JP2002290287A

JP2002290287A - 電力線搬送用送受信切替回路

Info

Publication number: JP2002290287A
Application number: JP2001083624A
Authority: JP
Inventors: Seiichi Saito; 成一斎藤
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2001-03-22
Filing date: 2001-03-22
Publication date: 2002-10-04
Anticipated expiration: 2021-03-22
Also published as: JP4401591B2

Abstract

(57)【要約】【課題】従来より高速に送受信の切り替えを行うこと
ができる電力線搬送用送受信切替回路を得ること。【解決手段】本発明の電力線搬送用送受信切替回路
は、外部とのインタフェースに結合トランスを用いる構
成とし、前記結合トランスにおける２次側巻き線の片方
に送信アンプを配置し、他方に受信アンプを配置し、さ
らに、ドレインを前記結合トランスの受信アンプ側に接
続し、ゲートに送受信切替信号を入力し、ソースをグラ
ンドとしたＦＥＴを配置し、データ送信時、前記ＦＥＴ
がＯＮ状態となるように送受信切替信号を制御し、一
方、受信時、前記ＦＥＴがＯＦＦ状態となるように送受
信切替信号を制御することで、送受信を切り替える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電力線を用いたデ
ータ通信に使用可能な電力線モデム内の電力線搬送用送
受信切替回路に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】以下、従来の電力線搬送用送受信切替回
路について説明する。図９は、一般的な電力線搬送用送
受信切替回路の構成を示す図である。図９において、１
０１は結合トランスであり、１０２はアナログスイッチ
またはリレーで構成されたスイッチであり、１０３は送
信アンプであり、１０４は受信アンプである。

【０００３】電力線搬送用の電力線モデムでは、通常、
外部とのインタフェースに結合トランスを用い、たとえ
ば、図示の結合トランス１０１の２次巻き線を用いて入
力信号を取り出す。また、電力線モデムにおけるデータ
の送受信は、一般的に、送信アンプ１０３の出力と受信
アンプ１０４の入力とを、スイッチ１０２により切り替
えて行う。たとえば、電流が所定値より大きい場合には
リレーを使用し、電流は所定値より小さい場合にはアナ
ログスイッチを使用する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記、
従来の電力線搬送用送受信切替回路においては、スイッ
チ１０２としてリレーを用いた場合、送受信の切り替え
に対する応答が遅く、たとえば、送信処理から受信処理
への以降に数ｍｓの時間が必要となる。このように、従
来の電力線搬送用送受信切替回路では、特に、スイッチ
１０２を流れる電流が大きい場合に、送受信の切り替え
に時間がかかり、伝送効率が劣化する、という問題があ
った。

【０００５】本発明は、上記に鑑みてなされたものであ
って、送受信を切り替えるためのスイッチに流れる電流
が大きい場合であっても、従来より高速に送受信の切り
替えを行うことができる電力線搬送用送受信切替回路を
得ることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決し、
目的を達成するために、本発明にかかる電力線搬送用送
受信切替回路にあっては、外部とのインタフェースに結
合トランスを用いる構成とし、前記結合トランスにおけ
る２次側巻き線の片方に送信アンプを配置し、他方に受
信アンプを配置し、さらに、ドレインを前記結合トラン
スの受信アンプ側に接続し、ゲートに送受信切替信号を
入力し、ソースをグランドとした半導体スイッチ（ＦＥ
Ｔ）を配置し、データ送信時、前記半導体スイッチがＯ
Ｎ状態となるように送受信切替信号を制御し、一方、受
信時、前記半導体スイッチがＯＦＦ状態となるように送
受信切替信号を制御することで、送受信を切り替えるこ
とを特徴とする。

【０００７】つぎの発明にかかる電力線搬送用送受信切
替回路にあっては、前記送信アンプの後段に、コンデン
サを介してグランドに接続する構成を備えた送信終段フ
ィルタを配置することを特徴とする。

【０００８】つぎの発明にかかる電力線搬送用送受信切
替回路にあっては、前記受信側に、受信信号を反転する
位相反転アンプを配置することを特徴とする。

【０００９】つぎの発明にかかる電力線搬送用送受信切
替回路にあっては、前記送信アンプの後段、または前記
受信アンプの前段に、バイアス電圧付加回路を配置する
ことを特徴とする。

【００１０】つぎの発明にかかる電力線搬送用送受信切
替回路にあっては、前記半導体スイッチをトランジスタ
とすることを特徴とする。

【００１１】つぎの発明にかかる電力線搬送用送受信切
替回路にあっては、前記半導体スイッチを光結合半導体
（フォトカプラ）とすることを特徴とする。

【００１２】つぎの発明にかかる電力線搬送用送受信切
替回路にあっては、前記結合トランスの代わりに、Ｃと
Ｒで構成したインタフェース回路を適用することを特徴
とする。

【００１３】つぎの発明にかかる電力線搬送用送受信切
替回路にあっては、前記半導体スイッチによるノイズを
吸収するためノイズ吸収フィルタを追加することを特徴
とする。

【００１４】つぎの発明にかかる電力線搬送用送受信切
替回路にあっては、前記結合トランスの代わりに、Ｃと
Ｌの共振を利用したフィルタ機能付き結合トランスを適
用することを特徴とする。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下に、本発明にかかる電力線搬
送用送受信切替回路の実施の形態を図面に基づいて詳細
に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限
定されるものではない。

【００１６】実施の形態１．図１は、本発明にかかる電
力線搬送用送受信切替回路の実施の形態１の構成を示す
図である。図１において、１は結合トランスであり、２
はＤ／Ａ変換器であり、３は送信アンプであり、４は受
信アンプであり、５はＡ／Ｄ変換器であり、６は半導体
スイッチ（ＦＥＴ）である。この電力線搬送用送受信切
替回路では、送信時、Ｄ／Ａ変換器２出力の送信データ
を、送信アンプ３を経由して結合トランス１から出力す
る。一方、受信時は、結合トランス１のコールド側から
取り出された受信データを、受信アンプ４を経由してＡ
／Ｄ変換器５に入力する。

【００１７】ここで、本実施の形態の電力線搬送用送受
信切替回路における特徴的な構成および動作について説
明する。電力線を利用した本実施の形態の電力線搬送用
送受信切替回路では、外部とのインタフェースに結合ト
ランス１を用い、たとえば、受信時は、当該結合トラン
ス１の２次側巻き線を用いて入力信号を取り出す。一
方、送信時は、当該結合トランス１の１次側巻き線を用
いて出力信号を送信する。

【００１８】また、本実施の形態の電力線搬送用送受信
切替回路では、結合トランス１における２次側巻き線の
片方に送信アンプ３を配置し、他方（結合トランス１の
コールド側）に受信アンプ４を配置し、さらに、ドレイ
ン（Ｄ）を結合トランス１の受信アンプ４側に接続し、
ゲート（Ｇ）に送受信切替信号を入力し、ソース（Ｓ）
をグランドとした半導体スイッチ６を配置する。そし
て、データ送信時、半導体スイッチ６がＯＮ状態となる
ように送受信切替信号を制御し、一方、受信時は、半導
体スイッチ６がＯＦＦ状態となるように送受信切替信号
を制御することで、送信アンプ３出力と受信アンプ４入
力とを切り替える。

【００１９】なお、上記受信時、送信アンプ３は、ゼロ
信号をドライブする。これにより、受信アンプ４にとっ
ては、この送信アンプ３出力がグランド（コールドエン
ド）として機能する。

【００２０】このように、本実施の形態においては、結
合トランスのコールド側にＦＥＴを配置し、ＦＥＴのＯ
Ｎ／ＯＦＦにより送受信を切り替える構成としたため、
たとえば、ＦＥＴに流れる電流が大きい場合であって
も、高速に送受信の切り替えを行うことができる。具体
的にいうと、従来のようにリレーを使用した場合より
も、送受信の切り替えを大幅に高速化できる。

【００２１】なお、本実施の形態では、送受信の切り替
え手段として半導体スイッチ６（ＦＥＴ）を用いたが、
これに限らず、送受信の切り替え速度が許容されるので
あれば、図２に示すように、上記半導体スイッチ６のか
わりに光結合半導体（フォトカプラ７）を適用すること
としてもよい。

【００２２】また、本実施の形態では、外部とのインタ
フェースに結合トランスを用いたが、これに限らず、環
境の良い伝送路（屋内におけるモデム間通信等）で通信
を行う場合、またはコストを抑えたい場合には、図３に
示すように、ＣとＲで構成したインタフェース回路８を
適用することとしてもよい。

【００２３】また、本実施の形態では、図４に示すよう
に、半導体スイッチ６によるノイズを吸収するためノイ
ズ吸収フィルタ９を追加することで、ＯＮ／ＯＦＦ時に
流れる貫通電流を除去することとしてもよい。

【００２４】また、本実施の形態では、上記のように、
フィルタを別に用意するのではなく、たとえば、図５に
示すように、フィルタ機能付き結合トランス１０におけ
るＣとＬの共振を利用して、フィルタ効果を持たせるこ
ととしてもよい。なお、ＲはＱ（共振の鋭さを表す指
数）ダンプ用に用いられている。

【００２５】実施の形態２．図６は、本発明にかかる電
力線搬送用送受信切替回路の実施の形態２の構成を示す
図である。図６において、３ａは送信アンプであり、１
１はバタワース型の送信終段フィルタである。なお、前
述の実施の形態１と同様の構成については、同一の符号
を付してその説明を省略する。この電力線搬送用送受信
切替回路では、送信時、Ｄ／Ａ変換器２出力の送信デー
タを、送信アンプ３ａおよび送信終段フィルタ１１を経
由して結合トランス１から出力する。

【００２６】ここで、本実施の形態の電力線搬送用送受
信切替回路における特徴的な構成および動作について説
明する。たとえば、一般的な通信装置では、送信側およ
び受信側でフィルタを共用することが多い。しかしなが
ら、電力線搬送においては、送受信でフィルタを共用し
た場合に、フィルタ内部のコンデンサＣの影響でインピ
ーダンスが下がり感度の良い受信ができなくなる。そこ
で、本実施の形態では、受信側のフィルタを切り離し、
送信側にだけ送信終段フィルタ１１を配置する。

【００２７】また、本実施の形態の電力線搬送用送受信
切替回路では、結合トランス１における２次側巻き線の
片方に送信終段フィルタ１１を経由して送信アンプ３ａ
を配置し、他方（結合トランス１のコールド側）に受信
アンプ４を配置し、さらに、ドレイン（Ｄ）を結合トラ
ンス１の受信アンプ４側に接続し、ゲート（Ｇ）に送受
信切替信号を入力し、ソース（Ｓ）をグランドとした半
導体スイッチ６を配置する。そして、データ送信時、半
導体スイッチ６がＯＮ状態となるように送受信切替信号
を制御し、一方、受信時は、半導体スイッチ６がＯＦＦ
となるように送受信切替信号を制御することで、送信ア
ンプ３ａ出力と受信アンプ４入力とを切り替える。

【００２８】なお、本実施の形態では、上記受信時、送
信終段フィルタ１１内のコンデンサＣ_fを通って接続さ
れたグランド（交流のため）が、受信アンプ４における
グランドとして機能する。したがって、送信アンプ３ａ
では、前述の実施の形態１と異なり、受信時に必ずしも
ゼロ信号をドライブする必要はない。

【００２９】このように、本実施の形態においては、前
述の実施の形態１と同様の効果が得られるとともに、さ
らに、送信側にだけフィルタを入れる構成としたため、
送信アンプのひずみを効果的に抑圧できる。

【００３０】なお、本実施の形態においては、説明の便
宜上、送信終段フィルタ１１としてバタワース型のフィ
ルタを用いたが、これに限らず、たとえば、π型，並列
誘導ｍ型等、コンデンサを介してグランドに接続するよ
うなフィルタであれば、どのようなフィルタを用いても
よい。

【００３１】また、本実施の形態においては、前述の実
施の形態１と同様に、半導体スイッチ６の代わりに図２
に示す光結合半導体（フォトカプラ７）を適用すること
としてもよいし、また、結合トランス１の代わりに図３
に示すインタフェース回路８を適用することとしてもよ
いし、また、図４に示すノイズ吸収フィルタ９を追加す
ることとしてもよいし、また、結合トランス１の代わり
に図５に示すフィルタ機能付き結合トランス１０を適用
することとしてもよい。

【００３２】実施の形態３．図７は、本発明にかかる電
力線搬送用送受信切替回路の実施の形態３の構成を示す
図である。図７において、１２は位相反転アンプであ
る。なお、先に説明した実施の形態１または２と同様の
構成については、同一の符号を付してその説明を省略す
る。この電力線搬送用送受信切替回路では、受信時、結
合トランス１のコールド側から取り出された受信データ
を、受信アンプ４および位相反転アンプ１２を経由して
Ａ／Ｄ変換器５に入力する。

【００３３】ここで、本実施の形態の電力線搬送用送受
信切替回路における特徴的な構成および動作について説
明する。たとえば、実施の形態１および２の構成を用い
て受信データを受け取ってしまうと、受信アンプ４の出
力は、送信信号と比較して位相が反転する。そこで、本
実施の形態においては、受信アンプ４の後続に位相反転
アンプ１２を配置する。

【００３４】このように、本実施の形態においては、前
述の実施の形態１または２と同様の効果が得られるとと
もに、さらに、受信側に位相を反転するためのアンプを
設ける構成としたため、後続の復調処理で受信信号を反
転する必要がない。

【００３５】なお、本実施の形態においては、先に説明
した実施の形態１と同様に、半導体スイッチ６の代わり
に図２に示す光結合半導体（フォトカプラ７）を適用す
ることとしてもよいし、また、結合トランス１の代わり
に図３に示すインタフェース回路８を適用することとし
てもよいし、また、図４に示すノイズ吸収フィルタ９を
追加することとしてもよいし、また、結合トランス１の
代わりに図５に示すフィルタ機能付き結合トランス１０
を適用することとしてもよい。

【００３６】実施の形態４．図８は、本発明にかかる電
力線搬送用送受信切替回路の実施の形態４の構成を示す
図である。図８において、１３はバイアス電圧付加回路
である。なお、先に説明した実施の形態１と同様の構成
については、同一の符号を付してその説明を省略する。
この電力線搬送用送受信切替回路では、送信時、Ｄ／Ａ
変換器２出力の送信データを、送信アンプ３を経由して
結合トランス１から出力する。一方、受信時は、結合ト
ランス１のコールド側から取り出された受信データを、
受信アンプ４を経由してＡ／Ｄ変換器５に入力する。

【００３７】ここで、本実施の形態の電力線搬送用送受
信切替回路における特徴的な構成および動作について説
明する。先に説明した実施の形態１、２または３の構成
を用いた場合の受信時（半導体スイッチ６がＯＦＦの
時）に、たとえば、半導体スイッチ６に大振幅の電流が
かかると、受信信号が歪んでしまう場合がある。そこ
で、本実施の形態では、送信アンプ３の出力段（図８
（ａ）参照）、または、受信アンプ４の手前（図８
（ｂ）参照）に、バイアス電圧付加回路１３を設け、た
とえば、半導体スイッチ６に大振幅の電流が入力された
場合であっても、バイアス分だけ受信信号をシフトする
構成とした。

【００３８】なお、送信アンプ３の出力段にバイアス電
圧付加回路１３を設けた場合には、バイアス電圧付加回
路１３出力に直流カット用コンデンサＣを配置し、送信
アンプ３の手前にバイアス電圧付加回路１３を設けた場
合には、結合トランス１のコールド側に直流カット用コ
ンデンサＣを配置する。

【００３９】このように、本実施の形態においては、前
述の実施の形態１と同様の効果が得られるとともに、さ
らに、送信アンプの出力段または受信アンプの手前に、
バイアス電圧付加回路を設ける構成としたため、受信
時、半導体スイッチに大振幅の電流が入力された場合で
あっても、受信信号の歪みを防止することができる。

【００４０】なお、本実施の形態では、半導体スイッチ
６としてＦＥＴを用いたが、これに限らず、上記のよう
にバイアスがかかっていることを利用して、たとえば、
半導体スイッチとしてトランジスタを適用することとし
てもよい。

【００４１】また、本実施の形態においては、先に説明
した実施の形態１と同様に、半導体スイッチ６の代わり
に図２に示す光結合半導体（フォトカプラ７）を適用す
ることとしてもよいし、また、結合トランス１の代わり
に図３に示すインタフェース回路８を適用することとし
てもよいし、また、図４に示すノイズ吸収フィルタ９を
追加することとしてもよいし、また、結合トランス１の
代わりに図５に示すフィルタ機能付き結合トランス１０
を適用することとしてもよい。

【００４２】

【発明の効果】以上、説明したとおり、本発明によれ
ば、結合トランスのコールド側にＦＥＴを配置し、ＦＥ
ＴのＯＮ／ＯＦＦ制御により送受信を切り替える構成と
したため、たとえば、ＦＥＴに流れる電流が大きい場合
であっても、高速に送受信の切り替えを行うことができ
る、という効果を奏する。

【００４３】つぎの発明によれば、さらに、送信側にだ
けフィルタを入れる構成としたため、送信アンプのひず
みを効果的に抑圧できる、という効果を奏する。

【００４４】つぎの発明によれば、さらに、受信側に位
相を反転するためのアンプを設ける構成としたため、後
続の復調処理で受信信号を反転する必要がない、という
効果を奏する。

【００４５】つぎの発明によれば、さらに、送信アンプ
の後段または受信アンプの前段に、バイアス電圧付加回
路を設ける構成としたため、受信時、半導体スイッチに
大振幅の電流が入力された場合であっても、受信信号の
歪みを防止することができる、という効果を奏する。

【００４６】つぎの発明によれば、半導体スイッチとし
てトランジスタを配置する構成としたため、さらに高速
に送受信の切り替えを行うことができる、という効果を
奏する。

【００４７】つぎの発明によれば、結合トランスのコー
ルド側にフォトカプラを配置する構成としたため、フォ
トカプラのＯＮ／ＯＦＦ制御で容易に送受信を切り替え
ることができる、という効果を奏する。

【００４８】つぎの発明によれば、結合トランスに代え
て、ＣとＲで構成したインタフェース回路を適用する構
成としたため、製品のコストを抑えることができる、と
いう効果を奏する。

【００４９】つぎの発明によれば、半導体スイッチによ
るノイズを吸収するためノイズ吸収フィルタを追加する
構成としたため、ＯＮ／ＯＦＦ時に流れる貫通電流を除
去できる、という効果を奏する。

【００５０】つぎの発明によれば、ＣとＬの共振を利用
したフィルタ機能付き結合トランスを備える構成とした
ため、半導体スイッチ等によるノイズを吸収することが
できる、という効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる電力線搬送用送受信切替回路
の実施の形態１の構成を示す図である。

【図２】ＦＥＴの代わりにフォトカプラを適用した場
合の電力線搬送用送受信切替回路の構成を示す図であ
る。

【図３】結合トランスの代わりにＣとＲで構成したイ
ンタフェース回路を適用した場合の電力線搬送用送受信
切替回路の構成を示す図である。

【図４】ノイズ吸収フィルタ９を追加した場合の電力
線搬送用送受信切替回路の構成を示す図である。

【図５】結合トランスの代わりにフィルタ機能付き結
合トランスを適用した場合の電力線搬送用送受信切替回
路の構成を示す図である。

【図６】本発明にかかる電力線搬送用送受信切替回路
の実施の形態２の構成を示す図である。

【図７】本発明にかかる電力線搬送用送受信切替回路
の実施の形態３の構成を示す図である。

【図８】本発明にかかる電力線搬送用送受信切替回路
の実施の形態４の構成を示す図である。

【図９】一般的な電力線搬送用送受信切替回路の構成
を示す図である。

【符号の説明】

１結合トランス、２Ｄ／Ａ変換器、３，３ａ送信
アンプ、４受信アンプ、５Ａ／Ｄ変換器、６半導
体スイッチ（ＦＥＴ）、７フォトカプラ、８インタフ
ェース回路、９ノイズ吸収フィルタ、１０フィルタ
機能付き結合トランス、１１送信終段フィルタ、１２
位相反転アンプ、１３バイアス電圧付加回路。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】外部とのインタフェースに結合トランス
を用いる電力線搬送用送受信切替回路において、前記結合トランスにおける２次側巻き線の片方に送信ア
ンプを配置し、他方に受信アンプを配置し、さらに、ドレインを前記結合トランスの受信アンプ側に
接続し、ゲートに送受信切替信号を入力し、ソースをグ
ランドとした半導体スイッチ（ＦＥＴ）を配置し、データ送信時、前記半導体スイッチがＯＮ状態となるよ
うに送受信切替信号を制御し、一方、受信時、前記半導
体スイッチがＯＦＦ状態となるように送受信切替信号を
制御することで、送受信を切り替えることを特徴とする
電力線搬送用送受信切替回路。
【請求項２】前記送信アンプの後段に、コンデンサを
介してグランドに接続する構成を備えた送信終段フィル
タを配置することを特徴とする請求項１に記載の電力線
搬送用送受信切替回路。
【請求項３】前記受信側に、受信信号を反転する位相
反転アンプを配置することを特徴とする請求項１または
２に記載の電力線搬送用送受信切替回路。
【請求項４】前記送信アンプの後段、または前記受信
アンプの前段に、バイアス電圧付加回路を配置すること
を特徴とする請求項１に記載の電力線搬送用送受信切替
回路。
【請求項５】前記半導体スイッチをトランジスタとす
ることを特徴とする請求項４に記載の電力線搬送用送受
信切替回路。
【請求項６】前記半導体スイッチを光結合半導体（フ
ォトカプラ）とすることを特徴とする請求項１〜４のい
ずれか一つに記載の電力線搬送用送受信切替回路。
【請求項７】前記結合トランスの代わりに、ＣとＲで
構成したインタフェース回路を適用することを特徴とす
る請求項１〜４のいずれか一つに記載の電力線搬送用送
受信切替回路。
【請求項８】前記半導体スイッチによるノイズを吸収
するためノイズ吸収フィルタを追加することを特徴とす
る請求項１〜４のいずれか一つに記載の電力線搬送用送
受信切替回路。
【請求項９】前記結合トランスの代わりに、ＣとＬの
共振を利用したフィルタ機能付き結合トランスを適用す
ることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載
の電力線搬送用送受信切替回路。