JP2008236279A - Signal transmission system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、伝送線に接続された複数の伝送装置が、伝送線を介して通信(信号伝送)を行う信号伝送システムに関するものである。特に、一対のペア線で複数種類の信号を多重化して伝送するシステムに関するものである。 The present invention relates to a signal transmission system in which a plurality of transmission devices connected to a transmission line perform communication (signal transmission) via the transmission line. In particular, the present invention relates to a system that multiplexes and transmits a plurality of types of signals through a pair of pair wires.
従来の信号伝送システムは、複数対の差動ツイストペア線に同相で信号電圧を印加し、受信側で複数対の同相電圧を差動電圧として検出し、ツイストペア線を用いた差動電圧信号に影響を与えることなく多重化を行ってきた。(たとえば特許文献1参照) Conventional signal transmission systems apply signal voltages in phase to multiple pairs of differential twisted pair wires, detect multiple pairs of common mode voltages as differential voltages on the receiver side, and affect differential voltage signals using twisted pair wires Multiplexing has been done without giving (For example, see Patent Document 1)
上述したような従来の信号伝送システムでは、信号多重化するためには複数の差動ツイストペア線が必要であるため、最低でも2対の信号配線が必要であり、適用可能な対象が限られていた。また、同相電圧を差動電圧に変換して読み込むための回路を必要とし、そのため多重化にコストを要していた。 In the conventional signal transmission system as described above, since a plurality of differential twisted pair wires are necessary for signal multiplexing, at least two pairs of signal wires are necessary, and applicable objects are limited. It was. In addition, a circuit for converting and reading the common-mode voltage into a differential voltage is required, and therefore, multiplexing is costly.
そこで、本発明は、一対のペア線により、専用の受信回路を用いなくても多重化を実現することができる信号伝送システムを得ることを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to obtain a signal transmission system that can realize multiplexing by using a pair of paired wires without using a dedicated receiving circuit.
本発明に係る信号伝送システムは、2本の導電線からなる一対のペア線と、ペア線と接続し、ペア線を用いて信号伝送を行う第1の通信機器の組と、ペア線のうちの一方の線および導電体と接続し、一方の線と導電体とを用いて信号伝送を行う第2の通信機器の組とを備える。 A signal transmission system according to the present invention includes a pair of paired wires made of two conductive wires, a first communication device set connected to the paired wires and performing signal transmission using the paired wires, and the paired wires And a second set of communication devices that perform signal transmission using the one line and the conductor.
本発明によれば、第1の通信機器の組をペア線を利用して信号伝送を行い、第2の通信機器の組を一方の線と導電体とを利用して信号伝送を行うようにしたので、それぞれ異なる線路間に接続して信号伝送を行うことで干渉等が少なく、良好な信号伝送を行うことができ、広範に利用可能な信号伝送システムを低コストで実現することができる。 According to the present invention, the first communication device set performs signal transmission using a paired wire, and the second communication device set performs signal transmission using one line and a conductor. Therefore, by transmitting signals by connecting between different lines, it is possible to perform good signal transmission with less interference and the like, and a widely available signal transmission system can be realized at low cost.
実施の形態1.
図1は本発明の実施の形態1の信号伝送システムの構成を示した図である。図1において、シールドケーブル(1)は、L1線(4)およびL2線(5)の2本の導電線からなる一対のペア線とシールド(6)とで構成されている。シールド(6)は、一対のペア線以外の導電体(以下、導体という)となる。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a signal transmission system according to
このシールドケーブル(1)に、たとえば伝送方式が異なる2種類の信号をそれぞれ伝送する、A通信装置(2)の組(以下、単にA通信装置(2)という)とB通信装置(3)の組(以下、単にB通信装置(3)という)とが、たとえばそれぞれ2つずつ接続されている。ここで、A通信装置(2)は、シールドケーブル(1)のL1線(4)とL2線(5)との間の電圧で表される信号を印加するように接続される。また、B通信装置(3)は、ペア線のどちらかの線、たとえばL2線(5)とシールド(6)との間の電圧で表される信号を印加するように接続される。なお、ここではA通信装置(2)とB通信装置(3)とをそれぞれ2つずつ接続しているがこの数に限定するものではない。 For example, a set of A communication device (2) (hereinafter simply referred to as A communication device (2)) and B communication device (3) that respectively transmit two types of signals having different transmission methods to the shielded cable (1). For example, two sets (hereinafter simply referred to as B communication devices (3)) are connected to each other. Here, the A communication device (2) is connected so as to apply a signal represented by a voltage between the L1 line (4) and the L2 line (5) of the shielded cable (1). The B communication device (3) is connected so as to apply a signal represented by a voltage between one of the paired wires, for example, the L2 wire (5) and the shield (6). Here, two A communication devices (2) and two B communication devices (3) are connected here, but the number is not limited to this.
図2はシールドケーブル(1)の断面構造を、導体を簡略化して示した図である。ペア線の一方の線であるL1線(4)とシールド(6)間には浮遊容量などで構成される線路インピーダンスZ1(7)が存在する。また、他方の線であるL2線(5)には浮遊容量およびB通信装置(3)の入力インピーダンスからなる線路インピーダンスZ2(8)が存在する。従って、L1線(4)、L2線(5)とシールド(6)の間は不平衡となっている。この場合、次式(A)のように、線路インピーダンスZ1(7)と線路インピーダンスZ2(8)との比に比例した不平衡電圧Vubが生じることになる。
Vub∝Vsignal×20log(Z1/Z2) …(A)
FIG. 2 is a diagram showing a cross-sectional structure of the shielded cable (1) with simplified conductors. A line impedance Z1 (7) constituted by a stray capacitance or the like exists between the L1 line (4), which is one of the pair lines, and the shield (6). The other line, L2 line (5), has a line impedance Z2 (8) consisting of the stray capacitance and the input impedance of the B communication device (3). Accordingly, there is an unbalance between the L1 line (4), the L2 line (5) and the shield (6). In this case, an unbalanced voltage Vub proportional to the ratio between the line impedance Z1 (7) and the line impedance Z2 (8) is generated as in the following equation (A).
Vub∝Vsignal × 20log (Z1 / Z2) (A)
図3はシールドケーブル(1)に印加される信号の周波数と不平衡電圧との関係をグラフで表した図である。横軸は周波数[MHz]を表し、縦軸は電圧[V]を表す。ここでは伝送線の長さが100m、信号電圧が1Vであるものとして計算により関係を求めている。 FIG. 3 is a graph showing the relationship between the frequency of the signal applied to the shielded cable (1) and the unbalanced voltage. The horizontal axis represents frequency [MHz], and the vertical axis represents voltage [V]. Here, the relationship is obtained by calculation assuming that the length of the transmission line is 100 m and the signal voltage is 1V.
図4はシールド(6)とL2線(5)との間に正弦波信号(電圧)を印加するときの構成を表す図である。ここで、L2線(5)にはインピーダンス(9)が存在する。図4の構成で電圧を印加すると、図3に示すように、信号漏洩によりL1線(4)とL2線(5)との間には周波数に応じた不平衡電圧(Vc−in to Vd−out )が生じている。 FIG. 4 is a diagram showing a configuration when a sine wave signal (voltage) is applied between the shield (6) and the L2 line (5). Here, the impedance (9) exists in the L2 line (5). When a voltage is applied in the configuration of FIG. 4, as shown in FIG. 3, an unbalanced voltage (Vc-in to Vd−) corresponding to the frequency is generated between the L1 line (4) and the L2 line (5) due to signal leakage. out) has occurred.
図5はL1線(4)とL2線(5)との間に正弦波信号を印加するときの構成を表す図である。図5の構成で信号を印加すると、図3に示すように、信号漏洩によりシールド(6)とL2線(5)との間には周波数に応じた不平衡電圧(Vd−in to Vc−out )が生じている。 FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration when a sine wave signal is applied between the L1 line (4) and the L2 line (5). When a signal is applied in the configuration of FIG. 5, as shown in FIG. 3, an unbalanced voltage (Vd-in to Vc-out) corresponding to the frequency is generated between the shield (6) and the L2 line (5) due to signal leakage. ) Has occurred.
図6はA通信装置(2)およびB通信装置(3)の伝送に用いる信号の周波数スペクトラム特性例を示す図である。ここで、A通信装置(2)間ではAMI(Alternate Mark Inversion)符号(交互マーク反転符号)に係る信号を伝送し、B通信装置(3)間ではOFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing )変調方式(直交周波数分割多重方式)に係る信号を伝送するものとする。 FIG. 6 is a diagram showing an example of frequency spectrum characteristics of signals used for transmission of the A communication device (2) and the B communication device (3). Here, a signal related to an AMI (Alternate Mark Inversion) code (alternate mark inversion code) is transmitted between the A communication apparatuses (2), and an OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) modulation scheme (orthogonal) is transmitted between the B communication apparatuses (3). It is assumed that a signal related to frequency division multiplexing is transmitted.
図6に示すように、A通信装置(2)の信号伝送に係るAMI符号の信号は、ビットレートの1/2の周波数を基本波として、n次(nは整数)の高調波成分が広帯域に広がっている。そのため、B通信装置(3)が利用している周波数帯域までA通信装置(2)の信号に係る高調波成分が出力される。この高調波成分は、B通信装置(3)において伝送する信号にノイズとして作用するため、1ビット中の信号エネルギーEbに対するノイズエネルギーNoの比で表されるEb/Noが悪化する。ただ、B通信装置(3)はシールド(6)とL2線(5)との間に接続しているため、高調波においてノイズとして生じる成分は、図3のVd-in to Vc-out に示すように、1Vの信号電圧に対して約1/10程度の電圧となる。且つAMI符号の信号の高調波成分は、周波数が高くなる程、信号強度が低下する特性である(図6)。そのため、実際にAMI符号の信号の影響によりB通信装置(3)に印加されるノイズは低いものとなる。 As shown in FIG. 6, the signal of the AMI code related to the signal transmission of the A communication apparatus (2) has a wide band of n-order (n is an integer) harmonic component with a frequency half the bit rate as a fundamental wave. Has spread. Therefore, the harmonic component concerning the signal of A communication apparatus (2) is output to the frequency band which B communication apparatus (3) uses. Since this harmonic component acts as noise on the signal transmitted in the B communication device (3), Eb / No expressed by the ratio of the noise energy No to the signal energy Eb in one bit is deteriorated. However, since the B communication device (3) is connected between the shield (6) and the L2 line (5), the component generated as noise in the harmonic is shown in Vd-in to Vc-out in FIG. Thus, the voltage is about 1/10 of the signal voltage of 1V. Further, the harmonic component of the signal of the AMI code has a characteristic that the signal intensity decreases as the frequency increases (FIG. 6). Therefore, the noise applied to the B communication device (3) is actually low due to the influence of the signal of the AMI code.
一方、B通信装置(3)の信号伝送に係るOFDMの信号は、A通信装置(2)の信号伝送に係るAMI符号の信号に対してノイズとして作用し、上述したEb/Noを悪化させる。ただ、A通信装置(2)はL1線(4)とL2線(5)との間に接続しているため、高調波においてノイズとして生じる成分は、図3のVc-in to Vd-out に示すように、1Vの信号電圧に対して最大でも1/5程度の電圧となる。また、AMI符号の信号の基本波に近づくにしたがい、ノイズとして生じる成分のレベルは低くなる(図6)。そのため、実際に印加されるノイズは微小である。したがって、互いの信号が干渉する程度は低く、他方の信号によるノイズが原因でエラーが発生することも少なくなる。 On the other hand, the OFDM signal related to the signal transmission of the B communication device (3) acts as noise on the signal of the AMI code related to the signal transmission of the A communication device (2), and deteriorates the Eb / No described above. However, since the A communication device (2) is connected between the L1 line (4) and the L2 line (5), the component generated as noise in the harmonics is represented by Vc-in to Vd-out in FIG. As shown, the maximum voltage is about 1/5 of the signal voltage of 1V. As the AMI code signal approaches the fundamental wave, the level of the component generated as noise decreases (FIG. 6). Therefore, the actually applied noise is very small. Therefore, the degree of mutual interference between the signals is low, and the occurrence of errors due to noise caused by the other signal is reduced.
また、A通信装置(2)とB通信装置(3)は、それぞれ異なる線路間に接続しているため、相互の入力インピーダンスが直接影響与えることが無い。たとえばB通信装置(3)が信号伝送に用いる周波数帯域で、A通信装置(2)の入力インピーダンスが低くなる特性を有する等の場合を考える。このとき、A通信装置(2)とB通信装置(3)とが同一の線で信号伝送を行うと、B通信装置(3)が伝送する信号が大きく減衰してしまうことになる。A通信装置(2)とB通信装置(3)を、シールドケーブル(1)においてそれぞれ異なる線間に接続することにより、このような状態になることを防ぐことができる。そして、シールドケーブル(1)を利用し、2種類の通信装置が相互に与える影響を低く抑え、それぞれ信号伝送を行うことができる。 In addition, since the A communication device (2) and the B communication device (3) are connected between different lines, mutual input impedances do not directly affect each other. For example, consider a case where the B communication device (3) has a characteristic that the input impedance of the A communication device (2) is low in the frequency band used for signal transmission. At this time, if the A communication device (2) and the B communication device (3) perform signal transmission on the same line, the signal transmitted by the B communication device (3) is greatly attenuated. By connecting the A communication device (2) and the B communication device (3) between different lines in the shielded cable (1), such a state can be prevented. By using the shielded cable (1), it is possible to suppress the influence of the two types of communication devices on each other and perform signal transmission.
以上のように、実施の形態1の信号伝送システムによれば、L1線(4)とL2線(5)とからなる一対のペア線と導体であるシールド(6)とを有するシールドケーブル(1)により、一方の信号を伝送する通信装置をペア線において接続し、他方の信号を伝送する通信装置をペア線の一方の線とシールドとで接続して、信号線路が異なるようにして信号伝送を行うようにしたので干渉等が少なく、良好に信号伝送を行うことができる。また、それぞれ異なる方式の信号を伝送するようにすることで、さらに干渉等が少なくなる。そのため、一対のペア線を有するシールドケーブル(1)だけで2種類の信号伝送を行うことができる。 As described above, according to the signal transmission system of the first embodiment, a shielded cable (1) having a pair of paired wires composed of L1 line (4) and L2 line (5) and a shield (6) as a conductor. ), A communication device that transmits one signal is connected via a paired wire, and a communication device that transmits the other signal is connected by one line of the paired wire and a shield so that the signal line is different and signal transmission is performed. Therefore, it is possible to perform signal transmission satisfactorily with less interference and the like. Further, by transmitting signals of different systems, interference and the like are further reduced. Therefore, two types of signal transmission can be performed only by the shielded cable (1) having a pair of pair wires.
実施の形態2.
図7は本発明の実施の形態2に係る信号レベル(強度)と周波数との関係を表す図である。上述の実施の形態1では、A通信装置(2)の伝送に係る信号とB通信装置(3)の伝送に係る信号とが一部の周波数において干渉する例を説明した。しかし、図7に示すように、A通信装置(2)の伝送に係る信号の周波数帯域faとB通信装置(3)の伝送に係る信号の周波数帯域fbを互いに完全に分離するようにすれば、図3に示した相互に発生する不平衡電圧による直接の影響はない。しかも、A通信装置(2)とB通信装置(3)は互いに異なる線間に接続しているため相互の入力インピーダンスが直接影響を与えることが無い。そのため、他の通信装置によって信号が減衰することも無いため、良好な状態で、一対のペア線を有するシールドケーブル(1)だけで2種類の信号伝送を行うことができる。
FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the signal level (intensity) and the frequency according to the second embodiment of the present invention. In the first embodiment described above, the example in which the signal related to the transmission of the A communication device (2) and the signal related to the transmission of the B communication device (3) interfere with each other at some frequencies has been described. However, as shown in FIG. 7, if the frequency band fa of the signal related to the transmission of the A communication device (2) and the frequency band fb of the signal related to the transmission of the B communication device (3) are completely separated from each other. There is no direct influence from the mutually generated unbalanced voltages shown in FIG. In addition, since the A communication device (2) and the B communication device (3) are connected between different lines, mutual input impedances do not directly affect each other. Therefore, since the signal is not attenuated by other communication devices, two types of signal transmission can be performed with only the shielded cable (1) having a pair of paired wires in a good state.
実施の形態3.
図8はB通信装置(3)の信号中継をA通信装置(2)に設ける入力インピーダンスで行う方法を示した図である。上述した実施の形態1において特に示さなかったが、たとえば2つのB通信装置(3)のうち、一方がL1線(4)とシールド(6)とに接続され、他方がL2線(5)とシールド(6)とに接続されていることがあり得る。この場合、2つのB通信装置(3)の信号伝送を行うことができない。そこで、図8では、A通信装置(2)が有する入力インピーダンスによりB通信装置(3)の信号中継を行うようにする。
FIG. 8 is a diagram showing a method of performing signal relay of the B communication device (3) with input impedance provided in the A communication device (2). Although not particularly shown in the first embodiment, for example, one of the two B communication devices (3) is connected to the L1 line (4) and the shield (6), and the other is connected to the L2 line (5). It may be connected to the shield (6). In this case, signal transmission of the two B communication devices (3) cannot be performed. Therefore, in FIG. 8, the signal relay of the B communication device (3) is performed by the input impedance of the A communication device (2).
たとえば、図7に示す周波数帯域fa、周波数帯域fbが、それぞれA通信装置(2)、B通信装置(3)の伝送に係る信号の周波数帯域である場合を考える。たとえば、コンデンサは、周波数が高くなるほどインピーダンスが低くなる。そこで、周波数帯域faを周波数帯域fbに対して十分に低くし、周波数帯域faに対しては高インピーダンスとなるようなコンデンサ等の素子をA通信装置(2)に並列に接続する。これにより、周波数帯域fbに対しては低インピーダンスのバイパス経路がその素子により形成され、L1線(4)L2線(5)にB通信装置(3)の信号を中継することが可能となる。 For example, let us consider a case where the frequency band fa and the frequency band fb shown in FIG. 7 are the frequency bands of signals related to transmission of the A communication device (2) and the B communication device (3), respectively. For example, the capacitor has a lower impedance as the frequency is higher. Therefore, the frequency band fa is made sufficiently lower than the frequency band fb, and an element such as a capacitor that has a high impedance with respect to the frequency band fa is connected in parallel to the A communication device (2). Thereby, a low-impedance bypass path is formed by the element for the frequency band fb, and the signal of the B communication device (3) can be relayed to the L1 line (4) and the L2 line (5).
たとえばA通信装置(2)が基本周波数10kHzのベースバンド伝送による信号伝送を行い、B通信装置(3)が1MHzのキャリア(搬送波)を利用した伝送方式で信号伝送を行っている場合、0.01μFのコンデンサのインピーダンスは10kHzに対して約1.6kΩとなり、1MHzに対して約16Ωとなる。ここでB通信装置(3)の入力インピーダンスも一般的には数kΩとなるよう構成されるため、バイパス経路による減衰はほとんど無く信号中継をすることができると考えられる。また、たとえば、A通信装置(2)の高周波ノイズ保護部品等が入力インピーダンスとして作用できる場合は、特別に素子等を設けなくてバイパス経路を構成することができる。 For example, when the A communication device (2) performs signal transmission by baseband transmission at a basic frequency of 10 kHz, and the B communication device (3) performs signal transmission by a transmission method using a carrier (carrier wave) of 1 MHz, 0. The impedance of the 01 μF capacitor is about 1.6 kΩ for 10 kHz and about 16Ω for 1 MHz. Here, since the input impedance of the B communication apparatus (3) is generally configured to be several kΩ, it is considered that the signal can be relayed with almost no attenuation by the bypass path. Further, for example, when the high-frequency noise protection component of the A communication device (2) can act as an input impedance, the bypass path can be configured without any special elements.
図9はペア線のL1線(4)とL2線(5)との間に接続した中継器(10)により信号中継を行う方法を示した図である。たとえば、A通信装置(2)に入力インピーダンスが設けられていない場合には、独立した中継機(10)をL1線(4)とL2線(5)との間に接続し、中継器(10)を介したバイパス経路を構成するようにしてもよい。 FIG. 9 is a diagram showing a method of performing signal relay by the repeater (10) connected between the paired L1 line (4) and L2 line (5). For example, when an input impedance is not provided in the A communication device (2), an independent repeater (10) is connected between the L1 line (4) and the L2 line (5), and the repeater (10 ) May be configured.
また、上記の例では、周波数帯域fa、周波数帯域fbが、それぞれA通信装置(2)、B通信装置(3)の伝送に係る信号の周波数帯域となっている場合について説明したが、これとは逆の場合について考える。 In the above example, the case where the frequency band fa and the frequency band fb are the frequency bands of the signals related to the transmission of the A communication device (2) and the B communication device (3) has been described. Think about the opposite case.
たとえばA通信装置(2)が1MHzのキャリアを利用した伝送方式で信号伝送を行い、B通信装置(3)が基本周波数10kHzのベースバンド伝送による信号伝送を行っている場合には、バイパス経路を形成する素子として、コンデンサの代わりにインダクタをA通信装置(2)に並列に接続する。たとえば330μHのインダクタのインピーダンスは10kHzに対して約20Ωとなり、1MHzに対して約2kΩとなる。ここでA通信装置(2)の入力インピーダンスも一般的には数kΩとなるよう構成されるため、バイパス経路による減衰はほとんど無く信号中継をすることができると考えられる。また、たとえば、B通信装置(3)がトランス結合等の回路方式を有している場合には、1次巻線のインダクタを入力インピーダンスとして用いることができ、特別に素子等を設けなくてバイパス経路を構成することができる。 For example, when the A communication device (2) performs signal transmission by a transmission method using a carrier of 1 MHz, and the B communication device (3) performs signal transmission by baseband transmission at a fundamental frequency of 10 kHz, As an element to be formed, an inductor is connected in parallel to the A communication device (2) instead of a capacitor. For example, the impedance of a 330 μH inductor is about 20Ω for 10 kHz and about 2 kΩ for 1 MHz. Here, since the input impedance of the A communication apparatus (2) is generally configured to be several kΩ, it is considered that the signal can be relayed with almost no attenuation by the bypass path. Also, for example, when the B communication device (3) has a circuit system such as transformer coupling, the inductor of the primary winding can be used as the input impedance, and no bypass is provided without any special elements. A route can be configured.
ここで、信号を伝送する周波数(帯域)の例として10kHzと1MHzとにより説明したが、他の周波数においても同様なインピーダンスの関係が得られるのであれば、これに限定するものではない。さらに、バイパス経路には最も簡単な素子であるコンデンサまたはインダクタを例に用いて説明したが、たとえば所定の周波数帯域を通過させるフィルタ等の回路を用いて入力インピーダンスの構成を行っても良い。 Here, an example of a frequency (band) for transmitting a signal has been described using 10 kHz and 1 MHz, but the present invention is not limited to this as long as a similar impedance relationship can be obtained at other frequencies. Furthermore, the bypass path has been described using the simplest capacitor or inductor as an example, but the input impedance may be configured using a circuit such as a filter that passes a predetermined frequency band, for example.
以上のように実施の形態3の信号伝送システムによれば、たとえば2つのB通信装置(3)の一方の装置がL1線(4)とシールド(6)とに接続され、他方の装置がL2線(5)とシールド(6)とに接続されていても、周波数によりインピーダンスが異なる素子、回路等を用いて中継を行うことができるため、通信装置の接続の自由度を高くすることができる。 As described above, according to the signal transmission system of the third embodiment, for example, one of the two B communication devices (3) is connected to the L1 line (4) and the shield (6), and the other device is L2. Even if it is connected to the line (5) and the shield (6), relaying can be performed using an element, circuit, or the like having different impedance depending on the frequency, so that the degree of freedom of connection of the communication device can be increased. .
実施の形態4.
図10は本発明の実施の形態4に係る信号伝送システムの構成を示した図である。図10においては、実施の形態1において説明したA通信装置(2)およびB通信装置(3)に加え、これらの装置とは伝送方式が異なる信号を伝送するC通信装置(11)の組(以下、単にC通信装置(11)という)が、シールドケーブル(1)に接続されている。ここで、C通信装置(11)は、B通信装置(3)が接続されているペア線のどちらかの線(たとえばL1線(4))と異なる線(たとえばL2線(5))とシールド(6)との間の電圧で表される信号を印加するように接続される。
FIG. 10 is a diagram showing a configuration of a signal transmission system according to
図11はA通信装置(2)およびB通信装置(3)およびC通信装置(11)の伝送に用いる信号の周波数スペクトラム特性および時間軸信号波形の例を示す図である。ここで、A通信装置(2)間ではAMI符号に係る信号を伝送する。また、B通信装置(3)ではOFDM変調方式に係る信号を伝送する。さらに、C通信装置(11)ではDS−SS(Direct Sequence Spread Spectrum )変調方式(直接拡散方式)に係る信号を伝送する。 FIG. 11 is a diagram illustrating an example of frequency spectrum characteristics and time axis signal waveforms of signals used for transmission of the A communication device (2), the B communication device (3), and the C communication device (11). Here, a signal related to the AMI code is transmitted between the A communication apparatuses (2). The B communication device (3) transmits a signal related to the OFDM modulation scheme. Further, the C communication device (11) transmits a signal related to a DS-SS (Direct Sequence Spread Spectrum) modulation method (direct spreading method).
図11に示すように、A通信装置(2)の信号伝送に係るAMI符号の信号は、ビットレートの1/2の周波数を基本波として、n次(nは整数)の高調波成分が広帯域に広がっている。そのため、B通信装置(3)が利用している周波数帯域までA通信装置(2)の信号に係る高調波成分が出力される。この高調波成分は、B通信装置(3)において伝送する信号にノイズとして作用するため、1ビット中の信号エネルギーEbに対するノイズエネルギーNoの比で表されるEb/Noが悪化する。ただ、B通信装置(3)はシールド(6)とL2線(5)間に接続し、C通信装置(11)はシールド(6)とL1線(4)間に接続しているため、高調波においてノイズとして生じる成分は、上述した図3のVd-in to Vc-out に示すように、1Vの信号電圧に対して約1/10程度の電圧となる。且つAMI符号の信号の高調波成分は、周波数が高くなる程、信号強度が低下する特性である。そのため、実際にAMI符号に係る信号の影響によりB通信装置(3)に印加されるノイズは低いものとなる。また、C通信装置(11)はB通信装置(3)よりもさらに高周波数帯域で信号伝送を行っているため、印加されるノイズの影響はかなり少なくなる。 As shown in FIG. 11, the signal of the AMI code related to the signal transmission of the A communication device (2) has a wide band of n-order (n is an integer) harmonic component with a frequency half the bit rate as a fundamental wave. Has spread. Therefore, the harmonic component concerning the signal of A communication apparatus (2) is output to the frequency band which B communication apparatus (3) uses. Since this harmonic component acts as noise on the signal transmitted in the B communication device (3), Eb / No expressed by the ratio of the noise energy No to the signal energy Eb in one bit is deteriorated. However, the B communication device (3) is connected between the shield (6) and the L2 line (5), and the C communication device (11) is connected between the shield (6) and the L1 line (4). The component generated as noise in the wave becomes a voltage of about 1/10 with respect to the signal voltage of 1 V, as indicated by Vd-in to Vc-out in FIG. In addition, the harmonic component of the signal of the AMI code has a characteristic that the signal intensity decreases as the frequency increases. For this reason, the noise applied to the B communication device (3) is actually low due to the influence of the signal related to the AMI code. Further, since the C communication device (11) performs signal transmission in a higher frequency band than the B communication device (3), the influence of applied noise is considerably reduced.
また、B通信装置(3)の信号伝送に係るOFDMの信号およびC通信装置(11)の信号伝送に係るDS−SSの信号は、A通信装置(2)の信号伝送に係るAMI符号の信号に対してノイズとして作用し、上述したEb/Noを悪化させる。ただ、A通信装置(2)はL1線(4)とL2線(5)間に接続しているため、ノイズとして発生する高調波電圧は、図3のVc-in to Vd-out に示すように、1Vの信号電圧に対して最大でも1/5程度に軽減される。また、AMI信号の基本波に近づくにしたがい、ノイズとなる信号のレベルは低くなるため、実際に印加されるノイズは微小である。 Further, the OFDM signal related to the signal transmission of the B communication device (3) and the DS-SS signal related to the signal transmission of the C communication device (11) are signals of the AMI code related to the signal transmission of the A communication device (2). It acts as a noise and worsens the above-mentioned Eb / No. However, since the A communication device (2) is connected between the L1 line (4) and the L2 line (5), the harmonic voltage generated as noise is as shown by Vc-in to Vd-out in FIG. In addition, it is reduced to about 1/5 at the maximum with respect to the signal voltage of 1V. Further, as the level of the fundamental wave of the AMI signal is approached, the level of the signal that becomes noise decreases, so the actually applied noise is very small.
図12は入力1Vの正弦波信号(電圧)をL1線(4)とシールド(6)との間に印加したときのL2線(5)とシールド(6)との間に現れる不平衡電圧との関係をグラフで表した図である。B通信装置(3)とC通信装置(11)との間の干渉についても、ノイズとして発生する電圧は、図12のVc1-in to Vc2-out に示すように、1Vの信号電圧に対して約1/10程度に軽減され、信号干渉の程度は低い。したがって、互いの信号が干渉する程度は低く、他方の信号によるノイズが原因でエラーが発生することも少なくなる。 FIG. 12 shows an unbalanced voltage appearing between the L2 line (5) and the shield (6) when a sine wave signal (voltage) of 1V input is applied between the L1 line (4) and the shield (6). FIG. As for the interference between the B communication device (3) and the C communication device (11), the voltage generated as noise is 1 V signal voltage as shown by Vc1-in to Vc2-out in FIG. It is reduced to about 1/10, and the degree of signal interference is low. Therefore, the degree of mutual interference between the signals is low, and the occurrence of errors due to noise caused by the other signal is reduced.
また、A通信装置(2)、B通信装置(3)、C通信装置(11)は、それぞれ異なる線間に接続しているため、相互の入力インピーダンスが直接影響与えることが無い。たとえばB通信装置(3)、C通信装置(11)が信号伝送に用いる周波数帯域で、A通信装置(2)の入力インピーダンスが低くなる特性を有する等の場合を考える。このとき、A通信装置(2)とB通信装置(3)および/またはC通信装置(11)とが同一の線で信号伝送を行うと、B通信装置(3)および/またはC通信装置(11)が伝送する信号が大きく減衰してしまうことになる。A通信装置(2)、B通信装置(3)、C通信装置(11)を、シールドケーブル(1)においてそれぞれ異なる線間に接続することにより、このような状態になることを防ぐことができる。そして、シールドケーブル(1)を利用し、3種類の通信装置が相互に与える影響を低く抑え、それぞれ信号の伝送を行うことができる。 In addition, since the A communication device (2), the B communication device (3), and the C communication device (11) are connected between different lines, mutual input impedances do not directly affect each other. For example, consider a case where the B communication device (3) and the C communication device (11) have a characteristic that the input impedance of the A communication device (2) is low in the frequency band used for signal transmission. At this time, if the A communication device (2) and the B communication device (3) and / or the C communication device (11) perform signal transmission on the same line, the B communication device (3) and / or the C communication device ( 11) is greatly attenuated. By connecting the A communication device (2), the B communication device (3), and the C communication device (11) between different lines in the shielded cable (1), such a state can be prevented. . Then, by using the shielded cable (1), it is possible to suppress the influence of the three types of communication devices on each other and to transmit signals respectively.
以上のように実施の形態4の信号伝送システムによれば、L1線(4)とL2線(5)とからなる一対のペア線と導体であるシールド(6)とを有するシールドケーブル(1)により、第1の信号を伝送する通信装置はペア線で接続し、第2の信号を伝送する通信装置はペア線の一方の線(たとえばL1線(4))とシールド(6)とで接続し、さらに第3の信号を伝送する通信装置はペア線の他方の線(たとえばL2線(5))とシールド(6)とで接続するようにしたので、シールドケーブル(1)だけで3種類の信号伝送を行うことができる。 As described above, according to the signal transmission system of the fourth embodiment, the shielded cable (1) having the pair of paired wires composed of the L1 line (4) and the L2 line (5) and the shield (6) as a conductor. Thus, the communication device that transmits the first signal is connected by a pair wire, and the communication device that transmits the second signal is connected by one of the pair wires (for example, the L1 wire (4)) and the shield (6). In addition, since the communication device for transmitting the third signal is connected by the other wire (for example, the L2 wire (5)) and the shield (6) of the paired wires, there are three types only by the shielded cable (1). Signal transmission.
実施の形態5.
図13は本発明の実施の形態5に係る信号レベル(強度)と周波数との関係を表す図である。上述の実施の形態1では、A通信装置(2)の伝送に係る信号、B通信装置(3)の伝送に係る信号およびC通信装置(11)の伝送に係る信号とが一部の周波数において干渉する例を説明した。しかし、図12に示すように、A通信装置(2)の伝送に係る信号の周波数帯域fa、B通信装置(3)の伝送に係る信号の周波数帯域fbおよびC通信装置(11)の伝送に係る信号の周波数帯域fcを互いに完全に分離するようにすれば、相互に発生する不平衡電圧による直接の影響はない。しかも、A通信装置(2)、B通信装置(3)、C通信装置(11)は互いに異なる線間に接続しているため相互の入力インピーダンスが直接影響を与えることが無い。そのため、他の通信装置による信号減衰の発生も無いため、良好な状態で、一対のペア線を有するシールドケーブル(1)だけで3種類の信号伝送を行うことができる。
FIG. 13 is a diagram showing the relationship between the signal level (intensity) and the frequency according to the fifth embodiment of the present invention. In the first embodiment described above, the signal related to the transmission of the A communication device (2), the signal related to the transmission of the B communication device (3), and the signal related to the transmission of the C communication device (11) are at some frequencies. An example of interference has been described. However, as shown in FIG. 12, the frequency band fa of the signal related to the transmission of the A communication device (2), the frequency band fb of the signal related to the transmission of the B communication device (3), and the transmission of the C communication device (11). If the frequency bands fc of such signals are completely separated from each other, there is no direct influence from the unbalanced voltage generated between them. Moreover, since the A communication device (2), the B communication device (3), and the C communication device (11) are connected between different lines, the mutual input impedances do not directly affect each other. Therefore, there is no occurrence of signal attenuation by other communication devices, so that three types of signal transmission can be performed with only a shielded cable (1) having a pair of paired wires in a good state.
実施の形態6.
図14は本発明の実施の形態6に係る信号伝送システムの構成を示した図である。上述の実施の形態では、シールドケーブル(1)のシールド(6)を導体として、ペア線とシールド(6)に周波数帯域、方式等が異なる種類の信号を伝送する通信装置を接続して信号伝送を行った。本実施の形態では、図14に示すように、シールドケーブル(1)の代わりに、たとえば3芯VVF等の3本の導線からなる電線(12)を用い、電線(12)中のたとえばアース線(13)を導体として利用する。
FIG. 14 is a diagram showing a configuration of a signal transmission system according to
図14においては、A通信装置(2)は、電線(12)を構成するL1線(4)とL2線(5)との間の電圧で表される信号を印加するように接続される。一方、B通信装置(3)は、電線(12)のL1線(4)またはL2線(5)のどちらか(図14ではL2線(5))とアース線(13)との間の電圧で表される信号を印加するように接続される。信号の伝送等については、上述した実施の形態1〜5において、シールド(6)をアース線(13)に置き換えたものと同様であるため説明を省略する。このように、アース線(13)のような導体を有する電線(12)であれば、干渉等を少なくして複数の信号伝送を行うことができる。
In FIG. 14, A communication apparatus (2) is connected so that the signal represented by the voltage between the L1 line (4) and L2 line (5) which comprise an electric wire (12) may be applied. On the other hand, the B communication device (3) has a voltage between either the L1 line (4) or the L2 line (5) of the electric wire (12) (L2 line (5) in FIG. 14) and the ground line (13). It connects so that the signal represented by may be applied. The signal transmission and the like are the same as those in
実施の形態7.
図15は本発明の実施の形態7に係る信号伝送システムの構成を示した図である。本実施の形態では、図15に示すように、シールドケーブル(1)等の代わりに、2本の導線からなる一対のペア線(14)と、対地アース線(15)を導体として用いる。
FIG. 15 is a diagram showing a configuration of a signal transmission system according to
図15においては、A通信装置(2)は、ペア線(14)を構成するL1線(4)とL2線(5)との間の電圧で表される信号を印加するように接続される。一方、B通信装置(3)は、ペア線(14)のL1線(4)またはL2線(5)のどちらか(図15ではL2線(5))と対地アース線(15)との間の電圧で表される信号を印加するように接続される。信号の伝送等については、上述した実施の形態1〜5において、シールド(6)を対地アース線(15)に置き換えたものと同様であるため説明を省略する。このように、ペア線(14)に対地アース線(15)のような導体を備えれば、干渉等を少なくして複数の信号伝送を行うことができる。
In FIG. 15, the A communication device (2) is connected to apply a signal represented by a voltage between the L1 line (4) and the L2 line (5) constituting the pair line (14). . On the other hand, the B communication device (3) is connected between either the L1 line (4) or the L2 line (5) of the pair line (14) (the L2 line (5) in FIG. 15) and the ground wire (15). It connects so that the signal represented by the voltage of may be applied. The signal transmission and the like are the same as those in
実施の形態8.
図16は本発明の実施の形態8に係る信号伝送システムの構成を示した図である。本実施の形態では、図16に示すように、シールドケーブル(1)等の代わりに、2本の導線からなる一対のペア線(14)と、建物の鉄骨等の金属製構造物(16)を導体として用いる。
FIG. 16 is a diagram showing a configuration of a signal transmission system according to
図16においては、A通信装置(2)は、ペア線(14)を構成するL1線(4)とL2線(5)との間の電圧で表される信号を印加するように接続される。一方、B通信装置(3)は、ペア線(14)のL1線(4)またはL2線(5)のどちらか(図16ではL2線(5))と金属製構造物(16)との間の電圧で表される信号を印加するように接続される。信号の伝送等については、上述した実施の形態1〜5において、シールド(6)を金属製構造物(16)に置き換えたものと同様であるため説明を省略する。このように、ペア線(14)に金属製構造物(16)のような導体を備えれば、干渉等を少なくして複数の信号伝送を行うことができる。
In FIG. 16, the A communication device (2) is connected so as to apply a signal represented by a voltage between the L1 line (4) and the L2 line (5) constituting the pair line (14). . On the other hand, the B communication device (3) has either the L1 line (4) or the L2 line (5) of the pair line (14) (L2 line (5) in FIG. 16) and the metal structure (16). It is connected to apply a signal represented by a voltage between them. The signal transmission and the like are the same as those in
実施の形態9.
図17は本発明の実施の形態9に係る信号伝送システムの構成を示した図である。本実施の形態では、図17に示すように、シールドケーブル(1)等の代わりに、2本の導線からなる一対のペア線(14)と、空気調和装置の冷媒配管等の金属配管(17)を導体として用いる。また、例えばA通信装置(2)、B通信装置(3)は、空気調和装置における室外機、室内機等であってもよい。
FIG. 17 is a diagram showing a configuration of a signal transmission system according to
図17においては、A通信装置(2)は、ペア線(14)を構成するL1線(4)とL2線(5)との間の電圧で表される信号を印加するように接続される。一方、B通信装置(3)は、ペア線(14)のL1線(4)またはL2線(5)のどちらか(図17ではL2線(5))と金属配管(17)との間の電圧で表される信号を印加するように接続される。信号の伝送等については、上述した実施の形態1〜5において、シールド(6)を金属配管(17)に置き換えたものと同様であるため説明を省略する。このように、ペア線(14)に金属配管(17)のような導体を備えれば、干渉等を少なくして複数の信号伝送を行うことができる。
In FIG. 17, the A communication device (2) is connected so as to apply a signal represented by a voltage between the L1 line (4) and the L2 line (5) constituting the pair line (14). . On the other hand, the B communication device (3) is connected between the L1 line (4) or the L2 line (5) of the pair line (14) (L2 line (5) in FIG. 17) and the metal pipe (17). It is connected to apply a signal represented by a voltage. The signal transmission and the like are the same as those in
実施の形態10.
上述した実施の形態では、A通信装置(2)の信号にAMI符号、B通信装置(3)の信号にOFDMを、C通信装置(11)の信号にDS−SSを用いて説明したが、これに限定するものではない。たとえばPSK、FSK若しくはASK、またはNRZ、RZ、CMI変調等、他の信号方式を用いても良い。また、各通信装置は互いに異なる信号方式を用いて説明したが、すべて同一または、一部が同一の信号方式を用いてもよく、相互の信号干渉を低減することができる。
In the above-described embodiment, the AMI code is used for the signal of the A communication device (2), the OFDM is used for the signal of the B communication device (3), and the DS-SS is used for the signal of the C communication device (11). However, the present invention is not limited to this. For example, other signal systems such as PSK, FSK or ASK, or NRZ, RZ, CMI modulation may be used. Further, although each communication apparatus has been described using different signal systems, the same or a part of the same signal system may be used, and mutual signal interference can be reduced.
1 シールドケーブル、2 A通信装置、3 B通信装置、4 L1線、5 L2線、6 シールド、7 線路インピーダンスZ1、8 線路インピーダンスZ2、9 インピーダンスZ、10 中継器、11 C通信装置、12 電線、13 アース線、14 ペア線、15 対地アース線、16 金属製構造物、17 金属配管。
DESCRIPTION OF
Claims (13)
前記ペア線と接続し、前記ペア線を用いて信号伝送を行う第1の通信機器の組と、
前記ペア線のうちの一方の線および導電体と接続し、前記一方の線と導電体とを用いて信号伝送を行う第2の通信機器の組と
を備えることを特徴とする信号伝送システム。 A pair of two conductive wires;
A set of first communication devices that are connected to the pair wires and perform signal transmission using the pair wires;
A signal transmission system comprising: a pair of second communication devices that are connected to one of the paired wires and a conductor and perform signal transmission using the one line and the conductor.
前記ペア線と接続し、前記ペア線を用いて信号伝送を行う第1の通信機器の組と、
前記第1の線および導電体と接続し、前記第1の線と導電体とを用いて信号伝送を行う第2の通信機器の組と
前記第2の線および導電体と接続し、前記第2の線と導電体とを用いて信号伝送を行う第3の通信機器の組と
を備えることを特徴とする信号伝送システム。 A pair of paired wires comprising a first line and a second line;
A set of first communication devices that are connected to the pair wires and perform signal transmission using the pair wires;
A set of second communication devices connected to the first line and the conductor, and performing signal transmission using the first line and the conductor; and connected to the second line and the conductor; A signal transmission system comprising: a third set of communication devices that perform signal transmission using two wires and a conductor.
前記ペア線と接続し、前記ペア線を用いて第1の周波数帯域の信号伝送を行う第1の通信機器の組と、
前記ペア線のうちの一方の線および導電体と接続し、前記一方の線と導電体とを用いて第2の周波数帯域の信号伝送を行う第2の通信機器の組と
を備えることを特徴とする信号伝送システム。 A pair of two conductive wires;
A set of first communication devices that are connected to the pair lines and perform signal transmission in a first frequency band using the pair lines;
And a pair of second communication devices that are connected to one of the pair wires and a conductor, and perform signal transmission in a second frequency band using the one line and the conductor. Signal transmission system.
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