(57)【要約】【課題】従来よりも相対的に高い周波数帯域における伝送損失を低減する。【解決手段】端末装置ＴＵｎの入力インピーダンスが通信線Ｌｓの特性インピーダンスよりも高い場合に、端末装置ＴＵｎと通信線Ｌｓの接続箇所において誘導型のインピーダンス素子Ｚを通信線Ｌｓの線間に挿入すれば、通信線Ｌｓからみた端末装置ＴＵｍの入力インピーダンスが端末装置ＴＵｎ単体の入力インピーダンスとインピーダンス素子Ｚのインピーダンスとの合成インピーダンスとなるから、相対的に低い周波数帯域における入力インピーダンスを端末装置ＴＵｎ単体の入力インピーダンスに対して低下させることができる。故に、ベースバンド伝送を行う場合であれば従来よりも高い周波数帯域を使うことで通信速度の高速化が図れ、また、パスバンド伝送を行う場合であれば変調周波数として採用する帯域の選択肢を高周波数帯域に設定して同じく高速化が図れる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の端末装置が一対の平衡線路からなる通信線によって相互に接続され、通信線からみた各端末装置の入力インピーダンスが通信線の特性インピーダンスよりも高インピーダンスである通信システムにおける伝送損失の制御方法であって、
端末装置と通信線の接続箇所又はその近傍において誘導型のインピーダンス素子を通信線の線間に挿入することを特徴とする通信システムにおける伝送損失の制御方法。
【請求項２】
複数の端末装置が一対の平衡線路からなる通信線によって相互に接続され、通信線から各端末装置への入力インピーダンスが通信線の特性インピーダンスよりも高インピーダンスである通信システムであって、
各端末装置は、通信線が接続される接続端子と、接続端子に接続された通信線を介してデータの送受信を行う送受信手段と、通信線と接続端子の接続箇所又はその近傍において通信線の線間に挿入される誘導型のインピーダンス素子とを備えたことを特徴とする通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信システムにおける伝送損失の制御方法並びに通信システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数の端末装置が一対の平衡線路からなる通信線によって相互に接続された通信システムが提供されている（例えば、特許文献１，２参照）。また、近年のネットワーク技術の進展に伴い、配線形態（トポロジ）の自由度を高くする、いわゆるフリートポロジ化の要望が強まっており、一部では既に実現されている。
【０００３】
例えば、図８に示す従来システムでは、複数（図示例では１０台）の端末装置ＴＵ１〜ＴＵ１０が一対の平衡線路からなる通信線Ｌｓによってスター配線（スター型トポロジ）並びにバス配線（バス型トポロジ）で接続されている。ここで、通信線Ｌｓからみた端末装置ＴＵｎ（ｎ＝１，２，…，１０）の入力インピーダンスが通信線Ｌｓの特性インピーダンスよりも高インピーダンスとなっている。
【特許文献１】特開２００４−４８４９９号公報
【特許文献２】特開平９−２９４２５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記従来システムの端末装置ＴＵｎ間で通信を行う場合、通信線Ｌｓの線路長（配線長）に起因した定在波の影響によって伝送損失が生じる。例えば、図２（ａ）は横軸を通信に使用する信号の周波数、縦軸を伝送損失として２台の端末装置ＴＵ１，ＴＵ１０間における伝送損失の周波数特性を示している。図２（ａ）から明らかなように、おおよそ１〜２ＭＨｚの帯域では定在波の影響が小さいために信号の減衰量が抑えられて伝送損失が相対的に少ないのに比べ、周波数が高くなるにつれて定在波の影響が大きくなるため、伝送損失が大幅に増大する周波数帯が生じる。一方、端末装置ＴＵｎの入力インピーダンスを通信線Ｌｓの特性インピーダンスと整合（インピーダンスマッチング）させて反射の影響を少なくすることもできるが、その場合、全ての周波数帯域に渡って伝送損失が大きくなる。端末装置ＴＵｎの入力インピーダンスが通信線Ｌｓの特性インピーダンスに比べて高い場合、伝送損失が大幅に増大する周波数帯は線路長によって変わるが、端末装置ＴＵ１〜ＴＵ１０を接続する通信線Ｌｓの線路長が均一であるということは少なく、同一システムにおいて常に伝送損失が少ない周波数帯はせいぜい数１００ｋＨｚ程度の帯域でしかない。従って、より高速の通信を行うためには、前記数１００ｋＨｚ程度の帯域よりも高い周波数帯域における伝送損失を低減する必要がある。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みて為されたものであり、その目的は、従来よりも相対的に高い周波数帯域における伝送損失を低減することが可能な通信システムにおける伝送損失の制御方法並びに通信システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１の発明は、上記目的を達成するために、複数の端末装置が一対の平衡線路からなる通信線によって相互に接続され、通信線からみた各端末装置の入力インピーダンスが通信線の特性インピーダンスよりも高インピーダンスである通信システムにおける伝送損失の制御方法であって、端末装置と通信線の接続箇所又はその近傍において誘導型のインピーダンス素子を通信線の線間に挿入することを特徴とする。
【０００７】
請求項２の発明は、上記目的を達成するために、複数の端末装置が一対の平衡線路からなる通信線によって相互に接続され、通信線から各端末装置への入力インピーダンスが通信線の特性インピーダンスよりも高インピーダンスである通信システムであって、各端末装置は、通信線が接続される接続端子と、接続端子に接続された通信線を介してデータの送受信を行う送受信手段と、通信線と接続端子の接続箇所又はその近傍において通信線の線間に挿入される誘導型のインピーダンス素子とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１，２の発明によれば、端末装置と通信線の接続箇所又はその近傍において誘導型のインピーダンス素子を通信線の線間に挿入するので、所望の周波数帯における伝送損失を低減することができ、その結果、従来よりも高速な通信を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００１０】
（実施形態１）
図１（ａ）に本実施形態の通信システムのシステム構成図を示し、図１（ｂ）に端末装置ＴＵｎ（ｎ＝１，２，…，１０）のブロック図を示す。本実施形態の通信システムが従来の通信システムと異なる点は、端末装置ＴＵｎと通信線Ｌｓの接続箇所又はその近傍において誘導型のインピーダンス素子（例えば、インダクタ）Ｚを通信線Ｌｓの線間に挿入していることである。
【００１１】
端末装置ＴＵｎは、通信線Ｌｓを介したベースバンド伝送やＱＡＭ（直交振幅変調）などのパスバンド伝送によって通信を行う回路部１と、一対の平衡線路からなる通信線Ｌｓが接続される端子を具備した接続部２とを備えている。なお、本実施形態ではインピーダンス素子Ｚを別部品とし、接続部２と通信線Ｌｓの接続箇所に外付けで接続している。このため、従来の通信システムにも容易にインピーダンス素子Ｚを導入することができる。但し、図３に示すように端末装置ＴＵｎにインピーダンス素子Ｚを内蔵する構成としても構わない。インピーダンス素子Ｚを端末装置ＴＵｎに内蔵すれば、環境の変化によるインピーダンス素子Ｚの特性劣化を抑えることができる。
【００１２】
ところで、通信線Ｌｓの特性インピーダンスと端末装置ＴＵｎの入力インピーダンスがインピーダンスマッチングしていれば、通信線Ｌｓと端末装置ＴＵｎとの接続端で信号の反射は生じないが、端末装置ＴＵｎの入力インピーダンスが通信線Ｌｓの特性インピーダンスよりも高い場合、通信線Ｌｓと端末装置ＴＵｎとの接続端では自由端反射が発生し、また、端末装置ＴＵｎの入力インピーダンスが通信線Ｌｓの特性インピーダンスよりも低い場合には、通信線Ｌｓと端末装置ＴＵｎとの接続端で固定端反射が発生する。
【００１３】
例えば、図２（ａ）は横軸を通信に使用する信号の周波数、縦軸を伝送損失として、入力インピーダンスが通信線Ｌｓの特性インピーダンスよりも高い２台の端末装置ＴＵ１，ＴＵ１０間における伝送損失の周波数特性を示し、同じく図２（ｂ）は入力インピーダンスが通信線Ｌｓの特性インピーダンスよりも低い場合の伝送損失の周波数特性を示している。図２（ａ），（ｂ）に示すように、通信線Ｌｓと端末装置ＴＵｎとの接続端で発生する反射の種類（自由端反射と固定端反射）によって伝送損失が極大値をとる周波数が変化している。なお、図２（ａ），（ｂ）に示した特性は伝送損失に対する反射の影響を分かりやすくするために通信線Ｌｓの分岐点から端末装置ＴＵｎまでの配線長を全て同一としているが、実際の配線形態では同じになっている場合の方が少なく、よって、高周波（１００ｋＨｚ以上）の伝送損失は一様に大きくなる。
【００１４】
自由端反射の場合、通信線Ｌｓの分岐点から各端末装置ＴＵｎまでの線路長をｌ、通信線Ｌｓの比誘電率をεｒとすると、伝送損失が極大値を取る周波数ｆｘは下式で求められる。但し、ｍは自然数である。
【００１５】
ｆｘ＝３×１０8／ｌ×（εｒ）-1/2×（２ｍ−１）
同じく固定端反射の場合に伝送損失が極大値を取る周波数ｆｙは下式で求められる。但し、ｍは自然数である。
【００１６】
ｆｙ＝３×１０8／ｌ×（εｒ）-1/2×（２ｍ−２）
図２（ａ）（ｂ）はｌ＝１０メートル、εｒ＝２．３としたときの周波数特性を示しており、自由端反射の場合の周波数ｆｘは約５ＭＨｚ，１５ＭＨｚ，２５ＭＨｚとなり、固定端反射の場合の周波数ｆｙは約０ＭＨｚ，１０ＭＨｚ，２０ＭＨｚとなる。但し、図２（ｂ）の固定端反射の場合、分岐点で反射した反射波に起因する定在波の影響によって、周波数ｆｙでの伝送損失がその近傍の伝送損失よりも若干低くなる。
【００１７】
而して、端末装置ＴＵｎの入力インピーダンスが通信線Ｌｓの特性インピーダンスよりも高い場合（自由端反射が生じる場合）に、端末装置ＴＵｎと通信線Ｌｓの接続箇所において誘導型のインピーダンス素子Ｚを通信線Ｌｓの線間に挿入すれば、通信線Ｌｓからみた端末装置ＴＵｍの入力インピーダンスが端末装置ＴＵｎ単体の入力インピーダンスとインピーダンス素子Ｚのインピーダンスとの合成インピーダンスとなるから、相対的に低い周波数帯域における入力インピーダンスを端末装置ＴＵｎ単体の入力インピーダンスに対して低下させることができる。そのため、通信線Ｌｓと端末装置ＴＵｎとの接続端で生じる反射は、相対的に低い周波数帯域では固定端反射となるが、周波数が高くなるにつれて自由端反射へと変化する。図２（ｃ）は横軸を通信に使用する信号の周波数、縦軸を伝送損失として、インピーダンス素子Ｚを接続した２台の端末装置ＴＵ１，ＴＵ１０間における伝送損失の周波数特性を示している。図２（ａ）と図２（ｃ）を比較すると、インピーダンス素子Ｚを接続していない時の周波数特性では１〜２ＭＨｚの周波数帯域における伝送損失が極大となっているのに対し（図２（ａ）参照）、インピーダンス素子Ｚを接続している時の周波数特性では同じ１〜２ＭＨｚの周波数帯域における伝送損失が極小となっている（図２（ｃ）参照）。このことはインピーダンス素子Ｚを接続しているすべての端末装置ＴＵｎに当て嵌まることであるから、結局のところ、ベースバンド伝送を行う場合であれば従来よりも高い周波数帯域を使うことで通信速度の高速化が図れ、また、パスバンド伝送を行う場合であれば変調周波数として採用する帯域の選択肢を高周波数帯域に設定して同じく高速化が図れることになる。
【００１８】
ここで、図４に示すようにディップスイッチなどからなりインピーダンス素子Ｚの接続の有無が設定される設定部３と、設定部３の設定状況（インピーダンス素子Ｚの接続有り又は無し）に応じて回路部１に対して通信速度を低速と高速の２種類のうちから択一的に選択させる通信速度選択部４とを端末装置ＴＵｎに備えてもよい。例えば、インピーダンス素子Ｚを接続して設定部３に接続有りと設定すると通信速度選択部４が高速の通信速度を選択して回路部１に通知し、回路部１では、ベースバンド伝送を行う場合であれば従来よりも高い周波数帯域を使うことで通信速度を高速化し、また、パスバンド伝送を行う場合であれば変調周波数として採用する帯域の選択肢を高周波数帯域に設定して同じく高速化する。
【００１９】
あるいは、図５に示すように信号線Ｌｓと接続部２との接続端間に直流電圧を印加することでインピーダンス素子Ｚの接続の有無を判定する判定部５を設定部３の代わりに設け、判定部５の判定結果（インピーダンス素子Ｚの接続有り又は無し）に応じて通信速度選択部４が回路部１に対して通信速度を低速と高速の２種類のうちから択一的に選択させるようにしても構わない。
【００２０】
（実施形態２）
図６に本実施形態における端末装置ＴＵｎ（ｎ＝１，２，…，１０）のブロック図を示す。本実施形態における端末装置ＴＵｎは、高速時に使用する周波数帯域のテスト信号を信号線Ｌｓに送出するテスト信号送信部６と、互いにインピーダンス値の異なる複数のインダクタの並列回路及び何れか一つのインダクタを択一的に信号線Ｌｓと接続部２との接続端間に接続するスイッチ要素からなるインピーダンス素子部７と、テスト信号送信部６並びにインピーダンス素子部７を制御する制御部８とを備えている。但し、基本的な構成は実施形態１と共通であるから、共通の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００２１】
本実施形態においては、例えば、端末装置ＴＵ１の制御部８から端末装置ＴＵ１０の制御部８に対してテスト信号の送信を要求し、かかるテスト信号送信要求に応じて端末装置ＴＵ１０の制御部８がテスト信号送信部６を制御して信号線Ｌｓにテスト信号を送出させる。そして、要求元の端末装置ＴＵ１の制御部８では、信号線Ｌｓを介して受信したテスト信号の伝送損失を演算し、当該伝送損失に応じた最適なインピーダンスが信号線Ｌｓに接続されるようにインピーダンス素子部７を制御する。そして、インピーダンス素子部７において最適なインピーダンス値が設定されるため、２つの端末装置ＴＵ１，ＴＵ１０間の通信速度を高速化することができる。なお、最適なインピーダンス値の設定は通信する端末装置ＴＵｎのペア毎に個別に設定される。
【００２２】
また、テスト信号送信部６が送出するテスト信号の周波数帯域を可変とし、制御部８において伝送損失が最も低くなるインピーダンス値並びに周波数帯域を判別するとともに、判別した周波数帯域で通信を行うように通信速度選択部４が回路部１に対して通信速度を選択させるようにしても構わない（図７参照）。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施形態１を示し、（ａ）は通信システムのシステム構成図、（ｂ）は端末装置のブロック図である。
【図２】（ａ）〜（ｃ）は同上における伝送損失の周波数特性の説明図である。
【図３】同上における別の構成の端末装置のブロック図である。
【図４】同上におけるさらに別の構成の端末装置のブロック図である。
【図５】同上におけるさらにまた別の構成の端末装置のブロック図である。
【図６】本発明の実施形態２における端末装置のブロック図である。
【図７】同上における別の構成の端末装置のブロック図である。
【図８】従来例のシステム構成図である。
【符号の説明】
【００２４】
ＴＵｎ  端末装置
Ｌｓ  信号線
Ｚ  インピーダンス素子
【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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