JP4486386B2 - 電力線搬送通信システム - Google Patents

Description

本発明は、電気機器に電気エネルギーを供給するために配線されている電力用配電線のネットワークを利用して通信を行うための電力線搬送通信システムに関するものである。

近年、電力用配電線（以下、電力線という）を利用して通信を行う電力線搬送通信システムが普及し始めている。このような電力線搬送通信システムは、電力線のネットワークに複数のモデム及びパーソナルコンピュータ（以下、パソコンという）を接続して通信ネットワークを構成している。したがって、このような電力線搬送通信システムは、一般家庭やオフィス内の電力線を用いて通信ネットワークとして利用されたり、一般家庭と外部ネットワークとを接続するいわゆるアクセス系通信システムとして利用されたりしている。特に、アクセス系通信システムを構成する場合には、例えば、特許文献１に開示されているように、高圧側の電力線から各家庭へ１００Ｖまたは２００Ｖの電力を供給するために設けられた柱上変圧器の２次側に、光ファイバまたは同軸ケーブル等で接続された上位ネットワークの情報データを電力線を介して通信する親局モデムを設け、この親局モデムと各家庭内の電力線に接続された子局モデムとの間で通信を行うように構成されている。
特開２００３−１８８７８０号公報（段落番号０００９、００１０及び図１参照）

しかしながら、電力線は通信の専用線ではないため、電力線搬送通信を行うと電力線に接続された各種の電気機器から発生するノイズの影響を受けたり、反射波によって信号レベルが減衰したりする。特に、分岐した電力線に接続された電気機器の内部インピーダンスはそれぞれの電気機器ごとに異なっているので、その接続点で反射波が発生してモデム間の信号レベルを減衰させる要因となる。つまり、電力線の配線インピーダンスである特性インピーダンスと電気機器の内部インピーダンスの比で反射係数は決まり、かつ、分岐線の長さＬが信号波の１/４波長の奇数倍となると、伝送する信号波と反射波（反射する信号波）は位相が１８０°(πRadian)異なるために、伝送する信号波は最も減衰してしまう。

そこで、このような問題点を解決するために、前記の特許文献１の技術では、電力線の分岐線に直列に高周波遮断機能を有する高周波遮断素子（例えば、インダクタンス）を接続して反射波の影響を抑えている。つまり、電力線に直列に接続された高周波遮断素子は商用周波数に対しては低インピーダンスであるので、電気機器に対して電力を供給する場合は何の影響も及ぼさない。ところが、信号波のような高周波に対しては、電力線に直列に接続された高周波遮断素子が高インピーダンスとなって分岐線を遮断するので、その分岐線の接続点以降の反射波の影響を抑えることができる。しかし、分岐線に直列に高周波遮断素子が接続されていると、その高周波遮断素子が高周波領域においては高インピーダンスとなるために、高周波遮断素子の接続点において新たに反射波が発生するおそれがある。そのため、結果的には電力線を伝送する信号波が反射減衰してしまう。

本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、モデムやパソコン等の情報機器（または通信機器）が接続されていない分岐線から発生する反射波を抑えて、モデム等を伝送する信号波の減衰を低減させることができる電力線搬送通信システムを提供することを目的とする。

本発明の電力線搬送通信システムは、前記の目的を達成するために創案されたものであり、電力線搬送通信モデムを用い、電気機器に電気エネルギーを供給する電力線に高周波信号を重畳して通信を行う電力線搬送通信システムであって、高周波信号の周波数に対しては低インピーダンスとなり、かつ、商用周波数に対しては高インピーダンスとなる高周波信号バイパス素子を備え、その高周波信号バイパス素子が電力線搬送通信モデムの接続されていない分岐電力線の線間に接続されていることを特徴としている。なお、高周波信号バイパス素子は、分岐電力線に接続された電力量計、ブレーカ、コンセント等の線間に接続することができる。また、高周波信号バイパス素子は、コンデンサによって構成することもできるし、コンデンサと抵抗を直列に接続した複合素子によって構成することもできる。

本発明の電力線搬送通信システムによれば、電力線の分岐点以降に電力線搬送通信モデムが接続されていない場合は、電力線搬送通信を行う高い周波数に対しては低インピーダンスとなり、商用周波数に対しては高インピーダンスとなる高周波信号バイパス素子を分岐点以降の電力線の線間に接続している。なお、高周波信号バイパス素子を分岐点以降の電力量計、ブレーカ、コンセント等の線間に接続すれば、簡単に取り付けることができる。これにより、分岐点以前の電力線に流れる電力線搬送通信を行う信号は高周波信号バイパス素子に流れ、分岐点以降の電力線には流れない。そのため、分岐点以降の電力線で発生する反射波も小さくなり、電力線搬送通信を行う信号の反射減衰を抑えることができる。また、高周波信号バイパス素子は商用周波数に対しては高インピーダンスとなるために高周波信号バイパス素子で電力が消費されることはない。また、高周波信号バイパス素子はコンデンサによって安価に実現することができる。さらに、高周波信号バイパス素子をコンデンサと抵抗の直列複合素子にすれば、高周波信号の周波数が変動しても減衰特性が殆んど変動しないため、安定した通信特性を維持することができる。

本発明の電力線搬送通信システムによれば、分岐点以前の電力線に流れる電力線搬送通信用の信号は高周波信号バイパス素子にバイパスして流れるため、分岐点以降の電力線には信号が流れない。そのため、分岐点以降の電力線で発生する反射波も小さくなるので、電力線搬送通信用の信号の反射減衰を抑えることができる。また、高周波信号バイパス素子は商用周波数に対しては高インピーダンスとなるため、高周波信号バイパス素子で電力が消費されることはない。さらに、高周波信号バイパス素子の接続点以降の電力線に接続された電気機器から発生するノイズは、高周波信号バイパス素子でバイパスされて電気機器側に戻されるので、情報機器（または通信機器）が接続されている電力線搬送通信システムのモデムがノイズによって影響されることもなくなるので、安定した通信を行うことができる。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態の電力線搬送通信システムについて幾つかの実施の形態を説明する。なお、以下に述べる各実施の形態に用いる図面で共通する要素は同一符号を付し、かつ、重複する説明は可能な限り省略する。

≪第１の実施の形態≫
図１は、本発明の第１の実施の形態に適用されるアクセス系通信用の電力線搬送通信システムの構成図である。図１において、高圧配電線１から供給された高電圧の電力は、柱上変圧器２によって１００Ｖ／２００Ｖの低電圧の電力に変換され、低電圧の電力は単相三線式配電線３によって各家庭に供給される。このとき、Ａ家庭５ａにおいては電力量計４ａを介して電気機器１２ａに電力が供給され、Ｂ家庭５ｂにおいては電力量計４ｂを介して電気機器１２ｂ１、１２ｂ２に電力が供給され、Ｃ家庭５ｃにおいては電力量計４ｃを介して電気機器１２ｃに電力が供給される。

また、電力を供給する単相三線式配電線３には高周波信号が重畳され、電力線搬送によって情報データの通信を行っている。つまり、インターネット等に接続された上位ネットワークの情報データが光ファイバ７に接続された光電気変換装置（Ｏ／Ｅ）８に入力され、さらに、電力線搬送通信システムを実現するための親局モデム１０を介して単相三線式配電線３に伝送されるように構成されている。

一方、Ａ家庭５ａには情報機器として子局モデム９ａとパソコン１３ａが接続され、Ｃ家庭５ｃには情報機器として子局モデム９ｃとパソコン１３ｃが接続されている。なお、Ｂ家庭５ｂには情報機器は何も接続されていない。Ａ家庭５ａとＣ家庭５ｃに設置された子局モデム９ａ，９ｃから各家庭内の電力線に送信された情報データは、それぞれの電力量計４ａ，４ｃの接続点を経由して単相三線式配電線３に伝達され、親局モデム１０にて受信される。このようにして、インターネット等の上位ネットワークと各家庭５ａ、５ｃに設置されたパソコン１３ａ，１３ｃが、電力線搬送通信モデム（つまり、親局モデム１０と子局モデム９ａ、９ｃ）を介して接続される形態となる。

このような通信サービスを実施する事業者は、親局モデム１０を柱上変圧器２の２次側の単相三線式配電線３に接続し、サービスを希望するユーザの家庭（つまり、Ａ家庭５ａとＣ家庭５ｃ）に子局モデム９ａ，９ｃを設置して情報データの通信を行う。このとき、柱上変圧器２の電力容量にもよるが、通常は、電力線搬送通信システムを構成する場合は５軒から２０軒程度の家庭がこのような形態で接続される。なお、図１のシステム構成では一戸建て家屋を想定しているが、アパートやマンション等の集合住宅においても同様な電力線搬送通信システムの接続形態とすることができる。

図１に示すように、柱上変圧器２から各家庭５ａ，５ｂ，５ｃに接続される単相三線式配電線３は複数箇所で分岐されており、さらに、各家庭内においても各部屋毎に分岐した電力線の配線形態となっている。このように分岐された電力線の末端は、電気機器や情報機器（つまり、子局モデム及びパソコン）が接続されているか、または何も接続されないで開放端となっている。このような電力線の末端では、電力線の特性インピーダンスと電気機器の内部インピーダンスが異なるために、つまり、インピーダンスが整合されていないために反射波が発生する。例えば、末端が開放端の場合には特性インピーダンスが無限大となるためにその開放端において大きな反射波が発生する。

すなわち、分岐点から電力線の末端までの距離をＬとすれば、信号波の１/４波長の奇数倍の長さがＬと等しくなるような波長の信号は大きな反射減衰が発生する。言い換えると、分岐点から末端までの長さをＬとして、その４倍（４Ｌ）の波長を持つ信号を伝搬した場合、末端から反射する反射波の信号は距離２Ｌを伝播することになるので（つまり、半波長を伝搬したことになるので）、分岐点まで伝搬した正方向の信号の位相とは位相差がπとなり、両者が打ち消しあうために大きな反射減衰が発生する。

電力線での信号の速度は線種によって異なるが、通常は光速の６，７割程度の速度となる。したがって、分岐点から末端までの距離が１０ｍの場合には、４ＭＨｚから５ＭＨｚの信号が反射減衰する。なお、４Ｌの波長を持つ周波数だけでなく、その奇数倍の信号も減衰する。従って、分岐点から末端までの距離が１０ｍの場合には、５，１５、２５ＭＨｚの各周波数の信号が反射減衰する。

図１に示すような電力線搬送通信システムにおける電力線の構成においては、分岐線が多数存在するために様々な周波数において反射減衰が発生し、反射波と信号波とが逆位相で重なると大きな反射減衰をもたらす。このような反射減衰を低減させる対策としては、電力線の末端において電力線の特性インピーダンスと等しい整合インピーダンスで終端することである。しかし、現実には電力線の末端は多数存在するので、それぞれにマッチングする整合インピーダンスで終端することは現実的には不可能である。さらには、図１におけるＢ家庭５ｂのように、情報機器を持っていないために通信サービスに加入していない家屋の場合は、電力線の末端に対するインピーダンスマッチング対策は現実的には不可能である。なお、反射波は電力線の線種が異なる分岐点においても発生する。

そこで、本発明の実施の形態の電力線搬送通信システムでは、図１に示すように、情報機器を接続していないために通信サービスに加入しないＢ家庭５ｂに対しては、単相三線式配電線３からＢ家庭５ｂまでの引込み線の線間に、電力線搬送通信を行う高周波数に対しては低いインピーダンスとなり、５０Ｈｚまたは６０Ｈｚの商用周波数に対しては高いインピーダンスとなるような高周波信号バイパス素子１１を接続する。これによって、Ｂ家庭５ｂでは高周波の信号は高周波信号バイパス素子１１によってバイパスされるため、Ｂ家庭５ｂ内の電気機器１２ｂ１や電気機器１２ｂ２からの反射波がなくなり、結果的にＢ家庭５ｂにおける末端での反射波を抑えることができる。そのため、Ａ家庭５ａやＢ家庭５ｂを伝送する情報データの信号が反射減衰するおそれはなくなる。

さらに詳しく説明すると、高周波信号バイパス素子１１は電力線搬送通信を行う周波数に対してはインピーダンスが低いため、親局モデム１０からの信号、あるいはＡ家庭５ａの子局モデム９ａやＣ家庭５ｃの子局モデム９ｃからの信号は、この高周波信号バイパス素子１１に信号電流を流すため、高周波信号バイパス素子１１以降のＢ家庭５ｂ側の電力線に流れる信号電流が減少する。このようにしてＢ家庭５ｂ側では信号電流が減少するため、Ｂ家庭５ｂの末端の電気機器１２ｂ１や電気機器１２ｂ２からの反射波の強度も信号電流に比例して低下する。これによって、Ｂ家庭５ｂの分岐線から反射する反射波は極めて小さな値になるので、親局モデム１０からの信号、あるいはＡ家庭５ａの子局モデム９ａやＣ家庭５ｃの子局モデム９ｃからの信号は殆んど反射減衰することはない。

このようにして、通信サービスに加入しないＢ家庭５ｂの引込み線の線間に対して、電力線搬送通信を行う高周波数に対しては低インピーダンスとなり、商用周波数に対しては高インピーダンスとなる高周波信号バイパス素子１１を接続すれば、信号波の反射減衰が低下されて通信信号の品質がよくなるために通信性能が向上する。なお、分岐電力線の線間に接続する高周波信号バイパス素子１１は、商用周波数に対しては高いインピーダンスを有するため、商用周波数の電力が高周波信号バイパス素子１１で熱エネルギとなって消費されることはない。

以上説明したように、第１の実施の形態の電力線搬送通信システムによれば、高周波信号バイパス素子を電力線の線間に接続することにより、電力線の分岐点以降の末端における反射波の発生を抑えて反射減衰を低減させることができる。このため、電力線によって情報データを伝送する場合に安定した通信を行うことができる。

≪第２の実施の形態≫
図２は、本発明の第２の実施の形態の電力線搬送通信システムに適用される高周波信号バイパス素子の接続構成図である。図２に示すように、第２の実施の形態では、高周波信号バイパス素子を家庭の入口側に設置されている電力量計４の線間に接続している。電力量計４には、柱上変圧器側に接続されて電力を入力する入力端子１４ａ，１４ｂ，１４ｃと、家庭側の電力配線に接続される出力端子１４ｄ，１４ｅ，１４ｆとがあり、入力端子１４ａ，１４ｂ間及び１４ｂ，１４ｃ間にそれぞれ高周波信号バイパス素子としてコンデンサ１５ａとコンデンサ１５ｂを接続している。なお、家庭内において２００Ｖで使用している電気機器があれば、入力端子１４ａ，１４ｃ間に高周波信号バイパス素子としてコンデンサを接続する必要がある。

つまり、高周波で低インピーダンスとなり商用周波数で高インピーダンスとなる高周波信号バイパス素子はコンデンサによって実現することができる。コンデンサのインピーダンスは容量をＣとすれば１／（ωＣ）となるので、信号の角周波数ω（つまり、周波数ｆ）が大きくなるほどインピーダンスが小さくなるため、５０Ｈｚや６０Ｈｚの商用周波数に対しては高インピーダンスとなり、１０ｋＨｚ以上の電力線搬送通信を行う信号の周波数に対しては低インピーダンスとなる。

例えば、インピーダンスＺは、Ｚ＝１／（ωＣ）＝１／（２πｆＣ）であるので、Ｃ＝１μＦとすれば、ｆ＝５０ＨｚのときのインピーダンスＺは、Ｚ＝１／（２π×５０×１０^-6）≒３.２ｋΩとなる。また、ｆ＝１０ｋＨｚのときのインピーダンスＺは、Ｚ＝１／（２π×１０×１０³×１０^-6）≒１６Ωとなる。さらに、ｆ＝１０ＭＨｚのときのインピーダンスＺは、Ｚ＝１／（２π×１０×１０⁶×１０^-6）≒０.０１６Ωとなる。

このようにコンデンサを用いることによって、高周波において低インピーダンス素子を実現することができるので、高周波信号バイパス素子を低コストで実現することが可能となる。なお、高周波信号バイパス素子としてコンデンサを用いる場合は、高周波特性がよくてtanδの小さいタンタルコンデンサ等が望ましい。

また、家庭内への引込み線は通常絶縁物で被覆されているため、高周波信号バイパス素子（例えば、コンデンサ）を引込み線の線間に接続するためには、引込み線の被覆を剥き出しにする等の加工が必要である。しかし、第２の実施の形態では、電力量計４の接続端子（つまり、入力端子１４ａ，１４ｂ，１４ｃ）を利用してコンデンサ１５ａ，１５ｂの接続を行うため、引込み線の加工作業が不要となるので容易にコンデンサ１５ａ，１５ｂを接続することができる。

以上説明したように、第２の実施の形態の電力線搬送通信システムによれば、一般家庭と外部ネットワークとを接続するいわゆるアクセス系通信システムとして電力線搬送通信システムを利用する場合は、情報機器（または通信機器）を所持していないためにアクセス系通信システムに加入しない家庭に設置された電力量計の線間に高周波信号バイパス素子を接続することができる。このようにして電力量計の端子間に高周波信号バイパス素子を直接接続することができるので、電力線の被覆を剥く等の加工作業が不要となって、高周波信号バイパス素子の取り付け作業が簡単になる。また、高周波信号バイパス素子が電力量計と一体となって設置されるので、設置場所をとらずに簡便に設置することができる。

≪第３の実施の形態≫
図３は、本発明の第３の実施の形態に適用される高周波信号バイパス素子の構成図である。第３の実施の形態の高周波信号バイパス素子は、図３に示すように、コンデンサ１６ａと抵抗１７とコンデンサ１６ｂとを直列に接続して高周波における低インピーダンス素子を実現したものである。図３に示すような構成の高周波信号バイパス素子を２個用いて、図２におけるコンデンサコンデンサ１５ａ及びコンデンサコンデンサ１５ｂと置き換えれば高周波における低インピーダンス素子を実現することができる。

図３に示すように、コンデンサ１６ａ，１６ｂに直列に抵抗１７を接続することによって、高周波領域でのインピーダンスを抵抗のインピーダンスによって固定することができる。つまり、コンデンサのみで高周波信号バイパス素子を構成した場合は、高周波領域の周波数変動によってインピーダンスの値が変動してしまうが、図３のような回路構成にすれば、高周波領域でのコンデンサのインピーダンスは極めて小さな値となり、抵抗値に比べて無視できるため、高周波領域では周波数が変動しても高周波信号バイパス素子のインピーダンスは抵抗１７の抵抗値に固定される状態となる。つまり、通信の周波数帯域によって高周波信号バイパス素子のインピーダンスが変化すると反射減衰の特性も周波数に依存されるため、高周波領域においては高周波信号バイパス素子のインピーダンスは一定であることが望ましい。なお、図３において、抵抗１７の両側にコンデンサを設けたのは、接続する電力線端子の何れから見ても同じ回路構成にしたためである。理論的には、１個のコンデンサと１個の抵抗を直列に接続すれば第３の実施の形態の高周波信号バイパス素子を構成することができる。

また、通常、電力線の特性インピーダンスは１００〜２００Ω程度であるので、高周波信号バイパス素子のインピーダンスが特性インピーダンスに比べて余りにも小さいと、高周波信号バイパス素子の接続点で反射波が発生したり、反射減衰が大きくなる恐れがある。このようなことからも、コンデンサに抵抗を直列に接続して高周波信号バイパス素子を構成することが望ましいと言える。

以上説明したように、第３の実施の形態の高周波信号バイパス素子によれば、コンデンサのみで構成する場合に比べて電力線搬送通信を行う周波数変動に対してインピーダンスを一定に保つことができるため、通信周波数帯域における反射減衰特性を安定化させることができる。つまり、電力線搬送通信を行う高周波数に対してはコンデンサのインピーダンスが抵抗に比べて極めて小さくなるため、複合素子のインピーダンスは抵抗値とほぼ同じ値となる。このため、高周波領域ではインピーダンスが一定となるため、高周波信号の周波数が変動しても減衰特性な殆んど変動しないため、安定した通信特性を維持することができる。

≪第４の実施の形態≫
図４は、本発明の第４の実施の形態に適用される電力線搬送通信システムの構成図である。つまり、この図は、一つの家庭内または一つの工場内に配線されている電力線を用いて電力線搬送通信を実現する場合の電力線搬送通信システムの構成を示している。図１では、上位ネットワークと各家庭間を接続するアクセス系通信に本発明の実施の形態の電力線搬送通信システムを適用する場合について説明したが、図４に示す第４の実施の形態では、電力線搬送通信は家庭内やオフィスあるいは工場内のネットワークとして利用することができる。

図４において、単相三線式配電線３から供給される電力は、分電盤２６に設置された３線式ブレーカ１８ａ、及び２線式ブレーカ１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄによって各電力線２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄに分配され、各コンセント２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄに接続される。このような電力線の構成は家庭内やオフィスあるいは工場内で一般的に見受けられるものである。また、電力線搬送通信モデムである子局モデム２１ａ及びパソコン２２ａがコンセント２０ａを介して電力線に接続され、子局モデム２１ｂ及びパソコン２２ｂがコンセント２０ｄを介して電力線に接続され、さらに、子局モデム２１ｃ及びプリンタ２３がコンセント２０ｄを介して電力線に接続されている。このような構成においてパソコン間の通信やプリンタへの通信が行われる。

図４の構成においては、電力線２４ｂのコンセント２０ｂ及び電力線２４ｃのコンセント２０ｃには、それぞれ電気機器２５ａ，２５ｂが接続されているがモデム等の情報機器は接続されていない。したがって、２線式ブレーカ１９ｂ及び２線式ブレーカ１９ｃの出力側の端子間には、電力線搬送通信を行う高周波数に対しては低インピーダンスであり、商用周波数に対しては高インピーダンスとなる高周波信号バイパス素子１１ａ，１１ｂがそれぞれ接続されている。これによって、電力線２４ｂ，２４ｃの末端の電気機器２５ａ，２５ｂから発生する反射波を抑え、各モデム間（つまり、子局モデム２１ａ，２１ｂ，２１ｃ間）の通信信号の減衰を抑えて安定した通信を実現することができる。なお、高周波信号バイパス素子１１ａ，１１ｂは、２線式ブレーカ１９ｂ，１９ｃを遮断した状態で接続・取り外しができるように、２線式ブレーカ１９ｂ，１９ｃの出力側に取り付けることが望ましい。

以上説明したように、第４の実施の形態の電力線搬送システムによれば、高周波信号バイパス素子を分岐電力線のブレーカに接続することができるので、高周波信号バイパス素子の着脱作業が極めて容易となる。

≪第５の実施の形態≫
図５は、本発明の第５の実施の形態に適用される電力線搬送通信システムの構成図である。図５に示す第５の実施の形態の構成が、図４に示す第４の実施の形態の構成と異なるところは、高周波信号バイパス素子１１ａ，１１ｂの接続位置をコンセント２０ｂ，２０ｃのところに変えた点のみである。つまり、家庭内のコンセント２０ａ，２０ｄはモデム等の情報機器に接続されているが、コンセント２０ｂ，２０ｃは電気機器２５ａ，２５ｂに接続されていたり、空き端子となっていたりする。このような空き端子となったり電気機器が接続されていたりするコンセント２０ｂ，２０ｃにそれぞれ高周波信号バイパス素子１１ａ，１１ｂを接続すれば、電力線２４ａ，２４ｄを伝送する信号は反射波による減衰が生じない。このようにコンセントが存在する場合には、そのコンセントを利用することによって高周波信号バイパス素子を容易に接続することができる。

以上説明したように、第５の実施の形態の電力線搬送システムによれば、高周波信号バイパス素子をコンセントの線間に接続することができるので、例えば、情報機器（または通信機器）と電気機器とでコンセントの入れ替えをしたときでも、高周波信号バイパス素子を情報機器（または通信機器）の接続されていないコンセント側に簡単に移し替えることができる。

≪高周波信号バイパス素子を用いた実施例≫
図６は、本発明の実施の形態の電力線搬送通信システムにおいて、高周波信号バイパス素子による反射減衰効果を実験した特性図であり、（ａ）は電力線搬送通信の接続構成、（ｂ）はコンデンサによる高周波信号バイパス素子、（ｃ）はコンデンサと抵抗による高周波信号バイパス素子、（ｄ）は反射減衰特性を示している。なお、（ｄ）の特性図では横軸に信号の周波数（ＭＨｚ）、縦軸に受信電圧（ｄＢμＶ）を示している。

長さ５ｍのケーブルタップを図６（ａ）に示すように接続して模擬配電線とした。つまり、図６（ａ）の配線において四角で表示した区間がそれぞれ長さ５ｍのケーブルタップである。送信端Ｔｘから各周波数の信号を送信して受信端Ｒｘにおいて電圧を測定した。また、高周波信号バイパス素子の接続構成としては、図６（ｂ）のようなコンデンサのみを素子接続点に接続した場合と、図６（ｃ）のような５０Ωの抵抗の両端にコンデンサを接続した複合素子を素子接続点に接続した場合を用意した。さらに、高周波信号バイパス素子を接続しない場合も含めて受信端Ｒｘの電圧の変化を測定した。

図６（ｄ）の特性図から分かるように、周波数８.５ＭＨｚの付近では、何も接続しない場合（イ）の受信電圧は５５ｄＢμＶであるのに対して、コンデンサを接続した場合（ロ）の受信電圧は６９ｄＢμＶ、抵抗とコンデンサの複合素子を接続した場合（ハ）の受信電圧は７５ｄＢμＶである。このように、何も接続しない場合に比べると、高周波信号バイパス素子を接続することによって周波数８.５ＭＨｚの付近で受信電圧が高くなっており、反射減衰を低減できることが分かる。また、コンデンサを接続した場合（ロ）よりは、抵抗とコンデンサの複合素子を接続した場合（ハ）の方が反射減衰の低減効果がより顕著に表われることも分かる。

同様にして、周波数２５ＭＨｚの付近においても、何も接続しない場合（イ）の受信電圧は６７ｄＢμＶであるのに対して、コンデンサを接続した場合（ロ）の受信電圧は７２ｄＢμＶ、抵抗とコンデンサの複合素子を接続した場合（ハ）の受信電圧は７５ｄＢμＶである。このように、何も接続しない場合に比べると、高周波信号バイパス素子を接続することによって周波数８.５ＭＨｚ及び２５ＭＨｚ付近で受信電圧がかなり高くなっており、反射減衰を低減できることが分かる。

以上説明したように、本発明の実施の形態の電力線搬送通信システムによれば、高周波信号バイパス素子を電力線の線間に接続することにより、電力線の分岐点以降の末端における反射波の発生を抑えて反射減衰を低減させることができる。このため、電力線によって情報データを伝送する場合に安定した通信を行うことができる。

電話線等の通信専用線は分岐点も少なく、かつ、接続される通信機器も通信線と同一の特性インピーダンスで終端されている。しかし、学校や公共施設等の構内放送線等は分岐数の比較的多い通信線が多く存在している。したがって、これらの構内放送施設において通信線を利用して現用の周波数帯より高い周波数を使用するような場合には、本発明の実施の形態の電力線搬送通信システムに適用される高周波信号バイパス素子を利用することができる。

本発明の実施の形態に適用されるアクセス系通信用の電力線搬送通信システムの構成図である。 本発明の第２の実施の形態の電力線搬送通信システムに適用される高周波信号バイパス素子の接続構成図である。 本発明の第３の実施の形態に適用される高周波信号バイパス素子の構成図である。 本発明の第４の実施の形態に適用される電力線搬送通信システムの構成図である。 本発明の第５の実施の形態に適用される電力線搬送通信システムの構成図である。 本発明の実施の形態の電力線搬送通信システムにおいて、高周波信号バイパス素子による反射減衰効果を実験した特性図であり、（ａ）は電力線搬送通信の接続構成、（ｂ）はコンデンサによる高周波信号バイパス素子、（ｃ）はコンデンサと抵抗による高周波信号バイパス素子、（ｄ）は反射減衰特性を示す。

符号の説明

１ 高圧配電線
２ 柱上変圧器
３ 単相三線式配電線
４，４ａ，４ｂ，４ｃ 電力量計
５ａ Ａ家庭
５ｂ Ｂ家庭
５ｃ Ｃ家庭
７ 光ファイバ
８ Ｏ／Ｅ（光電気変換器）
９ａ，９ｃ，２１ａ，２１ｂ，２１ｃ 子局モデム
１０ 親局モデム
１１，１１ａ，１１ｂ 高周波信号バイパス素子
１２ａ，１２ｂ１，１２ｂ２，１２ｃ，２５ａ，２５ｂ 電気機器
１３ａ，１３ｃ，２２ａ，２２ｂ パソコン
１５ａ，１５ｂ，１６ａ，１６ｂ コンデンサ
１７ 抵抗
１８ａ ３線式ブレーカ
１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄ ２線式ブレーカ
２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ コンセント
２３ プリンタ
２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ 電力線
２６ 分電盤

Claims (4)

1. 電力線搬送通信モデムを用い、電気機器に交流電気エネルギーを供給する単相三線式の屋外電力線に高周波信号を重畳して通信を行う電力線搬送通信システムであって、
   前記高周波信号の周波数に対しては低インピーダンスとなり、かつ、商用周波数に対しては高インピーダンスとなる高周波信号バイパス素子を備え、
   前記屋外電力線の分岐電力線に接続される電力量計の出力側に配線される屋内電力線に前記電力線搬送通信モデムが接続されていない配線に対しては、当該電力量計の入力側の端子の線間を前記高周波信号バイパス素子を介して接続して、前記高周波信号の反射を抑制し、
   前記高周波信号バイパス素子は、前記電力線搬送通信モデムを接続している屋内電力線が配線されている電力量計に対しては、当該電力量計の入力側の端子の線間に接続されない構成であること
   を特徴とする電力線搬送通信システム。
2. 前記屋内電力線は、単相三線式電力線のうちの２本を用いて交流電気エネルギーを供給し、複数の分岐電力線によって構成されており、前記屋内電力線の分岐電力線ごとに２線式ブレーカに配線され、
   前記屋内電力線の分岐電力線のいずれかに前記電力線搬送通信モデムが接続されている場合、
   前記電力線搬送通信モデムの接続されていない前記屋内電力線の分岐電力線が配線されている前記２線式ブレーカの出力側の端子の線間を前記高周波信号バイパス素子を介して接続して、前記高周波信号の反射を抑制すること
   を特徴とする請求項１に記載の電力線搬送通信システム。
3. 前記高周波信号バイパス素子はコンデンサであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電力線搬送通信システム。
4. 前記高周波信号バイパス素子はコンデンサと抵抗を直列に接続した複合素子であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電力線搬送通信システム。

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