WO2022123707A1 - 信号伝送システム - Google Patents

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WO2022123707A1
WO2022123707A1 PCT/JP2020/045945 JP2020045945W WO2022123707A1 WO 2022123707 A1 WO2022123707 A1 WO 2022123707A1 JP 2020045945 W JP2020045945 W JP 2020045945W WO 2022123707 A1 WO2022123707 A1 WO 2022123707A1
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WO
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signal
terminal
amplitude
unit
transmission system
Prior art date
Application number
PCT/JP2020/045945
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
崇 桑原
幸司 澁谷
Original Assignee
三菱電機株式会社
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Publication date
Application filed by 三菱電機株式会社 filed Critical 三菱電機株式会社
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Priority to JP2021534622A priority patent/JP6987313B1/ja
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B3/00—Line transmission systems
    • H04B3/50—Systems for transmission between fixed stations via two-conductor transmission lines
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L25/00—Baseband systems
    • H04L25/02—Details ; arrangements for supplying electrical power along data transmission lines

Definitions

  • This disclosure relates to a signal transmission system.
  • a signal transmission system that connects multiple communication terminals by wire includes a bus wiring system consisting of a main line and a branch line.
  • a transmitting terminal is connected to one terminal of a main line, and a plurality of receiving terminals are connected to a terminal of a branch line.
  • the signal transmitted from the transmitting terminal, propagating through the main line and input into the branch line is repeatedly reflected in the branch line, and when the reflected signal returns to the branch point, a part of the signal becomes the main line. It is output.
  • the signal output from the branch line to the main line causes distortion in the waveform of the signal propagating on the main line.
  • Patent Document 1 As a conventional technique for solving this problem, for example, there is a signal transmission device described in Patent Document 1.
  • the signal transmission device by connecting a resistance element to the branch point where the branch line branches from the main line, the impedance mismatch at the branch point when the signal propagates from the terminal of the branch line to the branch point. Is prevented. This prevents repeated signal reflections in the branch line and reduces distortion of the waveform of the signal propagating on the main line.
  • the present disclosure solves the above-mentioned problems, and aims to obtain a signal transmission system capable of reducing variations in the quality of received signals.
  • the signal transmission system includes a main line having a terminal to which a transmitting terminal is connected, a plurality of branch lines branching from the main line into a plurality of branches, and a receiving terminal connected to a terminal at the end, and a main line.
  • a calculation unit that calculates the frequency characteristics of the passing amplitude of the signal propagating between the terminal to which the transmitting terminal is connected and the terminal to which the receiving terminal is connected in multiple branch lines, and the terminal to which the transmitting terminal is connected in the main line.
  • the adjustment unit that adjusts the frequency characteristics of the passing amplitude of the signal propagating between the terminal and the terminal to which the receiving terminal is connected in multiple branch lines, and the adjustment unit that adjusts the frequency characteristics of the passing amplitude of the signal. It is provided with an optimization unit that optimizes the frequency characteristics of the passing amplitude of the signal calculated for each branch line by the calculation unit, and a setting unit that sets the information necessary for optimization to the optimization unit.
  • the signal transmission system according to the present disclosure, by controlling the adjustment of the frequency characteristic of the passing amplitude of the signal propagating between the terminal to which the transmitting terminal is connected on the main line and the terminal to which the receiving terminal is connected on the plurality of branch lines. Optimization is performed to align the frequency characteristics of the passing amplitude of the signal calculated for each branch line. By aligning the frequency characteristics of the passing amplitude of the signal calculated for each branch line and matching the degree of deterioration of the received signal waveform between the receiving terminals connected to the branch line, the signal transmission system according to the present disclosure can be used for receiving signals. It is possible to reduce the variation in the quality of the.
  • FIG. 3A is a circuit diagram showing a specific configuration of the adjustment unit example (1) in the first embodiment
  • FIG. 3B shows a specific configuration of the adjustment unit example (2) in the first embodiment
  • FIG. 3C is a circuit diagram which shows the specific structure of the example (3) of the adjustment part in Embodiment 1.
  • FIG. It is a flowchart which shows the operation of the signal transmission system which concerns on Embodiment 1.
  • FIG. 5A is a graph showing the pass amplitude before optimizing the slope corresponding to each of the four receivers
  • FIG. 5B is a graph showing the pass amplitude after optimizing the slope corresponding to each of the four receivers.
  • 6A to 6D are diagrams showing eye patterns before and after optimizing the slope of the passing amplitude corresponding to each of the four receivers. It is a block diagram which shows the structure of the modification of the signal transmission system which concerns on Embodiment 1.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a signal transmission system 1 according to the first embodiment.
  • the signal transmission system 1 has a main line 4 which is a line connecting terminals 2 and 3 and four branch lines 6a which are lines branched from branch points 5a to 5d in the main line 4, respectively. It is a bus wiring system having ⁇ 6d.
  • FIG. 1 shows a configuration in which four branch lines 6a to 6d are branched from the main line 4, but the number of branches from the main line 4 may be 2 or more.
  • the terminal 2 or the terminal 3 has the same resistance value as the characteristic impedance of the main line 4 in order to prevent unnecessary reflection of the signal at the end of the main line 4.
  • the resistance element may be connected as a matching termination.
  • the branch lines 6a to 6d are metal lines extending from the branch points 5a to 5d, and terminals 8a to 8d are provided at each end.
  • a receiver which is a receiving terminal, is connected to the terminals 8a to 8d.
  • Adjustment units 7a to 7d are connected between the branch points 5a to 5d and the terminals 8a to 8d on the branch lines 6a to 6d.
  • the adjusting units 7a to 7d are provided between the branch points 5a to 5d and the terminals 8a to 8d in the branch lines 6a to 6d, and are controlled by the optimization unit 10 to connect the terminal 2 of the main line 4 and the branch lines 6a to 6d.
  • the frequency characteristic of the passing amplitude of the signal propagating between the terminals 8a to 8d of the above is adjusted.
  • the terminal 2 of the main line 4 is the first port and the terminal 8a of the branch line 6a is the second port
  • the passage characteristic from the first port to the second port is called the S parameter S21.
  • of the S parameter S21 is the passing amplitude.
  • the passage characteristic from the second port to the first port is the S parameter S12
  • the passing characteristics from the first port to each port are S31, S41 and S51, and the passing amplitude is ,
  • the passing characteristics from each port to the first port are S13, S14 and S15, and the passing amplitudes are
  • the adjustment of the frequency characteristic of the passing amplitude of the signal is a process of changing the value of the slope of the passing amplitude with respect to the frequency to the indicated value from the optimization unit 10.
  • the configuration in which the adjusting units 7a to 7d are provided for each of the branch lines 6a to 6d is shown.
  • one adjusting unit collectively adjusts the frequency characteristics of the passing amplitude in a plurality of branch lines. You may.
  • the arrow lines drawn on the signal lines between the optimization unit 10 and the adjustment units 7a to 7d indicate the flow of control signals output from the optimization unit 10 to the adjustment units 7a to 7d, respectively.
  • the arrow line is realized by, for example, a wired dedicated signal line.
  • the optimization unit 10 may transmit a control signal to the adjustment units 7a to 7d by using a driver which is a transmission terminal.
  • the optimization unit 10 transmits a control signal to the adjustment units 7a to 7d using the driver during the free time when the driver and the receiver are not communicating.
  • the calculation units 9a to 9d calculate the frequency characteristics of the passing amplitude of the signal propagating between the terminals 2 of the main line 4 and the terminals 8a to 8d of the branch lines 6a to 6d.
  • the calculation units 9a to 9d are, for example, VNAs (vector network analyzers).
  • the VNA has the first port and the second to fourth ports when the terminal 2 of the main line 4 is the first port and the terminals 8a to 8d of the branch lines 6a to 6d are the second to fourth ports.
  • the absolute value of the S parameter is calculated as the frequency characteristic of the passing amplitude of the signal propagating in the transmission line between. For example, the VNA sweeps the frequency of a sinusoidal signal with a known amplitude and sends it to the branch line, receives the signal propagating through the branch line, and loses the passing amplitude of the received signal or the phase difference of the received signal. Is calculated as the frequency characteristic of the passing amplitude of the signal propagating through the branch line.
  • calculation units 9a to 9d are provided for each of the branch lines 6a to 6d, but one calculation unit calculates the frequency characteristics of the passing amplitude of the signal propagating through each of the plurality of branch lines. You may.
  • the optimization unit 10 controls the adjustment of the frequency characteristics of the signal passing amplitude by the adjusting units 7a to 7d, so that the frequency characteristics of the signal passing amplitude calculated by the calculation units 9a to 9d for each of the branch lines 6a to 6d. Perform optimization to align. For example, the optimization unit 10 causes the adjustment units 7a to 7d to repeatedly perform adjustments so that the convergence conditions set by the setting unit 11 are satisfied and the frequency characteristics of the passing amplitude of the signal are uniform.
  • the convergence condition is a condition that is satisfied when the slope of the passing amplitude with respect to the frequency is within ⁇ ⁇ dB. If the value of ⁇ is too small, it becomes difficult for the slope to converge within ⁇ ⁇ dB, and if the value of ⁇ is too large, it cannot be said that the frequency characteristics of the passing amplitudes of the signals for each of the branch lines 6a to 6d are uniform.
  • an arbitrary value of ⁇ can be set in the optimization unit 10 by the setting unit 11.
  • the setting unit 11 sets the information necessary for optimization for the optimization unit 10.
  • the information required for optimization is, for example, a convergence condition (for example, ⁇ value) in which the setting unit 11 converges the slope of the passing amplitude with respect to the frequency of the signal calculated for each branch line to the optimization unit 10.
  • a convergence condition for example, ⁇ value
  • the frequency range to be optimized and the number of adjustment execution loops by the adjustment units 7a to 7d are set.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a signal transmission system 1 according to the first embodiment in which a driver 12 and four receivers 14a to 14d are connected.
  • a driver 12 is connected to the terminal 2 of the main line 4 shown in FIG.
  • the driver 12 is a transmission terminal that transmits a signal to the main line 4.
  • a resistance element having the same resistance value as the characteristic impedance of the main line 4 is connected to the terminal 3 of the main line 4 shown in FIG. 1 as a matching terminating resistor 13.
  • receivers 14a to 14d are connected to terminals 8a to 8d at the ends of the branch lines 6a to 6d shown in FIG.
  • the receivers 14a to 14d are receiving terminals that receive signals propagating along the main line 4 and the branch lines 6a to 6d.
  • the signals are transmitted from the driver 12 and received by the receivers 14a to 14d, respectively.
  • the waveform of the signal is different depending on the distance (transmission path length) and the number of branches between the driver 12 and each of the receivers 14a to 14d. Further, the higher the frequency of the signal transmitted from the driver 12, the larger the loss of the passing amplitude of the signal according to the transmission path length between the driver 12 and each of the receivers 14a to 14d. Further, the impedance mismatch at the branch points 5a to 5d deteriorates the waveform of the received signal of the receivers 14a to 14d.
  • the reflection of the signal at the terminals 8a to 8d is suppressed, but the number of branches between the driver 12 and the receivers 14a to 14d increases. Then, the signal propagating from the main line 4 to the branch lines 6a to 6d has a smaller passing amplitude each time it passes through the branch points 5a to 5d. That is, the waveform amplitude of the received signals of the receivers 14a to 14d differs depending on the number of branches between the driver 12 and each of the receivers 14a to 14d, and the quality of the received signals varies.
  • the terminals 8a to 8d of the branch lines 6a to 6d are not matched and terminated, signal reflection occurs at the terminals 8a to 8d.
  • the reflected signal at the terminals 8a to 8d returns to the main line 4 regardless of the transmission rate of the rectangular signal.
  • the waveform of the received signal of the receiver located far from the driver 12, that is, the receiver having a large number of branches in the transmission line with the driver is deteriorated.
  • the signal transmission system 1 has the same frequency characteristics of the pass amplitude of the signal calculated for each of the branch lines 6a to 6d, so that the waveform of the received signal between the receivers connected to the branch lines 6a to 6d can be obtained.
  • the degree of deterioration is made uniform to reduce variations in the quality of received signals between receivers.
  • Information indicating the quality of the received signal includes, for example, the amplitude of the received signal, the degree of opening of the eye pattern of the received signal (height and width of the eye opening), and the amount of jitter. These pieces of information are parameters related to the BER (Bit Error Rate) of the received signal when transmitting and receiving binary (0,1) digital data between the driver and the receiver.
  • the binary digital data is transmitted and received as, for example, a low voltage signal corresponding to the 0 value and a high voltage signal corresponding to the 1 value.
  • the eye pattern is an overlay of the received signal waveforms of digital data divided by a certain time period, and the opening portion of the eye pattern is called the eye opening.
  • the degree of opening of the eye pattern is small and the eye pattern is closed, the receiver cannot distinguish between the low voltage and the high voltage from the received signal, and a bit error occurs.
  • the quality of the received signal of one receiver among multiple receivers is high (BER is small).
  • the signal transmission system 1 optimizes the frequency characteristics of the passing amplitude of the signal propagating between the driver 12 and the receivers 14a to 14d.
  • the adjusting units 7a to 7d are controlled by the optimizing unit 10, and the loss amount of the passing amplitude of the receiver that is far from the driver 12 (that is, the number of branches is large) is the distance from the driver 12.
  • the frequency characteristic of the pass amplitude of the signal corresponding to each of the receivers 14a to 14d is adjusted so that is close to the loss amount of the pass amplitude of the receivers having a close distance (that is, a small number of branches). This makes it possible to reduce variations in the quality of the received signal in a time that is more practical than optimizing the eye pattern.
  • the signal transmission system 1 may have a so-called string connection structure in which a plurality of receivers are directly connected to the main line 4.
  • the branch line and the adjusting portion are provided inside each receiver and are connected to the receiving circuit included in each receiver in the positional relationship shown in FIG. That is, although there is no branch line in appearance and a plurality of receivers are connected in a row on the main line 4, the branch line, the adjusting unit, and the receiver in the first embodiment are realized as an internal configuration of each receiver.
  • the VNAs which are the calculation units 9a to 9d, sweep the frequency of the sinusoidal signal having a known amplitude and transmit it to the branch lines 6a to 6d, and propagate the branch lines 6a to 6d.
  • the loss amount of the passing amplitude of the received signal or the phase difference of the received signal is calculated as the frequency characteristic of the passing amplitude of the signal propagating through the branch lines 6a to 6d.
  • the calculation of the frequency characteristic by the VNA is not calculated by using the signals transmitted and received between the driver 12 and the receivers 14a to 14d. Therefore, the calculation units 9a to 9d calculate the frequency characteristic of the pass amplitude of the signal during the time when the driver 12 and the receivers 14a to 14d are not communicating.
  • the adjusting units 7a to 7d include either a circuit in which a variable resistance element, a variable inductor element, and a variable capacitor element are connected in series, a circuit in which they are connected in parallel, or a circuit in which a series connection and a parallel connection are combined.
  • FIG. 3A is a circuit diagram showing a specific configuration of the example (1) of the adjusting units 7a to 7d.
  • the variable resistance element 31 is a variable resistance element in which the value of the resistance R is variable, and the value of the resistance R is set by the control of the optimization unit 10.
  • the variable inductor element 32 is a variable inductor element in which the value of the inductance L is variable, and the value of the inductance L is set by the control of the optimization unit 10.
  • the variable capacitor element 33 is a variable capacitor element in which the value of the capacitance C is variable, and the value of the capacitance C is set by the control of the optimization unit 10.
  • the adjusting units 7a to 7d are an LCR series circuit in which the variable resistance element 31, the variable inductor element 32, and the variable capacitor element 33 are connected in series.
  • the LCR series circuit can adjust the frequency characteristic of the pass amplitude of the signal.
  • FIG. 3B is a circuit diagram showing a specific configuration of the example (2) of the adjusting units 7a to 7d.
  • the adjusting units 7a to 7d may be an LCR parallel circuit in which the variable resistance element 31, the variable inductor element 32, and the variable capacitor element 33 are connected in parallel.
  • the LCR parallel circuit can adjust the frequency characteristic of the passing amplitude of the signal.
  • FIG. 3C is a circuit diagram showing a specific configuration of the example (3) of the adjusting units 7a to 7d.
  • the variable resistance elements 31a and 31b are variable resistance elements in which the value of the resistance R is variable, and the value of the resistance R is set by the control of the optimization unit 10.
  • the variable inductor elements 32a and 32b are variable inductor elements in which the value of the inductance L is variable, and the value of the inductance L is set by the control of the optimization unit 10.
  • the variable capacitor elements 33a and 33b are variable capacitor elements in which the value of the capacitance C is variable, and the value of the capacitance C is set by the control of the optimization unit 10.
  • the adjusting units 7a to 7d include an LCR series circuit in which the variable resistance element 31, the variable inductor element 32, and the variable capacitor element 33 are connected in series, and the variable resistance element 31a and the variable inductor element 32a.
  • This is a circuit in which an LCR series circuit in which the variable capacitor element 33a is connected in series and an LCR series circuit in which the variable resistance element 31b, the variable inductor element 32b, and the variable capacitor element 33b are connected in series are connected in parallel. ..
  • Even the adjusting units 7a to 7d shown in FIG. 3C can adjust the frequency characteristic of the passing amplitude of the signal.
  • the adjustment units 7a to 7d change the frequency characteristics of the input signal. It is not limited to the variable LCR circuit as long as it is a circuit having a configuration capable of the above.
  • the frequency characteristic of the input signal can be changed by using a variable delay device or a circuit combining a variable delay line and a fixed LCR having a fixed LCR value.
  • FIG. 4 is a flowchart showing the operation of the signal transmission system 1.
  • the setting unit 11 sets the optimization unit 10 with information necessary for optimization, including the convergence condition, the frequency range, and the number of execution loops (step ST1).
  • the convergence condition is a condition that is satisfied by the slope of the signal passing amplitude with respect to the frequency within ⁇ ⁇ dB in the frequency characteristics of the signal passing amplitude for each of the branch lines 6a to 6d.
  • the frequency range is the frequency range to be optimized.
  • the number of execution loops is the number of times that the adjusting units 7a to 7d make adjustments in the optimization.
  • the optimization unit 10 determines the ranges of the inductance L, the capacitance C, and the resistance R that the LCR circuit, which is the adjustment units 7a to 7d, can take, based on the frequency range of the optimization target set from the setting unit 11. Initial values of L, C, and R are set for the adjusting units 7a to 7d (step ST2).
  • the calculation units 9a to 9d send a sinusoidal signal having a known amplitude to each transmission line between the driver 12 and the receivers 14a to 14d by sweeping the frequency, and pass the signal for each branch line 6a to 6d.
  • the frequency characteristic of the amplitude that is, the frequency characteristic of the passing amplitude of the signal in all the receivers 14a to 14d is calculated (step ST3).
  • the frequency characteristics of the passing amplitude of the signal calculated by the calculation units 9a to 9d are output to the optimization unit 10.
  • FIG. 5A is a graph showing the pass amplitude before optimizing the slope corresponding to each of the four receivers 14a to 14d.
  • FIG. 5B is a graph showing the passing amplitude after optimizing the inclination corresponding to each of the four receivers 14a to 14d.
  • the graph of the passage amplitude shown in FIGS. 5A and 5B will be referred to as a passage amplitude graph.
  • the horizontal axis is the frequency (GHz) and the vertical axis is the passing amplitude (dB).
  • the larger the slope of the downward slope in the passing amplitude graph the larger the attenuation of the signal in the high frequency band, and the longer the time required for the change of the rising edge and the falling edge in the waveform of the received signal.
  • the degree of loss of the pass amplitude of the signal with respect to the frequency is determined by the four receivers 14a to 14d as shown by the arrow A1 in FIG. 5A. It is disjointed.
  • the optimization unit 10 has reached the number of execution loops for the adjustment units 7a to 7d as the current number of trials. It is confirmed whether or not it has been done (step ST5).
  • step ST5 When the number of execution loops has not been reached (step ST5; NO), the optimization unit 10 resets new L, C, and R values different from the initial values in the adjustment units 7a to 7d (step ST6). After that, the signal transmission system 1 repeatedly executes a series of processes from step ST3 to step ST6.
  • the adjusting units 7a to 7d adjust the slope of each passing amplitude graph corresponding to the receivers 14a to 14d to the slope corresponding to the reset L, C, and R values. For example, as shown by the arrow A2 in FIG. 5B, the adjusting units 7a to 7d are adjusted so that the passing amplitude graphs corresponding to the receivers 14a to 14d overlap each other.
  • the calculation units 9a to 9d calculate and obtain the passage amplitude whose slope is adjusted by the adjustment units 7a to 7d, and output the obtained passage amplitude to the optimization unit 10.
  • step ST4 When the slope of the passing amplitude graph corresponding to each of the receivers 14a to 14d is within ⁇ ⁇ dB (step ST4; YES), the optimization unit 10 determines that the optimization is completed, and ends the series of processes shown in FIG. do. Further, when the slope of the passing amplitude graph corresponding to each of the receivers 14a to 14d is not within ⁇ ⁇ dB, but the number of execution loops is reached (step ST5; YES), the optimization unit 10 determines that optimization is impossible. Then, the process of FIG. 4 is terminated.
  • 6A to 6D are diagrams showing an eye pattern before optimizing the slope of the passing amplitude corresponding to each of the four receivers 14a to 14d and an eye pattern after optimizing.
  • 6A is an eye pattern of the received signal of the receiver 14a
  • FIG. 6B is an eye pattern of the received signal of the receiver 14b
  • FIG. 6C is an eye pattern of the received signal of the receiver 14c
  • FIG. 6D is a receiver. It is an eye pattern of the received signal of 14d.
  • the digital data transmitted from No. 12 is received by the receivers 14a to 14d, respectively, and is obtained.
  • the digital data is received by the receivers 14a to 14d, respectively, and is obtained.
  • the eye pattern is an overlay of signal waveforms separated by a certain time unit.
  • FIGS. 6A to 6D before optimization, there are variations in the height h of the eye aperture and the peak topeak voltage V pp in the eye patterns corresponding to the receivers 14a to 14d, respectively.
  • the signal transmission system 1 optimizes the frequency characteristics of the passing amplitude of the signals corresponding to the receivers 14a to 14d without optimizing the eye patterns themselves corresponding to the receivers 14a to 14d, thereby optimizing the receivers 14a to 14d. It is possible to reduce the variation in reception quality in.
  • the frequency range to be optimized is, for example, the fundamental frequency (for example, half of the transmission rate) of the signal transmitted / received between the driver 12 and the receivers 14a to 14d from the DC frequency domain.
  • Nth harmonic (n is 3, 5, 7, 9, etc.) up to the frequency domain.
  • the frequency range to be optimized For example, in the case of a 7th harmonic of 3 Gbps, 10.5 GHz is the frequency range to be optimized.
  • GA genetic algorithm
  • the slope of the communication amplitude graph corresponding to each of the receivers 14a to 14d may be within ⁇ ⁇ dB in the entire frequency range to be optimized.
  • the adjusting units 7a to 7d adjust the frequency characteristics of the passing amplitude of the signal corresponding to each of the receivers 14a to 14d so that the attenuation of the passing amplitude is 0 (that is, not attenuated) over the entire frequency range to be optimized. Ideally, it should be close to the state. However, in reality, the higher the frequency of the signal propagating on the main line 4, the greater the distance attenuation according to the length of the main line 4. Further, the impedance mismatch at the branch points 5a to 5d also contributes to the amplitude attenuation. Therefore, in optimizing the passing amplitude graph corresponding to each of the receivers 14a to 14d, the signal transmission system 1 adjusts so that the slope of the passing amplitude graph is as small as possible.
  • FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of a signal transmission system 1A, which is a modification of the signal transmission system 1.
  • the signal transmission system 1A includes an amplification unit 15 in addition to the components of the signal transmission system 1.
  • the amplification unit 15 is provided between the terminal 2 of the main line 4 and the driver 12, and amplifies the signal transmitted from the driver 12 by an amplification amount corresponding to the loss amount of the passing amplitude of the signal.
  • the amplification unit 15 has a loss amount of the passing amplitude of a receiver that is far from the driver 12 (that is, has a large number of branches) and is close to the driver 12 (that is, has a small number of branches).
  • the amount of signal amplification for each receiver is determined so as to be close to the amount of loss of the pass amplitude of the receiver, and the signal transmitted from the driver 12 to each receiver is amplified. This makes it possible to reduce variations in the quality of the received signal. Further, by amplifying the signal transmitted from the driver 12 with an amplification amount corresponding to the loss amount of the passing amplitude of the signal, the optimization can be easily completed within the number of execution loops shown in FIG.
  • the amplification unit 15 sets the starting point of the frequency range to be optimized to 0 dB (no attenuation) by determining the amplification amount based on the passing amplitude calculated by the calculation units 9a to 9d.
  • the adjusting units 7a to 7d compensate for the loss of the passing amplitude, and the shape of the eye pattern of the received signal is good, that is, the received amplitude is increased, which leads to improvement in the quality of the received signal.
  • the amplification unit 15 may be provided inside the adjustment units 7a to 7d.
  • the main line 4 having the terminal 2 to which the driver 12 is connected and the receivers 14a to 14d are branched from the main line 4 to the terminals 8a to 8d.
  • the branch lines are branched by the calculation units 9a to 9d. It includes an optimization unit 10 that performs optimization for aligning the frequency characteristics of the passing amplitude of the signal calculated for each of 6a to 6d, and a setting unit 11 that sets information necessary for optimization to the optimization unit 10.
  • the signal transmission system 1 can: It is possible to reduce the variation in the quality of the received signal.
  • the optimization unit 10 has the same frequency characteristics of the passing amplitude of the signal with respect to the adjustment units 7a to 7d so as to satisfy the convergence conditions set by the setting unit 11. Have them make adjustments repeatedly. As a result, since the frequency characteristics of the passing amplitude of the signal calculated for each of the branch lines 6a to 6d are uniform, the signal transmission system 1 can reduce the variation in the quality of the received signal.
  • the signal transmission system 1 includes an amplification unit 15 that amplifies the signal transmitted from the driver 12 by an amplification amount corresponding to the loss amount of the passing amplitude of the signal.
  • the signal transmission system 1 can reduce variations in the quality of the received signal by amplifying the signal transmitted from the driver 12 with an amplification amount corresponding to the loss amount of the passing amplitude of the signal.
  • the adjusting units 7a to 7d include a variable inductor element 32 having a variable inductance, a variable capacitor element 33 having a variable capacitance, and a variable resistance element 31 having a variable resistance value in series. Includes either connected circuits, parallel connected circuits, or a combination of series and parallel connections. As a result, the adjusting units 7a to 7d can be adjusted so as to have the same frequency characteristics of the passing amplitude of the signal calculated for each of the branch lines 6a to 6d.
  • the signal transmission system according to the present disclosure can be used, for example, in a signal transmission system in which a large number of communication terminals are connected by bus wiring.
  • 1,1A signal transmission system 2,3,8a-8d terminal, 4 main line, 5a-5d branch point, 6a-6d branch line, 7a-7d adjustment unit, 9a-9d calculation unit, 10 optimization unit, 11 Setting unit, 12 driver, 13 matching terminating resistor, 14a-14d receiver, 15 amplification unit.

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Abstract

信号伝送システム（１）は、ドライバ（１２）が接続される端子（２）を有した主線路（４）と、主線路（４）から分岐し、端子（８ａ～８ｄ）にレシーバ（１４ａ～１４ｄ）が接続される分岐線路（６ａ～６ｄ）と、端子（２）と端子（８ａ～８ｄ）との間を伝搬する信号の通過振幅の周波数特性を計算する計算部（９ａ～９ｄ）と、端子（２）と端子（８ａ～８ｄ）との間を伝搬する信号の通過振幅の周波数特性を調整する調整部（７ａ～７ｄ）と、信号の通過振幅を分岐線路（６ａ～６ｄ）ごとに揃える最適化を行う最適化部（１０）と、最適化部（１０）に対して最適化に必要な情報を設定する設定部（１１）を備える。

Description

信号伝送システム
　本開示は、信号伝送システムに関する。
　複数の通信端末を有線で接続する信号伝送システムには、主線路と分岐線路とによって構成されるバス配線方式のシステムがある。バス配線方式の信号伝送システムにおいて、送信端末は、主線路の一方の端子に接続され、複数の受信端末は、分岐線路の端子に接続される。送信端末から送信されて主線路を伝搬して分岐線路内に入力された信号は、分岐線路内で反射を繰り返し、反射した信号が分岐点に戻ってきたときに信号の一部が主線路に出力される。分岐線路から主線路に出力された信号は、主線路を伝搬する信号の波形に歪みを発生させる原因になる。
　この不具合を解消するための従来の技術として、例えば、特許文献１に記載された信号伝送装置がある。当該信号伝送装置は、主線路から分岐線路が分岐する分岐点に抵抗素子を接続することにより、分岐線路の端子から分岐点の方向へ信号が伝搬するときの、当該分岐点におけるインピーダンスの不整合を防いでいる。これにより、分岐線路内での信号反射の繰り返しが防止されて、主線路を伝搬する信号の波形の歪みが低減される。
特開平１１－４２６３号公報
　しかしながら、特許文献１に記載された従来の技術は、主線路から分岐線路へ分岐する分岐数が送信端末と各受信端末との間で増加するほど、分岐点における抵抗分圧によって信号の通過振幅が小さくなる。このため、送信端末との間の分岐数が少ない受信端末と、送信端末との間の分岐数が多い受信端末との間で、受信信号の通過振幅に差異が発生することにより、受信端末間で受信信号の品質にばらつきが生じるという課題があった。
　本開示は上記課題を解決するものであり、受信信号の品質のばらつきを低減することができる信号伝送システムを得ることを目的とする。
　本開示に係る信号伝送システムは、送信端末が接続される端子を有した主線路と、主線路から複数に分岐し、末端の端子に受信端末が接続される複数の分岐線路と、主線路において送信端末が接続される端子と複数の分岐線路において受信端末が接続される端子との間を伝搬する信号の通過振幅の周波数特性を計算する計算部と、主線路において送信端末が接続される端子と複数の分岐線路において受信端末が接続される端子との間を伝搬する信号の通過振幅の周波数特性を調整する調整部と、調整部による信号の通過振幅の周波数特性の調整を制御することで、計算部によって分岐線路ごとに計算された信号の通過振幅の周波数特性を揃える最適化を行う最適化部と、最適化部に対して最適化に必要な情報を設定する設定部を備える。
　本開示によれば、主線路において送信端末が接続される端子と複数の分岐線路において受信端末が接続される端子との間を伝搬する信号の通過振幅の周波数特性の調整を制御することにより、分岐線路ごとに計算された信号の通過振幅の周波数特性を揃える最適化を行う。分岐線路ごとに計算された信号の通過振幅の周波数特性を揃えて、分岐線路に接続された受信端末間の受信信号波形の劣化度合いを揃えることによって、本開示に係る信号伝送システムは、受信信号の品質のばらつきを低減することができる。
実施の形態１に係る信号伝送システムの構成を示すブロック図である。 ドライバおよび４つのレシーバを接続した図１の信号伝送システムの構成を示すブロック図である。 図３Ａは、実施の形態１における調整部の例（１）の具体的な構成を示す回路図であり、図３Ｂは、実施の形態１における調整部の例（２）の具体的な構成を示す回路図であり、図３Ｃは、実施の形態１における調整部の例（３）の具体的な構成を示す回路図である。 実施の形態１に係る信号伝送システムの動作を示すフローチャートである。 図５Ａは、４つのレシーバにそれぞれ対応する傾きを最適化する前の通過振幅を示すグラフであり、図５Ｂは、４つのレシーバにそれぞれ対応する傾きを最適化した後の通過振幅を示すグラフである。 図６Ａから図６Ｄまでは、４つのレシーバにそれぞれ対応する通過振幅の傾きを最適化する前と最適化した後のアイパターンを示す図である。 実施の形態１に係る信号伝送システムの変形例の構成を示すブロック図である。
実施の形態１．
　図１は、実施の形態１に係る信号伝送システム１の構成を示すブロック図である。図１において、信号伝送システム１は、端子２と端子３との間を接続する線路である主線路４と、主線路４における分岐点５ａ～５ｄからそれぞれ分岐した線路である４つの分岐線路６ａ～６ｄとを有するバス配線方式のシステムである。
　図１においては、主線路４から４つの分岐線路６ａ～６ｄが分岐している構成を示したが、主線路４からの分岐数は、２以上であればよい。なお、主線路４がメタル線路である場合は、主線路４の端部における信号の不要な反射を防ぐために、端子２または端子３には、主線路４の特性インピーダンスと同じ抵抗値を有した抵抗素子が整合終端として接続されることがある。
　分岐線路６ａ～６ｄは、分岐点５ａ～５ｄから延びたメタル線路であり、各末端には、端子８ａ～８ｄが設けられている。端子８ａ～８ｄには、受信端末であるレシーバが接続される。分岐線路６ａ～６ｄにおける分岐点５ａ～５ｄと端子８ａ～８ｄとの間には、調整部７ａ～７ｄが接続されている。
　調整部７ａ～７ｄは、分岐線路６ａ～６ｄにおける分岐点５ａ～５ｄと端子８ａ～８ｄとの間に設けられ、最適化部１０の制御によって、主線路４の端子２と分岐線路６ａ～６ｄの端子８ａ～８ｄとの間を伝搬する信号の通過振幅の周波数特性を調整する。ここで、主線路４の端子２を第１ポートとし、分岐線路６ａが有する端子８ａを第２ポートとした場合、第１ポートから第２ポートへの通過特性は、ＳパラメータＳ２１と呼ばれ、ＳパラメータＳ２１の絶対値｜Ｓ２１｜が通過振幅である。また、第２ポートから第１ポートへの通過特性は、ＳパラメータＳ１２であり、｜Ｓ１２｜が通過振幅である。さらに、分岐線路６ｂ～６ｄが有する端子８ｂ～８ｄを第３ポートから第５ポートとした場合に、第１ポートからそれぞれのポートへの通過特性は、Ｓ３１、Ｓ４１およびＳ５１であり、通過振幅は、｜Ｓ３１｜、｜Ｓ４１｜および｜Ｓ５１｜である。反対に、それぞれのポートから第１ポートへの通過特性は、Ｓ１３、Ｓ１４およびＳ１５であり、通過振幅は、｜Ｓ１３｜、｜Ｓ１４｜および｜Ｓ１５｜である。分岐線路の数が増えた場合であっても、通過特性および通過振幅は同様に定義される。また、信号の通過振幅の周波数特性の調整は、周波数に対する通過振幅の傾きの値を最適化部１０からの指示値に変更する処理である。なお、ここでは、調整部７ａ～７ｄを分岐線路６ａ～６ｄごとに設けた構成を示したが、例えば、一つの調整部が、複数の分岐線路における通過振幅の周波数特性を一括して調整してもよい。
　図１において、最適化部１０と調整部７ａ～７ｄとの間の信号線に描かれた矢印線は、最適化部１０から調整部７ａ～７ｄにそれぞれ出力される制御信号の流れを示している。矢印線は、例えば、有線の専用信号線で実現される。また、最適化部１０は、送信端末であるドライバを用いて、調整部７ａ～７ｄへ制御信号を送信してもよい。例えば、最適化部１０は、ドライバとレシーバとが通信していない空き時間に、ドライバを用いて調整部７ａ～７ｄへ制御信号を送信する。
　計算部９ａ～９ｄは、図１に示すように、一方の端部が調整部７ａ～７ｄと端子８ａ～８ｄとの間に接続され、他方の端部が最適化部１０に接続されている。計算部９ａ～９ｄは、主線路４の端子２と分岐線路６ａ～６ｄの端子８ａ～８ｄとの間を伝搬する信号の通過振幅の周波数特性を計算する。計算部９ａ～９ｄは、例えば、ＶＮＡ（ベクトルネットワークアナライザ）である。
　ＶＮＡは、主線路４が有する端子２を第１ポートとし、分岐線路６ａ～６ｄが有する端子８ａ～８ｄを第２から第４ポートとした場合における、第１ポートと第２から第４ポートとの間の伝送路を伝搬する信号の通過振幅の周波数特性として、Ｓパラメータの絶対値を計算する。例えば、ＶＮＡは、振幅が既知の正弦波信号の周波数を掃引させて分岐線路に送信し、分岐線路を伝搬した当該信号を受信して、受信信号の通過振幅の損失量または受信信号の位相差を、分岐線路を伝搬した信号の通過振幅の周波数特性として計算する。
　また、図１においては、計算部９ａ～９ｄが分岐線路６ａ～６ｄごとに設けられているが、一つの計算部が、複数の分岐線路のそれぞれを伝搬する信号の通過振幅の周波数特性を計算してもよい。
　最適化部１０は、調整部７ａ～７ｄによる信号の通過振幅の周波数特性の調整を制御することにより、計算部９ａ～９ｄによって分岐線路６ａ～６ｄごとに計算された信号の通過振幅の周波数特性を揃える最適化を行う。例えば、最適化部１０は、設定部１１によって設定された収束条件を満たして信号の通過振幅の周波数特性が揃うように、調整部７ａ～７ｄに対して調整を繰り返し行わせる。
　収束条件は、周波数に対する通過振幅の傾きが±αｄＢ以内に収まることによって満足される条件である。なお、αの値が小さすぎると傾きが±αｄＢ以内に収束し難くなり、αの値が大きすぎると、分岐線路６ａ～６ｄごとの信号の通過振幅の周波数特性が揃っていると言えなくなる。信号伝送システム１においては、設定部１１によってαの任意の値を最適化部１０に設定可能である。
　設定部１１は、最適化部１０に対して最適化に必要な情報を設定する。最適化に必要な情報は、例えば、設定部１１は、最適化部１０に対して、分岐線路ごとに計算された信号の周波数に対する通過振幅の傾きを収束させる収束条件（例えば、α値）、最適化対象の周波数範囲および調整部７ａ～７ｄによる調整の実行ループ回数を設定する。
　図２は、ドライバ１２および４つのレシーバ１４ａ～１４ｄを接続した実施の形態１に係る信号伝送システム１の構成を示すブロック図である。図１に示した主線路４の端子２には、図２に示すように、ドライバ１２が接続されている。ドライバ１２は、主線路４に信号を送信する送信端末である。また、図１に示した主線路４の端子３には、主線路４の特性インピーダンスと同じ抵抗値を有した抵抗素子が整合終端抵抗１３として接続されている。図１に示した分岐線路６ａ～６ｄにおける末端の端子８ａ～８ｄには、図２に示すように、レシーバ１４ａ～１４ｄが接続されている。レシーバ１４ａ～１４ｄは、主線路４および分岐線路６ａ～６ｄを伝搬してきた信号を受信する受信端末である。
　主線路４の端子２と分岐線路６ａ～６ｄの端子８ａ～８ｄとの間を伝搬する信号の通過振幅の周波数特性を揃えなかった場合に、ドライバ１２から送信されてレシーバ１４ａ～１４ｄによってそれぞれ受信された信号の波形は、ドライバ１２とレシーバ１４ａ～１４ｄのそれぞれとの間における距離（伝送路長）および分岐数によって異なるものとなる。
　また、ドライバ１２から送信された信号の周波数が高周波数であるほど、ドライバ１２とレシーバ１４ａ～１４ｄのそれぞれとの間の伝送路長に応じて信号の通過振幅の損失が大きくなる。また、分岐点５ａ～５ｄにおけるインピーダンス不整合は、レシーバ１４ａ～１４ｄの受信信号の波形を劣化させる。
　分岐線路６ａ～６ｄの端子８ａ～８ｄが整合終端されている場合は、端子８ａ～８ｄにおける信号の反射が抑制されるが、ドライバ１２とレシーバ１４ａ～１４ｄのそれぞれとの間の分岐数が増加すると、主線路４から分岐線路６ａ～６ｄへ伝搬する信号は、分岐点５ａ～５ｄを通過するごとに通過振幅が小さくなる。すなわち、ドライバ１２とレシーバ１４ａ～１４ｄのそれぞれとの間の分岐数によって、レシーバ１４ａ～１４ｄの受信信号の波形振幅に差が生じ、受信信号の品質にばらつきが生じる。
　また、分岐線路６ａ～６ｄの端子８ａ～８ｄが整合終端されていない場合、端子８ａ～８ｄにおける信号の反射が発生する。例えば、ドライバ１２とレシーバ１４ａ～１４ｄとの間で、立ち上がりまたは立ち下がり時間が短い矩形信号を送受信する場合、矩形信号の伝送レートに関わらず、端子８ａ～８ｄにおける反射信号が主線路４に戻ることにより、ドライバ１２から遠い位置にあるレシーバ、すなわちドライバとの間の伝送路の分岐数が多いレシーバの受信信号の波形が劣化する。
　そこで、信号伝送システム１は、分岐線路６ａ～６ｄごとに計算された信号の通過振幅の周波数特性を揃えていることで、分岐線路６ａ～６ｄにそれぞれ接続されたレシーバ間の受信信号の波形の劣化度合いを揃えて、レシーバ間の受信信号の品質のばらつきを低減するものである。受信信号の品質を示す情報には、例えば、受信信号の振幅、受信信号のアイパターンの開口度合い（アイ開口の高さおよび幅）およびジッタ量が含まれる。これらの情報は、ドライバとレシーバとの間で２値（０，１）のデジタルデータを送受信する際、受信信号のＢＥＲ（Ｂｉｔ　Ｅｒｒｏｒ　Ｒａｔｅ）に関係したパラメータである。
　なお、２値のデジタルデータは、例えば、０値に対応するロー電圧の信号と１値に対応するハイ電圧の信号として送受信される。デジタルデータの受信信号波形をある時間ごとに区切って重ね描きしたものがアイパターンであり、アイパターンの開口部分がアイ開口と呼ばれる。アイパターンの開口度合いが小さく閉じた状態である場合に、レシーバは、受信信号からロー電圧とハイ電圧を判別することができず、ビット誤りが生じる。
　各レシーバにおいて受信信号のアイパターンを求めて、レシーバ間で、アイ開口の高さを揃える最適化を行うことにより、複数のレシーバのうち、あるレシーバの受信信号の品質は高い（ＢＥＲが小さい）が、別のレシーバの受信信号の品質は低い（ＢＥＲが大きい）といった受信信号の品質のばらつきを低減することはできる。
　しかしながら、全てのレシーバにおけるアイパターンを最適化するためには、各レシーバにおいて、大容量の信号（例えば、１０００ビットずつ信号）を送信してアイパターンを求めてから最適化を行う必要があり、最適化が完了するまでに長時間を要する。これに対し、信号の通過振幅の周波数特性を揃える最適化は、アイパターンの最適化よりも格段に短い時間で完了する。
　そこで、信号伝送システム１は、ドライバ１２とレシーバ１４ａ～１４ｄのそれぞれとの間を伝搬する信号の通過振幅の周波数特性を揃える最適化を行う。例えば、調整部７ａ～７ｄは、最適化部１０の制御により、ドライバ１２との間の距離が遠い（すなわち、分岐数が多い）レシーバの通過振幅の損失量が、ドライバ１２との間の距離が近い（すなわち、分岐数が少ない）レシーバの通過振幅の損失量に近くなるように、レシーバ１４ａ～１４ｄのそれぞれに対応する信号の通過振幅の周波数特性を調整する。これにより、アイパターンの最適化よりも実用的な時間で、受信信号の品質のばらつきを低減することができる。
　なお、信号伝送システム１は、複数のレシーバが主線路４に直接接続された、いわゆる数珠繋ぎ構造であってもよい。この構造において、分岐線路および調整部は、各レシーバの内部に設けられ、各レシーバが備える受信回路との間で、図２に示した位置関係で接続されている。すなわち、外観上、分岐線路がなく複数のレシーバが主線路４上で数珠繋ぎになっているが、実施の形態１における分岐線路、調整部およびレシーバは、各レシーバの内部構成として実現されている。
　図１を用いて説明したように、計算部９ａ～９ｄであるＶＮＡは、振幅が既知の正弦波信号の周波数を掃引させて分岐線路６ａ～６ｄに送信し、分岐線路６ａ～６ｄを伝搬した当該信号を受信して、受信信号の通過振幅の損失量または受信信号の位相差を、分岐線路６ａ～６ｄを伝搬した信号の通過振幅の周波数特性として計算する。このように、ＶＮＡによる周波数特性の計算は、ドライバ１２とレシーバ１４ａ～１４ｄとの間で送受信されている信号を用いて計算するものではない。そこで、計算部９ａ～９ｄは、ドライバ１２とレシーバ１４ａ～１４ｄとの間で通信が行われていない時間に、信号の通過振幅の周波数特性を計算する。
　調整部７ａ～７ｄは、可変抵抗素子、可変インダクタ素子および可変コンデンサ素子を、直列に接続した回路、並列に接続した回路、または直列接続と並列接続を組み合わせた回路のいずれかを含む。図３Ａは、調整部７ａ～７ｄの例（１）の具体的な構成を示す回路図である。図３Ａにおいて、可変抵抗素子３１は、抵抗Ｒの値が可変な可変抵抗素子であり、最適化部１０の制御によって抵抗Ｒの値が設定される。可変インダクタ素子３２は、インダクタンスＬの値が可変な可変インダクタ素子であり、最適化部１０の制御によってインダクタンスＬの値が設定される。可変コンデンサ素子３３は、キャパシタンスＣの値が可変な可変コンデンサ素子であり、最適化部１０の制御によってキャパシタンスＣの値が設定される。調整部７ａ～７ｄは、可変抵抗素子３１と可変インダクタ素子３２と可変コンデンサ素子３３とが直列に接続されたＬＣＲ直列回路である。ＬＣＲ直列回路は、信号の通過振幅の周波数特性を調整することができる。
　図３Ｂは、調整部７ａ～７ｄの例（２）の具体的な構成を示す回路図である。図３Ｂに示すように、調整部７ａ～７ｄは、可変抵抗素子３１と可変インダクタ素子３２と可変コンデンサ素子３３とが並列に接続されたＬＣＲ並列回路であってもよい。ＬＣＲ並列回路は、信号の通過振幅の周波数特性を調整することができる。
　図３Ｃは、調整部７ａ～７ｄの例（３）の具体的な構成を示す回路図である。図３Ｃにおいて、可変抵抗素子３１ａおよび３１ｂは、抵抗Ｒの値が可変な可変抵抗素子であり、最適化部１０の制御によって抵抗Ｒの値が設定される。可変インダクタ素子３２ａおよび３２ｂは、インダクタンスＬの値が可変な可変インダクタ素子であり、最適化部１０の制御によってインダクタンスＬの値が設定される。可変コンデンサ素子３３ａおよび３３ｂは、キャパシタンスＣの値が可変な可変コンデンサ素子であり、最適化部１０の制御によってキャパシタンスＣの値が設定される。
　調整部７ａ～７ｄは、図３Ｃに示すように、可変抵抗素子３１と可変インダクタ素子３２と可変コンデンサ素子３３とが直列に接続されたＬＣＲ直列回路と、可変抵抗素子３１ａと可変インダクタ素子３２ａと可変コンデンサ素子３３ａとが直列に接続されたＬＣＲ直列回路と、可変抵抗素子３１ｂと可変インダクタ素子３２ｂと可変コンデンサ素子３３ｂとが直列に接続されたＬＣＲ直列回路とが並列に接続された回路である。図３Ｃに示す調整部７ａ～７ｄであっても、信号の通過振幅の周波数特性を調整することができる。
　図３Ａ、図３Ｂおよび図３Ｃにおいて、調整部７ａ～７ｄを可変ＬＣＲ回路で実現した場合を示したが、これらは一例であり、調整部７ａ～７ｄは、入力した信号の周波数特性を変えることができる構成を有した回路であればよく、可変ＬＣＲ回路に限定されるものではない。例えば、可変遅延器または可変ディレイラインとＬＣＲの値が固定された固定ＬＣＲとを組み合わせた回路を用いることにより、入力した信号の周波数特性を変えることができる。
　図４は、信号伝送システム１の動作を示すフローチャートである。
　設定部１１は、最適化部１０に対して、収束条件、周波数範囲および実行ループ回数を含む最適化に必要な情報を設定する（ステップＳＴ１）。収束条件は、分岐線路６ａ～６ｄごとの信号の通過振幅の周波数特性において、周波数に対する信号の通過振幅の傾きが±αｄＢ以内に収まることによって満足される条件である。周波数範囲は、最適化対象の周波数範囲である。実行ループ回数は、最適化において、調整部７ａ～７ｄが調整を行う回数である。
　最適化部１０は、設定部１１から設定された最適化対象の周波数範囲に基づいて、調整部７ａ～７ｄであるＬＣＲ回路が取り得る、インダクタンスＬ、キャパシタンスＣおよび抵抗Ｒの範囲を決定し、調整部７ａ～７ｄに対して、Ｌ、ＣおよびＲの初期値を設定する（ステップＳＴ２）。
　計算部９ａ～９ｄは、振幅が既知である正弦波信号を、周波数を掃引させてドライバ１２とレシーバ１４ａ～１４ｄとの間における各伝送路に送信し、分岐線路６ａ～６ｄごとの信号の通過振幅の周波数特性、すなわち、全てのレシーバ１４ａ～１４ｄにおける信号の通過振幅の周波数特性を計算する（ステップＳＴ３）。計算部９ａ～９ｄによって計算された信号の通過振幅の周波数特性は、最適化部１０に出力される。
　続いて、最適化部１０は、最適化対象の周波数範囲において、レシーバ１４ａ～１４ｄの信号の通過振幅の周波数特性が±αｄＢ以内であるか否かを判定する（ステップＳＴ４）。例えば、α＝１であるものとする。図５Ａは、４つのレシーバ１４ａ～１４ｄにそれぞれ対応する傾きを最適化する前の通過振幅を示すグラフである。図５Ｂは、４つのレシーバ１４ａ～１４ｄにそれぞれ対応する傾きを最適化した後の通過振幅を示すグラフである。以下の説明において、図５Ａおよび図５Ｂに示す通過振幅のグラフを通過振幅グラフと記載する。図５Ｂに示す通過振幅グラフは、その傾きが±α（＝１）ｄＢ以内になって最適化が完了した際のグラフである。
　図５Ａおよび図５Ｂにおいて、横軸は周波数（ＧＨｚ）であり、縦軸は通過振幅（ｄＢ）である。通過振幅が０から乖離するほど、その周波数に対応する信号成分の損失が大きく、信号品質が劣化しやすい。また、通過振幅グラフにおいて右肩下がりの傾きが大きいほど、高周波数帯域での信号の減衰が大きいことを意味し、受信信号の波形における立ち上がりと立ち下がりの変化に要する時間が長くなる。
　信号の通過振幅の周波数特性が最適化される前では、周波数に対する信号の通過振幅の損失度合い、すなわち通過振幅グラフの傾きは、図５Ａにおいて矢印Ａ１で示すように、４つのレシーバ１４ａ～１４ｄでばらばらである。最適化部１０は、レシーバ１４ａ～１４ｄにそれぞれ対応する通過振幅グラフの傾きが±αｄＢ以内ではない場合（ステップＳＴ４；ＮＯ）、現在の試行回数が、調整部７ａ～７ｄが実行ループ回数に達したか否かを確認する（ステップＳＴ５）。
　実行ループ回数に達していない場合（ステップＳＴ５；ＮＯ）、最適化部１０は、初期値とは異なる新たなＬ、ＣおよびＲの値を調整部７ａ～７ｄに再設定する（ステップＳＴ６）。この後、信号伝送システム１は、ステップＳＴ３からステップＳＴ６までの一連の処理を繰り返し実行する。
　調整部７ａ～７ｄは、レシーバ１４ａ～１４ｄにそれぞれ対応する各通過振幅グラフの傾きを、再設定されたＬ、ＣおよびＲの値に対応する傾きに調整する。例えば、図５Ｂにおいて矢印Ａ２で示すように、調整部７ａ～７ｄは、レシーバ１４ａ～１４ｄにそれぞれ対応する通過振幅グラフが重なるくらいに調整する。計算部９ａ～９ｄは、調整部７ａ～７ｄによって傾きが調整された通過振幅を計算して求め、求めた通過振幅を最適化部１０に出力する。
　最適化部１０は、レシーバ１４ａ～１４ｄにそれぞれ対応する通過振幅グラフの傾きが±αｄＢ以内になると（ステップＳＴ４；ＹＥＳ）、最適化が完了したと判定して、図４の一連の処理を終了する。また、レシーバ１４ａ～１４ｄにそれぞれ対応する通過振幅グラフの傾きが±αｄＢ以内ではないが、実行ループ回数に達した場合（ステップＳＴ５；ＹＥＳ）、最適化部１０は、最適化が不可能と判定して、図４の処理を終了する。
　図６Ａから図６Ｄまでは、４つのレシーバ１４ａ～１４ｄにそれぞれ対応する通過振幅の傾きを最適化する前のアイパターンと最適化した後のアイパターンを示す図である。図６Ａは、レシーバ１４ａの受信信号のアイパターンであり、図６Ｂは、レシーバ１４ｂの受信信号のアイパターンであり、図６Ｃは、レシーバ１４ｃの受信信号のアイパターンであり、図６Ｄは、レシーバ１４ｄの受信信号のアイパターンである。
　図６Ａから図６Ｄまでの各図における上段のアイパターンは、レシーバ１４ａ～１４ｄにそれぞれ対応する通過振幅グラフの傾きが±α（＝１）ｄＢ以内に収束させる前（最適化前）に、ドライバ１２から送信されたデジタルデータを、レシーバ１４ａ～１４ｄがそれぞれ受信して得られたものである。
　また、図６Ａから図６Ｄまでの各図における下段のアイパターンは、レシーバ１４ａ～１４ｄにそれぞれ対応する通過振幅グラフの傾きが±α（＝１）ｄＢ以内に収束したときに、ドライバ１２から送信されたデジタルデータを、レシーバ１４ａ～１４ｄがそれぞれ受信して得られたものである。
　アイパターンは、ある一定の時間単位で信号波形を区切って重ね描きしたものである。アイ開口が大きく開いている受信信号であるほど、良好な受信波形、すなわち受信品質が高い受信信号である。図６Ａから図６Ｄに示すように、最適化前では、レシーバ１４ａ～１４ｄにそれぞれ対応するアイパターンにおけるアイ開口の高さｈとピークトウピーク電圧Ｖｐ－ｐとにばらつきがある。
　レシーバ１４ａ～１４ｄにそれぞれ対応する信号の通過振幅の周波数特性を最適化することで、ピークトウピーク電圧Ｖｐ－ｐの絶対値は、最適化する前よりも小さくなったが、互いにほぼ同じ値になる。すなわち、レシーバ１４ａ～１４ｄの受信品質は、ほぼ同じである。信号伝送システム１は、レシーバ１４ａ～１４ｄにそれぞれ対応するアイパターン自体を最適化しなくても、レシーバ１４ａ～１４ｄにそれぞれ対応する信号の通過振幅の周波数特性を最適化することで、レシーバ１４ａ～１４ｄにおける受信品質のばらつきを低減できる。
　ドライバ１２からデジタル信号を送信する場合、最適化対象の周波数範囲は、例えば、直流の周波数領域から、ドライバ１２とレシーバ１４ａ～１４ｄとの間で送受信する信号の基本周波数（例えば、伝送レートの半値）のｎ倍高調波（ｎは、３，５，７，９など）の周波数領域までである。ｎが大きい範囲まで最適化対象の周波数範囲に含めることで、高次高調波まで最適化対象となる。
　例えば、３Ｇｂｐｓの７倍高調波であると、１０．５ＧＨｚが最適化対象の周波数範囲となる。なお、最適化方法には、ＧＡ（遺伝的アルゴリズム）を用いてもよい。
　すなわち、レシーバ１４ａ～１４ｄにそれぞれ対応する通信振幅グラフの傾きが、最適化対象の周波数範囲の全域において±αｄＢ以内に収まっていればよい。
　調整部７ａ～７ｄは、レシーバ１４ａ～１４ｄのそれぞれに対応する信号の通過振幅の周波数特性を調整することにより、最適化対象の周波数範囲全域において通過振幅の減衰が０（すなわち、減衰しない）の状態に近づけることが理想である。しかしながら、実際には、主線路４を伝搬する信号の周波数が高周波数であるほど、主線路４の長さに応じた距離減衰が大きくなる。さらに、分岐点５ａ～５ｄにおけるインピーダンス不整合も振幅減衰の一因となる。そこで、信号伝送システム１は、レシーバ１４ａ～１４ｄのそれぞれに対応する通過振幅グラフを最適化するにあたり、通過振幅グラフの右肩下がりの傾きがなるべく小さくなるように調整する。
　図７は、信号伝送システム１の変形例である信号伝送システム１Ａの構成を示すブロック図である。図７において、信号伝送システム１Ａは、信号伝送システム１の構成要素に加えて、増幅部１５を備える。増幅部１５は、主線路４の端子２とドライバ１２との間に設けられ、ドライバ１２から送信された信号を、信号の通過振幅の損失量に応じた増幅量で増幅する。
　例えば、増幅部１５は、ドライバ１２との間の距離が遠い（すなわち、分岐数が多い）レシーバの通過振幅の損失量が、ドライバ１２との間の距離が近い（すなわち、分岐数が少ない）レシーバの通過振幅の損失量に近くなるように、各レシーバに対する信号の増幅量を決定し、ドライバ１２から各レシーバへ送信される信号を増幅する。これにより、受信信号の品質のばらつきを低減することができる。また、ドライバ１２から送信された信号を、信号の通過振幅の損失量に応じた増幅量で増幅することにより、図４に示した実行ループ回数内で最適化が完了し易くなる。
　また、増幅部１５は、計算部９ａ～９ｄによって計算された通過振幅に基づいて増幅量を決めることにより、最適化対象の周波数範囲の起点を０ｄＢ（減衰なし）にする。これにより、調整部７ａ～７ｄによって通過振幅の損失分を補償し、受信信号のアイパターンの形状が良好、すなわち受信振幅が大きくなるので、ひいては、受信信号の品質向上につながる。なお、増幅部１５は、調整部７ａ～７ｄの内部に設けてもよい。
　以上のように、実施の形態１に係る信号伝送システム１は、ドライバ１２が接続される端子２を有した主線路４と、主線路４から分岐して、端子８ａ～８ｄにレシーバ１４ａ～１４ｄが接続される分岐線路６ａ～６ｄと、端子２と端子８ａ～８ｄとの間を伝搬する信号の通過振幅の周波数特性を計算する計算部９ａ～９ｄと、端子２と端子８ａ～８ｄとの間を伝搬する信号の通過振幅の周波数特性を調整する調整部７ａ～７ｄと、調整部７ａ～７ｄによる信号の通過振幅の周波数特性の調整を制御することで、計算部９ａ～９ｄによって分岐線路６ａ～６ｄごとに計算された信号の通過振幅の周波数特性を揃える最適化を行う最適化部１０と、最適化部１０に対して最適化に必要な情報を設定する設定部１１を備える。分岐線路６ａ～６ｄごとに計算された信号の通過振幅の周波数特性を揃えて、分岐線路６ａ～６ｄに接続されたレシーバ間の受信信号波形の劣化度合いを揃えることで、信号伝送システム１は、受信信号の品質のばらつきを低減することができる。
　実施の形態１に係る信号伝送システム１において、最適化部１０は、設定部１１によって設定された収束条件を満たして信号の通過振幅の周波数特性が揃うように、調整部７ａ～７ｄに対して調整を繰り返し行わせる。これにより、分岐線路６ａ～６ｄごとに計算された信号の通過振幅の周波数特性が揃うので、信号伝送システム１は、受信信号の品質のばらつきを低減することができる。
　実施の形態１に係る信号伝送システム１は、ドライバ１２から送信された信号を、信号の通過振幅の損失量に応じた増幅量で増幅する増幅部１５を備える。信号伝送システム１は、ドライバ１２から送信された信号を、信号の通過振幅の損失量に応じた増幅量で増幅することにより、受信信号の品質のばらつきを低減することができる。
　実施の形態１に係る信号伝送システム１において、調整部７ａ～７ｄは、インダクタンスが可変な可変インダクタ素子３２、キャパシタンスが可変な可変コンデンサ素子３３および抵抗値が可変な可変抵抗素子３１を、直列に接続した回路、並列に接続した回路、または直列接続と並列接続を組み合わせた回路のいずれかを含む。これにより、調整部７ａ～７ｄは、分岐線路６ａ～６ｄごとに計算された信号の通過振幅の周波数特性を揃うように調整することができる。
　なお、実施の形態の任意の構成要素の変形もしくは実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。
　本開示に係る信号伝送システムは、例えば、多数の通信端末がバス配線接続された信号伝送システムに利用可能である。
　１，１Ａ　信号伝送システム、２，３，８ａ～８ｄ　端子、４　主線路、５ａ～５ｄ　分岐点、６ａ～６ｄ　分岐線路、７ａ～７ｄ　調整部、９ａ～９ｄ　計算部、１０　最適化部、１１　設定部、１２　ドライバ、１３　整合終端抵抗、１４ａ～１４ｄ　レシーバ、１５　増幅部。

Claims (4)

  1. 　送信端末が接続される端子を有した主線路と、
    　前記主線路から複数に分岐し、末端の端子に受信端末が接続される複数の分岐線路と、
    　前記主線路において前記送信端末が接続される端子と複数の前記分岐線路において前記受信端末が接続される端子との間を伝搬する信号の通過振幅の周波数特性を計算する計算部と、
    　前記主線路において前記送信端末が接続される端子と複数の前記分岐線路において前記受信端末が接続される端子との間を伝搬する信号の通過振幅の周波数特性を調整する調整部と、
    　前記調整部による信号の通過振幅の周波数特性の調整を制御することで、前記計算部によって前記分岐線路ごとに計算された信号の通過振幅の周波数特性を揃える最適化を行う最適化部と、
    　前記最適化部に対して最適化に必要な情報を設定する設定部と、
    　を備えたことを特徴とする信号伝送システム。
  2. 　前記最適化部は、前記設定部によって設定された収束条件を満たして信号の通過振幅の周波数特性が揃うように、前記調整部に対して調整を繰り返し行わせること
    　を特徴とする請求項１に記載の信号伝送システム。
  3. 　前記送信端末によって送信された信号を、信号の通過振幅の損失量に応じた増幅量で、増幅する増幅部を備えたこと
    　を特徴とする請求項２に記載の信号伝送システム。
  4. 　前記調整部は、インダクタンスが可変な可変インダクタ素子、キャパシタンスが可変な可変コンデンサ素子および抵抗値が可変な可変抵抗素子を、直列に接続した回路、並列に接続した回路、または直列接続と並列接続を組み合わせた回路のいずれかを含むこと
    　を特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の信号伝送システム。
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