(57)【要約】      （修正有）【課題】信号送信装置において、送信信号の強さの低下に伴う信号到達距離の短縮を生じることなく、増幅器内の温度上昇を抑制する。【解決手段】信号送信装置１は、マルチキャリア変調方式で送信すべき信号を増幅する増幅器１２と、増幅器１２の温度を検出する温度センサ１６及びマルチキャリア変調方式の変調周波数を切り替える周波数切替手段を備えている。温度センサ１６で検出した増幅器１２の温度が所定温度を超えた場合、周波数切替手段は、送信信号の周波数を低下させる。【選択図】図１
2012060343.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マルチキャリア変調方式で送信すべき信号を増幅する増幅器と、
前記増幅器の温度を検出する温度センサと、
前記温度センサで検出した前記増幅器の温度が所定温度を超えた場合、マルチキャリア変調方式の変調周波数を切り替える周波数切替手段とを備えたことを特徴とする信号送信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施の形態は、信号を送信する信号送信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の信号通信分野における信号送信装置には、送信信号を増幅するための信号増幅器が設けられている。  この増幅器は、トランジスタ等の半導体部品から構成される。通信する信号送信量が多くなると、増幅器の消費電力が増加し、増幅器内の半導体部品の温度が上昇し、故障に至る可能性がある。このため、増幅器または使用されている半導体部品の温度を検出し、温度が上昇して許容範囲を超えた場合、増幅器の増幅率を低下させて温度上昇を抑制する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２７１２１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、増幅器の増幅率を低下させた場合、送信信号の強さが低下することになり、到達距離が低下してしまい、本来届くべき受信機まで信号が到達しなくなるという問題が生じる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の実施形態によれば、信号送信装置は、マルチキャリア変調方式で送信すべき信号を増幅する増幅器と、増幅器の温度を検出する温度センサ及びマルチキャリア変調方式の変調周波数を切り替える周波数切替手段を備えている。
温度センサで検出した増幅器の温度が所定温度を超えた場合、周波数切替手段は、送信信号の周波数を低下させる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本発明の実施形態に係る信号送信装置の制御ブロック図。
【図２】同信号送信装置のラインドライバー用トランジスタの取り付け状態を示す正面図。
【図３】同信号送信装置におけるヒートシンク温度と変調周波数の関係を示すグラフ。
【図４】同信号送信装置のＤＦＭ方式における変調周波数を表すグラフ。
【図５】同信号送信装置のＯＤＦＭ方式における変調周波数を表すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
本発明の実施形態について、図１乃至図５を用いて説明する。
【０００８】
本発明の実施形態に係る信号送信装置及びこの信号送信装置を用いた通信システム構成を図１に示す。
信号送信装置１の信号送信方式として、送信信号の周波数が切替可能なマルチキャリア変調方式が用いられる。この送信信号の信号通信経路としては、２線のバス型通信線２が用いられている。なお、バス型通信線２の両端には終端抵抗Ｒが通信線２間に接続されている。
【０００９】
ここで、バス型通信線２は、２本の交流電源ラインと共用した電力線搬送型の伝送路を用いても良い。マルチキャリア変調方式を用いることで、信号通信専用のバス型通信線を用いた場合でも、電力線搬送の形態でも信号送信装置１は、同じ回路構成を用いることができるという利点がある。
【００１０】
信号送信装置１は、通信信号をバス型通信線２に送信し、離れた場所に設置された信号受信装置３は、この送信信号を受信する。  信号受信装置３は、バス型通信線２を介して複数の変調周波数の送信信号を受信できるようになっている。
【００１１】
信号送信装置１は、２本のバス型通信線２に接続されたラインカプラ１１、最終的な送信信号を作る信号増幅器であるラインドライバ−１２、送信信号のマルチキャリアの変調周波数の帯域を切り替える周波数帯域選定手段１３、送信すべき信号の元となる送信デ−タに所定の変調をかけたマルチキャリア周波数の信号を生成するマルチキャリア信号生成手段１４及び後述する温度センサ１６を備えている。  周波数帯域選定手段１３及びマルチキャリア信号生成手段１４が、マルチキャリア変調方式の変調周波数を切り替える周波数切替手段として機能する。
【００１２】
ラインドライバ−１２は、増幅器として機能し、ラインカプラ１１の２線のそれぞれに対応して上段側と下段側に各々接続されたプッシュプル動作を行なって信号を増幅する２つのスイッチング素子であるトランジスタＴｒ１とＴｒ２、Ｔｒ３とＴｒ４から構成される。各トランジスタのベ−スにはマルチキャリア信号生成手段１４から上段のトランジスタＴｒ１とＴｒ２に対してはマルチキャリア方式にて変調された変調信号Ｔx＋が供給され、下段のトランジスタＴｒ３とＴｒ４に対しては上段側への変調信号Ｔx＋を反転した変調信号Ｔx−が供給される。  信号送信時には、各変調信号Ｔx＋、Ｔx−により、これらのトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ４が高速でＯＮ／ＯＦＦ動作し、トランジスタＴｒ１〜４が発熱する。トランジスタＴｒ１〜４が、異常に高温になると暴走したり、最悪の場合、素子が熱破壊する可能性もある。
【００１３】
このため、図２に示すように、トランジスタＴｒ１とＴｒ２が取り付けられているヒ−トシンク１８にサ−ミスタからなる温度センサ１６が取り付けられている。  ヒ−トシンク１８はアルミ等の熱伝達率の高い素材で成形され、回路基板１９にはんだ付けされたトランジスタＴｒ１とＴｒ２は、このヒ−トシンク１８とネジ１７等で密着するように固定される。  図示省略しているが、下段側のトランジスタＴｒ３とＴｒ４も同様に回路基板及びヒ−トシンクに固定される。
【００１４】
温度センサ１６は、トランジスタＴｒ１とＴｒ２が固定されているヒ−トシンク１８に密着して取り付けられ、ヒ−トシンク１８を介してトランジスタＴｒ１とＴｒ２の温度を検出する。図２においては、温度センサ１６をヒートシンク１８のトランジスタＴｒ１とＴｒ２の取付側で、トランジスタＴｒ１とＴｒ２の間に取り付けているが、ヒートシンク１８の温度が全体として略同じ温度であるので、ヒートシンク１８の裏側に取り付けることも可能である。すなわち、ヒートシンク１８は熱伝達率が高いため、ヒートシンク１８の温度は、トランジスタＴｒ１とＴｒ２の温度と略同じと考えることができる。
【００１５】
上段側のトランジスタＴｒ１とＴｒ２と下段側のトランジスタＴｒ３とＴｒ４は、基本的に反転動作するだけであるため、流れる電流は同じとなることから、その発熱量もほぼ同じになる。このため、本実施の形態においては、上段側のトランジスタＴｒ１とＴｒ２の温度を代表として検出し、下段側のトランジスタの温度検出は行なわないようにしたが、上段、下段側のトランジスタのそれぞれに温度センサ１６を設けてもよい。  それぞれに温度センサ１６を設ける場合には、高い温度を検出した温度センサ１６の検出温度を、後述する周波数帯域切替の制御に使用すればよい。
【００１６】
温度センサ１６の検出温度は、周波数帯域選定手段１３に入力される。周波数帯域選定手段１３は、周波数切替手段として機能し、温度センサ１６の検出温度が所定温度を超えた場合、マルチキャリア信号生成手段１４に対して変調信号の帯域（周波数）を低下させる指示を出力する。すなわち、マルチキャリア信号生成手段１４は、通常は高い周波数で変調した変調信号Ｔx＋、Ｔx−を生成し、周波数帯域選定手段１３から変調信号の帯域を低下させる指示を受け取るとより低い周波数で変調した変調信号Ｔx＋、Ｔx−を生成する。
【００１７】
ラインドライバ−１２の各トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ４は、変調信号Ｔx＋、Ｔx−の変調周波数が高ければ、高いほど単位時間当たりのスイッチング回数が増加するため、スイッチング損失が増加し、素子温度が上昇する特性がある。  このため、変調周波数を低下させると、各トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ４のスイッチング損失が減じ、素子温度が低下する。
【００１８】
マルチキャリア方式の通信信号の転送速度は、変調周波数が高いほど、早い。したがって、変調周波数の高い方が通信を早くでき、単位時間当たりのデータ転送量を大きくできる。バス型通信線２に数多くの信号送信装置や信号受信装置が接続された場合には、できるだけ通信速度を早くする必要がある。  したがって、ラインドライバ−１２の各トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ４の温度が正常状態にある場合は、変調周波数を高くした方が良い。
このため、温度センサ１６の検出温度が所定温度を超えた後、温度センサ１６の検出温度がその所定温度よりも所定値だけ低下すると、周波数帯域選定手段１３は、マルチキャリア信号生成手段１４に対して変調信号の帯域を元の高い変調周波数に戻す指示を出力する。  
【００１９】
図３に、温度センサ１６の検出温度に対応した周波数帯域選定手段１３及びマルチキャリア信号生成手段１４の具体的動作を説明する。温度センサ１６の検出温度Ｔが所定温度であるＴ２を未満であれば、周波数帯域選定手段１３は動作しない。ヒ−トシンク１８（トランジスタ）の温度が上昇し、所定温度Ｔ２を超えると周波数帯域選定手段１３は、マルチキャリア信号生成手段１４の変調信号の中心周波数Fを高い周波数Ｆ１から低い周波数のＦ２へと切り替える。その後、温度センサ１６の検出温度Ｔがさらに上昇し、保護温度Ｔ３を超えると、いずれかの回路が以上であると判断し、周波数帯域選定手段１３は、マルチキャリア信号生成手段１４の動作を停止させる。
【００２０】
一方、温度センサ１６の検出温度Ｔが所定温度Ｔ２を超え、マルチキャリア信号生成手段１４の変調信号の中心周波数Fを低い周波数のＦ２へと切り替えた結果、温度センサ１６の検出温度Ｔが温度Ｔ１よりも低下すると、周波数帯域選定手段１３は、マルチキャリア信号生成手段１４の変調信号の中心周波数Fを低い周波数Ｆ２から高い周波数Ｆ１へと戻す。
ここで、温度Ｔ１とＴ２との差は、５℃程度が好ましい。  この温度差は、マルチキャリア信号生成手段１４における変調信号の周波数の復帰にヒステリシス特性を持たせるために設けられるもので、頻繁な変調周波数の切替を防止する。
【００２１】
一方、バス型通信線２に接続された信号受信装置３は、少なくとも２つの帯域の変調周波数Ｆ１、Ｆ２のいずれの信号も受信できるようスキャンしており、バス型通信線２を通じて受け、それぞれの帯域のマルチキャリア方式の通信信号を復調し、信号送信装置１が送信してきた信号デ−タを受信する。
【００２２】
このようなマルチキャリア方式における変調周波数の切替は、変調周波数を低下させると信号の転送速度を低下させるが、転送距離は、逆に変調周波数が低い方がわずかではあるが有利となる。このため、変調周波数を低下させても到達距離が短くならないという利点がある。
【００２３】
図４、５に、上述の変調周波数の切替の例を示す。  図４は、一般的なＤＦＭ方式（周波数分割多重方式）によるマルチキャリア方式の場合で、図７は、高速かつ狭い周波数帯域を利用して効率的な信号転送を行なうＯＤＦＭ方式（直交周波数分割多重方式）の場合を示す。図４、５のいずれの場合も変調周波数の帯域の中心値（中心周波数）Ｆ１は、変調周波数の帯域の中心値Ｆ２より低くなるように設定されている。  図５に示すとおり、ＯＤＦＭ方式では、直交性を利用し、複数の搬送波が一部重なり合いながらも互いに干渉することなく密に並べることができるため、ＤＦＭ方式よりも狭い周波数の範囲を効率的に利用した広帯域デ−タ伝送が実現できる。
【００２４】
以上に説明した本実施の形態では、変調周波数の切替をＦ１とＦ２の２段階としたが、３段階やそれ以上に切替段数を設け、温度に応じて細かく切り替えるようにしても良い。
【００２５】
また、マルチキャリア信号生成手段１４における変調周波数値(中心値)Ｆ１、Ｆ２やその切替を行なう温度値Ｔ１、Ｔ２を、不揮発性記憶素子（ＥＥＰＲＯＭ等）の記憶手段に記憶させておき、必要に応じてこれらを変更できるようにしても良い。
【００２６】
さらに、温度センサ１６の検出温度Ｔが異常に上昇し、保護温度Ｔ３を超えた場合、周波数帯域選定手段１３によってマルチキャリア信号生成手段１４の動作を停止させて、信号送信を停止させるようにしたが、温度センサ１６の検出温度Ｔが所定温度Ｔ２を超え、マルチキャリア信号生成手段１４が周波数を低下させ、所定時間、例えば２０分間、が経過しても、温度センサ１６の検出温度Ｔが温度Ｔ１よりも低下しない場合にも、異常と判断してマルチキャリア信号生成手段１４の動作を停止させてもよい。
【００２７】
また、本実施の形態では、信号送信装置として信号送信専用の装置を例として説明したが、信号受信部を追加して信号の送受信が可能な信号送受信装置としても良い。
【００２８】
本発明は、上記実施形態に限定されない。さらに、本発明の実施の形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることにより種々の発明を形成できる。例えば、本発明の実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施の形態に亘る構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００２９】
１…信号送信装置、２…バス型通信線、３…信号受信装置、１１…ラインカプラ、１２…ラインドライバー(増幅器)、１３…周波数帯域選定手段、１４…マルチキャリア信号生成手段、１６…温度センサ（サーミスタ）、１８…ヒートシンク、Ｒ…終端抵抗、Ｔｒ１〜Ｔｒ４…トランジスタ(スイッチング素子)
【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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