JPH05121988A - 電力線搬送通信用ローパスフイルタ - Google Patents

電力線搬送通信用ローパスフイルタ

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JPH05121988A
JPH05121988A JP27744291A JP27744291A JPH05121988A JP H05121988 A JPH05121988 A JP H05121988A JP 27744291 A JP27744291 A JP 27744291A JP 27744291 A JP27744291 A JP 27744291A JP H05121988 A JPH05121988 A JP H05121988A
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JP
Japan
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impedance
frequency
imp
low
power line
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JP27744291A
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English (en)
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Masami Wada
正己 和田
Nobuo Ganji
伸夫 元治
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ホームオートメーション等の電力線搬送通信
用に、一般には不定かつ変動する電力線やノイズ発生機
器電源のインピーダンスとの整合を行うことなく充分な
抑圧比を確保でき、インパルスノイズ等にも有効で、か
つ、生産性が高く低コストのローパスフィルタの提供を
目的とする。 【構成】 高imp素子5,7をコイル51,57と阻
止すべき目的周波数におけるコイル51,57のimp
に等しい抵抗52,72との並列接続回路で構成してi
mp不整合であっても充分な等価直列抵抗分が残るよう
にし、低imp素子6を高imp素子5,7の各等価直
列インダクタンスとの共振周波数が目的周波数より充分
に低くなる容量のコンデンサ61で構成して、インパル
スノイズ等の妨害周波数への変換を防止し、全体を非共
振回路の構成として共振のための部品の選別や調整を不
要とし生産性の向上とコストの低減を実現する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電力線を信号伝送路と
し、高周波キャリアを用いて通信するホームオートメー
ション等の電力線搬送通信用ローパスフィルタに関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】電力線搬送通信方式によるホームオート
メーションシステムでは、図5に示すように、ローパス
フィルタ(以下LPFと略す)の用途は2種類ある。一
つはコントローラ150とアダプタ160との間の通信
信号の宅外漏洩を防ぐブロッキングフィルタ(以下BF
と略す)130であり、もう一つは電力線120に接続
される家電製品等の機器ノイズを抑えるノイズフィルタ
(以下NFと略す)140である。
【0003】これらのLPFに共通の技術は、図6
(a),(b),(c)に示すように、LPF47,4
8,49の内部素子5(Z1),6(Z2),7(Z3
の各々が、阻止すべき目的周波数で共振するコイル5
5,65,75とコンデンサ56,66,76との並列
または直列共振回路で構成されており、図6(c)では
ノイズ源側(左側)端子のノイズの目的周波数成分を抑
圧して電源ライン側(右側)端子に出るのを防ぐと共に
高インピーダンス素子7で電源ライン側のインピーダン
ス(以下impと略す)を高めるようになっており、図
6(b)では高インピーダンス素子5で信号源側(左
側)端子のimpを高めると共に通信信号が電源ライン
側(右側)に出るのを防ぐようになっており、図6
(a)ではT字型の構成により電源ライン側impを高
めると共にノイズの抑圧比を向上している。このとき信
号またはノイズの抑圧比は
【0004】
【数1】
【0005】で表される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】一般に、電力線に接続
される家電機器等の電源部の線間入力impは不特定か
つ時間変動するので、電力線のラインimp(ZL)も
不定となり、そこに挿入するLPFとimp整合を行う
ことは不可能である。
【0007】また、図6の一般に磁芯入りコイルを用い
て構成される高imp素子5および7には低周波数の大
電流が流れるので、磁芯の磁気飽和によりコイルのイン
ダクタンスが減少し共振点がずれてしまう。
【0008】更に、図7に示すように、コイルとコンデ
ンサとの並列共振回路は、入力周波数が共振周波数と同
一であれば完全な抵抗性を示すが、共振点がずれてしま
うと、共振点のごく近傍の周波数であっても、そのim
pは、コイル単体より大きな誘導性からコンデンサ単体
より小さな容量性まで、大幅な変化を示し、外部のあら
ゆるimpと簡単に直列共振してしまう。
【0009】従って、共振点のずれた高imp素子5と
信号源またはノイズ源imp2とが直列共振して微小抵
抗分r1のみ、また同様に、高imp素子7と電源ライ
ンimp3とが直列共振して微小抵抗分r3のみしか各
々残らなくなることもある。
【0010】すると、前記抑圧比は
【0011】
【数2】
【0012】となり、LPFとして無効であるばかりか
有害ですらある。更に、低imp素子6は直列共振回路
を構成しているために、インパルスノイズ等いかなる周
波数であれ入ってきた高周波を強制振動によって蓄え、
本来阻止すべき周波数に変換して、微小レベルではある
が自由振動によって放出するので、これもLPFとして
は好ましくない。
【0013】また、コイルとコンデンサとによる共振回
路の構成は、製造工程において部品の選別や共振点の調
整を必要とし、生産性の低下やコストの上昇を招いてい
た。
【0014】本発明は、外部のimp条件によらず抑圧
比を確保する生産性が高く低コストのLPFを提供する
ことを第一の目的とし、強制振動から自由振動に移行す
ることによる周波数変換作用の起こらないLPFを提供
することを第二の目的としている。
【0015】
【課題を解決するための手段】前記課題の解決のため
に、本発明の電力線搬送通信用ローパスフィルタは、第
一の手段として、高imp素子をコイルとコイルの目的
周波数におけるimp値に等しい抵抗との並列接続回路
によって構成することにより、第一の目的を達成し、更
に第二の手段として、低imp素子を高imp素子の等
価直列インダクタンスとの共振周波数が目的周波数より
充分に低くなる容量のコンデンサとすることにより、第
二の目的を達成するものである。
【0016】
【作用】本発明の第一の手段によれば、高imp素子が
コイルと抑圧すべき目的周波数におけるコイルのimp
値に等しい値の抵抗との並列接続回路は、
【0017】
【数3】
【0018】に従う並列直列変換により等価的に元の値
の半分の値のインダクタンスと同じく半分の値の抵抗と
の直列回路となり、従来例で説明したような信号源また
はノイズ源impや電源ラインimpによる直列共振に
よってインダクタンス分がなくなっても充分に大きな抵
抗分が残るので、数2におけるr1,r3は微小ではなく
低imp素子Z2より充分に大きく電源ラインimpZL
と同等かそれより大きい値となるので抑圧比は
【0019】
【数4】
【0020】となり、充分な抑圧比が確保される。ま
た、Z1,Z3は共振回路を構成していないので容量性と
なることは絶対に無く、従って、これらと直列共振を起
こす外部imp条件はコンデンサのみとなり、直列共振
の確率そのものが減少し、ますます充分な抑圧比が確保
できると共に、従来必要としていた共振のための部品の
選別や調整が不要となり、生産性の向上と低コスト化が
図れる。
【0021】第二の手段によれば、第一の手段の低im
p素子Z2をコンデンサのみで構成した非直列共振型で
あり、また、その容量値を、前後の高imp素子の等価
直列インダクタンスとの共振周波数が抑圧すべき目的周
波数より充分に低くなるように設定してあるので、強制
振動から自由振動に移行することによる周波数変換作用
は目的周波数やその付近の周波数では起こらず、LPF
としての性能が確保される。
【0022】また、非共振型の回路構成となっているの
で、低imp素子を共振させるための部品の選別や調整
作業が不要となり、生産性の向上やコストの低減が図れ
る。
【0023】
【実施例】図1に本発明の第一の手段の第一の実施例を
示す。
【0024】図1(a)のLPFは、電力線の一方に直
列接続された二つの高imp素子5(Z1)および7
(Z3)とその中点と電力線の他方との間に接続された
低imp素子6(Z2)とからなるT字型フィルタで、
高imp素子5および7は各々コイル51と抵抗52お
よびコイル71と抵抗72との並列接続回路になってお
り、(数3)の変換式により図1(b)のように並列直
列変換される。
【0025】ここで、このLPFの性能が最低になる条
件は、抑圧すべき目的周波数において等価直列インダク
タンス51’(l1)および71’(l3)が各々信号源
またはノイズ源imp2および電源ラインimp3と各
々直列共振した場合である。
【0026】このとき、Z0+Z1=r1,Z3+ZL=r3
となり、抑圧比は(数4)で表される最低値をとる。
【0027】例えば、一般に電力線搬送通信に使われる
周波数125KHzでは、ZL=10Ω程度であり、低im
p素子6の構成は問わないものとしてZ2=0.2Ω,
ωL1=40Ω(角周波数ω=2πf,)ωL3=40Ω
程度は容易に得られるので、R1=40Ω,R3=40Ω
にすると、等価的に、r1=20Ω,r3=20Ωが確保
でき、このときの抑圧比は最低約46dBが保証される。
【0028】また、このような高imp素子の構成で
は、共振型ではないので、コイルを流れる負荷電流によ
ってインダクタンス値が多少変化してもLPFの特性に
大きな影響はない。例えば、インダクタンス値が半減し
ても全体の抑圧比は1dBの悪化にとどまることが確かめ
られている。従って、コイルや抵抗の厳密な選別や調整
は不要であり、生産性の著しい向上とコストの低減とが
可能となる。
【0029】図2に本発明の第一の手段の第二の実施例
を示す。図2(a)のLPF42は、電力線の一方に接
続された高imp素子5(Z1)と高imp素子5の電
源ライン側と電力線の他方との間に接続された低imp
素子6(Z2)とからなる逆L字型フィルタで、高im
p素子5はコイル51(L1)と抵抗52(R1)との並
列接続回路になっており、通信信号が電源ライン側に漏
れないようにするとともに信号源側のimpを高めるた
めのBFとして機能し、(数3)の変換式により図2
(b)のように並列直列変換される。この場合、LPF
42は電源ライン側のimpを高める必要がないので、
電源ラインimp3と共振の恐れのある電源ライン側の
高imp素子は削除している。
【0030】動作原理は第一の手段の第一の実施例と同
様で、その最低の抑圧比は
【0031】
【数5】
【0032】に従う。例えば、ZL=約10Ω,ωL1
40Ω,R1=40Ω,Z2=0.2Ωとすると、r1
20Ωとなり、最低抑圧比は約40dBが確保できる。
【0033】また、電源ライン側の高imp素子がない
ので、小型化と低コスト化とが図れる。
【0034】なお、非共振型であることによる他の特徴
は第一の手段の第一の実施例と同様である。
【0035】図3に本発明の第一の手段の第三の実施例
を示す。図3(a)のLPF43は、電力線の一方に接
続された高imp素子7(Z3)と高imp素子7のノ
イズ源側と電力線の他方との間に接続された低imp素
子6(Z2)とからなる逆L字型フィルタで、高imp
素子7はコイル71(L3)と抵抗72(R3)との並列
接続回路になっており、電源ライン側のimpを高める
と共に、ノイズ源imp2が充分に大きい場合にそのこ
とを利用して、ノイズが電源ライン側に漏れないように
するNFとして機能し、(数3)の変換式により図3
(b)のように並列直列変換される。
【0036】この場合、LPF43はノイズ源側のim
pを高める必要がないので、ノイズ源imp2と共振す
る恐れのあるノイズ源側の高imp素子を削除してい
る。
【0037】動作原理は第一の手段の第一の実施例と同
様で、その最低の抑圧比は
【0038】
【数6】
【0039】に従う。例えば、Z0=約20Ω,ZL=約
10Ω,ωL3=40Ω,R3=40Ω,Z2=0.2Ω
とすると、r3=20Ωとなり、最低抑圧比は約46dB
が確保できる。
【0040】また、負荷側の高imp素子がないので、
小型化と低コスト化とが図れる。なお、非共振型である
ことによる他の特徴は第一の手段の第一の実施例と同様
である。
【0041】更に、本発明の第二の手段の実施例とし
て、図1,図2,図3の低imp素子を、各図にあらか
じめ示しているように、コンデンサ61のみの構成とす
ると共にその値を高imp素子5または7の等価直列イ
ンダクタンス51または71との共振周波数が抑圧すべ
き目的周波数より充分に低くなるように設定することに
より、インパルスノイズ等による強制振動から自由振動
への移行に伴う周波数変換作用は目的周波数やその付近
の周波数では起こらなくなり、前記各実施例のLPFと
しての性能が保証される。
【0042】また、この場合も低インダクタンス素子6
は非共振型であるから、生産性向上やコスト低減に寄与
するという特徴は他の実施例と同様である。
【0043】なお、図4(a),(b),(c)の各実
施例に示すように、前記実施例の構成をカスケードに接
続することによって、非共振型LPFの特徴を損ねるこ
となく更なる阻止性能向上が図れることは言うまでもな
い。
【0044】
【発明の効果】本発明の第一の手段によれば、高imp
素子をコイルとコイルの目的周波数におけるimp値に
等しい抵抗との並列接続回路によって構成し、低imp
素子と組み合わせてT字またはL字型LPFの構成とし
ているので、外部のimp条件によらず抑圧比を確保で
き、かつ非共振型なので部品の選別や調整が不要となり
生産性が高く低コスト化が図れる。
【0045】本発明の第二の手段によれば、低imp素
子をコンデンサのみで構成し、かつその値を、高imp
素子の等価直列インダクタンスとの共振周波数が阻止す
べき目的周波数より充分に低くなるように設定すること
により、インパルスノイズ等による強制振動から自由振
動への移行に伴う周波数変換作用を防止し、前記各実施
例のLPFとしての性能が保証され、また、非共振型な
ので部品の選別や調整が不要となり生産性が高く低コス
ト化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)本発明の第一および第二の手段の第一の
実施例のLPFを示す回路図 (b)本発明の第一および第二の手段の第一の実施例の
LPFの等価回路図
【図2】(a)本発明の第一および第二の手段の第二の
実施例のLPFを示す回路図 (b)本発明の第一および第二の手段の第二の実施例の
LPFの等価回路図
【図3】(a)本発明の第一の手段の第三の実施例のL
PFを示す回路図 (b)本発明の第一の手段の第三の実施例のLPFの等
価回路図
【図4】(a)本発明の第一の実施例を組み合わせて性
能向上を図る場合のLPFの回路図 (b)本発明の第二の各実施例を組み合わせて性能向上
を図る場合のLPFの回路図 (c)本発明の第三の各実施例を組み合わせて性能向上
を図る場合のLPFの回路図
【図5】従来のホームオートメーションシステムにおけ
るLPFの機能を示すブロック図
【図6】(a)従来のT字型のLPFを示す回路図 (b)従来のノイズ源または信号源側高インピーダンス
のL字型LPFを示す回路図 (c)従来の電源ライン側高インピーダンスのL字型L
PFを示す回路図
【図7】従来のLPFの構成要素中のLC並列共振回路
のインピーダンス特性図
【符号の説明】
1 ノイズ源または信号源 2 ノイズ源インピーダンスまたは信号源インピーダン
ス 3 電源ラインインピーダンス 41,42,43,47,48,49 ローパスフィル
タ(LPF) 5,7 高インピーダンス素子 6 低インピーダンス素子 51,71 コイル 52,72 抵抗 61 コンデンサ 51’,71’ 等価直列インピーダンス 52’,72’ 等価直列抵抗 120 電力線 130 ブロッキングフィルタ(BF) 140 ノイズフィルタ(NF) 150 コントローラ 160 アダプタ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】電源線の一方に直列に挿入された抑圧すべ
    き目的周波数において高インピーダンスとなる一個また
    は互いに直列接続された複数個の高インピーダンス素子
    と、高インピーダンス素子の一端または接続中点と電源
    線の他方との間に目的周波数において低インピーダンス
    となる低インピーダンス素子とを有し、前記各高インピ
    ーダンス素子は、コイルと目的周波数における前記コイ
    ルのインピーダンス値に等しい抵抗値をもつ抵抗との並
    列接続回路で構成した、電力線搬送通信用ローパスフィ
    ルタ。
  2. 【請求項2】低インピーダンス素子をコンデンサのみで
    構成し、コンデンサの容量を、各高インピーダンス素子
    のコイルと抵抗とによる並列回路の各等価直列インダク
    タンス分とコンデンサとによる各々の共振周波数が、抑
    圧すべき目的周波数より充分に低い値となるように設定
    した、請求項1記載の電力線搬送通信用ローパスフィル
    タ。
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