JP2009021961A - 電力線通信用フィルタ回路、電力線通信装置及び電力線通信用ａｃケーブル - Google Patents

Abstract

【課題】 電力線通信用フィルタ回路及び電力線通信装置において、減衰量を大きく確保すると共に広帯域化されたフィルタ特性を得ること。
【解決手段】 電力線を介してデータ通信を行う電力線通信装置に用いる電力線通信用フィルタ回路Ｆであって、電力線通信による受送信機能を有する電力線通信回路３と電力線との間に、周波数特性における共振点の異なる複数のコモンモードチョークフィルタ７が直列に接続されて設けられている。これにより、複数のコモンモードチョークフィルタの互いのフィルタ特性が合成されて、減衰量を大きく確保した状態で広帯域化することができる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、電力線通信においてコモンモード電流を抑制して漏洩電磁界の抑制を図る電力線通信用フィルタ回路、電力線通信装置及び電力線通信用ＡＣケーブルに関する。

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、一部実施されている。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。
特許文献１の技術では、電力線通信装置のモデムにコモンモードチョークフィルタを設けてコモンモード電流を抑圧しているが、コモンモードチョークフィルタのフィルタ特性には次のような問題がある。すなわち、コモンモードチョークフィルタの周波数特性において、図８に示すように、コモンモードを広帯域に削除する設定にすると（Ｑ値を小さくする。：図中の符号Ａ）、減衰量が小さくなってしまい、逆にコモンモードの減衰量を多く設定する（Ｑ値を大きくする。：図中の符号Ｂ）と、帯域が狭くなってしまう不都合があった。

本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、減衰量を大きく確保すると共に広帯域化されたフィルタ特性を有する電力線通信用フィルタ回路、電力線通信装置及び電力線通信用ＡＣケーブル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フィルタ回路は、電力線を介してデータ通信を行う電力線通信装置に用いる電力線通信用フィルタ回路であって、電力線通信による受送信機能を有する電力線通信回路と電力線との間に、周波数特性における共振点の異なる複数のコモンモードチョークフィルタが直列に接続されて設けられていることを特徴とする。

この電力線通信用フィルタ回路では、電力線通信回路と電力線との間に、周波数特性における共振点の異なる複数のコモンモードチョークフィルタが直列に接続されているので、複数のコモンモードチョークフィルタの互いのフィルタ特性が合成されて、減衰量を大きく確保した状態で広帯域化することができる。

また、本発明の電力線通信用フィルタ回路は、複数の前記コモンモードチョークフィルタが、互いにＱ値の異なるものであることを特徴とする。すなわち、この電力線通信用フィルタ回路では、複数のコモンモードチョークフィルタが、互いにＱ値の異なるものであるので、Ｑ値の低い広帯域のものとＱ値の高い狭帯域のものとを組み合わせて多様なフィルタ特性を得ることができる。なお、Ｑ値は、コモンモードチョークフィルタの磁性材料、コア形状、リード線の巻き数及び電流容量などにより変わるため、これらを任意に設定することで、異なるＱ値のコモンモードチョークフィルタを容易に組み合わせることができる。また、装置本体内に内蔵された電力線通信回路及びコンセントプラグの一方側に実装したコモンモードチョークフィルタで広帯域に減衰させると共に、その他方側に実装した狭帯域のコモンモードチョークフィルタで固有の問題について調整することも可能になる。例えば、アマチュア無線などの部分的な帯域に対応する狭帯域のコモンモードチョークフィルタをコンセントプラグに実装しても構わない。

本発明の電力線通信装置は、電力線を介してデータ通信を行う電力線通信装置であって、電力線通信による受送信機能を有する電力線通信回路と、上記本発明の電力線通信用フィルタ回路と、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、前記電力線通信回路と電力線とを接続するＡＣケーブルを備え、前記ＡＣケーブルが、前記電力線のコンセントジャックに接続可能であると共に複数の前記コモンモードチョークフィルタのうち一部を内蔵したコンセントプラグ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、一カ所に複数のコモンモードチョークフィルタを実装する場合は実装面積が大きくなって装置形状が大きくなるのに比べて、この電力線通信装置では、コンセントプラグに複数のコモンモードチョークフィルタのうち一部が内蔵されているので、実装箇所を分散することで、個別の実装面積を削減することができる。したがって、装置形状の大型化を抑制することができる。

さらに、本発明の電力線通信装置は、前記コンセントプラグに、前記コモンモードチョークフィルタのうち低周波側に共振点を有するものが内蔵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フィルタのうち低周波側に共振点を有するものがコンセントプラグに内蔵されるので、ＡＣケーブルの持つインダクタンス成分の影響を受け難く調整が不要になるメリットがある。

また、本発明の電力線通信装置は、前記コンセントプラグに、前記コモンモードチョークフィルタのうち高周波側に共振点を有するものが内蔵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フィルタのうち電波が漏洩しやすい高周波側に共振点を有するものがコンセントプラグに内蔵されるので、ＡＣケーブルの先端で整合が取れ易くなり、ＡＣケーブルからの漏洩電波を抑制することができる。
なお、コンセントプラグに搭載するコモンモードチョークフィルタは、電力線通信の利用周波数帯に応じて使い分けることが好ましい。

本発明の電力線通信用ＡＣケーブルは、電力線を介してデータ通信を行う電力線通信装置の電力線通信回路と電力線とを接続する電力線通信用ＡＣケーブルであって、前記電力線のコンセントジャックに接続可能であるコンセントプラグと、前記コンセントプラグに内蔵された上記本発明の電力線通信用フィルタ回路と、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ＡＣケーブルでは、コンセントプラグに複数のコモンモードチョークフィルタの全てが内蔵されているので、電力線通信回路が内蔵される装置本体の小型化を図ることができる。したがって、小型化した装置本体の回路基板にコモンモードチョークフィルタの実装領域が確保できない場合などに好適である。

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フィルタ回路、電力線通信装置及び電力線通信用ＡＣケーブルによれば、電力線通信回路と電力線との間に、周波数特性における共振点の異なる複数のコモンモードチョークフィルタが直列に接続されているので、複数のコモンモードチョークフィルタの互いのフィルタ特性が合成されて、減衰量を大きく確保した状態で広帯域化することができる。したがって、コモンモード電流に対して広域に大きな減衰量で対応可能なフィルタ機能を有する電力線通信装置及び電力線通信用ＡＣケーブルを得ることができる。

以下、本発明に係る電力線通信用フィルタ回路、電力線通信装置及び電力線通信用ＡＣケーブルの第１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装置１は、図１及び図２に示すように、例えば一般家屋等の建物における壁Ｗ内に配設された電力線Ｌに壁Ｗのコンセントジャック２を介して接続されデータ通信を行うものである。この電力線通信装置１は、電力線通信による受送信機能を有するモデムの電力線通信回路３を内蔵した装置本体４と、装置本体４に接続され電力線通信回路３と電力線Ｌとを接続するＡＣケーブル５と、電力線通信による受送信機能を有する電力線通信回路３と電力線Ｌとの間に設けられた電力線通信用フィルタ回路Ｆと、を備えている。なお、電力線通信装置１は、電力線Ｌを介して電力の供給も受けている。

上記電力線通信用フィルタ回路Ｆは、電力線通信回路３と電力線Ｌとの間に、周波数特性における共振点の異なる２つのコモンモードチョークフィルタ７が直列に接続されて設けられている。
そして、上記ＡＣケーブル５は、電力線Ｌのコンセントジャック２に接続可能であると共に２つのコモンモードチョークフィルタ７のうち一方を内蔵したコンセントプラグ８と、コンセントプラグ８と装置本体４を接続するＡＣケーブル本体６とを備えている。

また、上記電力線通信回路３の回路基板には、２つのコモンモードチョークフィルタ７のうち他方が実装されている。
上記コンセントプラグ８には、２つのコモンモードチョークフィルタ７のうち低周波側に共振点を有するもの又は高周波側に共振点を有するものが内蔵されている。これらコンセントプラグ８に搭載するコモンモードチョークフィルタ７は、電力線通信の利用周波数帯に応じて設定される。

上記コンセントプラグ８は、図２に示すように、電力線Ｌの一対のコンセントジャック２に差し込み可能な一対のプラグ端子９と、一対のプラグ端子９に一端が接続されＡＣケーブル本体６のＡＣ線６ａに他端が接続される一対の信号線１０と、一対の信号線１０がバイファイラ巻き又はキャンセル巻きで巻回された磁性体コア１１からなるコモンモードチョークフィルタ７と、信号線１０と磁性体コア１１とを覆って内部に収納するエポキシ樹脂等の封止樹脂１２とを備えている。

上記磁性体コア１１は、図３に示すように、例えばコ字状又は円弧状の２分割された一対の分割コア部材１１ａの両端を互いに突き合わせて接触状態とすると共に環状にしたものであり、一対の分割コア部材１１ａを突き合わせ方向に付勢する圧着用バネ１３で接触状態を保持させて構成されている。
また、一対の信号線１０は、ボビン１４に例えばバイファイラ巻きで巻かれており、このボビン１４に一対の分割コア部材１１ａをそれぞれ通して互いの端部を突き合わせて接触させることで、トロイダルコアと同様の閉磁路を構成してコモンモードチョークフィルタ７としている。
なお、この直列接続された２つのコモンモードチョークフィルタ７からなるラインフィルタ回路である電力線通信用フィルタ回路Ｆについて、等価回路を図４に示す。

このように本実施形態では、電力線通信回路３と電力線Ｌとの間に、周波数特性における共振点の異なる２つのコモンモードチョークフィルタ７が直列に接続された電力線通信用フィルタ回路Ｆを設けているので、図５に示すように、２つのコモンモードチョークフィルタ７の互いのフィルタ特性が合成されて、減衰量を大きく確保した状態で広帯域化することができる。
また、コンセントプラグ８に２つのコモンモードチョークフィルタ７のうち一つが内蔵されているので、実装箇所を分散することで、個別の実装面積を削減することができる。したがって、装置形状の大型化を抑制することができる。

さらに、コモンモードチョークフィルタ７のうち低周波側に共振点を有するものがコンセントプラグ８に内蔵される場合では、ＡＣケーブル５の持つインダクタンス成分の影響を受け難く調整が不要になるメリットがある。逆に、コモンモードチョークフィルタ７のうち高周波側に共振点を有するものがコンセントプラグ８に内蔵される場合では、ＡＣケーブル５の先端で整合が取れ易くなり、ＡＣケーブル５からの漏洩電波を抑制することができる。

次に、本発明に係る電力線通信装置の第２及び第３実施形態について、図６及び図７を参照して以下に説明する。なお、以下の各実施形態の説明において、上記実施形態において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、電力線通信用フィルタ回路Ｆにおける２つのコモンモードチョークフィルタ７の一つがコンセントプラグ８に内蔵されているのに対し、第２実施形態の電力線通信装置では、図６に示すように、電力線通信用フィルタ回路Ｆにおける２つのコモンモードチョークフィルタ７がいずれもコンセントプラグ８に内蔵されている点である。
この第２実施形態のＡＣケーブルでは、コンセントプラグ８に電力線通信用フィルタ回路Ｆの２つのコモンモードチョークフィルタ７が共に内蔵されているので、電力線通信回路３が内蔵される装置本体４の小型化を図ることができる。したがって、小型化した装置本体４の回路基板にコモンモードチョークフィルタ７の実装領域が確保できない場合などに好適である。

第３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、電力線通信用フィルタ回路Ｆにおける２つのコモンモードチョークフィルタ７が同一のＱ値であるのに対し、第３実施形態の電力線通信装置では、図７に示すように、電力線通信用フィルタ回路Ｆにおける２つのコモンモードチョークフィルタ７が、互いにＱ値の異なるものとされている点である。すなわち、第３実施形態では、例えば電力線通信回路３側にはＱ値の低い広帯域のコモンモードチョークフィルタ７を実装し、コンセントプラグ８側にはＱ値の高い狭帯域のコモンモードチョークフィルタ７を実装している。

このように第３実施形態の電力線通信用フィルタ回路Ｆでは、２つのコモンモードチョークフィルタ７が、互いにＱ値の異なるものとされているので、Ｑ値の低い広帯域のものとＱ値の高い狭帯域のものとを組み合わせて多様なフィルタ特性を得ることができる。なお、Ｑ値は、コモンモードチョークフィルタ７の磁性材料、コア形状、リード線の巻き数及び電流容量などにより変わるため、これらを任意に設定することで、異なるＱ値のコモンモードチョークフィルタ７を容易に組み合わせることができる。

また、装置本体４内に内蔵された電力線通信回路３に実装したコモンモードチョークフィルタ７で広帯域に減衰させると共に、コンセントプラグ８側に実装した狭帯域のコモンモードチョークフィルタ７で固有の問題について調整することが可能になる。例えば、アマチュア無線などの部分的な帯域に対応する狭帯域のコモンモードチョークフィルタ７をコンセントプラグ８に実装しても構わない。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して説明したが、具体的な構成については上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等が可能である。
例えば、上記各実施形態の電力線通信用フィルタ回路Ｆでは、直列接続された２つのコモンモードチョークフィルタ７を備えているが、３以上の複数のコモンモードチョークフィルタ７を直列接続して設けても構わない。

本発明に係る第１実施形態の電力線通信用フィルタ回路及び電力線通信装置において、電力線に接続された状態の電力線通信装置を示す構成図である。 第１実施形態において、コンセントプラグを示す内部構成図である。 第１実施形態において、コモンモードチョークフィルタを示す上面図である。 第１実施形態において、電力線通信用フィルタ回路の等価回路を示す回路図である。 第１実施形態において、電力線通信用フィルタ回路のフィルタ特性（周波数特性）を示すグラフである。 本発明に係る第２実施形態の電力線通信用フィルタ回路、電力線通信装置及び電力線通信用ＡＣケーブルにおいて、コンセントプラグを示す内部構成図である。 第３実施形態において、電力線通信用フィルタ回路のフィルタ特性（周波数特性）を示すグラフである。 本発明に係る電力線通信装置の従来例において、コモンモードチョークフィルタのフィルタ特性（周波数特性）を示すグラフである。

符号の説明

１…電力線通信装置、２…コンセントジャック、３…電力線通信回路、４…装置本体、５…ＡＣケーブル、６…ＡＣケーブル本体、７…コモンモードチョークフィルタ、８…コンセントプラグ、Ｆ…電力線通信用フィルタ回路、Ｌ…電力線

Claims (7)

1. 電力線を介してデータ通信を行う電力線通信装置に用いる電力線通信用フィルタ回路であって、
   電力線通信による受送信機能を有する電力線通信回路と電力線との間に、周波数特性における共振点の異なる複数のコモンモードチョークフィルタが直列に接続されて設けられていることを特徴とする電力線通信用フィルタ回路。
2. 請求項１に記載の電力線通信用フィルタ回路において、
   複数の前記コモンモードチョークフィルタが、互いにＱ値の異なるものであることを特徴とする電力線通信用フィルタ回路。
3. 電力線を介してデータ通信を行う電力線通信装置であって、
   電力線通信による受送信機能を有する電力線通信回路と、
   請求項１又は２に記載の電力線通信用フィルタ回路と、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、
   前記電力線通信回路と電力線とを接続するＡＣケーブルを備え、
   前記ＡＣケーブルが、前記電力線のコンセントジャックに接続可能であると共に複数の前記コモンモードチョークフィルタのうち一部を内蔵したコンセントプラグを備えていることを特徴とする電力線通信装置。
5. 請求項４に記載の電力線通信装置において、
   前記コンセントプラグに、前記コモンモードチョークフィルタのうち低周波側に共振点を有するものが内蔵されていることを特徴とする電力線通信装置。
6. 請求項４に記載の電力線通信装置において、
   前記コンセントプラグに、前記コモンモードチョークフィルタのうち高周波側に共振点を有するものが内蔵されていることを特徴とする電力線通信装置。
   
7. 電力線を介してデータ通信を行う電力線通信装置の電力線通信回路と電力線とを接続する電力線通信用ＡＣケーブルであって、
   前記電力線のコンセントジャックに接続可能であるコンセントプラグと、
   前記コンセントプラグに内蔵された請求項１又は２に記載の電力線通信用フィルタ回路と、を備えていることを特徴とする電力線通信用ＡＣケーブル。

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