(57)【要約】【課題】従来の端末よりも負荷電流の大きい端末に用いる場合でも、出力電圧の電圧降下を小さくすることのできるインピーダンスアッパ及びそれを用いた端末を提供する。【解決手段】入力端子Ｔ１，Ｔ２と、入力端子Ｔ１にコレクタが電気的に接続されたトランジスタＴＲ１と、トランジスタＴＲ１のエミッタに電気的に接続された出力端子Ｔ３とを備え、トランジスタＴＲ１のベースと基準電位点との間には第１キャパシタＣ１が挿入され、トランジスタＴＲ１のコレクタとベースとは第１インピーダンス素子２１を介して電気的に接続され、トランジスタＴＲ１のエミッタと出力端子Ｔ３との間には第２インピーダンス素子２２が挿入され、第１インピーダンス素子２１は、第１インダクタＬ１を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力端子と、前記入力端子にコレクタが電気的に接続されたトランジスタと、前記トランジスタのエミッタに電気的に接続された出力端子とを備え、
前記トランジスタのベースと基準電位点との間には、キャパシタが挿入され、
前記トランジスタの前記コレクタと前記ベースとは、第１インピーダンス素子を介して電気的に接続され、
前記トランジスタの前記エミッタと前記出力端子との間には、第２インピーダンス素子が挿入され、
前記第１インピーダンス素子は、インダクタを有することを特徴とするインピーダンスアッパ。
【請求項２】
前記第１インピーダンス素子と前記トランジスタの前記ベースとの間には、ダイオードが挿入されることを特徴とする請求項１記載のインピーダンスアッパ。
【請求項３】
前記第２インピーダンス素子は、インダクタを有することを特徴とする請求項１又は２記載のインピーダンスアッパ。
【請求項４】
前記入力端子には、直流電圧に通信信号を重畳させた入力電圧が印加され、
少なくとも前記通信信号の周波数帯域において入力インピーダンスが負性抵抗を持たないように、前記第２インピーダンス素子のインダクタンスと、前記キャパシタの容量との少なくとも何れか一方が設定されることを特徴とする請求項３記載のインピーダンスアッパ。
【請求項５】
前記第１インピーダンス素子は、前記インダクタに直列に電気的に接続される抵抗を有することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載のインピーダンスアッパ。
【請求項６】
線路に接続される請求項１乃至５の何れか１項に記載の前記インピーダンスアッパと、前記インピーダンスアッパを介して前記線路から直流電圧が印加されることで電源を生成する電源部と、前記線路に接続される他の機器との間で通信信号を用いた通信を行う通信部とを備えることを特徴とする端末。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般にインピーダンスアッパ、より詳細には電力と通信信号との分離に用いるインピーダンスアッパ及びそれを用いた端末に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、線路を通信と給電とで共用する技術が種々提案されている。この技術では、通信装置（端末）において通信信号と電力とを分離する回路が必要になり、このような回路が例えば特許文献１に開示されている。
【０００３】
特許文献１に記載の電子チョーク回路は、線路に接続される入力端子となる第１及び第２の端子と、受電部に接続される出力端子となる第３及び第４の端子とを備える。電子チョーク回路は、第１の端子と第３の端子との間にコレクタ−エミッタが挿入されたトランジスタである可変インピーダンス素子と、可変インピーダンス素子と直列に接続されたインダクタ及び抵抗とを備える。第１の端子と第２の端子との間には、抵抗及びコンデンサ（キャパシタ）の直列回路が接続され、キャパシタの一端が可変インピーダンス素子のベースに接続されている。また、第３の端子と第４の端子との間には、別のキャパシタが接続されている。
【０００４】
このような電子チョーク回路では、直流電力に対しては損失が少なく、通信信号に対しては高インピーダンスであることが要求される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−１７１８３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来例の電子チョーク回路（インピーダンスアッパ）では、従来の端末よりも負荷電流の大きい端末に用いる場合、出力電圧の電圧降下が大きくなる虞があった。
【０００７】
本発明は、上記の点に鑑みて為されており、従来の端末よりも負荷電流の大きい端末に用いる場合でも、出力電圧の電圧降下を小さくすることのできるインピーダンスアッパ及びそれを用いた端末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】
本発明のインピーダンスアッパは、入力端子と、前記入力端子にコレクタが電気的に接続されたトランジスタと、前記トランジスタのエミッタに電気的に接続された出力端子とを備え、前記トランジスタのベースと基準電位点との間には、キャパシタが挿入され、前記トランジスタの前記コレクタと前記ベースとは、第１インピーダンス素子を介して電気的に接続され、前記トランジスタの前記エミッタと前記出力端子との間には、第２インピーダンス素子が挿入され、前記第１インピーダンス素子は、インダクタを有することを特徴とする。
【０００９】
このインピーダンスアッパにおいて、前記第１インピーダンス素子と前記トランジスタの前記ベースとの間には、ダイオードが挿入されることが好ましい。
【００１０】
このインピーダンスアッパにおいて、前記第２インピーダンス素子は、インダクタを有することが好ましい。
【００１１】
このインピーダンスアッパにおいて、前記入力端子には、直流電圧に通信信号を重畳させた入力電圧が印加され、少なくとも前記通信信号の周波数帯域において入力インピーダンスが負性抵抗を持たないように、前記第２インピーダンス素子のインダクタンスと、前記キャパシタの容量との少なくとも何れか一方が設定されることが好ましい。
【００１２】
このインピーダンスアッパにおいて、前記第１インピーダンス素子は、前記インダクタに直列に電気的に接続される抵抗を有することが好ましい。
【００１３】
本発明の端末は、線路に接続される上記何れかの前記インピーダンスアッパと、前記インピーダンスアッパを介して前記線路から直流電圧が印加されることで電源を生成する電源部と、前記線路に接続される他の機器との間で通信信号を用いた通信を行う通信部とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は、第１インピーダンス素子がインダクタを有するので、第１インピーダンス素子の抵抗成分が小さくなる。したがって、本発明は、従来の端末よりも負荷電流の大きい端末に用いる場合でも、出力電圧の電圧降下を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１Ａは、本発明の実施形態に係る端末を示すブロック図で、図１Ｂは、本発明の実施形態に係るインピーダンスアッパを示す回路概略図である。
【図２】本発明の実施形態に係るインピーダンスアッパにおける入力インピーダンスの周波数特性を示す図である。
【図３】図３Ａは、本発明の実施形態に係るインピーダンスアッパにおいて、第２インピーダンス素子を第２インダクタにした構成を示す回路概略図で、図３Ｂは、図３Ａに示す回路における入力インピーダンスの周波数特性図である。
【図４】図４Ａは、図３Ａに示す回路において、第２インダクタのインダクタンスを変更した場合の入力インピーダンスの周波数特性を示す図で、図４Ｂは、図３Ａに示す回路における入力端子間の位相の周波数特性を示す図である。
【図５】図５Ａは、図３Ａに示す回路において、第１キャパシタの容量値を調整した場合の入力インピーダンスの周波数特性を示す図で、図５Ｂは、図３Ａに示す回路において、第１キャパシタの容量値を調整した場合の入力端子間の位相の周波数特性を示す図である。
【図６】図６Ａは、図３Ａに示す回路において、第１インピーダンス素子が第２抵抗を有する構成を示す回路概略図で、図６Ｂは、図６Ａに示す回路における入力インピーダンスの周波数特性を示す図である。
【図７】図７Ａ、図７Ｂは、それぞれ受信部で受信した信号の波形図である。
【図８】図８Ａは、図６Ａに示す回路において、第４抵抗を有する構成を示す回路概略図で、図８Ｂは、受信部で受信した信号の波形図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の実施形態に係るインピーダンスアッパ２は、図１Ｂに示すように、入力端子Ｔ１，Ｔ２と、トランジスタＴＲ１と、出力端子Ｔ３，Ｔ４とを備える。トランジスタＴＲ１のコレクタは、入力端子Ｔ１に電気的に接続されている。出力端子Ｔ３は、トランジスタＴＲ１のエミッタに電気的に接続されている。トランジスタＴＲ１のベースと基準電位点との間には、第１キャパシタＣ１が挿入されている。トランジスタＴＲ１のコレクタとベースとは、第１インピーダンス素子２１を介して電気的に接続されている。トランジスタＴＲ１のエミッタと出力端子Ｔ３との間には、第２インピーダンス素子２２が挿入されている。そして、第１インピーダンス素子２１は、第１インダクタＬ１を有する。
【００１７】
また、本発明の実施形態に係る端末１は、図１Ａに示すように、線路１００に接続されるインピーダンスアッパ２と、電源部３と、通信部４とを備える。電源部３は、インピーダンスアッパ２を介して線路１００から直流電圧が印加されることで電源を生成する。通信部４は、線路１００に接続される他の機器（図示せず）との間で通信信号を用いた通信を行う。
【００１８】
以下、本実施形態のインピーダンスアッパ２及びインピーダンスアッパ２を用いた端末１について詳細に説明する。本実施形態のインピーダンスアッパ２は、図１Ａに示すように、データ伝送システムの端末１に用いられる。データ伝送システムは、２線式の線路１００を介して複数台の端末１と伝送ユニット（図示せず）とを相互に接続し、端末１間や、端末１と伝送ユニットとの間でデータ伝送を行うシステムである。このデータ伝送システムでは、線路１００上において、端末１の電源となる直流電圧に、データを変調した高周波の通信信号を重畳させている。端末１では、インピーダンスアッパ２によって直流電圧と通信信号とを分離することで、直流電圧による電源の供給と、通信信号によるデータ伝送とを同一の線路１００を用いて同時に行うことが可能である。
【００１９】
ここで、端末１としては、例えば直流電力により動作するＤＣ機器や、ＤＣ機器の動作を入／切するスイッチ、環境（照度や温度など）を計測するセンサ等が採用される。その他、端末１としては、防災（火災の検知、ガス漏れの検知など）や防犯（侵入者の検知、窓の破壊の検知など）の目的で用いられるセンサも採用される。
【００２０】
伝送ユニットは、線路１００を介して通信信号を送信することにより、例えば端末１に対して動作の指示を与える機能を有する。すなわち、伝送ユニットは、端末１のオン／オフの制御のみならず、端末１の動作の選択や調節といった制御を行う。また、伝送ユニットは、線路１００に接続された各端末１に直流電力を供給する機能を有する。なお、伝送ユニットは、線路１００に接続された各端末１の状態を監視する機能を有していてもよい。
【００２１】
本実施形態の端末１は、図１Ａに示すように、インピーダンスアッパ２と、電源部３と、通信部４と、センサ部５と、処理部６とを備え、検知範囲内における人の存否を検知する人センサである。
【００２２】
インピーダンスアッパ２は、図１Ｂに示すように、一対の入力端子Ｔ１，Ｔ２と、一対の出力端子Ｔ３，Ｔ４とを備える。一対の入力端子Ｔ１，Ｔ２には、線路１００が電気的に接続されている。一方の入力端子Ｔ１には、線路１００を構成する２線のうち高電位側の線１０１が電気的に接続されている。また、他方の入力端子Ｔ２には、線路１００を構成する２線のうち低電位側の線１０２が電気的に接続されている。この入力端子Ｔ２の電位が、基準電位点となる。一対の出力端子Ｔ３，Ｔ４は、電源部３に電気的に接続されている。
【００２３】
また、インピーダンスアッパ２は、トランジスタＴＲ１と、第１インピーダンス素子２１と、第２インピーダンス素子２２とを備える。トランジスタＴＲ１は、ｎｐｎ型のバイポーラトランジスタであって、コレクタが入力端子Ｔ１に電気的に接続されている。トランジスタＴＲ１のコレクタとベースとは、第１インピーダンス素子２１及び第１ダイオードＤ１の直列回路を介して電気的に接続されている。ここでは、第１インピーダンス素子２１は第１インダクタＬ１である。また、第１ダイオードＤ１は、アノードが第１インピーダンス素子２１に、カソードがトランジスタＴＲ１のベースに電気的に接続されている。
【００２４】
トランジスタＴＲ１のベースと入力端子Ｔ２との間には、第１キャパシタＣ１が挿入されている。換言すれば、トランジスタＴＲ１のベースと基準電位点との間には、キャパシタ（第１キャパシタＣ１）が挿入されている。第１キャパシタＣ１と入力端子Ｔ２との接続点には、出力端子Ｔ４が電気的に接続されている。トランジスタＴＲ１のエミッタは、第２インピーダンス素子２２を介して出力端子Ｔ３に電気的に接続されている。ここでは、第２インピーダンス素子２２は第１抵抗Ｒ１である。また、第１抵抗Ｒ１と出力端子Ｔ３との接続点と、出力端子Ｔ４との間には、平滑用の第２キャパシタＣ２が挿入されている。
【００２５】
以下、インピーダンスアッパ２の動作について説明する。入力端子Ｔ１，Ｔ２間には、線路１００を通して、直流電圧に通信信号が重畳された入力電圧が印加される。すると、トランジスタＴＲ１のベースには、第１インピーダンス素子２１及び第１ダイオードＤ１を介してベース電流が流れる。このため、トランジスタＴＲ１のコレクタ−エミッタ間が導通するので、出力端子Ｔ３，Ｔ４間に直流電圧が印加される。出力端子Ｔ３，Ｔ４には負荷（ここでは、電源部３）が接続されているので、負荷に直流電流が供給される。また、入力端子Ｔ１，Ｔ２間に印加される電圧の交流成分（通信信号）は、第１インピーダンス素子２１及び第１キャパシタＣ１によって減衰させられる。また、第１インピーダンス素子２１及びトランジスタＴＲ１により、通信信号に対する入力インピーダンスは高インピーダンスとなる。したがって、インピーダンスアッパ２は、高周波の通信信号を遮断し、直流電力を通過させるリプルフィルタとして機能する。
【００２６】
電源部３は、例えばＤＣ／ＤＣコンバータ等で構成されており、インピーダンスアッパ２を介して線路１００から直流電圧が印加される。電源部３は、印加された直流電圧を所望の大きさの直流電圧に変換して出力する。そして、電源部３は、通信部４、センサ部５、処理部６の各々に直流電圧を供給する。したがって、通信部４、センサ部５、処理部６の各々は、電源部３から供給される直流電圧により電源を得る。すなわち、電源部３は、線路１００からインピーダンスアッパ２を介して直流電圧を印加されることで電源を生成する。
【００２７】
通信部４は、送信部４０と、受信部４１とを備える。送信部４０は、処理部６から与えられたデータを変調して通信信号に変換し、線路１００を介して他の機器（ここでは、他の端末１や伝送ユニット）に向けて送信する機能を備える。受信部４１は、線路１００を介して他の機器からの通信信号を受信し、受信した通信信号を復調してデータに変換して処理部６に与える機能を備える。なお、本実施形態の端末１では、通信部４は、送信部４０と受信部４１とで別体に構成されているが、送信部４０と受信部４１とを一体に構成してもよい。
【００２８】
センサ部５は、撮像素子５０と、画像処理部５１とで構成されている。撮像素子５０は、撮像の対象となる領域（すなわち、検知範囲）からレンズ（図示せず）に入ってくる光を電気信号に変換し、画像処理部５１に出力する。撮像素子５０としては、例えばＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサや、ＣＣＤ（ChargeCoupled Device）イメージセンサが用いられる。
【００２９】
画像処理部５１は、例えばＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）で構成されている。画像処理部５１は、撮像素子５０の出力する電気信号に基づいて所定の形式（例えば、ＹＵＶ形式）のディジタル・データ、例えばＲＡＷデータといった静止画データを作成し、処理部６に出力する。すなわち、画像処理部５１は、検知範囲の画像データである静止画データを処理部６に向けて順次出力する。
【００３０】
処理部６は、例えばマイクロコンピュータやＤＳＰ（Digital Signal Processor）で構成されている。処理部６は、所定の時間間隔で、画像処理部５１から取り込む画像データに基づいて人の存否を検知する検知処理を実行する。以下、検知処理の一例を示す。処理部６は、検知範囲に人が存在していない状況で撮像された画像データを背景データとしてメモリ（図示せず）に予め記憶しておく。そして、処理部６は、画像処理部５１から取り込む画像データと背景データとの差分を求め、その差分画像から人の輪郭や人の領域に対応した画素領域を抽出する。処理部６は、この画素領域を抽出すれば検知範囲内に人が存在すると判断し、抽出しなければ検知範囲内に人が存在しないと判断する。
【００３１】
処理部６は、検知範囲内における人の存否のデータを送信部４０に与える。そして、送信部４０は、当該データを通信信号に変換して、線路１００に接続された他の機器に向けて送信する。なお、処理部６は、人の存否を検知する他に、上記の画素領域を抽出した位置やその数に基づいて、検知範囲内での人の位置や人数を求めるように構成してもよい。この構成では、検知範囲内における人の存否のみならず、検知範囲内における人の位置や人数のデータを送信部４０に与えればよい。
【００３２】
ここで、従来例の電子チョーク回路では、入力端子Ｔ１，Ｔ２の間に抵抗及びコンデンサの直列回路を電気的に接続している。すなわち、従来例の電子チョーク回路では、第１インピーダンス素子２１が抵抗で構成されている。この構成では、端末１の負荷電流が小さい場合には問題ないが、端末１の負荷電流が大きい場合には、抵抗での電圧降下が大きくなる。なお、端末１の負荷電流とは、インピーダンスアッパ２を介して電源部３に供給される直流電流である。従来では、端末１として電力を計測する機能を有する電力メータ等が用いられており、このような端末１では負荷電流は小さい。
【００３３】
一方、本実施形態の端末１では、既に述べたように、例えば人の存否の検知処理の他に、検知範囲内における人の位置や人数を演算する処理を処理部６で実行する場合がある。この場合、処理部６での処理が重くなり、従来の端末１と比較して端末１の負荷電流が大きくなる。勿論、本実施形態の端末１が人センサ以外であっても、端末１で実行する処理が重ければ負荷電流は大きくなる。
【００３４】
そして、端末１の負荷電流が大きい場合には、トランジスタＴＲ１の直流電流増幅率にも寄るが、ベース電流も大きくなる。このため、従来の電子チョーク回路のように第１インピーダンス素子２１が抵抗であれば、ベース電流が抵抗を流れることによる電圧降下が大きくなり、出力電圧の電圧降下が無視できない程大きくなる虞がある。
【００３５】
そこで、本実施形態のインピーダンスアッパ２では、第１インピーダンス素子２１をインダクタ（第１インダクタＬ１）で構成している。このため、第１インピーダンス素子２１の抵抗成分は、第１インピーダンス素子２１を抵抗で構成する場合と比較して小さくなる。したがって、本実施形態のインピーダンスアッパ２では、第１インピーダンス素子２１にベース電流が流れることによる電圧降下を小さくすることができる。
【００３６】
ここで、本発明者らは、図１Ｂに示す回路において、第１インピーダンス素子２１を抵抗で構成した場合と、第１インダクタＬ１で構成した場合とで実際に測定し、インピーダンスアッパ２の出力電圧を比較した。この測定では、入力端子Ｔ１，Ｔ２間に入力する入力電圧（すなわち、線路１００の線間電圧）を２４Ｖ、端末１の負荷電流を３０ｍＡ、第１抵抗Ｒ１の抵抗値を３０Ωとした。また、この測定では、第１キャパシタＣ１及び第２キャパシタＣ２の容量値をそれぞれ１μＦとした。
【００３７】
測定の結果、第１インピーダンス素子２１を抵抗（抵抗値が２０ｋΩ）で構成した場合、インピーダンスアッパ２の出力電圧は１７．５Ｖとなった。すなわち、インピーダンスアッパ２の出力電圧の電圧降下は、６．５Ｖである。一方、第１インピーダンス素子２１を第１インダクタＬ１（インダクタンスが１０ｍＨ）で構成した場合、インピーダンスアッパ２の出力電圧は２０．０Ｖとなった。すなわち、本実施形態のインピーダンスアッパ２の出力電圧の電圧降下は４．０Ｖであり、第１インピーダンス素子２１を抵抗で構成した場合と比較して小さくなった。
【００３８】
ここで、本実施形態のインピーダンスアッパ２における入力インピーダンスの周波数特性を図２に示す。図２に示すように、この入力インピーダンスの周波数特性では、第１インダクタＬ１の自己共振周波数付近（ここでは、２００ｋＨｚ付近）にピークが生じる。しかしながら、本実施形態のインピーダンスアッパ２では、通信信号の周波数帯域が凡そ３０ｋＨｚ〜１５０ｋＨｚであり、ピークが生じる周波数帯域を避けているので問題ない。
【００３９】
上述のように、本実施形態のインピーダンスアッパ２では、第１インピーダンス素子２１がインダクタ（第１インダクタＬ１）を有するので、第１インピーダンス素子２１の抵抗成分（レジスタンス）が小さくなる。したがって、本実施形態のインピーダンスアッパ２は、従来の端末１よりも負荷電流の大きい端末１に用いる場合でも、出力電圧の電圧降下を小さくすることができる。
【００４０】
ここで、本実施形態の端末１は人センサに限定されず、他の機能を有する端末であってもよい。本実施形態の端末１は、線路１００に接続される本実施形態のインピーダンスアッパ２と、電源部３と、通信部４とを少なくとも備えた構成であればよい。
【００４１】
なお、本実施形態のインピーダンスアッパ２では、図１Ｂに示すように、第１インダクタＬ１（第１インピーダンス素子２１）と、トランジスタＴＲ１のベースとの間にダイオード（第１ダイオードＤ１）を挿入している。このため、本実施形態のインピーダンスアッパ２では、トランジスタＴＲ１のベース電圧を第１ダイオードＤ１の順方向電圧により意図的に降下させている。このため、この構成では、トランジスタＴＲ１のベースに電流が流れ易くなり、第１ダイオードＤ１を挿入しない場合と比較してインピーダンスアッパ２の入力インピーダンスを高めることができる。なお、第１ダイオードＤ１を挿入することにより、第１ダイオードＤ１の順方向電圧の分だけ電圧降下が生じるが、入力電圧に対して順方向電圧は非常に小さいので、問題ない。
【００４２】
また、本実施形態のインピーダンスアッパ２では、図３Ａに示すように、第２インピーダンス素子２２をインダクタ（第２インダクタＬ２）で構成するのが望ましい。この構成では、第２インピーダンス素子２２の抵抗成分を小さくすることができる。したがって、この構成では、第２インピーダンス素子２２を第１抵抗Ｒ１で構成した場合と比較して、出力電圧の電圧降下を更に抑えることができる。
【００４３】
ここで、本発明者らは、図３Ａに示す回路において実際に測定した。この場合のインピーダンスアッパ２の入力インピーダンスの周波数特性を図３Ｂに示す。図３Ａに示す回路では、第２インピーダンス素子２２として、第１抵抗Ｒ１の代わりに、インダクタンスが２．２ｍＨの第２インダクタＬ２を設けている。図３Ｂに示すように、この入力インピーダンスの周波数特性では、第１キャパシタＣ１及び第２インダクタＬ２が共振回路を構成するため、その共振周波数付近（ここでは、５ｋＨｚ付近）にピークが生じる。しかしながら、このインピーダンスアッパ２では、通信信号の周波数帯域が凡そ３０ｋＨｚ〜１５０ｋＨｚであり、ピークが生じる周波数帯域を避けているので問題ない。
【００４４】
ところで、上記のように、第２インピーダンス素子２２を第２インダクタＬ２で構成した場合、第１キャパシタＣ１及び第２インダクタＬ２の共振により、以下の問題を生じる虞がある。例として、本発明者らは、図３Ａに示す回路において、第２インダクタＬ２のインダクタンスを２２０μＨとして実際に測定した。この場合のインピーダンスアッパ２の入力インピーダンスの周波数特性を図４Ａに、入力端子Ｔ１，Ｔ２間の位相の周波数特性を図４Ｂに示す。図４Ｂに示すように、第１キャパシタＣ１及び第２インダクタＬ２の共振によるピーク付近の周波数帯域で、入力端子Ｔ１，Ｔ２間の位相が９０度を超えて変化している。このように、入力端子Ｔ１，Ｔ２間の位相が９０度を超えると、インピーダンスアッパ２が負性抵抗を持ち、通信信号の周波数によっては発振する虞がある。なお、負性抵抗とは、インピーダンスアッパ２の入力インピーダンスの抵抗成分が負の値となることを示す。
【００４５】
そこで、本実施形態のインピーダンスアッパ２では、第２インダクタＬ２のインダクタンス、又は第１キャパシタＣ１の容量値の少なくとも何れか一方を大きくするのが望ましい。すなわち、少なくとも通信信号の周波数帯域において入力インピーダンスが負性抵抗を持たないように、第２インピーダンス素子２２のインダクタンスと、キャパシタ（第１キャパシタＣ１）の容量との少なくとも何れか一方が設定されるのが望ましい。
【００４６】
例として、本発明者らは、図３Ａに示す回路において、第１キャパシタＣ１の容量値を１μＦから４７μＦに変更して実際に測定した。この場合のインピーダンスアッパ２の入力インピーダンスの周波数特性を図５Ａに、入力端子Ｔ１，Ｔ２間の位相の周波数特性を図５Ｂに示す。この場合、図５Ａに示すように、通信信号の周波数帯域において、第１キャパシタＣ１及び第２インダクタＬ２の共振によるピークが生じない。また、この場合、図５Ｂに示すように、通信信号の周波数帯域において位相が凡そ６０度であり、位相が９０度を上回らない。
【００４７】
上述のように、この構成では、通信信号の周波数帯域（例えば、３０ｋＨｚ〜１５０ｋＨｚ）において位相が９０度を上回らず、インピーダンスアッパ２が負性抵抗を持たない。したがって、この構成では、通信信号の周波数帯域においてインピーダンスアッパ２の発振を起こり難くすることができる。
【００４８】
ところで、本実施形態の端末１を用いたデータ伝送システムにおいて、例えば線路１００に数百台の端末１を接続し、且つ線路１００の長さが１〜数ｋｍであると仮定する。この場合、通信状況の悪い端末１では、受信部４１が通信信号を安定して受信できない虞がある。図７Ａに、通信状況の悪い端末１の受信部４１で受信した信号の波形を示す。ここで、受信部４１では、ノイズを考慮して、受信した信号のレベルと予め設定してある閾値ＴＨ１とを比較し、信号のレベルが閾値ＴＨ１を上回ると通信信号を受信したと判断する。図７Ａに示す例では、受信した信号のレベルが閾値ＴＨ１を上回らないことがあり、受信部４１が通信信号を安定して受信できない虞がある。
【００４９】
そこで、本実施形態のインピーダンスアッパ２では、図６Ａに示すように、第１インダクタＬ１と直列に第２抵抗Ｒ２を電気的に接続するのが望ましい。換言すれば、第１インピーダンス素子２１は、インダクタ（第１インダクタＬ１）と直列に接続される抵抗（第２抵抗Ｒ２）を有するのが望ましい。図６Ａに示す回路では、トランジスタＴＲ１のコレクタとエミッタとの間に第２ダイオードＤ２を挿入している。第２ダイオードＤ２は、アノードがトランジスタＴＲ１のエミッタに、カソードがトランジスタＴＲ１のコレクタに電気的に接続されている。この第２ダイオードＤ２は、トランジスタＴＲ１のコレクタ−エミッタ間に逆電圧が印加された場合に、トランジスタＴＲ１に過大な電流が流れるのを回避するために用いられる。
【００５０】
例として、本発明者らは、図６Ａに示す回路において、第２抵抗Ｒ２の抵抗値を１ｋΩ、第２インダクタＬ２のインダクタンスを５６０μＨとして実際に測定した。なお、第１インダクタＬ１のインダクタンスは１０ｍＨ、第１キャパシタＣ１及び第２キャパシタＣ２の容量値は各々１μＦである。この場合のインピーダンスアッパ２の入力インピーダンスの周波数特性を図６Ｂに示す。また、この回路を用いた端末１を通信状況の悪い場所に設置した場合において、受信部４１で受信した信号の波形を図７Ｂに示す。図７Ｂに示すように、この回路を用いた端末１では、図７Ａに示す波形と比較して、受信部４１で受信した信号の振幅の最小値が大きくなっている。そして、この回路を用いた端末１では、受信部４１で受信した信号のレベルが全て閾値ＴＨ１を上回っており、受信部４１が通信信号を安定して受信していることがわかる。
【００５１】
上述のように、この構成では、第１インピーダンス素子２１を第１インダクタＬ１のみで構成する場合と比較して、インピーダンスアッパ２の通信信号に対する入力インピーダンスを大きくすることができる。したがって、受信部４１で受信する信号の振幅を大きくすることができ、受信部４１における通信信号の受信の安定化を図ることができる。
【００５２】
なお、図６Ａに示すインピーダンスアッパ２では、第１インピーダンス素子２１を抵抗のみで構成する場合と比較して、第２抵抗Ｒ２の抵抗値は小さくてもよい。このため、図６Ａに示すインピーダンスアッパ２では、ベース電流が第２抵抗Ｒ２を流れることによる電圧降下も小さい。
【００５３】
更に、図８Ａに示すように、トランジスタＴＲ１のベースと第１キャパシタＣ１との間に、抵抗（第４抵抗Ｒ４）を挿入するのが望ましい。例として、図８Ａに示す回路において第４抵抗Ｒ４の抵抗値を１５０Ωとし、この回路を用いた端末１を通信状況の悪い場所に設置した場合において、受信部４１で受信した信号の波形を図８Ｂに示す。この構成では、図８Ｂに示すように、受信部４１で受信する信号の振幅の最小値をより大きくすることができるので、受信部４１における通信信号の受信の更なる安定化を図ることができる。
【００５４】
なお、本実施形態の端末１及びインピーダンスアッパ２の説明において示した第１インダクタＬ１や第１キャパシタＣ１等の各部品のパラメータは一例であり、各部品のパラメータは適宜変更してもよい。
【符号の説明】
【００５５】
１  端末
２  インピーダンスアッパ
２１  第１インピーダンス素子
２２  第２インピーダンス素子
３  電源部
４  通信部
Ｃ１  第１キャパシタ
Ｄ１  第１ダイオード
Ｌ１  第１インダクタ
Ｌ２  第２インダクタ
Ｒ２  第２抵抗
Ｔ１，Ｔ２  入力端子
Ｔ３，Ｔ４  出力端子
ＴＲ１  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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