(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部とのインタフェースに結合トランスを用いる電力線搬送用送受信切替回路において、
前記結合トランスにおける２次側巻き線の片方に送信アンプを配置し、他方に受信アンプを配置し、
さらに、ドレインを前記結合トランスの受信アンプ側に接続し、ゲートに送受信切替信号を入力し、ソースをグランドとした半導体スイッチ（ＦＥＴ）を配置し、
データ送信時、前記半導体スイッチがＯＮ状態となるように送受信切替信号を制御し、一方、受信時、前記半導体スイッチがＯＦＦ状態となるように送受信切替信号を制御することで、送受信を切り替えることを特徴とする電力線搬送用送受信切替回路。
【請求項２】
前記送信アンプの後段に、コンデンサを介してグランドに接続する構成を備えた送信終段フィルタを配置することを特徴とする請求項１に記載の電力線搬送用送受信切替回路。
【請求項３】
前記受信側に、受信信号を反転する位相反転アンプを配置することを特徴とする請求項１または２に記載の電力線搬送用送受信切替回路。
【請求項４】
前記送信アンプの後段、または前記受信アンプの前段に、バイアス電圧付加回路を配置することを特徴とする請求項１に記載の電力線搬送用送受信切替回路。
【請求項５】
前記半導体スイッチをトランジスタとすることを特徴とする請求項４に記載の電力線搬送用送受信切替回路。
【請求項６】
前記半導体スイッチを光結合半導体（フォトカプラ）とすることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の電力線搬送用送受信切替回路。
【請求項７】
前記結合トランスの代わりに、ＣとＲで構成したインタフェース回路を適用することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の電力線搬送用送受信切替回路。
【請求項８】
前記半導体スイッチによるノイズを吸収するためノイズ吸収フィルタを追加することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の電力線搬送用送受信切替回路。
【請求項９】
前記結合トランスの代わりに、ＣとＬの共振を利用したフィルタ機能付き結合トランスを適用することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の電力線搬送用送受信切替回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電力線を用いたデータ通信に使用可能な電力線モデム内の電力線搬送用送受信切替回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
以下、従来の電力線搬送用送受信切替回路について説明する。図９は、一般的な電力線搬送用送受信切替回路の構成を示す図である。図９において、１０１は結合トランスであり、１０２はアナログスイッチまたはリレーで構成されたスイッチであり、１０３は送信アンプであり、１０４は受信アンプである。
【０００３】
電力線搬送用の電力線モデムでは、通常、外部とのインタフェースに結合トランスを用い、たとえば、図示の結合トランス１０１の２次巻き線を用いて入力信号を取り出す。また、電力線モデムにおけるデータの送受信は、一般的に、送信アンプ１０３の出力と受信アンプ１０４の入力とを、スイッチ１０２により切り替えて行う。たとえば、電流が所定値より大きい場合にはリレーを使用し、電流は所定値より小さい場合にはアナログスイッチを使用する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記、従来の電力線搬送用送受信切替回路においては、スイッチ１０２としてリレーを用いた場合、送受信の切り替えに対する応答が遅く、たとえば、送信処理から受信処理への以降に数ｍｓの時間が必要となる。このように、従来の電力線搬送用送受信切替回路では、特に、スイッチ１０２を流れる電流が大きい場合に、送受信の切り替えに時間がかかり、伝送効率が劣化する、という問題があった。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、送受信を切り替えるためのスイッチに流れる電流が大きい場合であっても、従来より高速に送受信の切り替えを行うことができる電力線搬送用送受信切替回路を得ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる電力線搬送用送受信切替回路にあっては、外部とのインタフェースに結合トランスを用いる構成とし、前記結合トランスにおける２次側巻き線の片方に送信アンプを配置し、他方に受信アンプを配置し、さらに、ドレインを前記結合トランスの受信アンプ側に接続し、ゲートに送受信切替信号を入力し、ソースをグランドとした半導体スイッチ（ＦＥＴ）を配置し、データ送信時、前記半導体スイッチがＯＮ状態となるように送受信切替信号を制御し、一方、受信時、前記半導体スイッチがＯＦＦ状態となるように送受信切替信号を制御することで、送受信を切り替えることを特徴とする。
【０００７】
つぎの発明にかかる電力線搬送用送受信切替回路にあっては、前記送信アンプの後段に、コンデンサを介してグランドに接続する構成を備えた送信終段フィルタを配置することを特徴とする。
【０００８】
つぎの発明にかかる電力線搬送用送受信切替回路にあっては、前記受信側に、受信信号を反転する位相反転アンプを配置することを特徴とする。
【０００９】
つぎの発明にかかる電力線搬送用送受信切替回路にあっては、前記送信アンプの後段、または前記受信アンプの前段に、バイアス電圧付加回路を配置することを特徴とする。
【００１０】
つぎの発明にかかる電力線搬送用送受信切替回路にあっては、前記半導体スイッチをトランジスタとすることを特徴とする。
【００１１】
つぎの発明にかかる電力線搬送用送受信切替回路にあっては、前記半導体スイッチを光結合半導体（フォトカプラ）とすることを特徴とする。
【００１２】
つぎの発明にかかる電力線搬送用送受信切替回路にあっては、前記結合トランスの代わりに、ＣとＲで構成したインタフェース回路を適用することを特徴とする。
【００１３】
つぎの発明にかかる電力線搬送用送受信切替回路にあっては、前記半導体スイッチによるノイズを吸収するためノイズ吸収フィルタを追加することを特徴とする。
【００１４】
つぎの発明にかかる電力線搬送用送受信切替回路にあっては、前記結合トランスの代わりに、ＣとＬの共振を利用したフィルタ機能付き結合トランスを適用することを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明にかかる電力線搬送用送受信切替回路の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１６】
実施の形態１．
図１は、本発明にかかる電力線搬送用送受信切替回路の実施の形態１の構成を示す図である。図１において、１は結合トランスであり、２はＤ／Ａ変換器であり、３は送信アンプであり、４は受信アンプであり、５はＡ／Ｄ変換器であり、６は半導体スイッチ（ＦＥＴ）である。この電力線搬送用送受信切替回路では、送信時、Ｄ／Ａ変換器２出力の送信データを、送信アンプ３を経由して結合トランス１から出力する。一方、受信時は、結合トランス１のコールド側から取り出された受信データを、受信アンプ４を経由してＡ／Ｄ変換器５に入力する。
【００１７】
ここで、本実施の形態の電力線搬送用送受信切替回路における特徴的な構成および動作について説明する。電力線を利用した本実施の形態の電力線搬送用送受信切替回路では、外部とのインタフェースに結合トランス１を用い、たとえば、受信時は、当該結合トランス１の２次側巻き線を用いて入力信号を取り出す。一方、送信時は、当該結合トランス１の１次側巻き線を用いて出力信号を送信する。
【００１８】
また、本実施の形態の電力線搬送用送受信切替回路では、結合トランス１における２次側巻き線の片方に送信アンプ３を配置し、他方（結合トランス１のコールド側）に受信アンプ４を配置し、さらに、ドレイン（Ｄ）を結合トランス１の受信アンプ４側に接続し、ゲート（Ｇ）に送受信切替信号を入力し、ソース（Ｓ）をグランドとした半導体スイッチ６を配置する。そして、データ送信時、半導体スイッチ６がＯＮ状態となるように送受信切替信号を制御し、一方、受信時は、半導体スイッチ６がＯＦＦ状態となるように送受信切替信号を制御することで、送信アンプ３出力と受信アンプ４入力とを切り替える。
【００１９】
なお、上記受信時、送信アンプ３は、ゼロ信号をドライブする。これにより、受信アンプ４にとっては、この送信アンプ３出力がグランド（コールドエンド）として機能する。
【００２０】
このように、本実施の形態においては、結合トランスのコールド側にＦＥＴを配置し、ＦＥＴのＯＮ／ＯＦＦにより送受信を切り替える構成としたため、たとえば、ＦＥＴに流れる電流が大きい場合であっても、高速に送受信の切り替えを行うことができる。具体的にいうと、従来のようにリレーを使用した場合よりも、送受信の切り替えを大幅に高速化できる。
【００２１】
なお、本実施の形態では、送受信の切り替え手段として半導体スイッチ６（ＦＥＴ）を用いたが、これに限らず、送受信の切り替え速度が許容されるのであれば、図２に示すように、上記半導体スイッチ６のかわりに光結合半導体（フォトカプラ７）を適用することとしてもよい。
【００２２】
また、本実施の形態では、外部とのインタフェースに結合トランスを用いたが、これに限らず、環境の良い伝送路（屋内におけるモデム間通信等）で通信を行う場合、またはコストを抑えたい場合には、図３に示すように、ＣとＲで構成したインタフェース回路８を適用することとしてもよい。
【００２３】
また、本実施の形態では、図４に示すように、半導体スイッチ６によるノイズを吸収するためノイズ吸収フィルタ９を追加することで、ＯＮ／ＯＦＦ時に流れる貫通電流を除去することとしてもよい。
【００２４】
また、本実施の形態では、上記のように、フィルタを別に用意するのではなく、たとえば、図５に示すように、フィルタ機能付き結合トランス１０におけるＣとＬの共振を利用して、フィルタ効果を持たせることとしてもよい。なお、ＲはＱ（共振の鋭さを表す指数）ダンプ用に用いられている。
【００２５】
実施の形態２．
図６は、本発明にかかる電力線搬送用送受信切替回路の実施の形態２の構成を示す図である。図６において、３ａは送信アンプであり、１１はバタワース型の送信終段フィルタである。なお、前述の実施の形態１と同様の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。この電力線搬送用送受信切替回路では、送信時、Ｄ／Ａ変換器２出力の送信データを、送信アンプ３ａおよび送信終段フィルタ１１を経由して結合トランス１から出力する。
【００２６】
ここで、本実施の形態の電力線搬送用送受信切替回路における特徴的な構成および動作について説明する。たとえば、一般的な通信装置では、送信側および受信側でフィルタを共用することが多い。しかしながら、電力線搬送においては、送受信でフィルタを共用した場合に、フィルタ内部のコンデンサＣの影響でインピーダンスが下がり感度の良い受信ができなくなる。そこで、本実施の形態では、受信側のフィルタを切り離し、送信側にだけ送信終段フィルタ１１を配置する。
【００２７】
また、本実施の形態の電力線搬送用送受信切替回路では、結合トランス１における２次側巻き線の片方に送信終段フィルタ１１を経由して送信アンプ３ａを配置し、他方（結合トランス１のコールド側）に受信アンプ４を配置し、さらに、ドレイン（Ｄ）を結合トランス１の受信アンプ４側に接続し、ゲート（Ｇ）に送受信切替信号を入力し、ソース（Ｓ）をグランドとした半導体スイッチ６を配置する。そして、データ送信時、半導体スイッチ６がＯＮ状態となるように送受信切替信号を制御し、一方、受信時は、半導体スイッチ６がＯＦＦとなるように送受信切替信号を制御することで、送信アンプ３ａ出力と受信アンプ４入力とを切り替える。
【００２８】
なお、本実施の形態では、上記受信時、送信終段フィルタ１１内のコンデンサＣfを通って接続されたグランド（交流のため）が、受信アンプ４におけるグランドとして機能する。したがって、送信アンプ３ａでは、前述の実施の形態１と異なり、受信時に必ずしもゼロ信号をドライブする必要はない。
【００２９】
このように、本実施の形態においては、前述の実施の形態１と同様の効果が得られるとともに、さらに、送信側にだけフィルタを入れる構成としたため、送信アンプのひずみを効果的に抑圧できる。
【００３０】
なお、本実施の形態においては、説明の便宜上、送信終段フィルタ１１としてバタワース型のフィルタを用いたが、これに限らず、たとえば、π型，並列誘導ｍ型等、コンデンサを介してグランドに接続するようなフィルタであれば、どのようなフィルタを用いてもよい。
【００３１】
また、本実施の形態においては、前述の実施の形態１と同様に、半導体スイッチ６の代わりに図２に示す光結合半導体（フォトカプラ７）を適用することとしてもよいし、また、結合トランス１の代わりに図３に示すインタフェース回路８を適用することとしてもよいし、また、図４に示すノイズ吸収フィルタ９を追加することとしてもよいし、また、結合トランス１の代わりに図５に示すフィルタ機能付き結合トランス１０を適用することとしてもよい。
【００３２】
実施の形態３．
図７は、本発明にかかる電力線搬送用送受信切替回路の実施の形態３の構成を示す図である。図７において、１２は位相反転アンプである。なお、先に説明した実施の形態１または２と同様の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。この電力線搬送用送受信切替回路では、受信時、結合トランス１のコールド側から取り出された受信データを、受信アンプ４および位相反転アンプ１２を経由してＡ／Ｄ変換器５に入力する。
【００３３】
ここで、本実施の形態の電力線搬送用送受信切替回路における特徴的な構成および動作について説明する。たとえば、実施の形態１および２の構成を用いて受信データを受け取ってしまうと、受信アンプ４の出力は、送信信号と比較して位相が反転する。そこで、本実施の形態においては、受信アンプ４の後続に位相反転アンプ１２を配置する。
【００３４】
このように、本実施の形態においては、前述の実施の形態１または２と同様の効果が得られるとともに、さらに、受信側に位相を反転するためのアンプを設ける構成としたため、後続の復調処理で受信信号を反転する必要がない。
【００３５】
なお、本実施の形態においては、先に説明した実施の形態１と同様に、半導体スイッチ６の代わりに図２に示す光結合半導体（フォトカプラ７）を適用することとしてもよいし、また、結合トランス１の代わりに図３に示すインタフェース回路８を適用することとしてもよいし、また、図４に示すノイズ吸収フィルタ９を追加することとしてもよいし、また、結合トランス１の代わりに図５に示すフィルタ機能付き結合トランス１０を適用することとしてもよい。
【００３６】
実施の形態４．
図８は、本発明にかかる電力線搬送用送受信切替回路の実施の形態４の構成を示す図である。図８において、１３はバイアス電圧付加回路である。なお、先に説明した実施の形態１と同様の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。この電力線搬送用送受信切替回路では、送信時、Ｄ／Ａ変換器２出力の送信データを、送信アンプ３を経由して結合トランス１から出力する。一方、受信時は、結合トランス１のコールド側から取り出された受信データを、受信アンプ４を経由してＡ／Ｄ変換器５に入力する。
【００３７】
ここで、本実施の形態の電力線搬送用送受信切替回路における特徴的な構成および動作について説明する。先に説明した実施の形態１、２または３の構成を用いた場合の受信時（半導体スイッチ６がＯＦＦの時）に、たとえば、半導体スイッチ６に大振幅の電流がかかると、受信信号が歪んでしまう場合がある。そこで、本実施の形態では、送信アンプ３の出力段（図８（ａ）参照）、または、受信アンプ４の手前（図８（ｂ）参照）に、バイアス電圧付加回路１３を設け、たとえば、半導体スイッチ６に大振幅の電流が入力された場合であっても、バイアス分だけ受信信号をシフトする構成とした。
【００３８】
なお、送信アンプ３の出力段にバイアス電圧付加回路１３を設けた場合には、バイアス電圧付加回路１３出力に直流カット用コンデンサＣを配置し、送信アンプ３の手前にバイアス電圧付加回路１３を設けた場合には、結合トランス１のコールド側に直流カット用コンデンサＣを配置する。
【００３９】
このように、本実施の形態においては、前述の実施の形態１と同様の効果が得られるとともに、さらに、送信アンプの出力段または受信アンプの手前に、バイアス電圧付加回路を設ける構成としたため、受信時、半導体スイッチに大振幅の電流が入力された場合であっても、受信信号の歪みを防止することができる。
【００４０】
なお、本実施の形態では、半導体スイッチ６としてＦＥＴを用いたが、これに限らず、上記のようにバイアスがかかっていることを利用して、たとえば、半導体スイッチとしてトランジスタを適用することとしてもよい。
【００４１】
また、本実施の形態においては、先に説明した実施の形態１と同様に、半導体スイッチ６の代わりに図２に示す光結合半導体（フォトカプラ７）を適用することとしてもよいし、また、結合トランス１の代わりに図３に示すインタフェース回路８を適用することとしてもよいし、また、図４に示すノイズ吸収フィルタ９を追加することとしてもよいし、また、結合トランス１の代わりに図５に示すフィルタ機能付き結合トランス１０を適用することとしてもよい。
【００４２】
【発明の効果】
以上、説明したとおり、本発明によれば、結合トランスのコールド側にＦＥＴを配置し、ＦＥＴのＯＮ／ＯＦＦ制御により送受信を切り替える構成としたため、たとえば、ＦＥＴに流れる電流が大きい場合であっても、高速に送受信の切り替えを行うことができる、という効果を奏する。
【００４３】
つぎの発明によれば、さらに、送信側にだけフィルタを入れる構成としたため、送信アンプのひずみを効果的に抑圧できる、という効果を奏する。
【００４４】
つぎの発明によれば、さらに、受信側に位相を反転するためのアンプを設ける構成としたため、後続の復調処理で受信信号を反転する必要がない、という効果を奏する。
【００４５】
つぎの発明によれば、さらに、送信アンプの後段または受信アンプの前段に、バイアス電圧付加回路を設ける構成としたため、受信時、半導体スイッチに大振幅の電流が入力された場合であっても、受信信号の歪みを防止することができる、という効果を奏する。
【００４６】
つぎの発明によれば、半導体スイッチとしてトランジスタを配置する構成としたため、さらに高速に送受信の切り替えを行うことができる、という効果を奏する。
【００４７】
つぎの発明によれば、結合トランスのコールド側にフォトカプラを配置する構成としたため、フォトカプラのＯＮ／ＯＦＦ制御で容易に送受信を切り替えることができる、という効果を奏する。
【００４８】
つぎの発明によれば、結合トランスに代えて、ＣとＲで構成したインタフェース回路を適用する構成としたため、製品のコストを抑えることができる、という効果を奏する。
【００４９】
つぎの発明によれば、半導体スイッチによるノイズを吸収するためノイズ吸収フィルタを追加する構成としたため、ＯＮ／ＯＦＦ時に流れる貫通電流を除去できる、という効果を奏する。
【００５０】
つぎの発明によれば、ＣとＬの共振を利用したフィルタ機能付き結合トランスを備える構成としたため、半導体スイッチ等によるノイズを吸収することができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明にかかる電力線搬送用送受信切替回路の実施の形態１の構成を示す図である。
【図２】  ＦＥＴの代わりにフォトカプラを適用した場合の電力線搬送用送受信切替回路の構成を示す図である。
【図３】  結合トランスの代わりにＣとＲで構成したインタフェース回路を適用した場合の電力線搬送用送受信切替回路の構成を示す図である。
【図４】  ノイズ吸収フィルタ９を追加した場合の電力線搬送用送受信切替回路の構成を示す図である。
【図５】  結合トランスの代わりにフィルタ機能付き結合トランスを適用した場合の電力線搬送用送受信切替回路の構成を示す図である。
【図６】  本発明にかかる電力線搬送用送受信切替回路の実施の形態２の構成を示す図である。
【図７】  本発明にかかる電力線搬送用送受信切替回路の実施の形態３の構成を示す図である。
【図８】  本発明にかかる電力線搬送用送受信切替回路の実施の形態４の構成を示す図である。
【図９】  一般的な電力線搬送用送受信切替回路の構成を示す図である。
【符号の説明】
１  結合トランス、２  Ｄ／Ａ変換器、３，３ａ  送信アンプ、４  受信アンプ、５  Ａ／Ｄ変換器、６  半導体スイッチ（ＦＥＴ）、７  フォトカプラ、８インタフェース回路、９  ノイズ吸収フィルタ、１０  フィルタ機能付き結合トランス、１１  送信終段フィルタ、１２  位相反転アンプ、１３  バイアス電圧付加回路。
【図１】
0004401591.tif 000002
【図２】
0004401591.tif 000003
【図３】
0004401591.tif 000004
【図４】
0004401591.tif 000005
【図５】
0004401591.tif 000006
【図６】
0004401591.tif 000007
【図７】
0004401591.tif 000008
【図８】
0004401591.tif 000009
【図９】
0004401591.tif 000010