JP2010034780A - Noise filter with balun transformer - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、一般住宅等で使用されている屋内電力線を用いて電力供給とデータ信号の送受信を可能にする電力線搬送通信用配線器具に関するものである。 The present invention relates to a power line carrier communication wiring device that enables power supply and transmission / reception of data signals using an indoor power line used in ordinary houses and the like.
図6は、特許文献1の電力線通信システムの構成を模式的に表した図である。図6に示すように、電柱(図示しない)の上部には高圧配電線(6600V)22が架設されており、高圧配電線22の電圧を商用電圧(100V)に降圧する柱上トランス21が電柱の高所に設置されている。この柱上トランス21の2次側からは、低圧配電線23と低圧配電線23内の中性線24とが引き出されて図示しない電力量計を介して需要家の分電盤(図示しない)へと配電されている。本電力線通信システムは前記低圧配電線23の何れか一方と中性線24との間に発生する信号をモデム25に結合する結合器26と、結合器26とモデム25とを結ぶ信号線27及び接地線29に装着したフィルタ28とを備えて構成される。
FIG. 6 is a diagram schematically illustrating the configuration of the power line communication system disclosed in
高圧配電線22の2線から電力を引き込み、柱上トランス21の1次側と接続し、その2次側の中点は接地線29により接地される。2次側の2線は結合器26に入力され、結合器26を構成するコンデンサ26bを介して結合トランス26aに接続される。コンデンサ26bは商用周波数(50/60Hz)に対して高いインピーダンスを示し、高周波に対して低いインピーダンスを示す容量に設定する。これにより、結合トランス26aには高周波の信号のみ通過して、商用周波数は阻止されるためトランスの容量を小さくすることができる。従って、結合トランス26aの2次側には高周波の信号が発生し、ツイストペアケーブルの信号線27によりモデム25に入力する。
Electric power is drawn from the two lines of the high-
この発明では、前記フィルタ28を結合トランス26aの2次側の信号線27と中性線24を接地する接地線29とを一緒に装着することにより、信号線27と接地線29が高周波領域で結合して平衡回路を形成することにより、当該周波数で大地からの異なる電位分は、このフィルタ28により減衰されるので配電線からの高周波の漏洩電界を低減することができる。この構成により、モデム25が親機となり光ファイバー等で構成されたWAN(広域通信網)からのデータを、フィルタ28、結合器26、低圧配電線23を介してユーザ宅Aに供給することができ、これをモデム(子機)30で復調してPC31によりデータを受信することができる。また、PC31からのデータはモデム(子機)30で変調され、低圧配電線23、結合器26、フィルタ28、モデム25を介してWANに送信される。また、低圧配電線23には複数のユーザ宅Bが接続される。
In the present invention, the
近年のインターネットの普及は目覚しく、家庭でもインターネットへのアクセス環境の重要性が増しており、そのアクセスを簡易化する手段として電力線搬送通信、すなわち、PLC(Power Line Communications)が注目されている。既存の屋内配線であるAC電源ラインの電源コンセントに差し込むだけで回線が接続されるので新たな配線工事なしでパソコン等がインターネットに接続され、また、電気機器を接続するホームネットワークなどが容易に構築されることになる。PLCの通信速度も2〜30MHz帯の利用が認められ(2006年10月4日)、大容量の情報の通信が可能となっている。現状では主として屋内電力線にPLC装置を接続し、そこからパソコン等に接続して通信を行っている。 The spread of the Internet in recent years has been remarkable, and the importance of the access environment to the Internet is increasing even at home, and power line communication, that is, PLC (Power Line Communications), has attracted attention as means for simplifying the access. Since the line is connected by simply plugging it into the AC power line, which is an existing indoor wiring, a personal computer can be connected to the Internet without any new wiring work, and a home network for connecting electrical equipment can be easily constructed. Will be. PLC communication speeds of 2 to 30 MHz are permitted (October 4, 2006), and large-capacity information can be communicated. At present, a PLC device is connected mainly to an indoor power line, and then connected to a personal computer or the like for communication.
一般家庭の屋内電力線で用いられている単相3線式100V配線は、中線が接地されておりL1相、L2相からなっている。PLC(Power Line Communications)装置で通信を行う場合、L1相に接続された電力線(コンセント)とL2相に接続された電力線(コンセント)間の相の異なる異相間通信は、相が同じ同相間通信に比べて信号が減衰し易い性質があり、この場合、仕様上の最大実効通信速度を得るのは困難であり、また、別系統の配電盤を利用している等のケースの場合、状況によっては通信が出来ない可能性がある。 The single-phase, three-wire 100V wiring used for indoor power lines in general households is composed of an L1 phase and an L2 phase, with the middle wire grounded. When communicating with a PLC (Power Line Communications) device, communication between different phases between the power line (outlet) connected to the L1 phase and the power line (outlet) connected to the L2 phase is the same phase communication In this case, it is difficult to obtain the maximum effective communication speed in the specifications, and in the case of using a distribution board of another system, depending on the situation Communication may not be possible.
図4は、一般家庭の電力線搬送通信の構成図の一例を示すものである。各家庭の配電盤1を介して単相3線式100Vは配線されている。同じ部屋間におけるPLC通信は、インターネット等のWAN10(広域通信網)からの信号を、ADSLモデム等のBB回路終端装置9を経て、ノイズフィルタ4を通じてPLCモデム3により商用周波数と重畳してコンセント2より屋内配線L1相又はL2相に搬送される。同じ部屋間のPLC通信は、同相間通信となる。コンセント2より、PLCモデム3を通じて高周波の信号のみ通過して商用周波数は阻止され、ノイズフィルタ4を通じてPC1(11)と通信する。同じ部屋間におけるPLC通信は、L1相とL1相(同相間通信)で問題なく通信が可能である。しかし異なる部屋間の場合、屋内電力線が異相に接地されている場合、L1相とL2相間(異相間通信)では信号が著しく減少するため、通信が困難な場合がある。
FIG. 4 shows an example of a configuration diagram of power line carrier communication in a general household. The single-phase three-wire system 100V is wired through the
図5は、ノイズフィルタ構成図の一例である。ノイズフィルタ4はPLCモデムの通信周波数帯は通過するが、家電の電源周波数帯域は通過することができないように設定している。また、通常ノイズフィルタ4はPLCモデムとPC内部の平衡配線内に挿入されるものである。
FIG. 5 is an example of a noise filter configuration diagram. The
少しでも通信の状況を改善するために、インピーダンスアッパ 6を、電力線搬送通信において屋内電力線に対して家電製品(TV8)からのインピーダンスの影響を改善するために、コンセント2と家電製品(TV8)の間に設置する。電力線搬送通信の系に対しインピーダンスの低い家電製品を接続することにより、信号がインピーダンスの低い機器へ流れてしまうが、間にインピーダンスアッパを接続することにより対応が可能となる。
In order to improve the communication situation as much as possible, the impedance upper 6 is connected to the indoor power line in power line carrier communication to improve the influence of the impedance from the home appliance (TV 8) on the
図4では、PLC通信は部屋1内の同じ相においては通信が容易に可能であるが、例えば部屋1、部屋2などの異なる相間においては、通信が困難となっている。
In FIG. 4, PLC communication can be easily performed in the same phase in the
異相間通信対応策としては、無線LAN、有線LAN等が考えられるが、無線LANの場合には、新たな装置の購入・設置が必要となり、また、鉄筋などが入っている壁であると通信が困難となる。通常、無線LANが使えないためにPLC通信を考える場合が多く、その理由が上記の鉄筋などが入っている壁であると通信が困難となるためである。有線LANの場合には、新たな装置の購入・設置が必要となりLANケーブルの設置が必要で設置したLANケーブルが邪魔になる場合もある。 Wireless LAN, wired LAN, etc. can be considered as countermeasures for inter-phase communication. However, in the case of wireless LAN, it is necessary to purchase and install a new device, and communication is performed if the wall contains reinforcing bars. It becomes difficult. Usually, there are many cases where PLC communication is considered because a wireless LAN cannot be used, and the reason is that communication becomes difficult if the wall contains the above reinforcing bars. In the case of a wired LAN, it is necessary to purchase and install a new device, and it is necessary to install a LAN cable.
そこで本発明の課題は、電力線搬送通信において異相間通信時に信号が減少せず、その上既設の同軸配線を利用して、新たに別の機器を必要としない、従来のノイズフィルタの機能を有し、かつ平衡−不平衡変換回路(バラントランス)を内蔵した不平衡端子を有するノイズフィルタからなるバラントランス付ノイズフィルタを提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to provide a function of a conventional noise filter that does not reduce a signal during phase-to-phase communication in power line carrier communication and that does not require a new device by using existing coaxial wiring. Another object of the present invention is to provide a noise filter with a balun transformer comprising a noise filter having an unbalanced terminal incorporating a balanced-unbalanced conversion circuit (balun transformer).
上記異相間通信の対応策として、そこで異なる部屋間に既に設置されている場合が多いTV信号用等の同軸配線14を利用して通信を行うことが考えられるが、同軸配線14は不平衡配線であるため、平衡配線用のPLC通信装置と従来のノイズフィルタのみでは通信が困難であり、ノイズフィルタ4が同軸コネクタを有していないため、直接既設されているTV信号線等の同軸配線14に接続することができない。別の機器として、平衡−不平衡変換のためにバラントランスを有する機器を用いることから、接続が複雑化し、またコストの増加を招く恐れがある。そのために、ノイズフィルタに同軸ケーブル(不平衡配線)とバラントランスを使用して異相間通信を改善した。
As a countermeasure for the above-described inter-phase communication, it is conceivable to perform communication using the
バラントランスとは、不平衡伝送線路を伝搬する不平衡信号と平衡伝送線路を伝搬する平衡信号とを相互に変換するためのバラン回路を用いた信号変換素子である。 A balun transformer is a signal conversion element using a balun circuit for mutually converting an unbalanced signal propagating through an unbalanced transmission line and a balanced signal propagating through the balanced transmission line.
ノイズフィルタは、コイル素子とコンデンサ素子からなるフィルタである。 The noise filter is a filter composed of a coil element and a capacitor element.
本発明は、電力線に高周波信号を重畳して信号の送受信を行う電力線搬送通信であって、異なる部屋間に既に設置されている場合が多いTV信号用等の同軸配線を利用して通信を行うためのバラントランス付ノイズフィルタである。バラントランス付ノイズフィルタには、同軸配線との接続の為、平衡−不平衡変換回路(バラントランス)と不平衡端子となる同軸コネクタを一体化して構成するのが好ましい。 The present invention is power line carrier communication that transmits and receives signals by superimposing high-frequency signals on power lines, and performs communication using coaxial wiring for TV signals and the like that are often installed between different rooms. This is a noise filter with a balun transformer. The noise filter with a balun transformer is preferably configured by integrating a balanced-unbalanced conversion circuit (balun transformer) and a coaxial connector serving as an unbalanced terminal for connection to the coaxial wiring.
本発明によれば、電力線に高周波信号を重畳して信号の送受信を行う電力線搬送通信において、前記電力線に接続されるモデムとPC間に設置されるバラントランス付ノイズフィルタであって、入出力端子が平衡端子であるノイズフィルタと、前記ノイズフィルタと並行して平衡−不平衡変換回路であるバラントランスと入出力端子を不平衡端子とするノイズフィルタと不平衡端子を有することを特徴とするバラントランス付ノイズフィルタが得られる。 According to the present invention, in power line carrier communication for transmitting and receiving a signal by superimposing a high frequency signal on a power line, a noise filter with a balun transformer installed between a modem connected to the power line and a PC, the input / output terminal A balun comprising: a noise filter having a balanced terminal; a balun transformer being a balanced-unbalanced conversion circuit in parallel with the noise filter; a noise filter having an input / output terminal as an unbalanced terminal; and an unbalanced terminal. A noise filter with a transformer is obtained.
本発明によれば、前記不平衡端子の外部接続側に同軸コネクタが接続されてなることを特徴とするバラントランス付ノイズフィルタが得られる。 According to the present invention, a noise filter with a balun transformer is obtained in which a coaxial connector is connected to the external connection side of the unbalanced terminal.
本発明によれば、前記バラントランスはバラン回路を用いた信号変換素子からなることを特徴とするバラントランス付ノイズフィルタが得られる。 According to the present invention, it is possible to obtain a noise filter with a balun transformer, wherein the balun transformer includes a signal conversion element using a balun circuit.
本発明によれば、前記ノイズフィルタの回路は、コイル素子とコンデンサ素子からなることを特徴とするバラントランス付ノイズフィルタが得られる。 According to the present invention, it is possible to obtain a noise filter with a balun transformer, wherein the noise filter circuit includes a coil element and a capacitor element.
上記の構成により、本発明のバラントランス付ノイズフィルタは、従来のノイズフィルタ回路及びその入出力端子に加えて、別のノイズフィルタ、バラントランス及びその出力端子を備えており、これにより平衡−不平衡変換機能を有し、かつ不平衡配線との接続可能な不平衡端子をパッケージしたノイズフィルタが得られる。 With the above configuration, the noise filter with a balun transformer according to the present invention is provided with another noise filter, a balun transformer, and its output terminal in addition to the conventional noise filter circuit and its input / output terminal. A noise filter having a balanced conversion function and packaged with unbalanced terminals connectable to unbalanced wiring is obtained.
電力線搬送通信の、異相間通信時は同相間の通信に比べて信号が減衰し易い性質があり、仕様上の最大実行通信速度を得るのは困難であり、また、別系統の配電盤を利用している等のケースの場合、状況によっては通信が出来ない可能性があった。本発明のバラントランス付ノイズフィルタを用いることにより、異なる部屋間に既に設置されている場合が多い同軸配線を利用して、直接信号減衰の少ない搬送通信を行うことが可能となる。既存のTV信号用等の同軸配線を利用する為、新たなケーブルを購入・設置する必要が無いためコストの増加が防げる。また、ノイズフィルタに、平衡−不平衡変換機能、同軸配線と同軸コネクタを一体化させているので、小型化を図ることが可能となる。 The power line carrier communication has a characteristic that the signal is more easily attenuated during inter-phase communication than in the inter-phase communication, and it is difficult to obtain the maximum execution communication speed according to the specifications. In some cases, communication may not be possible depending on the situation. By using the noise filter with a balun transformer of the present invention, it is possible to perform carrier communication with little direct signal attenuation using coaxial wiring that is often installed between different rooms. Since the existing coaxial wiring for TV signals is used, it is not necessary to purchase and install a new cable, thereby preventing an increase in cost. In addition, since the noise filter is integrated with the balanced-unbalanced conversion function, the coaxial wiring and the coaxial connector, the size can be reduced.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は、本発明による一般家庭の電力線搬送通信の構造図である。図2は、本発明によるバラントランス付ノイズフィルタの構成図である。図1〜図2においては筐体および出力端子は模式的に示している。 FIG. 1 is a structural diagram of general household power line carrier communication according to the present invention. FIG. 2 is a configuration diagram of a noise filter with a balun transformer according to the present invention. 1-2, the housing and the output terminal are schematically shown.
図2に示す本発明の不平衡端子を有するバラントランス付ノイズフィルタ13は、同軸配線14に接続するための同軸コネクタ7と、ノイズフィルタ4とバラントランス15とからなり、同軸コネクタ7からのPLCモデム3の通信周波数帯域の信号を通過する。コイルとコンデンサからなるノイズフィルタ4は、通信周波数帯域の信号以外のノイズ源となる家電の電源周波数帯域と、低周波数帯域の信号は通過しない。
A
また、バラントランス15は不平衡伝送線路を伝搬する不平衡信号と平衡伝送線路を伝搬する平衡信号とを相互に変換するためのコイルとコンデンサからなるバラン回路となっている。
The
また、ノイズフィルタ4はコイル素子とコンデンサ素子からなり、2MHz〜30MHzの電力線搬送信号を通過するようにコイル素子とコンデンサ素子の値が定められている。
The
図1に示す本発明による一般家庭の電力線搬送通信の構成図の場合で説明する。各家庭の配電盤1を介して単相3線式100Vは各部屋へ配線されている。同じ部屋間におけるPLC通信は、インターネット等のWAN10(広域通信網)からの信号を、ADSLモデム等のBB回路終端装置9を経て、ノイズフィルタ4を通じてPLCモデム3により商用周波数と重畳してコンセント2より屋内配線L1相又はL2相に搬送される。同じ部屋間のPLC通信は、同相間通信となる。コンセント2より、PLCモデム3を通じて高周波の信号のみ通過して商用周波数は阻止され、不平衡端子を有するバラントランス付ノイズフィルタ13を通じてPC1(11)と通信する。同じ部屋間におけるPLC通信は、L1相とL1相(同相間通信)で問題なく通信が可能である。
The case of the configuration diagram of general household power line carrier communication according to the present invention shown in FIG. 1 will be described. The single-phase three-wire system 100V is wired to each room through the
しかし異なる部屋間の場合、屋内電力線が異相に接地されている場合、L1相とL2相間(異相間通信)では信号が著しく減少するため、通信が困難な場合がある。従って、少しでも通信の状況を改善するために、電力線搬送通信において屋内電力線に対して家電製品(TV8)からのインピーダンスの影響を改善するために、コンセント2と家電製品(TV8)の間にインピーダンスアッパ 6を、設置する。電力線搬送通信の系に対しインピーダンスの低い家電製品を接続することにより、信号がインピーダンスの低い機器へ流れてしまうため、間にインピーダンスアッパを接続することにより対応が可能となる。
However, in the case of different rooms, if the indoor power line is grounded in a different phase, communication may be difficult because the signal is significantly reduced between the L1 phase and the L2 phase (interphase communication). Therefore, in order to improve the communication situation as much as possible, in order to improve the influence of the impedance from the home appliance (TV8) on the indoor power line in the power line carrier communication, the impedance between the
ところが、インピーダンスアッパ 6の設置だけでは、PLC通信は部屋1内の同じ相においては通信が容易に可能であるが、例えば、図1に示す部屋1、部屋2などの異なる相間においては、通信が困難となることが多かった。しかし、本発明の不平衡端子を有するバラントランス付ノイズフィルタ13を用いた場合は、バラントランス付ノイズフィルタ5の同軸コネクタ7から、同軸コネクタ付同軸配線14で部屋1の同軸コネクタ7を接続し、さらに部屋1の不平衡端子である同軸コネクタ7と、既設されている同軸配線14を介して、部屋2の不平衡端子である同軸コネクタ7と接続し、さらに同軸コネクタ付同軸配線14でバラントランス付ノイズフィルタ5の同軸コネクタ7に接続されることにより、信号が部屋2のPC2(12)と送受信を行うことが出来る。この場合同軸コネクタ付同軸配線14を用いずに、バラントランス付ノイズフィルタ5の同軸コネクタ7と同軸配線14の同軸コネクタ7を直接接続しても良い。又、バラントランス付ノイズフィルタ5の同軸コネクタ7は、バラントランス付ノイズフィルタ5の基板や筺体に設けずに基板や筺体から引き出した同軸ケーブル等の先端に設けても良い。
However, although the PLC communication can be easily performed in the same phase in the
上述のように、本実施の形態のバラントランス付ノイズフィルタを従来のノイズフィルタと置き換えて設置することにより、異相で電力線が配線されている部屋同士でも不平衡配線に重畳することにより通信を行うことができる。また、従来のノイズフィルタに別の機器を接続する場合のように配線が複雑化することもない。 As described above, by replacing the noise filter with balun transformer of this embodiment with a conventional noise filter, communication is performed by superimposing unbalanced wiring between rooms where power lines are wired in different phases. be able to. Further, the wiring is not complicated as in the case of connecting another device to the conventional noise filter.
図3に、本発明のバラントランス付ノイズフィルタの回路の一例を示す。図3に示す本発明の不平衡端子を有するバラントランス付ノイズフィルタ13は、同軸配線14に接続するための不平衡端子である同軸コネクタ7と、コイルとコンデンサからなるノイズフィルタ4とLPF(ローパスフィルタ)を構成するノイズフィルタ4とバラントランス15により構成されている。
FIG. 3 shows an example of a circuit of a noise filter with a balun transformer of the present invention. A
以上のように、本発明により従来のノイズフィルタの機能を有し、かつ不平衡配線と直接に接続可能にパッケージ化されたバラントランス付ノイズフィルタが得られる。 As described above, according to the present invention, a noise filter with a balun transformer that has a function of a conventional noise filter and is packaged so as to be directly connectable with an unbalanced wiring is obtained.
なお、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではないことは言うまでもなく、本発明に使用する筐体、端子およびそれらの形状、バラントランスやノイズフィルタなどは目的に合わせて任意に設計することができる。 Needless to say, the present invention is not limited to the above embodiment, and the housing, terminals, and shapes thereof used in the present invention, the balun transformer, the noise filter, and the like are arbitrarily designed according to the purpose. can do.
以上、この発明の実施の形態を説明したが、この発明は、これらの実施の形態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、当然なしえるであろう各種変形、修正もまた本発明に含まれる。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not restricted to these embodiment, Even if there is a design change of the range which does not deviate from the summary of this invention, it is included in this invention. That is, various changes and modifications that can be naturally made by those skilled in the art are also included in the present invention.
本発明のバラントランス付ノイズフィルタを用いることにより、電力線に高周波信号を重畳して信号の送受信を行う電力線搬送通信において、既設の同軸配線を利用した同相間通信、異相間通信に適したシステムを簡便に構築することができる。 By using the noise filter with a balun transformer of the present invention, a system suitable for in-phase communication and inter-phase communication using existing coaxial wiring in power line carrier communication for transmitting and receiving signals by superimposing high-frequency signals on power lines It can be constructed easily.
1 配電盤
2 コンセント
3 PLCモデム
4 ノイズフィルタ
5 バラントランス付ノイズフィルタ
6 インピーダンスアッパ
7 同軸コネクタ(不平衡端子)
8 TV
9 BB回路終端装置(ADSLモデム等)
10 WAN(広域通信網)
11 PC1
12 PC2
13 不平衡端子を有するバラントランス付ノイズフィルタ
14 同軸配線
15 バラントランス
21 柱状トランス
22 高圧配電線
23 低圧配電線
24 中性線
25 モデム(親機)
26 結合器
26a 結合トランス
26b コンデンサ
27 信号線
28 フィルタ
29 接地線
30 モデム(子機)
31 PC
1
8 TV
9 BB circuit terminator (ADSL modem, etc.)
10 WAN (Wide Area Network)
11 PC1
12 PC2
13
26 Coupler
31 PC
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