(57)【要約】【課題】  高次の低域通過フィルタを用いることなく電力線からの不要輻射を低減することができる電力線搬送通信装置を提供する。【解決手段】  送信データを差動信号で表した差動出力信号を出力する変復調回路２と、変復調回路２から出力された差動出力信号を差動増幅する帰還増幅部３と、帰還増幅部３により増幅された信号に応じて通信用の通信信号を出力するバッファ部４と、バッファ部４により出力された通信信号を、導体線ＬＮ１，ＬＮ２を介して他の電力線搬送通信装置へ送信する結合部５と、を備え、帰還増幅部３は、バッファ部４により出力された通信信号を帰還増幅部３の入力へ帰還する抵抗Ｒ４を備えると共に、抵抗Ｒ４による帰還量に基づき通信信号を変復調回路２の差動出力信号に応じた信号レベルにするべく帰還増幅を行うようにした。【選択図】      図１
2006148340.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源供給及び通信に共用される導体線を用いて通信を行う電力線搬送通信装置において、
送信データを差動信号で表した差動出力信号を出力するデータ出力部と、
前記データ出力部から出力された差動出力信号を差動増幅する帰還増幅部と、
前記帰還増幅部により増幅された信号に応じて前記通信用の通信信号を出力するバッファ部と、
前記バッファ部により出力された通信信号を、前記導体線を介して他の電力線搬送通信装置へ送信する結合部と、
を備え、
前記帰還増幅部は、前記バッファ部により出力された通信信号を前記帰還増幅部の入力へ帰還する第１の帰還抵抗を備えると共に、前記第１の帰還抵抗による帰還量に基づき前記通信信号を前記差動出力信号に応じた信号レベルにするべく帰還増幅を行うことを特徴とする電力線搬送通信装置。
【請求項２】
前記帰還増幅部は、前記差動出力信号を増幅し、シングルエンドの信号として前記バッファ部へ出力することを特徴とする請求項１記載の電力線搬送通信装置。
【請求項３】
前記結合部は、さらに、前記導体線に接続された他の電力線搬送通信装置から送信された通信信号を受信するものであり、
前記他の電力線搬送通信装置から送信された通信信号を、前記結合部を介して受信する受信部と、
前記受信部により前記通信信号を受信する場合に、前記バッファ部をハイインピーダンス状態にさせる第１の制御部と、
をさらに備えることを特徴とする請求項１又は２記載の電力線搬送通信装置。
【請求項４】
前記帰還増幅部は、当該帰還増幅部により増幅された信号を前記帰還増幅部の入力へ帰還する、前記第１の帰還抵抗より抵抗値が大きい第２の帰還抵抗をさらに備えると共に、前記第１及び第２の帰還抵抗による帰還量に基づき前記帰還増幅を行うことを特徴とする請求項３記載の電力線搬送通信装置。
【請求項５】
前記帰還増幅部は、
差動増幅器と、
前記データ出力部により出力された差動出力信号における一相を前記差動増幅器の反転入力端子へ供給する第１の抵抗と、
当該差動出力信号における他の一相を前記差動増幅器の非反転入力端子へ供給する、前記第１の抵抗と抵抗値が等しい第２の抵抗と、
前記差動増幅器の非反転入力端子へ予め設定された一定の基準電圧を供給する第３の抵抗と、
を備え、
前記第１及び第２の帰還抵抗による合成抵抗値は、前記第３の抵抗の抵抗値と等しいことを特徴とする請求項４記載の電力線搬送通信装置。
【請求項６】
前記結合部は、前記バッファ部における信号出力部と前記導体線との間に介設されるコンデンサと、前記バッファ部における信号出力部とグラウンドとの間に介設されるインダクタと、を備えたハイパスフィルタであることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の電力線搬送通信装置。
【請求項７】
前記結合部は、コンデンサと、第１の二次巻き線が前記バッファ部における信号出力部とグラウンドとの間に接続され、一次巻き線の一端が当該コンデンサを介して前記導体線における電源の一相側に接続されると共に他の一端が前記導体線における電源の他の一相側に接続されるトランスと、を備えたハイパスフィルタであることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の電力線搬送通信装置。
【請求項８】
前記第１の二次巻き線と前記グラウンドとの間に介設されたスイッチと、
前記受信部により前記通信信号を受信する場合に、前記スイッチを開放させる第２の制御部とをさらに備え、
前記受信部は、前記トランスにおける第１の二次巻き線の両端電圧を、前記通信信号を示す差動信号として受信することを特徴とする請求項７記載の電力線搬送通信装置。
【請求項９】
前記トランスは、前記一次巻き線及び第１の二次巻き線に加えて、第２の二次巻き線を備え、
前記受信部は、前記トランスにおける第２の二次巻き線の両端電圧を、前記通信信号を示す差動信号として受信することを特徴とする請求項７記載の電力線搬送通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力線搬送通信を行う電力線搬送通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力線通信を行う電力線搬送通信装置において、送信しようとする送信データを変調する変調回路から出力される送信信号には、信号成分の高調波歪によるノーマルノイズ成分の他に、変調回路内部で発生するコモンモードノイズ成分が含まれている。この信号をそのまま電力増幅して電力線に重畳し、送信すると、電力線からの不要輻射が増大し、電波法施工規則第４４条で規定されている規制値を満足できない場合がある。この問題を改善するために、送信電力に応じて低域通過フィルタの次数を変化させ、低域通過フィルタの特性を最適化することによりノーマルモードノイズ及びコモンモードノイズを低減し、不要輻射を低減する技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
図６は、背景技術に係る電力線搬送通信装置の他の構成を示すブロック図である。図６に示す電力線搬送通信装置１０１は、変復調回路１０２と、送信アンプ１０３と、結合部１０４と、受信フィルタ１１６とを備えている。変復調回路１０２は、送信データを表す変調信号を差動信号で送信アンプ１０３へ出力する。送信アンプ１０３は、変復調回路１０２からの変調信号を電力増幅して差動信号で結合部１０４へ出力する。そして、送信アンプ１０３から出力された差動信号は、受信フィルタ１１６及びトランス１０５においてトランス１０５の二次巻き線１０６の両端に印加され、トランス１０５の一次巻き線１０７に生じた両端電圧がコンデンサ１０８を介して電力線１０９，１１０へ出力されるようになっている。
【０００４】
送信アンプ１０３は、例えば回路を小型化するために集積回路化されており、送信アンプ１０３の信号出力端子における耐電圧値は、ディスクリート部品と比べて低くなっている。一方、電気機器からは、例えば数十Ｖ程度のノイズ電圧が電力線１０９，１１０に出力されるため、電力線搬送通信装置１０１では、電力線１０９，１１０から受信されたノイズ等の電圧から送信アンプ１０３を保護するべくトランス１０５の一次巻き線１０７に電圧振幅制限素子であるツェナーダイオード１１１を設けたり、送信アンプ１０３の出力端子部をダイオード１１２，１１３，１１４，１１５によって電圧クランプすることにより、送信アンプ１０３の出力端子部に印加される電圧を制限したりしている。
【０００５】
図７、図８は、電力線搬送通信装置１０１の動作を説明する説明図である。図７（ａ）は、ノイズ波形の一例であり、例えば周波数が１０ｋＨｚ、振幅が±５Ｖの例を示している。図７（ｂ）は、電力線搬送通信信号の一例であり、例えば周波数が１００ｋＨｚ、振幅が±１Ｖの例を示している。このような電力線搬送通信信号は、電力線１０９，１１０上ではノイズ信号に重畳された信号波形となっている。
【特許文献１】特開２００４−５６２７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上述のように、送信電力に応じて低域通過フィルタの次数を変化させることによりノーマルモードノイズ及びコモンモードノイズを低減する場合には、送信電力を検出して低域通過フィルタの次数を変化させる制御回路や、低域通過フィルタの次数を高次にするために必要となるフィルタ回路素子の数が増大するため回路規模が増大し、電力線搬送通信装置の低コスト化や小型化が困難になるという不都合があった。
【０００７】
本発明は、このような問題に鑑みて為された発明であり、高次の低域通過フィルタを用いることなく電力線からの不要輻射を低減することができる電力線搬送通信装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述の目的を達成するために、本発明に係る電力線搬送通信装置は、電源供給及び通信に共用される導体線を用いて通信を行う電力線搬送通信装置において、送信データを差動信号で表した差動出力信号を出力するデータ出力部と、前記データ出力部から出力された差動出力信号を差動増幅する帰還増幅部と、前記帰還増幅部により増幅された信号に応じて前記通信用の通信信号を出力するバッファ部と、前記バッファ部により出力された通信信号を、前記導体線を介して他の電力線搬送通信装置へ送信する結合部と、を備え、前記帰還増幅部は、前記バッファ部により出力された通信信号を前記帰還増幅部の入力へ帰還する第１の帰還抵抗を備えると共に、前記第１の帰還抵抗による帰還量に基づき前記通信信号を前記差動出力信号に応じた信号レベルにするべく帰還増幅を行うことを特徴としている。
【０００９】
また、上述の電力線搬送通信装置において、前記帰還増幅部は、前記差動出力信号を増幅し、シングルエンドの信号として前記バッファ部へ出力することを特徴としている。
【００１０】
そして、上述の電力線搬送通信装置において、前記結合部は、さらに、前記導体線に接続された他の電力線搬送通信装置から送信された通信信号を受信するものであり、前記他の電力線搬送通信装置から送信された通信信号を、前記結合部を介して受信する受信部と、前記受信部により前記通信信号を受信する場合に、前記バッファ部をハイインピーダンス状態にさせる第１の制御部と、をさらに備えることを特徴としている。
【００１１】
さらに、上述の電力線搬送通信装置において、前記帰還増幅部は、当該帰還増幅部により増幅された信号を前記帰還増幅部の入力へ帰還する、前記第１の帰還抵抗より抵抗値が大きい第２の帰還抵抗をさらに備えると共に、前記第１及び第２の帰還抵抗による帰還量に基づき前記帰還増幅を行うことを特徴としている。
【００１２】
また、上述の電力線搬送通信装置において、前記帰還増幅部は、差動増幅器と、前記データ出力部により出力された差動出力信号における一相を前記差動増幅器の反転入力端子へ供給する第１の抵抗と、当該差動出力信号における他の一相を前記差動増幅器の非反転入力端子へ供給する、前記第１の抵抗と抵抗値が等しい第２の抵抗と、前記差動増幅器の非反転入力端子へ予め設定された一定の基準電圧を供給する第３の抵抗と、を備え、前記第１及び第２の帰還抵抗による合成抵抗値は、前記第３の抵抗の抵抗値と等しいことを特徴としている。
【００１３】
そして、上述の電力線搬送通信装置において、前記結合部は、前記バッファ部における信号出力部と前記導体線との間に介設されるコンデンサと、前記バッファ部における信号出力部とグラウンドとの間に介設されるインダクタと、を備えたハイパスフィルタであることを特徴としている。
【００１４】
また、上述の電力線搬送通信装置において、前記結合部は、コンデンサと、第１の二次巻き線が前記バッファ部における信号出力部とグラウンドとの間に接続され、一次巻き線の一端が当該コンデンサを介して前記導体線における電源の一相側に接続されると共に他の一端が前記導体線における電源の他の一相側に接続されるトランスと、を備えたハイパスフィルタであることを特徴としている。
【００１５】
そして、上述の電力線搬送通信装置において、前記第１の二次巻き線と前記グラウンドとの間に介設されたスイッチと、前記受信部により前記通信信号を受信する場合に、前記スイッチを開放させる第２の制御部とをさらに備え、前記受信部は、前記トランスにおける第１の二次巻き線の両端電圧を、前記通信信号を示す差動信号として受信することを特徴としている。
【００１６】
さらに、上述の電力線搬送通信装置において、前記トランスは、前記一次巻き線及び第１の二次巻き線に加えて、第２の二次巻き線を備え、前記受信部は、前記トランスにおける第２の二次巻き線の両端電圧を、前記通信信号を示す差動信号として受信することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１７】
このような構成の電力線搬送通信装置は、データ出力部により送信データを差動信号で表した差動出力信号が出力され、帰還増幅部によってデータ出力部から出力された差動出力信号が差動増幅され、バッファ部によって帰還増幅部により増幅された信号に応じて通信用の通信信号が出力され、結合部によってバッファ部から出力された通信信号が導体線を介して他の電力線搬送通信装置へ送信される。そして、第１の帰還抵抗によってバッファ部により出力された通信信号が帰還増幅部の入力へ帰還され、帰還増幅部によって、第１の帰還抵抗による帰還量に基づき通信信号を差動出力信号に応じた信号レベルにするべく帰還増幅が行われるので、通信信号におけるコモンモードノイズ成分が低減され、高次の低域通過フィルタを用いることなく電力線からの不要輻射を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その説明を省略する。
【００１９】
図１は、本発明の一実施形態に係る電力線搬送通信装置の構成の一例を説明する回路図である。図１に示す電力線搬送通信装置１は、商用電源ＡＣを供給する導体線ＬＮ１，ＬＮ２を用いて、導体線ＬＮ１，ＬＮ２に接続された他の電力線搬送通信装置との間で電力線搬送通信を行う電力線搬送通信装置であり、変復調回路２、帰還増幅部３、バッファ部４、結合部５、及び受信フィルタ回路６を備えている。
【００２０】
変復調回路２は、電力線搬送通信の通信信号を変復調する例えばＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）を用いて構成された変復調回路であり、例えば外部から受信した送信用の送信データを変調すると共に差動信号である差動出力信号Ｔｘ＋，Ｔｘ−に変換して帰還増幅部３へ出力するデータ出力部（図示省略）の一例として機能したり、受信フィルタ回路６から出力された信号を受信すると共に復調して得られた受信データを外部へ出力する受信部（図示省略）の一例として機能したり、受信フィルタ回路６から出力された信号Ｒｘを受信する際にバッファ部４をハイインピーダンス状態にさせる第１の制御部（図示省略）の一例として機能したりする。
【００２１】
帰還増幅部３は、変復調回路２から出力された差動出力信号Ｔｘ＋，Ｔｘ−を差動増幅してシングルエンドの信号でバッファ部４へ出力する帰還増幅回路であり、例えばコンデンサＣ１，Ｃ２、抵抗Ｒ１（第１の抵抗），抵抗Ｒ２（第２の抵抗），抵抗Ｒ３（第３の抵抗），抵抗Ｒ４（第１の帰還抵抗），抵抗Ｒ５（第２の帰還抵抗）、及び差動増幅器３１を備えている。
【００２２】
バッファ部４は、帰還増幅部３によって増幅された信号を電力増幅して電力線搬送通信用の通信信号を出力する信号駆動回路で、例えばトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ３，Ｔｒ４、抵抗Ｒ６，Ｒ７，Ｒ８，Ｒ９、及びスイッチＳ１，Ｓ２を備えている。トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ３，Ｔｒ４は、導体線ＬＮ１，ＬＮ２に接続された電気機器、例えばＩＨ調理機器、エアコン、電子レンジ、掃除機等の家電機器から導体線ＬＮ１，ＬＮ２へ出力される例えば数十Ｖ程度のノイズ電圧を超える耐電圧、例えば１００Ｖ以上の電圧定格を有するバイポーラトランジスタが用いられる。なお、バッファ部４は、例えば高耐圧のトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ３，Ｔｒ４を使用することを容易とするべくディスクリート部品で構成され、結合部５からの出力電圧に対して例えば１００Ｖ以上の耐電圧値を有するようにされている。
【００２３】
また、例えば、トランジスタＴｒ１及びＴｒ４はＰＮＰトランジスタ、トランジスタＴｒ２及びＴｒ３はＮＰＮトランジスタが用いられ、トランジスタＴｒ１とトランジスタＴｒ２との組、及びトランジスタＴｒ３とトランジスタＴｒ４との組は、それぞれ極性が反対で電気的特性が揃ったいわゆるコンプリメンタリ品として市販されているトランジスタが用いられている。また、スイッチＳ１，Ｓ２は、例えばＦＥＴ（Field Effect Transistor）などのトランジスタ、アナログスイッチ、リレー等によって構成されている。
【００２４】
なお、バッファ部４は、コンプリメンタリ構成の２段直結エミッタフォロアを用いたが、制御信号Ｔｓに応じて受信状態時に出力インピーダンスを高インピーダンス状態に保持できる構成であれば、他の構成のバッファ回路を用いてもよい。
【００２５】
結合部５は、バッファ部４から出力された通信信号を、直流成分を除去するコンデンサＣ３を介して受信すると共にその高周波成分を、導体線ＬＮ１，ＬＮ２を介して他の電力線搬送通信装置へ送信する回路部であり、インダクタＬ１、コンデンサＣ４、及び外部接続端子５１，５２を備えている。そして、外部接続端子５１及び５２に、導体線ＬＮ１及びＬＮ２がそれぞれ接続されるようになっている。
【００２６】
受信フィルタ回路６は、導体線ＬＮ１，ＬＮ２に接続された他の電力線搬送通信装置から結合部５によって受信された受信信号を整形したり、ノイズを除去して変復調回路２へ出力する例えば受動素子により構成されたフィルタ回路である。
【００２７】
そして、帰還増幅部３において、変復調回路２における差動出力信号Ｔｘ＋の出力端子は、直列に接続されたコンデンサＣ１と、抵抗Ｒ１とを介して差動増幅器３１の反転入力端子に接続され、変復調回路２における差動出力信号Ｔｘ−の出力端子は、直列に接続されたコンデンサＣ２と、抵抗Ｒ２とを介して差動増幅器３１の非反転入力端子に接続されている。また、差動増幅器３１の出力端子は、抵抗Ｒ５を介して差動増幅器３１の反転入力端子に接続され、差動増幅器３１の非反転入力端子には、抵抗Ｒ３を介して予め設定された一定の基準電圧Ｖｒｅｆが供給されている。基準電圧Ｖｒｅｆは、例えば電力線搬送通信装置１が送信を行わない場合における帰還増幅部３の目標出力電圧となるようにされている。
【００２８】
また、バッファ部４は、電力線搬送通信装置１における動作用電源Ｅとグラウンドとの間に、スイッチＳ１、抵抗Ｒ６、及びトランジスタＴｒ１の直列回路と、トランジスタＴｒ２、抵抗Ｒ７、及びスイッチＳ２の直列回路と、トランジスタＴｒ３，抵抗Ｒ８，抵抗Ｒ９，及びトランジスタＴｒ４の直列回路とが並列に接続され、抵抗Ｒ６とトランジスタＴｒ１との接続点がトランジスタＴｒ３のベースに接続され、トランジスタＴｒ２と抵抗Ｒ７との接続点がトランジスタＴｒ４のベースに接続され、トランジスタＴｒ１及びＴｒ２のベースと差動増幅器３１の出力端子とが接続されることにより、コンプリメンタリ構成の二段直結エミッタフォロア回路にされている。そして、スイッチＳ１及びＳ２は、変復調回路２からの制御信号Ｔｓに応じてオン、オフされる。
【００２９】
さらに、抵抗Ｒ８と抵抗Ｒ９との接続点が、バッファ部４の出力部であって、抵抗Ｒ４を介して差動増幅器３１の反転入力端子に接続されると共にコンデンサＣ３及びＣ４を介して外部接続端子５１に接続されている。また、外部接続端子５２はグラウンドに接続され、コンデンサＣ４及びＣ３の接続点とグラウンドとの間にインダクタＬ１が接続され、コンデンサＣ４及びＣ３の接続点は受信フィルタ回路６の信号入力端子に接続され、受信フィルタ回路６の信号出力端子は変復調回路２に接続されている。
【００３０】
次に、上述のように構成された電力線搬送通信装置１の動作について説明する。まず、電力線搬送通信装置１の送信動作について説明する。最初に、変復調回路２からの制御信号Ｔｓによって、スイッチＳ１，Ｓ２がオンされ、バッファ部４が動作可能な能動状態にされる。そして、バッファ部４の動作が安定状態になるまでの一定時間、例えばバッファ部４におけるエミッタフォロア回路の信号遅延時間を経過した後、変復調回路２によって、外部から受信された送信データが変調されると共に差動出力信号Ｔｘ＋，Ｔｘ−としてコンデンサＣ１，Ｃ２にそれぞれ出力される。
【００３１】
そして、差動出力信号Ｔｘ＋からコンデンサＣ１によって直流電圧成分が除去されることにより電力線搬送通信に用いられる高周波成分のみが抵抗Ｒ１を介して差動増幅器３１の反転入力端子へ出力されると共に、差動出力信号Ｔｘ−からコンデンサＣ２によって直流電圧成分が除去されることにより電力線搬送通信に用いられる高周波成分のみが抵抗Ｒ２を介して差動増幅器３１の非反転入力端子へ出力される。
【００３２】
そして、差動増幅器３１によって、反転入力端子と非反転入力端子との間の信号電圧が差動増幅され、シングルエンドの信号にされてトランジスタＴｒ１及びＴｒ２のベースへ出力されると共に抵抗Ｒ４によって差動増幅器３１の反転入力端子へ帰還される。次に、バッファ部４において、スイッチＳ１及びＳ２は、変復調回路２からの制御信号Ｔｓによってオンされているのでバッファ部４は能動状態にされており、差動増幅器３１からの出力信号に応じた電圧が、トランジスタＴｒ１及びＴｒ２のエミッタにそれぞれ現れる。
【００３３】
トランジスタＴｒ１及びＴｒ２のエミッタは、トランジスタＴｒ３及びＴｒ４のベースに接続されており、二段直結エミッタフォロア構成となっているため、トランジスタＴｒ３及びＴｒ４のエミッタには、トランジスタＴｒ１及びＴｒ２のベース電圧と同一の電圧がそれぞれ出力される。そして、トランジスタＴｒ３のエミッタとトランジスタＴｒ４のエミッタ間の電圧が抵抗Ｒ８，Ｒ９で分圧され、その分圧された電圧が、バッファ部４の出力電圧、すなわち電力線搬送通信信号（通信信号）としてコンデンサＣ３へ出力されると共に抵抗Ｒ４を介して差動増幅器３１の反転入力端子へ帰還される。この場合、バッファ部４によって、差動増幅器３１からの出力信号が電力増幅されると共に、トランジスタＴｒ１とＴｒ２との組と、トランジスタＴｒ３とＴｒ４との組とはそれぞれ電気的特性が揃ったコンプリメンタリ構成のものが用いられているので、トランジスタの特性バラツキによる電力線搬送通信信号の歪みが抑制される。
【００３４】
また、バッファ部４が能動状態にされた状態では、トランジスタＴｒ３及びＴｒ４は、差動増幅器３１からの出力信号に応じて非飽和領域で動作しているためいずれも完全にオフせず、動作用電源ＥからトランジスタＴｒ３、抵抗Ｒ８，Ｒ９、及びトランジスタＴｒ４を介してグラウンドへアイドリング電流が流れる。抵抗Ｒ８，Ｒ９は、このアイドリング電流を制限する抵抗であり、例えば１〜１０Ω程度の抵抗を用いて出力インピーダンスへの影響を抑制しつつアイドリング電流を抑制するようにされている。
【００３５】
一方、バッファ部４からの電力線搬送通信信号は、抵抗Ｒ４を介して差動増幅器３１の反転入力端子へ帰還され、帰還増幅部３によって電力線搬送通信信号を差動出力信号Ｔｘ＋，Ｔｘ−に応じた電圧にするべくフィードバック制御が行われるので、電力線搬送通信信号の歪みがさらに低減される。
【００３６】
次に、バッファ部４から出力された電力線搬送通信信号は、コンデンサＣ３，Ｃ４、及び外部接続端子５１を介して導体線ＬＮ１へ出力され、導体線ＬＮ１，ＬＮ２間に重畳されて導体線ＬＮ１，ＬＮ２に接続された他の電力線搬送通信装置へ送信される。この場合、コンデンサＣ３とインダクタＬ１とにより構成されたハイパスフィルタにより、バッファ部４から出力された電力線搬送通信信号における有効な信号周波数成分が抽出されるので、導体線ＬＮ１，ＬＮ２間に重畳される信号のＳ／Ｎ比（信号対雑音比）を向上させることができる。また、コンデンサＣ４は、商用電源周波数に対してインピーダンスが増大し、電力線搬送通信信号の周波数に対してインピーダンスが低下するようにされているので、電力線搬送通信信号を導体線ＬＮ１，ＬＮ２間に重畳しつつ導体線ＬＮ１，ＬＮ２間の商用電源電圧がバッファ部４へ印加されることを抑制するようにされている。
【００３７】
また、導体線ＬＮ１，ＬＮ２には種々の負荷機器が接続されるので、導体線ＬＮ１，ＬＮ２のインピーダンスは、負荷機器の接続状態に応じて変化する。しかし、バッファ部４からみた導体線ＬＮ１，ＬＮ２のインピーダンスは、インダクタＬ１との合成インピーダンスとなるため、負荷機器の接続状態の変化によって生じる導体線ＬＮ１，ＬＮ２のインピーダンスの変動を、インダクタＬ１によって低減することができ、電力線搬送通信の通信状態を安定化させることができる。
【００３８】
さらに、負荷機器の接続状態の変化によって導体線ＬＮ１，ＬＮ２のインピーダンスが変動した場合であっても、バッファ部４から出力された電力線搬送通信信号は、抵抗Ｒ４を介して差動増幅器３１の反転入力端子へ帰還され、帰還増幅部３によって電力線搬送通信信号を差動出力信号Ｔｘ＋，Ｔｘ−に応じた電圧にするべくフィードバック制御が行われるので、導体線ＬＮ１，ＬＮ２のインピーダンスの変動に関わらず差動出力信号Ｔｘ＋，Ｔｘ−に応じた電圧が導体線ＬＮ１，ＬＮ２へ出力される結果、導体線ＬＮ１，ＬＮ２から見た電力線搬送通信装置１の見かけ上の出力インピーダンスを低下させることができる。
【００３９】
また、バッファ部４は、例えば１００Ｖ以上の耐電圧値を有するようにされているので、導体線ＬＮ１，ＬＮ２に接続された電気機器から導体線ＬＮ１，ＬＮ２に出力されるノイズ電圧によって破壊されることが抑制され、バッファ部４を過電圧による破壊から保護するための保護回路を別途設ける必要がない。
【００４０】
例えば、図６に示す背景技術に係る電力線搬送通信装置では、ノイズによる過電圧から送信アンプ１０３を保護するために設けられた電圧振幅制限素子等による振幅制限電圧を例えば±２Ｖとすると、図７（ａ）に示すノイズ波形に重畳された電力線搬送通信信号は、±２Ｖでクランプされる結果、図８（ａ）に示す信号波形になる。さらに、図８（ａ）に示す信号波形は、電力線１０９，１１０から結合部１０４によって商用電源周波数が除去され、さらに受信フィルタ１１６によってノイズ周波数が除去されると、変復調回路１０２によって受信される信号波形は図８（ｂ）に示すように、本来の電力線搬送通信信号波形である図７（ｂ）から、ノイズが電圧クランプされた部分の信号が、欠落した信号波形になってしまい、電力線搬送通信を正常に行うことができないという不都合があった。
【００４１】
一方、図１に示す電力線搬送通信装置１では、電圧振幅制限素子等による保護回路を設ける必要がないので、電圧振幅制限素子やダイオードクランプ等の保護回路による電圧クランプによって電力線搬送通信信号波形が欠落してしまうことがないため、電力線搬送通信の安定性を向上させることができる。なお、雷サージ等からバッファ部４を保護する必要がある場合には、家電機器等の電気機器から出力される電圧では動作しない高電圧の制限電圧を有する電圧振幅制限素子等を用いて回路を保護するようにしてもよい。
【００４２】
また、図１に示す電力線搬送通信装置１では、変復調回路２により変調された出力信号が、差動出力信号Ｔｘ＋，Ｔｘ−にされ、帰還増幅部３により差動増幅されるので、変復調回路２内部で発生するコモンモードノイズ成分が低減され、高次の低域通過フィルタを用いることなく電力線からの不要輻射を低減することができる。さらに、帰還増幅部３は、変復調回路２から出力された差動出力信号Ｔｘ＋，Ｔｘ−をシングルエンドの信号として増幅し、バッファ部４へ出力するので、例えば帰還増幅部３により差動出力信号Ｔｘ＋，Ｔｘ−を差動信号のまま増幅し、バッファ部４によって差動の正極性及び負極性の信号をそれぞれ電力増幅する場合と比較して、バッファ部４が電力増幅する信号数を１／２にすることができ、バッファ部４の回路を簡素化することができるので、電力線搬送通信装置１を小型化すると共にコストを低減することができる。
【００４３】
また、帰還増幅部３によって、バッファ部４から出力される電力線搬送通信信号を差動出力信号Ｔｘ＋，Ｔｘ−に応じた電圧にするべくフィードバック制御が行われるので、電力線搬送通信信号の歪みを低減することができる。
【００４４】
次に、差動増幅器３１の出力信号を差動増幅器３１の反転入力端子へ帰還する抵抗Ｒ５の動作について説明する。まず、電力線搬送通信装置１が送信動作を開始する前の状態においては、スイッチＳ１及びＳ２はオフされている。そうすると、抵抗Ｒ５が無かったとすれば、スイッチＳ１及びＳ２がオフされることによって差動増幅器３１の出力端子からバッファ部４、及び抵抗Ｒ４を介して差動増幅器３１の反転入力端子に至るフィードバック経路がオープン状態となり、差動増幅器３１の出力電圧が最大値、例えば差動増幅器３１に供給されている動作用電源電圧付近まで上昇する。この状態で送信動作を開始するべく変復調回路２からの制御信号Ｔｓによって、スイッチＳ１及びＳ２がオンされると、差動増幅器３１の出力電圧、すなわちトランジスタＴｒ１及びＴｒ２のベース電圧がすでに最大値まで上昇した状態になっているので、抵抗Ｒ４によるフィードバック制御が行われるまでの過渡状態において、差動増幅器３１からの最大出力電圧に応じた信号がバッファ部４からコンデンサＣ３及び結合部５を介して導体線ＬＮ１，ＬＮ２間に、ノイズとして出力される。
【００４５】
一方、図１に示す電力線搬送通信装置１では、差動増幅器３１の出力信号を差動増幅器３１の反転入力端子へ帰還する抵抗Ｒ５が設けられているので、スイッチＳ１及びＳ２はオフされている状態においても抵抗Ｒ５によるフィードバックが行われる結果、差動増幅器３１の出力電圧は基準電圧Ｖｒｅｆに維持され、送信動作を開始するべくスイッチＳ１及びＳ２がオンされた場合であっても差動増幅器３１からの最大出力電圧に応じたノイズが導体線ＬＮ１，ＬＮ２間に出力されることが抑制される。
【００４６】
また、送信動作時には、帰還増幅部３において、抵抗Ｒ４を経由する経路と抵抗Ｒ５を経由する経路とによってフィードバック制御が行われるが、バッファ部４の出力信号を帰還しない抵抗Ｒ５を経由する経路のフィードバック量が抵抗Ｒ４を経由する経路のフィードバック量よりも大きいと、バッファ部４からの出力信号の歪みを低減する効果が減殺されてしまう。そこで、抵抗Ｒ４は、抵抗Ｒ５よりも低抵抗に設定されており、抵抗Ｒ４を経由する経路のフィードバック量が抵抗Ｒ５を経由する経路のフィードバック量よりも大きくなるようにしてバッファ部４からの出力信号の歪みを低減するようにされている。
【００４７】
また、抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５の抵抗値は、抵抗Ｒ１及びＲ２の抵抗値が例えば抵抗値Ｒａとして等しくされ、抵抗Ｒ４及びＲ５の合成抵抗値と抵抗Ｒ３の抵抗値とが例えば抵抗値Ｒｂとして等しくされることが望ましい。この場合、帰還増幅部３の出力電圧をＶout、差動入力電圧をＶinとすると、下記（１）式の関係が成り立つ。
Ｖout＝Ｒｂ×Ｖin／Ｒａ  ・・・（１）
そうすると、例えば抵抗値Ｒａを１０ｋΩ、抵抗Ｒ４の抵抗値を１１ｋΩとすれば、抵抗Ｒ５の抵抗値は１２０ｋΩとなり、式（１）に基づいて帰還増幅部３の出力電圧Ｖoutを算出することができるので、簡素な計算式を用いて帰還増幅部３の出力電圧Ｖoutを算出することができ、帰還増幅部３の設計を容易化することができる。
【００４８】
次に、電力線搬送通信装置１の受信動作について説明する。まず、変復調回路２からの制御信号ＴｓによってスイッチＳ１，Ｓ２がオフされ、バッファ部４の出力インピーダンスがハイインピーダンス状態にされる。そうすると、外部接続端子５１，５２側からみたバッファ部４のインピーダンスは、送信動作時よりも増大され、導体線ＬＮ１，ＬＮ２を介して他の電力線搬送通信装置１から送信された電力線搬送通信信号の周波数に対して例えば数ｋΩ以上となる。
【００４９】
そして、他の電力線搬送通信装置１から商用電源電圧に重畳して送信された電力線搬送通信信号が、導体線ＬＮ１，ＬＮ２を介して外部接続端子５１，５２で受信され、結合部５によって商用電源周波数が除去されて受信フィルタ回路６へ出力される。この際、バッファ部４のインピーダンスは、送信動作時よりも増大されているので、バッファ部４のインピーダンスの影響により電力線搬送通信信号が減衰することが抑制される。さらに、受信フィルタ回路６によって受信された電力線搬送通信信号は、ノイズが除去され波形整形されて受信信号Ｒｘとして変復調回路２へ出力され、変復調回路２によって復調されて受信データとして外部へ出力される。
【００５０】
これにより、変復調回路２によって受信動作が行われる場合に、変復調回路２によってバッファ部４がハイインピーダンス状態にされるので、バッファ部４のインピーダンスの影響による電力線搬送通信信号の減衰を抑制することができる。
【００５１】
なお、図２に示すように、変復調回路２ａにおいて、受信信号Ｒｘの受信回路を差動信号Ｒｘ＋，Ｒｘ−で受信する構成とし、差動信号Ｒｘ＋の受信端子を受信フィルタ回路６に接続し、差動信号Ｒｘ−の受信端子をコンデンサＣ５を介してグラウンドに接続する構成としてもよい。
【００５２】
また、図３に示す電力線搬送通信装置１ａのように、例えば、結合部５ａにおいて図１に示す結合部５におけるインダクタＬ１の代わりにトランスＴ１を用いて、トランスＴ１の二次巻き線Ｎ２（第１の二次巻き線）の一端が、コンデンサＣ３を介してバッファ部４の出力部すなわち抵抗Ｒ８及びＲ９の接続点に接続され、二次巻き線Ｎ２の他端がグラウンドに接続され、トランスＴ１の一次巻き線Ｎ１の一端がコンデンサＣ４を介して外部接続端子５１に接続され、一次巻き線Ｎ１の他端が外部接続端子５２に接続されて、ハイパスフィルタにされる構成であってもよい。
【００５３】
この場合、商用電源ＡＣに接続された導体線ＬＮ１，ＬＮ２と、電力線搬送通信装置１における内部回路とを結合部５ａによって絶縁することができるので、例えば電力線搬送通信装置１を屋内に取り付ける施工時や保守、調整時等において作業者が電力線搬送通信装置１の内部回路、例えば変復調回路２、帰還増幅部３、バッファ部４、及び受信フィルタ回路６に触れた場合における感電に対する安全性を向上させることができる。
【００５４】
また、例えば、図４に示すように、トランスＴ１における二次巻き線Ｎ２の他端がスイッチＳ３を介してグラウンドに接続され、スイッチＳ３は、第２の制御部の一例である変復調回路２ａからの制御信号Ｔｓによって送信動作時にオンされる一方、受信動作時にオフされる構成にされ、受信フィルタ回路６ａは、トランスＴ１における二次巻き線Ｎ２の両端電圧を電力線搬送通信信号を示す差動信号として受信し、フィルタリング処理を施して変復調回路２ａへ差動信号Ｒｘ＋，Ｒｘ−として出力する構成としてもよい。スイッチＳ３としては、双方向性を有し、バッファ部４からの出力電流に対して低インピーダンスとなるスイッチ、例えばＦＥＴ、アナログスイッチ、及びリレースイッチ等を用いることができる。
【００５５】
これにより、受信動作時にはスイッチＳ３がオフされることによりトランスＴ１における二次巻き線Ｎ２の両端電圧を電力線搬送通信信号を示す差動信号として受信フィルタ回路６ａへ出力することができ、受信フィルタ回路６ａにおいて差動信号でフィルタリング処理を施して差動信号Ｒｘ＋，Ｒｘ−を変復調回路２ａへ出力することができるので、外部接続端子５１，５２から変復調回路２ａへ至る電力線搬送通信装置１内部の信号経路上におけるコモンモードノイズの影響を低減することができ、変復調回路２ａにより受信される差動信号Ｒｘ＋，Ｒｘ−のＳ／Ｎ比を向上させることができる。
【００５６】
また、例えば、図５に示すように、図４におけるトランスＴ１の代わりに二次巻き線Ｎ２と二次巻き線Ｎ３（第２の二次巻き線）とを備えたトランスＴ１ａを用いてスイッチＳ３を備えることなく二次巻き線Ｎ３の両端電圧を電力線搬送通信信号を示す差動信号として受信フィルタ回路６ａへ出力する構成としてもよい。
【００５７】
これにより、トランスＴ１における二次巻き線Ｎ３の両端電圧を電力線搬送通信信号を示す差動信号として受信フィルタ回路６ａへ出力することができ、受信フィルタ回路６ａにおいて差動信号でフィルタリング処理を施して差動信号Ｒｘ＋，Ｒｘ−を変復調回路２ａへ出力することができるので、外部接続端子５１，５２から変復調回路２ａへ至る電力線搬送通信装置１内部の信号経路上におけるコモンモードノイズの影響を低減することができ、変復調回路２ａにより受信される差動信号Ｒｘ＋，Ｒｘ−のＳ／Ｎ比を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の一実施形態に係る電力線搬送通信装置の構成の一例を説明するための回路図である。
【図２】図１に示す電力線搬送通信装置の変形例を説明するための回路図である。
【図３】図１に示す電力線搬送通信装置の変形例を説明するための回路図である。
【図４】図１に示す電力線搬送通信装置の変形例を説明するための回路図である。
【図５】図１に示す電力線搬送通信装置の変形例を説明するための回路図である。
【図６】背景技術に係る電力線搬送通信装置を示す回路図である。
【図７】図６に示す電力線搬送通信装置の動作を説明するための信号波形図である。
【図８】図６に示す電力線搬送通信装置の動作を説明するための信号波形図である。
【符号の説明】
【００５９】
１，１ａ  電力線搬送通信装置
２，２ａ  変復調回路
３    帰還増幅部
４    バッファ部
５，５ａ  結合部
６，６ａ  受信フィルタ回路
３１  差動増幅器
５１，５２  外部接続端子
Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５  コンデンサ
Ｌ１  インダクタ
ＬＮ１，ＬＮ２  導体線
Ｎ１  一次巻き線
Ｎ２，Ｎ３  二次巻き線
Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６，Ｒ７，Ｒ８，Ｒ９  抵抗
Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３  スイッチ
Ｔ１，Ｔ１ａ  トランス
Ｔｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ３，Ｔｒ４  トランジスタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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