(57)【要約】  電源ラインのような非シールド線を有する有線ネットワークでは、本線周波数より上のデータを送信するときに、電磁放射が作られる。本発明による装置は、コモンモード電流（I_cm）を低減又は除去する能動手段を有する。このため、これらの能動手段は、ネットワークの非対称性と相補的であり、継続的又は定期的に測定される人工非対称性を生成する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
非対称の非シールド線を有する有線伝送システムの電磁放射を低減し、ブロードバンド通信用に提供され、伝送信号用の伝送パスを有する装置であって、
供給点でネットワークの非対称性を測定する手段を有し、
非対称信号を能動的に除去又は低減する手段を有することを特徴とする装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置であって、
前記非対称信号を能動的に除去又は低減する手段は、現在測定されているネットワークの非対称性を変化する制御回路を有することを特徴とする装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の装置であって、
前記制御回路は、
・位相及びニュートラルラインとアース又は保護ラインとの間に流れる非対称コモンモード電流用の測定センサと、
・前記非対称コモンモード電流の測定値と非対称電流の公称値とを比較する加算点と
を少なくとも有することを特徴とする装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のうちいずれか１項に記載の装置であって、
前記非対称信号を能動的に除去又は低減する手段は、電流伝送信号と前記加算点の出力信号とを供給され、２つの入力信号に応じて２つの出力信号を計算するコントローラを有することを特徴とする装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のうちいずれか１項に記載の装置であって、
人工非対称性を有する２つの出力を生成するのに適していることを特徴とする装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のうちいずれか１項に記載の装置であって、
前記有線伝送システムは、通信回線、電気設備回線又は電源ラインを有する非シールド線で構成されることを特徴する装置。
【請求項７】
非対称の非シールド線を有する有線伝送システムの電磁放射を低減する方法であって、
前記放射は、本線周波数より上の周波数を有するデータが伝送されたときに生成され、
前記ネットワークの電流の非対称性が測定され、前記ネットワークの非対称性と相補的な人工非対称性を有する２つの出力信号が前記伝送信号から生成されることを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項７に記載の方法であって、
第１の本線結合装置の２次側は、係数(a)で乗算した位相とニュートラルラインとの間の差動モード電圧に対応する第１の本線結合電圧を伝達し、第２の本線結合装置の２次側は、係数(1-a)で乗算した位相とニュートラルラインとの間の差動モード電圧に対応する第２の本線結合電圧を伝達することを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項７又は８に記載の方法であって、
・前記ネットワークの電流の非対称性を測定するステップと、
・測定した非対称性と公称値とを比較するステップと、
・比較の結果をコントローラに供給するステップと、
・比較の結果と供給伝送信号とに応じて前記コントローラの２つの出力信号を計算するステップと、
・第１の前記出力信号に応じて第１の送信機の第１の調整要素を制御するステップと、
・第２の前記出力信号に応じて第２の送信機の第２の調整要素を制御するステップと、
・制御によって生成された分割差動モード電圧を前記ネットワークに結合するステップと
を有することを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項１ないし６のうちいずれか１項に記載の装置の伝送モデム用の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有線伝送システムに関し、特に非構造化ケーブルインフラを有するもの（例えば非シールド電源ライン又は通信回線）に関する。これらの電線路又は伝送システムの非対称性は、非対称信号の望ましくない生成や中継を引き起こす。特に本発明は、このような非対称信号の低減と、これらの信号により生成された不要な電磁放射とを低減することに関する。
【背景技術】
【０００２】
非対称信号を抑制する受動フィルタの方法は、従来から知られている。抑制を実現するために、非対称信号を生成する装置の接続とネットワークの入力との間に、コモンモードフィルタが配置される。このネットワークは、例えば通信ネットワーク又は本線でもよい。このコモンモードフィルタは、不要な非対称信号からネットワークを保護する。
【０００３】
パワーエレクトロニクスにおいて、例えば電気駆動用のトランスデューサ電子機器で非対称信号を能動的に除去することが知られている。
【０００４】
従来の通信ネットワークは、例えば特性インピーダンスのようなパラメータを定めており、対称的であるため、非対称信号の能動的な除去は、従来の通信接続では使用されていない。そのため、非対称干渉電圧用のフィルタがオフラインで開発され得るので、最適化可能である。このように、受動素子を用いた非対称信号の効率的な抑制は、経済的に実現され得る。
【０００５】
従来の通信回線のより線は、埋められるときに鉛、金属又は合成物質で被覆され、又は住居で使用されるときにアルミニウムで被覆される。それに対して、例えばビルの電気設備のような非対称ネットワークはシールド線を有しないため、非対称電流が不要な干渉放射を引き起こす。これらの非対称電流は、電圧補償処理（dV/dtで表す）を受ける電気回路の各部により生成された容量性置換電流（capacitive  substitution  current）であると考えられ得る。非対称電流は、寄生浮遊容量（parasitic  stray  capacitance）により容量性オフセット電流としてそのソースからその周辺（例えば接地電位）に広がり、回線を介してネットワークケーブルに戻る。このように、それは有効アンテナループとして不要な電磁場を放射する大きい信号ループを構成する。例えば、このようなソースは、対称的な有用の信号入力結合を有する電力線通信（PLC：Power-Line  Communication）トランシーバでもよい。
【０００６】
電力線通信で使用される非対称ネットワーク（例えば本線等）の通信接続における非対称信号の適度に大きい抑制は、調整不可能な受動手段のみでは実現できない。その理由は、ネットワークの非対称性は予測不可能で大きいことがあり、有用の差動モード信号が不要な非対称干渉信号に部分的に変換され、ネットワークの非シールド線で高い不要な放射を生じることをもたらすからである。
【０００７】
有線ブロードバンド通信ネットワーク（例えば、xDSL、ケーブルTV、PLC等）について、これらのブロードバンドネットワークの不要な放射の制限値は、いくつかの国で定められている。電気接続（特に非シールドネットワークインフラを使用するもの）でブロードバンド伝送システムを使用する条件は、これらの制限値を順守する。
【０００８】
これらの放射制限値は、通信システムの伝送レベルの上限を定める。例えば、PLC信号をネットワーク回線に供給するレベルは、無線受信に影響を及ぼす放射に導くべきではない。主に、比較的高い周波数の信号電圧（＞50Hz  AC）は、適切に変調されて伝送される情報を有する電力線通信では230Vの本線の電圧に重ねられる。結合は、ニュートラルラインと位相との間で行われることが好ましい。基本的に、電源ラインでメッセージを伝送するために、２つの範囲が区別される。
a)低電圧トランスから家庭用接続まで
b)ビル内
対称信号により生成された場が長距離で急速に減少し、基本的に本線の対称値は非対称値より強く減衰するため、対称信号により生成された場はほとんど無視され得る。
【０００９】
伝送システムの機械的構成による寄生浮遊容量が存在する。これらの浮遊容量は、比較的高い周波数で低インピーダンスを有し、有用の信号の高周波数部分の電流パスを構成する。例えば、高周波数電流は金属製の筐体を介して逆流し得る。個々の回線又は回路の寄生素子は均衡がとれておらず、非対称性が作られ、回線で異なる値を有する信号を生じる。その結果の場はもはや除去されず、非対称又は縦方向の信号の拡大が得られる。結果の非対称電圧は、回線とアースとの間に電流を生じる。非対称電流と結合した場は放射される。この影響は相互的であるため、他のシステムの電磁場は、非対称で伝送システムに干渉電圧を結合する（信号対クロストーク）。非対称性の理由には、例えば次のものがある。
・アースに対する送信機の出力段の非対称性
・非対称的な受信機
・アースに対する非対称的な回線
非対称性に影響を及ぼすパラメータ及びケーブルに沿ったそのランダムな分布は可変である。非対称のコモンモード電流は、抑制することが困難であり、不要な放射の主な原因である。電流回路の非対称性は、対称的な有用の信号を非対称の干渉電圧に不要に変換することを生じる。通常では、対称的なシステムでは信号回線と接地との間に低オームの接続が存在しないため、非対称のコモンモード電流は、寄生結合容量を介してアースに流れる。小さい周波数では、これらのインピーダンスは高オームであり、コモンモード電流及び放射場は小さくなる。周波数の増加とともに、非対称干渉電圧も増加する。回線システムで生じた非対称干渉電圧のリスクを低減するために、アースに関する非対称性の指標が定められる。結合の位置で非対称性を特徴付ける２つの量は、横方向変換損失（TCL：Transverse-Conversion-Loss）及び縦方向変換損失（LCL：Longitudinal-Conversion-Loss）である。LCLを測定するときに、非対称電圧ELは測定位置の本線に供給され、結果の対称電圧VTが測定される。LCLは、以下の式(1)に従ったdB単位における、結合非対称電圧ELに対する測定した対称電圧VTの対数比である。
【００１０】
【数１】
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LCLは、入力結合での対称電圧と非対称電圧との関係を示している。従って、それは、本線回線に有用の信号を対称的に結合するときに予想される非対称干渉信号を推定するために使用され得る。
【００１１】
非対称信号への対称信号の変換のため、不要な放射が生成され、回線に結果の非対称電流の分布が生じる。パラメータLCLは、有線の対称的な有用の信号が不要な非対称干渉信号にどのくらい変換されたかを記述する。LCLは時間依存関係を有する。この依存関係は、ユーザ依存の装置のスイッチオン及びオフと、装置の動作の内部モードとに由来し得る。
【００１２】
TCLを測定するときに、電圧ULは、テスト対象のインピーダンスの値の４分の１の値の直列抵抗で測定される。この抵抗は、信号入力結合の中心点とアースとの間に配置される。電圧ULは、対称電圧UTを供給するときに測定される。TCLは、以下の式(2)に従ったdB単位における、測定した対称電圧ULに対する測定した供給電圧UTの対数比である。
【００１３】
【数２】
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【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
非対称干渉信号を回避又は低減し、それにより、例えば非対称の非シールド線を有する有線ネットワークの電磁放射を低減する装置を提供することが、本発明の目的である。非シールド線を有する有線伝送システムの電磁放射を低減する方法を提供することが、本発明の更なる目的である。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明によれば、前記の目的は、供給点でネットワークの非対称性を測定する手段と、非対称信号を能動的に除去又は低減する手段とを有する装置により、実現される。
【００１６】
本線のような未定義のネットワークでは、LCL及びTCLは、時間及び供給位置とともに変化する。不変の調整を備えたフィルタリングシステムは、これらの変化に対応することができず、電磁放射の変化する非対称特性にも対応することができない。従って、本発明は、適切な手段を用いた非対称信号の能動的な除去又は少なくとも低減を提案する。
【００１７】
非対称信号を能動的に除去又は低減する手段は、現在測定されているネットワークの非対称性に応じて変化する程度まで供給された有用の信号の対称性に影響を及ぼす制御回路を有する。非対称の非シールド回線を備えたネットワークで使用するために、非対称信号を抑制する受動フィルタの使用のみが知られている。パワーエレクトロニクスにおいて、能動素子の使用が知られていることは真実であるが、これは伝送システムの場合ではない。従って、本発明は、予測不可能な動作を有するネットワークにおいて、受動手段を用いるより更に、能動的な適応手段を用いて非対称信号が低減され、更に除去され得るという認識に基づく。これに関して、能動とは、手段の動作が変更可能であるということを意味することがわかる。
【００１８】
本発明の実施例によれば、制御回路は以下の要素を少なくとも有する。
・位相及びニュートラルラインとアース又は保護ラインとの間に流れる非対称コモンモード電流用の測定センサ
・非対称コモンモード電流の測定値と非対称電流の公称値とを比較する加算点
公称値は0Aであることが好ましい。制御回路は、比較器により生成された差動電流が時間とともに変化するように、継続的に又は定期的に動作する。
【００１９】
非対称信号を能動的に除去又は低減する手段は、実際の伝送信号と比較器の出力信号とを供給され、２つの入力信号に応じて２つの出力信号を計算するコントローラを有する。２つの出力信号は、伝送信号の分割を表す。伝送信号が２つの本線結合装置（一方は位相とアースとの間に配置され、他方はニュートラルラインとアースとの間に配置される）で分割されるため、その分割が得られる。
【００２０】
本発明による装置は、人工非対称性を有する２つの出力信号を生成するのに適している。人工非対称性は、ネットワークの実際の非対称性に重ねられたときに、コモンモード電流を実質的に低減又は除去するように、選択される。
【００２１】
本発明による装置は、例えば、通信回線、電気設備回線又は電源ラインを有する非対称の非シールド線を有する有線伝送システムに適している。
【００２２】
本発明の目的はまた、非対称の非シールド線を備えた有線伝送システムの電磁放射を低減する方法を用いて実現され、その放射は、本線周波数より上の周波数を有するデータが伝送されたときに生成され、ネットワークの電流の非対称性が測定され、ネットワークの非対称性と相補的な人工非対称性を有する２つの出力信号が伝送信号から生成される。これに関して、人工とは、実際の対称伝送信号が非対称的であるように変更されることを意味することがわかる。“相補”とは、一方でのネットワークの非対称性と、他方での人工的に生成された非対称性とが混合されたときに、取り消されることを意味することがわかる。
【００２３】
本発明による方法では、第１の本線結合装置の２次側は、係数(a)で乗算した位相とニュートラルラインとの間の差動モード電圧に対応する第１の本線結合電圧を伝達し、第２の本線結合装置の２次側は、係数(1-a)で乗算した位相とニュートラルラインとの間の差動モード電圧に対応する第２の本線結合電圧を伝達する。aの値が0.5に等しくない場合、２次電圧と本線結合電圧との双方は等しくない（すなわち、非対称である）。
【００２４】
本発明の実施例によれば、その方法は、
・ネットワークの電流の非対称性を測定するステップと、
・測定した非対称性と公称値とを比較するステップと、
・比較の結果をコントローラに供給するステップと、
・比較の結果と供給伝送信号とに応じてコントローラの２つの出力信号を計算するステップと、
・第１の出力信号に応じて第１の送信機の第１の調整要素を制御するステップと、
・第２の出力信号に応じて第２の送信機の第２の調整要素を制御するステップと、
・制御によって生成された分割差動モード電圧をネットワークに結合するステップと
を有する。
【００２５】
ネットワークの電流の非対称性は、例えば電流測定センサの誘導電圧により、又はLCL若しくはTCLの判定により測定されてもよい。測定した非対称性と公称値（例えば0）との比較は、加算点で行われてもよい。制御装置の２つの出力信号は、２つの送信機の調整要素の値である。各送信機は、本線結合装置に接続されている。
【００２６】
本発明による装置は、例えば伝送モデムに使用されてもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
本発明について、実施例の概略ブロック図である図１を参照して、一例として以下に説明する。
【００２８】
図１は、非対称の非シールド線を備えた有線伝送システムの電磁放射を低減するための、本発明による装置の実施例の概略ブロック図である。位相P及びニュートラルラインNでの不要な非対称コモンモード電流I_cmは、電流測定センサ1において電圧を誘導する。出力装置2は、電流測定センサ1により検出された誘導電圧の値の比例変換により、コモンモード電流I_cmの実際の値を視覚化する。コモンモード電流I_cmの電流値は、加算点3で公称値I_cm,spから減算される。非対称電流の公称値は0Aであることが好ましい。加算点3での出力信号（差動値I_diff）はコントローラ4に適用される。コントローラ4の第２の入力値は、送信信号Txである。２つの入力量（送信信号Tx及び電流の差動I_diff）に基づいて、コントローラ4は、２つの送信機5及び6を制御する２つの信号を計算する。第１の送信機5は、第１の調整要素7と、第１のインピーダンス8と、送信信号Txaと第１の受信信号Rxaとの間を切り替える第１の切り替え手段9とを有する。第１の送信信号Txaは、切り替え手段9を閉じて、第１の本線結合手段10を介してネットワークに供給される。第１の本線結合装置10の２次側は、以下の式(3)に従って係数aで乗算した差動モード電圧U_dmに対応する第１の本線結合電圧U_NK1を伝達する。
U_NK1=a×U_dm      (3)
第２の送信機6は、第２の調整要素11と、第２のインピーダンス12と、第２の送信信号Txbと第２の受信信号Rxbとの間を切り替える第２の切り替え手段13とを有する。第２の送信信号Txbは、切り替え手段13を閉じて、第２の本線結合手段14を介してネットワークに供給される。第１の本線結合装置14の２次側は、以下の式(4)に従って係数(1-a)で乗算した差動モード電圧U_dmに対応する第１の本線結合電圧U_NK2を伝達する。
U_NK2=-(1-a)×U_dm      (4)
本線結合装置10及び14の２次側の反対の出力は、アース又は接地端子15に接続されている。位相Pと保護ラインSLとの間の２つの寄生浮遊容量C_Str1、及びニュートラルラインNと保護ラインSLとの間に作られた第２の寄生浮遊容量C_Str2は、点線で図示されている。双方の浮遊容量C_Str1及びC_Str2は、保護ラインSLの接地端子16を介してアースに接続されている。
【００２９】
位相PとニュートラルラインNとの間の差動モード電圧U_dmは、第１及び第２の本線結合装置10及び12の２つの２次側の間で非対称的に分割されることが好ましい。すなわち、a≠0.5である。
【００３０】
制御装置4は、出力信号AS1及びAS2を変更することにより、分割（すなわち値a）を制御する。このため、ネットワークの非対称性は装置の入力点で測定され、例えばコモンモード電流I_cmで表される。例えば、測定は、予想のデータ伝送が開始する前に所定の対称比較信号を適用することにより、また、結果の不要な非対称信号の振幅及び位相の同時観測により、行われる。観測された非対称性に基づいて、制御装置4は、伝送信号に人工非対称性を与える。人工非対称性は、入力点で測定されるネットワークの非対称性と擬似相補的である。人工非対称性及びネットワークの電流の非対称性は、理想的には相互に取り消すが、少なくとも電磁放射を低減する。
【００３１】
本発明の変形によれば、伝送信号は、定期的に等間隔でネットワークの非対称性に適合される。本発明の更なる変形によれば、制御回路は継続的に制御される。
【００３２】
要約すると、本発明による装置は、電源ラインのような非シールド線で構成される有線ネットワークで作られる電磁放射を中和するように、コモンモード電流I_cmを低減又は除去する能動手段を有する。このため、これらの能動手段は、ネットワークの非対称性に相補的であり、継続的又は定期的に測定される人工非対称性を生成する。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】非対称の非シールド線を備えた有線伝送システムの電磁放射を低減するための、本発明による装置の実施例の概略ブロック図
【図１】
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【国際調査報告】
2007519297.tif 000006
2007519297.tif 000007