JP2008172452A - 電力線通信用結合器及び電力線通信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 電力線通信用結合器及び電力線通信装置において、コモンモード電流を削減して受信感度を改善できると共に、全体形状の大型化を抑制すること。
【解決手段】 電力線に接続されるＡＣケーブル２に接続可能なＡＣ入力端子３ａと、電力線によりデータ通信を行う電力線通信部に接続可能な結合端子３ｂと、一端側がＡＣ入力端子３ａに接続され他端側が結合端子３ｂに接続されたトランス結合回路部３と、電力線通信部に電力を供給するスイッチング電源に接続可能でＡＣ入力端子３ａに接続されたＡＣ出力端子３ｃと、トランス結合回路部３を収納する電磁波シールドケース７とを備えている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電力線を介してデータ通信を行う際に、ノイズの影響を低減して良好な通信が可能な電力線通信用結合器及び電力線通信装置に関する。

近年、一般家屋等の建物内に配線されている電力線を介して通信機器間のデータ通信を行う電力線通信（ＰＬＣ：Power Line Communication）が検討されている。この電力線通信では、通信時に電力線から屋内に電波が漏れる漏洩電磁界の問題があり、特に線路にコモンモード電流が発生すると漏洩電磁界が発生することがわかっている。

また、電力線通信における電波漏れに関しては、ＬＣＬ（縦電圧変換損）という概念がある。このＬＣＬは、線路の平衡度を表すパラメータであり、線路から放射される妨害波のレベルに直接的に影響する極めて重要な特性である。具体的には、ＬＣＬが小さくなれば、電波漏れは増加する傾向にあり、日本の一般家屋では、ＬＣＬが平均３０ｄＢ程度であり、最も悪い環境では、９９％でＬＣＬが１６ｄＢ程度になると考えられている。
このため、従来、このような電波漏れを抑制する技術が種々提案されている。

例えば、特許文献１では、モデム本体と入出力端との間にコモンモードフィルタを設けた電力線通信用モデムが提案されている。この技術では、モデムにコモンモードフィルタを設けて、電力線やケーブルに発生するコモンモード電流によるコモンモードノイズを抑制しようとするものである。

特開２００４−２６６６３４号公報

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、特許文献１の技術のように、電力線通信装置のモデムの端部にコモンモードチョークコイルを設けてコモンモード電流を抑圧したとしても、スイッチング電源で生じるノイズが同一基板上に設けられる結合器（カプラ回路）の配線に重畳され、コモンモード電流が大きくなる問題がある。また、スイッチング電源から放射されるノイズは電力線にも重畳され、これによってもコモンモード電流が大きくなってしまう。このノイズの影響により、データ通信の受信感度が劣化する不都合が生じる。このため、スイッチング電源全体をシールドしてノイズ対策を行うことも考えられるが、スイッチング電源の回路規模が大きく、シールドケースの形状が大きくなる不都合がある。すなわち、ケース形状が大きくなると、接地が困難になると共に、高コストになる不都合があった。

本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、コモンモード電流を削減して受信感度を改善できると共に、全体形状の大型化を抑制した電力線通信用結合器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結合器は、電力線に接続されるＡＣケーブルに接続可能なＡＣ入力端子と、電力線によりデータ通信を行う電力線通信部に接続可能な結合端子と、一端側が前記ＡＣ入力端子に接続され他端側が前記結合端子に接続されたトランス結合回路部と、前記電力線通信部に電力を供給するスイッチング電源に接続可能で前記ＡＣ入力端子に接続されたＡＣ出力端子と、前記トランス結合回路部を収納する電磁波シールドケースとを備えていることを特徴とする。

また、本発明の電力線通信装置は、上記本発明の電力線通信用結合器と、前記結合端子を介して前記ＡＣケーブルに接続され電力線によりデータ通信を行う電力線通信部と、電力線に前記ＡＣ出力端子及び前記ＡＣケーブルを介して接続され前記電力線通信部に電力を供給するスイッチング電源とを備えていることを特徴とする。

これらの電力線通信用結合器及び電力線通信装置では、電磁波シールドケースによりトランス結合回路部が収納されているので、スイッチング電源からのノイズが電磁波シールドケースに吸収、遮断、反射されてトランス結合回路部の配線にノイズが重畳してコモンモード電流が増大することを防ぐことができると共に、スイッチング電源を含む全体をシールドケースに収納する場合よりも小型化することができる。

また、本発明の電力線通信用結合器は、前記ＡＣ入力端子と電力線とを接続し電磁波シールド材で被覆されたＡＣケーブルを備え、前記電磁波シールド材と前記電磁波シールドケースとが電気的に接続されて同電位とされていることを特徴とする。すなわち、この電力線通信用結合器では、ＡＣケーブルの電磁波シールド材と電磁波シールドケースとが電気的に接続されて同電位とされているので、ＡＣケーブルにおいてもトランス結合回路部と同様にスイッチング電源から放射されるノイズの重畳を防ぎ、コモンモード電流の増大を抑制することができる。

また、本発明の電力線通信装置は、前記電力線と前記トランス結合回路部との間に接続されたコモンモードチョークコイルを備え、前記コモンモードチョークコイルが、前記電磁波シールドケース内に収納され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、コモンモードチョークコイルも電磁波シールドケース内に収納されているので、コモンモードチョークコイルの配線に重畳するノイズも削減することができる。

また、本発明の電力線通信装置は、前記電力線と前記トランス結合回路部との間に接続されたヒューズを備え、前記ヒューズが、前記電磁波シールドケース内に収納され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、ヒューズも電磁波シールドケース内に収納されているので、ヒューズの配線に重畳するノイズも削減することができる。

また、本発明の電力線通信装置は、前記電力線と前記電磁波シールドケースとの間に接続されたサージアブソーバを備え、前記サージアブソーバが、前記電磁波シールドケース内に収納され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、サージアブソーバも電磁波シールドケース内に収納されているので、サージアブソーバの配線に重畳するノイズも削減することができる。

また、本発明の電力線通信装置は、前記結合端子と前記電力線通信部とを接続する信号線及び前記ＡＣケーブルの少なくとも一部が、より対線で構成され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、より対線により前記結合端子と電力線通信部とを接続する信号線及びＡＣケーブルの少なくとも一部が構成されているので、通常の対線の場合、一定方向からの放射ノイズに対して対線の距離差が生じてしまい差動ノイズが生じやすいのに対し、対線の距離差が無いより対線では、差動ノイズが生じ難く、ノイズの影響をさらに低減することができる。

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結合器及び電力線通信装置によれば、電磁波シールドケースによりトランス結合回路部が収納されているので、電磁波シールドケースによりトランス結合回路部の配線にノイズが重畳することを防ぎ、コモンモード電流を低減して受信感度を改善することができると共に、小型のシールドケースで済み、接地も容易となる。したがって、通信特性が改善され、通信距離及び通信信頼性が向上すると共に、全体として小型化が可能で、かつ低コストで作製することができる。

以下、本発明に係る電力線通信用結合器及び電力線通信装置の第１実施形態を、図１から図３を参照しながら説明する。

本実施形態の電力線通信用結合器１は、図１から図３に示すように、電力線Ｌに接続されるＡＣケーブル２に接続可能なＡＣ入力端子３ａと、ＡＣ入力端子３ａと電力線Ｌとを接続するＡＣケーブル２と、電力線Ｌによりデータ通信を行う電力線通信部４に接続可能な結合端子３ｂと、一端側がＡＣ入力端子３ａに接続され他端側が結合端子３ｂに接続されたトランス結合回路部３と、電力線通信部４に電力を供給するスイッチング電源６に接続可能でＡＣ入力端子３ａに接続されたＡＣ出力端子３ｃと、トランス結合回路部３を収納する電磁波シールドケース７とを備えている。

また、本実施形態の電力線通信装置１００は、結合端子３ｂを介してＡＣケーブル２に接続され電力線Ｌによりデータ通信を行う電力線通信部４と、電力線通信部４に接続されたオーディオ機器等のアプリケーションデバイス５と、電力線ＬにＡＣ出力端子３ｃ及びＡＣケーブル２を介して接続され電力線通信部４及びアプリケーションデバイス５に電力を供給するスイッチング電源６とを備えている。

上記電力線通信部４は、オーディオデータ等のデータを例えば複数のサブキャリアに分けて複数のサブキャリアに対応するキャリア周波数で電力線Ｌを介して送信及び受信するデータ送信部（図示略）及びデータ受信部（図示略）を有している。
上記スイッチング電源６は、電力線Ｌからの交流電圧を直流電圧に変換しスイッチング周波数に基づいて出力電圧を制御し、電力線通信部４及びアプリケーションデバイス５に電力供給するものである。

上記トランス結合回路部３は、図２に示すように、ＡＣ入力端子３ａに接続された一対の結合器配線８、８と、一対の結合器配線８、８にそれぞれ接続されたコンデンサ９、９と、一端側がこれらコンデンサ９、９に接続されていると共に他端側が結合端子３ｂに接続されたトランス１１とで構成されている。なお、結合端子３ｂには、電力線通信部４への信号線１０、１０に接続される。また、スイッチング電源６に接続された電源側ＡＣ線１２、１２は、ＡＣ出力端子３ｃに接続されている。

上記電磁波シールドケース７は、例えば金属製のケースや樹脂製ケース本体の表面又は内面に金属薄膜が形成されたものであり、電磁波を吸収、減衰、反射させて遮断する機能を有している。
スイッチング電源６とトランス結合回路部３とは同一基板（図示略）上に設けられているが、トランス結合回路部３のみが電磁波シールドケース７に覆われている。なお、スイッチング電源６と電力線通信用結合器３とを別々の基板上に設け、トランス結合回路部３を搭載した基板ごと電磁波シールドケース７に収納しても構わない。

上記ＡＣケーブル２は、先端部にコンセントプラグ１３が接続され、電力線Ｌのコンセントジャック１４に差し込まれて電力線Ｌに接続される。
電力線通信用結合器３と電力線通信部４とは、上述したように結合端子３ｂを介して信号線１０で接続されている。この信号線１０及びＡＣケーブル２は、図４に示すように、より対線１５で構成されている。また、ＡＣケーブル２は、上記より対線１５と、より対線１５を覆う絶縁性の内側被覆材１６ａと、内側被覆材１６ａを覆うメッシュ銅線等の電磁波シールド材１７と、電磁波シールド材１７を覆う絶縁性の外側被覆材１６ｂとを備えている。

本実施形態では、電磁波シールドケース７によりトランス結合回路部３が収納されているので、スイッチング電源６からのノイズが電磁波シールドケース７に吸収、遮断、反射されてトランス結合回路部３の配線にノイズが重畳してコモンモード電流が増大することを防ぐことができると共に、スイッチング電源６を含む全体をシールドケースに収納する場合よりも小型化することができ、接地も容易となる。したがって、通信特性が改善され、通信距離及び通信信頼性が向上すると共に、全体として小型化が可能で、かつ低コストで作製することができる。

また、より対線１５によりトランス結合回路部３と電力線通信部４とを接続する信号線１０及びＡＣケーブル２が構成されているので、通常の対線の場合、一定方向からの放射ノイズに対して対線の距離差が生じてしまい差動ノイズが生じやすいのに対し、対線の距離差が無いより対線１５では、差動ノイズが生じ難く、ノイズの影響をさらに低減することができる。
なお、電磁波シールドケース７及び電磁波シールド材１７は、スイッチング電源６からの放射ノイズだけでなく、電力線通信装置１００の周辺に設置されたパーソナルコンピュータやテレビジョン等の電源やＡＣケーブルが近接する場合、これらから放射されるノイズに対してもノイズ低減効果を有している。

次に、本発明に係る電力線通信用結合器及び電力線通信装置の第２実施形態を、図５を参照しながら説明する。なお、以下の各実施形態おいて、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、トランス結合回路部３だけが電磁波シールドケース７内に収納されてシールドされているのに対し、第２実施形態の電力線通信用結合器及び電力線通信装置では、図５に示すように、ＡＣケーブル２の電磁波シールド材１７と電磁波シールドケース７とが電気的に接続されて同電位とされている点である。すなわち、第２実施形態では、電磁波シールド材１７と電磁波シールドケース７とがシールド接続線２１により電気的に接続されている。

したがって、第２実施形態によれば、ＡＣケーブル２の電磁波シールド材１７と電磁波シールドケース７とが電気的に接続されて同電位とされているので、ＡＣケーブル２においてもトランス結合回路部３と同様にスイッチング電源６から放射されるノイズの重畳を防ぎ、コモンモード電流の増大を抑制することができる。

次に、本発明に係る電力線通信用結合器及び電力線通信装置の第３及び４実施形態を、図６及び図７を参照しながら説明する。

第３実施形態と第１実施形態と異なる点は、第１実施形態では、電磁波シールドケース７内にトランス結合回路部３のみが収納されているのに対し、第３実施形態の電力線通信用結合器及び電力線通信装置では、図６に示すように、電磁波シールドケース７内にトランス結合回路部３とコモンモードチョークコイル３１とヒューズ３２とが収納されている点である。すなわち、第３実施形態では、電磁波シールドケース７内に引き込まれたＡＣケーブル２と電源側ＡＣ線１２との接続点より手前のＡＣケーブル２にコモンモードチョークコイル３１とヒューズ３２とが接続されている。

上記コモンモードチョークコイル３１は、コモンモードノイズ等を妨げる機能を有し、環状コアにＡＣケーブル２からの一対の実線が互いに同方向に巻かれて構成されている。
なお、ヒューズ３２は、ＡＣケーブル２の一対の実線のうち、一方のみに接続されている。

このように第３実施形態では、コモンモードチョークコイル３１及びヒューズ３２も電磁波シールドケース７内に収納されているので、コモンモードチョークコイル３１やヒューズ３２の配線に重畳するノイズも削減することができる。また、コモンモードチョークコイル３１により、さらにコモンモードノイズを低減することができる。

また、第４実施形態の電力線通信用結合器及び電力線通信装置では、図７に示すように、電力線Ｌと電磁波シールドケース７との間及びＡＣケーブル２の一対の実線の間に接続されたサージ対策部品であるサージアブソーバ４１を備え、これらのサージアブソーバ４１が、電磁波シールドケース７内に収納されている。このサージアブソーバ４１は、例えば放電管タイプやバリスタ、サイリスタ等の半導体タイプのもの等が採用される。
このように第４実施形態では、サージアブソーバ４１により内部の回路をサージから保護することができると共に、サージアブソーバ４１も電磁波シールドケース７内に収納されているので、サージアブソーバ４１の配線に重畳するノイズも削減することができる。

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、信号線１０及びＡＣケーブル２がより対線１５を採用しているが、いずれか一方だけに採用しても、採用した配線部分で同様の差動ノイズ低減効果を得ることができる。

本発明に係る第１実施形態の電力線通信用結合器及び電力線通信装置において、電力線通信用結合器を示す概略的な平面図である。 第１実施形態において、電力線通信用結合器を示す回路図である。 第１実施形態において、電力線通信装置を示す全体構成図である。 第１実施形態において、ＡＣケーブルのより対線構造を示す説明図及び断面図である。 第２実施形態において、電力線通信用結合器を示す回路図である。 第３実施形態において、電力線通信用結合器を示す回路図である。 第４実施形態において、電力線通信用結合器を示す回路図である。

符号の説明

１…電力線通信用結合器、２…ＡＣケーブル、３…トランス結合回路部、３ａ…ＡＣ入力端子、３ｂ…結合端子、３ｃ…ＡＣ出力端子、４…電力線通信部、６…スイッチング電源、７…電磁波シールドケース、１０…信号線、１５…より対線、１７…電磁波シールド材、３１…コモンモードチョークコイル、３２…ヒューズ、４１…サージアブソーバ、１００…電力線通信装置、Ｌ…電力線

Claims (7)

1. 電力線に接続されるＡＣケーブルに接続可能なＡＣ入力端子と、
   電力線によりデータ通信を行う電力線通信部に接続可能な結合端子と、
   一端側が前記ＡＣ入力端子に接続され他端側が前記結合端子に接続されたトランス結合回路部と、
   前記電力線通信部に電力を供給するスイッチング電源に接続可能で前記ＡＣ入力端子に接続されたＡＣ出力端子と、
   前記トランス結合回路部を収納する電磁波シールドケースとを備えていることを特徴とする電力線通信用結合器。
2. 請求項１に記載の電力線通信用結合器において、
   前記ＡＣ入力端子と電力線とを接続し電磁波シールド材で被覆されたＡＣケーブルを備え、
   前記電磁波シールド材と前記電磁波シールドケースとが電気的に接続されて同電位とされていることを特徴とする電力線通信用結合器。
3. 請求項１又は２の電力線通信用結合器と、
   前記結合端子を介して前記ＡＣケーブルに接続され電力線によりデータ通信を行う電力線通信部と、
   電力線に前記ＡＣ出力端子及び前記ＡＣケーブルを介して接続され前記電力線通信部に電力を供給するスイッチング電源とを備えていることを特徴とする電力線通信装置。
4. 請求項３に記載の電力線通信装置において、
   前記電力線と前記トランス結合回路部との間に接続されたコモンモードチョークコイルを備え、
   前記コモンモードチョークコイルが、前記電磁波シールドケース内に収納されていることを特徴とする電力線通信装置。
5. 請求項３又は４に記載の電力線通信装置において、
   前記電力線と前記トランス結合回路部との間に接続されたヒューズを備え、
   前記ヒューズが、前記電磁波シールドケース内に収納されていることを特徴とする電力線通信装置。
6. 請求項３から５のいずれか一項に記載の電力線通信装置において、
   前記電力線と前記電磁波シールドケースとの間に接続されたサージアブソーバを備え、
   前記サージアブソーバが、前記電磁波シールドケース内に収納されていることを特徴とする電力線通信装置。
7. 請求項３から６のいずれか一項に記載の電力線通信装置において、
   前記結合端子と前記電力線通信部とを接続する信号線及び前記ＡＣケーブルの少なくとも一部が、より対線で構成されていることを特徴とする電力線通信装置。

Images