JP2013042234A - 分岐器 - Google Patents

Abstract

【課題】電力線における幹線から分岐線への各分岐点で通信信号の強度が極端に低下することを防止し、ロバストな通信を確保できる分岐器を提供する。
【解決手段】分岐器１は、配電電力を阻止しＰＬＣの通信信号を通過させる信号分岐回路８と、通信信号を阻止し配電電力を通過させる電力分岐回路９とを、幹線端子Ｔａ１，Ｔａ２と分岐端子Ｔｂ１，Ｔｂ２との間において並列に備えている。信号分岐回路８は、通信信号の周波数帯域において、分岐端子Ｔｂ１，Ｔｂ２側から見たインピーダンスが電力線４の特性インピーダンスと整合され、幹線端子Ｔａ１，Ｔａ２側から見たインピーダンスが分岐端子Ｔｂ１，Ｔｂ２側から見たインピーダンスより高い。電力分岐回路９は、通信信号の周波数帯域において、入出力インピーダンスが、幹線端子Ｔａ１，Ｔａ２側から見た信号分岐回路８のインピーダンスより十分に高く設定されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、通信信号を分岐するための分岐器に関する。

従来から、通信の分野において、電力線を伝送路として所定周波数帯域の通信信号を配電電力に重畳して伝送する電力線搬送通信（Power LineCommunications：ＰＬＣ）の技術が知られている。ＰＬＣは、電力供給用の電力線を伝送路に兼用して通信機器同士が通信を行うので、専用の通信線を電力線とは別に設ける必要がなく、容易にネットワークを構築できる技術として注目されている。なお、電力線が交流配電用の電力線である場合には、通信信号の周波数帯域は、電力線を通して供給される交流電力の周波数よりも十分に高い周波数帯域に設定されている。

ところで、通常、建物等に配線される電力線は、ＰＬＣの通信信号を重畳することを前提にはしておらず、単にジョイントボックスなどを用いて幹線から分岐線に分岐されている。そのため、ＰＬＣの通信信号は、電力線における幹線から分岐線への各分岐点で反射や損失を生じ、通信品質の低下につながる可能性がある。

ＰＬＣの通信品質の向上を図るための技術としては、幹線から分岐線への分岐点の近傍（あるいは分岐点）に、フィルタ回路（フィルタ装置）を設ける技術が提案されている（たとえば特許文献１，２参照）。特許文献１に記載の構成は、分岐線のうちＰＬＣの通信機器が接続されていない分岐線にのみフィルタ回路を設けることで、ＰＬＣに用いられる分岐線以外の他の分岐線や、他の分岐線に接続した電気機器によるノイズやインピーダンスの影響を防いでいる。また、特許文献２に記載のフィルタ装置は、インバータ機器や電気ドリル等の電気機器を接続するときに、ノイズフィルタによるフィルタ処理をオンにして電気機器から電力線へ放出されるノイズを低減させる。

特許第４２８４３１７号公報 特許第３９６９４５１号公報

しかし、特許文献１，２に記載のノイズフィルタは、開放端からの通信信号の反射や電気機器からのノイズの低減が可能であるが、ＰＬＣの通信信号を通さないので、ＰＬＣの通信機器が接続された分岐線においては機能させることができない。したがって、これらのノイズフィルタを用いても、電力線における幹線から分岐線への各分岐点で通信信号の反射や損失は軽減されない。なお、特許文献１に記載のフィルタ回路は、通信機器がどの分岐線に接続されるかによって、接続位置を変更する必要があるが、一般ユーザにとっては、フィルタ回路の接続位置を変更するという対応は難しい。

本発明は上記事由に鑑みて為されており、電力線における幹線から分岐線への各分岐点で通信信号の強度が極端に低下することを防止し、ロバストな通信を確保できる分岐器の提供を目的とする。

本発明の分岐器は、幹線と当該幹線から分岐された複数の分岐線とを含む電力線を伝送路として、所定周波数帯域の通信信号を配電電力に重畳して伝送する電力線搬送通信に用いられ、前記幹線と前記複数の前記分岐線の各々との間に挿入される分岐器であって、前記幹線に接続される幹線端子と、前記分岐線に接続される分岐端子とが設けられており、前記幹線端子と前記分岐端子との間において、前記配電電力を阻止し前記通信信号を通過させる信号分岐回路と、前記通信信号を阻止し前記配電電力を通過させる電力分岐回路とを並列に備えることを特徴とする。

この分岐器において、前記信号分岐回路は、前記通信信号の周波数帯域において、前記分岐端子側から見たインピーダンスが前記電力線の特性インピーダンスと整合するように設定されており、前記幹線端子側から見たインピーダンスが、前記電力線の特性インピーダンスよりも高い範囲で、且つ、前記幹線から前記複数の前記分岐線の全てに対して前記通信信号が規定値以上の強度で分配されるように前記幹線から前記分岐線への分岐数に応じて設定されていることが望ましい。

この分岐器において、前記電力分岐回路は、ディファレンシャルモードのチョークコイルからなることがより望ましい。

この分岐器において、前記幹線端子と前記分岐端子とは一対ずつ設けられており、前記電力分岐回路は、前記幹線端子と前記分岐端子との間に直列接続された一対のディファレンシャルモードのチョークコイルと、一対の前記チョークコイルの接続点において一対の前記幹線端子間に挿入されたコンデンサとを有するローパスフィルタからなることがより望ましい。

本発明は、電力線における幹線から分岐線への各分岐点で通信信号の強度が極端に低下することを防止し、ロバストな通信を確保できるという利点がある。

実施形態１に係る分岐器のブロック図である。 実施形態１に係る分岐器を用いる配電システムのシステム構成図である。 実施形態１に係る分岐器の回路図である。 実施形態１に係る分岐器の回路図である。 実施形態１に係る分岐器の他の回路図である。 実施形態２に係る分岐器を用いる配電システムのシステム構成図である。

以下の各実施形態では、住宅等に敷設された電力線にて屋内に電力を配電する配電システムにおいて、電力線を伝送路として所定周波数帯域の通信信号を伝送する電力線搬送通信（Power LineCommunications：ＰＬＣ）に用いられる分岐器について説明する。ＰＬＣの通信機器は、電力供給用の電力線を伝送路に兼用して通信を行うので、専用の通信線を電力線とは別に設ける必要がない。

（実施形態１）
本実施形態では、交流電力を配電電力として屋内に配電する交流配電システムを例とし、ＰＬＣの通信機器は、電力線を通して配電される交流電力に通信信号を重畳して通信を行う場合を例として説明する。通信信号の周波数帯域は、電力線を通して配電される交流電力（商用電力）の周波数（５０Ｈｚまたは６０Ｈｚ）よりも十分に高い周波数帯域（たとえば１０ｋＨｚ〜４５０ｋＨｚ、または２ＭＨｚ〜３０ＭＨｚ）に設定されている。

配電システムは、図２に示すように、幹線２と、幹線２から分岐された複数（ここではｎ組）の分岐線３１，３２，…３ｎとを含む電力線４を有しており、幹線２から各分岐線３１，３２，…３ｎを経由して交流電力を配電する。幹線２の一端にはＰＬＣの通信信号を発生する信号源５が接続されており、各分岐線３１，３２，…３ｎの先にはそれぞれＰＬＣの通信機器（端末）６１，６２，…６ｎが接続されている。

つまり、複数台の通信機器６１，６２，…６ｎは、電力線４にてバス配線されている。ここでは、分岐線３１には通信機器６１が接続され、分岐線３２には通信機器６２が接続され、分岐器３ｎには通信機器６ｎが接続されている。さらに、幹線２の他端（終端）には、通信信号の周波数帯域について電力線４とのインピーダンス整合を行う終端装置７が接続されている。以下、複数の分岐線３１，３２，…３ｎの各々を特に区別しないときにはまとめて「分岐線３」といい、複数の通信機器６１，６２，…６ｎの各々を特に区別しないときにはまとめて「通信機器６」という。なお、電力線４は幹線２と各分岐線３とのいずれも２本１組の２線式である。通信機器６は、ＰＬＣの通信信号を変調・復調するＰＬＣモデムを有したパーソナルコンピュータやテレビ受像機などの機器であってもよい。

ここで、通信信号の周波数帯域において、信号源５の送信インピーダンスＺｓと、終端装置７のインピーダンスＺｔと、各通信機器６の入出力インピーダンスＺｒとは、いずれも電力線４の特性インピーダンスＺｏと等しくなるように設定されている。つまり、通信信号の周波数帯域に対してはＺｏ＝Ｚｓ＝Ｚｔ＝Ｚｒとなる。

本実施形態の分岐器１１，１２，…１ｎ（以下、各々を特に区別しないときには単に「分岐器１」という）は、図２に示すように電力線４における幹線２と各分岐線３１，３２，…３ｎとの間（分岐点）にそれぞれ挿入されている。ここでは、分岐器１１は幹線２から分岐線３１への分岐点に挿入され、分岐器１２は幹線２から分岐線３２への分岐点に挿入され、分岐器１ｎは幹線２から分岐器３ｎへの分岐点に挿入されている。

分岐器１は、図１に示すように、幹線２に接続される幹線端子Ｔａ１，Ｔａ２と、分岐線３に接続される分岐端子Ｔｂ１，Ｔｂ２とを１つの筐体（図示せず）に具備している。ここで、電力線４は上述したように幹線２、分岐線３共に２線式であるから、幹線端子Ｔａ１，Ｔａ２および分岐端子Ｔｂ１，Ｔｂ２は、各々２個１組となるように一対ずつ設けられている。さらに、分岐器１は、幹線２から分岐線３への分岐点となる各部位に挿入されるように接続されるので、幹線２の上流側（信号源５側）と下流側（終端装置７側）との各々に対応して幹線端子Ｔａ１，Ｔａ２が２組設けられている。これら２組の幹線端子Ｔａ１，Ｔａ２は、幹線端子Ｔａ１同士が接続され、幹線端子Ｔａ２同士が接続されている。ただし、幹線端子Ｔａ１同士、あるいは幹線端子Ｔａ２同士は上流側と下流側とで電気的に等価であるから、図１では上流側と下流側とで幹線端子Ｔａ１，Ｔａ２を特に区別せず、１組の幹線端子Ｔａ１，Ｔａ２として表している。

分岐器１は、配電電力（交流電力）の通過を阻止しＰＬＣの通信信号を通過させる信号分岐回路８と、通信信号の通過を阻止し配電電力を通過させる電力分岐回路９とを筐体内に備えている。信号分岐回路８と電力分岐回路９とは、幹線端子Ｔａ１，Ｔａ２と分岐端子Ｔｂ１，Ｔｂ２との間において並列になるように接続されている。

これにより、通信信号が重畳された状態の配電電力は、分岐器１の幹線端子Ｔａ１，Ｔａ２−分岐端子Ｔｂ１，Ｔｂ２間を通過する際、通信信号と配電電力とに分離され、通信信号については信号分岐回路８を通過し、配電電力については電力分岐回路９を通過する。言い換えれば、電力分岐回路９は、配電電力のみを分離して通過させ通信信号については通過を阻止し、信号分岐回路８は、通信信号のみを分離して通過させ配電電力については通過を阻止することにより、配電電力と通信信号とは別々の経路を通過する。

電力分岐回路９は、通信信号の周波数帯域での入出力インピーダンスが、幹線端子Ｔａ１，Ｔａ２側（図１の「Ａ」側）から見た通信信号の周波数帯域での信号分岐回路８のインピーダンスより十分に高く設定されている。詳しくは後述するが、信号分岐回路８は、通信信号の周波数帯域において、分岐端子Ｔｂ１，Ｔｂ２側（図１の「Ｂ」側）から見たインピーダンスよりも幹線端子Ｔａ１，Ｔａ２側から見たインピーダンスの方が高く設定されている。

つまり、通信信号の周波数帯域においては、電力分岐回路９における幹線端子Ｔａ１，Ｔａ２側と分岐端子Ｔｂ１，Ｔｂ２側との両方から見たインピーダンスは、信号分岐回路８の高い方のインピーダンスよりも十分に高く設定されている。そのため、電力分岐回路９は、通信信号を通さずに配電電力のみを通過させることができる。要するに、通信信号は電力分岐回路９を通過しないので、分岐器１は、通信信号の周波数帯域に関しては、電力分岐回路９のインピーダンスの影響は小さく、信号分岐回路８のインピーダンスが支配的となる。電力分岐回路９の具体的な構成については後述するが、通信信号の周波数帯域での電力分岐回路９の入出力インピーダンスは、幹線端子Ｔａ１，Ｔａ２側から見た信号分岐回路８のインピーダンスの５倍程度に設定されていることが望ましい。

信号分岐回路８は、図３に示すように４個のコンデンサ８１〜８４と、２個の抵抗８５，８６と、トランス８７とで構成されている。トランス８７は、幹線端子Ｔａ１，Ｔａ２側を一次巻線、分岐端子Ｔｂ１，Ｔｂ２側を二次巻線としている。トランス８７の一次巻線の各端部と幹線端子Ｔａ１，Ｔａ２との間にはコンデンサ８１，８２が挿入され、トランス８７の二次巻線の各端部と分岐端子Ｔｂ１，Ｔｂ２との間にはコンデンサ８３，８４が挿入されている。抵抗８５，８６は、トランス８７の一次巻線の各端部とコンデンサ８１，８２との間に挿入されている。以下では、抵抗８５の抵抗値ｒ１と抵抗８６の抵抗値ｒ２とは、いずれもＲ／２であると仮定し、トランス８７の巻数比はＮ：１（＝一次巻線：二次巻線）であると仮定する。

ここにおいて、信号分岐回路８は、通信信号の周波数帯域での分岐端子Ｔｂ１，Ｔｂ２側から見たインピーダンス（以下、「分岐側インピーダンス」という）Ｚｂが、電力線４の特性インピーダンスＺｏと整合するように設定されている（つまりＺｂ＝Ｚｏ）。一方で、信号分岐回路８は、通信信号の周波数帯域での幹線端子Ｔａ１，Ｔａ２側から見たインピーダンス（以下、「幹線側インピーダンス」という）Ｚａが、電力線４の特性インピーダンスＺｏよりも高く設定されている（つまり、Ｚａ＞Ｚｏ）。

ところで、通信信号について、信号源５から最も遠い通信機器６ｎまでの間に分岐器１で生じる損失（以下、「最大分岐損失」という）Ｐｚ〔ｄＢ〕は、各分岐器１における結合損失Ｐｘ〔ｄＢ〕および通過損失Ｐｙ〔ｄＢ〕を用いて、次のように表される。

Ｐｚ＝Ｐｘ＋Ｐｙ×（ｎ−１）
なお、ｎは電力線４における分岐線３の分岐数である。

ここでいう結合損失Ｐｘは、通信信号が幹線２から分岐線３へ分岐される際の分岐点（分岐器１）での損失であって、幹線２を入力、分岐線３を出力としたときの電力のゲインに相当する。一方、通過損失Ｐｙは、通信信号が幹線２上で分岐点（分岐器１）を通過する際に生じる損失（挿入損失）であって、幹線２の上流側を入力、下流側を出力としたときの電力のゲインに相当する。また、最大分岐損失Ｐｚは、信号源５と通信機器６ｎとの間に介在する分岐数ｎ分の分岐器１による総合的な損失であって、総通過損失（１台当りの通過損失Ｐｙ×（分岐数ｎ−１））と１台分の分岐器１の結合損失Ｐｘとの合計に相当する。

分岐器１は、上述のように求まる最大分岐損失Ｐｚが、信号源５から出力される通信信号の強度と通信機器６の通信信号の受信感度とから決まる許容範囲内に収まるように、通信信号の周波数帯域での信号分岐回路８の幹線側インピーダンスＺａが設定されている。ただし、最大分岐損失Ｐｚは分岐器１での損失のみを考慮した値であるから、実際には、電力線４の配線長など、分岐器１以外の損失要因も考慮して上述の許容範囲は決められる。

言い換えれば、通信信号の周波数帯域において、信号分岐回路８の幹線側インピーダンスＺａは、特性インピーダンスＺｏよりも高い範囲で、且つ、幹線２から全分岐線３に対して通信信号が規定値以上の強度で分配されるように分岐数ｎに応じて設定されている。つまり、幹線２から分岐線３１，３２，…３ｎが分岐している場合に、信号源５から出た通信信号が、最も遠い分岐線３ｎに接続された通信機器６ｎに対しても、通信機器６の受信感度を下回らない強度で分配されるように、幹線側インピーダンスＺａが設定される。要するに、信号分岐回路８の幹線側インピーダンスＺａは、基本的には、許容される最大の分岐数ｎが多くなるほど高く設定されることになる。

このようにして信号分岐回路８の幹線側インピーダンスＺａが設定されることにより、分岐器１は、通信信号について、伝送路特性が極端に悪い分岐線３を生じることもなく、複数の分岐線３へ通信信号の電力を最適に分配することができる。結果的に、分岐線３の数が分岐数ｎの範囲内であれば、信号源５からの通信信号は幹線２から複数の分岐線３の全てに対していずれも規定値以上の強度で分配されることとなり、全ての通信機器６にて通信が可能になる。

次に、設計者が信号分岐回路８の幹線側インピーダンスＺａを設定する方法について、具体例を挙げて説明する。ここでは、電力線４の特性インピーダンスＺｏを７５Ωとし、電力線４において許容される最大の分岐数ｎを１０とした場合を例として説明する。なお、通信信号の周波数帯域での電力分岐回路９の入出力インピーダンスは幹線側インピーダンスＺａに比べて十分に高いため、分岐器１全体としての通信信号の周波数帯域でのインピーダンスには、電力分岐回路９の入出力インピーダンスは影響しないと仮定する。

この場合に、設計者は、信号分岐回路８における抵抗８５，８６の各抵抗値Ｒ／２が１７２Ωで、トランス８７の巻数比Ｎ：１が２．２５：１（＝一次巻線：二次巻線）であると仮定し、幹線側インピーダンスＺａをＺａ≒７２４Ωと概算する。つまり、幹線側インピーダンスＺａは、抵抗８５，８６の抵抗値Ｒ／２、トランス８７の巻数比Ｎ：１を用いてＺａ≒Ｒ＋Ｚｏ×Ｎ^２で表されるので、上記条件からＺａ≒１７２×２＋７５×（２．２５）^２≒７２４Ωと概算される。設計者は、このように概算される幹線側インピーダンスＺａ（≒７２４Ω）を、幹線側インピーダンスＺａの候補とする。

同様の条件下で、分岐器１における通過損失Ｐｙは、信号源５の送信インピーダンスＺｓと、終端装置７のインピーダンスＺｔと、信号源５が出力する通信信号の電圧Ｖｓと、分岐器１を通過した幹線２上の通信信号の電圧Ｖｍとを用いて数１の式で表される。

ここでは、通信信号の周波数帯域においてインピーダンスＺｓ，Ｚｔは等しい（Ｚｏ＝Ｚｓ＝Ｚｔ）ので、通過損失Ｐｙは、信号源５が出力する通信信号の電圧Ｖｓと、幹線２上の通信信号の電圧Ｖｍとの関係から、次のように求められる。つまり、通過損失Ｐｙは、抵抗値Ｒ／２、巻数比Ｎ：１、特性インピーダンスＺｏを用いて、Ｐｙ≒−０．４４ｄＢと概算される。

また、結合損失Ｐｘは、インピーダンスＺｓと、通信機器６の入出力インピーダンスＺｒと、信号源５が出力する通信信号の電圧Ｖｓと、分岐器１により分岐された分岐線３につながる通信機器６に入力される通信信号の電圧Ｖｒとを用いて数２の式で表される。

ここでは、通信信号の周波数帯域においてインピーダンスＺｓ，Ｚｒは等しい（Ｚｏ＝Ｚｓ＝Ｚｒ）ので、結合損失Ｐｘは、信号源５が出力する通信信号の電圧Ｖｓと、通信機器６に入力される通信信号の電圧Ｖｒとの関係から、次のように求められる。つまり、結合損失Ｐｘは、通過損失Ｐｙと同様に、抵抗値Ｒ／２、巻数比Ｎ：１、特性インピーダンスＺｏを用いて、Ｐｘ≒−１３．０９ｄＢと概算される。

このときの最大分岐損失Ｐｚは、Ｐｚ＝Ｐｘ＋Ｐｙ×（ｎ−１）＝−１３．０９−０．４４×（１０−１）＝−１７．０５ｄＢと求まる。この最大分岐損失Ｐｚ（＝−１７．０５ｄＢ）は、電力線４の特性インピーダンスＺｏ＝７５Ω、最大の分岐数ｎ＝１０である配電システムにおいては略最小の損失である。設計者は、この最大分岐損失Ｐｚが、信号源５から出力される通信信号の強度と通信機器６の通信信号の受信感度とから決まる許容範囲内に収まっていれば、幹線側インピーダンスＺａの候補（７２４Ω）を、幹線側インピーダンスＺａとして採用する。これにより、設計者は、信号分岐回路８の幹線側インピーダンスＺａを確定し、上述した信号分岐回路８の回路定数（Ｒ／２＝１７２Ω、Ｎ：１＝２．２５：１）を採用する。

電力線４は、同一の幹線側インピーダンスＺａが上述のようにして設定された分岐器１が各分岐点に挿入されることにより、分岐数ｎ＝１０以下の範囲で任意の分岐数を適用することができる。

次に、電力分岐回路９の具体例を示す。電力分岐回路９は、たとえば図４に示すように、ディファレンシャルモード（ノーマルモード）のチョークコイル９１，９２にて構成される。チョークコイル９１，９２は、幹線端子Ｔａ１，Ｔａ２と分岐端子Ｔｂ１，Ｔｂ２との間に挿入されており、配電電力は低損失で通過させ、電力分岐回路９の入出力インピーダンスが幹線側インピーダンスＺａより十分高くなるようにインダクタンスが選定されている。

図４の例では、電力分岐回路９は、チョークコイル９１，９２が２線式の電力線４の各線路上に１つずつ挿入されている。つまり、チョークコイル９１は、一方の幹線端子Ｔａ１と一方の分岐端子Ｔｂ１との間に挿入され、チョークコイル９２は、他方の幹線端子Ｔａ２と他方の分岐端子Ｔｂ２との間に挿入されている。このように、電力分岐回路９は、電力線４の各線路上にチョークコイル９１，９２を有することにより、通信信号の通過を確実に阻止することができる。

また、他の例として、電力分岐回路９はたとえば図５に示すように、ディファレンシャルモードのチョークコイル９３〜９６と、コンデンサ９７とを有するローパスフィルタから構成されていてもよい。この電力分岐回路９は、配電電力は通過させつつ通信信号の通過を確実に阻止するように、通信信号の周波数帯域に応じて、ローパスフィルタの遮断周波数（カットオフ周波数）が設定される。また、電力分岐回路９は、入出力インピーダンスが信号分岐回路８の幹線側インピーダンスＺａより十分高くなるように、ローパスフィルタの回路定数が選定されている。

図５の例では、電力分岐回路９は、４つのチョークコイル９３〜９６を有し、２線式の電力線４の各線路上に２段（一対）ずつ直列に挿入されている。つまり、一対のチョークコイル９３，９４は、一方の幹線端子Ｔａ１と一方の分岐端子Ｔｂ１との間に直列接続され、一対のチョークコイル９５，９６は、他方の幹線端子Ｔａ２と他方の分岐端子Ｔｂ２との間に直列接続されている。

コンデンサ９７は、一対の幹線端子Ｔａ１，Ｔａ２間に跨るように、直列接続された一対のチョークコイル９３，９４の接続点と、直列接続された一対のチョークコイル９５，９６の接続点との間に接続されている。このように、電力分岐回路９は、チョークコイル９３〜９６とコンデンサ９７とを用いたローパスフィルタにて構成されることにより、配電電力を低損失で通過させながらも、通信信号の通過をより確実に阻止することができる。

以上説明した本実施形態の分岐器１によれば、幹線端子Ｔａ１，Ｔａ２と分岐端子Ｔｂ１，Ｔｂ２との間において、ＰＬＣの通信信号と配電電力とを分離して信号分岐回路８と電力分岐回路９との各経路を別々に通すことができる。したがって、この分岐器１は、電力線４の幹線２から複数の分岐線３が分岐される場合に、分岐線３への各分岐点に設けられることにより、通信信号の周波数帯域でのインピーダンスを最適化でき、各分岐点での通信信号の反射や損失を軽減することができる。

つまり、この分岐器１は、電力線４の各分岐点において、ＰＬＣの通信信号と配電電力との各々について個別にインピーダンスの整合をとることができるので、各分岐点で配電電力だけでなく通信信号についても反射や損失を軽減することができる。その結果、分岐器１は、電力線４における幹線２から分岐線３への各分岐点で通信信号の強度が極端に低下することを防止し、ロバストな通信を確保できるという利点がある。

また、本実施形態の分岐器１は、分岐線３に接続される対象が通信機器６であるか否かに関わらず、幹線２から全ての分岐線３への分岐点に設けられる。したがって、配電システムの施工業者が電力線４を敷設する際に全ての分岐点に分岐器１を接続しておけば、ユーザは、通信機器６をいずれの分岐線３にでも接続することができ、後から分岐器１の接続位置を変更する必要もない。

さらにまた、信号分岐回路８は、通信信号の周波数帯域において、分岐端子Ｔｂ１，Ｔｂ２から見た分岐インピーダンスＺｂが電力線４の特性インピーダンスＺｏと整合しているので、分岐線３との間で通信信号の反射が生じない。

また、信号分岐回路８は、通信信号の周波数帯域において、幹線端子Ｔａ１，Ｔａ２から見た幹線インピーダンスＺａが、電力線４の特性インピーダンスＺｏよりも高い範囲で設定されている。しかも、この幹線インピーダンスＺａは、幹線２から複数の分岐線３の全てに対して通信信号が規定値以上の強度で分配されるように、幹線２から分岐線３への分岐数に応じて設定されている。したがって、本実施形態の分岐器１は、通信信号について、伝送路特性が極端に悪い分岐線３を生じることなく、複数の分岐線３へ通信信号の電力を適切に分配でき、ロバストな通信を確保できるという利点がある。

ところで、本実施形態の分岐器１は、たとえば集合住宅や工場などに導入される配電システムにも用いることができる。たとえば集合住宅においては、電力線４は、各住戸内で分岐される前に、まずフロアごとに分岐され、さらに住戸ごとに分岐されることになる。このように、電力線４が多段階に分岐されている場合でも、分岐器１は、電力線４の各分岐点に設けられることにより、通信信号の周波数帯域でのインピーダンスを最適化でき、各分岐点での通信信号の反射や損失を軽減することができる。また、分岐器１は、通信信号について、伝送路特性が極端に悪い分岐線３を生じることなく、複数の分岐線３へ通信信号の電力を適切に分配でき、ロバストな通信を確保できる。

（実施形態２）
本実施形態の分岐器１は、直流電力を配電電力として屋内に配電する直流配電システムに用いられる点で、実施形態１の分岐器１と相違する。本実施形態では、ＰＬＣの通信機器６（図６参照）は、電力線４（図６参照）を通して配電される直流電力に通信信号を重畳して通信を行う。以下、実施形態１と同様の構成については、実施形態１と共通の符号を付して説明を適宜省略する。

本実施形態の直流配電システムは、図６に示すように、直流電力を出力する直流電源１１０と、直流電源１１０の出力を屋内に分配するための直流分電盤１２０とを備えている。直流電源１１０は、商用電源（図示せず）から供給される交流を直流に変換するＡＣ／ＤＣコンバータ１１１と、太陽電池１１２と、二次電池１１３とを具備している。直流分電盤１２０は、直流電源１１０に接続された主開閉器１２１と、主開閉器１２１の二次側に接続された複数の分岐開閉器１２２とを具備している。

この直流配電システムは、直流分電盤１２０内において、主開閉器１２１の二次側に接続された複数の盤内幹線２１，２２と、盤内幹線２１から分岐開閉器１２２を介して分岐された複数の屋内幹線２３，２４とを含む電力線４を有している。屋内幹線２３，２４は、分岐器１３〜１６を介して複数の分岐線３１〜３４（各々を特に区別しないときにはまとめて「分岐線３」という）に分岐されている。各分岐線３の先にはそれぞれＰＬＣの通信機器６１〜６４（各々を特に区別しないときにはまとめて「通信機器６」という）が接続されており、屋内幹線２３，２４における分岐開閉器１２２と反対側の端部にはそれぞれ終端装置７が接続されている。

また、直流分電盤１２０内において、盤内幹線２１，２２には通信信号の漏洩を防止するブロッキングフィルタ１２３が挿入され、さらに、盤内幹線２１，２２には通信装置１２４が接続されている。図６の例では、通信装置１２４は、外部のネットワークに接続されており、通信スイッチ１２５と、整合回路１２６とを有している。なお、電力線４は各盤内幹線２１，２２と各屋内幹線２３，２４と各分岐線３とはいずれも２本１組の２線式である。

本実施形態の分岐器１は、屋内幹線２３，２４から分岐線３への分岐点だけでなく、盤内幹線２１，２２から屋内幹線２３，２４への分岐点にも設けられている。具体的に説明すると、図６の例では、直流分電盤１２０から引き出された屋内幹線２３，２４における分岐線３への各分岐点に、幹線端子を屋内幹線２３，２４に接続し、分岐端子を分岐線３に接続した分岐器１３〜１６が設けられている。要するに、屋内幹線２３，２４の各々を幹線２（図２参照）とみなせば、屋内幹線２３，２４から通信機器６および終端装置７までの構成は、実施形態１の配電システムと同様である。

さらに、図６の例では、盤内幹線２１の各分岐点において、分岐開閉器１２２の負荷（屋内幹線２３，２４）側に、幹線端子を分岐開閉器１２２に接続し、分岐端子を屋内幹線２３，２４に接続した分岐器１１，１２が設けられている。つまり、分岐器１１にて盤内幹線２１から分岐された屋内幹線２３は、分岐器１３，１４にてさらに分岐線３１，３２に分岐され、分岐器１２にて盤内幹線２１から分岐された屋内幹線２４は、分岐器１５，１６にてさらに分岐線３１，３２に分岐されている。言い換えれば、盤内幹線２１に対しては、分岐器１１と分岐器１３，１４とが階層的に接続され、また、分岐器１２と分岐器１５，１６とが階層的に接続されている。なお、図６では、幹線端子、分岐端子の図示を省略している。

ここで、各分岐器１１〜１６（各々を特に区別しないときにはまとめて「分岐器１」という）は、通信信号の周波数帯域での信号分岐回路８の幹線側インピーダンスＺａが、以下に説明するように設定されている。

すなわち、各分岐器１は、最も遠い通信機器６同士の通信時に分岐器１で生じる損失（最大分岐損失）が、通信機器６における通信信号の送信強度と受信感度とから決まる許容範囲内に収まるように、幹線インピーダンスＺａが設定されている。ただし、最大分岐損失は分岐器１での損失のみを考慮した値であるから、実際には、電力線４の配線長など、分岐器１以外の損失要因も考慮して上述の許容範囲は決められる。

言い換えれば、通信信号の周波数帯域において、信号分岐回路８の幹線側インピーダンスＺａは、特性インピーダンスＺｏよりも高い範囲で、且つ、全分岐線３に対して通信信号が規定値以上の強度で分配されるように電力線４の分岐数に応じて設定されている。つまり、分岐器１１，１２は、１本の盤内幹線２１について許容されている屋内幹線２３，２４の最大の分岐数に応じて、通信信号の周波数帯域での幹線端子から見た幹線インピーダンスＺａが設定されている。分岐器１３〜１６は、１本の屋内幹線２３，２４について許容されている分岐線３の最大の分岐数に応じて、通信信号の周波数帯域での幹線端子から見た幹線インピーダンスＺａが設定されている。

以上説明した本実施形態の構成によれば、直流電力を配電電力として屋内に配電する直流配電システムにおいても、分岐器１は、ＰＬＣの通信信号と配電電力（直流電力）とを分離して信号分岐回路８と電力分岐回路９との各経路を別々に通すことができる。つまり、この分岐器１は、電力線４の各分岐点において、ＰＬＣの通信信号と配電電力との各々について個別にインピーダンスの整合をとることができるので、各分岐点で配電電力だけでなく通信信号についても反射や損失を軽減することができる。その結果、分岐器１は、電力線４の各分岐点での通信信号の反射や損失を軽減し、ＰＬＣの通信品質の向上を図ることができるという利点がある。

また、信号分岐回路８は、通信信号の周波数帯域において、幹線端子から見た幹線インピーダンスＺａが、幹線２から複数の分岐線３の全てに対して通信信号が規定値以上の強度で分配されるように、電力線４の分岐数に応じて設定されている。したがって、本実施形態の分岐器１は、通信信号について、伝送路特性が極端に悪い分岐線３を生じることなく、複数の分岐線３へ通信信号の電力を適切に分配でき、ロバストな通信を確保できる。

その他の構成および機能は実施形態１と同様である。

１，１１，１２，…１ｎ 分岐器
２ 幹線
２３，２４ （屋内）幹線
３，３１，３２，…３ｎ 分岐線
４ 電力線
６，６１，６２，…６ｎ 通信機器
８ 信号分岐回路
９ 電力分岐回路
９１〜９６ チョークコイル
９７ コンデンサ
Ｔａ１，Ｔａ２ 幹線端子
Ｔｂ１，Ｔｂ２ 分岐端子

Claims (4)

1. 幹線と当該幹線から分岐された複数の分岐線とを含む電力線を伝送路として、所定周波数帯域の通信信号を配電電力に重畳して伝送する電力線搬送通信に用いられ、前記幹線と前記複数の前記分岐線の各々との間に挿入される分岐器であって、
   前記幹線に接続される幹線端子と、前記分岐線に接続される分岐端子とが設けられており、
   前記幹線端子と前記分岐端子との間において、前記配電電力を阻止し前記通信信号を通過させる信号分岐回路と、前記通信信号を阻止し前記配電電力を通過させる電力分岐回路とを並列に備えることを特徴とする分岐器。
2. 前記信号分岐回路は、前記通信信号の周波数帯域において、前記分岐端子側から見たインピーダンスが前記電力線の特性インピーダンスと整合するように設定されており、前記幹線端子側から見たインピーダンスが、前記電力線の特性インピーダンスよりも高い範囲で、且つ、前記幹線から前記複数の前記分岐線の全てに対して前記通信信号が規定値以上の強度で分配されるように前記幹線から前記分岐線への分岐数に応じて設定されていることを特徴とする請求項１に記載の分岐器。
3. 前記電力分岐回路は、ディファレンシャルモードのチョークコイルからなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の分岐器。
4. 前記幹線端子と前記分岐端子とは一対ずつ設けられており、
   前記電力分岐回路は、前記幹線端子と前記分岐端子との間に直列接続された一対のディファレンシャルモードのチョークコイルと、一対の前記チョークコイルの接続点において一対の前記幹線端子間に挿入されたコンデンサとを有するローパスフィルタからなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の分岐器。
   

Images