(57)【要約】【課題】ＣＡＴＶを用いた双方向デジタル通信システム用保安器における流合ノイズを低減することを目的とする。【解決手段】ＣＡＴＶの加入者への引込み口に配されて前記加入者における機器をサージから保護するためのＣＡＴＶ保安器において、不平衡−平衡トランスＢの不平衡側にある入力ホット側端子を前記保安器の入力端子とすると共に、入力アース側端子を接地し、平衡側にある一対の出力端子をそれぞれコンデンサを介して前記保安器の出力端子のホット側およびアース側に接続したことを特徴とするＣＡＴＶ保安器。【選択図】  図１０
2004222146.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＣＡＴＶの加入者への引込み口に配されて前記加入者における機器をサージから保護するためのＣＡＴＶ保安器において、
不平衡−平衡トランスの不平衡側にある入力ホット側端子を前記保安器の入力端子とすると共に、入力アース側端子を接地し、平衡側にある一対の出力端子をそれぞれコンデンサを介して前記保安器の出力端子のホット側およびアース側に接続したことを特徴とするＣＡＴＶ保安器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ケーブルテレビジョン・システム（以下、ＣＡＴＶという。）で加入者への引込み口に用いられる保安器に係り、とくにインターネット利用等のために双方向デジタル通信を行う際の流合ノイズ対策を施したものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＣＡＴＶ保安器は、図１３に示すように、誘導雷等によりケーブルに重畳するサージ電圧を吸収するために設けられるもので、ガスチューブ・アレスタＡＲ、チョークコイルＣＨ等を有し、同軸ケーブルの芯線とアースとの間のサージ電圧を抑制している。
【０００３】
また、サージ電圧が同軸ケーブルに沿って加入者の機器に侵入することを防止するために、直流カット用の高耐圧コンデンサＣ１，Ｃ２を挿入して直流分を遮断している。
【０００４】
この保安器に接続される同軸ケーブルは、それ自体の構成は図１４に示すように、芯線Ｗをアース接続されたシールドＳで覆っているため、通常、芯線Ｗには外来ノイズが乗らない。
【０００５】
この同軸ケーブルＣＣを保安器に接続する際には、図１５に示すように、同軸ケーブルＣＣ１とＣＣ２は保安器内部の２つのコンデンサＣ１，Ｃ２を介して接続される。
【０００６】
一般的な保安器は、図１５に示すように、加入者側の同軸ケーブルの芯線、アース側ともに高耐圧コンデンサで絶縁され、ＣＡＴＶ側のシールドＳ１はアースされているが、加入者側のシールドＳ２はコンデンサＣ２によってアースから浮いた状態にある。この結果、高耐圧コンデンサＣ２の高周波インピーダンスが無視できない条件の場合、外来ノイズが芯線Ｗに乗ってしまう。
【０００７】
この対策として、従来のインターネット対応ＣＡＴＶでは、インターネット用上り周波数である１０−５０ＭＨｚのノイズを除去すべく、フィルタを用いた対策を施している。つまり、加入者宅の保安器および２分配型保安器のＴＶ側に、７０ＭＨｚ以下をカットするハイパスフィルタを設けて、テレビジョン受像機等からの流合ノイズを低減させている。
【０００８】
しかしながら、ＣＡＴＶケーブルモデムに接続する保安器は、１０ＭＨｚ以上の全周波数帯を通過させる。すなわち図１６に概念的に示すように、ＴＶ側ノイズＮ１は保安器Ｐで阻止されるが、ケーブルモデム側のノイズＮ２は同軸ケーブルＣＣに向かう。このため、ケーブルモデムの上り信号に加入者宅内の外来ノイズが混入し、ＣＡＴＶシステムの上り流合ノイズとしてケーブルを伝送されていく。
【０００９】
ここで、流合ノイズの大きさは、アース側コンデンサＣ２（図１５）の高周波インピーダンスによって決まる。そのため、保安器のアース側コンデンサは、リード線のインピーダンスを排除するように、特許文献１に示すように、リング状のコンデンサを出力側に取付け、特性改善を図っている。
【００１０】
図１７は静電容量と１０ＭＨｚのインピーダンスとの関係を示し、図１８は抵抗（７５オーム）を直列接続したコンデンサの静電容量とコンデンサの両端間に発生するノイズ電力との関係を示している。この図１８から分かるように、コンデンサの静電容量を１０倍に増してもノイズレベルは１０ｄＢしか減少しない。
【００１１】
そして、ノイズの発生の様子をさらに詳しく調べてみると、次の通りである。図１９は、ノイズ測定回路であり、入力端子ＩＮのホット側と出力端子ＯＵＴのホット側との間がコンデンサＣ１（１，０００ｐＦ）により接続され、出力端子ＯＵＴのアース側とアースとの間がコンデンサＣ２（１０，０００ｐＦ）により接続されて、出力端子ＯＵＴは７５オームの抵抗で終端されているとする。
【００１２】
流合ノイズを測定するには、入力端子ＩＮに発生するノイズを測定する方法もあるが、パッシブ回路では入力−出力の向きを変えても伝送特性は変わらない。よって、ここでは入力端子から０ｄＢの信号を入力してノイズ電力を測定している。
【００１３】
このとき、コンデンサＣ２の両端間に生じるノイズの周波数特性は、図２０に示すように、低い周波数が大きな影響を受けるものとなり、１０ＭＨｚで−３６ｄＢと大きなノイズが発生するものとなる。
【００１４】
ここで、ノイズの大きさは、コンデンサの静電容量を増せば改善できると考えられるが、これはコンデンサ寸法の増加、リードインダクタンスの影響により、高域でのインピーダンスが増加して回路の広帯域化を阻害する。
【００１５】
一方、加入者側の同軸ケーブルがアースに対して直流電位を持たないように、図２１に示すように、２次結合トランスＴによって入力端子ＩＮと出力端子ＯＵＴとを直流的に切り離すことが考えられる（特許文献２参照）。
【００１６】
【特許文献１】
登録実用新案第３０７３４５５号明細書
【特許文献２】
特開２００１−１０３４４７号公報
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、トランスＴを挿入すると、低い周波数での結合が弱い上に、図２２に示すように、全周波数帯域にわたって挿入損失が多い。また、結合度を上げるためにコアの寸法を大きくし、巻線の巻数を増す方法もあるが、高周波特性が大幅に悪化する。
【００１８】
本発明は上述の点を考慮してなされたもので、ＣＡＴＶを用いた双方向デジタル通信システム用保安器における流合ノイズを低減することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上記目的達成のため、本発明では、
ＣＡＴＶの加入者への引込み口に配されて前記加入者における機器をサージから保護するためのＣＡＴＶ保安器において、不平衡−平衡トランスの不平衡側にある入力ホット側端子を前記保安器の入力端子とすると共に、入力アース側端子を接地し、平衡側にある一対の出力端子をそれぞれコンデンサを介して前記保安器の出力端子のホット側およびアース側に接続したことを特徴とするＣＡＴＶ保安器、
を提供するものである。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明における不平衡−平衡トランスを用いてノイズ低減した、保安器用の流合ノイズ除去回路を示す。この不平衡−平衡トランスは、一般にバランと呼ばれ、テレビジョン・アンテナ平衡回路と７５Ωの同軸ケーブルによる不平衡回路とを結合するために用いられるもので、２対の電磁結合巻線が１次巻線同士、２次巻線同士で並列接続されており、１次巻線の一端が不平衡入力端子で、２次巻線の一端が不平衡アース端子であり、１次巻線および２次巻線の各他端が平衡出力端子である。ここでは、各巻線とも２．５ターンで、コアに巻装されて２組のトランスを構成している。
【００２１】
そして、バランＢの入力端子を保安器の入力端子ＩＮに接続し、バランＢのアース端子を接地し、バランＢの２つの出力端子を保安器の出力端子ＯＵＴのホット側およびアース側に接続している。バランの巻数比は１対１となっているので、保安器の出力端子は７５Ωの特性インピーダンスとなっている。
【００２２】
図２は、図１に示した保安器におけるバランＢの挿入損失特性を示したものである。ＣＡＴＶで使用する１０ＭＨｚないし１０００ＭＨｚの周波数範囲を見ると、入力端子ＩＮ−出力端子ＯＵＴ間は高周波側に向かって損失が増す傾向にあり、１０ＭＨｚではほぼ０ｄＢであり、１，０００ＭＨｚでは約１．０ｄＢである。
【００２３】
図３（ａ），（ｂ）および（ｃ）は、保安器の出力側に取付けたトランスの効果を比較測定するための回路構成を示したものである。図３（ａ）は、入力端子ＩＮと出力端子ＯＵＴとをコンデンサＣ１１と７５Ωの抵抗とを直列接続したもので接続し、出力端子ＯＵＴをコンデンサＣ１２で接地した構成である。ただし、アレスタ等の本発明ととくに関係しない要素は図示省略している。図３（ｂ）は、図３（ａ）におけるコンデンサＣ１１と７５Ωの抵抗との間に２次トランスＴを挿入した構成である。そして、図３（ｃ）は、図３（ｂ）の２次トランスＴに替えてバランＢを挿入したものである。
【００２４】
図４は、これら３つの回路構成について、流合ノイズのレベルを測定したものである。周波数１０ＭＨｚで見ると、（ａ）トランス無しの場合が−３６ｄＢであるが、（ｂ）２次トランスＴを挿入した場合、および（ｃ）バランＢを挿入した場合、はともに−７０ｄＢ以下となっている。
【００２５】
そして、回路の挿入損失および広帯域化を考慮に入れると、（ｃ）バランＢを挿入する構成が最も良好な特性を示すことが分かる。
【００２６】
図５（ａ），（ｂ）は、図３（ｃ）の回路に直流遮断用のコンデンサを組み合わせたとき、流合ノイズにどのような効果が現れるかを調べたものである。
【００２７】
そして図５（ａ）は、図３（ｃ）に示した回路に、直流遮断用コンデンサＣ１３を組み合わせた回路構成を示したものである。すなわち、図３（ｃ）の回路におけるバランＢのアース側にある出力端子と、７５Ωの抵抗がコンデンサＣ１２に接続される点との間に、直流遮断コンデンサＣ１３を挿入した回路構成を示している。ただし、コンデンサＣ１３は、１，０００ｐＦおよび１０，０００ｐＦの２種類を各別に接続してみた。
【００２８】
この回路構成につき、流合ノイズのレベルを測定したところ、図５（ｂ）に示すように、１，０００ｐＦではまだ不十分であり、コンデンサが無い（直結）場合に近付けるには最低限でも１０，０００ｐＦは必要であることが分かった。
【００２９】
図６は、図５（ａ）に示したノイズ低減回路のノイズ低減効果を調べるために、信号を２分配する分配器に保安器を組み合わせた２分配型保安器を対象とし、この２分配型保安器に図５（ａ）に示したノイズ低減回路を接続して流合ノイズの測定をしたときの接続図である。
【００３０】
この２分配型保安器は、入力端子ＩＮならびに２つの出力端子ＤＡＴＡおよびＴＶを有し、入力端子ＩＮからのテレビジョン信号をテレビジョン用出力端子ＴＶに供給するとともに、入力端子ＩＮとデータ端子ＤＡＴＡとの間でインターネット信号を双方向伝送するものである。
【００３１】
テレビジョン用出力端子ＴＶには、テレビジョン受像機側で発生する７０ＭＨｚ以下のノイズ成分を遮断するハイパスフィルタＨＰＦが組み込まれている。
【００３２】
図７は、図６に示した方法で、入力端子ＩＮとテレビジョン用出力端子ＴＶおよびデータ端子ＤＡＴＡとの間の流合ノイズのレベルを測定した結果を示すものである。
【００３３】
入力端子ＩＮとテレビジョン用出力端子ＴＶとの間のノイズレベルを実線で示すＩＮ−ＴＶ曲線で表し、また、入力端子ＩＮとデータ端子ＤＡＴＡとの間のノイズレベルを一点鎖線で示すＩＮ−ＤＡＴＡ曲線で表している。
【００３４】
そして、これら両曲線から分かるように、周波数１０ＭＨｚについてみると、ＩＮ−ＴＶ間の流合ノイズは−８０ないし−９０ｄＢであるのに対し、全周波数帯域を通過させるＩＮ−ＤＡＴＡ間は−４０ｄＢである。
【００３５】
図８（ａ），（ｂ）は、ノイズ低減回路に組み合わせる直流遮断コンデンサの容量を決定するための、ノイズレベル測定回路およびその測定結果を示したものである。この測定は、図７に示した測定範囲における最も低周波数の範囲を含んだ周波数範囲（１−１００ＭＨｚ）について行った。
【００３６】
ここで、図８（ａ）に示した回路は、基本的に図５（ａ）に示した回路と同様の構成であり、図５（ａ）におけるバランＢと入力端子ＩＮとの間に挿入されたコンデンサＣ１１に替えて、バランＢとデータ端子ＤＡＴＡとの間にコンデンサＣ１１’を挿入した。
【００３７】
そして、測定結果は、図８（ｂ）に示すように、周波数１０ＭＨｚについてみると、Ｃ１３＝１，０００ｐＦではノイズレベルが−５５ｄＢで不十分であり、１０，０００ｐＦでは−７７ｄＢと満足できる値となった。
【００３８】
図９は、図８（ａ）に示した回路構成で、直流遮断コンデンサＣ１３として１０，０００ｐＦを用いた場合の、流合ノイズのレベルを測定した結果を示している。この測定結果から明らかなように、インターネットで使用する１０−５０ＭＨｚの周波数範囲をみると、流合ノイズのレベルは−８０ｄＢ以下となっており、実用上十分なノイズ低減効果を挙げていることが分かる。
【００３９】
図１０は、上述の経緯を経て得られた本発明に係るノイズ低減回路の構成を示している。この回路では、入力端子ＩＮと出力端子ＯＵＴとの間に、不平衡−平衡トランスとしてのバランＢおよびこのバランＢの２つの平衡側出力端に直列に、直流遮断用のコンデンサＣ１１’およびＣ１２を挿入した構成となっている。
【００４０】
図１１は、本発明に係る第１の実施例を示したもので、図１０に示したノイズ低減回路を基にした、流合ノイズ低減回路を使用して構成したＣＡＴＶ保安器の例である。
【００４１】
この第１の実施例では、入力端子ＩＮが、アレスタＡＲ、チョークコイルＣＨで接地され、かつ高耐圧コンデンサＣ１を介してバランＢの入力端子に接続されている。また、出力端子ＯＵＴのホット側は高耐圧コンデンサＣ２を介してバランＢの出力端子の一方に接続され、アース側は高耐圧コンデンサＣ３を介してバランＢの出力端子の他方に接続されている。
【００４２】
図１２は、本発明の第２の実施例を示したもので、第１の実施例と同様に、流合ノイズ低減回路を使用したＣＡＴＶ保安器の例である。
【００４３】
この第２の実施例では、図１１の実施例における高耐圧コンデンサＣ１とバランＢの非接地側巻線との間に２分配器ＤＩＶが介挿され、その一方の分配出力はデータ端子ＤＡＴＡに連なるバランＢに供給し、他方の分配出力はハイパスフィルタＨＰＦおよび高耐圧コンデンサＣ６を介して高耐圧コンデンサＣ７で接地されたテレビジョン出力端子ＴＶに供給している。
【００４４】
２分配器ＤＩＶは、インピーダンス調整トランスＴ１、分配トランスＴ２およびこれらトランスＴ１，Ｔ２の接続点を接地するインピーダンス補整用コンデンサＣ５、ならびに分配トランスＴ２の出力端間抵抗Ｒによって構成され、入力端子ＩＮとデータ端子ＤＡＴＡとの間の信号授受および入力端子ＩＮから端子ＴＶへのテレビジョン信号の伝送を行う。
【００４５】
【発明の効果】
本発明は上述のように、  不平衡−平衡トランスの不平衡側にある入力ホット側端子を前記保安器の入力端子とすると共に、入力アース側端子を接地し、平衡側にある一対の出力端子をそれぞれコンデンサを介して前記保安器の出力端子のホット側およびアース側に接続してＣＡＴＶ保安器を構成したため、インターネットから流合するノイズを充分に抑制することができ、ＣＡＴＶシステムをインターネットに適合したものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】高周波トランスとしてバランを用いた不平衡−平衡変換回路の構成を示す回路図。
【図２】図１の回路におけるバランＢの挿入損失を示す実測特性図。
【図３】図３（ａ）ないし（ｃ）は、保安器の出力側にトランスを追加したときの構成例を示したもので、図３（ａ）は抵抗、コンデンサのみにより構成した回路を、図３（ｂ）は２次トランスを用いた構成を、そして図３（ｃ）は不平衡−平衡トランスを用いた構成をそれぞれ示す回路図。
【図４】図３（ａ）ないし（ｃ）の回路における流合ノイズの実測特性図。
【図５】図５（ａ）は、図３（ｃ）の回路に直流遮断用コンデンサを追加した回路の構成を示す図、図５（ｂ）は図５（ａ）の回路についての流合ノイズの実測特性図。
【図６】２分配型保安器についての流合ノイズ測定のための結線図。
【図７】図６の結線により測定した流合ノイズレベルの実測特性図。
【図８】図８（ａ）は、図５（ａ）に示したと同様のノイズ低減回路を保安器に取付けた場合についての、ノイズ測定のための結線図、図８（ｂ）はその低周波数部分についての流合ノイズ実測特性図。
【図９】図８（ｂ）に示した部分を含む２分配型ノイズ低減保安器の全周波数範囲についての流合ノイズ実測特性図。
【図１０】本発明に係る流合ノイズ低減回路を示す図。
【図１１】本発明の第１の実施例を示す回路図。
【図１２】本発明の第２の実施例を示す回路図。
【図１３】一般的な保安器の回路構成を示す回路図。
【図１４】同軸ケーブルへのノイズの影響の仕方を示す図。
【図１５】保安器を設けた場合の同軸ケーブルへのノイズの影響の仕方を示す図。
【図１６】ＣＡＴＶにおける流合ノイズの流れを示す説明図。
【図１７】直流遮断要素として保安器に用いられるコンデンサの容量とその１０ＭＨｚのインピーダンスとの関係を示す特性図。
【図１８】同コンデンサの静電容量と両端間に発生するノイズ電力との関係を示す特性図。
【図１９】直流遮断要素としてのコンデンサに生じるノイズ電力を測定する回路を示す回路図。
【図２０】図１９の回路により測定された周波数対ノイズ特性図。
【図２１】保安器の入力端子と出力端子とを直流的に切り離すために用いられる２次トランスの説明図。
【図２２】図２１に示した２次トランスの挿入損失を示す特性図。
【符号の説明】
ＩＮ  入力端子
ＯＵＴ  出力端子
Ｂ  バラン
ＤＡＴＡ  データ端子
ＴＶ  テレビジョン用端子
【図１】
2004222146.tif 000003
【図２】
2004222146.tif 000004
【図３】
2004222146.tif 000005
【図４】
2004222146.tif 000006
【図５】
2004222146.tif 000007
【図６】
2004222146.tif 000008
【図７】
2004222146.tif 000009
【図８】
2004222146.tif 000010
【図９】
2004222146.tif 000011
【図１０】
2004222146.tif 000012
【図１１】
2004222146.tif 000013
【図１２】
2004222146.tif 000014
【図１３】
2004222146.tif 000015
【図１４】
2004222146.tif 000016
【図１５】
2004222146.tif 000017
【図１６】
2004222146.tif 000018
【図１７】
2004222146.tif 000019
【図１８】
2004222146.tif 000020
【図１９】
2004222146.tif 000021
【図２０】
2004222146.tif 000022
【図２１】
2004222146.tif 000023
【図２２】
2004222146.tif 000024