JP2015104025A - Impedance upper and terminal using the same - Google Patents
Impedance upper and terminal using the same Download PDFInfo
- Publication number
- JP2015104025A JP2015104025A JP2013244339A JP2013244339A JP2015104025A JP 2015104025 A JP2015104025 A JP 2015104025A JP 2013244339 A JP2013244339 A JP 2013244339A JP 2013244339 A JP2013244339 A JP 2013244339A JP 2015104025 A JP2015104025 A JP 2015104025A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- impedance
- terminal
- transistor
- inductor
- impedance element
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B3/00—Line transmission systems
- H04B3/54—Systems for transmission via power distribution lines
- H04B3/56—Circuits for coupling, blocking, or by-passing of signals
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H11/00—Networks using active elements
- H03H11/46—One-port networks
- H03H11/48—One-port networks simulating reactances
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B2203/00—Indexing scheme relating to line transmission systems
- H04B2203/54—Aspects of powerline communications not already covered by H04B3/54 and its subgroups
- H04B2203/5462—Systems for power line communications
- H04B2203/5491—Systems for power line communications using filtering and bypassing
Abstract
Description
本発明は、一般にインピーダンスアッパ、より詳細には電力と通信信号との分離に用いるインピーダンスアッパ及びそれを用いた端末に関する。 The present invention generally relates to an impedance upper, and more particularly to an impedance upper used for separating power and a communication signal and a terminal using the same.
従来、線路を通信と給電とで共用する技術が種々提案されている。この技術では、通信装置(端末)において通信信号と電力とを分離する回路が必要になり、このような回路が例えば特許文献1に開示されている。
Conventionally, various techniques for sharing a line for communication and power supply have been proposed. This technique requires a circuit for separating a communication signal and power in a communication device (terminal), and such a circuit is disclosed in
特許文献1に記載の電子チョーク回路は、線路に接続される入力端子となる第1及び第2の端子と、受電部に接続される出力端子となる第3及び第4の端子とを備える。電子チョーク回路は、第1の端子と第3の端子との間にコレクタ−エミッタが挿入されたトランジスタである可変インピーダンス素子と、可変インピーダンス素子と直列に接続されたインダクタ及び抵抗とを備える。第1の端子と第2の端子との間には、抵抗及びコンデンサ(キャパシタ)の直列回路が接続され、キャパシタの一端が可変インピーダンス素子のベースに接続されている。また、第3の端子と第4の端子との間には、別のキャパシタが接続されている。
The electronic choke circuit described in
このような電子チョーク回路では、直流電力に対しては損失が少なく、通信信号に対しては高インピーダンスであることが要求される。 Such an electronic choke circuit is required to have a low loss for DC power and a high impedance for a communication signal.
しかしながら、上記従来例の電子チョーク回路(インピーダンスアッパ)では、従来の端末よりも負荷電流の大きい端末に用いる場合、出力電圧の電圧降下が大きくなる虞があった。 However, in the conventional electronic choke circuit (impedance upper), when used for a terminal having a larger load current than that of a conventional terminal, the voltage drop of the output voltage may increase.
本発明は、上記の点に鑑みて為されており、従来の端末よりも負荷電流の大きい端末に用いる場合でも、出力電圧の電圧降下を小さくすることのできるインピーダンスアッパ及びそれを用いた端末を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points. An impedance upper capable of reducing a voltage drop of an output voltage even when used for a terminal having a larger load current than a conventional terminal, and a terminal using the impedance upper are provided. The purpose is to provide.
本発明のインピーダンスアッパは、入力端子と、前記入力端子にコレクタが電気的に接続されたトランジスタと、前記トランジスタのエミッタに電気的に接続された出力端子とを備え、前記トランジスタのベースと基準電位点との間には、キャパシタが挿入され、前記トランジスタの前記コレクタと前記ベースとは、第1インピーダンス素子を介して電気的に接続され、前記トランジスタの前記エミッタと前記出力端子との間には、第2インピーダンス素子が挿入され、前記第1インピーダンス素子は、インダクタを有することを特徴とする。 The impedance upper of the present invention comprises an input terminal, a transistor whose collector is electrically connected to the input terminal, and an output terminal electrically connected to the emitter of the transistor, and the base of the transistor and a reference potential A capacitor is inserted between the point, the collector of the transistor and the base are electrically connected via a first impedance element, and between the emitter of the transistor and the output terminal. The second impedance element is inserted, and the first impedance element has an inductor.
このインピーダンスアッパにおいて、前記第1インピーダンス素子と前記トランジスタの前記ベースとの間には、ダイオードが挿入されることが好ましい。 In the impedance upper, it is preferable that a diode is inserted between the first impedance element and the base of the transistor.
このインピーダンスアッパにおいて、前記第2インピーダンス素子は、インダクタを有することが好ましい。 In this impedance upper, the second impedance element preferably includes an inductor.
このインピーダンスアッパにおいて、前記入力端子には、直流電圧に通信信号を重畳させた入力電圧が印加され、少なくとも前記通信信号の周波数帯域において入力インピーダンスが負性抵抗を持たないように、前記第2インピーダンス素子のインダクタンスと、前記キャパシタの容量との少なくとも何れか一方が設定されることが好ましい。 In this impedance upper, an input voltage obtained by superimposing a communication signal on a DC voltage is applied to the input terminal, and the second impedance is set so that the input impedance does not have a negative resistance at least in the frequency band of the communication signal. It is preferable that at least one of the inductance of the element and the capacitance of the capacitor is set.
このインピーダンスアッパにおいて、前記第1インピーダンス素子は、前記インダクタに直列に電気的に接続される抵抗を有することが好ましい。 In this impedance upper, the first impedance element preferably has a resistor electrically connected in series to the inductor.
本発明の端末は、線路に接続される上記何れかの前記インピーダンスアッパと、前記インピーダンスアッパを介して前記線路から直流電圧が印加されることで電源を生成する電源部と、前記線路に接続される他の機器との間で通信信号を用いた通信を行う通信部とを備えることを特徴とする。 The terminal of the present invention is connected to any of the impedance upper connected to a line, a power supply unit that generates a power supply by applying a DC voltage from the line via the impedance upper, and the line. A communication unit that performs communication using a communication signal with another device.
本発明は、第1インピーダンス素子がインダクタを有するので、第1インピーダンス素子の抵抗成分が小さくなる。したがって、本発明は、従来の端末よりも負荷電流の大きい端末に用いる場合でも、出力電圧の電圧降下を小さくすることができる。 In the present invention, since the first impedance element has an inductor, the resistance component of the first impedance element is reduced. Therefore, the present invention can reduce the voltage drop of the output voltage even when used for a terminal having a larger load current than the conventional terminal.
本発明の実施形態に係るインピーダンスアッパ2は、図1Bに示すように、入力端子T1,T2と、トランジスタTR1と、出力端子T3,T4とを備える。トランジスタTR1のコレクタは、入力端子T1に電気的に接続されている。出力端子T3は、トランジスタTR1のエミッタに電気的に接続されている。トランジスタTR1のベースと基準電位点との間には、第1キャパシタC1が挿入されている。トランジスタTR1のコレクタとベースとは、第1インピーダンス素子21を介して電気的に接続されている。トランジスタTR1のエミッタと出力端子T3との間には、第2インピーダンス素子22が挿入されている。そして、第1インピーダンス素子21は、第1インダクタL1を有する。
As shown in FIG. 1B, the impedance upper 2 according to the embodiment of the present invention includes input terminals T1 and T2, a transistor TR1, and output terminals T3 and T4. The collector of the transistor TR1 is electrically connected to the input terminal T1. The output terminal T3 is electrically connected to the emitter of the transistor TR1. A first capacitor C1 is inserted between the base of the transistor TR1 and the reference potential point. The collector and base of the transistor TR1 are electrically connected via the
また、本発明の実施形態に係る端末1は、図1Aに示すように、線路100に接続されるインピーダンスアッパ2と、電源部3と、通信部4とを備える。電源部3は、インピーダンスアッパ2を介して線路100から直流電圧が印加されることで電源を生成する。通信部4は、線路100に接続される他の機器(図示せず)との間で通信信号を用いた通信を行う。
Moreover, the
以下、本実施形態のインピーダンスアッパ2及びインピーダンスアッパ2を用いた端末1について詳細に説明する。本実施形態のインピーダンスアッパ2は、図1Aに示すように、データ伝送システムの端末1に用いられる。データ伝送システムは、2線式の線路100を介して複数台の端末1と伝送ユニット(図示せず)とを相互に接続し、端末1間や、端末1と伝送ユニットとの間でデータ伝送を行うシステムである。このデータ伝送システムでは、線路100上において、端末1の電源となる直流電圧に、データを変調した高周波の通信信号を重畳させている。端末1では、インピーダンスアッパ2によって直流電圧と通信信号とを分離することで、直流電圧による電源の供給と、通信信号によるデータ伝送とを同一の線路100を用いて同時に行うことが可能である。
Hereinafter, the impedance upper 2 of this embodiment and the
ここで、端末1としては、例えば直流電力により動作するDC機器や、DC機器の動作を入/切するスイッチ、環境(照度や温度など)を計測するセンサ等が採用される。その他、端末1としては、防災(火災の検知、ガス漏れの検知など)や防犯(侵入者の検知、窓の破壊の検知など)の目的で用いられるセンサも採用される。
Here, as the
伝送ユニットは、線路100を介して通信信号を送信することにより、例えば端末1に対して動作の指示を与える機能を有する。すなわち、伝送ユニットは、端末1のオン/オフの制御のみならず、端末1の動作の選択や調節といった制御を行う。また、伝送ユニットは、線路100に接続された各端末1に直流電力を供給する機能を有する。なお、伝送ユニットは、線路100に接続された各端末1の状態を監視する機能を有していてもよい。
The transmission unit has a function of giving an operation instruction to the
本実施形態の端末1は、図1Aに示すように、インピーダンスアッパ2と、電源部3と、通信部4と、センサ部5と、処理部6とを備え、検知範囲内における人の存否を検知する人センサである。
As shown in FIG. 1A, the
インピーダンスアッパ2は、図1Bに示すように、一対の入力端子T1,T2と、一対の出力端子T3,T4とを備える。一対の入力端子T1,T2には、線路100が電気的に接続されている。一方の入力端子T1には、線路100を構成する2線のうち高電位側の線101が電気的に接続されている。また、他方の入力端子T2には、線路100を構成する2線のうち低電位側の線102が電気的に接続されている。この入力端子T2の電位が、基準電位点となる。一対の出力端子T3,T4は、電源部3に電気的に接続されている。
As shown in FIG. 1B, the impedance upper 2 includes a pair of input terminals T1, T2 and a pair of output terminals T3, T4. The
また、インピーダンスアッパ2は、トランジスタTR1と、第1インピーダンス素子21と、第2インピーダンス素子22とを備える。トランジスタTR1は、npn型のバイポーラトランジスタであって、コレクタが入力端子T1に電気的に接続されている。トランジスタTR1のコレクタとベースとは、第1インピーダンス素子21及び第1ダイオードD1の直列回路を介して電気的に接続されている。ここでは、第1インピーダンス素子21は第1インダクタL1である。また、第1ダイオードD1は、アノードが第1インピーダンス素子21に、カソードがトランジスタTR1のベースに電気的に接続されている。
The impedance upper 2 includes a transistor TR1, a
トランジスタTR1のベースと入力端子T2との間には、第1キャパシタC1が挿入されている。換言すれば、トランジスタTR1のベースと基準電位点との間には、キャパシタ(第1キャパシタC1)が挿入されている。第1キャパシタC1と入力端子T2との接続点には、出力端子T4が電気的に接続されている。トランジスタTR1のエミッタは、第2インピーダンス素子22を介して出力端子T3に電気的に接続されている。ここでは、第2インピーダンス素子22は第1抵抗R1である。また、第1抵抗R1と出力端子T3との接続点と、出力端子T4との間には、平滑用の第2キャパシタC2が挿入されている。
A first capacitor C1 is inserted between the base of the transistor TR1 and the input terminal T2. In other words, a capacitor (first capacitor C1) is inserted between the base of the transistor TR1 and the reference potential point. An output terminal T4 is electrically connected to a connection point between the first capacitor C1 and the input terminal T2. The emitter of the transistor TR1 is electrically connected to the output terminal T3 via the
以下、インピーダンスアッパ2の動作について説明する。入力端子T1,T2間には、線路100を通して、直流電圧に通信信号が重畳された入力電圧が印加される。すると、トランジスタTR1のベースには、第1インピーダンス素子21及び第1ダイオードD1を介してベース電流が流れる。このため、トランジスタTR1のコレクタ−エミッタ間が導通するので、出力端子T3,T4間に直流電圧が印加される。出力端子T3,T4には負荷(ここでは、電源部3)が接続されているので、負荷に直流電流が供給される。また、入力端子T1,T2間に印加される電圧の交流成分(通信信号)は、第1インピーダンス素子21及び第1キャパシタC1によって減衰させられる。また、第1インピーダンス素子21及びトランジスタTR1により、通信信号に対する入力インピーダンスは高インピーダンスとなる。したがって、インピーダンスアッパ2は、高周波の通信信号を遮断し、直流電力を通過させるリプルフィルタとして機能する。
Hereinafter, the operation of the impedance upper 2 will be described. An input voltage in which a communication signal is superimposed on a DC voltage is applied between the input terminals T1 and T2 through the
電源部3は、例えばDC/DCコンバータ等で構成されており、インピーダンスアッパ2を介して線路100から直流電圧が印加される。電源部3は、印加された直流電圧を所望の大きさの直流電圧に変換して出力する。そして、電源部3は、通信部4、センサ部5、処理部6の各々に直流電圧を供給する。したがって、通信部4、センサ部5、処理部6の各々は、電源部3から供給される直流電圧により電源を得る。すなわち、電源部3は、線路100からインピーダンスアッパ2を介して直流電圧を印加されることで電源を生成する。
The
通信部4は、送信部40と、受信部41とを備える。送信部40は、処理部6から与えられたデータを変調して通信信号に変換し、線路100を介して他の機器(ここでは、他の端末1や伝送ユニット)に向けて送信する機能を備える。受信部41は、線路100を介して他の機器からの通信信号を受信し、受信した通信信号を復調してデータに変換して処理部6に与える機能を備える。なお、本実施形態の端末1では、通信部4は、送信部40と受信部41とで別体に構成されているが、送信部40と受信部41とを一体に構成してもよい。
The
センサ部5は、撮像素子50と、画像処理部51とで構成されている。撮像素子50は、撮像の対象となる領域(すなわち、検知範囲)からレンズ(図示せず)に入ってくる光を電気信号に変換し、画像処理部51に出力する。撮像素子50としては、例えばCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)イメージセンサや、CCD(ChargeCoupled Device)イメージセンサが用いられる。
The
画像処理部51は、例えばFPGA(Field Programmable Gate Array)で構成されている。画像処理部51は、撮像素子50の出力する電気信号に基づいて所定の形式(例えば、YUV形式)のディジタル・データ、例えばRAWデータといった静止画データを作成し、処理部6に出力する。すなわち、画像処理部51は、検知範囲の画像データである静止画データを処理部6に向けて順次出力する。
The
処理部6は、例えばマイクロコンピュータやDSP(Digital Signal Processor)で構成されている。処理部6は、所定の時間間隔で、画像処理部51から取り込む画像データに基づいて人の存否を検知する検知処理を実行する。以下、検知処理の一例を示す。処理部6は、検知範囲に人が存在していない状況で撮像された画像データを背景データとしてメモリ(図示せず)に予め記憶しておく。そして、処理部6は、画像処理部51から取り込む画像データと背景データとの差分を求め、その差分画像から人の輪郭や人の領域に対応した画素領域を抽出する。処理部6は、この画素領域を抽出すれば検知範囲内に人が存在すると判断し、抽出しなければ検知範囲内に人が存在しないと判断する。
The
処理部6は、検知範囲内における人の存否のデータを送信部40に与える。そして、送信部40は、当該データを通信信号に変換して、線路100に接続された他の機器に向けて送信する。なお、処理部6は、人の存否を検知する他に、上記の画素領域を抽出した位置やその数に基づいて、検知範囲内での人の位置や人数を求めるように構成してもよい。この構成では、検知範囲内における人の存否のみならず、検知範囲内における人の位置や人数のデータを送信部40に与えればよい。
The
ここで、従来例の電子チョーク回路では、入力端子T1,T2の間に抵抗及びコンデンサの直列回路を電気的に接続している。すなわち、従来例の電子チョーク回路では、第1インピーダンス素子21が抵抗で構成されている。この構成では、端末1の負荷電流が小さい場合には問題ないが、端末1の負荷電流が大きい場合には、抵抗での電圧降下が大きくなる。なお、端末1の負荷電流とは、インピーダンスアッパ2を介して電源部3に供給される直流電流である。従来では、端末1として電力を計測する機能を有する電力メータ等が用いられており、このような端末1では負荷電流は小さい。
Here, in the electronic choke circuit of the conventional example, a series circuit of a resistor and a capacitor is electrically connected between the input terminals T1 and T2. In other words, in the conventional electronic choke circuit, the
一方、本実施形態の端末1では、既に述べたように、例えば人の存否の検知処理の他に、検知範囲内における人の位置や人数を演算する処理を処理部6で実行する場合がある。この場合、処理部6での処理が重くなり、従来の端末1と比較して端末1の負荷電流が大きくなる。勿論、本実施形態の端末1が人センサ以外であっても、端末1で実行する処理が重ければ負荷電流は大きくなる。
On the other hand, in the
そして、端末1の負荷電流が大きい場合には、トランジスタTR1の直流電流増幅率にも寄るが、ベース電流も大きくなる。このため、従来の電子チョーク回路のように第1インピーダンス素子21が抵抗であれば、ベース電流が抵抗を流れることによる電圧降下が大きくなり、出力電圧の電圧降下が無視できない程大きくなる虞がある。
When the load current of the
そこで、本実施形態のインピーダンスアッパ2では、第1インピーダンス素子21をインダクタ(第1インダクタL1)で構成している。このため、第1インピーダンス素子21の抵抗成分は、第1インピーダンス素子21を抵抗で構成する場合と比較して小さくなる。したがって、本実施形態のインピーダンスアッパ2では、第1インピーダンス素子21にベース電流が流れることによる電圧降下を小さくすることができる。
Therefore, in the impedance upper 2 of the present embodiment, the
ここで、本発明者らは、図1Bに示す回路において、第1インピーダンス素子21を抵抗で構成した場合と、第1インダクタL1で構成した場合とで実際に測定し、インピーダンスアッパ2の出力電圧を比較した。この測定では、入力端子T1,T2間に入力する入力電圧(すなわち、線路100の線間電圧)を24V、端末1の負荷電流を30mA、第1抵抗R1の抵抗値を30Ωとした。また、この測定では、第1キャパシタC1及び第2キャパシタC2の容量値をそれぞれ1μFとした。
Here, in the circuit shown in FIG. 1B, the present inventors actually measured when the
測定の結果、第1インピーダンス素子21を抵抗(抵抗値が20kΩ)で構成した場合、インピーダンスアッパ2の出力電圧は17.5Vとなった。すなわち、インピーダンスアッパ2の出力電圧の電圧降下は、6.5Vである。一方、第1インピーダンス素子21を第1インダクタL1(インダクタンスが10mH)で構成した場合、インピーダンスアッパ2の出力電圧は20.0Vとなった。すなわち、本実施形態のインピーダンスアッパ2の出力電圧の電圧降下は4.0Vであり、第1インピーダンス素子21を抵抗で構成した場合と比較して小さくなった。
As a result of the measurement, when the
ここで、本実施形態のインピーダンスアッパ2における入力インピーダンスの周波数特性を図2に示す。図2に示すように、この入力インピーダンスの周波数特性では、第1インダクタL1の自己共振周波数付近(ここでは、200kHz付近)にピークが生じる。しかしながら、本実施形態のインピーダンスアッパ2では、通信信号の周波数帯域が凡そ30kHz〜150kHzであり、ピークが生じる周波数帯域を避けているので問題ない。 Here, the frequency characteristic of the input impedance in the impedance upper 2 of this embodiment is shown in FIG. As shown in FIG. 2, in the frequency characteristic of the input impedance, a peak occurs near the self-resonant frequency of the first inductor L1 (here, around 200 kHz). However, in the impedance upper 2 of the present embodiment, there is no problem because the frequency band of the communication signal is approximately 30 kHz to 150 kHz, and the frequency band where the peak occurs is avoided.
上述のように、本実施形態のインピーダンスアッパ2では、第1インピーダンス素子21がインダクタ(第1インダクタL1)を有するので、第1インピーダンス素子21の抵抗成分(レジスタンス)が小さくなる。したがって、本実施形態のインピーダンスアッパ2は、従来の端末1よりも負荷電流の大きい端末1に用いる場合でも、出力電圧の電圧降下を小さくすることができる。
As described above, in the impedance upper 2 of the present embodiment, since the
ここで、本実施形態の端末1は人センサに限定されず、他の機能を有する端末であってもよい。本実施形態の端末1は、線路100に接続される本実施形態のインピーダンスアッパ2と、電源部3と、通信部4とを少なくとも備えた構成であればよい。
Here, the
なお、本実施形態のインピーダンスアッパ2では、図1Bに示すように、第1インダクタL1(第1インピーダンス素子21)と、トランジスタTR1のベースとの間にダイオード(第1ダイオードD1)を挿入している。このため、本実施形態のインピーダンスアッパ2では、トランジスタTR1のベース電圧を第1ダイオードD1の順方向電圧により意図的に降下させている。このため、この構成では、トランジスタTR1のベースに電流が流れ易くなり、第1ダイオードD1を挿入しない場合と比較してインピーダンスアッパ2の入力インピーダンスを高めることができる。なお、第1ダイオードD1を挿入することにより、第1ダイオードD1の順方向電圧の分だけ電圧降下が生じるが、入力電圧に対して順方向電圧は非常に小さいので、問題ない。 In the impedance upper 2 of this embodiment, as shown in FIG. 1B, a diode (first diode D1) is inserted between the first inductor L1 (first impedance element 21) and the base of the transistor TR1. Yes. For this reason, in the impedance upper 2 of the present embodiment, the base voltage of the transistor TR1 is intentionally lowered by the forward voltage of the first diode D1. For this reason, in this configuration, current easily flows to the base of the transistor TR1, and the input impedance of the impedance upper 2 can be increased as compared with the case where the first diode D1 is not inserted. Although the voltage drop is caused by inserting the first diode D1 by the forward voltage of the first diode D1, there is no problem because the forward voltage is very small with respect to the input voltage.
また、本実施形態のインピーダンスアッパ2では、図3Aに示すように、第2インピーダンス素子22をインダクタ(第2インダクタL2)で構成するのが望ましい。この構成では、第2インピーダンス素子22の抵抗成分を小さくすることができる。したがって、この構成では、第2インピーダンス素子22を第1抵抗R1で構成した場合と比較して、出力電圧の電圧降下を更に抑えることができる。
Moreover, in the impedance upper 2 of this embodiment, as shown to FIG. 3A, it is desirable to comprise the
ここで、本発明者らは、図3Aに示す回路において実際に測定した。この場合のインピーダンスアッパ2の入力インピーダンスの周波数特性を図3Bに示す。図3Aに示す回路では、第2インピーダンス素子22として、第1抵抗R1の代わりに、インダクタンスが2.2mHの第2インダクタL2を設けている。図3Bに示すように、この入力インピーダンスの周波数特性では、第1キャパシタC1及び第2インダクタL2が共振回路を構成するため、その共振周波数付近(ここでは、5kHz付近)にピークが生じる。しかしながら、このインピーダンスアッパ2では、通信信号の周波数帯域が凡そ30kHz〜150kHzであり、ピークが生じる周波数帯域を避けているので問題ない。
Here, the inventors actually measured in the circuit shown in FIG. 3A. The frequency characteristic of the input impedance of the impedance upper 2 in this case is shown in FIG. 3B. In the circuit shown in FIG. 3A, a second inductor L2 having an inductance of 2.2 mH is provided as the
ところで、上記のように、第2インピーダンス素子22を第2インダクタL2で構成した場合、第1キャパシタC1及び第2インダクタL2の共振により、以下の問題を生じる虞がある。例として、本発明者らは、図3Aに示す回路において、第2インダクタL2のインダクタンスを220μHとして実際に測定した。この場合のインピーダンスアッパ2の入力インピーダンスの周波数特性を図4Aに、入力端子T1,T2間の位相の周波数特性を図4Bに示す。図4Bに示すように、第1キャパシタC1及び第2インダクタL2の共振によるピーク付近の周波数帯域で、入力端子T1,T2間の位相が90度を超えて変化している。このように、入力端子T1,T2間の位相が90度を超えると、インピーダンスアッパ2が負性抵抗を持ち、通信信号の周波数によっては発振する虞がある。なお、負性抵抗とは、インピーダンスアッパ2の入力インピーダンスの抵抗成分が負の値となることを示す。
By the way, when the
そこで、本実施形態のインピーダンスアッパ2では、第2インダクタL2のインダクタンス、又は第1キャパシタC1の容量値の少なくとも何れか一方を大きくするのが望ましい。すなわち、少なくとも通信信号の周波数帯域において入力インピーダンスが負性抵抗を持たないように、第2インピーダンス素子22のインダクタンスと、キャパシタ(第1キャパシタC1)の容量との少なくとも何れか一方が設定されるのが望ましい。
Therefore, in the impedance upper 2 of the present embodiment, it is desirable to increase at least one of the inductance of the second inductor L2 and the capacitance value of the first capacitor C1. That is, at least one of the inductance of the
例として、本発明者らは、図3Aに示す回路において、第1キャパシタC1の容量値を1μFから47μFに変更して実際に測定した。この場合のインピーダンスアッパ2の入力インピーダンスの周波数特性を図5Aに、入力端子T1,T2間の位相の周波数特性を図5Bに示す。この場合、図5Aに示すように、通信信号の周波数帯域において、第1キャパシタC1及び第2インダクタL2の共振によるピークが生じない。また、この場合、図5Bに示すように、通信信号の周波数帯域において位相が凡そ60度であり、位相が90度を上回らない。 As an example, the inventors actually measured the first capacitor C1 by changing the capacitance value from 1 μF to 47 μF in the circuit shown in FIG. 3A. FIG. 5A shows the frequency characteristic of the input impedance of the impedance upper 2 in this case, and FIG. 5B shows the frequency characteristic of the phase between the input terminals T1 and T2. In this case, as shown in FIG. 5A, the peak due to resonance of the first capacitor C1 and the second inductor L2 does not occur in the frequency band of the communication signal. In this case, as shown in FIG. 5B, the phase is approximately 60 degrees in the frequency band of the communication signal, and the phase does not exceed 90 degrees.
上述のように、この構成では、通信信号の周波数帯域(例えば、30kHz〜150kHz)において位相が90度を上回らず、インピーダンスアッパ2が負性抵抗を持たない。したがって、この構成では、通信信号の周波数帯域においてインピーダンスアッパ2の発振を起こり難くすることができる。 As described above, in this configuration, the phase does not exceed 90 degrees in the frequency band (for example, 30 kHz to 150 kHz) of the communication signal, and the impedance upper 2 does not have a negative resistance. Therefore, in this configuration, it is possible to make it difficult for the impedance upper 2 to oscillate in the frequency band of the communication signal.
ところで、本実施形態の端末1を用いたデータ伝送システムにおいて、例えば線路100に数百台の端末1を接続し、且つ線路100の長さが1〜数kmであると仮定する。この場合、通信状況の悪い端末1では、受信部41が通信信号を安定して受信できない虞がある。図7Aに、通信状況の悪い端末1の受信部41で受信した信号の波形を示す。ここで、受信部41では、ノイズを考慮して、受信した信号のレベルと予め設定してある閾値TH1とを比較し、信号のレベルが閾値TH1を上回ると通信信号を受信したと判断する。図7Aに示す例では、受信した信号のレベルが閾値TH1を上回らないことがあり、受信部41が通信信号を安定して受信できない虞がある。
By the way, in the data transmission system using the
そこで、本実施形態のインピーダンスアッパ2では、図6Aに示すように、第1インダクタL1と直列に第2抵抗R2を電気的に接続するのが望ましい。換言すれば、第1インピーダンス素子21は、インダクタ(第1インダクタL1)と直列に接続される抵抗(第2抵抗R2)を有するのが望ましい。図6Aに示す回路では、トランジスタTR1のコレクタとエミッタとの間に第2ダイオードD2を挿入している。第2ダイオードD2は、アノードがトランジスタTR1のエミッタに、カソードがトランジスタTR1のコレクタに電気的に接続されている。この第2ダイオードD2は、トランジスタTR1のコレクタ−エミッタ間に逆電圧が印加された場合に、トランジスタTR1に過大な電流が流れるのを回避するために用いられる。
Therefore, in the impedance upper 2 of the present embodiment, as shown in FIG. 6A, it is desirable to electrically connect the second resistor R2 in series with the first inductor L1. In other words, the
例として、本発明者らは、図6Aに示す回路において、第2抵抗R2の抵抗値を1kΩ、第2インダクタL2のインダクタンスを560μHとして実際に測定した。なお、第1インダクタL1のインダクタンスは10mH、第1キャパシタC1及び第2キャパシタC2の容量値は各々1μFである。この場合のインピーダンスアッパ2の入力インピーダンスの周波数特性を図6Bに示す。また、この回路を用いた端末1を通信状況の悪い場所に設置した場合において、受信部41で受信した信号の波形を図7Bに示す。図7Bに示すように、この回路を用いた端末1では、図7Aに示す波形と比較して、受信部41で受信した信号の振幅の最小値が大きくなっている。そして、この回路を用いた端末1では、受信部41で受信した信号のレベルが全て閾値TH1を上回っており、受信部41が通信信号を安定して受信していることがわかる。
As an example, in the circuit shown in FIG. 6A, the inventors actually measured the resistance value of the second resistor R2 as 1 kΩ and the inductance of the second inductor L2 as 560 μH. The inductance of the first inductor L1 is 10 mH, and the capacitance values of the first capacitor C1 and the second capacitor C2 are each 1 μF. FIG. 6B shows the frequency characteristics of the input impedance of the impedance upper 2 in this case. FIG. 7B shows the waveform of the signal received by the receiving
上述のように、この構成では、第1インピーダンス素子21を第1インダクタL1のみで構成する場合と比較して、インピーダンスアッパ2の通信信号に対する入力インピーダンスを大きくすることができる。したがって、受信部41で受信する信号の振幅を大きくすることができ、受信部41における通信信号の受信の安定化を図ることができる。
As described above, in this configuration, the input impedance for the communication signal of the impedance upper 2 can be increased as compared with the case where the
なお、図6Aに示すインピーダンスアッパ2では、第1インピーダンス素子21を抵抗のみで構成する場合と比較して、第2抵抗R2の抵抗値は小さくてもよい。このため、図6Aに示すインピーダンスアッパ2では、ベース電流が第2抵抗R2を流れることによる電圧降下も小さい。
In addition, in the impedance upper 2 shown in FIG. 6A, the resistance value of the second resistor R2 may be small as compared with the case where the
更に、図8Aに示すように、トランジスタTR1のベースと第1キャパシタC1との間に、抵抗(第4抵抗R4)を挿入するのが望ましい。例として、図8Aに示す回路において第4抵抗R4の抵抗値を150Ωとし、この回路を用いた端末1を通信状況の悪い場所に設置した場合において、受信部41で受信した信号の波形を図8Bに示す。この構成では、図8Bに示すように、受信部41で受信する信号の振幅の最小値をより大きくすることができるので、受信部41における通信信号の受信の更なる安定化を図ることができる。
Furthermore, as shown in FIG. 8A, it is desirable to insert a resistor (fourth resistor R4) between the base of the transistor TR1 and the first capacitor C1. As an example, when the resistance value of the fourth resistor R4 is 150Ω in the circuit shown in FIG. 8A and the
なお、本実施形態の端末1及びインピーダンスアッパ2の説明において示した第1インダクタL1や第1キャパシタC1等の各部品のパラメータは一例であり、各部品のパラメータは適宜変更してもよい。
Note that the parameters of the components such as the first inductor L1 and the first capacitor C1 shown in the description of the
1 端末
2 インピーダンスアッパ
21 第1インピーダンス素子
22 第2インピーダンス素子
3 電源部
4 通信部
C1 第1キャパシタ
D1 第1ダイオード
L1 第1インダクタ
L2 第2インダクタ
R2 第2抵抗
T1,T2 入力端子
T3,T4 出力端子
TR1 トランジスタ
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記トランジスタのベースと基準電位点との間には、キャパシタが挿入され、
前記トランジスタの前記コレクタと前記ベースとは、第1インピーダンス素子を介して電気的に接続され、
前記トランジスタの前記エミッタと前記出力端子との間には、第2インピーダンス素子が挿入され、
前記第1インピーダンス素子は、インダクタを有することを特徴とするインピーダンスアッパ。 An input terminal; a transistor having a collector electrically connected to the input terminal; and an output terminal electrically connected to an emitter of the transistor;
A capacitor is inserted between the base of the transistor and a reference potential point,
The collector and the base of the transistor are electrically connected via a first impedance element,
A second impedance element is inserted between the emitter of the transistor and the output terminal,
The first impedance element includes an inductor.
少なくとも前記通信信号の周波数帯域において入力インピーダンスが負性抵抗を持たないように、前記第2インピーダンス素子のインダクタンスと、前記キャパシタの容量との少なくとも何れか一方が設定されることを特徴とする請求項3記載のインピーダンスアッパ。 An input voltage obtained by superimposing a communication signal on a DC voltage is applied to the input terminal,
The at least one of an inductance of the second impedance element and a capacitance of the capacitor is set so that an input impedance does not have a negative resistance at least in a frequency band of the communication signal. 3. Impedance upper according to 3.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013244339A JP6229239B2 (en) | 2013-11-26 | 2013-11-26 | Impedance upper and terminal using the same |
PCT/JP2014/005908 WO2015079681A1 (en) | 2013-11-26 | 2014-11-26 | Impedance upper and terminal using same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013244339A JP6229239B2 (en) | 2013-11-26 | 2013-11-26 | Impedance upper and terminal using the same |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2015104025A true JP2015104025A (en) | 2015-06-04 |
JP6229239B2 JP6229239B2 (en) | 2017-11-15 |
Family
ID=53198647
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013244339A Expired - Fee Related JP6229239B2 (en) | 2013-11-26 | 2013-11-26 | Impedance upper and terminal using the same |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6229239B2 (en) |
WO (1) | WO2015079681A1 (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006135625A (en) * | 2004-11-05 | 2006-05-25 | Aiphone Co Ltd | Interphone device |
JP2011171834A (en) * | 2010-02-16 | 2011-09-01 | Panasonic Electric Works Co Ltd | Communication system and electronic choke circuit |
US8476969B1 (en) * | 2012-02-16 | 2013-07-02 | Battelle Memorial Institute | Transistor-based filter for inhibiting load noise from entering a power supply |
-
2013
- 2013-11-26 JP JP2013244339A patent/JP6229239B2/en not_active Expired - Fee Related
-
2014
- 2014-11-26 WO PCT/JP2014/005908 patent/WO2015079681A1/en active Application Filing
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006135625A (en) * | 2004-11-05 | 2006-05-25 | Aiphone Co Ltd | Interphone device |
JP2011171834A (en) * | 2010-02-16 | 2011-09-01 | Panasonic Electric Works Co Ltd | Communication system and electronic choke circuit |
US8476969B1 (en) * | 2012-02-16 | 2013-07-02 | Battelle Memorial Institute | Transistor-based filter for inhibiting load noise from entering a power supply |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP6229239B2 (en) | 2017-11-15 |
WO2015079681A1 (en) | 2015-06-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9225196B2 (en) | Rectifying-and-modulating circuit and wireless power receiver incorporating the same | |
JP6072582B2 (en) | Power transmission device, contactless power transmission system, and method for controlling transmitted power in contactless power transmission system | |
US9628147B2 (en) | Method of automatically adjusting determination voltage and voltage adjusting device thereof | |
US20150171634A1 (en) | Data extraction threshold circuit and method | |
KR100762090B1 (en) | Resonance electric current detection system | |
KR20170122246A (en) | Wireless transmission device, foreign object detection method, charger | |
US9882431B2 (en) | Wireless power transmitter apparatus receiving load-modulated signal transmitted from wireless power receiver apparatus by changing power consumption of wireless power receiver apparatus | |
KR20120120422A (en) | Communication system and electronic choke circuit | |
CN109428553A (en) | Bias circuit and power amplifier circuit | |
CN106470507B (en) | Electromagnetic heating system and surge detection device thereof | |
US11705758B2 (en) | Wireless power transmitting terminal and control method | |
JP5130114B2 (en) | Power line carrier communication apparatus and method | |
JP6229239B2 (en) | Impedance upper and terminal using the same | |
US10687404B2 (en) | Communication interface and arrangement | |
CN201860257U (en) | Input overvoltage protection circuit | |
CN108243324B (en) | Video monitoring system | |
JP2015198303A (en) | coaxial communication device | |
US20240006918A1 (en) | ASK Modulation & Demodulation System | |
CN219737633U (en) | Voltage sampling circuit of switching power supply module and power supply device | |
CN213021418U (en) | Mountain displacement monitoring sensor based on electromagnetic field principle | |
US9798337B2 (en) | Control system using power line communication | |
CN204289267U (en) | Relay low voltage start circuit and electronic equipment | |
CN214850650U (en) | Wireless power supply system negative resistance based on primary side current detection | |
JP4432807B2 (en) | AC / DC separation circuit and power line carrier communication device | |
JPWO2017061093A1 (en) | Non-contact power supply device and non-contact power supply system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20160711 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20170905 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20170929 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 6229239 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |