JP2007201811A - 電力線通信用周波数整合回路、電力線通信用アダプタ装置及び電力線通信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 電力線通信用周波数整合回路、電力線通信用アダプタ装置及び電力線通信装置において、電力線通信装置が接続される電力線の位置に関わらず、良好な通信品質を得ると共にノイズの影響を低減すること。
【解決手段】 電力線通信用周波数整合回路１が、電力線を介してデータの通信を行う電力線通信回路６と電力線との間に接続され静電容量を可変調整可能な周波数整合手段７を備えている。また、電力線通信用アダプタ装置４が、電力線通信用周波数整合回路１と、電力線コンセントジャックに接続可能な一対の整合回路側コンセントプラグ１ａと、電力線通信回路６を有する通信装置コンセントプラグ２ａが接続可能な一対の整合回路側コンセントジャック１ｂと、を備え、電力線通信用周波数整合回路１が、互いに対応する整合回路側コンセントプラグ１ａと整合回路側コンセントジャック１ｂとの間に接続されている。
【選択図】 図２

Description

本発明は、電力線を介してデータの通信を行う電力線通信において、良好なデータ通信を実現する電力線通信用周波数整合回路、電力線通信用アダプタ装置及び電力線通信装置に関する。

近年、家屋等の建物内に配線されている電力線を介して電力線通信装置間のデータ通信を行うことが検討されている。例えば、家屋が有する電力線を用いてオーディオ機器等の電力線通信装置間でオーディオ信号や映像信号等のデータ通信を良好に行うことが研究されている。

家屋等で電力線通信を行う場合、電力線のコンセントジャックには、電力線通信装置以外に家電製品等の電力線通信を行わない種々の電子機器が接続されることが想定される。この際、家電製品等の電子機器が電力線のコンセントジャックに接続されると、これらの電子機器の接続に起因して電力線通信装置の電力線通信に種々の影響を及ぼす場合がある。

例えば、電子機器が電力線のコンセントジャックに接続されると、電力線のインダクタンスと電子機器の容量成分とによって直列共振が発生し、信号レベルが下がって通信信頼性が低下する場合がある。このため、従来、特許文献１では、電力線からの分岐線路の終端（コンセントジャック）と電子機器（電気機器）との間に特定のインピーダンス調整を行うインピーダンス調整回路を設けた電力線通信システム用接続装置が提案されている。これにより、電子機器が接続されていない状態において分岐線路がオープンスタブとなることを防止すると共に、電子機器と分岐線路とを高周波的に分離することを行って信号レベルの低下を防止している。

特開２００３−２８３３８７号公報（特許請求の範囲、図３）

上記従来の技術には、以下の課題が残されている。
すなわち、家電製品等の電子機器が電力線のコンセントジャックに接続されると、ノイズ及び開閉サージが発生して電力線に直接重畳する場合があり、電力線通信の信号に歪みを発生させることがある。このように、通信品質が劣化すると、品質改善のために送信電力を大きくしなければならず、消費電力が大きくなってしまう問題がある。また、送信電力を大きくすると、漏洩電界が大きくなるという不都合もあった。
さらに、家屋等に配された電力線では、通常、複数箇所にコンセントジャックが設けられているが、電力線通信装置を家屋等の電力線に接続した場合、接続する電力線のコンセントジャックの位置に応じて、電力線の配線長が異なることから、電力線をコイルとみなした場合にインダクタンスが異なることになり、使用周波数帯における特性インピーダンスが変わってしまう。このため、接続するコンセントジャックの位置に応じて通信品質が不安定になってしまうという不都合があった。
しかしながら、上記特許文献１に記載の技術では、家電製品等とコンセントジャックとの間に電力線通信システム用接続装置を設けて、オープンスタブに起因する信号レベルの低下を防止しようとしているが、ノイズに対する通信品質の改善が十分でないと共に、電力線通信装置と電力線との接続位置に応じた通信品質の不安定性に対応することができなかった。

本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、電力線通信装置が接続される電力線の位置に関わらず、良好な通信品質を得ると共にノイズの影響を低減することができる電力線通信用周波数整合回路、電力線通信用アダプタ装置及び電力線通信装置を提供することを目的とする。

本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、本発明の電力線通信用周波数整合回路は、電力線を介してデータの通信を行う電力線通信回路と電力線との間に接続され静電容量を可変調整可能な周波数整合手段を備えていることを特徴とする。すなわち、この電力線通信用周波数整合回路では、電力線通信回路と電力線との間で静電容量を可変調整可能であるので、電力線通信回路が接続された位置での電力線の配線長に応じたインダクタンスに対して静電容量を調整することで、インピーダンスが整合している使用周波数帯を選択することができ、通信品質を改善すると共にノイズの影響を低減することができる。

また、本発明の電力線通信用周波数整合回路は、前記周波数整合手段が、直列又は並列に接続された可変コンデンサと抵抗とを備えていることを特徴とする。すなわち、この電力線通信用周波数整合回路では、可変コンデンサと抵抗とが接続されているので、周波数の帯域調整が可能になり、Ｑ値を下げて使用周波数帯をブロード化することで、高速化を図ることができる。

本発明の電力線通信用アダプタ装置は、上記本発明の電力線通信用周波数整合回路と、電力線のコンセントジャックに接続可能な一対の整合回路側コンセントプラグと、前記電力線通信回路を有する電力線通信装置のコンセントプラグが接続可能な一対の整合回路側コンセントジャックと、を備え、前記電力線通信用周波数整合回路が、互いに対応する前記整合回路側コンセントプラグと前記整合回路側コンセントジャックとの間に接続されていることを特徴とする。すなわち、この電力線通信用アダプタ装置では、上記本発明の電力線通信用周波数整合回路を内蔵したアダプタ装置とされるので、任意の電力線のコンセントに本電力線通信用アダプタ装置を介して電力線通信装置を接続することができ、接続位置の高い自由度を得ることができる。

本発明の電力線通信装置は、電力線を介してデータの通信を行う電力線通信回路を有する電力線通信装置であって、前記電力線通信回路に接続された上記本発明の電力線通信用周波数整合回路を備えていることを特徴とする。すなわち、この電力線通信装置では、上記本発明の電力線通信用周波数整合回路を内蔵しているので、任意の電力線のコンセントに接続しても電力線通信装置自体で周波数整合を図ることができる。

本発明によれば、以下の効果を奏する。
すなわち、本発明に係る電力線通信用周波数整合回路、電力線通信用アダプタ装置及び電力線通信装置によれば、電力線通信回路と電力線との間で静電容量を可変調整可能であるので、電力線の配線長に応じてインピーダンスが整合している使用周波数帯を選択することができ、通信品質を改善することができる。したがって、電力線のどの位置のコンセントに電力線通信装置を接続しても、電力損失を抑制し、消費電力を抑えることができると共に、ノイズの影響を削減して安定した通信品質や長い通信距離を得ることができる。

以下、本発明に係る一実施形態を、図１から図５を参照しながら説明する。

本実施形態の電力線通信用周波数整合回路１は、図１から図３に示すように、電力線Ｌのコンセント（以下、電力線コンセント称す）３と電力線通信装置２Ａ、２Ｂとの間に接続される電力線通信用アダプタ装置４に内蔵されるものである。なお、上記電力線Ｌは、例えば一般家屋内に配設され複数の家電製品等の電子機器５や電力線通信装置２Ａ、２Ｂに電力供給を行うと共に、電力線通信装置２Ａ、２Ｂ間で送信される信号電流のデータ通信媒体となる。

上記電力線通信装置２Ａは、例えばＣＤプレーヤー等のオーディオデータ送信装置であってオーディオデータを電力線Ｌを介して送信するものであり、電力線通信装置２Ｂは、オーディオデータ送信装置である電力線通信装置２Ａから送信されるオーディオデータを電力線Ｌを介して受信し再生させる再生スピーカ装置である。また、電力線通信装置２Ａ、２Ｂは、電力線コンセント３に接続可能なコンセントプラグ（以下、通信装置コンセントプラグと称す）２ａを有している。これら電力線通信装置２Ａ、２Ｂには、図２に示すように、電力線Ｌを介してデータ通信を行う電力線通信回路６が設けられている。

上記電子機器５は、例えば液晶テレビジョン等の家電製品であり、上記電力線Ｌを介したデータ通信とは無関係な機器であり、単に電力線コンセント３から電力の供給を受けるものである。また、電子機器５は、電力線コンセント３に接続可能なコンセントプラグ（以下、電子機器コンセントプラグと称す）５ａを有している。なお、本実施形態において、電力線コンセント３は、図３に示すように、二対の電力線Ｌのコンセントジャック（以下、電力線コンセントジャックと称す）３ａを備えている。

上記電力線通信用周波数整合回路１は、図２に示すように、電力線Ｌを介してデータの通信を行う電力線通信装置２Ａ、２Ｂ内の電力線通信回路６と電力線Ｌとの間に接続され静電容量を可変調整可能な周波数整合手段７を備えている。
この周波数整合手段７は、直列に接続された可変コンデンサ８と抵抗９とを備えている。また、上記抵抗９には、並列にコイル１０が接続されている。

また、上記電力線通信用アダプタ装置４は、図２及び図３に示すように、上記電力線通信用周波数整合回路１と、電力線コンセントジャック３ａに接続可能な一対の整合回路側コンセントプラグ１ａと、通信装置コンセントプラグ２ａが接続可能な一対の整合回路側コンセントジャック１ｂと、を備えている。

上記電力線通信用周波数整合回路１は、互いに対応する整合回路側コンセントプラグ１ａと整合回路側コンセントジャック１ｂとの間に接続されている。
また、電力線通信用アダプタ装置４は、上記電力線通信用周波数整合回路１を内蔵する筐体１１を備えている。また、この筐体１１には、可変コンデンサ８に接続され、回動させることで可変コンデンサ８の静電容量を調整可能なトリマー摘み部１２が設置されている。

上記電力線通信装置２Ａ、２Ｂの電力線通信回路６は、図４に示す送信モジュール２１と、図５に示す受信モジュール２２とから構成されている。
上記送信モジュール２１は、図４に示すように、高周波部２３と、デジタル部２４と、送信オーディオ部２５と、から構成されている。

上記高周波部２３は、ＡＣコンセントと接続されるＡＣ入力と共にＰＬＣ高周波信号の入出力端子にもなるＡＣ ｉｎｐｕｔ部２６と、ＡＣ電源ラインからの雷サージから機器を保護する為の保護回路であるＳｕｒｇｅ Ａｂｓｏｒｂｅｒ部２７と、ＡＣ ｏｕｔｐｕｔ部２８に接続される機器の影響を受けないようにする為の回路であるＢｌｏｃｋｉｎｇ Ｆｉｌｔｅｒ部２９と、ＡＣ電源ラインの出力になり、機器を動作させる為のスイッチング電源のＡＣ入力端子が接続されるＡＣ ｏｕｔｐｕｔ部２８と、ＡＣ電源と高周波信号を分離／結合する回路であるＲＦ Ｃｏｕｐｌｉｎｇ部３０と、電力線通信回路６の送信出力における不要周波数の出力を低減する効果と受信に入力される高周波信号の不要な帯域の信号（ノイズ）を低減する効果とを持つフィルタ回路であるＲＦ Ｆｉｌｔｅｒ部３１と、を備えている。

上記デジタル部２４は、ＰＬＣ制御するＬＳＩからのデジタル信号から高周波信号を作り出す機能（変調）と、高周波信号を受信し、これをデジタル信号に戻す機能（復調）とを持つ１チップＩＣであるＡＦＥ（Ａｎａｌｏｇ Ｆｒｏｎｔ Ｅｎｄ）部３２と、電力線通信回路６の全制御行う１チップＩＣであるＰＬＣ ＬＳＩ３３と、ＡＦＥ部３２およびＰＬＣ ＬＳＩ３３が動作するための基準のタイミング信号を発生させるデジタル側Ｘ’ｔａｌ部３４と、ファームウェアプログラムの記録するＩＣであり、モジュール起動時にＬＣＩからプログラムが呼び出されるＲＯＭ部３５と、を備えている。

なお、上記ＰＬＣ ＬＳＩ３３は、ＰＬＣ高周波信号の配置を伝送回線状況に応じて決定する機能、伝送可能な高周波信号に載せるオーディオデータの組み合わせを変更する機能、デジタルオーディオ信号を外部機器とのシリアル通信機能等を有している。

上記送信オーディオ部２５は、アナログのステレオオーディオ信号２チャンネル（Ｌｃｈ／Ｒｃｈ）の信号を、デジタルオーディオ信号に変換し、出力をＩ２Ｓ（アナログオーディオ信号をデジタルのシリアルデータに変換する（あるいはその逆の）ための標準方式）フォーマットのシリアルデータに変換して出力する機能と外部からのアナログオーディオ信号をデジタル変換し、ＰＬＣ ＬＳＩ３３に入力し、また、その逆プロセスも行う機能とを有するＩＣであるＡＤＣ（Ａｎａｌｏｇ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）部３６と、Ｘシリアルデータ用の基準クロック（マスタークロック：ＭＣＬＫ）を発振する水晶発振器であり、このクロックをＡＤＣ部３６に入力させ、基準クロックに同期したシリアルデジタルオーディオデータの出力を行うオーディオ側Ｘ’ｔａｌ部３７と、電圧制御ＩＣであるＲＥＧ部３８と、を備えている。

また、上記受信モジュール２２は、図５に示すように、送信モジュール２１と同じ高周波部２３及びデジタル部２４を有し、プログラム上で受信及び送信において異なる制御を実施している。そして、受信モジュール２２では、オーディオ信号の出力部分のオーディオ部（受信オーディオ部４５）が送信モジュール２１と異なっている。
すなわち、受信オーディオ部４５は、電力線通信より得られたデジタルオーディオ信号をアナログオーディオ信号に変換して増幅する機能を備えている。

次に、本実施形態の電力線通信用周波数整合回路１及びこれを内蔵した電力線通信用アダプタ装置４の使用方法について、図３を参照して説明する。

例えば、図３に示すように、電力線コンセントジャック３ａが二対設けられた電力線コンセント３があり、一方の電力線コンセントジャック３ａに電力線通信装置２Ｂを接続し、他方の電力線コンセントジャック３ａに家電製品等の電子機器５を接続する場合について説明する。この場合、電力線通信用アダプタ装置４を一方の電力線コンセントジャック３ａにのみ接続し、この電力線通信用アダプタ装置４に電力線通信装置２Ｂを接続する。

すなわち、一方の電力線コンセントジャック３ａに整合回路側コンセントプラグ１ａを差し込んで電力線通信用アダプタ装置４を一方の電力線コンセントジャック３ａに取り付けておき、さらに整合回路側コンセントジャック１ｂに通信装置コンセントプラグ２ａを差し込んで電力線通信装置２Ｂを接続する。なお、他方の電力線コンセントジャック３ａには、電子機器コンセントプラグ５ａを直接差し込んで接続する。
この状態で、トリマー摘み部１２を回動させ電力線通信装置２Ａ、２Ｂの通信品質を確認しながら可変コンデンサ８の静電容量を調整することで、良好な通信品質が得られる使用周波数帯を選択する。

このように本実施形態では、電力線通信用周波数整合回路１により、電力線通信回路６と電力線Ｌとの間で静電容量を可変調整可能であるので、電力線通信回路６が接続された位置での電力線Ｌの配線長に応じたインダクタンスに対して静電容量を調整することでインピーダンスが整合している使用周波数帯を選択することができ、通信品質を改善すると共にノイズの影響を低減することができる。したがって、電力線Ｌのどの位置の電力線コンセント３に電力線通信装置２Ａ、２Ｂを接続しても、電力損失を抑制し、消費電力を抑えることができると共に、ノイズの影響を削減して安定した通信品質や長い通信距離を得ることができる。

また、可変コンデンサ８と抵抗９とが接続されているので、周波数の帯域調整が可能になり、Ｑ値を下げて使用周波数帯をブロード化することで、高速化を図ることができる。
さらに、電力線通信用アダプタ装置４が、上記電力線通信用周波数整合回路１を内蔵したアダプタ装置とされるので、任意の電力線コンセント３に電力線通信用アダプタ装置４を介して電力線通信装置２Ａ、２Ｂを接続することができ、接続位置の高い自由度を得ることができる。

次に、本発明に係る第２実施形態を、図６を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態おいて、上記実施形態で説明した同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明は省略する。

第２実施形態と第１実施形態との異なる点は、第１実施形態では、電力線通信用周波数整合回路１が電力線通信用アダプタ装置４に内蔵されて電力線通信用アダプタ装置４を介して電力線通信装置２Ａ、２Ｂが電力線Ｌに接続されるのに対し、第２実施形態では、図６に示すように、電力線通信装置２０自体に、電力線通信回路６に接続された電力線通信用周波数整合回路１を備えている点である。

すなわち、第２実施形態の電力線通信装置２０では、電力線通信用周波数整合回路１が直接電力線通信回路６と接続されて内蔵されている。この電力線通信用周波数整合回路１は、電力線通信装置２０の通信装置コンセントプラグ２ａ内に収納させても良いし、電力線通信回路６と共に本体内に設けても構わない。

したがって、第２実施形態の電力線通信装置２０では、電力線通信用周波数整合回路１を内蔵しているので、アダプタ装置を介さず任意の電力線コンセント３に接続しても電力線通信装置２０自体で周波数整合を図ることができる。
なお、電力線通信装置２０に、電力線Ｌに接続した際、通信状態を自動的に確認して可変コンデンサ８の静電容量を自動調整することで、良好な通信品質が得られる使用周波数帯を自動選択する機能を設けても構わない。

なお、本発明の技術範囲は上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記各実施形態では、抵抗９にコイル１０を並列に接続したが、コイル１０を用いず、少なくとも可変コンデンサ８に直接に抵抗９を接続した構成でも構わない。
また、第１実施形態では、可変コンデンサ８と抵抗９とが直列接続されているが、他の例として、図７に示すように、可変コンデンサ８と抵抗９とを並列接続させた周波数整合手段１０７を有する電力線通信用周波数整合回路１０１として構わない。

本発明の第１実施形態において電力線通信用アダプタ装置を用いた電力線通信装置の接続例を示す全体接続図である。 第１実施形態の電力線通信用周波数整合回路及び電力線通信用アダプタ装置において、各部の接続を示す回路構成図である。 第１実施形態の電力線通信用アダプタ装置及び電力線コンセントを示す斜視図である。 第１実施形態において、電力線通信回路の送信モジュールを示す回路ブロック図である。 第１実施形態において、電力線通信回路の受信モジュールを示す回路ブロック図である。 本発明の第２実施形態の電力線通信用周波数整合回路及び電力線通信装置において、各部の接続を示す回路構成図である。 第１実施形態の他の例として、電力線通信用周波数整合回路及び電力線通信用アダプタ装置における各部の接続を示す回路構成図である。

符号の説明

１、１０１…電力線通信用周波数整合回路、１ａ…整合回路側コンセントプラグ、１ｂ…整合回路側コンセントジャック、２Ａ、２Ｂ、２０…電力線通信装置、３ａ…電力線コンセントジャック、４…電力線通信用アダプタ装置、５…電子機器、５ａ…電子機器コンセントプラグ、６…電力線通信回路、７、１０７…周波数整合手段、８…可変コンデンサ、９…抵抗、１１…筐体、Ｌ…電力線

Claims (4)

1. 電力線を介してデータの通信を行う電力線通信回路と電力線との間に接続され静電容量を可変調整可能な周波数整合手段を備えていることを特徴とする電力線通信用周波数整合回路。
2. 請求項１に記載の電力線通信用周波数整合回路において、
   前記周波数整合手段が、直列又は並列に接続された可変コンデンサと抵抗とを備えていることを特徴とする電力線通信用周波数整合回路。
3. 請求項１又は２に記載の電力線通信用周波数整合回路と、
   電力線のコンセントジャックに接続可能な一対の整合回路側コンセントプラグと、
   前記電力線通信回路を有する電力線通信装置のコンセントプラグが接続可能な一対の整合回路側コンセントジャックと、を備え、
   前記電力線通信用周波数整合回路が、互いに対応する前記整合回路側コンセントプラグと前記整合回路側コンセントジャックとの間に接続されていることを特徴とする電力線通信用アダプタ装置。
4. 電力線を介してデータの通信を行う電力線通信回路を有する電力線通信装置であって、
   前記電力線通信回路に接続された請求項１又は２に記載の電力線通信用周波数整合回路を備えていることを特徴とする電力線通信装置。