(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表皮効果の影響が大きい高周波信号である同一の電気信号を伝送する表面積の異なる第一の線材及び第二の線材と，
電気信号を伝送する線材の表面積によって表皮効果による信号レベルの低下度合いが異なることを利用して，前記第一の線材により伝送された前記電気信号と前記第二の線材により伝送された前記電気信号との差分信号を抽出することにより，前記第一の線材及び前記第二の線材で発生するノイズを除去する差分信号抽出手段と，
を備えてなることを特徴とする信号伝送装置。
【請求項２】
前記電気信号が，映像信号及び／又は音声信号である請求項１に記載の信号伝送装置。
【請求項３】
前記差分信号抽出手段により抽出された前記差分信号を予め定められた増幅率で増幅する信号増幅手段を更に備えてなる請求項１又は２のいずれかに記載の信号伝送装置。
【請求項４】
前記第一の線材が，略円形状の第三の線材及び第四の線材からなるツイストペアケーブルであって，
前記第二の線材が，前記ツイストペアケーブルを被覆する略円形状の線材被覆材内における前記第一の線材を除く隙間に配置されてなる請求項１〜３のいずれかに記載の信号伝送装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，映像信号や音声信号などの電気信号を伝送する信号伝送装置に関し，特に，前記電気信号の伝送中に信号線で発生するノイズを除去する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に，テレビジョン放送の受信装置及びモニタ（表示装置）の間や，パーソナルコンピュータ及びモニタの間などでは，映像信号や音声信号などの電気信号が，ノイズや信号レベル変動に強いデジタル信号で伝送されている。前記電気信号を伝送する信号線は，前記電気信号の伝送中に発生するノイズの影響をより低減するためにシールド材で被覆される（例えば，特許文献１）。
【０００３】
近年では，前記電気信号の伝送速度を向上させるべく，前記デジタル信号の高周波化（例えば，数百ＭＨｚ〜数ＧＨｚ帯）が進んでいる。一方，前記電気信号の周波数が高くなればなるほど，該電気信号が前記信号線を流れるときに，その信号線の表面に電流が集中して中心で低くなり，信号レベルが低下する表皮効果と呼ばれる現象の影響が大きいことがわかっている。ここで，前記表皮効果では信号線の表面に電流が集中するため，前記電気信号の信号レベルの低下の程度は，前記信号線の表面積によって異なることになる。
【特許文献１】特開２００３−２３４０２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで，前述したように前記信号線を前記シールド部材で被覆した場合であっても，該信号線におけるノイズの発生を完全に阻止することはできない。例えば前記シールド部材がアンテナとなって外部からのノイズを拾うことがある。
従って，本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり，その目的とするところは，電気信号を伝送する線材の表面積によって表皮効果による信号レベルの低下度合いが異なることを利用して，電気信号を伝送する線材で発生するノイズを除去することのできる信号伝送装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために本発明は，電気信号を伝送する線材の表面積によって表皮効果による信号レベルの低下度合いが異なることを利用して，表皮効果の影響が大きい高周波信号である同一の電気信号を伝送する表面積の異なる第一の線材及び第二の線材各々により伝送された前記電気信号の差分信号を抽出することにより，前記第一の線材及び前記第二の線材で発生するノイズを除去することを特徴とする信号伝送装置として構成される。ここに，前記電気信号は，例えば映像信号や音声信号である。
このように構成された前記信号伝送装置では，前記第一の線材及び前記第二の線材の表面積が異なるため，該第一の線材及び第二の線材各々における表皮効果による信号レベルの低下度合いが異なることになる。具体的には，表面積の小さい線材で伝送された前記電気信号の方が，表面積の大きい線材で伝送された前記電気信号よりも信号レベルの低下度合が大きくなる。そこで，本発明では，このように前記第一の線材により伝送された前記電気信号と前記第二の線材により伝送された前記電気信号と差分信号を抽出することにより，元の前記電気信号を復元することを提案している。
これにより，前記第一の線材及び前記第二の線材にノイズが発生したとしても，一般に低周波であるノイズは，前記第一の線材及び前記第二の線材各々で伝送された電気信号に同じ信号レベルで含まれるため，前記差分信号の抽出時に相殺されて除去される。
【０００６】
但し，前記差分信号の信号レベルは，前記第一の線材及び前記第二の線材各々で伝送された電気信号の信号レベルの差であるため，元の前記電気信号の信号レベルに比べて低くなる。そのため，前記差分信号を予め定められた増幅率で増幅することが望ましい。前記増幅率は，例えば予め実験により検出された前記差分信号の信号レベルに応じて予め定めておけば良い。また，前記第一の線材及び前記第二の線材の表面積の差や，前記第一の線材及び前記第二の線材の長さに応じて前記増幅率を設定してもよい。
ここで，前記第一の線材が，略円形状の第三の線材及び第四の線材からなるツイストペアケーブルである場合には，該ツイストペアケーブルを被覆する略円形状の線材被覆材内における前記第一の線材を除く隙間に，前記第二の線材を配置することが望ましい。これにより，前記線材被覆材の径を拡大させることなく本発明を実現することができる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば，前記電気信号の伝送中にノイズが発生しても，前記第一の線材により伝送された前記電気信号と前記第二の線材により伝送された前記電気信号と差分信号を抽出することにより，ノイズを除去して元の電気信号を復元することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下添付図面を参照しながら，本発明の実施の形態について説明し，本発明の理解に供する。尚，以下の実施の形態は，本発明を具体化した一例であって，本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
ここに，図１は本発明の実施の形態に係る信号伝送装置Ｘの概略構成図，図２は前記信号伝送装置Ｘにおいて伝送される電気信号を示す図である。
図１に示すように，前記信号伝送装置Ｘは，テレビジョン放送受信装置１から出力された映像信号（電気信号の一例）を分岐する信号分岐部２と，前記信号分岐部２によって分岐された同一の前記映像信号を伝送する表面積の異なる信号線１１（第一の線材の一例）及び信号線１２（第二の線材の一例）と，前記信号線１１及び前記信号線１２により伝送された電気信号の差分信号を抽出するオペアンプ１３（差分信号抽出手段の一例）と，前記オペアンプ１３により抽出された差分信号を予め定められた増幅率で増幅してモニタ（表示装置）３に出力する増幅回路１４（信号増幅手段の一例）と，を備えて構成されている。
ここに，前記映像信号は，数百ＭＨｚ〜数ＧＨｚ帯の高周波のデジタル信号であって，当該信号伝送装置Ｘにおいて伝送される電気信号の一例である。なお，前記映像信号に換えて，例えば音声信号などの他の電気信号を伝送する場合にも適用可能である。
ここで，前記信号線１１には，前記信号線１２よりも径が大きい線材が用いられている。即ち，前記信号線１１の表面積は前記信号線１２の表面積よりも大きい。前述したように，表面積が異なる線材では，表皮効果による信号レベルの低下の度合いが異なることが知られている。
具体的には，前記信号線１１は前記信号線１２よりも表面積が大きいため，該信号線１１における表皮効果による信号レベルの低下度合いは前記信号線１２に比べて小さい。一方，前記信号線１２は前記信号線１１よりも表面積が小さいため，該信号線１２における表皮効果による信号レベルの低下度合いは前記信号線１１に比べて大きい。したがって，前記信号線１１及び前記信号線１２各々によって伝送された前記映像信号の信号レベルには差が生じる。
本発明の実施の形態に係る前記信号伝送装置Ｘは，表面積の差により表皮効果による信号レベルの低下度合いが異なることを利用して，前記映像信号の伝送中に発生するノイズを除去することができる点に特徴を有している。
【０００９】
以下，図１を参照しつつ図２を用いて，前記信号伝送装置Ｘの動作について具体的に説明する。
ここに，図２は前記信号伝送装置Ｘにおいて伝送される電気信号を示す図であって，（ａ）は前記テレビジョン放送受信装置１から出力された映像信号，（ｂ）は前記信号分岐部２から前記信号線１１に入力された映像信号，（ｃ）は前記信号分岐部２から前記信号線１２に入力された映像信号，（ｄ）は前記信号線１１から前記オペアンプ１３に入力された映像信号，（ｅ）は前記信号線１２から前記オペアンプ１３に入力された映像信号，（ｆ）は前記オペアンプ１３から出力された差分信号，（ｇ）は前記増幅回路１４から出力された増幅信号，（ｈ）は前記信号線１１及び前記信号線１２に発生するノイズ信号Ｎ，（ｉ）は前記信号線１１で前記ノイズＮが発生した場合に該信号線１１から前記オペアンプ１３に入力される映像信号，（ｊ）は前記信号線１２で前記ノイズＮが発生した場合に該信号線１２から前記オペアンプ１３に入力される映像信号を示している。なお，図２中の破線は前記テレビジョン放送受信装置１から出力された映像信号を示している。
【００１０】
まず，前記信号伝送装置Ｘにおいてノイズが発生しなかった場合の信号伝送について説明する。
前記テレビジョン放送受信装置１から出力された映像信号（図２（ａ）参照）は，前記信号分岐部２において前記信号線１１及び前記信号線１２に分岐される。これにより，前記信号線１１及び前記信号線１２には同一の映像信号が入力される（図２（ｂ），（ｃ）参照）。
そして，前記信号線１１及び前記信号線１２各々により前記オペアンプ１３に前記映像信号が伝送される。但し，前記信号線１１及び前記信号線１２の表面積が異なるため，前記信号線１１及び前記信号線１２における表皮効果による信号レベルの低下度合いが異なる。したがって，前記信号線１１及び前記信号線１２各々から前記オペアンプ１３には，信号レベルの異なる映像信号が入力される（図２（ｄ），（ｅ）参照）。
次に，前記オペアンプ１３では，前記信号線１１及び前記信号線１２各々によって伝送された前記映像信号（図２（ｄ），（ｅ）参照）の差分信号が抽出される（図２（ｆ）参照）。ここで，抽出された前記差分信号は，信号レベルは低いが前記テレビジョン放送受信装置１から出力された元の映像信号である。
その後，前記差分信号（図２（ｆ）参照）は，前記オペアンプ１３から前記増幅回路１４に入力されて，予め定められた増幅率で所定レベルまで増幅された後，前記モニタ３に出力される（図２（ｇ）参照）。ここに，前記増幅率は，例えば予め実験により検出された前記差分信号の信号レベルによって予め定めておけば良い。具体的には，前記信号線１１及び前記信号線１２の表面積の差や，前記信号線１１及び前記信号線１２の長さに応じて設定される。なお，前記増幅回路１４は，該増幅回路１４の出力レベルが一定になるように前記差分信号を増幅する定電圧制御を行うものであってもよい。
【００１１】
次に，前記信号伝送装置ＸにおいてノイズＮ（図２（ｈ）参照）が発生した場合の信号伝送について説明する。
前記信号伝送装置Ｘによる前記映像信号の伝送中にノイズＮ（図２（ｈ）参照）が発生すると，前記信号線１１及び前記信号線１２各々から前記オペアンプ１３には，前記ノイズＮが重畳された映像信号が入力される（図２（ｉ），（ｊ）参照）。ここに，前記ノイズＮは一般に低周波であるため，前記信号線１１及び前記信号線１２における表皮効果の影響を受けにくく，減衰することなく伝送される。
そして，前記オペアンプ１３では，前記信号線１１及び前記信号線１２から入力された映像信号（図２（ｉ），（ｊ）参照）の差分信号が抽出される（図２（ｆ）参照）。このとき，前記信号線１１から入力された映像信号（図２（ｉ）参照）に含まれるノイズＮと，前記信号線１２から入力された映像信号（図２（ｊ）参照）に含まれるノイズＮとは，信号レベルが略同一であるため，前記差分信号の抽出時に相殺される。即ち，前記差分信号は，信号レベルは低いが，前記ノイズＮが除去された元の映像信号である。そして，前述したように，前記差分信号は，前記増幅回路１４において増幅された後，前記モニタ３に出力される。
【００１２】
以上，説明したように，前記信号伝送装置Ｘでは，表面積の異なる前記信号線１１及び前記信号線１２によって同一の映像信号を伝送させ，その信号線１１及び信号線１２各々によって伝送された映像信号の差分信号を抽出することにより，前記ノイズＮが発生した場合に該ノイズＮを除去して，前記テレビジョン放送受信装置１から出力された元の映像信号を復元することができる。
【実施例】
【００１３】
前記実施の形態では，前記信号線１１及び前記信号線１２が単線である場合を例に挙げて説明したが，前記信号線１１にツイストペアケーブルを用いることが他の実施例として考えられる。
ここに，図３は本発明の実施例に係る信号伝送装置Ｘ１の概略構成図である。なお，前記信号伝送装置Ｘと同様の構成要素には同じ符号を付してその説明を省略する。
図３に示すように，本実施例に係る前記信号伝送装置Ｘ１では，単線の前記信号線１１に換えて，２本の信号線１１ａ（第三の線材の一例）及び信号線１１ｂ（第四の線材の一例）からなるツイストペアケーブル１１１が設けられている。なお，前記信号線１２は単線であってもツイストペアケーブルであってもよい。
ここで，前記ツイストペアケーブル１１１の信号線１１ａ及び１１ｂ各々には，前記信号線１２よりも表面積の大きい線材を用いる。具体的には，前記信号線１１ａ及び１１ｂは，前記信号線１２よりも径の大きい線材である。
このように構成された前記信号伝送装置Ｘ１では，前記信号分岐部２から前記ツイストペアケーブル１１１と前記信号線１２とに同一の映像信号が入力される。そして，前記ツイストペアケーブル１１１の信号線１１ａ及び１１ｂによって伝送された映像信号は，合流して前記オペアンプ１３に入力される。
当該信号伝送装置Ｘ１においても，前記実施の形態で説明した前記信号伝送装置Ｘと同様に，前記ツイストペアケーブル１１１で伝送された映像信号と前記信号線１２で伝送された映像信号との差分信号を抽出することにより，前記テレビジョン放送受信装置１から出力された元の映像信号を復元することができる。
【００１４】
ここで，前記ツイストペアケーブル１１１及び前記信号線１２は，外来ノイズなどの影響を低減するべく，シールド材によって被覆することが望ましい。
ここに，図４は前記信号伝送装置Ｘ１で用いられる信号線（ツイストペアケーブル１１１及び信号線１２）の断面図である。
図４に示すように，断面が略円状の前記信号線１１ａ及び１１ｂと前記信号線１２とは，断面が略円状の前記シールド材２１で被覆されている。また，複数の前記シールド材２１は，断面が略円形状の絶縁被膜２２で被覆されている。
このとき，前記信号線１１ａ，１１ｂ及び前記シールド材２１が略円状であるため，前記シールド材２１内には，前記信号線１１ａ及び１１ｂを除く領域に隙間が形成されることになる。
そこで，前記信号線１１ａ及び１１ｂよりも径が小さい前記信号線１２を，前記シールド材２１内における前記信号線１１ａ及び１１ｂを除く領域に形成された隙間に配置している。これにより，前記信号線１２を有しない従来装置における前記シールド材２１の径，ひいては前記絶縁被膜２２の径を拡大させることなく，本発明を実現することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態に係る信号伝送装置の概略構成図。
【図２】本発明の実施の形態に係る信号伝送装置において伝送される電気信号を示す図。
【図３】本発明の実施例に係る信号伝送装置の概略構成図。
【図４】本発明の実施例に係る信号伝送装置に用いられる信号線の断面図。
【符号の説明】
【００１６】
１…テレビジョン放送受信装置
２…信号分岐部
３…モニタ
１１…信号線（第一の線材の一例）
１１ａ，１１ｂ…信号線
１１１…ツイストペアケーブル（第一の線材の一例）
１２…信号線（第二の線材の一例）
１３…オペアンプ（差分信号抽出手段の一例）
１４…増幅回路（信号増幅手段の一例）
２１…シールド材（線材被覆材の一例）
２２…絶縁被膜
Ｘ，Ｘ１…信号伝送装置
【図１】
0004597083.tif 000002
【図２】
0004597083.tif 000003
【図３】
0004597083.tif 000004
【図４】
0004597083.tif 000005