(57)【要約】【課題】同軸ケーブルの芯線が断線した場合でも機能する送信装置を提供する。また、同軸ケーブルの芯線が断線したことを認識できる受信装置を提供する。さらに、そのような送信装置および受信装置を備える送受信システムを提供する。【解決手段】本開示における送信装置は、同軸ケーブルの芯線を介してデータ信号を受信装置に送信するとともに、前記同軸ケーブルの芯線を介して前記受信装置から第１電源電圧の供給を受ける送信装置であって、前記受信装置からの前記第１電源電圧によって充電される充電部と、前記受信装置から前記第１電源電圧が供給される場合には前記第１電源電圧を用いて、前記受信装置から前記第１電源電圧が供給されない場合には前記充電部に充電された電圧を用いて、当該送信装置内の各回路を駆動するための第２電源電圧を生成する電源回路と、を備える。【選択図】図１
2018160869.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同軸ケーブルの芯線を介してデータ信号を受信装置に送信するとともに、前記同軸ケーブルの芯線を介して前記受信装置から第１電源電圧の供給を受ける送信装置であって、
前記受信装置からの前記第１電源電圧によって充電される充電部と、
前記受信装置から前記第１電源電圧が供給される場合には前記第１電源電圧を用いて、前記受信装置から前記第１電源電圧が供給されない場合には前記充電部に充電された電圧を用いて、当該送信装置内の各回路を駆動するための第２電源電圧を生成する電源回路と、を備えた送信装置。
【請求項２】
前記受信装置から前記第１電源電圧が供給される場合には前記第１電源電圧を前記充電部に供給し、前記受信装置から前記第１電源電圧が供給されない場合には前記充電部に充電された電圧を前記電源回路に供給する電源切替回路を備えた、請求項１に記載の送信装置。
【請求項３】
前記受信装置から前記第１電源電圧が供給されない場合に、前記充電部に充電された電荷が前記受信装置に逆流するのを防ぐ逆電流防止回路を備えた、請求項１または２に記載の送信装置。
【請求項４】
同軸ケーブルの芯線を介してデータ信号を送信装置から受信するとともに、前記同軸ケーブルの芯線を介して前記送信装置に電源電圧を供給する受信装置であって、
当該受信装置から前記送信装置に供給される負荷電流値を検出する負荷電流値検出回路と、
前記負荷電流値の検出結果に基づいて、前記同軸ケーブルの芯線に断線異常が生じたか否かを判定する異常判定回路と、を備えた受信装置。
【請求項５】
前記送信装置からのデータ信号の受信有無を判定する受信信号有無判定回路を備え、
前記異常判定回路は、前記負荷電流値の検出結果と、前記データ信号の受信有無の判定結果と、に基づいて、前記同軸ケーブルの芯線に断線異常が生じたか否かに加え、前記送信装置および当該受信装置に異常が生じたか否かを判定する、請求項４に記載の受信装置。
【請求項６】
請求項１乃至３のいずれかに記載の送信装置と、
請求項４または５に記載の受信装置と、
前記送信装置および前記受信装置に接続された同軸ケーブルと、を備え、
前記同軸ケーブルの芯線を介してデータ信号を前記送信装置から前記受信装置に送信するとともに、前記同軸ケーブルの芯線を介して前記受信装置から前記送信装置に電源電圧を供給する送受信システム。
【請求項７】
前記同軸ケーブルの芯線が断線した場合でも、切断面における静電結合容量によって、前記データ信号は前記送信装置から前記受信装置に送信される、請求項６に記載の送受信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、同軸ケーブルを介してデータ伝送および電源供給を行う送信装置、受信装置および送受信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
送信装置と受信装置とを同軸ケーブル１本で接続し、送信装置から同軸ケーブルの芯線に交流データ信号を流し込み、かつ、受信装置から同軸ケーブルの芯線に直流電源電圧を重畳することにより、１本の同軸ケーブルで、送信装置から受信装置へのデータ信号の送信と、受信装置から送信装置への電源供給と、を可能とする送受信システムが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２５８７６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このようなシステムにおいて、同軸ケーブルの芯線が断線すると送信装置への電源供給が途絶え、送受信システムが機能停止してしまう。
【０００５】
そこで、本開示は、同軸ケーブルの芯線が断線した場合でも機能する送信装置を提供する。また、本開示は、同軸ケーブルの芯線が断線したことを認識できる受信装置を提供する。さらに、本開示は、そのような送信装置および受信装置を備える送受信システムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示における送信装置は、同軸ケーブルの芯線を介してデータ信号を受信装置に送信するとともに、前記同軸ケーブルの芯線を介して前記受信装置から第１電源電圧の供給を受ける送信装置であって、前記受信装置からの前記第１電源電圧によって充電される充電部と、前記受信装置から前記第１電源電圧が供給される場合には前記第１電源電圧を用いて、前記受信装置から前記第１電源電圧が供給されない場合には前記充電部に充電された電圧を用いて、当該送信装置内の各回路を駆動するための第２電源電圧を生成する電源回路と、を備える。
【発明の効果】
【０００７】
本開示における受信装置および送受信システムは、同軸ケーブルを介してデータ伝送および電源供給を行う送信装置、受信装置および送受信システムに有効である。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】一実施形態に係る送受信システムの概略構成を示すブロック図。
【図２】異常判定回路２９による判定の一例を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。
【００１０】
なお、添付図面および以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために、提供されるのであって、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することは意図されていない。
【００１１】
図１は、一実施形態に係る送受信システムの概略構成を示すブロック図である。送受信システムは、データを送信する送信装置１と、データを受信する受信装置２と、送信装置１および受信装置２に接続された同軸ケーブル３とを備えている。一例として、送信装置１は車載カメラに搭載され、受信装置２は車両安全支援用コントロールユニットに搭載され、車両周辺監視システムが構成される。
【００１２】
同軸ケーブル３は芯線３１を有しており、送信装置１から芯線３１に交流データ信号を流し込み、かつ、受信装置２から芯線３１に直流電源電圧（以下、単に電源電圧という）を重畳する。これにより、１本の同軸ケーブル３によって、送信装置１から受信装置２へのデータ信号の送信と、受信装置２から送信装置１への電源供給と、が可能となる。
【００１３】
送信装置１は、データ発生回路１１と、パラレル−シリアル変換回路１２と、コンデンサ１３と、低域通過フィルタ１４（ＬＰＦ）と、充電部１５と、逆電流防止回路１６と、電源切替回路１７と、電源回路１８とを有する。
【００１４】
データ発生回路１１の出力はパラレル−シリアル変換回路１２に接続される。パラレル−シリアル変換回路１２の出力はコンデンサ１３の一端に接続される。コンデンサ１３の他端は同軸ケーブル３の芯線３１および低域通過フィルタ１４の一端に接続される。低域通過フィルタ１４の他端は逆電流防止回路１６に接続される。逆電流防止回路１６の出力は電源切替回路１７および電源回路１８に接続される。電源回路１８が生成する電源電圧はデータ発生回路１１およびパラレル−シリアル変換回路１２に供給される。電源切替回路１７は充電部１５に接続される。
【００１５】
データ発生回路１１は受信装置２に送信すべきパラレルデジタルデータ信号を発生し、パラレル−シリアル変換回路１２に出力する。
【００１６】
パラレル−シリアル変換回路１２は、データ発生回路１１からのパラレルデジタルデータ信号をシリアルデジタルデータ信号（以下、単にシリアルデータ信号という）に変換し、コンデンサ１３に出力する。
【００１７】
コンデンサ１３は、パラレル−シリアル変換回路１２からの交流のシリアルデータ信号を通過し、受信装置２からの電源電圧を遮断する。
【００１８】
低域通過フィルタ１４は、コンデンサ１３を通過したシリアルデータ信号を遮断し、受信装置２からの電源電圧を通過する。
【００１９】
充電部１５は、例えば二次電池あるいはキャパシタであり、受信装置２からの電源電圧によって充電される。
【００２０】
逆電流防止回路１６は、受信装置２から電源電圧が供給されない場合に、充電部１５に充電された電荷が受信装置２側に逆流するのを防ぐ。一例として、逆電流防止回路１６は、アノードが低域通過フィルタ１４に接続され、カソードが電源切替回路１７に接続されたダイオードによって構成される。
【００２１】
電源切替回路１７は、受信装置２から電源電圧が供給される場合には当該電源電圧を充電部１５に供給し、受信装置２から電源電圧が供給されない場合には充電部１５に充電された電圧を電源回路１８に供給する。一例として、電源切替回路１７は、アノードが逆電流防止回路１６に接続され、カソードが充電部１５に接続された第１ダイオードと、アノードが充電部１５に接続され、カソードが逆電流防止回路１６に接続された第２ダイオードとから構成される。
【００２２】
電源回路１８は、受信装置２から電源電圧が供給される場合には当該電源電圧を用いて、受信装置２から電源電圧が供給されない場合には充電部１５に充電された電圧を用いて、データ発生回路１１およびパラレル−シリアル変換回路１２など送信装置１内の各回路を駆動するための電源電圧を生成し、供給する。
【００２３】
受信装置２は、電源電圧源２１と、電源回路２２と、低域通過フィルタ２３と、コンデンサ２４と、シリアル−パラレル変換回路２５と、データ処理回路２６と、負荷電流値検出回路２７と、受信信号有無判定回路２８と、異常判定回路２９と、断線異常通知回路２Ａとを有する。
【００２４】
電源電圧源２１は電源回路２２に接続される。電源回路２２が生成する電源電圧はシリアル−パラレル変換回路２５およびデータ処理回路２６に接続されるとともに、低域通過フィルタ２３の一端に接続される。低域通過フィルタ２３の他端は同軸ケーブル３の芯線３１に接続される。コンデンサ２４の一端は同軸ケーブル３の芯線３１に接続され、他端はシリアル−パラレル変換回路２５に接続される。シリアル−パラレル変換回路２５の出力はデータ処理回路２６に接続される。
【００２５】
負荷電流値検出回路２７は同軸ケーブル３の芯線３１に接続される。受信信号有無判定回路２８はコンデンサ２４の他端に接続される。異常判定回路２９は負荷電流値検出回路２７および受信信号有無判定回路２８に接続される。断線異常通知回路２Ａは異常判定回路２９に接続される。
【００２６】
電源電圧源２１は受信装置２および送信装置１を駆動する直流電源電圧を発生し、電源回路２２に供給する。
【００２７】
電源回路２２は電源電圧源２１からの直流電源電圧を用いて、シリアル−パラレル変換回路２５およびデータ処理回路２６など受信装置２内の各回路を駆動するための電源電圧を生成し、供給する。また、電源回路２２は電源電圧源２１からの直流電源電圧を用いて、送信装置１を駆動するための電源電圧を生成する。
【００２８】
低域通過フィルタ２３は、送信装置１からのシリアルデータ信号を遮断し、電源回路２２によって生成され送信装置１に供給される電源電圧を通過する。
【００２９】
コンデンサ２４は、送信装置１からのシリアルデータ信号を通過し、受信装置２内の直流電源電圧を遮断する。
【００３０】
シリアル−パラレル変換回路２５は、コンデンサ２４からのシリアルデータ信号をパラレルデータ信号に変換し、データ処理回路２６に出力する。
【００３１】
データ処理回路２６はシリアル−パラレル変換回路２５からのパラレルデータ信号を処理する。
【００３２】
負荷電流値検出回路２７は受信装置２から送信装置１に供給される負荷電流値を検出する。
【００３３】
受信信号有無判定回路２８は送信装置１からのシリアルデータ信号の受信有無を判定する。
【００３４】
異常判定回路２９は、負荷電流値検出回路２７による負荷電流値の検出結果と、受信信号有無判定回路２８によるシリアルデータ信号の受信有無の判定結果とに基づいて、同軸ケーブル３の芯線３１に断線異常が生じたか否かを判定する。判定の詳細は図２を用いて後述する。
【００３５】
断線異常通知回路２Ａは同軸ケーブル３の芯線３１が断線したことをネットワークやＨＭＩ（Human Machine Interface）などで送受信システム外に通知する。
【００３６】
このような送受信システムにより、同軸ケーブル３の芯線３１が断線していなければ、送信装置１から受信装置２にシリアルデータ信号を送信でき、かつ、受信装置２から送信装置１に電源電圧を供給できる。一方、同軸ケーブル３の芯線３１が断線したとしても、次に説明するように、受信装置２から送信装置１に電源電圧を供給できなくなるが、送信装置１から受信装置２にシリアルデータ信号を送信できる。
【００３７】
芯線３１が断線すると、受信装置２から送信装置１へ電源を供給できなくなる。すると、電源切替回路１７が機能し、電源回路２２は充電部１５に充電された電圧を用いて送信装置１内の各回路を駆動するための電源電圧を生成する。これにより、芯線３１が断線したとしても、送信装置１内の各回路は一定時間動作可能である。このとき、データ発生回路１１は送信装置１からの電源供給が遮断されたことを示すデータ信号を生成し、受信装置２に送信するようにしてもよい。
【００３８】
なお、動作可能な時間を長くするためには、充電部１５が二次電池であるのが望ましい。特に二次電池の容量が大きいほど送信装置１が動作可能な時間が長くなり、送受信システムが不安定になったり故障したりする前に、ユーザに修理や交換を促すことができる。ただし、動作可能な時間が短くてよいのであれば、充電部１５は繰り返しの充放電に強い耐性を有するキャパシタであってもよい。
【００３９】
芯線３１が断線した場合であっても、充電部１５に充電された電圧を用いて電源回路２２によって生成された電圧が送信装置１内の各回路に供給されていれば、芯線３１の切断面が近接してさえいれば、静電結合容量により、周波数成分が十分に高いシリアルデータ信号の送信は維持される。より詳しく説明する。
【００４０】
断面積Ｓの芯線３１が断線し、切断面が距離ｄだけ離れている場合、切断箇所が真空であるとすると、静電結合容量Ｃは次式で表される。
Ｃ＝ε0×Ｓ／ｄ  （ε0は真空中の誘電率）
【００４１】
一例として、同軸ケーブル３がＬＥＯＮＩ社のＤａｃａｒ  ３８０である場合、直径０．６ｍｍの導線を６本束ねて芯線３１を形成しているので、距離ｄ＝１ｍｍとすると静電結合容量Ｃは以下のように算出される。
Ｃ＝（８．８５４１８７８２×１０12）×６×
（π×（０．６／２×１０-3）2）／（１×１０-3）
＝１５ｐＦ
【００４２】
この時の静電結合容量インピーダンスは、シリアルデータ信号の周波数が１００ＭＨｚの場合には１．０Ωであり、シリアルデータ信号の周波数が１ＧＨｚの場合には０．１Ωである。よって、送信装置１の出力インピーダンスと受信装置２の終端インピーダンスがともに５０Ωの場合、シリアルデータ信号の周波数成分が高ければ殆ど減衰することなく、シリアルデータ信号が送信装置１から受信装置２に送信される。
【００４３】
なお、実際には芯線３１の切断面付近で伝送インピーダンス不整合による信号の反射が発生し、同軸ケーブル３の長さと切断面の位置関係によっては、通過するデータ信号の振幅が影響を受けることもある。
【００４４】
このように送信装置１内に充電部１５を設けることで、芯線３１が断線しても、送信装置１から受信装置２にシリアルデータ信号を送信できる。
【００４５】
同軸ケーブル３の芯線３１が断線した場合、受信装置２側は次のように動作する。芯線３１が断線しても送信装置１からシリアルデータ信号を受信できるため、受信信号有無判定回路２８は送信装置１からのシリアルデータ信号の受信があると判定する。一方、芯線３１が断線すると、受信装置２から送信装置１に電源電圧を供給できなくなる。この場合、受信装置２の電源回路２２から送信装置１に負荷電流がほとんど流れなくなる。よって、負荷電流値検出回路２７が検出する負荷電流値はほぼゼロとなる。このことを利用して、異常判定回路２９は芯線３１の断線異常の有無を判定する。
【００４６】
図２は、異常判定回路２９による判定の一例を説明する図である。本例では、負荷電流値検出回路２７は、負荷電流値検出回路２７によって検出された負荷電流値と第１および第２閾値とを比較して、負荷電流値を「小」、「正常」および「大」のいずれかに分類する。
【００４７】
異常判定回路２９は、負荷電流値が「正常」または「大」である場合、つまり、負荷電流値が第１閾値以上である場合、同軸ケーブル３の芯線３１に断線異常が生じていないと判定する。言い換えると、異常判定回路２９は、負荷電流値が「小」である場合、つまり、負荷電流値が第１閾値未満である場合、同軸ケーブル３の芯線３１に断線異常が生じている（もしくはその可能性がある）と判定する。このように、負荷電流値検出回路２７を設けることで、同軸ケーブル３の芯線３１に断線異常が生じたか否かが判定可能となる。
【００４８】
このような判定結果を断線異常通知回路２Ａが外部に通知することで、送受信システムのユーザは、送信装置１および受信装置２の異常を疑うことなく、同軸ケーブル３の修理あるいは交換が必要であることを認識できる。
【００４９】
さらに、受信信号有無判定回路２８を設けることで、送受信システムのいずれに異常があるか、より詳しくは、送信装置１、受信装置２および同軸ケーブル３のいずれに異常があるかを判定可能となる。
【００５０】
すなわち、負荷電流値が「正常」であり、かつ、データ信号の受信がある場合、異常判定回路２９は送受信システムに異常がないと判定する。一方、負荷電流値が「正常」であり、かつ、データ信号の受信がない場合、異常判定回路２９は同軸ケーブル３の芯線３１は断線していないが、送信装置１および／または受信装置２に異常が生じたと判定する。
【００５１】
負荷電流値が「大」であり、かつ、データ信号の受信がある場合、異常判定回路２９は同軸ケーブル３の芯線３１は断線していないが、送受信システム内に回路異常が生じたと判定する。一方、負荷電流値が「大」であり、かつ、データ信号の受信がない場合、異常判定回路２９は同軸ケーブル３の芯線３１は断線していないが、送信装置１および／または受信装置２に異常が生じたと判定する。
【００５２】
負荷電流値が「小」であり、かつ、データ信号の受信がある場合、異常判定回路２９は同軸ケーブル３の芯線３１は断線しており、送信装置１と受信装置２との間の通信は、断線箇所の静電結合容量によって成立していると判定する。一方、負荷電流値が「小」であり、かつ、データ信号の受信がない場合、異常判定回路２９は送信装置１、受信装置２および／または同軸ケーブル３に異常が生じたと判定する。
【００５３】
以上のように、本実施形態において、送信装置１内に充電部１５を設けることで、同軸ケーブル３の芯線３１が断線した場合であっても送信装置１から受信装置２へのデータ信号の送信を維持できる。また、受信装置２内に負荷電流値検出回路２７を設けることで、同軸ケーブル３の芯線３１に断線が生じたことを認識できる。
【００５４】
なお、上述の実施の形態は、本開示における技術を例示するためのものであるから、特許請求の範囲またはその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本開示は車両周辺監視システムなどに適用可能である。
【符号の説明】
【００５６】
１  送信装置
１１  データ発生回路
１２  パラレル−シリアル変換回路
１３  コンデンサ
１４  低域通過フィルタ
１５  充電部
１６  逆電流防止回路
１７  電源切替回路
１８  電源回路
２  受信装置
２１  電源電圧源
２２  電源回路
２３  低域通過フィルタ
２４  コンデンサ
２５  シリアル−パラレル変換回路
２６  データ処理回路
２７  負荷電流値検出回路
２８  受信信号有無判定回路
２９  異常判定回路
２Ａ  断線異常通知回路
３  同軸ケーブル
３１  芯線
【図１】
2018160869.tif 000003
【図２】
2018160869.tif 000004