JP2000353991A - 信号伝送回路 - Google Patents
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- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B3/00—Line transmission systems
- H04B3/54—Systems for transmission via power distribution lines
- H04B3/56—Circuits for coupling, blocking, or by-passing of signals
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B2203/00—Indexing scheme relating to line transmission systems
- H04B2203/54—Aspects of powerline communications not already covered by H04B3/54 and its subgroups
- H04B2203/5404—Methods of transmitting or receiving signals via power distribution lines
- H04B2203/5425—Methods of transmitting or receiving signals via power distribution lines improving S/N by matching impedance, noise reduction, gain control
-
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- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
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- H04B2203/5429—Applications for powerline communications
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- H04B2203/5462—Systems for power line communications
- H04B2203/5483—Systems for power line communications using coupling circuits
Abstract
(57)【要約】
【課題】 電力供給本線を介した高伝送速度の信号伝送
を可能とし、干渉を受けにくい回路を提供する。 【解決手段】 本回路は、本線電圧の流電気的（ｇａｌ
ｖａｎｉｃ）分離のためのトランスジューサ（１３）を
そなえる。情報信号の周波数から本線周波数を分離する
ためトランスジューサの本線側巻線（Ｌ１）をコンデン
サ（Ｃ１）と直列に接続する。本線側巻線をトランスジ
ューサの巻線（Ｌ２、Ｌ３）と疎結合し、０．８から
０．９８の結合度で本線から流電気的に分離する。これ
によりトランスジューサは、所望の本線側漂遊インダク
タンスを得る。回路の定数決定は、回路が本線で送信時
に低、受信時に高インピーダンスとなり、アプリケーシ
ョン側端子に高レベルの受信信号を与え、広い周波数範
囲内で本線インピーダンス変動に影響されにくい広帯域
周波数応答をそなえるように行われる。
を可能とし、干渉を受けにくい回路を提供する。 【解決手段】 本回路は、本線電圧の流電気的（ｇａｌ
ｖａｎｉｃ）分離のためのトランスジューサ（１３）を
そなえる。情報信号の周波数から本線周波数を分離する
ためトランスジューサの本線側巻線（Ｌ１）をコンデン
サ（Ｃ１）と直列に接続する。本線側巻線をトランスジ
ューサの巻線（Ｌ２、Ｌ３）と疎結合し、０．８から
０．９８の結合度で本線から流電気的に分離する。これ
によりトランスジューサは、所望の本線側漂遊インダク
タンスを得る。回路の定数決定は、回路が本線で送信時
に低、受信時に高インピーダンスとなり、アプリケーシ
ョン側端子に高レベルの受信信号を与え、広い周波数範
囲内で本線インピーダンス変動に影響されにくい広帯域
周波数応答をそなえるように行われる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、強いインピーダン
ス変動と干渉を受ける一般の電力供給本線のような伝送
媒体を介して電気信号を伝送するための伝送回路に関す
るものである。
ス変動と干渉を受ける一般の電力供給本線のような伝送
媒体を介して電気信号を伝送するための伝送回路に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】電気および電子装置および機器の監視と
制御における電子信号の伝送のため、電話、電子メール
およびインターネットの接続を提供するため、そして他
のデータネットワークのために、通常それぞれ専用の回
線が設けられる。対応する費用のため、種々の機会に一
般の電力供給本線の既設線をデータ伝送に使用すること
が試みられてきた。電力供給本線の低電圧部（中部ヨー
ロッパでは、２３０Ｖ、５０Ｈｚ）に対して、ヨーロッ
パ規格ＣＥＮＥＬＥＣ ＥＮ５００６５は、情報伝送に
対して９ｋＨｚから９５ｋＨｚの周波数帯域Ａ、９５ｋ
Ｈｚから１２５ｋＨｚの周波数帯域Ｂ、１２５ｋＨｚか
ら１４０ｋＨｚの周波数帯域Ｃ、１４０ｋＨｚから１４
８．５ｋＨｚの周波数帯域Ｄを規定している。米国また
は日本では、５００ｋＨｚまでの周波数範囲が利用でき
る。将来は、３０ＭＨｚまでの周波数の利用可能性が予
想されている。
制御における電子信号の伝送のため、電話、電子メール
およびインターネットの接続を提供するため、そして他
のデータネットワークのために、通常それぞれ専用の回
線が設けられる。対応する費用のため、種々の機会に一
般の電力供給本線の既設線をデータ伝送に使用すること
が試みられてきた。電力供給本線の低電圧部（中部ヨー
ロッパでは、２３０Ｖ、５０Ｈｚ）に対して、ヨーロッ
パ規格ＣＥＮＥＬＥＣ ＥＮ５００６５は、情報伝送に
対して９ｋＨｚから９５ｋＨｚの周波数帯域Ａ、９５ｋ
Ｈｚから１２５ｋＨｚの周波数帯域Ｂ、１２５ｋＨｚか
ら１４０ｋＨｚの周波数帯域Ｃ、１４０ｋＨｚから１４
８．５ｋＨｚの周波数帯域Ｄを規定している。米国また
は日本では、５００ｋＨｚまでの周波数範囲が利用でき
る。将来は、３０ＭＨｚまでの周波数の利用可能性が予
想されている。
【０００３】電力供給本線を介したデータ伝送のための
従来のシステムは、ＳＧＳトムソン（ＳＧＳ−Ｔｈｏｍ
ｓｏｎ）社、ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｓｔ．ｃｏｍ.の
アプリケーションノートＡＮ６５５に開示されている。
このシステムは、約１３１ｋＨｚおよび１３３ｋＨｚの
周波数での周波数変調により送信される信号を発生し、
受信するためのモデムを有する。モデムの本線との結合
は、伝送回路によって行われる。この伝送回路では、変
成器が本線からの流電気分離を行う。
従来のシステムは、ＳＧＳトムソン（ＳＧＳ−Ｔｈｏｍ
ｓｏｎ）社、ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｓｔ．ｃｏｍ.の
アプリケーションノートＡＮ６５５に開示されている。
このシステムは、約１３１ｋＨｚおよび１３３ｋＨｚの
周波数での周波数変調により送信される信号を発生し、
受信するためのモデムを有する。モデムの本線との結合
は、伝送回路によって行われる。この伝送回路では、変
成器が本線からの流電気分離を行う。
【０００４】このようなシステムの変成器は、通常、使
用周波数に対する帯域幅の小さなフィルタを形成するよ
うにコンデンサに接続される。したがって、一方では、
モデムが発生する信号の高調波、他方では５０Ｈｚまた
は６０Ｈｚの本線周波数と本線の種々の干渉がフィルタ
で除去される。
用周波数に対する帯域幅の小さなフィルタを形成するよ
うにコンデンサに接続される。したがって、一方では、
モデムが発生する信号の高調波、他方では５０Ｈｚまた
は６０Ｈｚの本線周波数と本線の種々の干渉がフィルタ
で除去される。
【０００５】電力供給本線を介したデータ伝送のための
もう１つの伝送回路がＷＯ９８／４０９８０に開示され
ている。この伝送回路は、空気変成器を含み、この空気
変成器は、特定の本線インピーダンスとできる限り良好
な整合が得られるように接続される。
もう１つの伝送回路がＷＯ９８／４０９８０に開示され
ている。この伝送回路は、空気変成器を含み、この空気
変成器は、特定の本線インピーダンスとできる限り良好
な整合が得られるように接続される。
【０００６】電力供給本線を介した通信のための基本的
な回路図は、ＤＥ−Ｃ−４００３６５３にも示されてい
る。
な回路図は、ＤＥ−Ｃ−４００３６５３にも示されてい
る。
【０００７】しかし、公知のシステムでは、限定された
伝送レートしか達成できない。その原因は、電力供給本
線のかなりの干渉電圧と相互減衰である。したがって、
ＳＧＳトムソンのシステムでは、１２００ビット／秒の
伝送レートしか得られない。
伝送レートしか達成できない。その原因は、電力供給本
線のかなりの干渉電圧と相互減衰である。したがって、
ＳＧＳトムソンのシステムでは、１２００ビット／秒の
伝送レートしか得られない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、電力
供給本線を介した高伝送速度の信号伝送を可能とし、干
渉を受けにくい回路を提供することである。
供給本線を介した高伝送速度の信号伝送を可能とし、干
渉を受けにくい回路を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】この目的は、請求項１に
開示された伝送回路によって満たされる。従属請求項
は、本発明の好適実施例に関連している。
開示された伝送回路によって満たされる。従属請求項
は、本発明の好適実施例に関連している。
【００１０】電力供給本線は、通常、国によるが、１５
０から５００ｋＨｚ、将来は３０ＭＨｚまでの関心のあ
る周波数範囲で１Ωから１００Ωのオームインピーダン
スをそなえている。誘導インピーダンスは、非常に高く
なることがあり、電流と電圧との間の位相角が４５度、
場合によっては、ほぼ９０度になる。本発明は、電力供
給本線に接続された伝送回路により、干渉に強く、信号
レベルが本線インピーダンスの通常の変動にあまり影響
されない高速度データ伝送を達成する。
０から５００ｋＨｚ、将来は３０ＭＨｚまでの関心のあ
る周波数範囲で１Ωから１００Ωのオームインピーダン
スをそなえている。誘導インピーダンスは、非常に高く
なることがあり、電流と電圧との間の位相角が４５度、
場合によっては、ほぼ９０度になる。本発明は、電力供
給本線に接続された伝送回路により、干渉に強く、信号
レベルが本線インピーダンスの通常の変動にあまり影響
されない高速度データ伝送を達成する。
【００１１】使用周波数範囲の各周波数範囲で実際に予
想される本線インピーダンスの範囲内の本線インピーダ
ンスの変化で伝達される信号のレベル変化は、３ｄＢ以
下、より好ましくは２ｄＢまたは１．５ｄＢ以下である
ことが好ましい。
想される本線インピーダンスの範囲内の本線インピーダ
ンスの変化で伝達される信号のレベル変化は、３ｄＢ以
下、より好ましくは２ｄＢまたは１．５ｄＢ以下である
ことが好ましい。
【００１２】請求項２によれば、電力供給本線から流電
気的分離を行う伝送回路は、広帯域伝送回路として設計
される。ここで、広帯域伝送回路とは、３ｄＢ帯域幅が
好ましくは、１０％以上であることを意味する。広帯域
特性であれば、信号周波数が変化したときに伝達される
信号のレベルが平らとなるので、信号レベルが信号周波
数によってあまり変わらない。これにより、より広い周
波数範囲の中で、たとえばＣＥＮＥＬＥＣ規格の周波数
帯域ＡからＤの１つまたは数個の中で多数の周波数を同
時に使用することができる。そうすることにより、１つ
または数個の搬送波周波数で両側帯波変調により信号を
伝送することができる。したがって、帯域幅の小さい伝
送回路の場合に比べて、ずっと多くの情報を同時により
伝送することができる。このようにして、ＩＳＤＮと同
等のデータ伝送を達成することができる。
気的分離を行う伝送回路は、広帯域伝送回路として設計
される。ここで、広帯域伝送回路とは、３ｄＢ帯域幅が
好ましくは、１０％以上であることを意味する。広帯域
特性であれば、信号周波数が変化したときに伝達される
信号のレベルが平らとなるので、信号レベルが信号周波
数によってあまり変わらない。これにより、より広い周
波数範囲の中で、たとえばＣＥＮＥＬＥＣ規格の周波数
帯域ＡからＤの１つまたは数個の中で多数の周波数を同
時に使用することができる。そうすることにより、１つ
または数個の搬送波周波数で両側帯波変調により信号を
伝送することができる。したがって、帯域幅の小さい伝
送回路の場合に比べて、ずっと多くの情報を同時により
伝送することができる。このようにして、ＩＳＤＮと同
等のデータ伝送を達成することができる。
【００１３】帯域幅が大きいためにより多くの干渉信号
を受信し、その結果、伝送エラーを生じる危険性は、微
微たるものであることがわかっている。電力供給本線上
の多数の干渉信号は、非常に短いものしかなく、狭い周
波数範囲に限定されるからである。したがって、それら
の干渉信号は、受信器で容易に訂正することができる。
そのとき、本発明により可能となる高伝送レートは、必
要な場合、エラー訂正コードの伝達にも使用される。
を受信し、その結果、伝送エラーを生じる危険性は、微
微たるものであることがわかっている。電力供給本線上
の多数の干渉信号は、非常に短いものしかなく、狭い周
波数範囲に限定されるからである。したがって、それら
の干渉信号は、受信器で容易に訂正することができる。
そのとき、本発明により可能となる高伝送レートは、必
要な場合、エラー訂正コードの伝達にも使用される。
【００１４】伝送回路６の広帯域の特徴により、生産時
に所望の周波数範囲とのマッチングを不要にすることも
できる。広帯域の特徴は、実際に生じるどの本線インピ
ーダンスでも維持されるべきである。個々の本線インピ
ーダンスに対して、それぞれの伝達関数の減少は、使用
周波数範囲にわたって３ｄＢ以下、好ましくは２ｄＢま
たは１．５ｄＢ以下であるべきである。
に所望の周波数範囲とのマッチングを不要にすることも
できる。広帯域の特徴は、実際に生じるどの本線インピ
ーダンスでも維持されるべきである。個々の本線インピ
ーダンスに対して、それぞれの伝達関数の減少は、使用
周波数範囲にわたって３ｄＢ以下、好ましくは２ｄＢま
たは１．５ｄＢ以下であるべきである。
【００１５】請求項３の実施例は、電力供給本線からの
流電気的（ｇａｌｖａｎｉｃ）分離のために特に有用で
ある。誘導性のトランスジューサ（変成器）の代わりと
して、ほとんど容量性の結合の本線接続回路も考えられ
る。
流電気的（ｇａｌｖａｎｉｃ）分離のために特に有用で
ある。誘導性のトランスジューサ（変成器）の代わりと
して、ほとんど容量性の結合の本線接続回路も考えられ
る。
【００１６】第１の巻線と第２の巻線との間が疎結合さ
れた請求項４の実施例には、巻数が２、３の巻線、した
がって、オーム抵抗が小さい巻線でも、ある漂遊インダ
クタンスが生じるという利点がある。漂遊インダクタン
スは、第２の巻線の短絡があるときに生じる、第１の巻
線で測定されるトランスジューサのインダクタンスにほ
ぼ等しい。後で更に詳しく説明するように、漂遊インダ
クタンスは、周波数応答に好ましい影響を及ぼす。本接
続では、結合レートが０．９８以下の疎結合がある。し
かし、結合レートが０．８より小さくなると、伝送され
る信号の強い結合が生じ得る。したがって、好ましい結
合レートは、０．８と０．９８との間、より好ましくは
０．８８と０．９６との間である。上記領域の疎結合
は、請求項５に開示されたようなギャップ付きコアをそ
なえたトランスジューサによって簡単に達成することが
できる。ギャップは、コアの磁気特性が温度変動、サン
プル変動にあまり左右されないようにもする。巻線の側
の所望の漂遊インダクタンスは、より強い結合で、それ
ぞれの巻線に直列の対応して定数決定された付加的なイ
ンダクタンスによって達成することもできる。
れた請求項４の実施例には、巻数が２、３の巻線、した
がって、オーム抵抗が小さい巻線でも、ある漂遊インダ
クタンスが生じるという利点がある。漂遊インダクタン
スは、第２の巻線の短絡があるときに生じる、第１の巻
線で測定されるトランスジューサのインダクタンスにほ
ぼ等しい。後で更に詳しく説明するように、漂遊インダ
クタンスは、周波数応答に好ましい影響を及ぼす。本接
続では、結合レートが０．９８以下の疎結合がある。し
かし、結合レートが０．８より小さくなると、伝送され
る信号の強い結合が生じ得る。したがって、好ましい結
合レートは、０．８と０．９８との間、より好ましくは
０．８８と０．９６との間である。上記領域の疎結合
は、請求項５に開示されたようなギャップ付きコアをそ
なえたトランスジューサによって簡単に達成することが
できる。ギャップは、コアの磁気特性が温度変動、サン
プル変動にあまり左右されないようにもする。巻線の側
の所望の漂遊インダクタンスは、より強い結合で、それ
ぞれの巻線に直列の対応して定数決定された付加的なイ
ンダクタンスによって達成することもできる。
【００１７】請求項６の第１のキャパシタンスは、第１
の巻線のインダクタンスとともに、受信信号の周波数か
ら５０Ｈｚまたは６０Ｈｚという、より低い本線周波数
を分離するための高域フィルタを形成する。
の巻線のインダクタンスとともに、受信信号の周波数か
ら５０Ｈｚまたは６０Ｈｚという、より低い本線周波数
を分離するための高域フィルタを形成する。
【００１８】請求項６から８の特徴は、更に、非常に低
い本線インピーダンスで送信される信号の強い減衰を避
けることにも寄与する。これは、請求項６のキャパシタ
ンスは、約１Ωの低い本線インピーダンスで漂遊インダ
クタンスと共振回路を形成し、この共振回路は、本線で
充分な信号レベルを与えるが、充分に広帯域であるの
で、周波数応答を劣化させないという事実による。受動
部品のコストは、体積にほぼ比例するので、トランスジ
ューサとキャパシタンスが請求項７に開示されたのとほ
ぼ同じ構造的体積をそなえるときに最も安価な実施例が
得られ、しかも漂遊インダクタンスとキャパシタンス
は、共振条件を満足する。請求項８の特徴によれば、ト
ランスジューサの第１の巻線は、より低い内部オーム抵
抗をそなえ、その結果、低い本線インピーダンスで信号
レベルも高くなる。
い本線インピーダンスで送信される信号の強い減衰を避
けることにも寄与する。これは、請求項６のキャパシタ
ンスは、約１Ωの低い本線インピーダンスで漂遊インダ
クタンスと共振回路を形成し、この共振回路は、本線で
充分な信号レベルを与えるが、充分に広帯域であるの
で、周波数応答を劣化させないという事実による。受動
部品のコストは、体積にほぼ比例するので、トランスジ
ューサとキャパシタンスが請求項７に開示されたのとほ
ぼ同じ構造的体積をそなえるときに最も安価な実施例が
得られ、しかも漂遊インダクタンスとキャパシタンス
は、共振条件を満足する。請求項８の特徴によれば、ト
ランスジューサの第１の巻線は、より低い内部オーム抵
抗をそなえ、その結果、低い本線インピーダンスで信号
レベルも高くなる。
【００１９】請求項９の実施例では、結果として受信信
号の信号レベルが増幅される。請求項１０は、デジタル
データの伝送のためのシステムでの伝送回路の使用に関
するものである。
号の信号レベルが増幅される。請求項１０は、デジタル
データの伝送のためのシステムでの伝送回路の使用に関
するものである。
【００２０】図面を参照して比較例とともに、本発明の
好適実施例を説明する。
好適実施例を説明する。
【００２１】
【発明の実施の形態】図１に示されたシステムは、一般
の電力供給本線を介したデジタルデータの送信と受信を
行うことができる。電力供給本線１は、２３０Ｖで５０
Ｈｚの低電圧本線である。本線１の中性線２と相線３
に、伝送回路６の本線側端子４、５がそれぞれ接続され
る。伝送回路６は、流電気的にシステムの他の部分を本
線１から分離する。また一方で伝送回路６は、デジタル
データで変調された信号を本線１から第１のアプリケー
ション側端子７に伝達し、また逆方向に第２のアプリケ
ーション側端子８から本線１に伝達する。第１のアプリ
ケーション側端子７は、受信増幅器をそなえる受信回路
９によりモデム１０に接続される。モデム１０は、送信
増幅器１１を介して伝送回路６の第２のアプリケーショ
ン側端子８とも結合される。デジタルデータの入力と出
力とに対して、モデム１０は、データ線１２をそなえ
る。
の電力供給本線を介したデジタルデータの送信と受信を
行うことができる。電力供給本線１は、２３０Ｖで５０
Ｈｚの低電圧本線である。本線１の中性線２と相線３
に、伝送回路６の本線側端子４、５がそれぞれ接続され
る。伝送回路６は、流電気的にシステムの他の部分を本
線１から分離する。また一方で伝送回路６は、デジタル
データで変調された信号を本線１から第１のアプリケー
ション側端子７に伝達し、また逆方向に第２のアプリケ
ーション側端子８から本線１に伝達する。第１のアプリ
ケーション側端子７は、受信増幅器をそなえる受信回路
９によりモデム１０に接続される。モデム１０は、送信
増幅器１１を介して伝送回路６の第２のアプリケーショ
ン側端子８とも結合される。デジタルデータの入力と出
力とに対して、モデム１０は、データ線１２をそなえ
る。
【００２２】伝送回路６、受信回路９、送信増幅器１１
およびモデム１０は、図示されない基準電位（アース）
に結合される。
およびモデム１０は、図示されない基準電位（アース）
に結合される。
【００２３】モデム１０は、送信すべきデータをデータ
線１２から受信し、ＣＥＮＥＬＥＣ規格の周波数範囲、
たとえば、１１０ｋＨｚ±１５ｋＨｚまたは１２２ｋＨ
ｚ±２８ｋＨｚの周波数範囲の対応して変調された信号
を発生する。変調された信号は、送信増幅器１１を介し
て伝送回路６に与えられる。伝送回路６は、変調された
信号を本線１の電圧に重畳する。モデム１０は、１つま
たは数個の搬送波周波数の両側帯波変調を適用する。モ
デム１０は、データの伝送のためにできる限り完全に表
示された周波数範囲を使用する。
線１２から受信し、ＣＥＮＥＬＥＣ規格の周波数範囲、
たとえば、１１０ｋＨｚ±１５ｋＨｚまたは１２２ｋＨ
ｚ±２８ｋＨｚの周波数範囲の対応して変調された信号
を発生する。変調された信号は、送信増幅器１１を介し
て伝送回路６に与えられる。伝送回路６は、変調された
信号を本線１の電圧に重畳する。モデム１０は、１つま
たは数個の搬送波周波数の両側帯波変調を適用する。モ
デム１０は、データの伝送のためにできる限り完全に表
示された周波数範囲を使用する。
【００２４】同等のシステムにより、やはり本線１を介
して伝送される表示された周波数範囲の信号は、伝送回
路６で５０Ｈｚの本線周波数から分離され、受信回路９
を介してモデム１０に伝達される。モデム１０は、復調
により、その信号の中に含まれているデータを取得し、
データ線１２に出力する。
して伝送される表示された周波数範囲の信号は、伝送回
路６で５０Ｈｚの本線周波数から分離され、受信回路９
を介してモデム１０に伝達される。モデム１０は、復調
により、その信号の中に含まれているデータを取得し、
データ線１２に出力する。
【００２５】図２は、伝送回路６の回路図を示す。伝送
回路６は、一方の側の本線側端子４、５を他方の側のア
プリケーション側端子７、８から流電気的に分離するた
めの誘導トランスジューサ１３（変成器）を含む。トラ
ンスジューサ１３は、本線に送る信号を送信増幅器から
受け、本線から受けた信号を受信回路に送る役目も果た
す。
回路６は、一方の側の本線側端子４、５を他方の側のア
プリケーション側端子７、８から流電気的に分離するた
めの誘導トランスジューサ１３（変成器）を含む。トラ
ンスジューサ１３は、本線に送る信号を送信増幅器から
受け、本線から受けた信号を受信回路に送る役目も果た
す。
【００２６】トランスジューサ１３は、本線側端子４、
５の間に第１のコンデンサＣ１と直列に配置された第１
の巻線Ｌ１をそなえている。トランスジューサ１３は、
グラウンド端子１４と受信回路９に接続された第１のア
プリケーション側端子７との間にあって、第１の巻線Ｌ
１から流電気的に分離された、第２の巻線Ｌ２と第３の
巻線Ｌ３との直列回路をもそなえている。第２の巻線と
第３の巻線との間の接続点は第２のアプリケーション側
端子８に接続され、第２のアプリケーション側端子８
は、送信増幅器１１に至る。第２のコンデンサＣ２が第
２の巻線Ｌ２と第３の巻線Ｌ３との直列回路に並列に配
置されている。
５の間に第１のコンデンサＣ１と直列に配置された第１
の巻線Ｌ１をそなえている。トランスジューサ１３は、
グラウンド端子１４と受信回路９に接続された第１のア
プリケーション側端子７との間にあって、第１の巻線Ｌ
１から流電気的に分離された、第２の巻線Ｌ２と第３の
巻線Ｌ３との直列回路をもそなえている。第２の巻線と
第３の巻線との間の接続点は第２のアプリケーション側
端子８に接続され、第２のアプリケーション側端子８
は、送信増幅器１１に至る。第２のコンデンサＣ２が第
２の巻線Ｌ２と第３の巻線Ｌ３との直列回路に並列に配
置されている。
【００２７】第１のコンデンサＣ１と第１の巻線Ｌ１
は、５０Ｈｚの本線周波数から１１０ｋＨｚ±１５ｋＨ
ｚまたは１２２ｋＨｚ±２８ｋＨｚの信号周波数を分離
するための高域フィルタを形成する。第２のコンデンサ
Ｃ２は、第２の巻線Ｌ２と第３の巻線Ｌ３との直列回路
と一緒に信号周波数に対する広帯域共振回路を形成す
る。
は、５０Ｈｚの本線周波数から１１０ｋＨｚ±１５ｋＨ
ｚまたは１２２ｋＨｚ±２８ｋＨｚの信号周波数を分離
するための高域フィルタを形成する。第２のコンデンサ
Ｃ２は、第２の巻線Ｌ２と第３の巻線Ｌ３との直列回路
と一緒に信号周波数に対する広帯域共振回路を形成す
る。
【００２８】図２の回路の定数決定は、信号を本線１に
送信するために、以下の側面のもとで行われる。
送信するために、以下の側面のもとで行われる。
【００２９】従来の送信増幅器は、出力インピーダンス
が数オームであるのに対して、本線インピーダンスは、
しばしば、より低くなり、１以下に下がることもあり得
る。本線１と送信増幅器１１との間のインピーダンス整
合のため、第１の巻線Ｌ１は、第２の巻線Ｌ２より巻数
を少なくして、ｎ１＜ｎ２とすべきである。本実施例で
は、約１：６のインピーダンス変換が達成される。
が数オームであるのに対して、本線インピーダンスは、
しばしば、より低くなり、１以下に下がることもあり得
る。本線１と送信増幅器１１との間のインピーダンス整
合のため、第１の巻線Ｌ１は、第２の巻線Ｌ２より巻数
を少なくして、ｎ１＜ｎ２とすべきである。本実施例で
は、約１：６のインピーダンス変換が達成される。
【００３０】ＣＥＮＥＬＥＣ規格のような規格は、本線
１上の信号伝送に対する最大電力と最大電圧を規定す
る。低い本線インピーダンスでも伝送される信号の最大
許容電圧を得るために、トランスジューサ１３の巻線の
内部抵抗、特に第１の巻線Ｌ１の内部抵抗は、１Ωより
ずっと小さくすべきであり、より好ましくは０．１Ωよ
り小さくすべきである。したがって、第１の巻線Ｌ１に
ついては、オーム抵抗が約０．０３Ωの銅線のわずかｎ
１＝５の巻線が選択される。
１上の信号伝送に対する最大電力と最大電圧を規定す
る。低い本線インピーダンスでも伝送される信号の最大
許容電圧を得るために、トランスジューサ１３の巻線の
内部抵抗、特に第１の巻線Ｌ１の内部抵抗は、１Ωより
ずっと小さくすべきであり、より好ましくは０．１Ωよ
り小さくすべきである。したがって、第１の巻線Ｌ１に
ついては、オーム抵抗が約０．０３Ωの銅線のわずかｎ
１＝５の巻線が選択される。
【００３１】更に、巻線Ｌ１とＬ２は、０．９８より小
さい結合率で比較的疎結合されるだけである。これによ
り、トランスジューサ１３は、巻線Ｌ１で測定できる、
ある漂遊インダクタンスを取得する。この漂遊インダク
タンスは、コンデンサＣ１とともに、平衡周波数応答を
与えることができる。すなわち、信号減衰が信号周波数
と本線インピーダンスにあまり依存しないようにするこ
とができる。
さい結合率で比較的疎結合されるだけである。これによ
り、トランスジューサ１３は、巻線Ｌ１で測定できる、
ある漂遊インダクタンスを取得する。この漂遊インダク
タンスは、コンデンサＣ１とともに、平衡周波数応答を
与えることができる。すなわち、信号減衰が信号周波数
と本線インピーダンスにあまり依存しないようにするこ
とができる。
【００３２】漂遊インダクタンスＬstrとコンデンサＣ
１の値は、本線のインピーダンスとともに信号伝送に使
用される周波数帯域の中で、本線インピーダンスに対す
る伝達関数の依存ができる限り小さくなるように選択さ
れる。本線インピーダンスが高い（約１００Ω）場合に
は、Ｃ１とＬstrの直列共振回路は、強く減衰され、共
振は、伝送特性にほとんど影響しない。しかし、本線イ
ンピーダンスが低い（約１Ω）場合には、共振は、本線
１に伝送される信号の電圧の減衰を防止する。オーム抵
抗がまだ残っているため、共振回路の共振特性は、常に
広帯域のままになる。
１の値は、本線のインピーダンスとともに信号伝送に使
用される周波数帯域の中で、本線インピーダンスに対す
る伝達関数の依存ができる限り小さくなるように選択さ
れる。本線インピーダンスが高い（約１００Ω）場合に
は、Ｃ１とＬstrの直列共振回路は、強く減衰され、共
振は、伝送特性にほとんど影響しない。しかし、本線イ
ンピーダンスが低い（約１Ω）場合には、共振は、本線
１に伝送される信号の電圧の減衰を防止する。オーム抵
抗がまだ残っているため、共振回路の共振特性は、常に
広帯域のままになる。
【００３３】Ｃ１とＬ１の値の選択のもう１つの基準
は、これらの部品のコストは、それらの体積にほぼ比例
し、本線電圧に対する絶縁能力に対する要求のもとで、
体積は、キャパシタンスＣ１とトランスジューサ１３の
インダクタンスに比例するという事実から生じる。Ｃ１
とＬstrとの積によって決まる共振周波数を固定する
と、コンデンサＣ１とトランスジューサ１３との全体の
コストは、両者がほぼ同じ構造体積となるときに最小に
することができる。
は、これらの部品のコストは、それらの体積にほぼ比例
し、本線電圧に対する絶縁能力に対する要求のもとで、
体積は、キャパシタンスＣ１とトランスジューサ１３の
インダクタンスに比例するという事実から生じる。Ｃ１
とＬstrとの積によって決まる共振周波数を固定する
と、コンデンサＣ１とトランスジューサ１３との全体の
コストは、両者がほぼ同じ構造体積となるときに最小に
することができる。
【００３４】商用部品では、これらの必要条件は、図２
に示されるインダクタンスと巻数、第１の巻線Ｌ１と第
２の巻線Ｌ２との間の結合度ｋ＝０．９３５、結果とし
て得られる漂遊インダクタンス１．６μＨおよびコンデ
ンサＣ１のキャパシタンス２μＦで満たされる。
に示されるインダクタンスと巻数、第１の巻線Ｌ１と第
２の巻線Ｌ２との間の結合度ｋ＝０．９３５、結果とし
て得られる漂遊インダクタンス１．６μＨおよびコンデ
ンサＣ１のキャパシタンス２μＦで満たされる。
【００３５】図３は、図２の伝送回路の送信動作の際の
周波数応答を示す。横軸は、アプリケーション側端子８
で非常に低抵抗の送信増幅器に接続される６５ｋＨｚか
ら１５５ｋＨｚの信号の周波数を目盛り当たり１５ｋＨ
ｚでプロットされる。縦軸は、トランスジューサ１３か
ら伝達され、本線側端子４、５で測定される信号のレベ
ル（振幅）を任意の基準電圧に対してｄＢでプロットさ
れる。曲線群は、異なる本線インピーダンスに対する周
波数応答を表す。本線インピーダンスは、指数１から８
で示される。すなわち、純粋にオーム性の１Ωのインピ
ーダンスと、純粋にオーム性の１００Ωのインピーダン
スと、１Ωのオーム抵抗および１μＨから８μＨのイン
ダクタンスとが示されている。
周波数応答を示す。横軸は、アプリケーション側端子８
で非常に低抵抗の送信増幅器に接続される６５ｋＨｚか
ら１５５ｋＨｚの信号の周波数を目盛り当たり１５ｋＨ
ｚでプロットされる。縦軸は、トランスジューサ１３か
ら伝達され、本線側端子４、５で測定される信号のレベ
ル（振幅）を任意の基準電圧に対してｄＢでプロットさ
れる。曲線群は、異なる本線インピーダンスに対する周
波数応答を表す。本線インピーダンスは、指数１から８
で示される。すなわち、純粋にオーム性の１Ωのインピ
ーダンスと、純粋にオーム性の１００Ωのインピーダン
スと、１Ωのオーム抵抗および１μＨから８μＨのイン
ダクタンスとが示されている。
【００３６】この場合には、１１０ｋＨｚである平均信
号周波数に対して約±１４％である±１５ｋＨｚの範囲
内の各周波数で、実際に予想される本線インピーダンス
の範囲内の本線インピーダンスの変化による伝送される
信号のレベル変化は、１．５ｄＢであることが好まし
い。個々の本線インピーダンスに対して、使用周波数
（これは全体で３０ｋＨｚ、すなわち平均周波数の２８
％を超える）にわたって、それぞれの伝達関数の減少
は、わずか１．５ｄＢ以下であるべきである。伝送回路
の３ｄＢ帯域幅は、最小減衰の中心周波数の±１０％以
上であるべきである。この中心周波数は、送出される信
号のレベルの本線側インピーダンスに対する依存をでき
る限り小さくするために使用される周波数の範囲の外側
にある。
号周波数に対して約±１４％である±１５ｋＨｚの範囲
内の各周波数で、実際に予想される本線インピーダンス
の範囲内の本線インピーダンスの変化による伝送される
信号のレベル変化は、１．５ｄＢであることが好まし
い。個々の本線インピーダンスに対して、使用周波数
（これは全体で３０ｋＨｚ、すなわち平均周波数の２８
％を超える）にわたって、それぞれの伝達関数の減少
は、わずか１．５ｄＢ以下であるべきである。伝送回路
の３ｄＢ帯域幅は、最小減衰の中心周波数の±１０％以
上であるべきである。この中心周波数は、送出される信
号のレベルの本線側インピーダンスに対する依存をでき
る限り小さくするために使用される周波数の範囲の外側
にある。
【００３７】図３は、これらの値が本実施例によって非
常に良好に満たされていることを示している。本線イン
ダクタンスが８μＨより更に高くなっても、周波数応答
の劣化は、予想されない。本線インダクタンスが大きく
なっても曲線群が広がらないということを曲線が示して
おり、エンベロープは、むしろ純粋にオーム性の本線イ
ンピーダンス（曲線１と８）および３μＨまでの本線イ
ンダクタンス（曲線２から４）によって決まるからであ
る。
常に良好に満たされていることを示している。本線イン
ダクタンスが８μＨより更に高くなっても、周波数応答
の劣化は、予想されない。本線インダクタンスが大きく
なっても曲線群が広がらないということを曲線が示して
おり、エンベロープは、むしろ純粋にオーム性の本線イ
ンピーダンス（曲線１と８）および３μＨまでの本線イ
ンダクタンス（曲線２から４）によって決まるからであ
る。
【００３８】図４は、伝送回路を変形してコンデンサＣ
１の値を２μＦから１μＦに減らしたときの伝達関数を
図３に対応して示す。ここで、本線インピーダンスの変
化による信号レベルの変化は、約７．５ｄＢ以下であ
り、伝達関数の最大減少は、既に示した周波数範囲で約
４ｄＢである。
１の値を２μＦから１μＦに減らしたときの伝達関数を
図３に対応して示す。ここで、本線インピーダンスの変
化による信号レベルの変化は、約７．５ｄＢ以下であ
り、伝達関数の最大減少は、既に示した周波数範囲で約
４ｄＢである。
【００３９】図５は、もう１つの変形の周波数応答を示
す。この変形では、コンデンサＣ１の値は、２μＦに保
持されるのに対して、第１の巻線Ｌ１と第２の巻線Ｌ２
との間の結合度ｋを０．９９に大きくする。その結果、
関心のある周波数範囲で最大レベル変化は、５．５ｄＢ
となり、伝達関数の最大減少が約２．４ｄＢとなる。図
４および５の値は、ある用途には、なお許容できる。使
用される両側帯波変調は、一定の本線インピーダンスで
周波数帯域の両側の減衰の差に対する感度よりも、本線
のインピーダンス変動によって生じ、周波数帯域全体に
均等に影響する減衰の変化に対する感度の方が低いから
である。
す。この変形では、コンデンサＣ１の値は、２μＦに保
持されるのに対して、第１の巻線Ｌ１と第２の巻線Ｌ２
との間の結合度ｋを０．９９に大きくする。その結果、
関心のある周波数範囲で最大レベル変化は、５．５ｄＢ
となり、伝達関数の最大減少が約２．４ｄＢとなる。図
４および５の値は、ある用途には、なお許容できる。使
用される両側帯波変調は、一定の本線インピーダンスで
周波数帯域の両側の減衰の差に対する感度よりも、本線
のインピーダンス変動によって生じ、周波数帯域全体に
均等に影響する減衰の変化に対する感度の方が低いから
である。
【００４０】図６は、コンデンサＣ１が１μＦで結合度
ｋが０．９９である変形の周波数応答を示す。関心のあ
る周波数範囲で示された本線インピーダンスの可能な変
化で伝送される信号の最大レベル変化は、ほとんど１２
ｄＢであり、伝達関数の最大減少は、ほとんど４ｄＢで
ある。したがって、このように変形された回路は、関心
のある周波数範囲において高伝送速度と低エラーレート
で信号を送出するのには、ほとんど適していない。
ｋが０．９９である変形の周波数応答を示す。関心のあ
る周波数範囲で示された本線インピーダンスの可能な変
化で伝送される信号の最大レベル変化は、ほとんど１２
ｄＢであり、伝達関数の最大減少は、ほとんど４ｄＢで
ある。したがって、このように変形された回路は、関心
のある周波数範囲において高伝送速度と低エラーレート
で信号を送出するのには、ほとんど適していない。
【００４１】図２の伝送回路の定数決定については、本
線１からの信号の受信の感度をできる限り高くする点に
ついて、以下の事項が成り立つ。
線１からの信号の受信の感度をできる限り高くする点に
ついて、以下の事項が成り立つ。
【００４２】第３の巻線Ｌ３の巻数ｎ３が比較的多いの
で、第１の巻線Ｌ１は、第２の巻線Ｌ２と第３の巻線Ｌ
３の直列回路に電圧変換され、したがって、アプリケー
ション側端子７への信号電圧が高くなる。
で、第１の巻線Ｌ１は、第２の巻線Ｌ２と第３の巻線Ｌ
３の直列回路に電圧変換され、したがって、アプリケー
ション側端子７への信号電圧が高くなる。
【００４３】コンデンサＣ２の値（ここでは３．３ｎ
Ｆ）は、トランスジューサ１３の並列接続されたインダ
クタンスとともに、信号周波数範囲内の共振周波数での
共振回路が得られる。したがって、伝送回路は、受信動
作の際、本線側端子４および５で比較的高インピーダン
スとなる。送信増幅器は、受信動作でも高抵抗に接続さ
れることが好ましい。
Ｆ）は、トランスジューサ１３の並列接続されたインダ
クタンスとともに、信号周波数範囲内の共振周波数での
共振回路が得られる。したがって、伝送回路は、受信動
作の際、本線側端子４および５で比較的高インピーダン
スとなる。送信増幅器は、受信動作でも高抵抗に接続さ
れることが好ましい。
【００４４】受信回路が端子７で非常に抵抗性が高けれ
ば、コンデンサＣ２とトランスジューサ１３とで構成さ
れる共振を広帯域にするためにコンデンサＣ２と並列
に、もう１つの抵抗を接続することができる。１ｄＢの
帯域幅は、信号伝送に使用される周波数帯域以上にする
ことが好ましい。
ば、コンデンサＣ２とトランスジューサ１３とで構成さ
れる共振を広帯域にするためにコンデンサＣ２と並列
に、もう１つの抵抗を接続することができる。１ｄＢの
帯域幅は、信号伝送に使用される周波数帯域以上にする
ことが好ましい。
【００４５】トランスジューサ１３は、継鉄とエアギャ
ップをそなえたＥ字形のコアをそなえることが都合がよ
い。エアギャップは、トランスジューサ１３の特性がサ
ンプルの変動と、コア材料（たとえば、フェライト）の
透磁率の温度変動によってあまり影響されないようにす
る。更に、所望の結合度が得られる。
ップをそなえたＥ字形のコアをそなえることが都合がよ
い。エアギャップは、トランスジューサ１３の特性がサ
ンプルの変動と、コア材料（たとえば、フェライト）の
透磁率の温度変動によってあまり影響されないようにす
る。更に、所望の結合度が得られる。
【００４６】しかし、ギャップは、漂遊磁界が放出され
たり、干渉磁界が受信されたり、結合度が約０．８８ま
たは更に０．８より小さくなったりするほど大きくすべ
きではない。このような疎結合では、トランスジューサ
は、信号を過剰に減衰するからである。
たり、干渉磁界が受信されたり、結合度が約０．８８ま
たは更に０．８より小さくなったりするほど大きくすべ
きではない。このような疎結合では、トランスジューサ
は、信号を過剰に減衰するからである。
【００４７】更に、本伝送回路６の定数決定は、本伝送
回路が本線１で送信時に低インピーダンス、受信時に高
インピーダンスとなるように、本伝送回路がアプリケー
ション側端子７に高レベルの受信信号を与えるように、
そして本伝送回路が広い周波数範囲内で本線インピーダ
ンスの変動にあまり影響されない広帯域の周波数応答を
そなえるように、行われる。
回路が本線１で送信時に低インピーダンス、受信時に高
インピーダンスとなるように、本伝送回路がアプリケー
ション側端子７に高レベルの受信信号を与えるように、
そして本伝送回路が広い周波数範囲内で本線インピーダ
ンスの変動にあまり影響されない広帯域の周波数応答を
そなえるように、行われる。
【図１】本発明による伝送回路を使用して一般の電力供
給本線を介したデジタルデータの伝送を行うためのシス
テムのブロック回路図である。
給本線を介したデジタルデータの伝送を行うためのシス
テムのブロック回路図である。
【図２】伝送回路の回路図である。
【図３】本発明による伝送回路の周波数応答を示す。
【図４】比較例による伝送回路の周波数応答を示す。
【図５】比較例による伝送回路の周波数応答を示す。
【図６】比較例による伝送回路の周波数応答を示す。
１ 電力供給本線 ４ 本線側端子 ５ 本線側端子 ６ 伝送回路 ７ アプリケーション側端子 ８ アプリケーション側端子 ９ 受信回路 １０ モデム １１ 送信増幅器 １３ トランスジューサ Ｃ１ 第１のコンデンサ Ｃ２ 第２のコンデンサ Ｌ１ 第１の巻線 Ｌ２ 第２の巻線 Ｌ３ 第３の巻線 Ｌstr 漂遊インダクタンス
Claims (10)
- 【請求項１】 電力供給本線を介して所定の周波数範囲
内のアプリケーション回路の信号を伝送するための伝送
回路であって、 アプリケーション回路に接続するためのアプリケーショ
ン側端子と、 電力供給本線に接続するための本線側端子と、 流電気的に分離された本線側端子とアプリケーション側
端子との間で前記信号を伝送するためのトランスジュー
サとを含む伝送回路であって、 前記周波数範囲内の電力供給本線への信号出力レベルが
本線インピーダンスの変動によって事実上左右されない
ことを特徴とする伝送回路。 - 【請求項２】 請求項１記載の伝送回路であって、前記
周波数範囲内で受信器から伝達される信号に対して平衡
した周波数応答が得られる伝送回路。 - 【請求項３】 請求項１記載の伝送回路であって、トラ
ンスジューサは、第１の巻線が本線側端子に接続され、
第２の巻線がアプリケーション側端子に接続された誘導
トランスジューサである伝送回路。 - 【請求項４】 請求項３記載の伝送回路であって、第１
の巻線と第２の巻線は、０．８と０．９８との間の結合
レートで、より好ましくは０．８８と０．９６との間の
結合レートで疎結合されている伝送回路。 - 【請求項５】 請求項３記載の伝送回路であって、トラ
ンスジューサは、ギャップ付きコアを含む伝送回路。 - 【請求項６】 請求項３記載の伝送回路であって、トラ
ンスジューサと本線側端子との間に第１の巻線と直列に
第１のキャパシタンスが接続され、関心のあるすべての
本線インピーダンスに対して事実上、一定の伝達特性が
得られるように、第１の巻線で測定された漂遊インダク
タンスと第１のキャパシタンスの定数決定が行われる伝
送回路。 - 【請求項７】 請求項６記載の伝送回路であって、第１
のキャパシタンスの構造体積はトランスジューサの構造
体積にほぼ等しい伝送回路。 - 【請求項８】 請求項３記載の伝送回路であって、第１
の巻線の内部抵抗は、１Ωより小さく、好ましくは０．
１Ωより小さい伝送回路。 - 【請求項９】 請求項３記載の伝送回路であって、第２
の巻線は、アプリケーション回路の送信増幅器のための
第１のアプリケーション側端子に接続され、第３の巻線
は、第２の巻線と直列に接続され、第３の巻線は、アプ
リケーション回路の受信回路のための第２のアプリケー
ション側端子に接続され、第２の巻線と第３の巻線の直
列回路は、それと並列に接続された第２のキャパシタン
スとともに共振回路を形成し、共振特性が広帯域となる
ように共振回路が減衰される伝送回路。 - 【請求項１０】 請求項１または３記載の伝送回路と、
送信／受信増幅器と、モデムで電力供給本線を介したデ
ジタルデータの伝送を行うシステム。
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
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| DE19919901A DE19919901C2 (de) | 1999-04-30 | 1999-04-30 | Signalübertragungsschaltung |
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|---|---|
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000132589A Expired - Fee Related JP3557383B2 (ja) | 1999-04-30 | 2000-05-01 | 信号伝送回路 |
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| Country | Link |
|---|---|
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| EP (1) | EP1049267A1 (ja) |
| JP (1) | JP3557383B2 (ja) |
| DE (1) | DE19919901C2 (ja) |
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