JP2007336339A

JP2007336339A - スプリッタ装置

Info

Publication number: JP2007336339A
Application number: JP2006167291A
Authority: JP
Inventors: Michitaka Itaya; 道隆板谷
Original assignee: NEC Tokin Corp
Current assignee: Tokin Corp
Priority date: 2006-06-16
Filing date: 2006-06-16
Publication date: 2007-12-27

Abstract

【課題】ノイズ対策やインピーダンス調整などのスプリッタ装置に必要な機能を損なうことなく、部品点数を減らし、小型化、低価格化を実現したスプリッタ装置を得る。
【解決手段】スプリッタ装置１にローパスフィルタ部５および漏れ磁束を発生するよう構成されたコモンモードチョークコイル部６を設ける。
【選択図】図２

Description

本発明は、スプリッタ装置に関するもので、特にｘＤＳＬ通信において、宅内用電話回線を用いて、宅内限定のデータ通信を行う場合に好適なスプリッタ装置に関する。

近年、既設のアナログ固定電話回線にデータ信号を多重化して、デジタル通信を行うｘＤＳＬ通信が、普及している。ｘＤＳＬ通信には、ＡＤＳＬ（Asymmetric Digital Subscriber Line）、ＲｅａｃｈＤＳＬ（Reach Digital Subscriber Line）、ＣＤＳＬ（Consumer Digital Subscriber Line）、ＶＤＳＬ（Very high bitrate Digital Subscriber Line）、ＨＤＳＬ（High bitrate Digital Subscriber Line）、ＳＤＳＬ（Symmetric Digital Subscriber Line）などの通信方式がある。

ＡＤＳＬ通信を例に説明する。ＡＤＳＬ通信では、２方向のライン、すなわち、下り（ダウンリンク）と上り（アップリンク）のそれぞれに、通常の電話回線に用いる音声信号と、例えばインターネット利用を可能とするデータ信号が多重化して割り当てられる。また、一般家庭では、Ｗｅｂアクセスによるインターネット利用が多いために、下り（ダウンリンク）の速度を、上り（アップリンク）の速度よりも高速に設定するのが一般的である。

さらに、上記アナログ固定電話回線は、スプリッタ装置やＡＤＳＬモデムを用いて、電話用の音声信号と、インターネット等に用いるデータ信号に分離して利用することが多い。

前述のスプリッタ装置は、例えば、アナログ固定電話回線から入力された多重信号を、そのまま、ＡＤＳＬモデルに出力し、データ信号に分離するラインと、ローパスフィルタ部を通過させて、音声信号のみを電話機に出力し、回線の空きを利用して複数のパーソナルコンピュータ（以下、パソコンとも表記）を接続し家庭内ＬＡＮ（Local Area Network）を構築するラインの、２つのラインに分離する分波器として機能する。

図４は、従来のスプリッタ装置の使用方法を説明する図であり、住宅２０内でＡＤＳＬ通信を用いた場合を示す。

スプリッタ装置１００は、ローパスフィルタ部５１と、インダクタ６００とを有する。アナログ固定電話回線である電話回線１０から入力した多重化信号は、前記スプリッタ装置１００で、２ラインに分離する。一方のラインは、ローパスフィルタ部５１を介さずに出力され、宅内電話回線９ａを経由して、ＡＤＳＬ用モデム２１に入力し、ＬＡＮケーブル１１ａを介してパソコン３に接続され、例えば外部とのデータ通信に使用される。

他方のラインは、ローパスフィルタ部５１と、インダクタ６００を順次通過し、音声信号が分離される。インダクタ６００を経由して宅内電話回線９ｂに出力された音声信号は、さらに分岐される。すなわち、ひとつのラインは、電話機４に接続され、他のラインはそれぞれ、モデム７ａまたはモデム７ｂ、およびＬＡＮケーブル１１ｂやＬＡＮケーブル１１ｃを介してパソコン８ａ、またはパソコン８ｂに接続される。なお、前記パソコン８ａおよびパソコン８ｂは、宅内電話回線９ｂの接続範囲においてのみ、データ通信が可能となる。

なお、音声信号のインピーダンスは５０オーム程度であるので、ローパスフィルタ部５１と、宅内電話回線９ｂとの間にインダクタ６００を挿入して、インピーダンスが１６０オーム以上となるよう調整し、パソコン８ａやパソコン８ｂの誤動作を防止している。

図５は、従来のスプリッタ装置の回路構成を説明する図で、図４に示したスプリッタ装置１００を用いた場合を示す。

スプリッタ装置１００は、ローパスフィルタ部５１とインピーダンス調整用のインダクタ６１およびインダクタ６２を有する。ローパスフィルタ部５１は、電話回線１０の上りおよび下りの各々から並列に分岐した一方のラインに直列に接続されてなるインダクタＬ１およびインダクタＬ２、および他方のラインに直列に接続されてなるインダクタＬ３およびインダクタＬ４と、前記２つのライン間に接続されたコンデンサＣ１およびコンデンサＣ２とで構成されている。

図６は、従来のスプリッタ装置の回路構成を説明する図で、図４に示したスプリッタ装置１００に、ノイズ対策を施した場合を示す。

スプリッタ装置２００は、スプリッタ装置１００とほぼ同様の構成である。すなわち、ローパスフィルタ部５１とインピーダンス調整用のインダクタ６１およびインダクタ６２を有する。ローパスフィルタ部５１は、電話回線１０の上りおよび下りの各ラインから並列に分岐した一方のラインに直列に接続されてなるインダクタＬ１およびインダクタＬ２、および他方のラインに直列に接続されてなるインダクタＬ３およびインダクタＬ４と、前記２つのライン間に接続されたコンデンサＣ１およびコンデンサＣ２とで構成されている。

また、さらに、スプリッタ装置２００は、ローパスフィルタ部５１に直列に接続されたコモンモードチョークコイル部６０を有する。

一般に、アナログ固定電話回線には、高周波伝送特性が保障されない、シールド無しのツイストペアケーブルが使用されることが多く、外来ノイズの影響を受けやすい。この外来ノイズは、例えば通信速度の低下原因となるなどの悪影響を及ぼす。

このようなスプリッタ装置２００は、例えば、特許文献１に示されている。

また、例えば、特許文献２にも同様の構成が示され、ローパスフィルタ部のインダクタのばらつきに起因する差動電流抑制について開示している。

特開２００４−０４０４４４号公報特開２００３−１５２８９４号公報

上述のように、従来、スプリッタ装置内には、信号を分離するためのローパスフィルタ部の他に、例えばインピーダンス調整用のインダクタンス素子およびノイズ対策用のコモンモードチョークコイル部を配していた。従って、従来のスプリッタ装置は、部品点数が多いために、装置が大型化するばかりでなく、部品点数の多さ故に高価格になるという問題があった。

従って、本発明の課題は、スプリッタ装置の機能を損なうことなく、小型化、低価格化を実現することにある。

本発明のスプリッタ装置は、ローパスフィルタ部および、漏れ磁束を発生するよう構成されたコモンモードチョークコイル部を有する。

該コモンモードチョークコイル部は、少なくとも２つのインダクタを有するよう構成する。ここで、インダクタを、インダクタＬｘおよび、インダクタＬｙとすると、インダクタＬｘと、インダクタＬｙは、各々の巻線部が隣接して配置され、かつ、それぞれの巻線から発生する磁束が逆方向となるように入力端子、出力端子が各々設定されており、前記インダクタＬｘと、インダクタＬｙが発生する前記磁束に、漏れ磁束が発生するように構成されている。

なお、漏れ磁束が発生すれば、インダクタＬｘおよびインダクタＬｙはどのような構成であっても良いが、インダクタＬｘおよびインダクタＬｙの巻線の巻き方、巻き数、巻き上がりの形状に、差異を生じさせる事によって、意図的に漏れ磁束を発生させることができる。

すなわち、インダクタＬｘとインダクタＬｙは巻き数が同じであっても、巻線の密度を異なるように巻くのがよい。

インダクタＬｘとインダクタＬｙの巻線の巻き数が異なるように巻くのもよい。

インダクタＬｘとインダクタＬｙの巻線の外形が異なるように巻くのもよい。例えば、インダクタＬｘは巻き上がりを均一にし断面が長方形となるようにし、インダクタＬｙは、断面が台形となるように巻くのがよい。

インダクタＬｘとインダクタＬｙの巻線の材質や太さ、または、磁性体コアの材質や形状が異なるように選択するのもよい。

なお、各インダクタは異なる磁性体コアに巻線して構成しても、同一の磁性体コアに巻線して構成してもよい。

上記手段によって前記インダクタＬｘと、インダクタＬｙが発生する磁束に、漏れ磁束を発生させることにより、コモンモードチョークコイル部の宅内電話回線側から見たインピーダンスが、通常の電話回線のインピーダンス（およそ５０オーム）より、十分高い値となる。

また、コモンモードチョーク部は、ノイズ吸収効果を有することから、インダクタＬｘおよびインダクタＬｙのみで、ノイズ対策およびインピーダンス調整作用を実現する。

本発明によれば、アナログ固定電話回線の信号から音声信号を分離するスプリッタ装置であって、前記スプリッタ装置は、ローパスフィルタ部とコモンモードチョークコイル部とを有し、前記コモンモードチョークコイル部は、漏れ磁束が発生するよう構成されてなることを特徴とするスプリッタ装置が得られる。

本発明によれば、前記コモンモードチョークコイル部は、２つのインダクタを有することを特徴とするスプリッタ装置が得られる。

本発明によれば、前記ローパスフィルタ部は、前記アナログ固定電話回線の一方のラインに直列に、第１のインダクタ、第２のインダクタが接続され、他方のラインに直列に、第３のインダクタ、第４のインダクタが接続され、前記第１のインダクタと第２のインダクタの接続点と、前記第３のインダクタと第４のインダクタの接続点との間に、第１のコンデンサが接続され、前記第２のインダクタと前記コモンモードチョークコイル部の一方のインダクタとの接続点と、前記第４のインダクタと前記コモンモードチョークコイル部の他方のインダクタとの接続点との間に、第２のコンデンサが接続されて構成されたことを特徴とするスプリッタ装置が得られる。

本発明によれば、前記コモンモードチョークコイル部の各インダクタは、磁性体コアに巻線されてなり、前記巻線の巻き数、巻き密度、巻き上がり形状、材質、太さ、前記磁性体コアの材質、形状の少なくとも１つが異なることを特徴とするスプリッタ装置が得られる。

本発明によれば、前記コモンモードチョークコイル部の各インダクタのインダクタンス値は、２ＭＨｚにおいて４０ｍＨ以上であり、互いに磁束を相殺する方向に、直列接続した場合のインダクタンス値は、２ＭＨｚにおいて、５μＨ以上であることを特徴とするスプリッタ装置が得られる。

上記構成とすることにより、ノイズ対策およびインピーダンス調整機能を損なうことなく、小型化、低価格化を実現したスプリッタ装置の提供が可能となる。

本発明のスプリッタ装置は、音声信号と、データ信号とを分離するローパスフィルタ部と、前記ローパスフィルタ部に接続されたコモンモードチョークコイル部とを有する。

前記コモンモードチョークコイル部は、例えばフェライト材からなる一般的な磁性体コアに巻線を施し、トランス構造を有する、少なくとも２つのインダクタが存在するように構成する。各インダクタは、それぞれの巻線の方向に対して、発生する磁束が逆方向となるように入力端子、出力端子が設定されている。

なお、前記コモンモードチョークコイル部のインダクタを、インダクタＬｘと、インダクタＬｙとしたとき、インダクタＬｘおよびインダクタＬｙの相互作用により、漏れ磁束が発生するように設定する。インダクタＬｘとインダクタＬｙとを、互いに磁束を相殺する方向に、直列に接続した場合のインピーダンス値は、通常の電話回線のインピーダンス値と比較すると、十分高いインピーダンス値となるよう設定する。

例えば、インダクタＬｘおよびインダクタＬｙのインダクタンス値は、２ＭＨｚにおいて４０ｍＨ以上とし、インダクタＬｘとインダクタＬｙとを、互いに磁束を相殺する方向に、直列接続した場合のインダクタンス値は、２ＭＨｚにおいて、５μＨ以上が望ましく、高周波ノイズ対策の観点から８μＨ以上が好ましい。

すなわち、コモンモードチョークコイル部は、外来ノイズに対しては、インダクタＬｘと、インダクタＬｙのインダクタンス値が加算されて、高いインダクタンス値となり、外来ノイズや装置内部で発生するノイズを吸収する効果を発揮する。また、電話機を接続した宅内電話回線からスプリッタ装置を見た場合のインピーダンス値は、一般的な電話回線のインピーダンス（通常およそ５０オーム）よりも十分高い値（例えば１６０オーム以上）になり、安定したデータ通信が可能となる。

従って、本発明のスプリッタ装置を使用することにより、電話機が安定して使用できるようになるばかりでなく、宅内電話回線の空き回線を利用して構築した家庭内ＬＡＮにおいても通信状態が良好なデータ通信を実現することが可能となる。

図１は、本発明によるスプリッタ装置を説明する図であり、ＡＤＳＬ通信を用いた場合を示す。

スプリッタ装置１は、ローパスフィルタ部５と、コモンモードチョークコイル部６とを有する。電話回線１０から入力される音声信号とデジタル信号の多重化信号はスプリッタ装置１で分離される。スプリッタ装置１でローパスフィルタ部５を経由せず、スプリッタ装置１から出力された多重化信号は、宅内電話回線９ａを通過して、ＡＤＳＬ用モデム２に入り、ＬＡＮケーブル１１ａを介して、インターネット等の外部とのデータ通信用のパソコン３に接続される。

一方、電話回線１０から入力された後、ローパスフィルタ部５およびコモンモードチョークコイル部６を通過した信号は、音声信号として、宅内電話回線９ｂに出力される。この音声信号は、宅内電話回線９ｂを経由して、電話機４や、モデム７ａ、モデム７ｂに分岐される。モデム７ａまたはモデム７ｂに分岐された音声信号は、ＬＡＮケーブル１１ｂまたはＬＡＮケーブル１１ｃを介して、パソコン８ａまたはパソコン８ｂに接続される。なお、前記パソコン８ａ、パソコン８ｂは、宅内電話回線９ｂの範囲のみでデータ通信が行われる、いわゆる家庭内ＬＡＮを構築している。

図２は、本発明によるスプリッタ装置の回路構成を説明する図であり、図１のスプリッタ装置１を用いた場合を示す。

前述のとおり、スプリッタ装置１は、ローパスフィルタ部５とコモンモードチョークコイル部６を有する。ローパスフィルタ部５は、ラインに直列に接続されたインダクタＬ１とインダクタＬ２、および他方のラインに直列に接続されたインダクタＬ３とインダクタＬ４と、前記２つのライン間に接続されたコンデンサＣ１とコンデンサＣ２とを有する。

コモンモードチョークコイル部６は、インダクタＬｘとインダクタＬｙが、磁性体コアに、トランス構造となるよう巻線されて構成されており、磁束の方向が逆となるように接続端子が配列され、漏れ磁束を発生させている。

コモンモードチョークコイル部６を経由した音声信号は、音声信号出力端子８０から図１に示した宅内電話回線９ｂに出力される。また、ローパスフィルタ部５およびコモンモードチョークコイル部６を経由しない多重化信号は、デジタル信号出力端子７０から、図１に示した宅内電話回線９ａに出力される。

図３は、本発明によるスプリッタ装置のコモンモードチョークコイル部の構造を説明する図であり、図３（ａ）は、全体構造を説明する図、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＡＡ断面図である。

分割コア１０１と分割コア１０２は一方の端部に切りかけ部を有し、第１の巻線１０４と第２の巻線１０５および端子１０６と端子１０９は露出配置されている。

第１の巻線１０４と、第２の巻線１０５は密着配置されて、それぞれのコアの中足部１０１ａ、中足部１０２ａの周囲に巻き回されている。分割コア１０１および分割コア１０２は、フェライト系磁性材料からなる磁性体コアで、第１の巻線１０４の巻き数および第２の巻線１０５の巻数は各々１００ターンとした。また、第１の巻線１０４と、第２の巻線１０５の巻き上がり形状は一方を断面長方形に、他方は断面台形となるように形成した。

２ＭＨｚでのインダクタンス値を測定したところ、第１の巻線１０４のインダクタンス値は、４０ｍＨであり、また第２の巻線１０５からのインダクタンスは４０ｍＨであった。なお、２ＭＨｚにおけるインダクタンス値が４０ｍＨ未満であると、十分なノイズ抑制効果は期待できない。

続いて、第１の巻線１０４と、第２の巻線１０５を互いに直列接続し、かつ、磁束が、相殺する方向のインダクタンス値を測定したところ８μＨであり、これに相当するインピーダンス値は１．８キロオームであった。前記８μＨのインダクタンス値は、第１の巻線１０４と第２の巻線１０５の巻き上がり形状の相違から生じる漏れ磁束に起因する。

なお、本発明の効果を得るためには、磁束が相殺する方向のインダクタンスは５μＨ以上が望ましく、８μＨ以上が好ましい。

上記の例では、前記第１の巻線の巻き上がり形状と、第２の巻線の巻き上がり形状が異なるよう設定したが、巻き上がり形状は同一にして、第１の巻線の巻数を１００ターン、第２の巻線の巻数を１１０ターンとなるよう巻数を異なるよう構成した場合も、同様の効果が得られた。

図７は、スプリッタ装置の各周波数におけるノイズ減衰量との関係を示した図であり、実線は本発明のスプリッタ装置を用いた場合を示し、破線は図５に示した従来のスプリッタ装置を用いた場合を示す。本発明のスプリッタ装置は、１００ｋＨｚ近傍で、マイナス７０デシベル以上のノイズ減衰量を得ており、部品点数が少なく、小型・低価格であるにも関わらず、図５に示した従来装置に較べて高性能であることは明白である。

なお、図６に示した従来のスプリッタ装置を用いて同様に測定したところ、本発明のスプリッタ装置と従来のスプリッタ装置は、ほぼ同一のノイズ減衰量を示し、部品点数が少なく、小型・低価格であっても遜色なく実用に供し得ることを確認した。

以上、実施例を用いて本発明の具体的な構成と優位性を説明したが、この発明は、これらの実施例に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更があっても本発明に含まれる。すなわち、当業者であれば、当然なし得るであろう各種変形、修正もまた本発明に含まれる。

本発明のスプリッタ装置を用いることにより、一般家庭においても簡便かつ少ない費用でインターネットの利用および家庭内ＬＡＮの構築が可能となる。

本発明によるスプリッタ装置を説明する図。本発明によるスプリッタ装置の回路構成を説明する図。本発明によるスプリッタ装置のコモンモードチョークコイル部の構造を説明する図で、図３（ａ）は、全体構造を説明する図、図３（ｂ）は、図３（ａ）でのＡＡ断面図。従来のスプリッタ装置の使用方法を説明する図。従来のスプリッタ装置の回路構成を説明する図。従来のスプリッタ装置の回路構成を説明する図。スプリッタ装置の各周波数におけるノイズ減衰量との関係を示した図。

符号の説明

１、１００、２００スプリッタ装置
２、２１ＡＤＳＬ用モデム
３、８ａ、８ｂパソコン（パーソナルコンピュータ）
４電話機
５、５１ローパスフィルタ部
６、６０コモンモードチョークコイル部
７ａ、７ｂモデム
９ａ、９ｂ宅内電話回線
１０電話回線
１１ａ、１１ｂ、１１ｃＬＡＮケーブル
２０住宅
６１、６２、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌｘ、Ｌｙ、Ｌｚインダクタ
７０デジタル信号出力端子
８０音声信号出力端子
１０１、１０２分割コア
１０１ａ、１０２ａ中足部
１０４第１の巻線
１０５第２の巻線
１０６、１０７、１０８、１０９端子
６００インダクタ
Ｃ１、Ｃ２コンデンサ

Claims

アナログ固定電話回線の信号から音声信号を分離するスプリッタ装置であって、前記スプリッタ装置は、ローパスフィルタ部とコモンモードチョークコイル部とを有し、前記コモンモードチョークコイル部は、漏れ磁束が発生するよう構成されてなることを特徴とするスプリッタ装置。
前記コモンモードチョークコイル部は、２つのインダクタを有することを特徴とする請求項１に記載のスプリッタ装置。
前記ローパスフィルタ部は、前記アナログ固定電話回線の一方のラインに直列に、第１のインダクタ、第２のインダクタが接続され、他方のラインに直列に、第３のインダクタ、第４のインダクタが接続され、前記第１のインダクタと第２のインダクタの接続点と、前記第３のインダクタと第４のインダクタの接続点との間に、第１のコンデンサが接続され、前記第２のインダクタと前記コモンモードチョークコイル部の一方のインダクタとの接続点と、前記第４のインダクタと前記コモンモードチョークコイル部の他方のインダクタとの接続点との間に、第２のコンデンサが接続されて構成されたことを特徴とする請求項１または２に記載のスプリッタ装置。
前記コモンモードチョークコイル部の各インダクタは、磁性体コアに巻線されてなり、前記巻線の巻き数、巻き密度、巻き上がり形状、材質、太さ、前記磁性体コアの材質、形状の少なくとも１つが異なることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のスプリッタ装置。
前記コモンモードチョークコイル部の各インダクタのインダクタンス値は、２ＭＨｚにおいて４０ｍＨ以上であり、互いに磁束を相殺する方向に、直列接続した場合のインダクタンス値は、２ＭＨｚにおいて、５μＨ以上であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のスプリッタ装置。