JPH0322111B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、単一の伝送路を用いて双方向に信号
を伝送するための双方向伝送方式に関するもので
ある。

一般に、有線によるデイジタル伝送においては
高品質伝送が必要であるとともに、伝送線路の節
約という経済的要求も満たさなければならない。
そのためには、単一線路を用いた双方向伝送方式
が考えられる。単一線路を用いた双方向伝送にお
いて双方向の信号の衝突を避ける方法として、従
来より周波数分割方式および時分割方式が知られ
ているが、前記の方式（周波数分割方式）では、
伝送性能を上げるために伝送信号のレベル差や、
周波数配置を適正に維持しなければならず、した
がつて帯域通過フイルタの設計に十分な配慮が必
要となる。さらに、定められた周波数帯域内に収
まる信号でなければならないため、ベース・バン
ド形式の信号は伝送できず、適当な変調方式を採
用する必要があり、回路構成の複雑化、コスト高
となる。

また後者の方式（時分割方式）では、同一時に
は片方向への信号伝送しか行うことができないた
め効率が悪く、またいずれの伝送方向について
も、それぞれの場合の送信側が主導権を有してい
るため、同期のとり方が面倒であり、高速伝送に
は適当でない。

また、従来第１図に示すように、親局から
NRZ信号をRZ複流信号に変換して線路Ｌに送出
し、子局ではこれを受信してNRZ信号を再生す
るとともに、受信したRZ複流信号からクロツク
信号を抽出、移送して、子局側からのNRZ信号
をこれに同期させてRZ信号に変換し、親局側に
送出するような２線式時分割双方向伝送方式が提
案されている（特公昭53−21963号公報参照）。す
なわち、第１図において、親局の信号発生器２０
が一定ビツト幅でNRZのデイジタル信号を発生
すると、送受信回路２１はクロツク回路２２から
のクロツク信号によりこれをRZパルスに変調し
て伝送線路Ｌに送出する。一方子局から送られて
きたRZパルスは送受信回路２１から送信抑制回
路２３を経て識別回路２４に入力される。

子局の送受信回路２５は、親局から送られてき
たRZパルスを送信抑制回路２７を経て識別回路
２９に入力すると同時に、パルス整形回路３０で
整形してクロツク回路２８に供給する。

クロツク回路２８は、パルス整形回路３０の出
力をもとにクロツク信号を発生し、これを信号発
生器２６に与えて信号発生器２６より送出される
NRZデイジタル信号を制御する。

第１図では、子局からの信号送出が親局から送
られたRZ信号により作成されたクロツク信号に
より制御されるため、双方向信号が伝送線路上で
衝突することがない。しかし、NRZ信号をRZ複
流信号に変換したり、クロツクを移相する手段を
要し、回路構成の簡単化、低コスト化を期待でき
ない。

次に、これらの問題点を改善するため、先に本
発明者は、第２図および第３図に示すような時分
割型の双方向伝送方式（特願昭53−138870号明細
書参照）を提案した。

第２図は親局側、第３図は子局側の構成を示し
ている。第２図、第３図において、Ａ方向（親局
から子局）への信号伝送時には、データ回路８か
らの親局送信信号によつてスイツチング回路６を
開閉し、負荷であるパルス変成器２および１０を
駆動させる。

それによつて生ずる応答が、受信信号増幅回路
１１整形回路１２を介して子局側受信信号とな
り、データ回路１４において受信データにされ
る。

次に、Ｂ方向（子局から親局）への信号伝送時
には、子局側受信信号を制御回路１６に通して作
られるコントロール信号とデータ回路１５からの
子局側送信信号との論理積により、スイツチング
回路１３が開閉するが、この開閉状態を親局側の
スイツチング回路６が閉から開にしたときにパル
ス変成器２に生ずる「はねかえり電圧」の有無に
よつて、親局の受信信号増幅回路４が検出し、整
形回路５を介してデータ回路７で親局側受信信号
とする。

しかし、実際にこの回路を実現する場合、構成
がかなり複雑であり、コストダウンは期待できな
い。

また、パルス変成器の「はねかえり電圧」を制
御する方式であるため、子局側のスイツチング回
路１３の開閉のタイミングや、期間の設定を慎重
に行う必要があり、しかも伝送線路長によつてそ
れらの設定値を変えなければならない。さらに、
「はねかえり電圧」の有無の信号伝達の手段に利
用しているため、回路全体のインピーダンスが高
く、耐ノイズ性に乏しいという問題がある。

本発明の目的は、このような問題を解決するた
め、伝送品質が高く、安定した双方向伝送が可能
で、伝送距離も比較的長く、耐ノイズ性に優れ、
簡単な回路構成で低コストな双方向伝送方式を提
供することにある。

本発明の双方向伝送方式は、親局側と子局側の
送受信回路の両方または一方に含まれるパルス変
成器を介して結合された単一伝送線路により信号
を双方向に伝送するもので、親局側には、前記パ
ルス変成器の親局側巻線に直列接続されたスイツ
チング手段と、親局側よりの送信信号または同期
信号を子局側に送出する際に、該信号に応じて前
記スイツチング手段を開閉する送信手段と、前記
パルス変成器の親局側巻線に流れる電流を検出し
て基準値と比較することにより子局側からの送信
信号を受信する受信手段とを備え、子局側には、
前記変成器の子局側巻線間上に並列接続されたイ
ンピーダンス可変手段と、前記パルス変成器の子
局側巻線に生ずる親局側からの送信信号および同
期信号を受信する受信手段と、親局側よりの同期
信号に基づいて子局側からの送信信号の送出タイ
ミングを制御して該送信信号に応じて前記インピ
ーダンス可変手段のインピーダンスを変化させる
送信手段とを備えたことを特徴としている。

以下、本発明の実施例を図面により説明する。

第４図は、本発明の双方向伝送方式を示すブロ
ツク図である。

親局側送受信回路１００にはデータ回路３０，
３１が接続され、子局側送受信回路２００にはデ
ータ回路３４，３５が接続され、両送受信回路１
００，２００はパルス・トランス４０，３２を介
して単一の信号伝送線路３を介して結合される。
この双方向伝送方式では、従来と同じように、送
受信のための同期信号を親局側で発生して子局側
送出し、子局側はその同期に従属するようになつ
ている。

親局側では、直流電源Vccが抵抗３９を介して
パルス変成器４０の１次巻線に接続される。

データ回路３１からの親局側送信信号あるいは
同期信号Smはスイツチング回路４１を開閉し、
パルス変成器４０を駆動する。パルス変成器４０
の１次巻線の抵抗３９側の一端ａは、コンパレー
タ３８に接続されて基準電源Vrefと電圧を比較
され、その出力は親局側受信信号Rmとしてデー
タ回路３０に入力される。パルス変成器４０の２
次巻線は伝送線路３に接続され、子局側送受信回
路２００と結合される。

子局側では、パルス変成器３２の２次巻線は伝
送線路３に接続され、１次巻線の一端は接地さ
れ、他端は受信信号検出回路３３とスイツチング
回路３７に接続されている。受信信号検出回路３
３の出力は、子局側受信信号Rsとなつてデータ
回路３４に入力し、同時に受信信号Rsはタイミ
ング設定回路３６を経て、子局側制御出力信号
Csとなつてデータ回路３５を制御する。

この制御出力信号Csの制御により、データ回
路３５から適当なタイミングで子局側送信信号
Ssが送出される。スイツチング回路３７の一端
はデータ回路３５に接続されており、子局側送信
信号Ssによつてスイツチングされる。

いま、Ａ方向（親局から子局）の信号伝送を
「送信モード」とし、Ｂ方向（子局から親局）の
信号伝送を「受信モード」とする。

第５図は、第４図における「送信モード」の信
号タイム・チヤートであり、第６図は、同じく受
信モード」の信号タイム・チヤートである。

第５図ｂに示す親局側送信信号Smは親局側送
信データDsmに対応してパルス幅変調を受けた
信号であり、これによりスイツチング回路４１が
開閉動作を繰返す。スイツチング回路４１の動作
によりその負荷であるパルス変成器４０が駆動し
親局側送信信号Smが伝送線路３に送出されて子
局側パルス変成器３２を駆動する。子局側パルス
変成器３２の駆動により生じた応答は、受信信号
検出回路３３により検出され、第５図ｃに示す子
局側受信信号Rsを得る。

この場合、パルス幅変調波形が正しく伝えられ
るように適切な定数（すなわち、11タイムスロツ
トでパルス幅ta，tb等）が設定されており、子局
側受信信号Rsはパルス幅変調信号を忠実に再生
したものとなる。したがつて、子局側データ回路
３４では、親局側送信データDsmを簡単に再生
することができる。なお、送信モードでは、子局
側のスイツチング回路３７は開放状態であり、第
５図ｄに示すように、子局側送信信号Ssは、
“LOW”となつていることが条件である。

次に、受信モードでは、第６図ａに示す親局側
送信信号Smが「受信モード時の送出同期信号」
として子局側に伝送され、第６図ｂに示す子局側
受信信号Rsが子局側から親局側への送信に関す
る同期信号となる。データ回路３５は、タイミン
グ設定回路３６の制御により第６図ｃに示す子局
側送信データDssに応じて同期信号の立上りから
t_dだけ遅れたパルス幅t_eの子局側送信信号Ssを送
出する。

第６図ｄに示す子局側送信信号Ssはスイツチ
ング回路３７に与えられるが、その際スイツチが
開閉しても、親局側送信信号Smすなわち送出同
期信号が子局側に連続して受信されるよう信号パ
ルス幅t_cを適当な値に設定しておく。また、子局
側送信信号Ssのパルスは、親局側送信信号Smの
パルスと特定の時間関係になるように遅れ時間t_d
およびパルス幅t_eを設定する。

第７図は、親局側送信信号Smと子局側送信信
号Ssの時間関係図であり、第８図はパルス変成
器における電圧波形図である。

第７図において、t_d′はt_dとさらに伝送による遅
れ時間を加えたものである。すなわち、親局側の
パルス変成器４０において親局側送信信号Smと
子局側送信信号Ssを比べると、第７図に示すよ
うになる。なお、t_c、t_d、t_eの設定は厳密である
必要はなく、きわめてラフな設定でよい。

いま、第４図における親局側パルス変成器４０
の１次巻線の一端側ａ点の電位に着目する。受信
モード時にも、スイツチング回路４１は第６図ａ
に示す親局側送信信号Smにより開閉され、親局
側送信信号Smがハイ．レベルつまりスイツチが
開の時には、直流電源Vccから抵抗３９、パルス
変成器４０を通して電流が流れ、ａ点の電位は抵
抗３９の電圧降下により第８図のａまたはｂに示
すような波形となる。

すなわち、第８図のａは子局側送信信号Ssが
ロ−・レベル、つまり子局側スイツチング回路３
７が開の場合であり、また第８図のｂは子局側送
信信号Ssがハイ・レベル、つまり子局側スイツ
チング回路３７が途中で閉となつた場合である。

子局側スイツチング回路３７が開の場合には、
親局側パルス変成器４０の２次側のインピーダン
スＺはZ_p（約100Ω）であるため第８図のａに示す
ように親局側スイツチング回路４１が開になると
パルス変成器４０の１次巻線にはパルス変成器４
０の励磁電流とインピーダンスＺに対する負荷電
流として下記の電流が流れる。

I_p＋Vcc／Z_p＋R39 ……(a) ａ式において、R39は抵抗３９の抵抗値であり
変成器４０，３２の巻数比は１：１として考え
る。またI_pはパルス変成器４０の励磁電流であ
り、パルス変成器４０の両端にかかる電圧VTに
よつて定まる直流電流で、時間とともに増大す
る。

尚、電圧VTは下記の式によつて決定される。
但し、Ｖ３９は抵抗３９による電位降下、Ｖ４１
はスイツチング回路４１による電位降下でVccに
比較して無視可能な値である。

VT＝Vcc−V39−V41 ……(b) したがつて、スイツチング回路４１が開になる
と負荷（インピーダンスＺ）を駆動するための Vcc／Z_p＋R39により示される電流による電位降下 V₁と、時間とともに増大する励磁電流I_pによる電
位降下V₂（ｔ）とが発生するので、第８図のａに
示すように抵抗Ｒ３９にV₁＋V₂（ｔ）の電位降下
が生ずる。

これに対して、子局側送信信号Ssがハイ・レ
ベル、つまり子局側スイツチング回路３７が閉と
なるとパルス変成器４０の２次側インピーダンス
ＺはZ₁（約０Ω）ときわめて低くなり、親局側ス
イツチング回路４１が開のときに、パルス変成器
４０の１次巻線には下記の電流が流れる。

I_p＋Vcc／Z₁＋R39 ……(c) したがつて親局側スイツチング回路４１を開と
している期間の途中でスイツチング回路３７を閉
とすると（Z₀−Z₁）の差分に対応する電流がパル
ス変成器４０の１次側巻線に流れて、抵抗３９に
も電位降下V₃が付加されることになり、第８図
のｂに示されるような電位降下が生ずる。

すなわち、子局側送信信号Ssに応じて、パル
ス変成器４０の１次巻線を流れる電流つまり抵抗
３９を流れる電流が変化し、その電流変化分だけ
ａ点の電位も変化する。

ａ点の電位を取出してコンパレータ３８で基準
電源Vrefと比較した出力を、第６図ｅに示す親
局側受信信号Rmとするのであるが、コンパレー
タ３８の基準電源Vrefを適当な値、例えば第８
図ｃに示すレベルに設定することにより、第８図
の電位ａと電位ｂの差を識別することができる。

このように「受信モード」時には、１タイム・
スロツトτの期間中に親局側から子局側に同期信
号が送信され、かつ子局側から親局側に信号が伝
送されることになる。

第９図は、本発明の他の実施例を示す双方向伝
送方式の要部構成図である。

本発明においては、パルス変成器の２次側のイ
ンピーダンス変化により１次側を流れる電流が変
化することを識別して同時双方向伝送を行つてい
るので、親局側、子局側の各々にパルス変成器を
設ける必要はない。例えば、第９図ａに示すよう
に、親局側のみにパルス変成器を設け、子局側の
パルス変成器を省略しても伝送性能上全く問題は
ない。

また、第９図ｂにおいては、子局側のみにパル
ス変成器を設け、親局側を省略している。この場
合にも親局側の伝送線路３の接続端にコンパレー
タを接続し、子局側パルス変成器の１次側のイン
ピーダンス変化により、２次側から伝送線路３を
流れる電流が変化することを識別して子局側送信
信号を忠実に再生することができる。

以上説明したように、本発明によれば、親局、
子局側とも伝送回路がきわめて簡単な回路で構成
されているため、特に入出力信号線を多数備える
プロセス制御用信号入出力装置に用いればコスト
ダウンおよび信頼性の向上が期待でき、また回路
の方式上きわめて効率のよい双方向伝送が可能で
あり、比較的長距離の伝送でも高い伝送品質が得
られる。また、信号伝送に必要な各種タイミング
を決定するための回路定数を設定する場合、厳密
さを要さず伝送線路長の変化に対しても回路定数
を調整する必要がない。

さらに、伝送回路のインピーダンスを低くでき
るので耐ノイズ性に優れ、しかも、パルス変成器
の親局側巻線に流れる電流を検出することにより
子局からの信号を受信しているためにパルス変成
器の絶縁機能が損なわれることがないので、大地
電位差のある２地点間の信号伝送にも適用するこ
とができる。したがつて、プロセス制御用入出力
装置、生産管理端末、POS端末、集中検針、設
備診断等の装置を接続する伝送回路に適用すれば
その効果はきわめて大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の時分割双方向伝送方式のブロツ
ク図、第２図および第３図は先に提案された時分
割双方向伝送方式の親局側および子局側の構成
図、第４図は本発明の実施例を示す双方向伝送方
式のブロツク図、第５図および第６図は第４図に
おける送信モードと受信モードのタイム、チヤー
ト、第７図は親局側送信信号と子局側送信信号の
時間関係図、第８図は第４図におけるパルス変成
器の電圧波形図、第９図は本発明の他の実施例を
示す双方向伝送方式の要部構成図である。 ３０，３１，３４，３５…データ回路、３２，
４０…パルス変成器、３３…受信信号検出回路、
３６…タイミング設定回路、３７，４１…スイツ
チング回路、３８…コンパレータ、３９…電流検
出用抵抗、１００…親局側送受信回路、２００…
子局側送受信回路、Dsm…親局側送信データ、
Dss…子局側送信データ、Sm…親局側送信信号、
Ss…子局側送信信号、Rs…子局側受信信号、Rm
…親局側受信信号。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 親局側と子局側の送受信回路の両方または一
   方に含まれるパルス変成器を介して結合された単
   一伝送線路により信号を双方向に伝送するもの
   で、親局側には、前記パルス変成器の親局側巻線
   に直列接続されたスイツチング手段と、親局側よ
   りの送信信号または同期信号を子局側に送出する
   際に、該信号に応じて前記スイツチング手段を開
   閉する送信手段と、前記パルス変成器の親局側巻
   線に流れる電流を検出して基準値と比較すること
   により子局側からの送信信号を受信する受信手段
   とを備え、子局側には、前記変成器の子局側巻線
   間に並列接続されたインピーダンス可変手段と、
   前記パルス変成器の子局側巻線に生ずる親局側か
   らの送信信号および同期信号を受信する受信手段
   と、親局側よりの同期信号に基づいて子局側から
   の送信信号の送出タイミングを制御して該送信信
   号に応じて前記インピーダンス可変手段のインピ
   ーダンスを変化させる送信手段とを備えたことを
   特徴とする双方向伝送方式。