(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
差動信号を伝送する通信ケーブルが接続される２つのコネクタと、
前記２つのコネクタが搭載され、前記２つのコネクタの対応する電極同士を接続する信号伝送部を有する回路基板と、
前記回路基板に搭載され、前記信号伝送部で伝送する信号の一部を分岐させて取り出し、当該取り出した信号に基づき情報通信の有無を表示する信号検出回路と、を備え、
前記回路基板が、少なくとも４層以上の多層基板からなり、
前記信号伝送部を前記回路基板の内層に形成すると共に、前記信号伝送部を挟み込むように２層のシールド層を形成し、前記シールド層よりも外層に、前記信号検出回路を実装するように構成され、
前記信号検出回路は、
前記信号伝送部から取り出した信号のレベルを調整すると共にインピーダンス整合をとる抵抗を有する整合回路と、
前記整合回路の出力信号を増幅して整流回路に出力する増幅回路と、
前記増幅回路で増幅した信号を直流に整流して出力する整流回路と、
前記整流回路の出力電圧が、予め設定した閾値電圧以上であるとき、所定の電圧の信号を出力する比較器と、
前記比較器からの出力に基づき情報通信の有無を表示する表示部と、を備え、
前記シールド層により前記信号検出回路に起因するクロストークが低減されている
ことを特徴とする中継器。
【請求項２】
前記２層のシールド層は、その周縁部に所定の間隔で形成された複数のスルーホールにより互いに電気的に接続されている
請求項１記載の中継器。
【請求項３】
前記信号検出回路は、前記回路基板の前記コネクタを搭載した位置と平面視で重ならない位置に実装される
請求項１または２記載の中継器。
【請求項４】
前記信号伝送部で伝送する信号の波長をλとしたとき、
前記信号伝送部を構成する伝送路の幅が３λ／１０００００００以上λ／１０００以下であり、
前記伝送路の間隔が３λ／１０００００００以上λ／１０００以下であり、
前記２層のシールド層の間隔が６λ／１０００００００以上２λ／１０００以下であり、
前記伝送路の線路長が３λ／１００００００以上λ／１０以下である
請求項１〜３いずれかに記載の中継器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中継器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
データセンタなどにおいては、サーバやハブなどの情報通信機器のレイアウト変更や移動、あるいは増設などに伴い、ＬＡＮ（Local Area Network）ケーブルなどの通信ケーブルの接続変更が行われる。
【０００３】
従来技術では、通信ケーブルが物理的に接続されているか否かを確認する技術は知られているものの、実際に通信ケーブルを用いて通信が行われているか否か、すなわち情報通信の有無を確認する技術はこれまで知られていなかった。そのため、通信中であることに気付かずに誤って通信ケーブルを抜いてしまうおそれがあり、情報通信機器のサービスの停止や転送中のデータの破損などの不具合が生じてしまうことも考えられた。
【０００４】
そこで、本発明者らは、通信ケーブルで伝送する信号の一部を分岐させて取り出し、当該取り出した信号に基づき情報通信の有無を表示する信号検出回路を搭載した中継器を提案中である。
【０００５】
ここで、中継器とは、差動信号を伝送する通信ケーブルが接続される２つのコネクタと、２つのコネクタが搭載され、２つのコネクタの対応する電極（端子）同士を接続する信号伝送部を有する回路基板と、を備え、通信ケーブル同士を接続するものである。信号検出回路は、回路基板に搭載されることになる。
【０００６】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、特許文献１がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１０−２７４３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、信号検出回路には、信号伝送部から取り出した信号を増幅する増幅回路等が備えられるため、信号検出回路に起因するクロストーク等が発生するおそれがあり、信号伝送部で伝送する信号が劣化してしまう場合がある、という問題がある。
【０００９】
また、伝送する信号が高速化するほど、中継器におけるインピーダンス不整合に起因する反射損失の増加も問題となる。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、情報通信の有無を表示でき、かつ、クロストークや反射損失による信号劣化を抑制可能な中継器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、差動信号を伝送する通信ケーブルが接続される２つのコネクタと、前記２つのコネクタが搭載され、前記２つのコネクタの対応する電極同士を接続する信号伝送部を有する回路基板と、前記回路基板に搭載され、前記信号伝送部で伝送する信号の一部を分岐させて取り出し、当該取り出した信号に基づき情報通信の有無を表示する信号検出回路と、を備え、前記回路基板が、少なくとも４層以上の多層基板からなり、前記信号伝送部を前記回路基板の内層に形成すると共に、前記信号伝送部を挟み込むように２層のシールド層を形成し、前記シールド層よりも外層に、前記信号検出回路を実装するように構成した中継器である。
【００１２】
前記２層のシールド層は、その周縁部に所定の間隔で形成された複数のスルーホールにより互いに電気的に接続されていてもよい。
【００１３】
前記信号検出回路は、前記回路基板の前記コネクタを搭載した位置と平面視で重ならない位置に実装されてもよい。
【００１４】
前記信号検出回路は、前記信号伝送部が伝送する信号の一部を分岐させて取り出し、当該取り出した信号を増幅して出力する増幅回路と、前記増幅回路で増幅した信号を直流に整流して出力する整流回路と、前記整流回路からの出力に基づき情報通信の有無を表示する表示部と、を備えていてもよい。
【００１５】
前記信号伝送部で伝送する信号の波長をλとしたとき、前記信号伝送部を構成する伝送路の幅が３λ／１０００００００以上λ／１０００以下であり、前記伝送路の間隔が３λ／１０００００００以上λ／１０００以下であり、前記２層のシールド層の間隔が６λ／１０００００００以上２λ／１０００以下であり、前記伝送路の線路長が３λ／１００００００以上λ／１０以下であるとよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、情報通信の有無を表示でき、かつ、クロストークや反射損失による信号劣化を抑制可能な中継器を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態に係る中継器を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）はその１Ｂ−１Ｂ線断面図である。
【図２】図１の中継器において、回路基板の２〜４層のみを取り出した斜視図である。
【図３】図１の中継器で用いる信号検出回路の概略構成図である。
【図４】本発明の一変形例に係る中継器における信号伝送部の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態を添付図面にしたがって説明する。
【００１９】
図１は、本実施形態に係る中継器を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）はその１Ｂ−１Ｂ線断面図である。また、図２は、回路基板の２〜４層のみを取り出した斜視図である。
【００２０】
図１，２に示すように、中継器１は、差動信号を伝送する通信ケーブル（図示せず）が接続される２つのコネクタ２と、２つのコネクタ２が搭載され、２つのコネクタ２の対応する電極（端子）同士を接続する信号伝送部４を有する回路基板３と、回路基板３に搭載された信号検出回路５と、を備えている。
【００２１】
コネクタ２は、例えば、ＲＪ４５規格に準拠したジャックコネクタであり、通信ケーブルの端部に設けられたコネクタ（例えばＲＪ４５規格に準拠したプラグコネクタ）を接続可能に構成されている。
【００２２】
本実施形態では、通信ケーブルとして、差動信号を伝送する信号線対を４対有するものを用いたため、両コネクタ２間には、４つの信号線対に対応する４対（８本）の伝送路４ａを有する信号伝送部４が形成されることになる。
【００２３】
信号検出回路５は、信号伝送部４で伝送する信号の一部を分岐させて取り出し、当該取り出した信号に基づき情報通信の有無を表示するものである。
【００２４】
より具体的には、図３に示すように、信号検出回路５は、整合回路１０と、増幅回路１１と、整流回路１２と、比較器１３と、表示部としての発光回路１４と、を備えている。
【００２５】
整合回路１０は、所定の周波数帯にてインピーダンス整合をとるためのものである。本実施形態では、信号伝送部４における任意の対の伝送路４ａから分岐した分岐伝送路４ｂが、整合回路１０に入力されるように構成しているため、整合回路１０は、信号伝送部４（通信ケーブル）から取り出す信号のレベルを調整する役割も兼ねることになる。整合回路１０は、例えば、抵抗回路からなる。
【００２６】
増幅回路１１は、信号伝送部４から整合回路１０を介して取り出した信号を増幅して後段の整流回路１２に出力する回路である。増幅回路１１としては、例えば、エミッタ接地回路を用いることができる。なお、増幅回路１１の具体的な構成は、これに限定されない。本実施形態では、増幅回路１１を１段構成としているが、増幅回路１１を多段構成としても構わない。
【００２７】
整流回路１２は、増幅回路１１が増幅した交流の信号を直流に整流して後段の比較器１３に出力するものである。整流回路１２としては、公知の全波整流回路や半波整流回路を用いることができる。
【００２８】
比較器１３は、整流回路１２の出力電圧が、予め設定した閾値電圧（オフセット電圧）以上であるとき、オンとなり、所定の電圧の直流信号を後段の発光回路１４に出力する回路である。
【００２９】
比較器１３を備えることにより、比較器１３のオフセット電圧を低く設定しておけば、整流回路１２からの出力電圧が小さい場合であっても、一定の電圧の信号を発光回路１４に出力することが可能になり、発光回路１４を安定して動作させることが可能になる。そのため、整合回路１０の抵抗値を大きくするなどして、取り出す信号のレベルを小さくすることが可能となり、反射損失や挿入損失を抑制して通信ケーブルを伝送する信号の信号品質の劣化を抑制することが可能になる。
【００３０】
また、通信ケーブルが接続される通信装置によって通信ケーブルを伝送される信号の信号強度が異なったり、通信ケーブルの長短により信号強度が異なってしまう場合も考えられるが、比較器１３を備えることで、たとえ通信ケーブルを伝送される信号の信号強度が小さい場合であっても、発光回路１４を安定して動作させることが可能になる。さらに、整流回路１２からの出力電圧を小さくできるため、増幅回路１１の出力電力を小さくすることができ、消費電力を抑制すると共に、増幅回路１１の出力信号が通信ケーブルに進行することによる信号品質の劣化を抑制することも可能になる。
【００３１】
発光回路１４は、発光ダイオード等の発光素子を備え、比較器１３からの出力がオンとなっているとき、すなわち、比較器１３が所定の電圧の信号を出力しているときに、発光素子を発光させるように構成されている。これにより、発光回路１４の発光の有無により、情報通信の有無を判断することが可能になる。
【００３２】
また、信号検出回路５は、バッテリ１５を備え、バッテリ１５から増幅回路１１、比較器１３、および発光回路１４に電源供給がなされている。なお、バッテリ１５を省略し、外部から有線給電あるいは無線給電により電源供給するように構成しても構わない。
【００３３】
さて、図１，２に戻り、本実施形態に係る中継器１では、回路基板３が、少なくとも４層以上の多層基板からなり、信号伝送部４を回路基板３の内層に形成すると共に、信号伝送部４を挟み込むように２層のシールド層６を形成し、シールド層６よりも外層に、信号検出回路５を実装するように構成している。
【００３４】
本実施形態では、回路基板３として、５層の多層基板を用い、第３層に信号伝送部４を形成すると共に、第２，４層にシールド層６を形成し、表層となる第１，５層に信号検出回路５を実装するように構成している。
【００３５】
なお、本実施形態では回路基板３として５層の多層基板を用いているが、これに限定されるものではなく、例えば回路基板３として６層以上の多層基板を用いてもよいし、回路基板３として４層のものを用い、表面または裏面の一方のみに信号伝送部４を形成しても構わない（この場合、表面と裏面の他方がシールド層６になる）。回路基板３としては、例えばガラスエポキシ樹脂からなる樹脂層を有するものを用いることができる。
【００３６】
表層となる第１，５層には、信号検出回路５以外の回路を実装するようにしても構わない。例えば、第１，５層に、コネクタ２等で生じたクロストークや反射損失を補正するための補正回路を実装してもよい。
【００３７】
本実施形態では、直線状の８本の伝送路４ａを平行に配置して信号伝送部４を構成しているが、伝送路４ａの配線形状はこれに限定されるものではない。
【００３８】
シールド層６は、回路基板３の第２，４層のほぼ全面にわたって銅箔等の導電層を形成して構成されている。シールド層６は、信号伝送部４と信号検出回路５との間に配置されることになるため、シールド層６を形成することで、増幅回路１１等に起因するクロストークを抑制でき、信号伝送部４に起因する信号伝送部４を伝送する信号の信号劣化を抑制することが可能になる。
【００３９】
また、本実施形態では、２層のシールド層６は、その周縁部に所定の間隔で形成された複数のスルーホール（ビアホール）７により互いに電気的に接続されている。ここでは、伝送路４ａの配列方向における両側部に、伝送路４ａの長手方向に沿って所定の間隔でスルーホール７を形成した。スルーホール７を形成することにより、回路基板３の側面からのノイズの侵入を抑制し、信号伝送部４で伝送される信号の信号劣化をより抑制することが可能になる。
【００４０】
また、本実施形態では、信号検出回路５を、回路基板３のコネクタ２を搭載した位置と平面視で重ならない位置に実装している。これは、信号検出回路５に起因するノイズがコネクタ２を伝送する信号に影響を与えることを抑制するためである。コネクタ２では、実装時に電極（端子）が露出された状態となるものが多いため、信号検出回路５は、なるべくコネクタ２から離れた位置に実装することが望ましい。なお、本実施形態では、回路基板３の第２，４層のほぼ全面にわたってシールド層６を形成しているが、シールド層６は、少なくとも、信号検出回路５を実装した位置の直下を覆うように形成されていればよい。
【００４１】
ここで、中継器１における反射損失の抑制について説明する。
【００４２】
上述のように、信号伝送速度が高速となるほど、中継器１における反射損失の影響が大きくなり、問題となる。本発明者らが検討したところ、コネクタ２の構造にもよるが、一般に、コネクタ２ではリアクタンスが正の方向に変化し、これにより反射損失が増大していることを見出した。
【００４３】
つまり、コネクタ２では、インダクタ側にインピーダンスが変化しているといえる。よって、本実施形態の構造を採用して信号伝送部４を容量性とすることで、反射損失を補正することが可能になる。
【００４４】
より具体的には、信号伝送部４で伝送する信号の波長をλとしたとき、信号伝送部４を構成する伝送路４ａの幅ｗ１〜ｗ８を３λ／１０００００００以上λ／１０００以下、隣り合う伝送路４ａの間隔ｇ１〜ｇ７を３λ／１０００００００以上３λ／１０００以下、２層のシールド層６の間隔ｈを６λ／１０００００００以上２λ／１０００以下、伝送路４ａの線路長を３λ／１００００００以上λ／１０以下とすることで、信号伝送部４を確実に容量性とし、反射損失とそれに伴う挿入損失を低減することが可能になる。
【００４５】
例えば、信号伝送部４で伝送する信号の周波数を１ＭＨｚ〜３００ＭＨｚとした場合、伝送路４ａの幅ｗ１〜ｗ８は０．１ｍｍ以上１ｍｍ以下、伝送路４ａの間隔ｇ１〜ｇ７は０．１ｍｍ以上０．３ｍｍ以下、シールド層６の間隔ｈは０．２ｍｍ以上２ｍｍ以下、伝送路４ａの線路長は１ｍｍ以上１００ｍｍ以下とすればよい。
【００４６】
以上説明したように、本実施形態に係る中継器１では、信号伝送部４で伝送する信号の一部を分岐させて取り出し、当該取り出した信号に基づき情報通信の有無を表示する信号検出回路５を備え、かつ、回路基板３が、少なくとも４層以上の多層基板からなり、信号伝送部４を回路基板３の内層に形成すると共に、信号伝送部４を挟み込むように２層のシールド層６を形成し、シールド層６よりも外層に、信号検出回路５を実装するように構成している。
【００４７】
このように構成することで、情報通信の有無を表示でき、かつ、シールド層６により信号検出回路５に起因するクロストークを低減すると共に、信号伝送部４を容量性として反射損失を低減し、信号劣化の小さい中継器１を実現できる。
【００４８】
また、本実施形態では、信号検出回路５は、信号伝送部４が伝送する信号の一部を分岐させて取り出し、当該取り出した信号を増幅して出力する増幅回路１１と、増幅回路１１で増幅した信号を直流に整流して出力する整流回路１２と、整流回路１２からの出力に基づき情報通信の有無を表示する表示部としての発光回路１４と、を備えている。
【００４９】
このように構成することで、通信ケーブルが信号を伝送している際には発光回路１４が発光することとなり、情報通信の有無を表示し、通信ケーブルの誤抜を抑制することが可能になる。本実施形態では、通信ケーブルとして汎用のものを使用することが可能であり、低コストである。
【００５０】
さらに、本実施形態では、比較器１３を備えているため、整流回路１２の出力が小さい場合であっても、発光回路１４を安定して動作させることが可能になる。その結果、通信ケーブルから取り出す信号のレベルを小さくしたり、増幅回路１１の出力を小さくすることが可能となり、通信ケーブルを伝送する信号の信号品質の劣化を抑制することが可能になる。
【００５１】
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加え得ることは勿論である。
【００５２】
例えば、上記実施形態では、直線状の伝送路４ａにより信号伝送部４を構成した場合について説明したが、これに限らず、例えば図４に示すように、伝送路４ａを適宜屈曲させても構わない。この場合、屈曲により伝送路４ａを折り返した位置、すなわち折り返して隣り合う伝送路４ａの間にもスルーホール７を形成し、クロストークの影響をより抑制することが望ましい。
【符号の説明】
【００５３】
１  中継器
２  コネクタ
３  回路基板
４  信号伝送部
４ａ  伝送路
５  信号検出回路
６  シールド層
【図１】
0006641085.tif 000002
【図２】
0006641085.tif 000003
【図３】
0006641085.tif 000004
【図４】
0006641085.tif 000005