JP6344206B2 - ケーブル信号検出器 - Google Patents

Description

本発明は、ケーブル信号検出器に関するものである。

データセンタなどにおいては、サーバやハブなどの情報通信機器のレイアウト変更や移動、あるいは増設などに伴い、ＬＡＮ（Local Area Network）ケーブルなどの通信ケーブルの接続変更が行われる。

通信ケーブルの接続の有無を判定するために、情報通信機器には、通信ケーブルの接続を確認する接続確認用のランプを有するものがある。

また、通信ケーブルのコネクタの挿入や除去を検出し、通信ケーブルの接続を監視するものも提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特許第５２７４６７１号公報

しかしながら、上述の従来技術では、通信ケーブルが物理的に接続されているか否かを確認することができるのみであり、実際に通信ケーブルを用いて通信が行われているか否か、すなわち情報通信の有無を確認することができないという問題がある。

そのため、通信中であることに気付かずに誤って通信ケーブルを抜いてしまうおそれがあり、情報通信機器のサービスの停止や転送中のデータの破損などの不具合が生じてしまうことも考えられる。

また、特許文献１のように通信ケーブルの接続を監視する場合、通信ケーブルに監視用の信号線を内蔵する必要があるため、汎用の通信ケーブルを使用できず、コストが高くなってしまうという問題もある。

また、通信ケーブルを伝送する信号の信号強度は、情報通信機器の配置や通信ケーブルの長さの違い等により変化するため、通信ケーブルを伝送する信号の信号強度によらず安定した検出を行うことが求められる。

情報通信の有無を表示するために発光ダイオードなどの発光素子を発光させることが考えられるが、このような場合に通信ケーブルを伝送する信号の信号強度によらず発光素子を安定して動作させる方法として、定電圧ダイオードを用いて発光素子に一定の電圧を印加したり、定電流ダイオードを用いて発光素子に一定の電流を流す方法が考えられる。しかし、定電流ダイオードや定電圧ダイオードを用いた場合、消費電力が大きくなってしまうという問題がある。

そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、情報通信の有無を表示することにより通信ケーブルの誤抜を抑制することが可能であり、汎用の通信ケーブルを使用可能であり、安定した検出が可能で低消費電力なケーブル信号検出器を提供することにある。

本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、差動信号を伝送する通信ケーブルにおける情報通信の有無を検出するケーブル信号検出器であって、前記通信ケーブルが伝送する信号の一部を分岐させて取り出し直流に整流して出力する整流回路と、前記整流回路の前段に設けられ、通過周波数帯が可変に構成された可変フィルタと、を有する検知部と、前記検知部からの出力により発光する発光素子と、を備え、前記可変フィルタは、前記発光素子の両端電圧に応じて通過周波数帯が変化するように構成されているケーブル信号検出器である。

前記可変フィルタは、前記発光素子の両端電圧に応じて容量が変化する可変容量ダイオードを備えていてもよい。

前記可変フィルタは、ローパスフィルタであってもよい。

前記発光素子は、発光ダイオードであってもよい。

前記検知部は、前記通信ケーブルから取り出す信号のレベルを調整する整合回路をさらに備えていてもよい。

前記検知部と前記発光素子は、前記通信ケーブルの端部に設けられたコネクタ、または当該コネクタが接続される中継コネクタに設けられてもよい。

本発明によれば、情報通信の有無を表示することにより通信ケーブルの誤抜を抑制することが可能であり、汎用の通信ケーブルを使用可能であり、安定した検出が可能で低消費電力なケーブル信号検出器を提供できる。

本発明の一実施形態に係るケーブル信号検出器を示す図であり、（ａ）は概略構成図、（ｂ）はケーブル信号検出器を搭載する中継コネクタの斜視図である。 本発明で用いる可変フィルタの回路図であり、（ａ）はハイパスフィルタの回路図の一例、（ｂ）はバンドパスフィルタの回路図の一例、（ｃ）はローパスフィルタの回路図の一例である。 本発明のケーブル信号検出器の動作検証のためのシミュレーションを説明する図であり、（ａ）はシミュレーションに用いた回路図、（ｂ）は可変フィルタの通過周波数特性の演算結果を示す図、（ｃ）は可変フィルタ通過後の信号強度の演算結果を示す図である。

以下、本発明の実施形態を添付図面にしたがって説明する。

図１は、本実施形態に係るケーブル信号検出器を示す図であり、（ａ）は概略構成図、（ｂ）はケーブル信号検出器を搭載する中継コネクタの斜視図である。

図１（ａ），（ｂ）に示すように、ケーブル信号検出器１は、差動信号を伝送する通信ケーブル４における情報通信の有無を検出するものであり、検知部２と、発光素子３と、を備えている。

通信ケーブル４としては、汎用のＬＡＮ（Local Area Network）ケーブルを用いることができる。本実施形態では、通信ケーブル４として、差動信号を伝送する信号線を４対（合計８本）有するものを用いた。

検知部２と発光素子３は、通信ケーブル４の端部に設けられたコネクタ２２、または当該コネクタ２２が接続される中継コネクタ２０に設けられる。本実施形態では、中継コネクタ２０にケーブル信号検出器１を設ける場合を説明する。

中継コネクタ２０は、２つのコネクタ２１を備え、両コネクタ２１に接続された通信ケーブル４同士を接続するものである。コネクタ２１は、例えば、ＲＪ４５規格に準拠したジャックコネクタであり、通信ケーブル４の端部に設けられたコネクタ２２（例えばＲＪ４５規格に準拠したプラグコネクタ）を接続可能に構成されている。

両コネクタ２１は、回路基板２３に実装されている。この回路基板２３に、検知部２と発光素子３とが搭載されることになる。

本実施形態では、通信ケーブル４として、差動信号を伝送する信号線を４対有するものを用いているため、両コネクタ２１間には、４つの信号伝送対に対応する４対の伝送線路７を有する信号伝送部６が形成されることになる。信号伝送部６は、回路基板２３に搭載される。

検知部２は、通信ケーブル４が伝送する信号の一部を分岐させて取り出し直流に整流して出力するものである。本実施形態では、検知部２は、信号伝送部６における任意の伝送線路７の対から、伝送する信号の一部を分岐させて取り出すように構成されている。

検知部２は、整合回路１０、可変フィルタ１１、整流回路１２を順次接続して構成されている。

整合回路１０は、所定の周波数帯にてインピーダンス整合をとるためのものである。本実施形態では、通信ケーブル４の信号線（信号伝送部６の伝送線路７）で伝送される信号の一部を分岐させて取り出しているため、整合回路１０は、通信ケーブル４から取り出す信号のレベルを調整する役割も兼ねることになる。

本実施形態では、任意の伝送線路７の対から分岐した分岐伝送路８が、整合回路１０に入力される。整合回路１０は、例えば、抵抗回路からなる。

可変フィルタ１１は、整流回路１２の前段に設けられ、通過周波数帯が可変に構成されたフィルタ回路である。可変フィルタ１１の具体的な回路構成については、後述する。

整流回路１２は、可変フィルタ１１から出力される交流の信号を直流に整流して出力するものである。整流回路１２としては、公知の全波整流回路や半波整流回路を用いることができる。

本実施形態では、整流回路１２の出力電圧、すなわち検知部２の出力電圧が直接発光素子３に印加されるように構成されている。これにより、情報通信が有る場合には発光素子３が発光し、情報通信の有無を確認することが可能になる。本実施形態では、発光素子３として発光ダイオードを用いた。

なお、通常一般の発光回路では、発光素子３として発光ダイオードを用いる場合、発光ダイオードを安定して動作させるために、定電流ダイオードや定電圧ダイオードを用いるのが一般的であるが、本実施形態ではこれら定電流ダイオードや定電圧ダイオードを省略し、発光素子３に印加される電圧を可変フィルタ１１により調整している（詳細は後述する）。

図示していないが、可変フィルタ１１と整流回路１２との間に、可変フィルタ１１から出力された信号を増幅して整流回路１２に出力する増幅回路をさらに備えてもよい。ただし、この場合、増幅回路に電源を供給するバッテリ等が必要になる。本実施形態では、増幅回路を省略しているため、バッテリ等が不用となり小型化、軽量化が可能であり、また、増幅回路の出力信号が通信ケーブル４に進行することによる信号品質の劣化を抑制することも可能になる。

ここで、可変フィルタ１１について説明する。

可変フィルタ１１としては、ハイパスフィルタ、バンドパスフィルタ、ローパスフィルタのいずれも用いることができる。周波数が高い信号ほどケーブル損失が大きくなるため、安定した検出感度を維持するためには、なるべく低周波信号を用いることが望ましい。そのため、適用する通信ケーブル４が広帯域な伝送を行っている場合には、可変フィルタ１１としてローパスフィルタを用いることがより望ましいといえる。

可変フィルタ１１に用いるハイパスフィルタの回路構成の一例を図２（ａ）に、バンドパスフィルタの回路構成の一例を図２（ｂ）に、ローパスフィルタの回路構成の一例を図２（ｃ）にそれぞれ示す。なお、これら図２（ａ）〜（ｃ）の回路構成はあくまで一例であり、可変フィルタ１１の回路構成は図示のものに限定されない。

図２（ａ）〜（ｃ）に示すように、可変フィルタ１１は、容量素子Ｃと、誘導素子Ｌと、可変容量素子である可変容量ダイオードＤと、を組み合わせて構成されている。可変容量ダイオードＤには、高周波カット用のチョークコイルＬｃを介して、発光素子３の両端電圧が制御電圧として印加されており、発光素子３の両端電圧に応じて容量が変化するように構成されている。

可変フィルタ１１の入力には整合回路１０が接続され、出力には整流回路１２が接続される。なお、図２（ｂ），（ｃ）では省略しているが、可変容量ダイオードＤに印加される制御電圧（発光素子３の両端電圧）が他の回路に影響を及ぼさないように、可変容量ダイオードＤを挟み込むように直流カット用の容量素子Ｃを設けることがより好ましい。

このように、本実施形態では、発光素子３の両端電圧（整流回路１２の出力電圧）をフィードバックして制御電圧として可変容量ダイオードＤに印加し、発光素子３の両端電圧に応じて可変容量ダイオードＤの容量を変化させることで、可変フィルタ１１を通過して整流回路１２に入力される信号強度を調整し、これにより、整流回路１２の出力電圧、すなわち発光素子の両端電圧が所望の電圧となるように構成している。

本発明者らは、可変フィルタ１１の可変容量ダイオードＤを変化させることで通過後の信号強度を変化させることができることをシミュレーションにより確認した。以下、このシミュレーションの結果について説明する。

図３（ａ）に示す回路構成の可変フィルタ１１を用い、可変容量ダイオードＤに印加する制御電圧を変更して可変容量ダイオードＤの容量を１００ｐＦ、５５ｐＦと切り替えて、可変フィルタ１１の通過周波数特性（入出力特性）と、通信ケーブル４を伝送する信号を模した信号を入力した場合における可変フィルタ１１通過後の信号強度の変化を演算した。なお、図３（ａ）の回路構成は、図２（ｂ）に示したバンドパスフィルタの回路構成とほぼ同様のものであり、可変容量ダイオードＤを挟み込むように直流カット用の容量素子Ｃを設け、入力に信号源３１と入力抵抗３２を接続し、出力に負荷抵抗３３を接続したものである。

可変フィルタ１１単体での通過周波数特性の演算結果を図３（ｂ）に、可変フィルタ１１通過後の信号強度の演算結果を図３（ｃ）に示す。図３（ｂ），（ｃ）では、可変容量ダイオードＤを１００ｐＦとした場合をフィルタＡ、可変容量ダイオードＤを５５ｐＦとした場合をフィルタＢとして示している。また、図３（ｃ）では、可変フィルタ１１に入力する信号の信号強度（入力信号強度）を実線で示している。

図３（ｂ），（ｃ）に示すように、可変容量ダイオードＤを変化させることで通過周波数特性が変化し、可変フィルタ１１通過後の信号強度が変化する。図３（ｃ）における通過電力の総和を表１に示す。

表１に示すように、可変容量ダイオードＤを１００ｐＦとしたフィルタＡでは、通過電力の総和が入力電力に対して０．８３倍となっている。これに対して、可変容量ダイオードＤを５５ｐＦとしたフィルタＢでは、通過電力の総和が入力電力に対して０．７１倍となっており、制御電圧により可変容量ダイオードＤの容量を変化させ、通過電力の総和を変化させることができることが分かる。

したがって、予め可変フィルタ１１の通過特性（容量素子Ｃと誘導素子Ｌの値、および可変容量ダイオードＤの特性）を適宜設定しておけば、図３（ａ）の回路において負荷抵抗３３として整流回路１２を適用し、その出力電圧（発光素子３の両端電圧）により可変容量ダイオードＤを制御することで、安定した検知が可能となる。

以上説明したように、本実施形態に係るケーブル信号検出器１では、通信ケーブル４が伝送する信号の一部を分岐させて取り出し直流に整流して出力する整流回路１２と、整流回路１２の前段に設けられ、通過周波数帯が可変に構成された可変フィルタ１１と、を有する検知部２と、検知部２からの出力により発光する発光素子３と、を備え、可変フィルタ１１は、発光素子３の両端電圧に応じて通過周波数帯が変化するように構成されている。

このように構成することで、発光素子３の発光の有無により通信ケーブル４の情報通信の有無を表示することが可能となり、通信ケーブル４の誤抜を抑制することが可能になる。

また、本実施形態では、従来技術のように監視用の信号線等を通信ケーブル４に設ける必要がないため、通信ケーブル４として汎用のものを使用することが可能であり、低コストである。

さらに、本実施形態では、整流回路１２の前段に、発光素子３の両端電圧に応じて通過周波数帯が変化するように構成された可変フィルタ１１を備えているため、消費電力の大きい定電流ダイオードや定電圧ダイオードを用いずとも、発光素子３に一定の電圧を印加することが可能であり、通信ケーブル４を伝送する信号の信号強度によらず安定した検出を行うことが可能である。

なお、ケーブル信号検出器１では、外部電源やバッテリを使用せず、通信ケーブル４から取り出した信号の電力のみを用いて発光素子３を発光させる構成であるため、従来のように定電流ダイオードや定電圧ダイオードを用いる場合、定電流ダイオードや定電圧ダイオードにおける消費電力を確保するために、検知部２で取り出す信号のレベルを大きくする必要があった。

これに対して、本実施形態では、定電流ダイオードや定電圧ダイオードを用いず、消費電力の小さい可変フィルタ１１を用いているため、検知部２で取り出す信号のレベルを小さくしても安定して情報通信の有無を検出することが可能となり、反射損失や挿入損失を抑制して通信ケーブル４を伝送する信号の信号品質の劣化を抑制することが可能になる。

このように、本実施形態によれば、情報通信の有無を表示することにより通信ケーブル４の誤抜を抑制することが可能であり、汎用の通信ケーブル４を使用可能であり、安定した検出が可能で低消費電力なケーブル信号検出器１を実現できる。

本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加え得ることは勿論である。

例えば、上記実施形態では可変フィルタ１１を１つのフィルタで構成したが、これに限らず、可変フィルタ１１を２つ以上のフィルタで構成しても構わない。また、可変フィルタ１１を２つ以上のフィルタで構成する場合、異なるタイプのフィルタ（例えば、ローパスフィルタとハイパスフィルタ）を組み合わせて用いても構わない。

１ ケーブル信号検出器
２ 検知部
３ 発光素子
４ 通信ケーブル
１０ 整合回路
１１ 可変フィルタ
１２ 整流回路

Claims (6)

1. 差動信号を伝送する通信ケーブルにおける情報通信の有無を検出するケーブル信号検出器であって、
   前記通信ケーブルが伝送する信号の一部を分岐させて取り出し直流に整流して出力する整流回路と、前記整流回路の前段に設けられ、通過周波数帯が可変に構成された可変フィルタと、を有する検知部と、
   前記検知部からの出力により発光する発光素子と、を備え、
   前記可変フィルタは、前記発光素子の両端電圧に応じて通過周波数帯が変化するように構成されている
   ことを特徴とするケーブル信号検出器。
2. 前記可変フィルタは、前記発光素子の両端電圧に応じて容量が変化する可変容量ダイオードを備えている
   請求項１記載のケーブル信号検出器。
3. 前記可変フィルタは、ローパスフィルタである
   請求項１または２記載のケーブル信号検出器。
4. 前記発光素子は、発光ダイオードである
   請求項１〜３いずれかに記載のケーブル信号検出器。
5. 前記検知部は、前記通信ケーブルから取り出す信号のレベルを調整する整合回路をさらに備えている
   請求項１〜４いずれかに記載のケーブル信号検出器。
6. 前記検知部と前記発光素子は、前記通信ケーブルの端部に設けられたコネクタ、または当該コネクタが接続される中継コネクタに設けられる
   請求項１〜５いずれかに記載のケーブル信号検出器。

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