(57)【要約】【課題】  複数の局の接続を可能にし、物理層インピーダンスの変化した場合でも素子の定数を変えることなく反射を抑制し波形歪みを抑え幅広い通信用途に対応できる通信用コネクタを得る。【解決手段】本発明の通信用コネクタ２は、上ケース21と、下ケース22と、上下ケースに収納され長手方向の両端が開放され中空構造を持つシールドケース27と、シールドケースに収められ導体パターンを設けた基板23とからなり、基板に実装された導体パターンと直列にリアクタンス素子25を挿入したものである。また、シールドケースは、その一方端に長手方向に伸延させたシールド電極28を設け、シールド電極の上にリアクタンス素子とシールド電極との間に分布する浮遊静電容量を調整する調整部29を設けたものである。【選択図】    図１
2005038770.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上ケースと、下ケースと、前記上下ケースに収納され長手方向の両端が開放され中空構造を持つシールドケースと、前記シールドケースに収められ導体パターンを設けた基板とからなり、複数の局を通信路にバス接続する通信用コネクタにおいて、
前記基板に実装された導体パターンと直列にリアクタンス素子を挿入したことを特徴とする通信路用コネクタ。
【請求項２】
前記シールドケースは、その一方端に長手方向に伸延させたシールド電極を設け、前記シールド電極の上に前記リアクタンス素子と前記シールド電極との間に分布する浮遊静電容量を調整する調整部を設けたことを特徴とする請求項１に記載の通信用コネクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は複数の局との間で、通信を行う通信システムの通信用コネクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の通信用コネクタが使用される通信路を図４に示す。これは、ＩＥＡ−４８５準拠の一般的な接続に、コネクタを介して各局のドライバ／レシーバを接続する作動信号のマルチドロップ方式である。１ａ、１ｂは局のコネクタ、２は通信用コネクタ、３は通信路、４は終端抵抗、５は通信用ドライバレシーバ、７は通信制御回路、８は局である。
次に動作について説明する。１次局は通信制御部７から通信用ドライバレシーバ５を介して送信データを出力する。送信データは局のコネクタ１から通信用コネクタ２に出力される。一方の通信用コネクタ２は抵抗が接続されており送信データは終端される。他方の通信用コネクタ２は通信路７を介して次の２次局の通信用コネクタ２に接続されている。したがって１次局から送信された送信データは通信用コネクタを介して２次局の局のコネクタに接続され、２次局の通信用ドライバレシーバ５で受信され通信制御部７に出力される。２次局は１次局から送信されたデータに対して所望の動作を行う。
図５は図４に示される局のコネクタ１と従来技術の通信用コネクタ２の構造を示す図である。局を増設したいときは通信路の一端に接続される終端抵抗の通信用コネクタを取り、そこに通信路に接続された通信用コネクタを接続して局を増設し最後の局に終端抵抗コネクタを接続していた。従って、通信システムの規模が大きくなり局の数が増設された場合でも通信用コネクタを介して局を増設していた。
また、ノイズを除去する例として、コンタクトピンにフィルタを設けたものがある（例えば、特許文献１参照）。これはコネクタに内蔵されるコンタクトピンの導体部の外周に第１のリアクタンス素子を形成し、その周りに第2のリアクタンスをなす、貫通コンデンサを形成させる構造である。必要に応じてL型、C型あるいはLC型のフィルタを構成できるものである。したがって、ドライバ/レシーバの容量性リアクタンスを打ち消しドライバレシーバの接続部でおこる反射を抑えていた。
【特許文献１】特開平０７−７３９３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところが、通信路に局をバス接続すると、局の持つ物理層インピーダンスと通信路の特性インピーダンスとが不整合なため反射が発生していた。局を増やすと局毎の反射が合成され大きな反射波が発生する。この結果、通信波形が歪み通信エラーが発生する問題があった。また局のドライバ／レシーバおよび基板パターン長の個体差により図２に示される物理層インピーダンスがばらつきを持つためインピーダンスマッチングからはずれ通信波形が歪み通信エラーが発生する問題があった。
また,コンタクトピンの導体部でインダクタンス形成するもの、または導体部を覆う導体により貫通コンデンサ電極を形成するものは、インダクタンス値およびコンデンサ値は固定される。したがって、物理層インピーダンスのばらつきに対応して、リアクタンス成分を調節できないため、インピーダンスマッチングからはずれ通信波形が歪み通信エラーが発生する問題があった。
本発明の目的は、上記従来の問題を解決し、通信路に複数の局の接続を可能にし、物理層インピーダンスの変化した場合でも素子の定数を変えることなく反射を抑制し波形歪みを抑え幅広い通信用途に対応できる通信用コネクタ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】
【０００４】
上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したのである。
通信路にバス接続する通信用コネクタにおいて上ケースと、下ケースと、長手方向の両端が開放され中空構造を持ち前記上下ケースに収納されるシールドケースと、前記シールドケースに収められる基板と、前記基板の長手方向に設けられる導体パターンと、前記基板に実装され前記導体パターンと直列にリアクタンス素子を挿入したことを特徴とするものである。
このような構成にすることにより通信路に複数の局が接続されても局の物理層インピーダンスと通信路の特性インピーダンスとを前記リアクタンス素子でマッチングし反射を抑制することができる。
また、前記シールドケース長手方向の片端に突起したシールド電極と、調整部と前記リアクタンス素子と前記シールド電極との間に分布する浮遊静電容量とからなり、前記シールド電極は前記導体パターンに直列に挿入されたリアクタンス素子長手方向に伸び、前記リアクタンス素子から間隔を置いて平行に設置されている。前記調整部は前記一方のケースの側面に前記シールド電極に接触して設けられている。したがって前記調整部をリアクタンス素子の長手方向に移動するとシールド電極が調整部で押し出されて前記リアクタンス素子との距離が変化する構造からなることを特徴とするものである。
このような構造にすることによりドライバ／レシーバ素子および基板パターン長の個体差により図２に示される物理層インピーダンスがばらついた場合、調整部を移動させることで前記リアクタンス素子と前記シールド電極との間に分布する浮遊静電容量を変化させコネクタのリアクタンス成分を調整してインピーダンスマッチングし反射を抑制することができる。
【発明の効果】
【０００５】
以上述べたように、本発明の通信用コネクタによれば、通信路に複数の局が接続されても局の物理層インピーダンスと通信路の特性インピーダンスとをマッチングし反射を抑制することができ、局を増加させることができるという効果がある。
また、請求項２に記載の通信用コネクタによれば、ドライバ／レシーバ素子および基板パターン長の個体差により局の物理層インピーダンスのばらついた場合でも調整部でコネクタのリアクタンス成分を変化させてインピーダンスマッチングし反射を抑制することができるという効果がある。
したがって、通信路に複数の局をバス接続したり、物理層インピーダンスのばらついた場合でも本発明の通信用コネクタのリアクタンス成分で通信路の特性インピーダンスと物理層インピーダンスのインピーダンスマッチングを行えるので反射が抑制でき、通信路の通信波形の歪みを抑制し幅広い通信用コネクタ用途に対応できる通信用コネクタを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明の具体的実施例を図に基づいて説明する。
【実施例１】
【０００７】
図１は本発明の一実施形態を示す通信用コネクタの分解斜視図である。図において、２１は上ケース、２２は下ケース、２７はのケースに収納されるシールドケース、２８はシールド電極、２９はシールド電極２８に接触した調整部、２３はシールドケースに挿入される基板、２４は基板２３に設けられた導体パターン、２５は導体パターン２４に直列に接続され基板２３に実装されるリアクタンス素子、２６はリアクタンス素子２５に接続されるリード線、３はリード線を通信路とするケーブルである。
このように構成された通信用コネクタにおいて本発明の一実施例としてリアクタンス素子２５にインダクタンス素子を用いた場合について説明する。
図２は局に接続された通信用コネクタの等価回路を示す回路図である。抵抗成分とコンデンサ成分の並列回路で構成される局の物理層インピーダンスに通信用コネクタは接続されるので、コネクタ内の導体パターン２４に接続されたリアクタンス素子２５は物理層インピーダンスに直列に接続される。図３は本発明の一実施例と従来例の通信用コネクタを局に接続した場合の物理層インピーダンスで発生する反射率と送信波周波数の特性である。
まず、従来例の通信用コネクタと局との接続で発生する反射について説明する。
ケーブルの特性インピーダンスをＺ０、局のインピーダンスをＺｐとするとコネクタを局に接続したときに接続部で発生する反射率：ｍｖは以下の式で示される。
ｍｖ’＝（（Ｚｐ／／Ｚ０）−Ｚ０）／（（Ｚｐ／／Ｚ０）＋Ｚ０）      （式１）
ここで（Ｚｐ／／Ｚ０）は送信側から見た局のインピーダンスで、物理層インピーダンスの向こう側にあるケーブルの特性インピーダンスとが並列接続されて見える。
また理想的な局の接続はＺｐ＝∞である。
したがって、式１のＺｐ／／Ｚ０の項は以下のようになる。
ＬｉｍＺｐ→∞（Ｚｐ／／Ｚ０）＝Ｚｐ×Ｚ０／（Ｚｐ＋Ｚ０）
＝Ｚ０／（１＋Ｚ０／Ｚｐ）≒Ｚ０                  （式２）
式２を式１に代入すると、
ｍｖ＝（Ｚ０−Ｚ０）／（Ｚ０＋Ｚ０）＝０                            （式３）
となり、反射のない理想的なコネクタ接続となる。
しかし、物理層インピーダンスは無限大ではなくＺｐは以下の式で示される。
Ｚｐ＝｛Ｒ／（１＋（ωＣＲ）２）｝−ｊ｛ωＣＲ２  ／（１＋（ωＣＲ）２）｝（式４）
したがって、従来技術のコネクタと局を接続すると式４示される実数部と虚数部とからなるインピーダンスが発生する。ケーブルの特性インピーダンスは実数部のみなので、虚数部でインピーダンス不整合が発生し反射が発生する。
次に、本発明の通信用コネクタと局との接続で発生する反射について説明する。単純化するため抵抗分は無限大として虚数部について考えると、本発明の通信用コネクタと局とを接続したときのコネクタインピーダンスを含めた局の物理層インピーダンスＺｐ’は以下の式となる。
Ｚｐ’＝ｊ｛（ωＬ）２  −２Ｌ／Ｃ｝／（ωＬ−１／ωＣ））            （式５）
ここで、Ｌを調整して式５の分母を限りなく零に近づけるとＺｐ’≒∞となり虚数部もインピーダンスが無限大となり反射が抑制される。
したがって、局の物理層インピーダンスの容量性リアクタンス成分を本発明の通信用コネクタの誘導性リアクタンスで打ち消し合い、局当たりの反射量が減少している。この結果、通信路に複数の局が接続されても各局の物理層インピーダンスと通信路の特性インピーダンスとを本発明の通信用コネクタのリアクタンス成分でマッチングし反射を抑制することができる。
また、シールド電極２８は導体パターン２４に直列に挿入されたリアクタンス素子２５の長手方向に伸び、リアクタンス素子２５から間隔を置いて平行に設置されている。調整部２９は一方のケースの裏面にシールド電極２８に接触して設けられている。したがって調整部２９をリアクタンス素子２５の長手方向に移動するとシールド電極２８が調整部２９で押し出されてリアクタンス素子２５との距離が変化する構造である。シールド電極２８とリアクタンス素子２５との間に浮遊静電容量６があり、シールド電極２８が接近すると静電容量が増加し遠ざかると減少する。したがって、本発明の通信用コネクタのリアクタンス分が調整できる。
このような構造にすることによりドライバ／レシーバ素子および基板パターン長の個体差により図２に示される局の物理層インピーダンスのばらついた場合でも調整部でコネクタのリアクタンス成分を変化させてインピーダンスマッチングし反射を抑制することができる。
【産業上の利用可能性】
【０００８】
本発明は複数の局との間で、通信を行う通信システムの通信用コネクタに適用できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態を示す通信用コネクタの分解斜視図である。
【図２】本発明の通信用コネクタの等価回路図である。
【図３】本発明の送信波の周波数に対する反射率の特性を示すグラフである。
【図４】従来の通信用コネクタが使用される回路図である。
【図５】従来の通信用コネクタと局との接続状態を示す分解斜視図である。
【符号の説明】
【００１０】
１、１ａ、１ｂ  局のコネクタ
２  通信用コネクタ
２１  上ケース  
２２  下ケース  
２３、２３ａ、２３ｂ  基板  
２４、２４ａ、２４ｂ  導体パターン  
２５、２５ａ、２５ｂ  リアクタンス素子  
２６、２６ａ、２６ｂ  リード線  
２７  シールドケース  
２８、２８ａ、２８ｂ  シールド電極
２９、２９ａ、２９ｂ  調整部  
３  ケーブル  
４  終端抵抗
５  ドライバ／レシーバ  
６、６ａ、６ｂ  浮遊静電容量
７  通信制御回路  
８  局  
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2005038770.tif 000006
【図５】
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