(57)【要約】【課題】電力線通信線路の平衡度を改善して、電力線通信線路から発生される放射ノイズを抑制する。【解決手段】カプラ回路４０は、平衡度改善回路２を介して電力線通信線路１のライン１Ｌ，１Ｎに接続されている。平衡度改善回路２は、変成器１０とハイパスフィルタ２１，２２を備えている。変成器１０は、巻数が等しく、互いに結合された巻線１１，１２を有している。巻線１１の一端はライン１Ｌにハイパスフィルタ２１を介して接続され、巻線１２の一端はＮライン１Ｎにハイパスフィルタ２２を介して接続されている。カプラ回路４０は、不平衡信号が入力される巻線４１と、巻線４１に結合された巻線４２を有している。巻線４２の各端はハイパスフィルタ２１，２２を介してライン１Ｌ，１Ｎに接続されている。巻線４２の中点と巻線１１，１２の各他端は、互いに接続され、且つ接地されている。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１および第２の導電線を含み平衡信号を伝送する通信線路を平衡化する回路であって、
不平衡信号を平衡信号に変換する変換回路と、
前記通信線路の平衡度を改善する平衡度改善回路とを備え、
前記変換回路は、前記不平衡信号が入力される第１の巻線と、前記第１の巻線に結合され、一端が前記第１の導電線に接続され、他端が前記第２の導電線に接続された第２の巻線とを有し、
前記平衡度改善回路は、巻数が等しく、互いに結合された第３および第４の巻線を含む変成器を有し、前記第３の巻線の一端は前記第１の導電線に接続され、前記第４の巻線の一端は前記第２の導電線に接続され、
前記第１の巻線の中点または前記第２の巻線の中点、前記第３の巻線の他端、および前記第４の巻線の他端は、互いに接続されていることを特徴とする通信線路の平衡化回路。
【請求項２】
前記第３の巻線と第４の巻線は、前記通信線路をノーマルモードの信号が通過する場合における相互誘導係数が正となるように結合されていることを特徴とする請求項１記載の通信線路の平衡化回路。
【請求項３】
前記第１の巻線の中点または前記第２の巻線の中点、前記第３の巻線の他端、および前記第４の巻線の他端は、接地されていることを特徴とする請求項１または２記載の通信線路の平衡化回路。
【請求項４】
第１および第２の導電線を含み電力線通信に利用される電力線通信線路との間で平衡信号の入出力を行う電力線通信回路であって、
不平衡信号を平衡信号に変換する変換回路と、
前記電力線通信線路の平衡度を改善する平衡度改善回路とを備え、
前記変換回路は、前記不平衡信号が入力される第１の巻線と、前記第１の巻線に結合され、一端が前記第１の導電線に接続され、他端が前記第２の導電線に接続された第２の巻線とを有し、
前記平衡度改善回路は、巻数が等しく、互いに結合された第３および第４の巻線を含む変成器と、前記第１の導電線と第２の導電線との間に設けられ、前記変成器に対して直列に接続された少なくとも１つのハイパスフィルタとを有し、
前記第３の巻線の一端は、前記第１の導電線に直接または前記ハイパスフィルタを介して接続され、
前記第４の巻線の一端は、前記第２の導電線に直接または前記ハイパスフィルタを介して接続され、
前記第１の巻線の中点または前記第２の巻線の中点、前記第３の巻線の他端、および前記第４の巻線の他端は、互いに接続されていることを特徴とする電力線通信回路。
【請求項５】
前記第３の巻線と第４の巻線は、前記通信線路をノーマルモードの信号が通過する場合における相互誘導係数が正となるように結合されていることを特徴とする請求項４記載の電力線通信回路。
【請求項６】
前記第１の巻線の中点または前記第２の巻線の中点、前記第３の巻線の他端、および前記第４の巻線の他端は、接地されていることを特徴とする請求項４または５記載の電力線通信回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、平衡信号を伝送する通信線路を平衡化する通信線路の平衡化回路、および電力線通信線路との間で平衡信号の入出力を行う電力線通信回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、コンピュータの周辺機器の共有化、文書・静止画・動画等の情報の共有化、ゲーム、インターネット等の目的のために、家庭内における情報通信のニーズが高まってきている。そのため、オフィスのみならず一般家庭でも通信ネットワークシステムの需要がある。家庭内における通信ネットワークシステムの構築する際に選択し得る通信方式としては、無線を利用した通信方式、有線を利用した通信方式および電力線を利用した電力線通信方式がある。このうち、電力線通信方式には、通信線路として既設の電力線を利用するため配線工事費がかからない、家庭内の外観を損ねない等の利点がある。なお、本出願において、電力線通信における通信線路として利用される電力線を、電力線通信線路と呼ぶ。
【０００３】
電力線通信方式には、電力線通信線路に接続された機器が発生するノイズによって、通信障害が発生し得るという問題点があった。そこで、従来、電力線通信システムにおける種々のノイズ対策が提案されていた。
【０００４】
例えば特許文献１および特許文献２には、電力線通信システムにおいて、電力線に接続されてノイズを発生する機器と電力線との間にノイズフィルタを設ける技術が記載されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−２９０２８８号公報
【特許文献２】
特開２００２−２９０２８９号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、電力線通信システムでは、一般的に、電力線通信を行う通信装置は、電力線通信用モデムを介して電力線通信線路に接続される。電力線通信用モデムは、電力線通信線路との間でノーマルモードの通信信号の入出力を行う。
【０００７】
電力線通信用モデムは、例えば、電力線通信線路を構成する２本の導電線であるライブライン（以下、Ｌラインと記す。）とニュートラルライン（以下、Ｎラインと記す。）に、アースまたはグランドの電位（以下、グランドレベルと言う。）に関して対称な電圧波形の２つの信号からなる平衡信号を送出する。この信号がＬラインおよびＮラインを通過すると、ＬラインとＮラインのそれぞれから放射電界が発生される。ここで、電力線通信線路が平衡な場合、すなわち、Ｌラインとアースまたはグランドとの間のインピーダンスと、Ｎラインとアースまたはグランドとの間のインピーダンスが等しい場合について考える。なお、Ｌラインとアースまたはグランドとの間のインピーダンスは、Ｌラインとアースまたはグランドとの間の浮遊容量によるものである。また、Ｎラインとアースまたはグランドとの間のインピーダンスは、Ｎラインとアースまたはグランドとの間の浮遊容量によるものである。ＬラインとＮラインは近接しているので、電力線通信線路が平衡な場合には、Ｌラインから発生される放射電界とＮラインから発生される放射電界とが相殺され、電力線通信線路から放射ノイズは発生しない。
【０００８】
しかしながら、電力線通信線路が不平衡な場合、すなわち、Ｌラインとアースまたはグランドとの間のインピーダンスと、Ｎラインとアースまたはグランドとの間のインピーダンスとが異なる場合には、Ｌラインから発生される放射電界とＮラインから発生される放射電界とは、絶対値が異なるため、これらは相殺されない。この場合には、２つの放射電界の絶対値の差分に対応した大きさの放射ノイズが電力線通信線路から発生される。従って、電力線通信線路の平衡度が低いほど、電力線通信線路から大きな放射ノイズが発生される。
【０００９】
なお、上記の問題点は、電力線通信線路に限らず、平衡信号を伝送する通信線路全般に当てはまる。
【００１０】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その第１の目的は、平衡信号を伝送する通信線路の平衡度を改善して、通信線路から発生される放射ノイズを抑制することができるようにした通信線路の平衡化回路を提供することにある。
【００１１】
本発明の第２の目的は、電力線通信線路の平衡度を改善して、電力線通信線路から発生される放射ノイズを抑制することができるようにした電力線通信回路を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の通信線路の平衡化回路は、第１および第２の導電線を含み平衡信号を伝送する通信線路を平衡化する回路であって、不平衡信号を平衡信号に変換する変換回路と、通信線路の平衡度を改善する平衡度改善回路とを備えている。変換回路は、不平衡信号が入力される第１の巻線と、第１の巻線に結合され、一端が第１の導電線に接続され、他端が第２の導電線に接続された第２の巻線とを有している。平衡度改善回路は、巻数が等しく、互いに結合された第３および第４の巻線を含む変成器を有し、第３の巻線の一端は第１の導電線に接続され、第４の巻線の一端は第２の導電線に接続されている。そして、第１の巻線の中点または第２の巻線の中点、記第３の巻線の他端、および第４の巻線の他端は、互いに接続されている。
【００１３】
本発明の電力線通信回路は、第１および第２の導電線を含み電力線通信に利用される電力線通信線路との間で平衡信号の入出力を行う回路であって、不平衡信号を平衡信号に変換する変換回路と、電力線通信線路の平衡度を改善する平衡度改善回路とを備えている。変換回路は、不平衡信号が入力される第１の巻線と、第１の巻線に結合され、一端が第１の導電線に接続され、他端が第２の導電線に接続された第２の巻線とを有している。平衡度改善回路は、巻数が等しく、互いに結合された第３および第４の巻線を含む変成器と、第１の導電線と第２の導電線との間に設けられ、変成器に対して直列に接続された少なくとも１つのハイパスフィルタとを有している。第３の巻線の一端は、第１の導電線に直接またはハイパスフィルタを介して接続され、第４の巻線の一端は、第２の導電線に直接またはハイパスフィルタを介して接続されている。第１の巻線の中点または第２の巻線の中点、第３の巻線の他端、および第４の巻線の他端は、互いに接続されている。
【００１４】
本発明の通信線路の平衡化回路または電力線通信回路では、変換回路によって、第１および第２の導電線が平衡化されると共に、不平衡信号が平衡信号に変換される。この平衡信号は、第１および第２の導電線によって伝送される。平衡度改善回路では、第３の巻線側から見た変成器のインピーダンスは、平衡度改善回路がない場合における第２の導電線とアースまたはグランドとの間のインピーダンスと等しくなる。また、第４の巻線側から見た変成器のインピーダンスは、平衡度改善回路がない場合における第１の導電線とアースまたはグランドとの間のインピーダンスと等しくなる。その結果、平衡度改善回路を設けた場合の第１の導電線とアースまたはグランドとの間のインピーダンスは、平衡度改善回路を設けた場合の第２の導電線とアースまたはグランドとの間のインピーダンスと等しくなる。
【００１５】
本発明の通信線路の平衡化回路または電力線通信回路において、第３の巻線と第４の巻線は、通信線路をノーマルモードの信号が通過する場合における相互誘導係数が正となるように結合されていてもよい。
【００１６】
また、本発明の通信線路の平衡化回路または電力線通信回路において、第１の巻線の中点または第２の巻線の中点、第３の巻線の他端、および第４の巻線の他端は、接地されていてもよい。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明の一実施の形態に係る通信線路の平衡化回路および電力線通信回路を含む電力線通信システムの構成の一例を示す回路図である。この電力線通信システムは、電力線通信線路１と、この電力線通信線路１に接続された電力線通信用モデム３０とを備えている。電力線通信線路１は、２本の導電線、すなわちＬライン１ＬとＮライン１Ｎとを含んでいる。このＬライン１ＬおよびＮライン１Ｎは、電力を輸送すると共に、電力線通信におけるノーマルモードの通信信号を伝送する。この通信信号は、グランドレベルに関して対称な電圧波形の２つの信号からなる平衡信号である。Ｌライン１Ｌは、本発明における第１の導電線に対応し、Ｎライン１Ｎは本発明における第２の導電線に対応する。電力線通信用モデム３０は、電力線通信線路１との間で上記通信信号の入出力を行う。
【００１８】
電力線通信用モデム３０は、それぞれＬライン１Ｌ、Ｎライン１Ｎに接続される入出力端３１，３２と、入出力端３１，３２に接続された平衡度改善回路２と、この平衡度改善回路２に接続されたカプラ回路４０と、このカプラ回路４０に接続された通信制御回路５０と、この通信制御回路５０に接続された通信インターフェース部６０とを備えている。カプラ回路４０は、不平衡信号を平衡信号に変換する機能を有し、本発明における変換回路に対応する。カプラ回路４０および平衡度改善回路２は、本実施の形態に係る通信線路の平衡化回路および電力線通信回路を構成する。
【００１９】
平衡度改善回路２は、Ｌライン１ＬとＮライン１Ｎとの間に設けられた変成器１０と、Ｌライン１ＬとＮライン１Ｎとの間に設けられ、変成器１０に対して直列に接続された２つのハイパスフィルタ２１，２２とを備えている。変成器１０は、巻数が等しく、且つ互いに結合された巻線１１，１２を有している。巻線１１は本発明における第３の巻線に対応し、巻線１２は本発明における第４の巻線に対応する。ハイパスフィルタ２１の一端は入出力端３１に接続され、ハイパスフィルタ２１の他端は巻線１１の一端に接続されている。ハイパスフィルタ２２の一端は入出力端３２に接続され、ハイパスフィルタ２２の他端は巻線１２の一端に接続されている。巻線１１の他端および巻線１２の他端は、アースまたはグランド（例えばフレームグランド）に対して接地されている。
【００２０】
カプラ回路４０は、不平衡信号が入力される巻線４１と、この巻線４１に結合された巻線４２とを有している。巻線４２の一端は、ハイパスフィルタ２１と変成器１０の巻線１１との接続点に接続されている。巻線４２の他端は、ハイパスフィルタ２２と変成器１０の巻線１２との接続点に接続されている。従って、巻線４２の一端はハイパスフィルタ２１を介してＬライン１Ｌに接続され、巻線４２の他端はハイパスフィルタ２２を介してＮライン１Ｎに接続される。ハイパスフィルタ２１，２２は、電力の周波数成分が、変成器１０およびカプラ回路４０を通過することを阻止する機能を有する。巻線４２の中点は、変成器１０における巻線１１の他端および巻線１２の他端に接続されていると共に、アースまたはグランド（例えばフレームグランド）に対して接地されている。カプラ回路４０は、Ｌライン１ＬとＮライン１Ｎを平衡化すると共に、巻線４１に入力された不平衡信号を平衡信号に変換して、この平衡信号を巻線４２より電力線通信線路１に出力する。
【００２１】
通信制御回路５０は、通信信号を生成する信号源５１を備えている。信号源５１の一端は、カプラ回路４０の巻線４１の一端に接続されている。信号源５１の他端は、カプラ回路４０の巻線４１の他端に接続されている。なお、図１において、信号源５１の一端と巻線４１の一端との間に挿入された抵抗器５２は、通信制御回路５０の内部抵抗に対応する。
【００２２】
通信インターフェース部６０は、図示しない通信装置との間で情報信号の送受信を行うと共に、通信制御回路５０との間で情報信号の入出力を行う。通信制御回路５０は、通信インターフェース部６０より入力した情報信号に基づいて搬送波を変調することによって通信信号を生成し、この通信信号をカプラ回路４０に出力すると共に、カプラ回路４０より入力した通信信号から情報信号を復調し、復調した情報信号を通信インターフェース部６０に出力する。
【００２３】
以下、平衡度改善回路２とカプラ回路４０の構成および作用について詳しく説明する。まず、図２を参照して、平衡度改善回路２の構成について説明する。前述のように、平衡度改善回路２は、Ｌライン１ＬとＮライン１Ｎとの間に設けられた変成器１０と、Ｌライン１ＬとＮライン１Ｎとの間に設けられ、変成器１０に対して直列に接続された２つのハイパスフィルタ２１，２２とを備えている。変成器１０は、巻数が等しく、互いに結合された巻線１１，１２を有している。巻線１１の一端は、Ｌライン１Ｌにハイパスフィルタ２１を介して接続されている。巻線１２の一端は、Ｎライン１Ｎにハイパスフィルタ２２を介して接続されている。巻線１１の他端および巻線１２の他端は、アースまたはグランド（例えばフレームグランド）に対して接地されている。
【００２４】
ハイパスフィルタ２１，２２は、それぞれ、例えばキャパシタによって構成されている。ハイパスフィルタ２１，２２は、電力線通信線路１によって輸送される電力の周波数成分が、変成器１０を通過することを阻止するためのものである。よって、ハイパスフィルタ２１，２２のうちの一方のみを設けてもよい。
【００２５】
巻線１１と巻線１２は、電力線通信線路１をノーマルモードの信号が通過する場合における相互誘導係数が正となるように結合されている。
【００２６】
なお、図２において、記号Ｚ１は、平衡度改善回路２がない場合におけるＬライン１Ｌとアースまたはグランドとの間のインピーダンスを表わしている。また、記号Ｚ２は、平衡度改善回路２がない場合におけるＮライン１Ｎとアースまたはグランドとの間のインピーダンスを表わしている。
【００２７】
次に、図３ないし図６を参照して、平衡度改善回路２を設けない場合における電力線通信システムにおける問題点について説明する。
【００２８】
図３は、電力線通信システムを簡略化して示す回路図である。図３に示した電力線通信システムは、Ｌライン１ＬとＮライン１Ｎとを含む電力線通信線路１と、この電力線通信線路１にノーマルモード信号を送出する信号源１００とを備えている。信号源１００の一端は抵抗器１０１を介してＬライン１Ｌに接続され、信号源１００の他端は抵抗器１０２を介してＮライン１Ｎに接続されている。図３において、記号Ｚ１はＬライン１Ｌとアースまたはグランドとの間のインピーダンスを表わし、記号Ｚ２はＮライン１Ｎとアースまたはグランドとの間のインピーダンスを表わしている。信号源１００は、例えば、電力線通信用モデムに含まれるものである。抵抗器１０１，１０２は、例えば電力線通信用モデムの内部抵抗に対応する。
【００２９】
図３に示したシステムにおいて、信号源１００は、通信信号として、Ｌライン１ＬとＮライン１Ｎに、それぞれグランドレベルに関して対称な電圧波形の２つの信号からなる平衡信号を送出するものとする。また、この通信信号が電力線通信線路１を通過する際におけるＬライン１ＬとＮライン１Ｎとの間の電位差をＶとする。
【００３０】
電力線通信線路１が平衡な場合、すなわち、インピーダンスＺ１，Ｚ２が等しい場合には、通信信号が電力線通信線路１を通過する際に、Ｌライン１Ｌの電位は＋Ｖ／２となり、Ｎライン１Ｎの電位は−Ｖ／２となる。従って、アースまたはグランドとＬライン１Ｌとの間の電位差Ｖ１と、Ｎライン１Ｎとアースまたはグランドとの間の電位差Ｖ２は、共にＶ／２となる。その結果、Ｌライン１Ｌから発生される放射電界とＮライン１Ｎから発生される放射電界とが相殺され、放射ノイズは発生しない。
【００３１】
一方、電力線通信線路１が不平衡な場合、すなわち、インピーダンスＺ１，Ｚ２が等しくない場合には、通信信号が電力線通信線路１を通過する際に、電位差Ｖ１，Ｖ２は等しくならない。この場合には、Ｌライン１Ｌから発生される放射電界とＮライン１Ｎから発生される放射電界とは、絶対値が異なるため、これらは相殺されない。この場合には、２つの放射電界の絶対値の差分に対応した大きさの放射ノイズが電力線通信線路１から発生される。
【００３２】
ここで、図４ないし図６を参照して、電力線通信線路１が不平衡な場合における放射ノイズの発生のメカニズムを、シミュレーションの結果を参照して説明する。図４は、シミュレーションにおいて想定した回路を示す回路図である。図４に示した回路は、Ｌライン１１１ＬおよびＮライン１１１Ｎを含む電力線通信線路と、信号源１２０とを備えている。信号源１２０の一端は、抵抗器１２１を介してＬライン１１１Ｌの一端に接続されている。信号源１２０の他端は、抵抗器１２２を介してＮライン１１１Ｎの一端に接続されている。
【００３３】
Ｌライン１１１Ｌにはインダクタ１２３が挿入され、Ｎライン１１１Ｎにはインダクタ１２４が挿入されている。インダクタ１２３，１２４は、それぞれ、Ｌライン１１１Ｌ、Ｎライン１１１Ｎの各インピーダンスに対応する。Ｌライン１１１Ｌの他端とＮライン１１１Ｎの他端とは、抵抗器１２５を介して接続されている。抵抗器１２５は、信号受信端のインピーダンスに対応する。また、Ｌライン１１１ＬとＮライン１１１Ｎとは、キャパシタ１２６を介して接続されている。キャパシタ１２６は、Ｌライン１１１ＬとＮライン１１１Ｎとの間の線間容量に対応する。また、Ｌライン１１１Ｌはキャパシタ１２７を介して接地され、Ｎライン１１１Ｎはキャパシタ１２８を介して接地されている。キャパシタ１２７は、Ｌライン１１１Ｌとアースまたはグランドとの間の浮遊容量に対応する。キャパシタ１２８は、Ｎライン１１１Ｎとアースまたはグランドとの間の浮遊容量に対応する。
【００３４】
シミュレーションでは、以下の値を使用した。抵抗器１２１，１２２の抵抗値は、共に５０Ωとした。また、インダクタ１２３，１２４のインダクタンスは、共に１０μＨとした。これは、長さ１ｍの電力線通信線路における各導電線のインピーダンスに相当する。また、抵抗器１２５の抵抗値は１００Ωとした。キャパシタ１２６のキャパシタンスは７００ｐＦとした。
【００３５】
シミュレーションでは、以下のようにして、電力線通信線路が平衡な状態と電力線通信線路が不平衡な状態とを想定した。電力線通信線路が平衡な状態は、キャパシタ１２７，１２８のキャパシタンスを共に８ｐＦとして形成した。電力線通信線路が不平衡な状態は、キャパシタ１２７のキャパシタンスを８ｐＦとし、キャパシタ１２８のキャパシタンスを１６ｐＦとして形成した。
【００３６】
図５は、平衡な状態の電力線通信線路に対して、信号源１２０からノーマルモードの通信信号を送出した場合における各ライン１１１Ｌ，１１１Ｎの電位の時間的変化を示している。図５において、符号１３１で示す波形はＬライン１１１Ｌの電位の時間的変化を表わし、符号１３２で示す波形はＮライン１１１Ｎの電位の時間的変化を表わしている。これらの波形は、グランドレベルに関して対称になっている。図５において、符号１３３で示す波形は、ライン１１１Ｌ，１１１Ｎ間の電位差の時間的変化を表わしている。この波形は、ノーマルモード信号に対応する。Ｌライン１１１Ｌの電位とＮライン１１１Ｎの電位との和の２分の１は、コモンモードノイズとなる。電力線通信線路が平衡な場合には、コモンモードノイズは発生しない。
【００３７】
図６は、不平衡な状態の電力線通信線路に対して、信号源１２０からノーマルモードの通信信号を送出した場合における各ライン１１１Ｌ，１１１Ｎの電位の時間的変化を示している。図６において、符号１３１で示す波形はＬライン１１１Ｌの電位の時間的変化を表わし、符号１３２で示す波形はＮライン１１１Ｎの電位の時間的変化を表わしている。これらの波形は、グランドレベルに関して対称になっていない。図６において、符号１３３で示す波形は、ライン１１１Ｌ，１１１Ｎ間の電位差の時間的変化を表わしている。この波形は、ノーマルモード信号に対応する。また、図６において、符号１３４で示す波形は、Ｌライン１１１Ｌの電位とＮライン１１１Ｎの電位との和の２分の１の時間的変化を表わしている。この波形は、コモンモードノイズに対応する。図６に示したように、電力線通信線路が不平衡な場合には、コモンモードノイズが発生する。このコモンモードノイズは、放射ノイズの原因となる。
【００３８】
次に、本実施の形態に係る平衡度改善回路２の原理について説明する。図２に示した平衡度改善回路２は、Ｌライン１Ｌとアースまたはグランドとの間のインピーダンスと、Ｎライン１Ｎとアースまたはグランドとの間のインピーダンスとを等しくする。そのために、平衡度改善回路２は、変成器１０によって図２におけるインピーダンスＺ１，Ｚ２を検出する。
【００３９】
まず、変成器１０によるインピーダンスＺ１，Ｚ２の検出方法について説明する。図７に示したように、巻数の等しい１次側巻線１４１と２次側巻線１４２とを有する変成器１４０を考える。この変成器１４０の２次側巻線１４２の両端間にインピーダンスＺａが接続されたとき、１次側巻線１４１側から見た変成器１４０のインピーダンスはＺａとなる。このように、変成器１４０を用いて、１次側巻線１４１側から、２次側巻線１４２側のインピーダンスを検出することができる。同様に、変成器１４０を用いて、２次側巻線１４２側から、１次側巻線１４１側のインピーダンスを検出することもできる。図２における変成器１０は、このような原理で、インピーダンスＺ１，Ｚ２を検出する。
【００４０】
図８は、図２における変成器１０によって、インピーダンスＺ２を検出する原理を示している。図８に示したように、巻線１１側から見た変成器１０のインピーダンスはＺ２となる。
【００４１】
図９は、図２における変成器１０によって、インピーダンスＺ１を検出する原理を示している。図９に示したように、巻線１２側から見た変成器１０のインピーダンスはＺ１となる。
【００４２】
図１０は、図２における変成器１０によって、インピーダンスＺ１，Ｚ２を検出する原理を示している。図１０に示したように、巻線１１側から見た変成器１０のインピーダンスはＺ２となり、巻線１２側から見た変成器１０のインピーダンスはＺ１となる。
【００４３】
図１１は、図１０に示した回路の等価回路を表わしている。図１０に示したようにＬライン１ＬとＮライン１Ｎとの間に変成器１０を設けることにより、図１１に示したように、Ｌライン１Ｌとアースまたはグランドとの間、およびＮライン１Ｎとアースまたはグランドとの間には、いずれも、並列のインピーダンスＺ１，Ｚ２が存在することなる。その結果、Ｌライン１Ｌとアースまたはグランドとの間のインピーダンスは、Ｎライン１Ｎとアースまたはグランドとの間のインピーダンスと等しくなる。このようにして、変成器１０を設けることにより、電力線通信線路１を平衡にすることができる。
【００４４】
次に、図１２ないし図１５を参照して、変成器１０の相互誘導係数の極性について説明する。変成器１０における巻線１１と巻線１２の結合状態には２通りある。図１２は第１の結合状態を表わし、図１４は第２の結合状態を表わしている。図１２と図１４のいずれにおいても、巻線１１および巻線１２において、黒丸の印を付した各一端より同時に電流が流れ込むか同時に電流が流れ出すときに、変成器１０の相互誘導係数は正となる。
【００４５】
図１２に示した第１の結合状態では、Ｌライン１ＬとＮライン１Ｎをノーマルモードの信号が通過する場合には変成器１０の相互誘導係数は正となり、Ｌライン１ＬとＮライン１Ｎをコモンモードの信号が通過する場合には変成器１０の相互誘導係数は負となる。すなわち、この場合には、Ｌライン１ＬとＮライン１Ｎをノーマルモードの信号が通過する際に、巻線１１と巻線１２のインピーダンスは大きくなる。図１３は、図１２における変成器１０の近傍の等価回路を表わしている。図１３に示した回路では、Ｌライン１ＬとＮライン１Ｎをノーマルモードの信号が通過する際に、アースまたはグランドとＬライン１Ｌとの間の電位差と、Ｎライン１Ｎとアースまたはグランドとの間の電位差は、共にＶ／２となる。従って、第１の結合状態では、電力線通信線路によってノーマルモードの通信信号を伝送することに支障はない。
【００４６】
一方、図１４に示した第２の結合状態では、Ｌライン１ＬとＮライン１Ｎをノーマルモードの信号が通過する場合には変成器１０の相互誘導係数は負となり、Ｌライン１ＬとＮライン１Ｎをコモンモードの信号が通過する場合には変成器１０の相互誘導係数は正となる。すなわち、この場合には、Ｌライン１ＬとＮライン１Ｎをノーマルモードの信号が通過する際に、巻線１１と巻線１２のインピーダンスは極めて小さくなり、変成器１０によってＬライン１ＬとＮライン１Ｎとが短絡された状態となる。図１５は、図１４における変成器１０の近傍の等価回路を表わしている。図１５に示した回路では、Ｌライン１ＬとＮライン１Ｎをコモンモード信号が通過する際に、アースまたはグランドとＬライン１Ｌとの間の電位差と、アースまたはグランドとＮライン１Ｎとの間の電位差は、共に例えばＶ／２となる。しかし、図１５に示した回路では、Ｌライン１ＬとＮライン１Ｎをノーマルモード信号が通過する際には、アースまたはグランドとＬライン１Ｌとの間の電位差と、Ｎライン１Ｎとアースまたはグランドとの間の電位差は、共に極めて小さくなる。従って、第２の結合状態では、電力線通信線路によってノーマルモードの通信信号を伝送することが困難になる。
【００４７】
以上のことから、電力線通信線路によってノーマルモードの通信信号を伝送する場合には、巻線１１と巻線１２の結合状態を、図１２に示した第１の結合状態とすることが好ましい。そこで、図１および図２に示した平衡度改善回路２では、変成器１０における巻線１１と巻線１２の結合状態を、図１２に示した第１の結合状態としている。
【００４８】
以上説明したように、平衡度改善回路２では、巻線１１側から見た変成器１０のインピーダンスは、平衡度改善回路２がない場合におけるＮライン１Ｎとアースまたはグランドとの間のインピーダンスと等しくなる。また、巻線１２側から見た変成器１０のインピーダンスは、平衡度改善回路２がない場合におけるＬライン１Ｌとアースまたはグランドとの間のインピーダンスと等しくなる。その結果、平衡度改善回路２を設けた場合のＬライン１Ｌとアースまたはグランドとの間のインピーダンスは、平衡度改善回路２を設けた場合のＮライン１Ｎとアースまたはグランドとの間のインピーダンスと等しくなる。従って、平衡度改善回路２よれば、電力線通信線路１の平衡度を改善して、電力線通信線路１から発生される放射ノイズを抑制することができる。
【００４９】
なお、平衡度改善回路２を設ける位置は、Ｌライン１ＬとＮライン１Ｎとの間であればどこでもよい。平衡度改善回路２は、電力線通信線路１に接続される機器、例えば電力線通信用モデム、コンセント（レセプタクル）またはノイズ低減用フィルタに内蔵してもよい。
【００５０】
ところで、電力線通信線路１から発生される放射ノイズを抑制するためには、上述のように電力線通信線路１の平衡度を改善すると共に、Ｌライン１ＬとＮライン１Ｎに、グランドレベルに関して対称な電圧波形の２つの信号からなる平衡信号を通すことが好ましい。そこで、以下で説明するように、本実施の形態では、電力線通信用モデム３０のカプラ４０に、グランドレベルに関して非対称な電圧波形の２つの信号からなる非平衡信号を、平衡信号に変換する機能を持たせている。
【００５１】
図１６は、本実施の形態における電力線通信用モデムの主要部の構成の第１の例を示す回路図である。この第１の例では、電力線通信用モデムは、通信信号を生成する信号源５１と、この信号源５１と電力線通信線路１とを接続するカプラ回路４０とを備えている。カプラ回路４０は、不平衡信号が入力される巻線４１と、この巻線４１に結合された巻線４２とを有している。巻線４１の一端は信号源５１の一端に接続され、巻線４１の他端は信号源５１の他端に接続されている。なお、図１６において、巻線４１の一端と信号源５１の一端との間に挿入された抵抗器５２は、電力線通信用モデムの内部抵抗に対応する。巻線４２の一端はＬライン１Ｌに接続され、巻線４２の他端はＮライン１Ｎに接続されている。カプラ回路４０は、巻線４１，４２によって、電力の通過を阻止し、通信信号を通過させる。
【００５２】
図１６に示した第１の例では、巻線４２の中点が接地されている。これにより、巻線４１の両端間に電位差Ｖが与えられたときに、アースまたはグランドとＬライン１Ｌとの間の電位差と、Ｎライン１Ｎとアースまたはグランドとの間の電位差は、共にＶ／２となる。このように、カプラ回路４０は、グランドレベルに関して非対称な電圧波形の２つの信号からなる非平衡信号を、グランドレベルに関して対称な電圧波形の２つの信号からなる平衡信号に変換する。
【００５３】
図１７は、本実施の形態における電力線通信用モデムの主要部の構成の第２の例を示す回路図である。この第２の例では、巻線４２の中点は接地されず、代わりに巻線４１の中点が接地されている。第２の例におけるその他の構成は、図１６に示した第１の例と同様である。第１の例と同様に、第２の例においても、カプラ回路４０は、非平衡信号を平衡信号に変換する。
【００５４】
図１に示した電力線通信システムでは、カプラ回路４０の巻線４２の中点を接地するようにしているが、図１７に示したように、巻線４２の中点を接地せずに、代わりに巻線４１の中点を接地してもよい。この場合には、巻線４１の中点を、変成器１０における巻線１１の他端および巻線１２の他端に接続する。
【００５５】
以上説明したように、本実施の形態によれば、カプラ４０によって、Ｌライン１ＬとＮライン１Ｎを平衡化すると共に、Ｌライン１ＬとＮライン１Ｎに、グランドレベルに関して対称な電圧波形の２つの信号からなる平衡信号を送出することができる。また、本実施の形態によれば、平衡度改善回路２によって、Ｌライン１ＬとＮライン１Ｎの平衡度を改善することができる。
【００５６】
また、本実施の形態では、カプラ４０の巻線４２の中点または巻線４１の中点と、変成器１０における巻線１１の他端および巻線１２の他端を、互いに接続し且つアースまたはグランドに対して接地している。このように、巻線４２の中点または巻線４１の中点と、巻線１１の他端および巻線１２の他端を互いに接続することにより、これらを接続しない場合に比べて、電力線通信線路１の平衡度をより改善することができる。これは、カプラ４０と平衡度改善回路２が、同じグランドレベルを基準にして動作するためと考えられる。巻線４２の中点または巻線４１の中点と、巻線１１の他端および巻線１２の他端との間のインピーダンスは、小さいほど電力線通信線路１の平衡度をより改善することができる。このインピーダンスは、０〜１０Ω範囲内であることが好ましい。また、巻線１１，１２の結合係数は、大きいほど電力線通信線路１の平衡度をより改善することができる。
【００５７】
なお、上記実施の形態では、カプラ４０の巻線４２の中点または巻線４１の中点と、変成器１０における巻線１１の他端および巻線１２の他端を、互いに接続し且つ接地している。しかし、これらの接地が困難な場合には、カプラ４０の巻線４２の中点または巻線４１の中点と、変成器１０における巻線１１の他端および巻線１２の他端を、互いに接続するだけでもよい。この場合も、カプラ４０と平衡度改善回路２が、同じ電位を基準にして動作するため、上述の同様の効果が得られる。また、この場合も、巻線４２の中点または巻線４１の中点と、巻線１１の他端および巻線１２の他端との間のインピーダンスは、小さいほど電力線通信線路１の平衡度をより改善することができる。このインピーダンスは、０〜１０Ω範囲内であることが好ましい。
【００５８】
以上説明したように、本実施の形態によれば、平衡信号を伝送する電力線通信線路１を良好に平衡化することができ、それ結果、電力線通信線路１から発生される放射ノイズを抑制することができる。
【００５９】
最後に、本実施の形態における平衡度改善回路２の効果を確認するために行った測定の結果を図１８に示す。図１８は、平衡度改善回路２を設けた場合と設けない場合とについて、電力線通信線路１の縦方向変換損（ＬＣＬ）の周波数特性を測定した結果を示している。縦方向変換損は、Ｌライン１ＬとＮライン１Ｎに同一の電圧を印加したときの印加電圧と、Ｌライン１ＬとＮライン１Ｎとの不平衡に起因して発生するＬライン１ＬとＮライン１Ｎとの電位差との比をデシベル（ｄＢ）で表わしたものである。この縦方向変換損は、電力線通信線路１の平衡度を表わす指標となる。縦方向変換損が大きいほど、平衡度が高い。
【００６０】
図１８において、符号７１Ｌを付した線は、平衡度改善回路２を設けない場合におけるＬライン１Ｌの特性を表わし、符号７１Ｎを付した線は、平衡度改善回路２を設けない場合におけるＮライン１Ｎの特性を表わしている。また、符号７２Ｌを付した線は、平衡度改善回路２を設けた場合におけるＬライン１Ｌの特性を表わし、符号７２Ｎを付した線は、平衡度改善回路２を設けた場合におけるＮライン１Ｎの特性を表わしている。図１８に示した測定結果から、平衡度改善回路２を設けることにより、電力線通信線路１の平衡度が高くなることが分かる。
【００６１】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々の変更が可能である。例えば、図１に示した例では、平衡度改善回路２を電力線通信用モデム３０に内蔵したが、平衡度改善回路２は電力線通信用モデムとは別に設けてもよい。また、電力線通信用モデムは、通信装置と共に１つの筐体内に設けられていてもよい。
【００６２】
また、本発明の通信線路の平衡化回路は、電力線通信線路に限らず、平衡信号を伝送する通信線路全般に適用することができる。
【００６３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の通信線路の平衡化回路によれば、平衡信号を伝送する通信線路の平衡度を改善して、通信線路から発生される放射ノイズを抑制することができるという効果を奏する。
【００６４】
また、本発明の電力線通信回路によれば、電力線通信線路の平衡度を改善して、電力線通信線路から発生される放射ノイズを抑制することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る通信線路の平衡化回路および電力線通信回路を含む電力線通信システムの構成の一例を示す回路図である。
【図２】本発明の一実施の形態における平衡度改善回路の構成を示す回路図である。
【図３】電力線通信システムを簡略化して示す回路図である。
【図４】放射ノイズの発生のメカニズムを説明するためのシミュレーションにおいて想定した回路を示す回路図である。
【図５】平衡な状態の電力線通信線路に対してノーマルモードの通信信号を送出した場合における各ラインの電位の時間的変化を示す特性図である。
【図６】不平衡な状態の電力線通信線路に対してノーマルモードの通信信号を送出した場合における各ラインの電位の時間的変化を示す特性図である。
【図７】本発明の一実施の形態における平衡度改善回路の原理を説明するための回路図である。
【図８】本発明の一実施の形態における平衡度改善回路の原理を説明するための回路図である。
【図９】本発明の一実施の形態における平衡度改善回路の原理を説明するための回路図である。
【図１０】本発明の一実施の形態における平衡度改善回路の原理を説明するための回路図である。
【図１１】図１０に示した回路の等価回路を示す回路図である。
【図１２】図２に示した変成器における２つの巻線の第１の結合状態を示す回路図である。
【図１３】図１２における変成器の近傍の等価回路を示す回路図である。
【図１４】図２に示した変成器における２つの巻線の第２の結合状態を示す回路図である。
【図１５】図１４における変成器の近傍の等価回路を示す回路図である。
【図１６】本発明の一実施の形態における電力線通信用モデムの主要部の構成の第１の例を示す回路図である。
【図１７】本発明の一実施の形態における電力線通信用モデムの主要部の構成の第２の例を示す回路図である。
【図１８】本発明の一実施の形態における平衡度改善回路の効果を説明するための特性図である。
【符号の説明】
１…電力線通信線路、１Ｌ…ライブライン、１Ｎ…ニュートラルライン、２…平衡度改善回路、１０…変成器、１１，１２…巻線、２１，２２…ハイパスフィルタ。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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