JP2006094308A

JP2006094308A - 電力線通信用モデムにおける信号重畳方法及び電力線通信用モデム

Info

Publication number: JP2006094308A
Application number: JP2004279472A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Sugano; 猛菅野
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2004-09-27
Filing date: 2004-09-27
Publication date: 2006-04-06
Also published as: CN1756111A

Abstract

【課題】電源回路を含むＰＬＣモデムの回路構成を簡略化し、コストの低減を図ることを可能にした電力線通信用モデムにおける信号重畳方法及び電力線通信用モデムを得る。
【解決手段】電力線に１次巻線が接続された電源トランスＴ１と、該電源トランスの２次巻線に前記電力線通信用モデムの構成機器に直流電源を供給する直流電源供給端子Ｐ１〜Ｐ３を有する整流回路とを備える。ＰＬＣモデムのＰＬＣ信号回路からの送信用の通信信号Ｔｘを前記直流電源供給端子Ｐ１に供給して、通信信号を前記電力線に重畳し、前記電力線からの通信信号を直流電源供給端子Ｐ１を介して受信信号Ｒｘとして前記ＰＬＣ信号回路に渡すように、前記ＰＬＣ信号回路と前記直流電源供給端子Ｐ１とが接続されて構成される。前記ＰＬＣ信号回路と直流電源供給端子Ｐ１との間には、アンバランス型のバンドパスフィルタＢＰＦ２が設けられる。
【選択図】図３

Description

本発明は、電力線通信（ＰＬＣ：Power Line Communication）用モデムにおける信号重畳方法及び電力線通信用モデムに係り、特に、簡易な構成で電力線通信のための信号を電力線に重畳し電力線から信号を分離することを可能にする電力線通信用モデムにおける信号重畳方法及び電力線通信用モデムに関する。

近年、家庭内等において、各種の家電製品等の家庭内機器に電力線通信機能を持たせ、ＰＣ等により構成される親機からそれらの家庭内機器を監視、制御すると共に、外部から公衆通信網を介して前述の親機にアクセスし、外部から家庭内機器を監視、制御することを可能にしたシステムが提案されている。また、より高速な信号を電力線通信により取り扱うことを可能にし、インターネットを含む公衆通信網等を介したＩＳＰ(Internet Service Provider）からの映像情報、音声情報等のマルチメディア情報をリアルタイムにＰＣ等の表示装置に表示させることを可能にしたシステムも提案されている。

前述したようにな電力線通信により各種の信号の授受を行うためには、電源コンセントを媒体としてデータの授受を行う必要性から、電力線通信用のモデムからの信号を、自身の電源回路を経由して電力線に重畳し、また、電力線からの信号を分離してモデムに入力するための回路が必要となる。

図４は従来技術による電力線通信のための信号を電力線に重畳する信号重畳方法を説明する電力線通信用モデムの電源回路の構成を示すブロック図である。図４において、３５はダイオードブリッジ、３６はスイッチング回路、３７はフォトカプラ、３８はフィルタ回路、３９はＡＣプラグ、Ｔ１は電源トランス、Ｔ２は信号重畳用トランス、Ｃ１〜Ｃ８はコンデンサ、Ｄ１〜Ｄ３は整流用ダイオード、Ｌ１はインダクター、Ｒ１、Ｒ２はレギュレータ、ＢＰＦ１はバンドパスフィルタ回路、Ｐ１〜Ｐ３は直流電源出力端子である。

図４に示す電源回路は、フィルタ回路３８、ダイオードブリッジ３５、スイッチング回路３６、トランスＴ１、整流用ダイオードＤ１〜Ｄ３、平滑用コンデンサＣ１〜Ｃ６、フォトカプラ３７を備えて構成されている。そして、ＡＣプラグ３９を介した交流商用電源は、フィルタ３８を経てダイオードブリッジ３５により整流されコンデンサＣ７により平滑されてスイッチング回路３６に入力され、スイッチング回路３６により電圧が制御された交流に変換されてトランスＴ１の１次巻線に供給される。トランスＴ１の２次巻線には複数のタップか設けられて、それらに、整流用ダイオードＤ１〜Ｄ３及び平滑用コンデンサＣ４〜Ｃ６が接続されている。

整流用ダイオードＤ３からの直流出力は、さらに、平滑用のインダクターＬ１、コンデンサＣ３を経て直流電源出力端子Ｐ３から出力される。また、この直流電圧は、フォトカプラ３７を経てその電圧値がスイッチング回路３６にフィードバックされ、直流電源出力端子Ｐ３から出力される直流電圧の安定化のために使用される。また、整流用ダイオードＤ１、Ｄ２からの直流出力は、さらに、レギュレータＲ１、Ｒ２、平滑用コンデンサＣ１、Ｃ２を経て直流電源出力端子Ｐ１、Ｐ２から出力される。直流電源出力端子Ｐ１〜Ｐ３から出力される直流電圧は、モデムを構成する各種の機能回路に供給されるもので、例えば、＋１２Ｖ、＋５Ｖ、＋３．３Ｖの電圧値を有する。

一方、電力線に重畳すべき電力線通信用モデムのＰＬＣ信号回路からの送信信号Ｔｘは、バランス型のバンドパスフィルタＢＰＦ１、信号重畳用トランスＴ２、デカップリング用のコンデンサＣ８を経て、ＡＣプラグ３９とフィルタ回路３８との間から電力線に重畳される。また、電力線上に送信されてきた信号は、前述とは逆の経路を経て受信信号Ｒｘとして電力線通信用モデムのＰＬＣ信号回路に渡される。この場合、送信信号Ｔｘ、電力線からの信号が電源回路側に入り込まないように、フィルタ回路３８が整流用のダイオードブリッジ３５の前段に設けられている。また、電力線通信に使用する信号の周波数は、一般に、４ＭＨｚ〜２０ＭＨｚであり、フィルタ回路３８は、この範囲の周波数の信号を遮断するように、また、バンドパスフィルタＢＰＦ１は、この範囲の周波数の信号を通過させるように構成されている。

なお、電力線を利用してデータの授受を行う機器における電源回路に関する従来技術として、例えば、特許文献１等に記載された技術が知られている。
特開平８−５６３８６号公報

前述した従来技術は、電力線通信用モデムが通信を行う場合に、電力線通信用の信号を電力線に重畳し、電力線からの信号を分離するための信号重畳用トランス、バランス型のバンドパスフィルタ、電源回路に電力線通信用の信号が入り込まないようにするフィルタ等の多くの機能回路を必要とするものであり、また、バランス型のバンドパスフィルタが高価であること等により、電源回路を含む電力線通信用モデムの回路構成が複雑になり、コストの増大を招いているという問題点を有している。

本発明の目的は、前述した従来技術の問題点を解決し、電源回路を含む電力通信用モデム（以下、ＰＬＣモデムという）の回路構成を簡略化し、コストの低減を図ることを可能にした電力線通信用モデムにおける信号重畳方法及び電力線通信用モデムを提供することにある。

本発明によれば前記目的は、電力線通信用モデムにおける電力線への信号重畳方法において、前記電力線通信用モデムが、前記電力線に１次巻線が接続された電源トランスと、該電源トランスの２次巻線に前記電力線通信用モデムの構成機器に直流電源を供給する直流電源供給端子を有する整流回路とを備え、前記電力線通信用モデムの電力線通信用信号回路からの信号を前記直流電源供給端子に供給して、通信信号を前記電力線に重畳し、前記電力線からの通信信号を前記直流電源供給端子を介して前記電力線通信用信号回路に渡すことにより達成される。

また、前記目的は、前述において、前記電力線通信用信号回路と前記直流電源供給端子との間での信号の授受が、前記電力線通信用信号回路と前記直流電源供給端子との間に設けられるアンバランス型バンドパスフィルタを介して行われることにより達成される。

また、本発明によれば前記目的は、電力線へ信号を重畳して通信を行う電力線通信用モデムにおいて、前記電力線に１次巻線が接続された電源トランスと、該電源トランスの２次巻線に前記電力線通信用モデムの構成機器に直流電源を供給する直流電源供給端子を有する整流回路とを備え、前記電力線通信用モデムの電力線通信用信号回路からの通信信号を前記直流電源供給端子に供給して、通信信号を前記電力線に重畳し、前記電力線からの通信信号を直流電源供給端子を介して前記電力線通信用信号回路に渡すように、前記電力線通信用信号回路と前記直流電源供給端子とが接続されていることにより達成される。

また、前記目的は、前記において、前記電力線通信用信号回路と前記直流電源供給端子との間に、アンバランス型バンドパスフィルタが備えられていることにより達成される。

本発明によれば、ＰＬＣモデムの回路構成を簡略化することができ、かつ、低コスト化を図ることができる。

以下、本発明によるＰＬＣモデムにおける信号重畳方法及びＰＬＣモデムの実施形態を図面により詳細に説明する。

図１は本発明が適用される電力線通信システムの構成例を示すブロック図、図２は本発明の一実施形態によるＰＬＣモデムの構成を示すブロック図である。図１、図２において、１１〜１５はＰＬＣモデム、１６はベースステーション、１７はスイッチハブ、１８はメディアコンバータ、１９はネットワーク、２０は電力線、２１はＵＳＢ回線、２２はEthernet（登録商標）回線、２３はＣＰＵ、２４、２７はＳＲＡＭ、２５はＥＥＰＲＯＭ、２６はフラッシュＲＯＭ、２８はＡＩＳＣ、２９はＰＬＣ専用ＩＣ、３０はフロントエンド、３１は電源回路部、３２は表示部である。

図１に示す電力線通信システムは、図１に示すように、複数のＰＬＣモデム１１〜１５が電力線２０に接続されて構成され、１つのＰＬＣモデム１１には、ベースステーション１６、スイッチハブ１７、メディアコンバータ１８が接続されており、ＰＬＣモデム１１は、これらを介してインターネット等を含む外部のネットワーク１９に接続されている。ＰＬＣモデム１２〜１５のそれぞれは、図示していないＰＣ、家電機器等に接続されており、ＰＣ、家電機器等は、ＰＬＣモデム及び電力線２０を介して相互に通信を行うことができる。また、ＰＬＣモデムにＰＣが接続されている場合、そのＰＣは、自ＰＣに直接接続されているＰＬＣモデム、電力線２０、ＰＬＣモデム１１、ベースステーション１６、スイッチハブ１７、メディアコンバータ１８、外部のネットワーク１９を介して図示しないプロバイダー等のサーバとの間で通信を行って、各種の情報の提供を受けたり、メールの授受等を行うことができる。

前述したような電力線通信システムは、家庭内等に備えられてもよく、また、マンション等の集合住宅の全体に１つのシステムとして備えられてもよい。さらに、企業の全部署に対して設備されてもよい。

ＰＬＣモデム１１〜１５のそれぞれは、図２に示すように、ＰＣ、家電機器等との間のインタフェースであるＵＳＢ回線２１、Ethernet（登録商標）回線２２と、モデム全体の制御を行うＣＰＵ２３と、ＣＰＵ２３での各種の処理のために必要なプログラム、データ等を格納するＳＲＡＭ２４、ＥＥＰＲＯＭ２５、フラッシュＲＯＭ２６と、ＡＩＳＣ２８と、ＡＩＳＣ２８が使用するＳＲＡＭ２７と、ＰＬＣ専用ＩＣ２９と、電力線２０との間での通信信号の授受を行うフロントエンド３０と、ＡＣ電源用コンセントを介して電力線２０に通信信号を重畳し、あるいは、電力線２０上の通信信号を取り出すと共に、モデムを構成する各機能回路に直流電力を供給する電源回路部３１と、ＬＥＤ等による表示部３２とを備えて構成されている。

前述において、ＥＥＰＲＯＭ２５、フラッシュＲＯＭ２６には、図２に示すＰＬＣモデムが、モデムとしての機能を果たすために必要な、ＣＰＵ２３で実行する処理プログラム、電力線２０との間での通信を行うための通信方式に関する情報、信号送信用の通信電力のレベルの設定データ、データ伝送速度等の情報が格納されている。

図３は図２に示すＰＬＣモデムの電源回路部３１の構成を示すブロック図である。図３において、Ｌ２はインダクター、ＢＰＦ２はバンドパスフィルタであり、他の符号は図４の場合と同一である。

図３に示す電源回路部３１の図４により説明した従来技術と相違する点は、ＰＬＣモデムのＰＬＣ信号回路であるフロントエンドと接続されるバンドパスフィルタがアンバランス型のバンドパスフィルタＢＰＦ２である点、バンドパスフィルタＢＰＦ２の電源側の接続が直流電源出力端子Ｐ１（端子Ｐ２、Ｐ３であってもよい）に対して行われている点、及び、ＡＣプラグ３９と整流用のダイオードブリッジ３５との間に設けられていたフィルタ回路３８が不要になった点であり、他の構成は、図４により説明した電源回路と同一であってよい。

そして、電力線に重畳すべき電力線通信用モデムのＰＬＣ信号回路からの送信信号Ｔｘは、アンバランス型のバンドパスフィルタＢＰＦ２、デカップリング用のコンデンサＣ８を経て、直流電源出力端子Ｐ１に加えられ、電源回路を構成する整流回路、電源トランスＴ１、スイッチング回路３６、ダイオードブリッジ３５を経て電力線に重畳される。また、電力線上に送信されてきた信号は、前述とは逆の経路を経て受信信号Ｒｘとして電力線通信用モデムのＰＬＣ信号回路に渡される。この場合、送信信号Ｔｘ、電力線からの通信信号が直流電源に重畳されてＰＬＣモデムの機能回路に入り込まないように、アイソレーション用のインダクターＬ２が直流電源出力端子Ｐ１とバンドパスフィルタＢＰＦ２の電源側の接続点との間に設けられている。

次に、前述したような構成において、電力線通信用の信号がＰＬＣモデムの機能回路に直流電源を供給する電源回路部を通ることについて、送信信号Ｔｘを例に、この信号が直流電源出力端子Ｐ１から整流回路、電源トランスＴ１、スイッチング回路３６、ダイオードブリッジ３５を経て電力線に届くことを説明する。

直流電源を供給する電源回路部における整流回路に含まれる平滑用のコンデンサＣ１、Ｃ４は、通常、電解コンデンサにより構成されており、このコンデンサは、印加される周波数が大きくなると、そのインピーダンスが大きくなることが知られている。このため、印加された４ＭＨｚ〜２０ＭＨｚの送信信号Ｔｘがこれらのコンデンサによりシャントされてしまうことはない。また、レギュレータＲ１は、通常、ＩＣにより構成されており、送信信号Ｔｘをそのまま通過させることができる。また、整流用のダイオードＤ１は、電流が流れている状態において、交流信号に対して低抵抗となっているので、ダイオードＤ１も送信信号Ｔｘは、そのまま通過することができる。電源トランスＴ１は、交流の変圧を行うものであり、かつ、１次巻線と２次巻線との間に寄生容量もあるのでるので、送信信号Ｔｘは、電源トランスＴ１を通過することができる。

さらに、スイッチング回路３６は、通常、ＩＣにより構成されており、送信信号Ｔｘをそのまま通過させることができる。ダイオードブリッジ３５は、送信信号Ｔｘに対して比較的大きな減衰をもたらすものであるが、本発明者等の実験によれば、送信信号Ｔｘは、３０ｄｂ程度の減衰を受けるだけであった。そして、直流電源出力端子Ｐ１から電力線までの間での送信信号Ｔｘのトータルの減衰量は、４０ｄｂ程度であった。電力線通信用モデムからの送信信号のレベルは、充分に大きなものであり、４０ｄｂ程度の減衰があった場合にも、余裕をもって通信を行うことが可能であった。

なお、前述したダイオードブリッジでの通信信号の減衰をより小さなものとしたい場合、ダイオードブリッジにハイパスフィルタ回路、例えば、小容量のコンデンサ等を並列に接続するようにしてもよい。

前述した本発明の実施形態に使用する電源回路部は、電源トランスの１次巻線側にＡＣ−ＤＣ−ＡＣ変換を行う回路を設けて構成しているが、本発明は、電源回路部を、電源トランスの１次巻線に直接商用電源を接続する構成としてもよく、この場合も、前述と同様に、通信信号を電源回路部を介して電力線に重畳することができる。

また、前述した本発明の実施形態は、ＰＬＣモデムを電源回路部と一体に構成するとして説明したが、本発明は、電源回路部がＰＬＣモデムとは別体として構成されている場合にも適用することができる。

前述した本発明の実施形態によれば、電力線通信用の信号を電源線に重畳し、電力線からの信号を分離するための信号重畳用トランス、電源回路に電力線通信用の信号が入り込まないようにするフィルタを不要とすることができ、また、高価なバランス型のバンドパスフィルタに代わって安価なアンバランス型のフィルタを使用することができるので、電源回路を含むＰＬＣモデムの回路構成を簡略化し、コストの低減を図ることができる。

本発明が適用される電力線通信システムの構成例を示すブロック図である。本発明の一実施形態によるＰＬＣモデムの構成を示すブロック図である。図２に示すＰＬＣモデムの電源回路部３１の構成を示すブロック図である。従来技術による電力線通信のための信号を電力線に重畳する信号重畳方法を説明する電力線通信用モデムの電源回路の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１１〜１５ＰＬＣモデム
１６ベースステーション
１７スイッチハブ
１８メディアコンバータ
１９ネットワーク
２０電力線
２１ＵＳＢ回線
２２ Ethernet（登録商標）回線
２３ＣＰＵ
２４、２７ＳＲＡＭ
２５ＥＥＰＲＯＭ
２６フラッシュＲＯＭ
２８ＡＩＳＣ
２９ＰＬＣ専用ＩＣ
３０フロントエンド
３１電源回路部
３２表示部
３５ダイオードブリッジ
３６スイッチング回路
３７フォトカプラ
３８フィルタ回路
３９ＡＣプラグ
Ｔ１電源トランス
Ｔ２信号重畳用トランス
Ｃ１〜Ｃ８コンデンサ
Ｄ１〜Ｄ３整流用ダイオード
Ｌ１、Ｌ２インダクター
Ｒ１、Ｒ２レギュレータ
ＢＰＦ１、ＢＰＦ２バンドパスフィルタ回路
Ｐ１〜Ｐ３は直流電源出力端子

Claims

電力線通信用モデムにおける電力線への信号重畳方法において、前記電力線通信用モデムは、前記電力線に１次巻線が接続された電源トランスと、該電源トランスの２次巻線に前記電力線通信用モデムの構成機器に直流電源を供給する直流電源供給端子を有する整流回路とを備え、前記電力線通信用モデムの電力線通信用信号回路からの信号を前記直流電源供給端子に供給して、通信信号を前記電力線に重畳し、前記電力線からの通信信号を前記直流電源供給端子を介して前記電力線通信用信号回路に渡すこと特徴とする電力線通信用モデムにおける電力線への信号重畳方法。
前記電力線通信用信号回路と前記直流電源供給端子との間での信号の授受が、前記電力線通信用信号回路と前記直流電源供給端子との間に設けられるアンバランス型バンドパスフィルタを介して行われることを特徴とする請求項１記載の電力線通信用モデムにおける電力線への信号重畳方法。
電力線へ信号を重畳して通信を行う電力線通信用モデムにおいて、前記電力線に１次巻線が接続された電源トランスと、該電源トランスの２次巻線に前記電力線通信用モデムの構成機器に直流電源を供給する直流電源供給端子を有する整流回路とを備え、前記電力線通信用モデムの電力線通信用信号回路からの通信信号を前記直流電源供給端子に供給して、通信信号を前記電力線に重畳し、前記電力線からの通信信号を直流電源供給端子を介して前記電力線通信用信号回路に渡すように、前記電力線通信用信号回路と前記直流電源供給端子とが接続されていること特徴とする電力線通信用モデム。
前記電力線通信用信号回路と前記直流電源供給端子との間に、アンバランス型バンドパスフィルタが備えられていることを特徴とする請求項１記載の電力線通信用モデム。