JP3631343B2 - 通信・情報端末装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、電磁環境両立性(EMC:Electro magnetic compatibility)を改善した通信・情報端末装置に関し、特にHMI(ヒューマン・マシン・インタフェース)とTCI(メタリック通信回線インタフェース)を有する通信・情報端末装置に関する。
【0002】
近年、通信端末装置(TTE:Telecommunication Terminal Equipment)及び情報技術装置(ITE:Imformation Technology Equipment)、すなわち通信・情報端末装置では、電磁環境両立性が実用に際しても、また法律的にも強く要請されるようになってきている。
【0003】
また、IEC(国際電気標準機関)のCISPR(国際無線障害特別委員会)pub.22ではITEに対する電磁妨害(EMI:Electro Magnetic Interference )基準値が示され、同じくCISPR pub.24ではイミュニティ(immunity :対妨害能力あるいは妨害排除能力)基準値の案が審議されている。それらが、各国の法律に引用され、またTTE、ITE製品規格として規制されようとしている。
【0004】
電磁環境両立性は、通信・情報端末装置が所定の電磁環境下で設計された機能を果たす電磁波に対する耐性であるイミュニティと、周囲に対する電磁妨害を所定の値以下にすること(EMI:Electro Magnetic Interference )の両面が要求される。すなわち、違法CB(Citizen’s Band)無線の接近やISM(Industrial Scientific Medical)機器が近接設置された場合に、通信・情報端末装置が置かれる1〜10〔V/m〕にもおよぶ強電界環境下で所定のイミュニティを有し、また、近傍のTV受像機、ラジオ受信機等に対して雑音、ビート、誤動作の原因となる電磁雑音を出さないことが必要となる。
【0005】
さらに詳細に述べると、通信・情報端末装置には、アナログ電話機、ディジタル電話機、ファクシミリ等の通信端末装置やパソコン、ワープロ、コンピュータ専用I/O端末等の情報技術装置がある。そして、アナログ電話機、デジタル電話機ではハンドセット、ヘッドセット等のHMI(ヒューマン・マシン・インタフェース)に接続され、一方でTCI(メタリック通信回線インタフェース)に回線に接続されている。同様に、情報技術装置もキー入力装置、ディスプレイ装置、マイク、スピーカ等のHMIに接続され、他方をアナログ回線に対応するモデムや、ディジタル回線に対応するターミナルアダプタ等を介してTCIに接続されている。すなわち、通信・情報端末装置では一方をHMIに、他方にTCIが接続されている。さらに、電源供給用のPLI(パワーラインインタフェース)に接続されることも多い。
【0006】
このように、通信・情報端末装置にはHMIとTCIが接続されており、外部からの電磁雑音を受け、あるいは逆に外部に対して電磁雑音を放射する。
したがって、EMC(イミュニティ及びEMI)の改善のためには、通信・情報端末装置本体だけでなく、HMI及びTCIを含む全体システムを考慮する必要がある。
【0007】
【従来の技術】
図31はEMC問題を説明するための通信・情報端末装置の概略構成図である。通信端末装置本体110には先に説明したように、HMI装置120が、HMIケーブル131、132で接続されている。また、TCI(メタリック通信回線)141で公衆/構内通信ネットワーク160に接続されている。さらに、PLIコード142でAC電源装置150に接続されている。
【0008】
通信端末装置110はHMI装置に対向するレシーバ111、ドライバ112、内部回路113、TCI装置に対向するドライバ114、レシーバ115、ハイブリッド116で構成されている。内部回路113は、信号処理回路、クロック発振器、CPUから構成されており、外部からの電磁ノイズレベルが一定以上、またはその周波数が相互干渉的であれば誤動作する可能性がある。逆に、クロック発振器、CPU、信号処理回路は外部への電磁ノイズの発生源となる。また、HMI装置120には送信器121と、受信器122が含まれる。
【0009】
そして、電磁ノイズ源161がHMIケーブル131に接近すると、点線A1で示すように電磁ノイズが通信端末装置110の内部に侵入する。また、電磁ノイズ源162がTCIケーブル141に接近すると電磁ノイズが点線A2で示すように通信端末装置110の内部に侵入する。さらに、電磁ノイズ源162がPLIコード142に接近すると、点線A3で示すように電磁ノイズが侵入する。
【0010】
逆に、内部回路113からの雑音電流がHMIケーブル132に漏洩すると、点線B1で示すように通信端末装置110の外部に電磁ノイズが放射される。また、内部回路113からの雑音電流がTCIケーブル141に漏洩すると、点線B2で示すように通信端末装置110の外部に電磁ノイズが放射される。
【0011】
さらに、電磁ノイズの侵入経路の詳細について述べる。図32は電磁ノイズの侵入経路を説明するための図である。通信端末装置110の内部は、HMIケーブル131に結合されたコモンモードチョークコイルLc1、内部回路113、コモンモードチョークコイルLc1と内部回路113に接続されたレシーバ111、TCIケーブル141に接続されたコモンモードチョークコイルLc2、コモンモードチョークコイルLc2と内部回路113に接続されたレシーバ114から構成される。
【0012】
一方、HMIケーブル131には、入力信号Ehが接続されている。また、TCIケーブル141には、入力信号Etが接続されている。そして、HMIケーブル131及びTCIケーブル141から侵入する電磁ノイズによる対地誘導起電力をほぼ同じ大きさと仮定して共にUnで示している。なお、通信端末装置110の信号アースをSGで、フレームアースをFGで表しており、両者は一点で結合されている。そして、これらのアースは浮遊容量Csによって、大地アースと結合されている。
【0013】
次に電磁ノイズの侵入経路について説明する。HMIケーブル131に誘導される対地誘導起電力Unは、携帯電話やCB無線が接近した時には1〜3〔V〕程度になることがある。そのUnは、HMIケーブル131と内部の結合容量Cc1、Cc2(点線で示す)を経由して内部回路113に侵入して、信号アースSG、フレームアースFG、浮遊容量Csを経由して大地アースにノイズ電流を流す。
【0014】
TCIケーブル141に現れる対地誘導起電力も同程度のレベルがあり、結合容量Cc3、Cc4を経由して、信号アースSG、フレームアースFG、浮遊容量Csに至るループにノイズ電流を流す。
【0015】
いま、一般にCc1≠Cc2等の要因で、HMIケーブル131に対地不平衡がある場合、2本のHMIケーブル131に流れる縦電流(コモンモード電流)に差が生じる。このときレシーバ111の2本の入力端子の対地ノイズ電圧に差が生じ、さらに入力端子の対地非線型性に起因する包絡線検波成分にも差が生じることになる。すなわち復調雑音横電圧(線間電圧)が発生し、入力信号EhのS/N比を劣化させ、アナログHMIでは混信妨害、ディジタルHMIではBER(ビットエラー率)劣化等の原因となる。この問題はTCI側レシーバ114についても同様に発生する。
【0016】
また、電磁ノイズ源の周波数が内部クロック周波数またはバスサイクル周波数に一致するか、または整数倍(または整数分の1)の時には、ビート現象が発生し、内部回路113のカウンタ、分周回路等を誤動作させることがある。
【0017】
従来、これらの問題点に対する対策は、コモンモードチョークコイルLc1、Lc2をHMIケーブル131、TCIケーブル141の接続部に挿入することが広く行われてきたが、以下に述べる理由で必ずしも十分ではなかった。
【0018】
【発明が解決しようとする課題】
図33は図32の通信端末装置を等価アンテナとして模擬的に表した図である。図に示すように、HMIケーブル131と、TCIケーブル141を有する通信端末装置110が雑音強電界中にあるとき、少なくともHMIケーブル131の一端が電気的に対地開放であり、通信端末装置110が対地浮遊容量Csを持つためHMIケーブル131よりも小さい対地インピーダンスを持つ。この結果、HMIケーブル131の末端が電圧の腹、通信端末装置110部分が電圧の節となるような定在波起電力UaをHMIケーブル131上に誘起する。
【0019】
また、一般にHMIケーブル131よりも長いTCIケーブル141側に誘導され、伝導してきた雑音電流が通信端末装置110を貫流してHMIケーブル131末端(開放端)で反射されることに起因して、TCIケーブル141上でHMIケーブル131末端から1/2波長の点が再び電圧の腹、通信端末装置110部分が電圧の節となるような連続する定在波Ubを生じる。このようにして図32のシステムは、図33のようなアンテナシステムに模擬的に表現することができる。
【0020】
そして、主にHMIケーブル131の電気長(図33では延長コイルとしてのコモンモードチョークコイルLc1、Lc2の効果を含む)が電磁ノイズ源の波長の1/4波長の奇数倍のときに図33のアンテナシステムは共振し、通信端末装置110に雑音誘導電流を流し、内部回路における雑音電圧降下Viが最大となる。
【0021】
具体的な一例として、HMIケーブル131と通信端末装置110内部のコモンモードチョークコイルを含む電気長が約2.8〔m〕、1.5〔m〕、0.5〔m〕のとき、これらが1/4波長となる周波数27〔MHz〕(CB無線)、50〔MHz〕(アマチュア無線)、144〔MHz〕(アマチュア無線)等の近傍無線電波に対するイミュニティが不足する。また、それらが3/4波長になる80〔MHz〕(FM放送)、150〔MHz〕(警察無線)、430〔MHz〕(アマチュア無線)に対するイミュニティが不足する。
【0022】
一般にアンテナシステムは送受信可逆的なことから、通信端末装置110内部にクロック発振器や分周パルス電流にもとづく広帯域の電磁ノイズ源がある場合、HMIケーブル131とTCIケーブル141とを介して外部に不要輻射を放つ。図34は図32の通信端末装置を送信アンテナ系として模擬的に表した図である。図34では、内部クロック発振器等の外部ノイズとなるノイズ源をVnで表している。
【0023】
この場合も外部ノイズを受ける場合と同様に、主にHMIケーブル131の電気長(延長コイルとしてのコモンモードチョークコイルLc1、Lc2の効果を含む)が電磁ノイズ源の波長の1/4波長の奇数倍のときに図34のアンテナシステムは共振し通信端末装置110の外部への不要輻射が強調的に輻射される。
【0024】
その結果EMIの規制値を越えてしまうことがある。上記の例では通信端末装置について説明したが、通信機能を内蔵または外付けした情報技術装置についても同様である。また、それらがTCIとは別にPLIコードを必要とする場合においても同様な現象が発生する。
【0025】
このように、通信・情報端末装置のHMIケーブル及びTCIケーブルまたはPLIコードが受信アンテナとして作用すると、外部からの電磁ノイズの影響を受けやすく、逆にそれらが送信アンテナとして作用すると、外部への電磁ノイズが共振によって強調的に輻射され、これらはEMC問題の未解決の課題である。
【0026】
本願発明は上記の点に鑑みなされたものであり、EMCを改良した通信・情報端末装置を提供することを目的とする。
【0027】
【課題を解決するための手段】
図1は本発明の伝送システムの原理図である。通信端末装置10はHMIケーブル31,32でHMI装置20に接続され、TCIケーブル41で公衆回線に、PLIコード42でPWR17に接続されている。通信端末装置10では、HMIケーブル接続部に第1のコモンモード分波フィルタ(Lc11−C11、C13及びLc12−C12、C14)が設けられている。また、TCIケーブル接続部とPLIコード接続部に第2のコモンモード分波フィルタ(Lc21−C21、C23及びLc22−C22、C24)が設けられている。そして、第1のコモンモード分波フィルタの第1の高域周波数分路点(P1、P2)と第2のコモンモード分波フィルタの第2の高域周波数分路点(P3、P4)とをバイパス用導体BGで接続している。
【0028】
そして、このような構成により、図2に示すように通信端末装置10の両端をバイパス用導体BGで接続して短絡することにより、通信端末装置10の受ける電磁ノイズUnから受ける電圧Viを実質的に0に抑圧できる。
【0029】
また、図7に示すようにバイパス用導体BGに代えて、外部からの特定の妨害雑音周波数あるいは内部からの特定の不要漏洩雑音周波数に対して低いインピーダンスを有する直列共振回路TBG1(Lt1、Ct1)を設ける。
【0030】
このような構成により、外部からの特定の妨害雑音周波数に対してあるいは内部からの特定の不要漏洩雑音周波数に対して直列共振回路TBG1は短絡状態になるので、通信端末装置10の電磁ノイズUnから受ける電圧Viを実質的に0に抑圧できる。
【0031】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図1は、本発明の通信・情報端末装置である伝送システムの原理図である。通信端末装置10はHMIケーブル31、32でHMI装置20内の送信機21と受信機22に接続されている。また、TCIケーブル41で公衆回線に接続され、PLIコード42で内部電源装置PWR17に接続される。通信端末装置10はHMIケーブル31、32の接続部に第1のコモンモード分波フィルタ(Lc11−C11、C13及びLc12−C12、C14)と、TCIケーブル41、PLIコード42の接続部に第2のコモンモード分波フィルタ(Lc21−C21、C23及びLc22−C22、C24)と、通信端末装置10で信号処理を行う内部回路13と、HMIに対向するレシーバ11とドライバ12、TCIに対向するドライバ/レシーバ14と、電源供給を行うPWR17とで構成される。
【0032】
そして、第1のコモンモード分波フィルタの第1の高域周波数分路点(P1、P2)と第2のコモンモード分波フィルタの第2の高域周波数分路点(P3、P4)をバイパス用導体BGで接続している。このバイパス用導体BGは、信号アースSGやフレームアースFGとは独立しており非接地である。
【0033】
次に、外部から電磁ノイズが侵入した場合、この伝送システムによって電磁ノイズが抑制される様子を詳しく説明する。まず、送信器21からの送信データが、HMIケーブル31上を伝送する。一方、HMIケーブル31はアンテナとして働き、外部から伝わる電波によって電圧が誘導される。このHMIケーブル31内の2本の導体上で発生した誘導電圧は、コモンモードノイズであり、対地電圧として通信端末装置10に侵入する。侵入したコモンモードノイズはコモンモードチョークコイルLc11に入力されるが、コモンモード電圧に対してコモンモードチョークコイルLc11は、インダクタとして働くために周波数に比例してハイインピーダンスとなる。よって、原理的にはコモンモードチョークコイルは高い周波数ほどコモンモードノイズの除去に有効なはずである。
【0034】
しかし、コモンモードチョークコイルは巻線からの漏洩磁界や巻線間の浮遊容量が存在するため、内部の配線に結合したり、高域周波数で逆にインピーダンスが低下してしまう。つまりこのような相互誘導結合や静電容量結合によって配線パターンに高周波のコモンモードノイズが伝わってしまう。よってコモンモードチョークコイルだけではコモンモードノイズは十分に除去されない。
【0035】
このため、HMIケーブル31、32とTCIケーブル41、PLIコード42及びバイパス用導体BGとをコンデンサによるC結合で高周波的に短絡接続する。このような接続によりコモンモードチョークコイルとコンデンサとでコモンモード分波フィルタを構成する。するとコモンモードチョークコイルLc11で除去できなかった高周波のコモンモードノイズがコンデンサC11、C13側に導かれ、高周波のコモンモードノイズはバイパス用導体BGを伝わる。このバイパス用導体BGはTCIケーブル41及びPLIコード42側で構成されている第2のコモンモード分波フィルタとの間で短絡されている。
【0036】
バイパス用導体BGはインピーダンスが実質的に0とみなせるので、通信端末装置10内部の誘導電圧が抑圧され、高周波のコモンモードノイズが除去されることになる。上記の説明では、HMIケーブル31から伝わってきたコモンモードノイズの除去について説明したがHMIケーブル32、TCIケーブル41、PLIコード42についても同様な回路構成でコモンモードノイズの除去が行われる。
【0037】
図2は通信端末装置10を等価アンテナとして模擬的に表した図である。図に示すように通信端末装置10はHMIケーブル33とTCIケーブル43とを有する等価アンテナとして模擬的に表すことができる。HMIケーブル33とTCIケーブル43とが外部からの妨害雑音周波数を受信する。このことをHMIケーブル33とTCIケーブル43上に信号源Unを置いて等価的に表している。また、通信端末装置10内にはコモンモードチョークコイルL11,L12と、妨害雑音周波数により発生したコモンモードノイズの誘導電圧を受けるといった意味での電圧計Viが示されている。また、HMIケーブル33とTCIケーブル43とバイパス用導体BGとがコンデンサC1、C2でC結合されている。
【0038】
また、図1では雑音周波数が100〔MHz〕以上あって、BGがアース単線路の場合、内部回路のSG、FGから浮いた高インピーダンス線路となることがある。このような場合、BGを同軸ケーブルまたは平行線路のような分布定数線路で構成する。
【0039】
図3は、BGを同軸ケーブルで構成した場合の図である。同軸ケーブル1aの内部導体をBGに用い、外部導体は通信端末装置10のFGまたはSGに両端部で接続する。図4は、BGを平行線路で構成した場合の図である。平行線路1bの場合は2本の内1本をBGに用い、残りの1本を両端でそれぞれFGまたはSGに接続する。これらの構成により、100〔MHz〕以上の高域周波数の雑音源に対処できる。
【0040】
次に、本発明のより具体的な実施例として、TTE装置の代表である電話機への応用例について説明する。図5は電話機の側断面図であり、図6は電話機の底面図である。HMI装置としてはハンドセット20aが該当し,伸縮自在なカールコード30aがHMIケーブルとして電話機50に接続されている。また、公衆回線やPBX内線に接続するTCIケーブル41aが延びている。さらに、電話機50は留守番電話機能等のためにACパワーを必要とし、PLIコード42aが延びている。また、電話機50は内部回路やドライバ、レシーバを含む内部制御回路51を含み、プリント基板51a上に構成されている。そして、電話機50内部の各ケーブルまたはコードの引出し部に升状に表現した3箇所にコモンモード分波フィルタ50a、50b、50cを備えている。
【0041】
電話機50は通常、樹脂ハウジングで作られるため、FGはなく全体的に非接地である。各コモンモード分波フィルタ50a、50b、50cの高域周波数分路点P1、P2、P3、P4の最短距離をBGで直線的に結ぶため、ハウジングの底の外側の部分に溝52を設けて、BG接続部には貫通孔53をあけてある。
【0042】
したがって、BGを接続する方法としてこのような構造にすることにより、実用的かつ本発明の効果を十分発揮できるものとなる。さらに、このBGに同軸ケーブルまたは平行コードを用いることで100〔MHz〕以上の高域周波数雑音源に対処することが可能となる。
【0043】
次に、外部からの妨害雑音周波数により発生したコモンモードノイズが減殺される様子を説明する。図33の従来図ではコモンモードチョークコイルLc1,Lc2がHMIケーブル131及びTCIケーブル141の延長コイルとして働くため、HMIケーブル131が1/4波長で共振した場合においても見かけよりも低い周波数に共振する。
【0044】
しかし、図2によればバイパス用導体BGでコモンモードチョークコイルLc1、Lc2が短絡されているため、より短い波長に、すなわちより高い共振周波数にシフトする。また、コモンモード電流が通信端末装置10内の回路内部に侵入する前に短絡することになる。バイパス用導体BGはインピーダンスが実質的に0に近いため、誘導電圧も0に近い値に抑圧される。
【0045】
上記の説明では外部から電磁ノイズが侵入した場合について説明したが、内部から電磁ノイズが放射される場合についても同様な回路構成で電磁ノイズが除去できる。例えば通信端末装置10の内部回路13やレシーバ、ドライバ等のI/O内では、配線間の浮遊容量や磁界が存在する。このような相互誘導結合や静電容量結合で発生した電磁ノイズがケーブルを伝わり放射される。しかし上記で説明したようにバイパス用導体BGでケーブル間が短絡しているので、内部で発生した電磁ノイズもやはりこのバイパス用導体BGに導かれ抑圧されることになる。
【0046】
次に本発明の他の実施の形態について説明するが、図1の構成と基本的に同一の構成部分には同一の符号を付けてそれらの説明を省略し、相違点のみを説明する。図7は通信端末装置10a内部のバイパス用導体BGに直列共振回路を設けた場合の図である。これはCB無線等の特定の妨害雑音周波数がわかっている場合に、その周波数に共振する回路で短絡させて特定の妨害雑音周波数を除去する回路である。この直列共振回路TBG(Tuned Bypath Ground )1はコイルLt1,コンデンサCt1で構成されていて、バイパス用導体BG上に設けられている。
【0047】
外部からの特定妨害雑音周波数により発生したコモンモードノイズを直列共振回路TBG1で共振させる。共振周波数frは,fr=1/2π(Lt1・Ct1)1/2 と表すことができる。よってコモンモードノイズが共振周波数frとなるとき特定のコモンモードノイズに直列共振をする。そしてこの共振周波数frで直列共振回路TBG1のインピーダンスが0に近づく。よって誘導電圧が発生せず特定妨害雑音周波数により発生したコモンモードノイズが抑圧されることになる。
【0048】
図8は通信端末装置10aを等価アンテナとして模擬的に表した図である。図に示すように通信端末装置10aはHMIケーブル33とTCIケーブル43とを有する等価アンテナとして模擬的に表すことができる。外部から侵入してきた特定妨害雑音周波数は、TBG1によって短絡されるため、前述したTBG1がない場合の共振点とはずれた状態で定在波が乗る。しかも、主としてTBG1側に雑音誘導電流がバイパスされるため、回路内部への侵入を抑えることが可能である。
【0049】
図9は通信端末装置10b内部のバイパス用導体BGに直列共振回路TBG2を設けた場合の図である。この直列共振回路TBG2はコイルLv1とコンデンサCv1で構成されていて、これらのインダクタンスとキャパシタンスは可変である。すなわち直列共振回路TBG2はインピーダンスが可変となる。これにより外部からの特定雑音周波数で最も影響の大きい周波数に対し調整ネジ等でインダクタンスやキャパシタンスを変えることができるので正確に共振させることができる。
【0050】
図10は通信端末装置10c内部のバイパス用導体BGにインダクタンスが可変であるコイルLv2を1つ設けた場合の図である。第2のコモンモード分波フィルタを構成するコンデンサC21〜C24を合成して1つの合成コンデンサとすれば、これとコイルLv2とで直列共振回路を構成することになる。よって部品点数の減少になり、また外部からの特定妨害雑音周波数に対し調整ネジ等でインダクタンスを変えることができるので正確に共振させることができる。
【0051】
図11は通信端末装置10d内部のバイパス用導体BGに直列共振回路を並列に配置した場合の図であり、スタガ同調を行っている。これは特定の妨害雑音周波数が複数個ある場合に、その複数個の周波数に共振する回路で短絡させて特定の妨害雑音周波数を除去する回路である。この並列配置された直列共振回路TBG3はコイルLt2、コンデンサCt2で、直列共振回路TBG4はコイルLt3、コンデンサCt3で構成されている。直列共振回路TBG3、4の共振周波数fr1、fr2は,fr1=1/2π(Lt2・Ct2)1/2 、fr2=1/2π(Lt3・Ct3)1/2 と表すことができる。
【0052】
よって、この直列共振回路TBG3、4にそれぞれに異なった共振周波数がスタガ共振することによりそれぞれの周波数が共振周波数として選択される。そしてこの共振周波数fr1、fr2でインピーダンスが実質的に0に近づく。よって誘導電圧が発生せず特定妨害雑音周波数が抑圧されることになる。このスタガ同調の回路構成は周波数帯域が離れている妨害雑音周波数に対しては特に有効である。
【0053】
図12は通信端末装置10e内部のバイパス用導体BGに直列共振回路を並列に配置した場合の図である。この場合に直列共振回路TBG5、6はコイルLv3、4とコンデンサCv3、4とで構成されていて、これらのインダクタンスとキャパシタンスは可変である。よって共振点が可変となる。これにより外部からの複数の特定妨害雑音周波数に対し調整ネジ等でインダクタンスやキャパシタンスを変えることができるので正確に共振させることができる。
【0054】
図13は通信端末装置10fのHMIケーブル31、32とTCIケーブル41及びPLIコード42とをシールドした場合の図である。HMIケーブル31、32が第1シールド34で、TCIケーブル41とPLIコード42とが第2シールド45、44でシールドされている。そして第1シールド34と第2シールド45、44とバイパス用導体BGとが点P5、P6及びP7において接続されている。このような構成をとることにより各ケーブルを流れるコモンモード電流に対して、各ケーブルとシールドとはC結合されていると見なせる。また、第1シールドと第2シールドは短絡しているので、図1で説明したコモンモード分波フィルタと同じような働きをすることができる。
【0055】
ここで、図3、4で説明したようにBGを分布定数線路として高域周波数の雑音源に対処することも可能である。図14は、BGを同軸ケーブルで構成した場合の図である。同軸ケーブル1cの内部導体をBGに用い、P5、P6及びP7に接続する。そして、外部導体は通信端末装置10fのFGまたはSGに両端部で接続する。図15は、BGを平行線路で構成した場合の図である。平行線路1dの場合は2本の内1本をBGに用い、P5、P6及びP7に接続する。そして、残りの1本を両端でそれぞれFGまたはSGに接続する。これらの構成により、100〔MHz〕以上の高域周波数の雑音源に対処することが可能となる。
【0056】
図16は図13のバイパス用導体BGに直列共振回路を設けた図である。直列共振回路TBG5はコイルLt4、コンデンサCt4で構成される。よってこの直列共振回路TBG5で特定の妨害雑音周波数が選択除去され、その他のノイズはシールドで除去される。よって効果的にコモンモードノイズの除去ができる。
【0057】
図17は図13のバイパス用導体BGに直列共振回路を設けた図である。直列共振回路TBG6はインダクタンス可変なコイルLv5、キャパシタンス可変なコンデンサCv5で構成される。すなわち直列共振回路TBG6はインピーダンスが可変となる。これによりシールドの効果に加え、外部からの特定雑音周波数に対し調整ネジ等でインダクタンスとキャパシタンスを変えることができるので正確に共振させることができる。
【0058】
図18は図13のバイパス用導体BGに直列共振回路を並列に配置した場合の図で、直列共振回路TBG7はコイルLt5、コンデンサCt5で直列共振回路TBG8はコイルLt6、コンデンサCt6で構成される。これによりシールドの効果に加え、外部からの複数の特定妨害雑音周波数を抑圧できる。
【0059】
図19は図13のバイパス用導体BGに直列共振回路を並列に配置した場合である。直列共振回路TBG9はインダクタンス可変なコイルLv6、キャパシタンス可変なコンデンサCv6で構成される。直列共振回路TBG10はインダクタンス可変なコイルLv7、キャパシタンス可変なコンデンサCv7で構成される。よって共振点が可変である。これによりシールドの効果に加え、外部からの複数の特定妨害雑音周波数に対し調整ネジ等でインダクタンスとキャパシタンスを変えることができるので正確に共振させることができる。
【0060】
図20はコモンモード分波フィルタのCの代わりに放電素子が使われている場合の図である。HMIケーブル31、32の接続部に放電素子T11、T13とコモンモードチョークコイルLc11、放電素子T12、T14とコモンモードチョークコイルLc12とで第1のコモンモード分波フィルタが構成されている。また、TCIケーブル41、PLIコード42の接続部に放電素子T21、T23とコモンモードチョークコイルLc21、放電素子T22、T24とコモンモードチョークコイルLc22とで第2のコモンモード分波フィルタが構成されている。そして第1の高域周波数分路点(P8、P9)と第2の高域周波数分路点(P10、P11)とがバイパス用導体BGで接続されている。これは静電気放電や雷サージ放電等で生じる電波以外のノイズを放電素子を通じてバイパスする伝送システムである。
【0061】
ハンドセットやキーボードのようなHMI装置に帯電した人体が触れ、静電気放電を生じる場合がある。従来ではこの静電気放電で発生したノイズ信号はケーブルを伝わり通信端末装置10k内の内部回路13を通り、公衆回線側の保安器やPBX等の内部にある放電素子T25、T26を通じてアースに落ちていた。
【0062】
しかしこの図ではHMIケーブル31、32とTCIケーブル41及びPLIコード42に放電素子が設けられ、バイパス用導体BGで接続されている。このために静電気放電で発生したノイズ信号はHMIケーブル31を伝わった後、通信端末装置10k内の内部回路13を通らずにバイパス用導体BGを通り、公衆回線側の保安器やPBX等の内部にある放電素子T25、T26を通じてアースに落ちる。よって、通信端末装置10k内の内部回路13は、静電気放電や雷サージ放電等で発生したノイズ信号の影響を受けることがない。
【0063】
ここで、図3、4で説明したようにBGを分布定数線路とすることも可能である。図21は、BGを同軸ケーブルで構成した場合の図である。同軸ケーブル1eの内部導体をBGに用いP8、P9、P10及びP11に接続する。そして、外部導体は通信端末装置10kのFGまたはSGに両端部で接続する。図22は、BGを平行線路で構成した場合の図である。平行線路1fの場合は2本の内1本をBGに用いP8、P9、P10及びP11に接続する。そして、残りの1本を両端でそれぞれFGまたはSGに接続する。このような構成により、本来インパルス性で広帯域スペクトルを持つ雑音エネルギーを、効果的にTTE、ITEの外部に漏らさずバイパスさせることができる。
【0064】
次に通信端末装置100に内部雑音源があって外部に不要漏洩雑音周波数としてコモンモードノイズが放射される場合について従来技術と比較して説明する。図23は通信端末装置100を等価アンテナとして模擬的に表しており、HMIケーブル30からの不要輻射を示すモデル図である。通信端末装置100にはHMIケーブル30が接続されている。そして通信端末装置100内には内部雑音源電圧Vnがある。
【0065】
この内部雑音源電圧Vnから生じる不要輻射は等価アンテナ上でλ/4の奇数倍の定在波として乗りやすい。この図ではλ/4で共振している雑音周波数成分が強調されて輻射されている。コモンモードチョークコイルLc3、Lc4はHMIケーブル30の延長ケーブルとして働き、HMIケーブル30とコイル分の長さを合わせてλ/4で共振する。この場合の共振周波数をf0とする。
【0066】
図24は内部雑音源電圧Vnの波長の3λ/4でHMIケーブル30が共振し、外部に不要輻射が強調される場合のHMIケーブル30上での定在波の立ち方を示す。このときの共振周波数は3f0である。
【0067】
図25は内部雑音源電圧Vnの波長の5λ/4でHMIケーブルが共振し、外部に不要輻射が強調される場合のHMIケーブル上での定在波の立ち方を示す。このときの共振周波数は5f0である。
【0068】
次に、外部へ不要輻射が減少する様子を説明する。図26は共振周波数f0のコモンモードノイズの不要輻射が減少する様子を示す図である。通信端末装置100aでは2本のケーブルとバイパス用導体BGとがコンデンサC3、C4でC結合されている。図23の電圧分布Vと電流分布Iに比べ、図26の電圧分布Vと電流分布Iは大幅に減少しているのがわかる。バイパス用導体BGのインピーダンスを完全に0にはしがたいので、わずかに漏洩電流が残る。しかし漏洩電流は大部分がバイパス用導体BGを還流するのでHMIケーブル30をアンテナとして外部に不要輻射されるエネルギは大幅に減少する。
【0069】
図27は共振周波数3f0のコモンモードノイズの不要輻射が減少する様子を示す図である。図24の電圧分布Vと電流分布Iに比べ、図27の電圧分布Vと電流分布Iは大幅に減少しているのがわかる。
【0070】
図28は共振周波数5f0のコモンモードノイズの不要輻射が減少する様子を示す図である。図25の電圧分布Vと電流分布Iに比べ、図28の電圧分布Vと電流分布Iは大幅に減少しているのがわかる。
【0071】
図29は従来の通信端末装置と本発明の通信端末装置とのノイズ強度を比較した図である。横軸に周波数(f)を、縦軸に不要輻射強度または外来雑音誘導強度レベル(L)をとってある。従来技術のグラフ(破線)は図32で示した通信端末装置で測定したものである。従来技術のグラフは周波数f0、3f0、5f0で不要輻射レベルまたは外来雑音誘導レベルが強調されているのがわかる。本発明のグラフ(実線)は図1で示したバイパス用導体BGを有する通信端末装置で測定したものである。本発明のグラフでは、従来技術のグラフと比べて共振波長は短い方向にシフトしている。つまり周波数f0、3f0、5f0は周波数f01 、3f01 、5f01 にシフトする。さらに、不要輻射されるエネルギは大幅に減少しているのがわかる。
【0072】
図30の本発明のグラフは、図7で示したバイパス用導体BGに直列共振回路を設けた通信端末装置で測定したグラフである。従来技術のグラフは上記で説明したグラフと同じである。この図によると本発明のグラフは、直列共振特性を持ったバイパス用導体BGにより、選択的に不要輻射が抑圧されているのがわかる。この図によれば周波数3f0が選択され特にこの不要輻射エネルギが大幅に減少している。
【0073】
上記の例では、通信端末装置について説明したが、同様に情報技術装置にもそのまま適用できる。すなわち、通信・情報端末装置として適用できる。
【0074】
【発明の効果】
以上説明したように本発明では、通信・情報端末装置の入出力側にコモンモード分波フィルタを設け、それぞれの高域周波数分路点をバイパス導体で接続したので、電磁ノイズから受ける電圧を低くすることができる。
【0075】
また、通信・情報端末装置の入出力側にコモンモード分波フィルタを設け、それぞれの高域周波数分路点を特定の妨害雑音周波数あるいは内部からの不要漏洩雑音周波数に対して低いインピーダンスを有する直列共振回路で接続したので、特定の妨害雑音周波数等に対して短絡状態となり電磁ノイズから受ける電圧を低くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の通信・情報端末装置である伝送システムの原理図である。
【図2】通信端末装置を等価アンテナとして模擬的に表した図である。
【図3】BGを同軸ケーブルで構成した場合の図である。
【図4】BGを平行線路で構成した場合の図である。
【図5】電話機の側断面図である。
【図6】電話機の底面図である。
【図7】バイパス用導体に直列共振回路を設けた図である。
【図8】通信端末装置を等価アンテナとして模擬的に表した図である。
【図9】バイパス用導体にインピーダンス可変な直列共振回路を設けた図である。
【図10】バイパス用導体にインダクタンス可変なコイルを設けた図である。
【図11】バイパス用導体に直列共振回路を並列に配置した図である。
【図12】バイパス用導体にインピーダンス可変な直列共振回路を並列に配置した図である。
【図13】接続ケーブルをシールドした通信端末装置の図である。
【図14】BGを同軸ケーブルで構成した場合の図である。
【図15】BGを平行線路で構成した場合の図である。
【図16】接続ケーブルをシールドした通信端末装置のバイパス用導体に直列共振回路を設けた図である。
【図17】接続ケーブルをシールドした通信端末装置のバイパス用導体にインピーダンス可変な直列共振回路を設けた図である。
【図18】接続ケーブルをシールドした通信端末装置のバイパス用導体に直列共振回路を並列に配置した図である。
【図19】接続ケーブルをシールドした通信端末装置のバイパス用導体にインピーダンス可変な直列共振回路を並列に配置した図である。
【図20】通信端末装置に放電素子を設けた場合の図である。
【図21】BGを同軸ケーブルで構成した場合の図である。
【図22】BGを平行線路で構成した場合の図である。
【図23】通信端末装置を等価アンテナとして模擬的に表した図であり、共振周波数がf0の場合である。
【図24】通信端末装置を等価アンテナとして模擬的に表した図であり、共振周波数が3f0の場合である。
【図25】通信端末装置を等価アンテナとして模擬的に表した図であり、共振周波数が5f0の場合である。
【図26】バイパス用導体を設けた通信端末装置を等価アンテナとして模擬的に表した図であり、共振周波数がf0の場合である。
【図27】バイパス用導体を設けた通信端末装置を等価アンテナとして模擬的に表した図であり、共振周波数が3f0の場合である。
【図28】バイパス用導体を設けた通信端末装置を等価アンテナとして模擬的に表した図であり、共振周波数が5f0の場合である。
【図29】従来の通信端末装置とバイパス用導体を設けた通信端末装置との不要輻射強調度または外来雑音誘導強調度レベルを比較した図である。
【図30】従来の通信端末装置とバイパス用導体上に直列共振回路を設けた通信端末装置との不要輻射強調度または外来雑音誘導強調度レベルを比較した図である。
【図31】EMC問題を説明するための通信・情報端末装置の概略構成図である。
【図32】電磁ノイズの侵入経路を示す図である。
【図33】通信端末装置を等価アンテナとして模擬的に表しており、電磁ノイズを受信している図である。
【図34】通信端末装置を等価アンテナとして模擬的に表しており、電磁ノイズを放射している図である。
【符号の説明】
10 通信端末装置
11 レシーバ
12 ドライバ
13 内部回路
14 ドライバ/レシーバ
17 PWR回路
20 HMI装置
21 送信機
22 受信機
31、32 HMIケーブル
41 TCIケーブル
42 PLIコード
Claims (24)
- HMI(ヒューマン・マシン・インタフェース)とTCI(メタリック通信回線インタフェース)を有する通信・情報端末装置において、
前記HMIとの接続部に設けられた第1のコモンモード分波フィルタと、
前記TCIとの接続部に設けられた第2のコモンモード分波フィルタと、
前記第1のコモンモード分波フィルタの第1の高域周波数分路点と前記第2のコモンモード分波フィルタの第2の高域周波数分路点とを接続するバイパス用導体と、
を有することを特徴とする通信・情報端末装置。 - 前記第1と第2のコモンモード分波フィルタはコモンモードチョークコイル及びコンデンサで構成したことを特徴とする請求項1記載の通信・情報端末装置。
- HMI(ヒューマン・マシン・インタフェース)とTCI(メタリック通信回線インタフェース)を有する通信・情報端末装置において、
前記HMIとの接続部に設けられた第1のコモンモード分波フィルタと、
前記TCIとの接続部に設けられた第2のコモンモード分波フィルタと、
分布定数線路と、を有し、
前記第1のコモンモード分波フィルタの第1の高域周波数分路点と前記第2のコモンモード分波フィルタの第2の高域周波数分路点とを前記分布定数線路の一方に接続し、フレームアースあるいは信号アースを前記分布定数線路の他方に接続することを特徴とする通信・情報端末装置。 - 前記第1と第2のコモンモード分波フィルタはコモンモードチョークコイル及びコンデンサで構成したことを特徴とする請求項3記載の通信・情報端末装置。
- 前記分布定数線路は同軸ケーブルで構成したことを特徴とする請求項3記載の通信・情報端末装置。
- 前記分布定数線路は平行線路で構成したことを特徴とする請求項3記載の通信・情報端末装置。
- HMI(ヒューマン・マシン・インタフェース)とTCI(メタリック通信回線インタフェース)を有する通信・情報端末装置において、
前記HMIとの接続部に設けられた第1のコモンモード分波フィルタと、
前記TCIとの接続部に設けられた第2のコモンモード分波フィルタと、
前記第1のコモンモード分波フィルタの第1の高域周波数分路点と前記第2のコモンモード分波フィルタの第2の高域周波数分路点とを接続し、外部からの特定の妨害雑音周波数あるいは内部からの不要漏洩雑音周波数に対して低いインピーダンスを有する直列共振回路と、
を有することを特徴とする通信・情報端末装置。 - 前記第1と第2のコモンモード分波フィルタはコモンモードチョークコイル及びコンデンサで構成したことを特徴とする請求項7記載の通信・情報端末装置。
- 前記直列共振回路はインダクタンスとキャパシタンスとが可変であることを特徴とする請求項7記載の通信・情報端末装置。
- 前記直列共振回路はインダクタンスが可変である1つのコイルで構成されることを特徴とする請求項7記載の通信・情報端末装置。
- 前記直列共振回路は複数の共振点を有することを特徴とする請求項7記載の通信・情報端末装置。
- 前記直列共振回路は共振点が可変であることを特徴とする請求項7記載の通信・情報端末装置。
- HMI(ヒューマン・マシン・インタフェース)とTCI(メタリック通信回線インタフェース)を有する通信・情報端末装置において、
前記HMI用の第1のシールド線と、
前記TCI用の第2のシールド線と、
前記HMIとの接続部に設けられた第1のコモンモードチョークコイルと、
前記TCIとの接続部に設けられた第2のコモンモードチョークコイルと、
前記第1のシールド線の第1のシールドと前記第2のシールド線の第2のシールドとを接続するバイパス用導体と、
を有することを特徴とする通信・情報端末装置。 - HMI(ヒューマン・マシン・インタフェース)とTCI(メタリック通信回線インタフェース)を有する通信・情報端末装置において、
前記HMI用の第1のシールド線と、
前記TCI用の第2のシールド線と、
前記HMIとの接続部に設けられた第1のコモンモードチョークコイルと、
前記TCIとの接続部に設けられた第2のコモンモードチョークコイルと、
分布定数線路と、を有し、
前記第1のシールド線の第1のシールドと前記第2のシールド線の第2のシールドとを前記分布定数線路の一方に接続し、フレームアースあるいは信号アースを前記分布定数線路の他方に接続することを特徴とする通信・情報端末装置。 - 前記分布定数線路は同軸ケーブルで構成したことを特徴とする請求項14記載の通信・情報端末装置。
- 前記分布定数線路は平行線路で構成したことを特徴とする請求項14記載の通信・情報端末装置。
- HMI(ヒューマン・マシン・インタフェース)とTCI(メタリック通信回線インタフェース)を有する通信・情報端末装置において、
前記HMI用の第1のシールド線と、
前記TCI用の第2のシールド線と、
前記HMIとの接続部に設けられた第1のコモンモードチョークコイルと、
前記TCIとの接続部に設けられた第2のコモンモードチョークコイルと、
前記第1のシールド線の第1のシールドと前記第2のシールド線の第2のシールドとを接続し、外部からの特定の妨害雑音周波数あるいは内部からの不要漏洩雑音周波数に対して低いインピーダンスを有する直列共振回路と、
を有することを特徴とする通信・情報端末装置。 - 前記直列共振回路はインダクタンスとキャパシタンスとが可変であることを特徴とする請求項17記載の通信・情報端末装置。
- 前記直列共振回路は複数の共振点を有することを特徴とする請求項17記載の通信・情報端末装置。
- 前記直列共振回路は共振点が可変であることを特徴とする請求項17記載の通信・情報端末装置。
- HMI(ヒューマン・マシン・インタフェース)とTCI(メタリック通信回線インタフェース)を有する通信・情報端末装置において、
前記HMIとの接続部に設けられ、放電素子を含む第1のコモンモード分波フィルタと、
前記TCIとの接続部に設けられ、放電素子を含む第2のコモンモード分波フィルタと、
前記第1のコモンモード分波フィルタの第1の高域周波数分路点と前記第2のコモンモード分波フィルタの第2の高域周波数分路点とを接続するバイパス用導体と、
を有することを特徴とする通信・情報端末装置。 - HMI(ヒューマン・マシン・インタフェース)とTCI(メタリック通信回線インタフェース)を有する通信・情報端末装置において、
前記HMIとの接続部に設けられ、放電素子を含む第1のコモンモード分波フィルタと、
前記TCIとの接続部に設けられ、放電素子を含む第2のコモンモード分波フィルタと、
分布定数線路と、を有し、
前記第1のコモンモード分波フィルタの第1の高域周波数分路点と前記第2のコモンモード分波フィルタの第2の高域周波数分路点とを前記分布定数線路の一方に接続し、フレームアースあるいは信号アースを前記分布定数線路の他方に接続することを特徴とする通信・情報端末装置。 - 前記分布定数線路は同軸ケーブルで構成したことを特徴とする請求項22記載の通信・情報端末装置。
- 前記分布定数線路は平行線路で構成したことを特徴とする請求項22記載の通信・情報端末装置。
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