２は、図３（ａ）〜（ｄ）に示すような素子によって構成される。但し、前述のように、ダイオードやトランジスタ等のアクティブ素子を調整回路部５２に用いることも可能である。制御部５３は、電圧計５１から出力されたコントロール電圧が供給され、コントロール電圧に従って調整回路部５２を制御する。
【００８２】
また、通信部３１の筐体は、大地４０に接地され、平衡度調整回路３５，３６と、コモンモード成分検出器３８とは、通信部３１の筐体に接地される。
【００８３】
このように構成されることにより、コモンモード電流が変化しても、この変化に追従して平衡度を調節することができる。特に電力線には、種々の負荷が接続されることが予想され、これによって、平衡度が変動する可能性もある。しかし、平衡度が変動したとしても、平衡度の調整を連続的に行うことができる。
【００８４】
次に、本実施の形態では、コモンモード成分検出器３８にトランス型のものを使用した。しかし、コモンモード成分検出器３８には、トランス型のものだけでなく、抵抗型のものを用いることもできる。この抵抗型のコモンモード成分検出器３８の構成を図１０に示す。
コモンモード成分検出器３８は、抵抗Ｒ１１〜Ｒ１６と、コンデンサＣ１１，Ｃ１２と、を備える。
【００８５】
抵抗Ｒ１３の一端は、コモンモード成分検出器３８の端子Ｐｉｎ１に接続される。抵抗Ｒ１４の一端は、抵抗Ｒ１３の他端に接続される。抵抗Ｒ１４の他端は、コモンモード成分検出器３８の端子Ｐｏｕｔ１に接続される。
【００８６】
抵抗Ｒ１５の一端は、コモンモード成分検出器３８の端子Ｐｉｎ２に接続される。抵抗Ｒ１６の一端は、抵抗Ｒ１５の他端に接続される。抵抗Ｒ１６の他端は、コモンモード成分検出器３８の端子Ｐｏｕｔ２に接続される。
【００８７】
コンデンサＣ１１の一端は、抵抗Ｒ１３と抵抗Ｒ１４との接続点に接続される。抵抗Ｒ１１の一端は、コンデンサＣ１１の他端に接続される。抵抗Ｒ１２の一端は、抵抗Ｒ１１の他端に接続される。コンデンサＣ１２の一端は、抵抗Ｒ１２の他端に接続される。コンデンサＣ１２の他端は、抵抗Ｒ１５と抵抗Ｒ１６との接続点に接続される。
【００８８】
端子Ｐｉｎ１，Ｐｏｕｔ１は、ともに導線２３−１に接続され、端子Ｐｉｎ２，Ｐｏｕｔ２は、ともに導線２３−２に接続される。そして、抵抗Ｒ１が、抵抗Ｒ１１と抵抗Ｒ１２との接続点と、大地４０と、の間に接続される。
【００８９】
コモンモード成分検出器３８に、このような抵抗タイプのものを用いることにより、コモンモード成分検出器３８の構成が簡易になる。尚、図９に示すコモンモード成分検出器３８にも、この抵抗タイプのものを用いることができる。この場合、モデム３４には平衡型のものを用いる。モデム３４は、通信信号を導線２３−１，２３−２に供給する。また、コモンモード成分検出器３８の１次巻線３８ｐは不要となる。
【００９０】
次に、本実施の形態では、大地を接地ラインとした。しかし、大地４０に接地できない場合は、接地ラインを通信部３１の筐体にすることもできる。この場合、図４に示す構成の通信部３１においては、平衡度検出器３７のアース線を通信部３１の筐体に接続し、通信部３１と大地４０との間のアース線を省略する。また、図９に示す構成の通信部３１では、通信部３１と大地４０との間のアース線を省略するだけでよい。
【００９１】
接地ラインを通信部３１の筐体にすることによって、平衡度検出器３７と通信部３１の筐体との間に発生するコモンモード電流は小さくなるものの、平衡度を調整することは可能である。
【００９２】
次に、本実施の形態では、コモンモード電流を検出することにより、通信部３１の平衡度を検出し、その平衡度を調整するようにした。しかし、コモンモード電流だけでなく、コモンモード成分としてのコモンモード電圧に基づいて平衡度を評価することも可能である。その構成を図１１に示す。
この図１１に示すように、コモンモード電圧を検出する場合、コモンモード成分検出器３８の中間タップと大地４０との間に計測器３９を直接接続する。
【００９３】
このように、導線２３−１，２３−２の大地４０に対する平衡度を検出するのに、コモンモード電流ではなく、コモンモード電圧を測定することもできる。但し、通信部３１の筐体が大地４０に接地されていない場合、コモンモード電流に従って平衡度を評価する方が好ましい。
【００９４】
また、平衡度調整回路３５，３６と、平衡度検出器３７とを、通信部３１だけでなく、ルータ３２にも備えることができる。このようにすれば、通信信号の受信側でも平衡度を調整することができるし、ルータ３２から通信部３１への通信信号の送信時にも平衡度を調整することができる。
【００９５】
本実施の形態では、送信装置を電力線通信システムに適用した。しかし、これに限らず、送信信号を、対をなす複数の導線に流れるディファレンシャルモード電流として送信するようなものであれば、電力線通信システム以外の送信装置においても、本実施の形態を適用することができる。
【００９６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、電磁波の放射量を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】電力供給システムと本発明の実施の形態に係る電力線通信システムの構成を示すブロック図である。
【図２】図１の通信部の構成を示すブロック図である。
【図３】平衡度調整回路の構成の一例を示す回路図である。
【図４】平衡度検出器を接続した場合の回路図である。
【図５】平衡度を測定する測定回路の回路図である。
【図６】図５に示す測定回路を用いて測定したＵＴＰケーブルにおける測定結果として、周波数とＬＣＴＬとの関係を示す説明図である。
【図７】図５に示す測定回路を用いて測定したＵＴＰケーブルにおける測定結果として、水平偏波の周波数と電磁波の電界強度との関係を示す説明図である。
【図８】図５に示す測定回路を用いて測定したＵＴＰケーブルにおける測定結果として、垂直偏波の周波数と電磁波の電界強度との関係を示す説明図である。
【図９】通信部の応用例を示す回路図である。
【図１０】抵抗型のコモンモード成分検出器の構成を示す回路図である。
【図１１】コモンモード電圧を測定する平衡度検出器の構成を示すブロック図である。
【図１２】電力線通信システムの構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
２３−１，２３−２ 導線
３１ 通信部
３２ ルータ
３３ 接続器
３４ モデム
３５，３６ 平衡度調整回路
３７ 平衡度検出器
３８ コモンモード成分検出器
３９ 計測器
【発明の属する技術分野】
本発明は、送信装置及び受信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
各家庭に電力を供給するための電力線を利用して情報を伝送する電力線通信システムが注目を集めている。この電力線通信システムは、情報を送信する送信端末と情報を受信する受信端末との間に敷設するケーブルのコストを削減できるといったメリットを有している。このため、この電力線通信システムは、ホームネットワークの主流になる可能性もある。
【０００３】
このような電力線通信システムは、図１２に示すように、送信装置６１と、受信装置６２と、対をなす２本の導線６３，６４と、を備えて構成される。送信装置６１、受信装置６２は、それぞれ、アース線６５，６６を介して大地６７に接地される。導線６３，６４は、通信信号を送受信するための信号線であり、この導線６３，６４に、電力線を利用する。
【０００４】
送信装置６１は、短波帯（２ＭＨｚ〜３０ＭＨｚ）の通信信号を対になった２本の導線６３，６４に供給する。通信信号は、ディファレンシャルモード電流として導線６３，６４を伝搬する。このようにして、送信装置６１と受信装置６２とは相互に通信を行う。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このような電力線通信システムにおいて、導線６３，６４の大地６７に対するインピーダンスの平衡度が保たれていないと、破線で示すように、送信装置６１と大地６７との間、受信装置６２と大地６７との間に、それぞれ、アース線６５，６６を介してコモンモード電流が流れる。コモンモード電流は、導線６３，６４にも共に流れる。また、コモンモード電流は、大地６７を伝搬し、大地６７を帰路として、アース線６５、送信装置６１を介して１周する。
【０００６】
このコモンモード電流が流れることによって、電力線を伝搬する通信信号は電磁波として放射される。この電磁波は、電力線の近くに存在する無線受信機等に受信障害等を引き起こす妨害波となる。
【０００７】
妨害波の放出量については、ＣＩＳＰＲ（国際無線障害特別委員会）でも協議され、国際的にも規制されている。また、国内でも、妨害波の放出量の低減が電力線通信システムを普及させるための大前提となっている。
【０００８】
一方、電力線の平衡度は、あまり良いとはいえないため、短波帯において導線６３，６４の大地６７に対する平衡度が保たれていないと、その影響は大きく、ディファレンシャルモード電流からコモンモード電流への変換量は大きくなる。
【０００９】
通信信号の送出電力を小さくすれば、コモンモード電流も低減される。しかし、通信信号の送出電力を小さくすると、挿入損失の大きな電力線を利用することはできないし、長距離区間での情報伝送に、この電力線通信システムを適用することはできない。さらには、伝送エラーも高くなり、電力線通信システムの信号伝送速度を高めることもできない。
【００１０】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたもので、電磁波の放射量を抑えることを可能とする送信装置及び受信装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため、本発明の第１の観点に係る送信装置は、
送信信号を、対をなす複数の導線に流れるディファレンシャルモード電流として送信する送信装置において、
前記複数の導線の接地ラインに対する平衡度を調整する平衡度調整手段を備えるようにした。
【００１２】
前記複数の導線の平衡度を検出する平衡度検出手段を備え、
前記平衡度調整手段は、前記平衡度検出手段が検出した平衡度に基づいて前記平衡度を調整するように構成されたものであってもよい。
【００１３】
前記平衡度調整手段は、
前記複数の導線を平衡線として前記平衡線の間に介挿されて、前記複数の導線のインピーダンスを調整することにより前記平衡度を調整する平衡度調整回路と、
前記平衡度検出手段が検出した平衡度に基づいて前記平衡度調整回路のインピーダンスを制御するインピーダンス制御手段と、を備えたものであってもよい。
【００１４】
前記平衡度検出手段は、複数の導線と接地ラインとの間に流れるコモンモード電流を検出することにより前記平衡度を検出するように構成され、
前記平衡度調整手段は、前記平衡度検出手段が検出したコモンモード電流が少なくなるように前記平衡度を調整するように構成されたものであってもよい。
【００１５】
前記平衡度検出手段は、複数の導線と接地ラインとの間に発生するコモンモード電圧を検出することにより前記平衡度を検出するように構成され、
前記平衡度調整手段は、前記平衡度検出手段が検出したコモンモード電圧が低下するように構成されたものであってもよい。
【００１６】
前記平衡度検出手段は、
前記対をなす導線に流れる電流のうちから周波数に基づいてコモンモード電流のみを通過させる第１の電気回路素子と前記第１の電気回路素子を通過したコモンモード電流の電流経路が形成されて前記電流経路の中間に前記コモンモード電流を取り出すための中間タップが備えられた第２の電気回路素子とが前記対をなす導線と導線との間に直列に接続された回路部と、
前記第２の電気回路素子の中間タップと接地ラインとの間に介挿されて前記第２の電気回路素子に流れるコモンモード電流を検出する電流検出器と、を備えたものであってもよい。
【００１７】
前記平衡度検出手段は、
前記対をなす導線に流れる電流のうちから周波数に基づいてコモンモード電流のみを通過させる第１の電気回路素子と前記第１の電気回路素子を通過したコモンモード電流の電流経路が形成されて前記電流経路の中間に前記コモンモード電流を取り出すための中間タップが備えられた第２の電気回路素子とが前記対をなす導線と導線との間に直列に接続された回路部と、
前記第２の電気回路素子の中間タップと接地ラインとの間に接続されてコモンモード電圧を検出する電圧検出器と、を備えたものであってもよい。
【００１８】
本発明の第２の観点に係る受信装置は、
対になった複数の導線に流れるディファレンシャルモード電流を通信信号に変換することにより、前記通信信号を受信する受信装置において、
前記複数の導線の接地ラインに対する平衡度を調整する平衡度調整手段を備えたものである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に係る送信装置、受信装置を図面を参照して説明する。尚、本実施の形態では、送信装置、受信装置を電力線通信システムに係る通信部、ルータとして説明する。
本実施の形態に係る電力線通信システムの構成を図１に示す。
本実施の形態に係る電力線通信システムは、住宅１０内のテレビ、電子レンジのような電気機器１１と、コンピュータ１２と、に電力を供給するための電力供給システムを利用して情報を伝送するものである。
【００２０】
まず、電力供給システムは、柱上トランス１３と、配電装置１４と、電力線２１，２２と、からなる。
柱上トランス１３は、電力線２１の電圧を変換し、電力線２２を介して配電装置１４に、電圧変換した電力を供給するためのものであり、電力線２１を懸架するための電柱１５に取り付けられている。
【００２１】
配電装置１４は、柱上トランス１３から供給された電力を電力線２２を介して電気機器１１とコンピュータ１２とに配電するものである。
【００２２】
情報を伝送する電力線通信システムは、コンピュータ１２と、導線２３，２５と、信号線２４と、通信部３１と、接続器３３Ａ、接続器３３Ｂと、からなる。
コンピュータ１２は、伝送情報を示すデジタル信号を送出するものである。
【００２３】
信号線２４は、コンピュータ１２が送出したデジタル信号を通信部３１に供給するためのものである。
導線２５は、コンピュータ１２に電力を供給するための電力線である。
【００２４】
通信部３１は、信号線２４を介してコンピュータ１２から出力されたデジタル信号を受信して通信信号に変換し、変換した通信信号を導線２３、接続器３３Ｂ、接続器３３Ａを介してルータ３２に送信するものである。
【００２５】
ルータ３２は、配電装置１４の中に備えられ、通信部３１からの通信信号を導線２３を介して受信し、ルーティングを行って、受信した通信信号を住宅１０内の他のコンピュータ（図示せず）あるいは住宅１０の外部に送信するものである。
【００２６】
接続器３３Ａと接続器３３Ｂとは、電力線２２に流れる電力をコンピュータ１２が取り込むためのものである。通常、接続器３３Ａは、コンセントによって構成され、接続器３３Ｂは、電気的なプラグによって構成される。
【００２７】
尚、ルータ３２と住宅１０の外部との間の通信には、電力線２１，２２、柱上トランス１３による通信システムを用いてもよいし、メタル回線を使用したＡＤＳＬ（非対称加入者デジタル回線）、光ファイバによる通信システムを用いてもよい。
【００２８】
通信部３１は、図２に示すように、モデム３４と、平衡度調整回路３５，３６と、を備える。
【００２９】
導線２３は、２本の導線２３−１，２３−２からなり、この２本の導線２３−１，２３−２は、平衡となるように対をなしている。モデム３４と平衡度調整回路３５，３６と接続器３３Ｂとは、導線２３−１，２３−２を介して接続される。尚、コンピュータ１２に電力を供給する導線２５も、２本の導線２５−１，２５−２からなる。
【００３０】
モデム３４は、コンピュータ１２から送られてくるデジタル信号を通信信号に変換する通常のモデムである。
【００３１】
平衡度調整回路３５，３６は、導線２３−１，２３−２の平衡度を調整するためのものである。この平衡度は、導線２３−１，２３−２の大地４０に対する平衡度であって、ここでは、ＬＣＬ（Ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ Ｌｏｓｓ）として表される。
【００３２】
尚、接地ラインは大地４０とし、通信部３１の筐体は、大地４０に接地され、平衡度調整回路３５、３６とは、通信部３１の筐体に接地される。
【００３３】
平衡度調整回路３５，３６は、図３（ａ）に示すように、抵抗によって構成されたもの、図３（ｂ）に示すように、コンデンサによって構成されたものであってもよい。さらに、平衡度調整回路３５，３６は、図３（ｃ）に示すように、抵抗とコンデンサとの合成回路によって構成されたもの、図３（ｄ）に示すように、抵抗とコイルとの合成回路によって構成されたものであってもよい。
【００３４】
平衡度調整回路３５，３６の回路定数は、図４に示すように、通信部３１と接続器３３との間に平衡度検出器３７を接続して通信部３１における導線２３−１，２３−２の平衡度を検出し、検出した平衡度に基づいて決定される。尚、この平衡度検出器３７は、平衡度を調整した後に取り外される。
【００３５】
平衡度検出器３７は、導線２３−１，２３−２と大地４０との間に流れるコモンモード電流を計測することによって導線２３−１，２３−２の平衡度を検出するものであり、コモンモード成分検出器３８と、抵抗Ｒ１と、計測器３９と、からなる。
【００３６】
コモンモード成分検出器３８は、コイルＬ１１，Ｌ１２とコンデンサＣ１１，Ｃ１２とを備える。このコモンモード成分検出器３８は、トランスの１次巻線又は２次巻線を利用してコモンモード成分としてのコモンモード電流を導線２３−１，２３−２から取り出すいわゆるトランス型のものである。
【００３７】
コモンモード成分検出器３８は、導線２３−１，２３−２を対で入力し、対で出力する。即ち、コモンモード成分検出器３８は、端子Ｐｉｎ１，Ｐｏｕｔ１，Ｐｉｎ２，Ｐｏｕｔ２を有し、端子Ｐｉｎ１，Ｐｏｕｔ１は、ともに導線２３−１に接続される。また、端子Ｐｉｎ２，Ｐｏｕｔ２は、ともに導線２３−２に接続される。
【００３８】
コモンモード成分検出器３８のコンデンサＣ１１の一端は、端子Ｐｉｎ１，Ｐｏｕｔ１の間に接続される。コイルＬ１１の一端はコンデンサＣ１１の他端に接続される。コイルＬ１２の一端は、コイルＬ１１の他端に接続される。コンデンサＣ１２の一端は、コイルＬ１２の他端に接続され、コンデンサＣ１２の他端は、端子Ｐｉｎ２，Ｐｏｕｔ２の間に接続される。
【００３９】
コンデンサＣ１１，Ｃ１２は、導線２３−１と導線２３−２との間に、低い周波数の貫通電流が流れるのを阻止するためのものである。即ち、電源周波数は、５０Ｈｚ又は６０Ｈｚであり、電力線搬送周波数は、数ＭＨｚである。コンデンサＣ１１，Ｃ１２は、５０Ｈｚ又は６０Ｈｚの電源周波数成分が導線２３−１と導線２３−２との間に流れるのを阻止し、数ＭＨｚのコモンモード電流のみを通過させる。
【００４０】
コイルＬ１１，Ｌ１２は、コンデンサＣ１１，Ｃ１２に接続されることによりコンデンサＣ１１，Ｃ１２を通過したコモンモード電流が流れる電流経路となる。また、コイルＬ１１，Ｌ１２の対称中間点が中間タップになっている。
【００４１】
尚、コイルＬ１１とコンデンサＣ１１とが有するインピーダンスと、コイルＬ１２とコンデンサＣ１２とが有するインピーダンスとは、高い平衡度に基づくコモンモード成分を検出するため、等しくなるように設定される。
【００４２】
抵抗Ｒ１と計測器３９とは、導線２３−１，２３−２と大地４０との間に流れるコモンモード電流を検出するためのものである。抵抗Ｒ１は、コイルＬ１１とコイルＬ１２との対称中間点に形成された中間タップと大地４０との間に接続されて導線２３−１，２３−２と大地４０との間に流れるコモンモード電流を電圧変換する。
【００４３】
計測器３９は、抵抗Ｒ１の両端に接続され、抵抗Ｒ１に流れるコモンモード電流に基づいて、抵抗Ｒ１の両端に印加される電圧を、周波数と対応させて計測するものである。計測器３９には、スペクトルアナライザ等が用いられる。
尚、抵抗Ｒ１と計測器３９との代わりに、カレントトランス等を用いてコモンモード電流を検出することもできる。
【００４４】
次に本実施の形態に係る電力線通信システムの動作を説明する。
図１において、柱上トランス１３は、電力線２１の電圧を変換し、電圧変換された電力は、電力線２２を介して配電装置１４に供給される。
【００４５】
配電装置１４は、電力線２２を介して電気機器１１に電力を配電する。
接続器３３Ｂが接続器３３Ａに接続されると、配電装置１４は、電力線２２、接続器３３Ａ、接続器３３Ｂ、導線２３、通信部３１、導線２５を介してコンピュータ１２に電力を供給する。
【００４６】
電気機器１１、コンピュータ１２は、配電装置１４から電力が供給されることよって動作する。
コンピュータ１２は、伝送情報を伝送する場合、伝送情報を示すデジタル信号を、信号線２４を介して通信部３１に出力する。
【００４７】
モデム３４は、コンピュータ１２から出力されたデジタル信号を通信信号に変換し、この通信信号を導線２３−１，２３−２に供給する。供給された通信信号は、ディファレンシャルモード電流として電気エネルギとともに導線２３−１，２３−２を流れ、平衡度調整回路３５，３６と、接続器３３Ｂ、接続器３３Ａ、導線２３を介してルータ３２まで伝送される。
【００４８】
ルータ３２は、導線２３に流れるディファレンシャルモード電流を抽出して通信信号を受信する。ルータ３２は、受信した通信信号のルーティングを行い、住宅１０内の他のコンピュータに送信したり、受信した通信信号を住宅１０の外部に送信したりする。
【００４９】
平衡度調整回路３５，３６は、導線２３−１，２３−２の大地４０に対する平衡度を調整する。
【００５０】
平衡度を調整する場合、図４に示すように、通信部３１と接続器３３Ｂとの間に平衡度検出器３７を接続し、導線２３−１，導線２３−２と大地４０との間に流れるコモンモード電流を検出することにより導線２３−１，２３−２の大地４０に対する平衡度を検出する。平衡度を調整した後、平衡度検出器３７は取り外される。
【００５１】
通信部３１と接続器３３との間に平衡度検出器３７を接続すると、導線２３−１，２３−２に流れるディファレンシャルモード電流は、平衡度検出器３７を介して介して接続器３３Ｂへと流れる。もし、導線２３−１と導線２３−２とが大地４０に対して完全に平衡となっている場合は、コモンモード電流は流れない。しかし、通常は、完全には平衡となっていないため、コモンモード成分検出器３８内の中間タップと大地４０との間にコモンモード電流が流れる。コモンモード電流が流れると、抵抗Ｒ１の両端には、電圧が発生する。計測器３９は、この電圧値対周波数との関係を計測する。
【００５２】
妨害波信号の国際規格であるＣＩＳＰＲ（国際無線障害特別委員会）の規格では、通常の通信状態でコモンモード電流の最大値が許容値以下であることが要求される。平衡度は、通信部３１とルータ３２との間の伝送信号の状態によってコモンモード電流が変動したとしても、この要求を満足するように調整される。
【００５３】
妨害波を抑えるためには、平衡度と放射電界との関係を知る必要がある。この平衡度と放射電界との関係を、通信用の対より平衡ケーブルを用いて平衡度を測定した例を以下に説明する。この測定回路の構成を図５に示す。
【００５４】
この測定回路は、コモンモード電流を測定して、平衡ケーブル４３の平衡度としてＬＣＴＬ（Ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｌｏｓｓ）を求めるための回路であり、送信部４１と、受信部４２と、平衡ケーブル４３と、からなる。平衡ケーブル４３は、撚り線にして対をなす２本の導線からなる。
【００５５】
送信部４１は、平衡ケーブル４３にディファレンシャルモード電圧ＶｉｎＤを印加するためのものであり、発振器４４と、抵抗Ｒ２と、バラン（Ｂａｌｕｎ）４５と、からなる。
【００５６】
バラン４５は、１次巻線４５ｐと２次巻線４５ｓとを有するトランス型のものである。バラン４５では、１次巻線４５ｐが不平衡状態で大地４０に接続され、２次巻線４５ｓが平衡状態で平衡ケーブル４３に接続されている。バラン４５は、不平衡状態から平衡状態に変換するために使用されている。
【００５７】
発振器４４は、ディファレンシャルモード電圧ＶｉｎＤ１に相当する信号を生成するものであり、その一端は、抵抗Ｒ２を介してバラン４５の１次巻線４５ｐの一端に接続され、発振器４４の他端は、バラン４５の１次巻線４５ｐの他端に接続される。また、発振器４４の他端は、大地４０にも接地されている。バラン４５は、１次巻線４５ｐの両端にディファレンシャルモード電圧ＶｉｎＤ１が印加されて２次巻線４５ｓの両端にディファレンシャルモード電圧ＶｉｎＤを生成し、生成したディファレンシャルモード電圧ＶｉｎＤを平衡ケーブル４３の入力端（図中、左端）に印加する。
【００５８】
受信部４２は、コモンモード電圧ＶｏｕｔＣを測定するためのものであり、図４に示す平衡度検出器３７と同様のものであり、バラン４６と、抵抗Ｒ３，Ｒ４と、電圧計４７と、を備える。
バラン４６は、１次巻線４６ｐと２次巻線４６ｓとを有するトランス型のものである。
【００５９】
バラン４５，４６は、平衡／不平衡変換を行うために備えられたものである。この測定回路でバラン４５，４６を用いるのは、発振器４４に接続されるケーブル（図示せず）と電圧計４７に接続されるケーブル（図示せず）とには、通常、不平衡ケーブルである同軸ケーブルが使用されるためである。
【００６０】
バラン４５には、インピーダンス比が５０Ω（不平衡端子）対１００Ω（平衡端子）のものが用いられ、バラン４６には、インピーダンス比が１００Ω対５０Ωのものが用いられる。
【００６１】
抵抗Ｒ３はディファレンシャルモード信号用の終端抵抗であり、抵抗Ｒ３の両端は、バラン４６の２次巻線４６ｓの両端に接続されている。抵抗Ｒ４は、バラン４６の１次巻線４６ｐと大地４０との間に流れるコモンモード電流によって両端にコモンモード電圧ＶｏｕｔＣを発生させるためのものであり、バラン４６の１次巻線４６ｐの中点と大地４０との間に接続される。
電圧計４７は、抵抗Ｒ４の両端に接続されて抵抗Ｒ４の両端に発生したコモンモード電圧ＶｏｕｔＣを測定するものであり、周波数選択性を有するものである。
【００６２】
このような構成を有する測定回路において、発振器４４は、ディファレンシャルモード電圧ＶｉｎＤ１に相当する信号を生成し、この信号を、抵抗Ｒ２を介してバラン４５の１次巻線４５ｐの両端に印加する。バラン４５の２次巻線４５ｓの両端には、ディファレンシャルモード電圧ＶｉｎＤが生成され、バラン４５は、このディファレンシャルモード電圧ＶｉｎＤを平衡ケーブル４３に印加する。
【００６３】
ディファレンシャルモード電圧ＶｉｎＤが印加されることによって、平衡ケーブル４３にディファレンシャルモード電流が流れ、ディファレンシャルモード電流はバラン４６の１次巻線４６ｐと２次巻線４６ｓとを介して抵抗Ｒ３へと流れる。
【００６４】
一方、コモンモード電流は、抵抗Ｒ４を介して、１次巻線４６ｐの中点と大地４０との間に流れ、電圧計４７は、コモンモード電流によって、抵抗Ｒ４の両端に発生したコモンモード電圧ＶｏｕｔＣを測定する。
【００６５】
ＬＣＴＬは、次の数式１に従って算出される。
【数１】
次に、ＵＴＰ（Ｕｎｓｈｉｅｌｄｅｄ Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｐａｉｒ）ケーブルにおけるＬＣＴＬの測定例を図６に示す。
ここで、Ｗは、ケーブルのみのＬＣＴＬを示す。Ｇは、図３（ａ）に示すようなコンダクタを、それぞれ、導線２３−１と大地４０との間、または導線２３−２と大地４０との間に挿入した場合のＬＣＴＬを示す。Ｃは、図３（ｂ）に示すようなキャパシタを、それぞれ、導線２３−１と大地４０との間、または導線２３−２と大地４０との間に挿入した場合のＬＣＴＬを示す。
【００６７】
図６に示すように、コンダクタを挿入するとＬＣＴＬは０ｄＢに近づき、その周波数特性は平坦になる。ところが、キャパシタを挿入すると周波数に比例してＬＣＴＬは悪化し、１００ＭＨｚ近傍では０ｄＢに近づいている。
【００６８】
次に、平衡ケーブル４３から放射される電磁波の電界を測定した結果を図７と図８とに示す。図７は、電磁波の電界の振動方向が、大地４０に対して水平になっている水平偏波の場合の電界強度に対する周波数依存性を示し、図８は、電磁波の電界の振動方向が、大地４０に対して垂直になっている垂直偏波の場合の電界強度に対する周波数依存性を示す。尚、この図６〜図８では、コンダクタ、キャパシタを受信端のみに挿入した。
【００６９】
図６と図７，８とを比較すると、ＬＣＴＬが悪くなるに従って放射電界が増加する傾向にあることが分かる。また、この場合、コンダクタ、キャパシタを受信端のみに挿入しただけで平衡ケーブル４３のＬＣＴＬは増加し、放射電界は増加する。
【００７０】
これは、平衡ケーブル４３の受信端もしくは送信端に、コンダクタやキャパシタのような回路素子を挿入するだけで、平衡ケーブル４３全体の平衡度を調節でき、その結果、平衡ケーブル４３から放射される電磁波の放射量をコントロールできる可能性があることを示す。
【００７１】
平衡度調整回路３５，３６の回路定数は、コモンモード成分検出器３８から大地４０へと流れるコモンモード電流が少なくなり、ＣＩＳＰＲ（国際無線障害特別委員会）の規格を満足するように、決定される。そして、このように回路定数が決定された平衡度調整回路３５，３６は、導線２３−１，２３−２の大地４０に対する平衡度を向上させ、電磁波である妨害波の放射量を抑制する。
【００７２】
以上説明したように、本実施の形態では、導線２３−１，２３−２と大地４０との間に流れるコモンモード電流が少なくなるように回路定数が設定された平衡度調整回路３５，３６を導線２３−１，２３−２に接続した。そして、導線２３−１，２３−２の大地４０に対する平衡度を調整するようにした。従って、平衡度を改善することができ、電磁波の放射量を低減することができる。
【００７３】
また、導線２３−１，２３−２からの妨害波のレベルを低減することができるので、通信信号の送信パワーを高めることができる。このため、電力線の挿入損失が大きくても、電力線通信システムを適用することができるし、また、長距離区間においてもこのシステムを適用することができる。さらに、送信エラーが少なくなるので、結果として通信信号の伝送速度を高めることができる。
【００７４】
尚、本発明を実施するにあたっては、種々の形態が考えられ、上記実施の形態に限られるものではない。
【００７５】
まず、平衡度調整回路３５，３６の構成は図３（ａ）〜（ｄ）に示すようなものに限られるものではなく、例えば、抵抗、コンデンサあるいは抵抗とコンデンサとの合成回路、抵抗とコイルとの合成回路を２段以上にすることもできる。また、場合によっては、非線形素子やアクティブ素子を使用することもできる。
【００７６】
次に、通信の際に、導線２３−１，２３−２のコモンモード電流を検出し、その検出値に基づいて平衡度を調整することもできる。その構成を図９に示す。通信部３１は、モデム３４と平衡度調整回路３５，３６とに加え、平衡度検出器３７を備える。この平衡度検出器３７は、コモンモード成分検出器３８と、抵抗Ｒ１と、電圧計５１と、を備える。
【００７７】
平衡度検出器３７の構成は、図４に示すものとほぼ同様である。但し、図９に示すコモンモード成分検出器３８は、図４に示すものとは相違する。
即ち、コモンモード成分検出器３８は、通信信号を流すための１次巻線３８ｐを備える。尚、モデム３４には、回路構成を簡易にするため、不平衡型のものが用いられる。不平衡型のモデム３４は、１次巻線３８ｐ、コイルＬ１１，Ｌ１２，コンデンサＣ１１，Ｃ１２を介して通信信号を導線２３−１，２３−１に供給する。
【００７８】
電圧計５１は、図４の計測器３９に相当するものであり、図５に示す電圧計４７と同様に周波数選択性を有する場合もあるし、平衡度調整回路３５，３６のタイプによっては、別の特性のものもある。
【００７９】
電圧計５１は、コモンモード電流が流れて抵抗Ｒ１の両端に発生した電圧をコントロール電圧として平衡度調整回路３５に出力する。
【００８０】
平衡度調整回路３５は、調整回路部５２と制御部５３とからなる。尚、平衡度調整回路３６も平衡度調整回路３５と同じように構成される。
【００８１】
調整回路部５２は、図３（ａ）〜（ｄ）に示すような素子によって構成される。但し、前述のように、ダイオードやトランジスタ等のアクティブ素子を調整回路部５２に用いることも可能である。制御部５３は、電圧計５１から出力されたコントロール電圧が供給され、コントロール電圧に従って調整回路部５２を制御する。
【００８２】
また、通信部３１の筐体は、大地４０に接地され、平衡度調整回路３５，３６と、コモンモード成分検出器３８とは、通信部３１の筐体に接地される。
【００８３】
このように構成されることにより、コモンモード電流が変化しても、この変化に追従して平衡度を調節することができる。特に電力線には、種々の負荷が接続されることが予想され、これによって、平衡度が変動する可能性もある。しかし、平衡度が変動したとしても、平衡度の調整を連続的に行うことができる。
【００８４】
次に、本実施の形態では、コモンモード成分検出器３８にトランス型のものを使用した。しかし、コモンモード成分検出器３８には、トランス型のものだけでなく、抵抗型のものを用いることもできる。この抵抗型のコモンモード成分検出器３８の構成を図１０に示す。
コモンモード成分検出器３８は、抵抗Ｒ１１〜Ｒ１６と、コンデンサＣ１１，Ｃ１２と、を備える。
【００８５】
抵抗Ｒ１３の一端は、コモンモード成分検出器３８の端子Ｐｉｎ１に接続される。抵抗Ｒ１４の一端は、抵抗Ｒ１３の他端に接続される。抵抗Ｒ１４の他端は、コモンモード成分検出器３８の端子Ｐｏｕｔ１に接続される。
【００８６】
抵抗Ｒ１５の一端は、コモンモード成分検出器３８の端子Ｐｉｎ２に接続される。抵抗Ｒ１６の一端は、抵抗Ｒ１５の他端に接続される。抵抗Ｒ１６の他端は、コモンモード成分検出器３８の端子Ｐｏｕｔ２に接続される。
【００８７】
コンデンサＣ１１の一端は、抵抗Ｒ１３と抵抗Ｒ１４との接続点に接続される。抵抗Ｒ１１の一端は、コンデンサＣ１１の他端に接続される。抵抗Ｒ１２の一端は、抵抗Ｒ１１の他端に接続される。コンデンサＣ１２の一端は、抵抗Ｒ１２の他端に接続される。コンデンサＣ１２の他端は、抵抗Ｒ１５と抵抗Ｒ１６との接続点に接続される。
【００８８】
端子Ｐｉｎ１，Ｐｏｕｔ１は、ともに導線２３−１に接続され、端子Ｐｉｎ２，Ｐｏｕｔ２は、ともに導線２３−２に接続される。そして、抵抗Ｒ１が、抵抗Ｒ１１と抵抗Ｒ１２との接続点と、大地４０と、の間に接続される。
【００８９】
コモンモード成分検出器３８に、このような抵抗タイプのものを用いることにより、コモンモード成分検出器３８の構成が簡易になる。尚、図９に示すコモンモード成分検出器３８にも、この抵抗タイプのものを用いることができる。この場合、モデム３４には平衡型のものを用いる。モデム３４は、通信信号を導線２３−１，２３−２に供給する。また、コモンモード成分検出器３８の１次巻線３８ｐは不要となる。
【００９０】
次に、本実施の形態では、大地を接地ラインとした。しかし、大地４０に接地できない場合は、接地ラインを通信部３１の筐体にすることもできる。この場合、図４に示す構成の通信部３１においては、平衡度検出器３７のアース線を通信部３１の筐体に接続し、通信部３１と大地４０との間のアース線を省略する。また、図９に示す構成の通信部３１では、通信部３１と大地４０との間のアース線を省略するだけでよい。
【００９１】
接地ラインを通信部３１の筐体にすることによって、平衡度検出器３７と通信部３１の筐体との間に発生するコモンモード電流は小さくなるものの、平衡度を調整することは可能である。
【００９２】
次に、本実施の形態では、コモンモード電流を検出することにより、通信部３１の平衡度を検出し、その平衡度を調整するようにした。しかし、コモンモード電流だけでなく、コモンモード成分としてのコモンモード電圧に基づいて平衡度を評価することも可能である。その構成を図１１に示す。
この図１１に示すように、コモンモード電圧を検出する場合、コモンモード成分検出器３８の中間タップと大地４０との間に計測器３９を直接接続する。
【００９３】
このように、導線２３−１，２３−２の大地４０に対する平衡度を検出するのに、コモンモード電流ではなく、コモンモード電圧を測定することもできる。但し、通信部３１の筐体が大地４０に接地されていない場合、コモンモード電流に従って平衡度を評価する方が好ましい。
【００９４】
また、平衡度調整回路３５，３６と、平衡度検出器３７とを、通信部３１だけでなく、ルータ３２にも備えることができる。このようにすれば、通信信号の受信側でも平衡度を調整することができるし、ルータ３２から通信部３１への通信信号の送信時にも平衡度を調整することができる。
【００９５】
本実施の形態では、送信装置を電力線通信システムに適用した。しかし、これに限らず、送信信号を、対をなす複数の導線に流れるディファレンシャルモード電流として送信するようなものであれば、電力線通信システム以外の送信装置においても、本実施の形態を適用することができる。
【００９６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、電磁波の放射量を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】電力供給システムと本発明の実施の形態に係る電力線通信システムの構成を示すブロック図である。
【図２】図１の通信部の構成を示すブロック図である。
【図３】平衡度調整回路の構成の一例を示す回路図である。
【図４】平衡度検出器を接続した場合の回路図である。
【図５】平衡度を測定する測定回路の回路図である。
【図６】図５に示す測定回路を用いて測定したＵＴＰケーブルにおける測定結果として、周波数とＬＣＴＬとの関係を示す説明図である。
【図７】図５に示す測定回路を用いて測定したＵＴＰケーブルにおける測定結果として、水平偏波の周波数と電磁波の電界強度との関係を示す説明図である。
【図８】図５に示す測定回路を用いて測定したＵＴＰケーブルにおける測定結果として、垂直偏波の周波数と電磁波の電界強度との関係を示す説明図である。
【図９】通信部の応用例を示す回路図である。
【図１０】抵抗型のコモンモード成分検出器の構成を示す回路図である。
【図１１】コモンモード電圧を測定する平衡度検出器の構成を示すブロック図である。
【図１２】電力線通信システムの構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
２３−１，２３−２ 導線
３１ 通信部
３２ ルータ
３３ 接続器
３４ モデム
３５，３６ 平衡度調整回路
３７ 平衡度検出器
３８ コモンモード成分検出器
３９ 計測器
Claims (8)
- 送信信号を、対をなす複数の導線に流れるディファレンシャルモード電流として送信する送信装置において、
前記複数の導線の接地ラインに対する平衡度を調整する平衡度調整手段を備えた、
ことを特徴とする送信装置。 - 前記複数の導線の平衡度を検出する平衡度検出手段を備え、
前記平衡度調整手段は、前記平衡度検出手段が検出した平衡度に基づいて前記平衡度を調整するように構成されたものである、
ことを特徴とする請求項１に記載の送信装置。 - 前記平衡度調整手段は、
前記複数の導線を平衡線として前記平衡線の間に介挿されて、前記複数の導線のインピーダンスを調整することにより前記平衡度を調整する平衡度調整回路と、
前記平衡度検出手段が検出した平衡度に基づいて前記平衡度調整回路のインピーダンスを制御するインピーダンス制御手段と、を備えた、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の送信装置。 - 前記平衡度検出手段は、複数の導線と接地ラインとの間に流れるコモンモード電流を検出することにより前記平衡度を検出するように構成され、
前記平衡度調整手段は、前記平衡度検出手段が検出したコモンモード電流が少なくなるように前記平衡度を調整するように構成されたものである、
ことを特徴とする請求項２に記載の送信装置。 - 前記平衡度検出手段は、複数の導線と接地ラインとの間に発生するコモンモード電圧を検出することにより前記平衡度を検出するように構成され、
前記平衡度調整手段は、前記平衡度検出手段が検出したコモンモード電圧が低下するように前記平衡度を調整するように構成されたものである、
ことを特徴とする請求項２に記載の送信装置。 - 前記平衡度検出手段は、
前記対をなす導線に流れる電流のうちから周波数に基づいてコモンモード電流のみを通過させる第１の電気回路素子と前記第１の電気回路素子を通過したコモンモード電流の電流経路が形成されて前記電流経路の中間に前記コモンモード電流を取り出すための中間タップが備えられた第２の電気回路素子とが前記対をなす導線と導線との間に直列に接続された回路部と、
前記第２の電気回路素子の中間タップと接地ラインとの間に介挿されて前記第２の電気回路素子に流れるコモンモード電流を検出する電流検出器と、を備えた、
ことを特徴とする請求項４に記載の送信装置。 - 前記平衡度検出手段は、
前記対をなす導線に流れる電流のうちから周波数に基づいてコモンモード電流のみを通過させる第１の電気回路素子と前記第１の電気回路素子を通過したコモンモード電流の電流経路が形成されて前記電流経路の中間に前記コモンモード電流を取り出すための中間タップが備えられた第２の電気回路素子とが前記対をなす導線と導線との間に直列に接続された回路部と、
前記第２の電気回路素子の中間タップと接地ラインとの間に接続されてコモンモード電圧を検出する電圧検出器と、を備えた、
ことを特徴とする請求項５に記載の送信装置。 - 対になった複数の導線に流れるディファレンシャルモード電流を通信信号に変換することにより、前記通信信号を受信する受信装置において、
前記複数の導線の接地ラインに対する平衡度を調整する平衡度調整手段を備えた、
ことを特徴とする受信装置。
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