WO2022244324A1

WO2022244324A1 - 差動伝送基板および電力重畳差動データ通信装置

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Publication number: WO2022244324A1
Application number: PCT/JP2022/004125
Authority: WO
Inventors: 勇介和智; 崇泰乗松
Original assignee: 日立Astemo株式会社
Priority date: 2021-05-21
Filing date: 2022-02-02
Publication date: 2022-11-24
Also published as: JP2022179027A; DE112022001524T5

Abstract

低コストで放射雑音が小さく、かつ高周波動作可能な電力重畳差動データ伝送の技術を提供する。送受信ICからの差動データ信号に直流電力を重畳させてからケーブルへ伝送する差動伝送基板は、２本の配線パタンからなる第１の差動伝送線路と、２本の配線パタンからなる第２の差動伝送線路と、直流電力を伝送する２本の直流伝送線路と、直流電力をカットし差動データ信号のみを通過させる２つのコンデンサ素子と、差動データ信号である高周波成分をカットし直流成分のみを通過させる２つのインダクタ素子と、を含み、第１の差動伝送線路と第２の差動伝送線路が直列に接続され、第２の差動伝送線路に２つのコンデンサ素子が直列に接続され、第２の差動伝送線路と直流伝送線路とが２つのインダクタ素子を介してそれぞれ接続され、第１の差動伝送線路の差動モードにおける特性インピーダンスと第２の差動伝送線路の差動モードの特性インピーダンスが概ね同等であり、かつ第１の差動伝送線路の同相モードの特性インピーダンスよりも第２の差動伝送線路の同相モードの特性インピーダンスが高い。

Description

差動伝送基板および電力重畳差動データ通信装置

　本発明は、差動伝送基板および電力重畳差動データ通信装置に関し、特に、自動車内の電子制御装置（ECU）－ECU間、ECU－センサ間の差動データ伝送線路に電力を重畳させる差動伝送基板および電力重畳差動データ通信装置に適用して有効な技術に関する。

　自動車の自動運転化に向け外界の状況をセンシングするためのレーダ、LiDAR（Light Detection and Ranging：光検出と測距、または、Laser Imaging Detection and Ranging：レーザー画像検出と測距）、カメラなどのセンサ類が自動車内に増加し、それらセンサがセンシングしたデータを受信し信号処理する電子制御装置（ECU）や、ECU－ECU間のデータ伝送量が飛躍的に増加している。また増加したセンサ類に電力を供給するための電源ケーブルの本数も増加している。

　一方、これらの増加したデータ伝送量に対応するため、イーサネット通信（イーサネット：商標登録）を車載向けに適用するための規格化が進められている。この車載イーサネットの規格では、PoDL（Power Over Data Line）と呼ばれる差動伝送線路に直流電力を重畳させることで、データ伝送に合わせてセンサやECUへの電源電力を供給可能な機能も組み込まれており、増加したセンサ類に電力を供給するための電源ケーブルの本数を削減することができる。

　PoDLが適用可能な車載イーサネット規格として、2016年に1Gbpsのデータ伝送が可能な1000BASE-T1が規格制定を完了している。2021年現在では、2.5Gbps、5.0Gbps、10Gbpsのマルチギガビットのデータ伝送が可能となる2.5GBASE-T1、5.0GBASE-T1、10GBASE-T1が規格制定中である。

　直流電力が重畳される差動信号を用いて通信を行う差動通信装置として、特許文献１（特開2019-47165号公報）が提案されている。特許文献１は、イミュニティ性能（対ノイズ性）を維持しつつ、差動信号に直流電力を重畳させることができる差動通信装置を開示している。すなわち、直流電力が重畳される差動信号を用いて通信を行う差動通信装置は、前記差動信号を伝送する外部の信号線と接続するコネクタと、前記通信を行う通信回路と前記コネクタとの間を接続する一対の信号線上に設けられるコモンモードチョークコイルと、前記差動信号に重畳される前記直流電力を給電又は受電する電力回路と、前記一対の信号線の各々に対応して前記通信回路と前記コモンモードチョークコイルとの間に設けられ、前記通信回路と前記コモンモードチョークコイルとの間に接続される容量素子、及び前記電力回路と前記コモンモードチョークコイルとの間に接続される誘導素子を含む一対のレギュレータ回路と、を有する。特許文献1において、コモンモードチョークコイルにコモンモードノイズが入力されると、コモンモードチョークコイルの一対のコイルに発生する磁束は互いに強めあい、コモンモードチョークコイルは、高いインピーダンスを発生してコモンモードノイズの通過を妨げる。一方、コモンモードチョークコイルに差動信号が入力されると、一対のコイルに発生する磁束がキャンセルされ、コモンモードチョークコイルは高いインピーダンスを発生せず、差動信号を通過させる。

特開2019-47165号公報

　PoDLを用いた電力重畳差動データ伝送では、規格において、モジュール間の伝送はUTPケーブル（Unshielded Twisted Pair Cable）、STPケーブル（Shielded Twisted Pair Cable）が用いられる。PoDLではモジュールの差動伝送基板上に実装される送受信IC（IC:半導体集積回路装置）で発生した同相雑音や、差動伝送基板に飛びついた同相雑音が上記のUTPケーブル上から放射されるという課題がある。

　本発明者らは、電力重畳差動データ通信装置に用いられる差動伝送基板について検討を行った。この検討の結果、コモンモードノイズ（同相雑音）の放射雑音を減らすために、コモンモードチョークコイルを実装するのが有効であり、データ信号が伝送する差動モードの信号は減衰させずに、同相雑音が伝送する同相モードのみ減衰させることができ、UTPケーブルから放射される量を低減させることができることがわかった。

　しかしながら、自動車の自動運転化に向け、自動車内の電子制御装置（ECU）－ECU間やECU－センサ間を電力重畳差動データ伝送によって接続する場合、各ECUや各センサに電力重畳差動データ通信装置が設けられるので、電力重畳差動データ通信装置の数も多くなる。そのため、電力重畳差動データ通信装置に用いられる差動伝送基板は部品点数をできるだけ少なくして低コストで構成することも重要である。また、本発明者らは、差動データ信号と直流電力を分離するためのフィルタを形成するコンデンサ素子とインダクタ素子とが実装される差動伝送基板において、差動伝送基板のフットパタン（つまり、接地配線のレイアウト配置（パターン））の影響による寄生容量成分（コンデンサ素子と接地配線との間の寄生容量成分、および、インダクタ素子と接地配線との間の寄生容量成分）により、高周波での反射特性が悪化する問題があることにも気づいた。

　本発明の目的は、低コストで放射雑音が小さく、かつ高周波動作可能な電力重畳差動データ伝送の技術を提供することである。

　本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴については、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。

　本発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば下記の通りである。

　すなわち、送受信ICからの差動データ信号に直流電力を重畳させてからケーブルへ伝送する差動伝送基板は、２本の配線パタンからなる第１の差動伝送線路と、２本の配線パタンからなる第２の差動伝送線路と、直流電力を伝送する２本の直流伝送線路と、直流電力をカットし差動データ信号のみを通過させる２つのコンデンサ素子と、差動データ信号である高周波成分をカットし直流成分のみを通過させる２つのインダクタ素子と、を含み、第１の差動伝送線路と第２の差動伝送線路が直列に接続され、第２の差動伝送線路に２つのコンデンサ素子が直列に接続され、第２の差動伝送線路と直流伝送線路とが２つのインダクタ素子を介してそれぞれ接続され、第１の差動伝送線路の差動モードにおける特性インピーダンスと第２の差動伝送線路の差動モードの特性インピーダンスが概ね同等であり、かつ第１の差動伝送線路の同相モードの特性インピーダンスよりも第２の差動伝送線路の同相モードの特性インピーダンスが高い。

　上記によれば、低コストで放射雑音が小さく、かつ高周波動作可能な電力重畳差動データ伝送の技術を提供できる。

　上記した以外の課題、構成および効果は、以下の発明を実施するための形態の説明により明らかにされる。

実施の形態１に係る電力重畳差動データ通信装置を構成する差動伝送基板と実装素子配置を示す平面図である。図１ＡのＰ１線およびＰ３線に沿う差動伝送基板の断面図である。図１ＡのＰ２線に沿う差動伝送基板の断面図である。図１Ａから実装素子を削除した場合の差動伝送基板を示す平面図である。比較例１に係る差動伝送基板を示す図である。比較例２に係る差動伝送基板を示す図である。比較例３に係る差動伝送基板を示す図である。実施の形態２に係る電力重畳差動データ通信装置を構成する差動伝送基板と実装素子配置を示す図である。実施の形態３に係る電力重畳差動データ通信装置を構成する差動伝送基板と実装素子配置を示す図である。図４Ａの線Ｐ１に沿う差動伝送基板の断面図である。図４Ａの線Ｐ４に沿う差動伝送基板の断面図である。実施の形態４に係る電力重畳差動データ通信装置を構成する差動伝送基板と実装素子配置を示す図である。実施の形態５に係る電力重畳差動データ通信装置を示す図である。実施の形態１に係る差動伝送基板の差動モードの反射特性を示すスミスチャートである。実施の形態１に係る差動伝送基板の差動モードの伝送特性を示すグラフである。実施の形態１に係る差動伝送基板の同相モードの反射特性を示すスミスチャートである。実施の形態１に係る差動伝送基板の同相モードの伝送特性を示すグラフである。実施の形態１に係る差動伝送基板の差動モードの反射特性を示すシミュレーション結果である。実施の形態１に係る差動伝送基板の差動モードの伝送損失特性を示すシミュレーション結果である。実施の形態１に係る差動伝送基板にケーブルを接続時における差動モードの反射特性を説明するグラフである。実施の形態１に係る差動伝送基板にケーブルを接続時における差動モードの伝送特性を説明するグラフである。実施の形態１に係る差動伝送基板にケーブルを接続時における同相モードの反射特性を説明するグラフである。実施の形態１に係る差動伝送基板にケーブルを接続時における同相モードの伝送特性を説明するグラフである。

　以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。実施の形態または実施例は、本発明を説明するための例示であって、説明の明確化のため、適宜、省略および簡略化がなされている。本発明は、他の種々の形態でも実施することが可能である。特に限定しない限り、各構成要素は単数でも複数でも構わない。

　図面において示す各構成要素の位置、大きさ、形状、範囲などは、発明の理解を容易にするため、実際の位置、大きさ、形状、範囲などを表していない場合がある。このため、本発明は、必ずしも、図面に開示された位置、大きさ、形状、範囲などに限定されない。

　同一あるいは同様の機能を有する構成要素が複数ある場合には、同一の符号に異なる添字を付して説明する場合がある。また、これらの複数の構成要素を区別する必要がない場合には、添字を省略して説明する場合がある。

　実施の形態を説明するための全図において、同一の構成要素や同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略することがある。図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。

　（実施の形態１）
　以下、図を用いて、実施の形態１を詳細に説明する。図１Ａは、実施の形態１に係る電力重畳差動データ通信装置を構成する差動伝送基板と実装素子配置を示す平面図である。
図１Ｂは、図１Ａの線Ｐ１および線Ｐ３に沿う差動伝送基板の断面図である。図１Ｃは、図１Ａの線Ｐ２に沿う差動伝送基板の断面図である。図１Ｄは、図１Ａから実装素子を取り除いた場合の差動伝送基板を示す平面図である。

　図１Ａに示す差動伝送基板１は、電力重畳型の差動データ通信装置（電力重畳差動伝送通信装置とも言う）を構成する差動伝送基板であり、送受信ICからの差動データ信号に直流電力を重畳させてからケーブルへ伝送する基板である。差動伝送基板１は、図１Ａ、図１Ｄに示すように、２本の配線パタン１０Ａ、１０Ａ’から構成させるマイクロストリップ線路構造の第１の差動伝送線路と、接地電位の供給された接地電位層（GND層とも言う）が削除された領域（GND開口部とも言う）２のパタン上を通る２本の配線パタン１０Ｂ、１０Ｂ’から構成されるマイクロストリップ線路構造の第２の差動伝送線路と、２本の配線パタン１０Ａ、１０Ａ’と同様に、２本の配線パタン１０Ｃ、１０Ｃ’から構成されるマイクロストリップ線路構造の差動伝送線路と、を有する。送受信ICが第１の差動伝送線路（１０Ａ、１０Ａ’）に接続されるように構成され、２本の配線パタン１０Ｃ、１０Ｃ’がケーブルに接続されるように構成されている。これにより、送受信ICから出力された差動データ信号が第１の差動伝送線路（１０Ａ、１０Ａ’）、第２の差動伝送線路（１０Ｂ、１０Ｂ’）および２本の配線パタン１０Ｃ、１０Ｃ’を経由してケーブルへ伝送され、また、ケーブルから伝送された差動データ信号が２本の配線パタン１０Ｃ、１０Ｃ’、第２の差動伝送線路（１０Ｂ、１０Ｂ’）および第１の差動伝送線路（１０Ａ、１０Ａ’）を経由して送受信ICへ伝送されるように構成されている。

　差動伝送基板１は、さらに、直流電力を伝送する２本の直流伝送線路１１、１１’と、直流電力をカットし高速データ信号のみを通過させる２つのコンデンサ素子２１、２１’と、差動データ信号である高周波成分をカットし直流成分のみを通過させる２つのインダクタ素子２２、２２’と、を有する。

　図１Ａ、図１Ｄに示すように、第１の差動伝送線路（１０Ａ、１０Ａ’）と第２の差動伝送線路（１０Ｂ、１０Ｂ’）とが直列に接続される。第２の差動伝送線路（１０Ｂ、１０Ｂ’）には、直列にコンデンサ素子２１、２１’が接続される。第２の差動伝送線路（１０Ｂ、１０Ｂ’）と直流伝送線路（１１、１１’）とがインダクタ素子２２、２２’を介して接続される。また、第２の差動伝送線路（１０Ｂ、１０Ｂ’）と２本の配線パタン１０Ｃ、１０Ｃ’が直列に接続される。

　２本の配線パタン１０Ｃ、１０Ｃ’から構成される差動伝送線路は、第１の差動伝送線路ということもできる。つまり、図１Ａ、図１Ｄに示す差動伝送基板１の構成例において、第２の差動伝送線路（１０Ｂ、１０Ｂ’）は、第１の差動伝送線路（１０Ａ、１０Ａ’）と第１の差動伝送線路（１０Ｃ、１０Ｃ’）との間に形成されている。第１の差動伝送線路（１０Ａ、１０Ａ’）と第１の差動伝送線路（１０Ｃ、１０Ｃ’）は、平面視において、GND層が形成されている領域の上に形成されている。一方、第２の差動伝送線路（１０Ｂ、１０Ｂ’）は、平面視において、GND層が削除された領域２の上に形成されている。

　第１の差動伝送線路（１０Ａ、１０Ａ’、１０Ｃ、１０Ｃ’）の差動モードにおける特性インピーダンスと第２の差動伝送線路（１０Ｂ、１０Ｂ’）の差動モードの特性インピーダンスが概ね同等である構成とされている。一方、第１の差動伝送線路（１０Ａ、１０Ａ’、１０Ｃ、１０Ｃ’）の同相モードの特性インピーダンスよりも第２の差動伝送線路（１０Ｂ、１０Ｂ’）の同相モードの特性インピーダンスが高い構成とされている。

　ここで、図１Ｂは第１の差動伝送線路（図１Ａにおける線Ｐ１、Ｐ３の部分）の断面構造を示している。図１Ｃは第２の差動伝送線路（図１Ａにおける線Ｐ２の部分）の断面構造を示している。

　第１の差動伝送線路（１０Ａ、１０Ａ’、１０Ｃ、１０Ｃ’）では、第１配線層Ｌ１を信号線（１０Ａ、１０Ａ’、１０Ｃ、１０Ｃ’）とし、第２配線層Ｌ２を接地電位層（GND層またはGNDプレーンとも言う）として使用しており、第１配線層Ｌ１の配線幅と第１配線層Ｌ１－第２配線層Ｌ２間の絶縁体厚みおよび誘電率で特性インピーダンスが決定するという、いわゆるマイクロストリップ線路となっている。このため、第１の差動伝送線路（１０Ａ、１０Ａ’、１０Ｃ、１０Ｃ’）は、差動モードにおける特性インピーダンスと同相モードにおける特性インピーダンスがほぼ同等となる特徴を持っている。

　一方、第２の差動伝送線路（１０Ｂ、１０Ｂ’）では、第１配線層Ｌ１を信号線１０Ｂ、１０Ｂ’としていることは第１の差動伝送線路（１０Ａ、１０Ａ’、１０Ｃ、１０Ｃ’）と同様であるが、信号線路（１０Ｂ、１０Ｂ’）の下の第２配線層Ｌ２のGNDプレーンは削除された構造となっている。つまり、第２の差動伝送線路（１０Ｂ、１０Ｂ’）の直下部分のＧＮＤプレーンもしくはそれに同等のパターンが除去されている。これにより、第２の差動伝送線路（１０Ｂ、１０Ｂ’）の差動モードの特性インピーダンスは配線パタン１０Ｂと１０Ｂ’の差動配線間の距離と第１配線層Ｌ１の誘電率で決定する。一方、第２の差動伝送線路（１０Ｂ、１０Ｂ’）の同相モードのインピーダンスは依然として第１配線層Ｌ１の信号線（１０Ｂ、１０Ｂ’）と遠く離れた第２配線層Ｌ２のGND層との距離で決定するため、第２の差動伝送線路（１０Ｂ、１０Ｂ’）の同相モードのインピーダンスは第１の差動伝送線路（１０Ａ、１０Ａ’、１０Ｃ、１０Ｃ’）における同相モードの特性インピーダンスより高めることができる。このように、同相モードの特性インピーダンスが高い差動伝送線路（第２の差動伝送線路）を少なくとも１つ含む差動伝送基板１を持つことで、同相モードにおける反射を大きくできる。その結果として、実施の形態１の差動伝送基板１では、コモンモードチョークコイルを挿入せずに同相雑音を低減させることが可能となる。つまり、部品点数を低減させて低コストで、放射雑音が小さく、かつ高周波動作可能な電力重畳差動データ伝送向けの差動伝送基板１を提供することができる。

　図７Ａ～図７Ｄを用いて実施の形態１に係る差動伝送基板のシミュレーション結果を説明する。図７Ａは、差動モードの反射特性を示すスミスチャートである。図７Ｂは、差動モードの伝送特性を示すグラフである。図７Ｃは、同相モードの反射特性を示すスミスチャートである。図７Ｄは、同相モードの伝送特性を示すグラフである。

　図７Ａ～図７Ｄは、理想的な無損失伝送線路であって、差動モードの特性インピーダンスが５０Ω（差動１００Ω）で、同相モードの特性インピーダンスが２００Ωを持ち2.5GHzの周波数にて１／４波長の電気長を持つ差動伝送線路単体のシミュレーション結果を示している。図７Ａの差動モードの反射特性（スミスチャート）と図７Ｂの差動モードの伝送特性を見てわかる通り、データ信号が伝送する差動モードに対しては低反射かつ低減衰特性という理想的な伝送特性が得られつつ、図７Ｃの同相モード反射特性（スミスチャート）と図７Ｄの同相モードの伝送特性を見てわかる通り、同相雑音が伝送する同相モードに対しては反射が大きくかつ強い減衰特性という雑音除去に対して理想的な特性が得られていることが確認できる。

　また、図７Ｄを見てわかる通り、同相モードの減衰量は2.5GHzにおいて最も大きくなっている。これは、図７Ｃに示す通り、伝送線路の電気長が2.5GHzにおいて１／４波長（λ）となる場合に、インピーダンスが最も大きくなり、反射量が最大となるためである。つまり、これは本発明における差動伝送基板１に構成される第２の差動伝送線路（１０Ｂ、１０Ｂ’）の線路長は着目する周波数（例えば、最も除去したい雑音の周波数）に対して、１／４波長となる条件の時に、インピーダンスが最大化することを意味している。なお、上記の2.5GHzという周波数は10GBASE-T1における伝送データのナイキスト周波数となっている。第２の差動伝送線路（１０Ｂ、１０Ｂ’）の線路長（電気長：１／４・λ）は、図１Ａに示すように、差動データ伝送の周波数を2.5GHzとする場合、２ｃｍ程度になる。

　次に、本発明における差動伝送基板１のもう一つの利点について図２Ａ～図２Ｃの比較例を用いて説明する。図２Ａ～図２Ｃに示す比較例１－３に係る差動伝送基板は、発明者により検討された差動伝送基板であって、公知とされた差動伝送基板の構成ではない。図２Ａは比較例１にかかる差動伝送基板であり、コモンモードチョークコイルを用いた差動伝送基板の構成例を示している。図２Ｂは比較例２にかかる差動伝送基板であり、コンデンサ素子とインダクタ素子の実装配置される箇所のみGND層を除去した差動伝送基板の構成例を示している。図２Ｃは比較例３にかかる差動伝送基板であり、インダクタ素子のGND層の除去による影響を減らすために，インダクタ素子を直流電力伝送線路の上側に移動させてからGND層を除去した差動伝送基板の構成例を示している。

　図２Ａに示すように、差動伝送基板４Ａは、コモンモードチョークコイルを用いる電力重畳差動データ通信装置における差動伝送基板の一例を示している。ここで、コンデンサ素子２１、２１’とインダクタ素子２２、２２’が差動線路１０Ａ、１０Ａ’と接続実装されている。この場合、コンデンサ素子２１、２１’とGNDプレーン（GND層とも言う）との間、および、インダクタ素子２２、２２’とGNDプレーンとの間に寄生容量結合が発生し、差動伝送基板４Ａの高周波伝送特性を悪化させる要因となる。

　図２Ｂに示すように、差動伝送基板４Ｂは、コンデンサ素子２１、２１’とインダクタ素子２２、２２’の実装配置される箇所のみGND層を除去した領域２Ｃ、２Ｌとした差動伝送基板の一例である。この場合、単純にGND層を除去するだけでは、差動線路１０Ａ、１０Ａ’の差動モードの特性インピーダンスが増加してしまい、インピーダンス不整合が発生することで、差動伝送特性が悪化する問題がある。特に、PoDL用途で用いるインダクタ素子には最大１Ａ程度の直流電流が流れるため、インダクタ素子２２、２２’のサイズが大きくなり、インダクタ素子２２、２２’の実装配置される箇所のGND層の削除した領域２Ｌの面積が大きくなり、インピーダンス不整合の影響は大きくなる。

　図２Ｃに示すように、差動伝送基板４Ｃは、インダクタ素子２２、２２’のGND層の削除による影響を減らすために、インダクタ素子２２、２２’を直流電力伝送線路（直流伝送線路）１１、１１’の上側に移動させ、かつ、GND層を除去した領域２Ｌ１，２Ｌ２に実装配置した差動伝送基板の一例である。これにより、GND層の除去による差動線路１０Ａ、１０Ａ’の差動モードの特性インピーダンスへの影響を減らしている。しかし、差動線路１０Ａ、１０Ａ’（１０Ｃ、１０Ｃ’）と直流電力伝送線路１１、１１’との間には、差動線路１０Ａ、１０Ａ’（１０Ｃ、１０Ｃ’）から延びる一定の線路長Ｌｂ、Ｌｂ’の２つの伝送配線ＳＴ、ＳＴ’と、伝送配線ＳＴ、ＳＴ’に接続されたインダクタ素子２２、２２’とが接続される。そのため、この部分の配線ＳＴ、ＳＴ’が高周波においてオープンスタブとして見える。そのため、データ伝送を行う高周波において差動伝送基板４Ｃの高周波伝送特性が悪化してしまう。これらの影響は、マルチギガビットのデータ伝送が可能となる2.5GBASE-T1、5.0GBASE-T1、10GBASE-T1などの規格においては、その影響がさらに顕著になる。つまり，比較例の差動伝送基板４Ｃではマルチギガビット伝送におけるPoDLの実現が困難であった。

　しかし、本発明における図１の差動伝送基板１では、差動モードのインピーダンス整合が取れ、かつGND層の除去された領域２の上において、第２の差動伝送線路１０Ｂ、１０Ｂ’にてコンデンサ素子２１、２１’とインダクタ素子２２、２２’が実装配置されている。そのため、インピーダンスの不整合無しにコンデンサ素子２１、２１’とインダクタ素子２２、２２’周辺のGNDプレーンを削除することで、寄生容量の影響を無くして高周波特性を得る効果を得ることができる。つまり、本発明の構成は、同相モードの雑音低減の効果のみならず、高周波特性を向上する効果を持ち、マルチギガビットデータ伝送向けのPoDL型の差動データ伝送装置ないし差動データ通信装置を実現する上で有用となる差動伝送基板の技術である。

　次に、図８Ａ、図８Ｂを用いて、図１Ａの差動伝送基板１の伝送特性のシミュレーション結果を説明する。図８Ａは、実施の形態１に係る差動伝送基板の差動モードの反射特性を示すシミュレーション結果である。図８Ｂは、実施の形態１に係る差動伝送基板の伝送損失特性を示すシミュレーション結果である。ここで、このシミュレーションでは、図１Ａにおいて、第１の差動伝送線路１０Ａ、１０Ａ’（左側）から差動信号を入力して、第２の差動伝送線路１０Ｂ、１０Ｂ’を経由し、差動伝送線路１０Ｃ、１０Ｃ’（右側）へ差動信号を出力する差動信号系としている。なお、図１Ａの差動伝送線路１０Ｃ、１０Ｃ’は、第１の差動伝送線路１０Ａ、１０Ａ’と同様に、その同相モードの特性インピーダンスが第２の差動伝送線路１０Ｂ、１０Ｂ’よりも低い差動伝送線路である。図１Ａでは、第２の差動伝送線路１０Ｂ、１０Ｂ’の左側に第１の差動伝送線路１０Ａ、１０Ａ’が接続され、第２の差動伝送線路１０Ｂ、１０Ｂ’の右側に再び同相モードの特性インピーダンスが第２の差動伝送線路１０Ｂ、１０Ｂ’よりも低い差動伝送線路１０Ｃ、１０Ｃ’が接続されている。

　図８Ａの反射特性のシミュレーション結果の通り、実施の形態１の差動伝送基板１は規格で規定されている反射特性を満たしている。また、図８Ｂの伝送特性のシミュレーション結果の通り、データ信号が伝送する差動モードの伝送損失は小さく、同相雑音が伝送する同相モードの伝送損失が大きくなっていることが確認できる。

　図９Ａ～図９Ｄを用いて、本発明の差動伝送基板１にUTPケーブルを接続した場合の実測結果を説明する。図９Ａは、差動モードの反射特性を説明するグラフである。図９Ｂは、差動モードの伝送特性を説明するグラフである。図９Ｃは、同相モードの反射特性を説明するグラフである。図９Ｂは、同相モードの伝送特性を説明するグラフである。なお、図９Ａ～図９Ｄにおいて、「本構造有」は差動伝送基板１に係る実測結果を示し、「本構造無」は比較例の差動伝送基板に係る実測結果を示している。

　図９Ａの差動モードの反射特性と図９Ｂの差動モードの伝送特性を見てわかる通り、「本構造有」はデータ信号が伝送する差動モードに対しては低反射かつ低減衰特性という理想的な伝送特性が得られている。図９Ｃの同相モードの反射特性と図９Ｄの同相モードの伝送特性を見てわかる通り、「本構造有」は同相雑音が伝送する同相モードに対しては反射が大きくかつ強い減衰特性という雑音除去に対して理想的な特性が得られていることが確認できる。

　（実施の形態２）
　次に、図３を用いて、実施の形態２に係る差動伝送基板１Ａを説明する。図３は、実施の形態２に係る電力重畳差動データ通信装置を構成する差動伝送基板と実装素子配置を示す図である。差動伝送基板１Ａと実施の形態１の差動伝送基板１とが異なる部分は、差動伝送基板１Ａにおいて、第２の差動伝送線路（１０ｍＢ、１０ｍＢ’）がミアンダ構成を有する点である。差動伝送基板１Ａの他の構成および効果は、差動伝送基板１と同じである。第２の差動伝送線路（１０ｍＢ、１０ｍＢ’）をミアンダ線路構造とすることで、差動データ伝送の周波数を2.5GHzとした場合の第２の差動伝送線路（１０ｍＢ、１０ｍＢ’）の電気長を維持しつつ、差動伝送基板１Ａを小さい面積で実現することができる。その結果、低実装面積かつ低コストな差動伝送基板１Ａを用いた電力重畳差動データ通信装置を提供できる。

　ここで、図３に示す線Ｐ１、Ｐ３に沿う断面構造は図１Ｂに示す断面構造と同じであり、図３に示す線Ｐ２に沿う断面構造は図１Ｃに示す断面構造と基本的に同じである。

　図３に示すように、実施の形態２による差動伝送基板１Ａは、送受信ICからの差動データ信号に直流電力を重畳させてからケーブルへ伝送する基板であって、２本の配線パタン１０Ａ、１０Ａ’から構成させるマイクロストリップ線路構造の第1の差動伝送線路と、GND層が削除されたパタン領域２の上を通りミアンダ線路構造を有する２本の配線パタン１０ｍＢ、１０ｍＢ’からなる第２の差動伝送線路と、２本の配線パタン１０Ａ、１０Ａ’と同様に、２本の配線パタン１０Ｃ、１０Ｃ’から構成されるマイクロストリップ線路構造の差動伝送線路と、直流電力を伝送する２本の直流伝送線路１１、１１’と、を有する。差動伝送基板１Ａは、さらに、直流電力をカットし高速データ信号のみを通過させる２つのコンデンサ素子２１、２１’と、高速データ信号である高周波成分をカットし直流成分のみを通過させる２つのインダクタ素子２２、２２’とを、有する。

　図３に示すように、第１の差動伝送線路（１０Ａ、１０Ａ’）と第２の差動伝送線路（１０ｍＢ、１０ｍＢ’）が直列に接続される。第２の差動伝送線路（１０ｍＢ、１０ｍＢ’）に直列にコンデンサ素子２１、２１’が接続される。第２の差動伝送線路（１０ｍＢ、１０ｍＢ’）と直流伝送線路１１，１１’とがインダクタ素子２２，２２’を介して接続される。また、第２の差動伝送線路（１０ｍＢ、１０ｍＢ’）と２本の配線パタン１０Ｃ、１０Ｃ’が直列に接続される。

　第１の差動伝送線路（１０Ａ、１０Ａ’）の差動モードにおける特性インピーダンスと第２の差動伝送線路（１０ｍＢ、１０ｍＢ’）の差動モードの特性インピーダンスが概ね同等であり、かつ第１の差動伝送線路（１０Ａ、１０Ａ’）の同相モードの特性インピーダンスよりも第２の差動伝送線路（１０ｍＢ、１０ｍＢ’）の同相モードの特性インピーダンスが高いことを特徴とする。

　この実施の形態２では、図３に示す通り、同相モードの特性インピーダンスが高い差動伝送線路１０ｍＢ、１０ｍＢ’がミアンダ構成となっているため、差動伝送線路１０ｍＢ、１０ｍＢ’を構成するためのGNDプレーンの削除面積を低減することができ、小さい基板面積で本発明の構造を構成させることができる利点がある。つまり、実施の形態２では、より低コストでコモンモードチョークコイルを用いず、データ信号が伝送する差動モードに対しては低反射かつ低減衰特性という理想的な伝送特性が得られつつ、同相雑音が伝送する同相モードに対しては反射が大きくかつ強い減衰特性という雑音除去に対して理想的な特性が得られていることが確認できる。

　（実施の形態３）
　次に、図４Ａ～図４Ｃを用いて、実施の形態３に係る差動伝送基板１Ｂを説明する。図４Ａは、実施の形態３に係る電力重畳差動データ通信装置を構成する差動伝送基板と実装素子配置を示す図である。図４Ｂは、図４Ａの線Ｐ１に沿う差動伝送基板の断面図である。図４Ｃは、図４Ａの線Ｐ４に沿う差動伝送基板の断面図である。

　実施の形態３による差動伝送基板１Ｂは３層以上の導電体層（第１配線層Ｌ１～第６配線層Ｌ６）を持つ多層基板上に実装されており、送受信ICからの差動データ信号に直流電力を重畳させてからケーブルへ伝送する基板である。図４Ａに示すように、差動伝送基板１Ｂは、２本の配線パタン１０Ａ、１０Ａ’から構成されるストリップ線路構造の第１の差動伝送線路と、２本の配線パタン１０Ｄ、１０Ｄ’から構成され、第１の差動伝送線路よりも信号配線層とGND層の距離が離れているストリップ線路構造の第３の差動伝送線路１０Ｄ、１０Ｄ’と、を有する。差動伝送基板１Ｂは、さらに、GND層が削除されたパタン領域２の上を通り２本の配線パタン１０Ｂ、１０Ｂ’から構成される第２の差動伝送線路と、２本の配線パタン１０Ｃ、１０Ｃ’から構成される差動伝送線路と、を有する。差動伝送基板１Ｂは、さらに、直流電力を伝送する２本の直流伝送線路１１、１１’と、直流電力をカットし高速データ信号のみを通過させる２つのコンデンサ素子２１、２１’と、高速データ信号である高周波成分をカットし直流成分のみを通過させる２つのインダクタ素子２２、２２’と、を有する。

　第１の差動伝送線路１０Ａ、１０Ａ’と第３の差動伝送線路１０Ｄ、１０Ｄ’とが直列に接続され、前記第３の差動伝送線路１０Ｄ、１０Ｄ’と第２の差動伝送線路１０Ｂ、１０Ｂ’に直列にコンデンサ素子２１、２１’が接続される。第２の差動伝送線路１０Ｂ、１０Ｂ’と直流伝送線路１１、１１’とがインダクタ素子２２、２２’を介して接続される。

　第１の差動伝送線路１０Ａ、１０Ａ’の差動モードにおける特性インピーダンスと第２の差動伝送線路１０Ｂ、１０Ｂ’の差動モードの特性インピーダンスと第３の差動伝送線路１０Ｄ、１０Ｄ’の差動モードの特性インピーダンスが概ね同等である。また、第１の差動伝送線路１０Ａ、１０Ａ’の同相モードの特性インピーダンスよりも第２の差動伝送線路１０Ｂ、１０Ｂ’と第３の差動伝送線路１０Ｄ、１０Ｄ’の同相モードの特性インピーダンスが高いことを特徴とする。

　図４Ａにおいて、番号３１、３１’は、ビア（Ｖｉａ）電極の配置位置を表している。図４Ａ－図４Ｃには記載されないが、例えば、第１の差動伝送線路（１０Ａ、１０Ａ’）および第３の差動伝送線路１０Ｄ、１０Ｄ’の形成される第４配線層Ｌ４と第２の差動伝送線路１０Ｂ、１０Ｂ’および差動伝送線路１０Ｃ、１０Ｃ’との形成される第1配線層Ｌ１との接続は、ビア（Ｖｉａ）電極３１、３１’により電気的に接続することができる。

　ここで、図４Ｂは第１の差動伝送線路１０Ａ、１０Ａ’（図４Ａにおける線Ｐ１に沿う部分）の断面構造を示し、図４Ｃは第３の差動伝送線路１０Ｄ、１０Ｄ’（図４Ａにおける線Ｐ４に沿う部分）の断面構造を示している。図４Ｂに示すように、第１の差動伝送線路１０Ａ、１０Ａ’では、第４配線層Ｌ４を信号線１０Ａ、１０Ａ’とし、第３配線層Ｌ３、第５配線層Ｌ５層をGNDプレーンとして使用しており、第１の差動伝送線路１０Ａ、１０Ａ’は第４配線層Ｌ４で構成されている。第１の差動伝送線路１０Ａ、１０Ａ’では、第４配線層Ｌ４の配線幅と第３配線層Ｌ３－第４配線層Ｌ４間および第４配線層Ｌ４－第５配線層Ｌ５間の絶縁体厚みおよび誘電率で特性インピーダンスが決定するという、いわゆるストリップ線路構造となっている。したがって、第１の差動伝送線路１０Ａ、１０Ａ’では、差動モードにおける特性インピーダンスと同相モードにおける特性インピーダンスがほぼ同等となる特徴を持っている。

　一方、第３の差動伝送線路１０Ｄ、１０Ｄ’では、第４配線層Ｌ４を信号線１０Ｄ、１０Ｄ’としていることは第１の差動伝送線路（１０Ａ、１０Ａ’）と同様であるが、第２配線層Ｌ２、第６配線層Ｌ６をGNDプレーンとして使用している。したがって、第３の差動伝送線路１０Ｄ、１０Ｄ’では、差動モードの特性インピーダンスは第４配線層Ｌ４の配線幅と差動配線１０Ｄ－１０Ｄ’間の距離および第２配線層Ｌ２－第４配線層Ｌ４間、第４配線層Ｌ４－第６配線層Ｌ６間の絶縁体厚みおよび誘電率で決定するが、同相モードの特性インピーダンスは第４配線層Ｌ４の配線幅と第２配線層Ｌ２－第４配線層Ｌ４間、第４配線層Ｌ４－第６配線層Ｌ６間の絶縁体厚みおよび誘電率で決定する。このため、第３の差動伝送線路１０Ｄ、１０Ｄ’の同相モードの特性インピーダンスは、第1の差動伝送線路１０Ａ、１０Ａ’よりも信号配線層とGND層の絶縁体厚みの大きい第３の差動伝送線路１０Ｄ、１０Ｄ’のほうが高くすることができる。このように、同相モードの特性インピーダンスが高い第３の差動伝送線路を少なくとも１つ含む差動伝送基板１Ｂを持つことで、同相モードにおける反射を大きくし、その結果として、差動伝送基板１Ｂでは、コモンモードチョークコイルを挿入せずに同相雑音を低減させることが可能となる。

　ここで、第３の差動伝送線路１０Ｄ、１０Ｄ’において、信号線１０Ｄ、１０Ｄ’の第３配線層Ｌ３の上側（ここでは、第２配線層Ｌ２）または下側（ここでは、第６配線層Ｌ６）にGND層を有するマイクロストリップ線路、もしくは、信号線１０Ｄ、１０Ｄ’の第３配線層Ｌ３の上下側（ここでは、第２配線層Ｌ２および第６配線層Ｌ６）にGND層を有するストリップ線路構造とすることができる。

　また、第２の差動伝送線路の直下部分のＧＮＤプレーンもしくはそれに同等のパターンが除去されている。

　実施の形態３のように、同相モードの特性インピーダンスが高い第３の差動伝送線路１０Ｄ、１０Ｄ’をＧＮＤプレーンとしての第２配線層Ｌ２と第６配線層Ｌ６とにより挟み込むことで、外来雑音から第３の差動伝送線路１０Ｄ、１０Ｄ’への雑音の飛びつき量を減らすことができる。それにより、ケーブルによって放射される同相雑音の量も減らすことができる。さらに、第３の差動伝送線路１０Ｄ、１０Ｄ’が配置される領域において、表層の第１配線層Ｌ１に表面実装素子を配置できる。そのため、差動伝送基板１Ｂの効率的な利用が可能となるという効果もある。

　本実施の形態３における差動伝送線路１０Ｂ、１０Ｂ’においても実施の形態２で示したミアンダ線路構成を用いて差動伝送基板１Ｂの面積を削減可能であることは言うまでもない。

　（実施の形態４）
　次に、図５を用いて、実施の形態４に係る差動伝送基板１Ｃを説明する。図５は、実施の形態４に係る電力重畳差動データ通信装置を構成する差動伝送基板と実装素子配置を示す図である。

　実施の形態４による差動伝送基板１Ｃは、図５に示すように、送受信ICからの差動データ信号に直流電力を重畳させてからケーブルへ伝送する基板であって、２本の配線パタン１０Ａ、１０Ａ’から構成させるマイクロストリップ線路構造の第１の差動伝送線路と、GND層が削除されたパタン領域２上を通る２本の配線パタン１０Ｂ、１０Ｂ’からなる第２の差動伝送線路と、直流電力を伝送する２本の直流伝送線路１１、１１’と、を有する。差動伝送基板１Ｃは、さらに、差動モードのインピーダンスが低くかつ同相モードのインピーダンスが高いコモンモードチョークコイル４０と、直流電力をカットし高速データ信号のみを通過させる２つのコンデンサ素子２１、２１’と、高速データ信号である高周波成分をカットし直流成分のみを通過させる２つのインダクタ素子２２、２２’と、を有する。第１の差動伝送線路（１０Ａ、１０Ａ’）と第２の差動伝送線路（１０Ｂ、１０Ｂ’）が直列に接続される。第２の差動伝送線路（１０Ｂ、１０Ｂ’）に直列にコモンモードチョークコイル４０とコンデンサ素子２１、２１’とが接続される。第２の差動伝送線路（１０Ｂ、１０Ｂ’）と直流伝送線路１１，１１’がインダクタ素子２２，２２’を介して接続される。第１の差動伝送線路（１０Ａ、１０Ａ’）の差動モードにおける特性インピーダンスと第２の差動伝送線路（１０Ｂ、１０Ｂ’）の差動モードの特性インピーダンスが概ね同等である。また、第１の差動伝送線路（１０Ａ、１０Ａ’）の同相モードの特性インピーダンスよりも第２の差動伝送線路（１０Ｂ、１０Ｂ’）の同相モードの特性インピーダンスが高いことを特徴とする。

　本実施の形態に係る差動伝送基板１Ｃでは、コモンモードチョークコイル４０と同相モードの特性インピーダンスが高い第２の差動伝送線路（１０Ｂ、１０Ｂ’）の両者を用いることで、同相雑音の低減効果を上げる効果がある。さらに、よりコストが安いコモンモードチョークコイル４０を用いることや、高周波における同相雑音の低減効果が大きい第２の差動伝送線路１０Ｂ，１０Ｂ’と低周波成分の除去に優れたコモンモードチョークコイル４０を用いることで、差動伝送基板１Ｃでは、広い周波数範囲における同相雑音の低減が可能となる利点がある。

　（実施の形態５）
　次に、図６を用いて、実施の形態５に係る電力重畳差動データ通信装置２００を説明する。図６は、実施の形態５に係る電力重畳差動データ通信装置を示す図である。

　実施の形態５による第１電力重畳差動データ通信装置２００は、図６に示すように、送受信IC（送受信装置とも言う）１００からの差動データ信号に直流電力を重畳させてからケーブル１０３へ伝送する電力重畳差動データ通信装置である。ケーブル１０３の他端には、例えば、第１電力重畳差動データ通信装置２００と同一の構成とされた第２電力重畳差動データ通信装置２０１が接続されて、差動データ通信システム２２０を構成する。

　電力重畳差動データ通信装置２００、２０１のそれぞれは、差動伝送データを送信および受信する送受信IC１００と、実施の形態１～４で記載の差動伝送基板１（または、１Ａ～１Ｃ）と、直流電力を送電もしくは受電する直流電力送信／受信装置（直流電力送信および受信装置）１０１と、直流電力が重畳された差動データ信号を電力重畳差動データ通信装置２００、２０１の外部のケーブル１０３に接続するためのコネクタ１０２から構成される。ケーブル１０３は、例えば、UTPケーブル（Unshielded Twisted Pair Cable）、STPケーブル（Shielded Twisted Pair Cable）を用いることができる。直流電力送信装置／直流電力受信装置１０１は、この例では、給電機器（ＰＳＥ：Power Sourcing Equipment）と、受電機器（ＰＤ：Powered Device）とを含むように構成されている。

　送受信IC１００からの差動送信／受信データ信号配線と差動伝送基板１（または、１Ａ～１Ｃ）が直列に接続される（送受信IC１００からの差動送信／受信データ信号配線は、図１Ａの配線パタン１０Ａ、１０Ａ’に接続される）。直流電力送信／受信装置１０１からの電力配線が差動伝送基板１に並列に接続される（直流電力送信／受信装置１０１からの電力配線は、図１Ａの配線パタン部分１１、１１’に接続される）。差動伝送基板１（または、１Ａ～１Ｃ）において、差動データ信号に直流電力を重畳させた後に、コネクタ１０２に接続される（コネクタ１０２は、図１の配線パタン部分１０Ｃ、１０Ｃ’に接続される）。これにより、低コストにてPoDLによる電力重畳差動データ通信装置２００、２０１を実現することが可能となる。

　電力重畳差動データ通信装置２００、２０１のそれぞれは、例えば、自動車内の電子制御装置（ECU）に内蔵され、ECU－ECU間の電力重畳差動データ通信を行うように構成することができる。また、電力重畳差動データ通信装置２００を自動車内のセンサに内蔵させ、電力重畳差動データ通信装置２０１を自動車内のECUに内蔵させて、センサ－ECU間の電力重畳差動データ通信を行うように構成することができる。

　これにより、送受信ICで発生した同相雑音や、差動伝送基板に飛びついた同相雑音がケーブル１０３から放射されることを低減できる。また、電力重畳差動データ通信装置に用いられる差動伝送基板は部品点数をできるだけ少なくして低コストで構成できる。また、電力重畳差動データ通信装置２００、２０１により、低コストで放射雑音が小さく、かつ高周波動作可能な電力重畳差動データ伝送を実現可能な差動データ通信システム２２０を提供できる。

　以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、種々変更可能であることはいうまでもない。

　１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ：本発明による差動伝送基板、２：GND層開口部、３：コモンモードチョークコイル、４：差動伝送基板、１０Ａ：差動モードの特性インピーダンスと同相モードの特性インピーダンスの値が同等となる差動伝送線路の片側信号配線、１０Ａ’：片側信号配線１０Ａと対となる差動伝送線路のもう片側の信号配線、１０Ｂ：差動モードの特性インピーダンスよりも同相モードの特性インピーダンスの値が高くなる差動伝送線路の片側信号配線、１０Ｂ’：片側信号配線１０Ｂと対となる差動伝送線路のもう片側の信号配線、１０Ｃ：差動モードの特性インピーダンスと同相モードの特性インピーダンスの値が同等となる差動伝送線路の片側信号配線、１０Ｃ’：片側信号配線１０Ｃと対となる差動伝送線路のもう片側の信号配線、１０Ｄ：多層基板を用いた場合の差動モードの特性インピーダンスと同相モードの特性インピーダンスの値が同等となる差動伝送線路の片側信号配線、１０Ｄ’：片側信号配線１０Ｄと対となる多層基板を用いた場合の差動伝送線路のもう片側の信号配線、１１：直流電力を供給するもしくは受給するための配線パタン、１１’：直流電力を供給するもしくは受給するための配線パタン、２１：差動データ信号と直流電力が重畳された信号から差動データ信号成分のみを取り出すためのコンデンサ素子、２２：差動データ信号と直流電力が重畳された信号から直流電力のみを取り出すためのインダクタ素子、１００：送受信ＩＣ、１０１：直流電力送信装置（ＰＳＥ）／直流電力受信装置（ＰＤ）、１０２：コネクタ、１０３：ケーブル、２００、２０１：電力重畳差動データ通信装置、２２０：差動データ通信システム、Ｐ１：差動伝送基板の断面構造の場所を表す線分、Ｐ２：本発明における差動モードの特性インピーダンスよりも同相モードの特性インピーダンスの値が高くなる差動伝送線路の断面構造の場所を表す線分、Ｐ３：差動伝送基板の断面構造の場所を表す線分、Ｌ１～Ｌ６：基板の断面構造における導電層（配線層）

Claims

　送受信ＩＣからの差動データ信号に直流電力を重畳させてからケーブルへ伝送する差動伝送基板であって、
　２本の配線パタンからなる第１の差動伝送線路と、
　２本の配線パタンからなる第２の差動伝送線路と、
　前記直流電力を伝送する２本の直流伝送線路と、
　前記直流電力をカットし、前記差動データ信号のみを通過させる２つのコンデンサ素子と、
　前記差動データ信号である高周波成分をカットし、直流成分のみを通過させる２つのインダクタ素子と、を含み、
　前記第１の差動伝送線路と前記第２の差動伝送線路が直列に接続され、
　前記第２の差動伝送線路に前記２つのコンデンサ素子が直列に接続され、
　前記第２の差動伝送線路と前記直流伝送線路とが前記２つのインダクタ素子を介してそれぞれ接続され、
　前記第１の差動伝送線路の差動モードにおける特性インピーダンスと前記第２の差動伝送線路の差動モードの特性インピーダンスが概ね同等であり、かつ、前記第１の差動伝送線路の同相モードの特性インピーダンスよりも前記第２の差動伝送線路の同相モードの特性インピーダンスが高い、ことを特徴とする差動伝送基板。
　請求項１に記載の差動伝送基板であって、
　前記第２の差動伝送線路の直下部分のＧＮＤプレーンもしくはそれに同等のパタンが除去されている、ことを特徴とする差動伝送基板。
　請求項１または請求項２に記載の差動伝送基板であって、
　前記第２の差動伝送線路の線路長が概ね着目する周波数において１／４波長となる、ことを特徴とする差動伝送基板。
　請求項１～３のいずれか１項に記載の差動伝送基板であって、
　前記第２の差動伝送線路がミアンダ線路構造を有する、ことを特徴とする差動伝送基板。
　送受信ＩＣからの差動データ信号に直流電力を重畳させてからケーブルへ伝送する差動伝送基板であって、
　２本の配線パタンからなる第１の差動伝送線路と、
　２本の配線パタンからなる第２の差動伝送線路と、
　２本の配線パタンからなる第３の差動伝送線路と、
　直流電力を伝送する２本の直流伝送線路と、
　直流電力をカットし差動データ信号のみを通過させる２つのコンデンサ素子と、
　差動データ信号である高周波成分をカットし直流成分のみを通過させる２つのインダクタ素子と、を含み、
　前記第１の差動伝送線路と前記第３の差動伝送線路が直列に接続され、
　前記第３の差動伝送線路と前記第２の差動伝送線路が直列に接続され、
　前記第２の差動伝送線路に直列に前記２つのコンデンサ素子が接続され、
　前記第２の差動伝送線路と前記直流伝送線路とが前記２つのインダクタ素子を介して接続され、
　前記第１の差動伝送線路の差動モードにおける特性インピーダンスと前記第２の差動伝送線路の差動モードの特性インピーダンスと前記第３の差動伝送線路の差動モードの特性インピーダンスが概ね同等であり、かつ、前記第１の差動伝送線路の同相モードの特性インピーダンスよりも前記第２の差動伝送線路および前記第３の差動伝送線路の同相モードの特性インピーダンスが高く、
　前記第３の差動伝送線路はその信号線の配線層の上側または下側、もしくは上下側にGND層を有するマイクロストリップ線路もしくはストリップ線路構造を有し、
　前記第２の差動伝送線路の直下部分のＧＮＤプレーンもしくはそれに同等のパターンが除去されている、ことを特徴とする差動伝送基板。
　請求項５に記載の差動伝送基板であって、
　前記第２の差動伝送線路がミアンダ線路構造を有する、ことを特徴とする差動伝送基板。
　送受信ＩＣからの差動データ信号に直流電力を重畳させてからケーブルへ伝送する基板であって、
　２本の配線パタンからなる第１の差動伝送線路と、
　２本の配線パタンからなる第２の差動伝送線路と、
　直流電力を伝送する２本の直流伝送線路と、
　差動モードのインピーダンスが低くかつ同相モードのインピーダンスが高いコモンモードチョークコイルと、
　直流電力をカットし差動データ信号のみを通過させる２つのコンデンサ素子と、
　差動データ信号である高周波成分をカットし直流成分のみを通過させる２つのインダクタ素子と、を含み、
　前記第１の差動伝送線路と前記第２の差動伝送線路が直列に接続され、
　前記第２の差動伝送線路に直列に前記コモンモードチョークコイルと前記２つのコンデンサ素子とが接続され、
　前記第２の差動伝送線路と前記直流伝送線路とが前記２つのインダクタ素子を介して接続され、
　前記第１の差動伝送線路の差動モードにおける特性インピーダンスと前記第２の差動伝送線路の差動モードの特性インピーダンスが概ね同等であり、かつ、前記第１の差動伝送線路の同相モードの特性インピーダンスよりも前記第２の差動伝送線路の同相モードの特性インピーダンスが高い、ことを特徴とする差動伝送基板。
　差動データを送信および受信する送受信ＩＣと、
　請求項１～７のいずれか一項に記載の差動伝送基板と、
　直流電力を送電もしくは受電する直流電力送信および受信装置と、
　直流電力が重畳された前記差動データ信号を外部のケーブルに接続するためのコネクタと、を含み、
　前記送受信ＩＣからの差動送信および受信データ信号配線と前記差動伝送基板の前記第１の差動伝送線路とが接続され、
　前記直流電力送信および受信装置からの電力配線と前記差動伝送基板の前記２本の直流伝送線路とが接続され、
　前記差動伝送基板において、前記差動データ信号に前記直流電力を重畳させた後に、前記直流電力が重畳された前記差動データ信号が前記コネクタに接続される、ことを特徴とする電力重畳差動データ通信装置。