JP2005184131A - 信号伝送装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
互いに逆位相の交流電源で駆動されている信号伝送装置同士が信号を送受信しても、伝送線のリーク電流による信号伝送のノイズ障害を抑制する信号伝送装置を提供する
【解決手段】一対の電源端子のそれぞれに、一端を装置のグランドレベルに接続したコンデンサを接続し、該一対の電源端子より交流電源の供給を受けて直流電源を生成するための電源部と、平衡信号を送受させる平衡型送受信器を有し、伝送線に接続される一対の送受信端子を該平衡型送受信器に接続させ、上記電源部から電源を受けて作動される伝送回路部とを備えている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、交流外部電源で駆動される信号伝送装置に関し、特に、信号伝送の対象となる伝送装置に、極性の反転された交流電源が供給されたときにも、伝送線を流れるリーク電流によるノイズの影響を抑制した信号伝送装置に関する。

図１１は、伝送装置として、テレビインターホンシステムを説明する図面である。
このシステムは主に家庭用であり、一対の伝送線３を介して互いに並列接続されているモニタ付親機１００ａ、モニタ付副親機１００ｂは、電源コンセント２ａ、２ｂへ電源コード先端のプラグを差し込まれ、商用１００Ｖの単相交流電源を受けて動作している。
モニタ付親機１００ａは、例えば居間などに設置されており、住戸の門扉などに設置されているカメラ付子機４００の呼出ボタン４０１の押下を検知すれば、スピーカ１２８ａを鳴動させて来客を家人に報知し、ＬＣＤモニタ１２６ａを起動して、カメラ付子機４００のカメラ４０２で撮影した来客の映像表示を開始する。
このような来客の呼出しに対して、家人がモニタ付親機１００ａの操作ボタン１２４ａによって応答操作すれば、スピーカ１２８ａ、マイク１２８ｂとを用いて来客とのハンズフリー通話を開始させる。

モニタ付副親機１００ｂは、台所などに配置されており、モニタ付親機１００ａと同等の通話機能を有する。通話副親機１００ｃは、居室などに配置されており、訪問者の映像表示を表示する機能はないが、それ以外の機能は、モニタ付親機１００ａと同等である。更に、モニタ付親機１００ａ、モニタ付副親機１００ｂ、通話副親機１００ｃは、互いに内線通話をすることもできる。
このようなインターホンシステムでは、伝送線３には、音声信号、映像信号、制御信号が、図１０のように周波数分割多重方式で送受信されており、その信号のうち、音声信号は、周波数変調されないベースバンド信号となっている。

特許文献１には、このようなインターホンシステムにおいて、モニタテレビ回路部と電話回路部との間の信号伝送を、交流電源に対して高インピーダンスを有した絶縁トランスやフォトカプラを介して行なうことによって、電話回線側の接地と交流電源側の接地とを完全に分離させたモニタテレビ付電話機が提案されている。
特開平６−１１３０２６号

ところで、一般の家庭などでは、単相３線式電力線を引き込み、電源設備として使用することが家庭内でも増えつつあるが、そのような家庭では、単相３線式電力線の中性線（０）と２本の電圧線（＋、−）の一方を組み合わせて１００Ｖのコンセントとしており、電圧線（＋）と電圧線（−）は、互いに逆位相の交流電圧となっている。
そのため、家屋の各コンセントには、その２通りの組み合わせ、すなわち中性線（０）−電圧線（＋）、中性線（０）−電圧線（−）いずれかが配線施工され、このとき、前者の組み合わせを配線されたコンセントと、後者の組み合わせを配線されたコンセントとは、互いに逆位相の交流電源となる。
従って、このような場合には、モニタ付親機１００ａとモニタ付副親機１００ｂとの配置により、それらが互いに逆位相の交流電源で駆動される場合が起き、そのような電源供給を受けたモニタ付親機１００ａと、モニタ付副親機１００ｂとにはそれらの装置のグランドレベル間の電圧差が交流電源周期で発生し、伝送線３にリーク電流を生じさせる。そして、この場合のリーク電流は、電圧線（＋）→モニタ付親機１００ａのグランドレベル（不図示）→伝送線３→モニタ付副親機１００ｂのグランドレベル（不図示）→電圧線（−）の経路を交流電源の周波数で往復し、このリーク電流の高調波が信号伝送にノイズ障害を起こし、特に通話音声に電源周波数の高調波成分を含むノイズが発生してしまうなどの問題があった。

しかしながら、前述の特許文献１では、伝送装置内部において、電話回線側の接地と交流電源側の接地とが交流電源に対して分離されるので、電話回線側の接地電位と交流電源側の接地電位との電位差に起因する雑音電流を遮断する利点はあるが、互いに逆位相の外部電源に接続された信号伝送装置間の伝送線を流れるリーク電流については何ら考慮されていない。
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、単相３線式電力線を電源設備として利用した場合に、互いに逆位相の交流電源で駆動されている伝送装置同士が伝送線を通じて信号を送受信をしても、伝送線のリーク電流による信号伝送のノイズ障害を抑制し得る新規な構成の信号伝送装置を提供することを目的としている。

上記の課題を解決するために、本発明の請求項１では、一対の電源端子のそれぞれに、一端を装置のグランドレベルに接続したコンデンサを接続し、該一対の電源端子より交流電源の供給を受けて直流電源を生成するための電源部と、平衡信号を送受させる平衡型送受信器を有し、伝送線に接続される一対の送受信端子を該平衡型送受信器に接続させ、上記電源部から電源を受けて作動される伝送回路部とを備える。
ここに、本発明でいう装置のグランドレベルは、伝送装置の回路電源の基準電圧を意味するもので、筺体接地や地面接地されているものに限定されない。
また、請求項２では、上記平衡型送受信器は、無極性の平衡信号を上記一対の伝送線を通じて送受信する構成にしている。

請求項１、２の本発明によれば、平衡型送受信器によって伝送線上には平衡信号を送受信するから、リーク電流が伝送線上でコモンモードのノイズとなっても受信側の信号伝送装装置で除去される。従って、互いに逆位相の外部交流電源に接続された信号伝送装置間であっても、信号伝送の障害発生が抑制される。
特に請求項２によれば、送受信される信号が無極性の平衡型信号であるから、信号伝送装置の送受信端子を極性の区別のために形状を異ならせて形成する必要がない。また、配線施工も容易にできる。
本発明は、このような原理によって、伝送線を通じる信号にノイズが乗ることが効果的に防止できるので、通話のない場合にも音声信号を増幅して出力させる必要のある同時通話型のハンズフリー型のインターホンシステムなどに適用すれば特に有効である。

図１は、モニタ付親機１ａとモニタ付副親機１ｂとの接続関係を説明する図面である。
モニタ付親機１ａの一対の電源端子Ｔ１ａ、Ｔ２ａは、単相３線式電力線の地面接地された中性線（０）と電圧線（＋）による交流電源と接続され、モニタ付副親機１ｂの一対の電源端子Ｔ１ｂ、Ｔ２ｂは、単相３線式電力線の中性線（０）と電圧線（−）による交流電源と接続されている。
より具体的には、モニタ付親機１ａから導出される電源コードのプラグが差し込まれた電源コンセント２ａには、１００Ｖ交流電源として、家屋分電盤から単相３線式電力線の中性線（０）と電圧線（＋）が配線施工されており、モニタ付副親機１ｂから導出される電源コードのプラグが差し込まれた電源コンセント２ｂには、単相３線式電力線の中性線（０）と電圧線（−）が配線施工されている（図９参照）。
従って、中性線（０）は地面接地され、一方の電圧線（＋）と他方の電圧線（−）は、互いに反転位相の１００Ｖ交流電圧が印加されているから、モニタ付親機１ａとモニタ付副親機１ｂとは、互いに逆位相の交流電圧が供給され、モニタ付親機１ａの一対の送受信端子Ｔ３ａ、Ｔ４ａの各々は、モニタ付副親機１ｂの一対の送受信端子Ｔ３ｂ、Ｔ４ｂの各々と伝送線３を介して接続されている。
このような接続状態においては、モニタ付親機１ａとモニタ付副親機１ｂとが伝送線３を通じて内線通話を行うなどして信号を送受すれば、前述した理由で双方の装置のグランドレベル間で電圧差を生じ、そのため、電圧線（＋）→モニタ付親機１ａのグランドレベルＧ１→伝送線３→モニタ付副親機１ｂのグランドレベルＧ２→電圧線（−）の経路をリーク電流が流れ、その結果、低周波数側のベースバンドで伝送される音声信号が、高周波に変調されている映像信号や制御信号よりも大きく影響を受けることになる。

しかしながら、本発明によれば、伝送回路部１２Ａの平衡型送受信器３７Ａから伝送線３に伝播するリーク電流は、平衡型信号におけるコモンモードのノイズとなるが、このノイズは、受話側であるモニタ付親機１ｂの平衡型送受信器３７Ａによって除去される。
したがって、受話側のモニタ副親機１ｂでは、コモンモードのリーク電流による電圧を音声信号のノイズとして再生し音声信号を劣化させることがないから、具体的現象としてのノイズが効果的に抑制される。

ついで、本発明の要部実施例をなすモニタ付親機１ａとモニタ付副親機１ｂの構成を説明する。
図２は、モニタ付親機の構成を説明するブロック図である。
モニタ親機１ａは、交流電源に接続される一対の電源端子Ｔ１ａ、Ｔ２ａと、伝送線３を導出する一対の送受信端子Ｔ３ａ、Ｔ４ａと、交流電源を整流して装置の直流電源と成す電源部１１と、電源部１１から直流電源を受けて作動し、制御部１３、受像部１４、通話部１５と外部の通信装置とが信号を送受信するための伝送回路部１２Ａを備えており、更に、一対の送受信端子Ｔ３ａ、Ｔ４ａには、カメラ付子機４や通話副親機１ｃのための電源を供給する給電部１６を備えている。

図３は、モニタ付副親機の構成を説明するブロック図である。
モニタ付副親機１ｂは、給電部１６を有さない点を除けば、モニタ付親機１ａと共通である。したがって、モニタ付親機１ａと共通の構成要素には同一の参照符号を付け、詳細な説明は省略する。
なお、モニタ付副親機１ｂにおいては、Ｔ１ｂ、Ｔ２ｂが一対の電源端子、Ｔ３ｂ、Ｔ４ｂが一対の送受信端子になっている。また、伝送回路１２Ａは、図１では、電源Ｖ２とグランドレベルＧ２との電圧差が駆動電圧として印加されるように示している。

ついで、モニタ付親機、副親機の各部の構成について説明する。
図４は電源部１１の構成を説明するブロック図である。
電源部１１では、一対の電源端子Ｔ１ａ、Ｔ２ａと、内部電源回路としてのスイッチング電源回路２１がコモンモードチョークコイルＬを介して接続されている。スイッチング電源回路２１は、交流電源をスイッチングし、整流して、装置の直流電源として正電圧Ｖ１と負電圧−Ｖ１を出力している。
そして、このようなスイッチング電源回路２１は、２つのコンデンサＣ１、Ｃ２を介して、交流電源間を接続しており、それらの共通の接続点をグランドレベル（Ｇ１）に接続することで、一対の一対の電源端子Ｔ１ａ、Ｔ２ａをグランドレベル（Ｇ１）に接続している。
ここに、２つのコンデンサＣ１，Ｃ２は高周波スイッチングノイズを吸収するものであり、２つのコンデンサＣ１，Ｃ２はそれぞれが独立してグランドレベル（Ｇ１）に接続されていてもよい。
なお、内部電源回路は、図例ではスイッチング電源回路２１で構成しているが、そのようなものには限定されず、外部からの交流電源の供給を受けて、整流して、直流電源を出力するものであればよい。

図５は、制御部の構成を説明するブロック図である。
制御部１３は、シリアル通信を行う非同期シリアル送受信器２２と、必要な表示をなす表示ＬＥＤ２３と、使用者が必要な操作をなす操作ボタン２４とが、装置制御を行うＣＰＵ２５に接続されている。ＣＰＵ２５は、ソフトウェアによって装置の他の部分を制御する。

図６は、受像部の構成を説明するブロック図である。
受像部１４は、訪問者の映像を表示するＬＣＤモニタ２６がビデオ信号を処理して映像を表示させるビデオ回路２７に接続されている。

図７は、通話部の構成を説明するブロック図である。
通話部１５は、音声を入力して音声信号と成す集音マイク２８が第１の音声スイッチ２９と接続され、音声信号によって鳴動し、音声を出力するスピーカ３０が第２の音声スイッチ３１と接続されている。第１の音声スイッチ２９と第２の音声スイッチ３１は、スイッチ制御回路３２によって利得を調整制御されて、ハンズフリーの交互通話を可能にしている。他の構成として、音声スイッチ２９、３１の代わりにエコーキャンセラを設ければ、相互に同時通話する構成にもできる。
従来、音声スイッチを用いた交互通話回路やエコーキャンセラを用いたハンズフリーインターホンでは、通話中のノイズはその通話信号に隠れているが、無音になって通話信号がなくなると現れていた。そのため通話の語尾や、通話信号のないときにノイズが聞こえたりするなど、特に無音時に気になるようなリーク電流によるノイズ障害の問題があったが、本発明を適用すれば、そのようなノイズ障害は無く、クリアな通話が可能となる

図８Ａと図８Ｂとは、それぞれ伝送回路部１２Ａと、その変形例の伝送回路部１２Ｂとの構成を説明するブロック図である。
図８Ａに示す伝送回路部１２Ａは、一対の送受信端子Ｔ３ａ、Ｔ４ａに、直流遮断のためのコンデンサＣａ，Ｃｂを介して接続される平衡型送受信器３７Ａを有している。このコンデンサＣａ、Ｃｂは、伝送線３に直流電源が接続され、伝送線３を通じた電源の供給が行われる場合には、直流遮断のために必要であるが、そのような直流遮断を行わない場合は、省略されてもよい。
ここに、平衡型送受信器３７Ａは、直流電源Ｖ１とグランドレベルＧ１とで駆動される片電源駆動型となっており、一対の送受信端子Ｔ３ａ、Ｔ４ａに接続された伝送線３で平衡信号を伝送させる。
このために、平衡型送受信器３７Ａは、混合分離器３３と非平衡信号線で接続されているが、一対の送受信端子Ｔ３ａ、Ｔ４ａとは平衡信号線で接続されており、混合分離器３３からの非平衡型信号による送受信と、伝送線３側からの平衡型信号による送受信とを中継する。混合分離器３３は、バンドパスフィルタ回路などで形成されており、制御信号を複変調する制御信号復変調回路３４、映像信号を復調する映像信号復調回路３５、音声信号を増幅通過させる音声増幅回路３６と接続されている。制御信号復変調回路３４は、制御部１３の非同期シリアル送受信器２２と制御信号を送受信する。映像信号復調回路３５は、受像部１４のビデオ回路２７へ映像信号を送信する。音声増幅回路３６は、通話部１５の音声信号を増幅する。

一方、図８Ｂに示す伝送回路部１２Ｂでは、平衡型送受信器３７Ｂが、直流電源の正電圧Ｖ１と負電圧−Ｖ１が供給されて駆動される両電源駆動型となっており、そのため、一対の送受信端子Ｔ３ａ、Ｔ４ａに接続された伝送線３に無極性の平衡信号を送受信させることが出来る構成になっている。
このような構成の伝送回路部１２Ｂを備えるモニタ付親機、モニタ付副親機では、上述の実施例と同様の効果を奏するのみならず、伝送線３を無極性にできるから、モニタ付親機１ａ、モニタ付副親機１ｂの一対の送受信端子Ｔ３ａ、Ｔ４ａやＴ３ｂ、Ｔ４ｂを形状などで区別して形成する必要がない。また、システムの配線施工も容易になる。

図８Ｃは、図８Ａに示された平衡型送受信器３７Ａの構成を説明する図面である。図において、平衡型送信アンプＴＡの平衡信号出力端子と、平衡型受信アンプＲＡとの平衡信号入力端子とは互いに接続され、図８Ａの通りにコンデンサＣａ，Ｃｂを介して一対の送受信端子Ｔ３ａ、Ｔ４ａに接続されている。また、平衡型送信アンプＴＡ及び平衡型受信アンプＲＡは、いずれも直流電源（Ｖ１）とグランドレベル（Ｇ１）とで駆動されている。
この例に替えて、平衡型送信アンプＴＡ及び平衡型受信アンプＲＡを直流電源の正電圧（Ｖ１）と負電圧（−Ｖ１）とで駆動されるようにすれば、図８Ｂに示された平衡型送受信器３７Ｂの構成にできる。

最後に、本発明の伝送装置を適用したハンズフリーテレビインターホンシステムについて説明する。
図９は、このシステムの全体構成を示している。
このシステムは主に家庭用であり、一対の伝送線３を介して互いに並列接続されているモニタ付親機１ａ、モニタ付副親機１ｂは、電源コンセント２ａ、２ｂへ電源コード先端のプラグＴ１ａ，Ｔ１ｂを差し込まれ、商用１００Ｖの交流電源を受けている。
モニタ付親機１ａは、例えば居間などに設置されており、住戸の門扉に設置されているカメラ付子機４の呼出ボタン４１による押圧操作をすれば、スピーカ２８ａを鳴動させて来客を家人に報知し、ＬＣＤモニタ２６ａを起動して、カメラ付子機４のカメラ４２で撮影した来客の映像表示を開始する。そして、家人がモニタ付親機１ａの操作ボタン２４ａによって応答操作すれば、スピーカ２８ａ、マイク２８ｂを通じて来客とのハンズフリー通話を開始させる。
一方のモニタ付副親機１ｂは、台所などに配置されており、モニタ付親機１ａと同等の通話機能を有する。通話副親機１ｃは、居室などに配置されており、訪問者の映像表示を表示する機能はないが、それ以外の通話機能は、モニタ付親機１ａと同等である。
更に、モニタ付親機１ａ、モニタ付副親機１ｂ、通話副親機１ｃは、互いに内線通話をすることもできる。

図１０は、テレビインターホンシステムで使用される周波数分割多重方式の信号伝送における各信号帯域を説明する図面である。
伝送線３には、音声信号、映像信号、制御信号が、周波数分割多重方式で送受信されている。その信号のうち、音声信号は、周波数変調されないベースバンド信号になっている。なお、この図は概念的なものであり、音声信号、映像信号、制御信号の帯域、及び信号レベルは任意レベルとして表現されている。

本発明を適用したハンズフリーインターホンシステムの基本構成を説明するブロック図である。 本発明の実施例のモニタ付親機の構成を説明するブロック図である。 本発明の実施例のモニタ付副親機の構成を説明するブロック図である。 電源部の構成を説明するブロック図である。 制御部の構成を説明するブロック図である。 受像部の構成を説明するブロック図である。 通話部の構成を説明するブロック図である。 伝送回路部の構成を説明するブロック図である。 伝送回路部の変形例の構成を説明するブロック図である。 平衡型送受信器の構成を説明するブロック図である。 本発明を適用したハンズフリーテレビインターホンシステムの基本構成を説明する概念図である。 周波数分割多重方式の信号伝送における各信号帯域を説明する図面である。 従来のハンズフリーインターホンシステムの基本構成を説明する概念図である。

符号の説明

１ａ、１ｂ 信号伝送装置
２ａ、２ｂ 交流電源
３ 伝送線
１１ 電源部
１２Ａ、１２Ｂ 伝送回路部
３７Ａ、３７Ｂ 平衡型送受信器
Ｃ１、Ｃ２ コンデンサ
Ｔ１ａ、Ｔ２ｂ、Ｔ１ｂ、Ｔ２ｂ 一対の電源端子
Ｔ３ａ、Ｔ４ｂ、Ｔ３ｂ、Ｔ４ｂ 一対の送受信端子
ＴＡ 平衡型送信アンプ
ＲＡ 平衡型受信アンプ

Claims (2)

1. 一対の電源端子のそれぞれに、一端を装置のグランドレベルに接続したコンデンサを接続し、該一対の電源端子より交流電源の供給を受けて直流電源を生成するための電源部と、
   平衡信号を送受させる平衡型送受信器を有し、伝送線に接続される一対の送受信端子を該平衡型送受信器に接続させ、上記電源部から電源を受けて作動される伝送回路部とを備える信号伝送装置。
2. 請求項１において、
   上記平衡型送受信器は、無極性の平衡信号を送受信する構成にしている信号伝送装置。

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