JPS61140237A - 電力線搬送通信用インターフエース回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、一般的には、マルチチャネンル分散型電力線
搬送通信システムに関し、より詳細には通信端末及びそ
の端末と電力線の間に結合されて送受信通信信号を実質
的に妨げることなく電力線上に存在する通信信号に対し
て高い広域周波数ブリッジインピーダンスを与えるイン
ターフェース回路に関する。

電話会社にとっては家と家の間の距離が数マイルもある
田舎のコミユニティのような過疎地で個々の住民に電話
サービスを提供しようとすると一般にコストが莫大なも
のとなる。このような田舎の住民のすべてでないにして
もそのほとんどにはその土地の電力会社か電話通信シス
テムを使用してこれらの住民に電話サービスを提供する
ことが提案されている。

ある田舎のコミユニティでは個々の住民の加入者を中心
地でグループにまとめ、加入者の端末をグループ毎につ
なぐことができる。

このように、加入者の端末をグループ化すると、電力線
を通して双方向通信をするため一つの共通の電力線イン
ターフェースすなわち一対のラインチューナ及びライン
カプラーを共用できる。従って各グループ・の加入者に
ラインフィルタ及びカプラ一対の費用を割り当てできる
ので、個々の端末の相互接続コストを低くできる。しか
しながら住民がグループにまとまらず、広い地域に分散
しているような田舎のコミユニティでは、第１図に示す
ように住民の加入者毎に電力線を別々に接続する必要が
生じる。

送信インピーダンス、すなわち電力線を通して送信する
ときに個々の端末が駆動しなければならないインピーダ
ンスを乱゛すことなくこれらの個々の電力線を接続する
には、個々の加入者用端末は周波数選択性端末すなわち
ある種のラインチューナーすなわちフィルタを有するか
または高いブリッジインピーダンスを与えるインターフ
ェース回路を具備する必要がある。電力線インターフェ
ース回路の費用は加入者の間で分担することはできず、
個々の加入者ごとの負担となる。この理由からすべての
電力線インターフェース回路は、ラインチューナのキャ
リア周波数に対応して加入者ごとにラインチューナの設
計を変えることなく同一の構成にできるのでインターフ
ェース回路のブリッジインピーダンスを高くする方式が
望ましい。このことは当然ながら加入者用端末ごとの費
用を下げ、従って、これによりシステム内の個々の端末
の数だけ全システムのコストが砥くなる。

本発明の主なる目的は、電力線と特別設計の通信端末と
の間に結合され、電力線上に存在するキャリア周波数通
信信号を高いインピーダンスでブリッジ接続をする電力
線インターフェース回路を提供することにある。

この目的達成のため、本発明は電力線と通信用端末の間
に結合されてその端末の送受信信号を実質的に妨げるこ
となく電力線上に存在する通信信号に対して高いブリッ
ジインピーダンスを与えるための電力線搬送通信用イン
ターフェース回路において、前記電力線と前記通信用端
末との間で通信信号を結合するための手段と、前記結合
手段からの前記電力線上に存在する通信信号を測定する
ための手段と、前記被測定通信信号を表す整合信号を発
生するよう前記被測定通信信号によって制御される手段
とから成り、前記整合信号は前記端末の送受信通信信号
を実質的に妨げることなく前記電力線上に存在する前記
通信信号に対して高いブリッジインピーダンスを与える
よう前記結合手段へ印加されることを特徴とするインタ
ーフェース回路を提供する。

以下、添付図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明
する。

通信用端末は電力線通信回線網を介して通信信号を送受
信するようになっており、通信回線網の電力線に端末を
結合するインターフェース回路を含む。このインターフ
ェース回路は電力線と通信用端末、との間に通信信号を
結合すると共にこれらの結合された通信信号を測定する
ための装置を含む。更に被測定通信信号を表す整合信号
（ｍａｔｃｈｅｄ　ｓｉｇｎａｌｓ）を発生するよう被
測定通信信号により制御される装置も含まれる。この整
合信号は結合装置に印加され、前記端末の送受信通信信
号を実質的に妨げることなく電力線上に存在する通信信
号に対して高いブリッジインピーダンスを与える。

更に詳細には、この結合装置は電力線に結合された１次
巻線と、信号発生装置及び測定装置に結合された２次巻
線とを備えたトランスを含む。このトランスは電力線上
に存在する通信信号を１次巻線から２次巻線へ電磁的に
結合し、これらの信号が測定装置によって測定される。

信号発生装置は、整合信号を発生するように２次巻線か
らの被測定通信信号により制御される増幅回路を含み、
この整合信号は再びトランスの２次巻線に印加され電力
線から電磁的に結合された通信信号を実質的に相殺する
ので、電力線通信信号に対して高いブリッジ・インピー
ダンスを与える。

一つの実施例に用いる、増幅回路は、トランスの２次巻
線に関連した負荷をドライブすると共に発生された整合
信号に関連した電圧の累積変動を支持するよう作動する
出力段を含む。出力段は２次巻線に電ｌ１ｆｉ的に結合
された通信信号に対し極性が反転した整合信号をも発生
する。

第１図を参照すると、電力線通信回線網は、多数の住民
に対してサービスをするようコミユニティ内を延長し、
例えば１２で示すような複数の電柱により支持される電
力線１０と、電話局の端末１４と、複数の加入者用の個
々の端末５１〜Ｓｎとから成る。通信回線網の代表的な
通信チャンネルは、従来の電話系統１６に結合された電
話局の端末１４と、例えば加入者用の個々の端末Ｓｔと
、例えば約１６〜３２ｋｍ（１０マイル〜２０マイル）
も離れることがある上記２つの端末ユニットＳ１と１４
を接続する電力線部分１０とから成る。

通信回線網のうちの電話局の端末及び加入者用端末の各
々は電力線１０とアースとの間に直列に接続された電力
線結合用コンデンサＣと電力線周波数排流コイルＬを利
用して電力線に結合される。本実施例では、電話局の端
末１４はコンデンサＬＯとコイルＬＯとの接続点で電力
線に結合され、加入者用端末Ｓ１はコンデンサＣ１と排
流コイルＬ１との接続点にて電力線１０に接続されてい
る。

これに対応して、５２．５３．・・・・Ｓｎと表示され
た他の加入者用端末の通信チャネンルも同じように構成
され、この場合も各加入者用端末は電力線結合用コンデ
ンサと電力線周波数排流コイルより成る同じ回路を利用
して電力線に結合される。一つの共用コンデンサと排流
コイルの対を利用して例えばＳ４及びＳ５のような２つ
以上の加入者用端末を電力線に接続してもよい。第１図
の代表的な電力線通信回線網の上記記載に従って加入者
ごとに電力線回線網を通して通信信号を送受信するため
の通信チャネンルを構成できる。

動作について説明すると、従来の電話システム１６を通
して例えば加入者Ｓ３に向けて発信された通話のうち普
通の音声は電話局の端末１４へ結合され、そこで加入者
用端末Ｓ３に割り当てられた送信キャリア周波数に変換
され、電力線結合用コンデンサＧＯ及びＣ３並びに電力
線１０を介して加入者用端末Ｓ３へ送信される。この加
入者用端末Ｓ３は周波数キャリア信号を受信し認識して
再び音声信号に変換し、変換された信号を加入者の電話
機のへラドセットへ送る。その通話の特定キャリア周波
数を認識し、受は入れるのは電力線通信回線網の特定の
加入者用端末Ｓ３だけであるが、このキャリア周波数信
号を送信している間電話局の端末１４は実際には電力線
結合用コンデンサを通してすべての加入者の端末をドラ
イブすることが解かる。

以下余白 逆に、もし加入者用端末Ｓ３の側で通話が発信されたと
すると、この端末は割り当てられたキャリア周波数によ
り電力線１０にその通話の音声信号を送る。この通話に
対応する送信キャリア周波数信号はそれぞれの電力線結
合用コンデンサを通して電話局の端末及びすべての加入
者用端末へ送られるが、このキャリア周波数信号を認識
し、受は入れ、呼び出しが行なわれていると判断するの
は電話局の端末１４だけである。電話局の端末１４はこ
れに応答してキャリア周波数信号を普通の音声信号に変
換し、この変換された信号を従来の電話系統１６へ送り
、普通の電話線を通して受信側に送信する。

電力線結合回路について説明すると、電力線結合コンデ
ンサＣは電力線の周波数に高いインピーダンスを与え、
主として結合コンデンサＣの両端間で電力線周波数に関
連する電圧降下が生じ、かつキャリア周波数信号に比較
的低いインピーダンスを与えて送受信信号に対する電圧
降下がほとんどないような値に設計でき、一方各端末の
排流コイルは周波数キャリア信号に極めて高いインピー
ダンスを、また電力線の周波数信号には極めて低いイン
ピーダンスを与えるような値に設計できる。通常、電話
局の端末１４から電力線に沿って結合される最終の加入
者用端末、例えばＳｎはキャリア周波数分布に関して終
端インピーダンスを有し、本実施例では、この終端イン
ピーダンスはコンデンサＣｎと排流コイルＬｎとの間の
接続点からアースに結合されたインピーダンス素子Ｒｎ
によって得られる。

本明細書の発明の詳細な説明の冒頭部分で述べたように
、不当なパワー条件を課することなく個々の加入者用端
末が電力線上にキャリア周波数信号を送信できるように
するには、この加入者用端末は例えばチューナまたはフ
ィルタのような周波数選択性の終端部を有するかまたは
通信網のすべての端末によって送信されるキャリア、周
波数信号に高いインピーダンスを与えることが必要であ
る。加入者用端末を電力線に結合するためチューナまた
はフィルタを用いる場合、各端末には特定のキャリア周
波数が割り当てられているので、端末ごとに設計を変え
る必要が生じる。即ち、チューナまたはフィルタ装置は
、割り当てられたキャリア周波数信号に対しては低イン
ピーダンス回路として働き、他の端末によって送信され
ている他のすべてのキャリア周波数信号に対しては高イ
ンピーダンス回路として働かなければならない。

個々の端末については、端末ごとに専用のチューナまた
はフィルタを設けるようにすると、端末ごとに設計を変
える必要があるだけでなく、個々の端末ユニットのコス
トがチューナまたはフィルタのコストを含むものとなる
。このため個々の端末あたりのコストが高くなり過ぎる
可能性がある。一方高いブリッジインピーダンスを持つ
インターフェース回路は加入者用端末の各々に対し共通
した設計にできるだけでなく、大量に生産されるとイン
ターフェースのチューナを別々に設計する場合よりも低
コストとなる。

本発明によれば、端末自体の送受信信号を実質的に妨げ
ることなく電力線上に存在する通信信号に対して高いブ
リッジインピーダンスを与える加入者用端末用の電力線
搬送通信用インターフェース回路が提イ共され、それを
簡略化された形で第２図に示す。第２図を参照すると、
典型的加入者用端末Ｓｔが既に述べたコンデンサＣｉと
排流コイルＬｉの接続点を介して電力線１０に接続され
ている。

インターフェース回路は例えばトランスのような装置２
０を食み、このトランスは例えば電力線１０と通信用端
末Ｓｉとの間において通信信号を電磁的に結合する。本
実施例では、２０で示したトランスは１次巻線２２を有
し、この１次巻線の一端は電力線結合コンデンサＣｉを
介して電力線１０に結合され、他端はアースされている
。２次巻線２４は、端末のキャリア周波数通信信号を１
次巻線２２に電磁的に結合し、電力線１０への送信を行
うのに使用される。もう一つの巻線２６は１次巻線２２
からのトランス２０を介して電磁的に結合されたキャリ
ア周波数通信信号を受信するのに使用できる。１巻線２
４及び２６はトランス２０の２次巻線の一部であり、２
８のタップ点で分割できる。＠線２６は容量性素子３２
を介して加入者用端末Ｓｔの普通の受信機部分３０に結
合できる。

本実施例では、トランス２０の２次巻線のタップ点２８
にフィードバック回路３４を結合して、トランス２０を
介して電磁的に結合された電力線上のキャリア周波数通
信信号を測定する。このフィードバック回路３４は信号
ライン４２と共通電位点３６との間に結合された抵抗性
素子４４の両端の電圧信号である整合信号を信号ライン
４２上に発生するよう働く。この整合信号は検出用タッ
プ点２８を介してトランス２０より測定されたキャリア
周波数通信信号を表すもので、この測定操作を助けるた
めトランスタップ点２８と加入者端末Ｓｉの共通基準電
位点３８との間にフィルタ回路を結合してもよい。本実
施例ではこのフィルタ回路は直列接続された容量性素子
３８と抵抗性素子４０とから成る。

このフィードバック回路３４は、増幅回路５０を制御す
る被測定キャリア周波数信号を通過させると共にこの増
幅回路５０を補償し安定化するように所定の「ロールオ
フ」周波数で高い周波数の信号を除去するよう働く電子
フィルタを含んでもよい。第３図の回路は、加入者用端
末Ｓｔのフィードバック回路３４で使用するのに適した
電子フィルタを例示するものである。

第３図を参照して、そのフィルタ回路は並列の回路部分
５２及び５４を含み、一方の部分は実質的に直流の信号
を通過させ、他方の部分５４は被測定キャリア周波数信
号を通過させると共に増幅器に対して所定補償を行う。

通路５２のは直列接続された２つの抵抗性素子５６及び
５８から成り、これらの素子の接続点と端末の共通電位
点３６との間に容量性素子６０が接続されている。この
容量性素子６０は周波数ゼロ即ち直流に比較的近い周波
数より高い周波数の信号に対して低いインピーダンスを
与えるように設計できる。従って、回路部分５２は直流
信号及びこれに実質的に近い低周波数信号を通過させる
ように働く。

他方の回路部分５４は、被測定キャリア周波数信号を通
過させると共に高周波数信号を「ロールオフ」除去する
よう容量性素子と抵抗性素子の複雑な回路網から成る。

この部分５４は、シャント分岐路内にて端末の共通点３
６とライン４２との間に結合された抵抗６２とコンデン
サ６４の直列回路を含み、更に部分５４に沿って抵抗６
６とコンデンサ６８の並列回路が接続され、更に部分５
４の共通端子３６にシャント抵抗７０が結合され、うイ
ン２８内のフィルタ入力端にコンデンサ７２が結合され
ている。　　゛ 動作について説明すると、タップ点２８からのキャリア
周波数信号は、フィードバック回路のフィルタ回路に入
り、回路部分５２と５４に分割される。直流及び実質的
に直、流に近い低周波数成分を有する信号は回路部分５
２を通って出力端４２へ送られる。同じように被測定キ
ャリア周波数の信号成分は回路部分５４を介して出力＠
４２まで通過する。第２図に関連して説明したように、
フィルタ３４を通過した信号はライン４２を通る整合信
号を構成し、この整合信号はトランス２０からの被測定
キャリア周波数信号を表し、抵抗４４の両端間の電圧レ
ベルとして現れる。

第２図を参照すると、本実施例の増幅回路５０は電源電
圧ｖ４及びＶ−によフて給電された演算増幅器８０と、
この演算増幅器８０の出力段を構成し、トランス２０の
２次巻線に関連した負荷をドライブするように働く三つ
のトランジスタから構成できる。詳細に説明すれば、加
入者用端末Ｓｔの普通の送信機部分８２は抵抗性素子８
４を介して増幅器の反転入力端（−）に結合され、信号
ライン４２は増幅器の非反転入力端に結合される。増幅
器８０の出力端と反転入力端との間には抵抗性素子８６
と容量性素子８８とが直列に結合され、更に増幅器８０
の出力端は出力段のトランジスタの一つであるトランジ
スタＴ１のベースに結合されている。本実施例では、ト
ランジスタＴｌはＮＰＮ　トランジスタであって、その
エミッタ（Ｅ）は抵抗性素子９０を介して電圧Ｖ−に結
合されている。トランジスタＴ１のコレクタ（Ｃ）は、
ＰＮＰタイプのトランジスタＴ２のベース（Ｂ）及び直
列に接続された２つのダイオード０１及び０２の一方の
カソードに結合されている。ダイオードＤ２のアノード
は出力段のうち第３のトラジスタＴ３のベース（Ｂ）及
び加入者用端末の高圧電源ＨＶ“より電流を受ける普通
の電源９２に結合され、電源Ｖｌ（“はＮＰＮタイプで
あるトランジスタＴ３のコレクタ（Ｃ）にも結合されて
いる。トランジスタＴ３及びＴ２のエミッタは共通接続
され、２次巻線２４に関連する負荷をドライブするよう
２次巻線２４に結合されでいる。ＰＮＰ　トランジスタ
Ｔ２のコレクタは端末の共通電位点３６に結合できる動
作について説明すると、演算増幅器８０は、送信機部分
８２から発生され電力線１０を介して送信宛先の加入者
用端末のキャリア周波数信号及びトランジスタ２０を介
して結合された電力線１０上に存在する被測定キャリア
周波数通信信号を表わす信号ライン４２上の整合信号の
双方により制御される。これらの制御信号が人力される
結果、増幅器８０とトランジスタＴ１のカスケード接続
により端末のキャリア周波数送信信号の極性が２回反転
するが、発生された整合信号は一回反転するだけである
。トランジスタＴ２′ＥＬびＴ３の組み合わせはトラン
ジスタＴ１のコレクタに現れる上記極性を有する電圧を
増幅するよう働く。

トランジスタ対Ｔ２及びＴ３は、電力線上に存在する通
信信号のすべてに対応する発生された整合信号に関連し
た電圧の累積変化を支持するよう作用する。更にトラン
ジスタ対Ｔ２及びＴ３による増幅作用では極性は変化し
ないので、端末のキャリア周波数信号はトランス２０を
介して適当な極性で送信される。しかしながら増幅され
た整合信号はコイル２４に結合された電力線キャリア周
波数信号に極性を反転され、このため巻線２４が出力段
により即ちエミッタ結合されたトランジスタＴ２及びＴ
３の対によりドライブされると電力線信号の結合の結果
巻線には電流が実質的に流れない。実際に、巻線２４に
印加される増幅された整合信号は、電力線から電磁的に
結合された信号を実質的相殺する。従ってインターフェ
ース回路の上記動作によりトランス２０を介する端末自
体の通信信号の結合を実質的に妨げることなく、電力線
上に存在する通信信号に対して高いブリッジインピーダ
ンスを与える（即ち実質的に電流が流れない）。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の利用例を示す電力線搬送通信回線網を
示すブロック図、第２図は本発明の原理を具体化するの
に適した通信用端末及びそれに関連するインターフェー
ス回路の略図、第３図は第２図に、示した実施例のフィ
ードバック回路で使用するのに適した電子フィルタの回
路図である。 Ｓｔ・・・・・・インターフェース回路１０・・・・・
・電力線 ２０・・・・・・トランス ２２・・・・・・１次巻線 ２４．２６・・・・２次巻線 ３０・・・・・・受信機 ３４・・・・・・フィードバック回路 ５０・・・・・・増幅器 ５２．６４．６６．６８．７０・・・・・・電子フィル
タ８０・・・・・・演算増幅器 ＴＩ、　Ｔ２．　Ｔ３・・・・出力段 ８２・・・・・・送信機 ＦＩＧ、２ ＦＩＧ、３

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、電力線と通信用端末の間に結合されてその端末の送
   受信信号を実質的に妨げることなく電力線上に存在する
   通信信号に対して高いブリッジインピーダンスを与える
   ための電力線搬送通信用インターフェース回路において
   、前記電力線と前記通信用端末との間で通信信号を結合
   するための手段と、前記結合手段からの前記電力線上に
   存在する通信信号を測定するための手段と、前記被測定
   通信信号を表す整合信号を発生するよう前記被測定通信
   信号によって制御される手段とから成り、前記整合信号
   は前記端末の送受信通信信号を実質的に妨げることなく
   前記電力線上に存在する前記通信信号に対して高いブリ
   ッジインピーダンスを与えるよう前記結合手段へ印加さ
   れることを特徴とするインターフェース回路。 ２、前記結合手段は電力線に結合された１次巻線と、前
   記信号発生手段及び２次巻線に結合された２次巻線とか
   ら成るトランスを含み、前記トランスは電力線上に存在
   する通信信号を１次巻線から２次巻線へ電磁的に結合し
   、前記測定手段は前記トランスの２次巻線に電磁的に結
   合された通信信号を測定するための手段を含み、前記信
   号発生手段は被測定通信信号を表す整合信号を発生する
   よう被測定通信信号によって制御される増幅回路を含み
   、前記整合信号は前記トランスの前記２次巻線へ印加さ
   れて電力線から電磁的に結合された通信信号を実質的に
   相殺し、前記電力線通信信号に対して高いブリッジ・イ
   ンピーダンスを与えることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載のインターフェース回路。 ３、前記測定手段は被測定通信信号を通過させて増幅回
   路を制御すると共に、増幅回路を補償するように働く電
   子フィルタを含むことを特徴とする特許請求の範囲第１
   または２項記載のインターフェース回路。 ４、前記増幅回路は通信信号とは極性が反転した整合信
   号を発生する出力段を含み、該出力段はトランスの２次
   巻線に関連した負荷をドライブすると共に電力線上に存
   在するすべての通信信号に対応する整合信号に関連した
   電圧の累積変動を支持するよう働くことを特徴とする特
   許請求の範囲第１、２または３項記載のインターフェー
   ス回路。