特許 6987313 信号伝送システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】6987313

(24)【登録日】2021年12月2日

(45)【発行日】2021年12月22日

(54)【発明の名称】信号伝送システム

(51)【国際特許分類】

   H04L 25/02 20060101AFI20211213BHJP

   H04B 3/50 20060101ALI20211213BHJP

【ＦＩ】

   H04L25/02 R

   H04L25/02 F

   H04B3/50

【請求項の数】3

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2021-534622(P2021-534622)

(86)(22)【出願日】2020年12月10日

(86)【国際出願番号】JP2020045945

【審査請求日】2021年6月16日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000006013

【氏名又は名称】三菱電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110003166

【氏名又は名称】特許業務法人山王内外特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】桑原 崇

(72)【発明者】

【氏名】澁谷 幸司

【審査官】 川口 貴裕

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１９−０２１９８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−１７７３６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−１７３１１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−１９０３０１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０４Ｌ ２５／０２

Ｈ０４Ｂ ３／５０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

送信端末が接続される端子を有した主線路と、
前記主線路から複数に分岐し、末端の端子に受信端末が接続される複数の分岐線路と、
前記主線路において前記送信端末が接続される端子と複数の前記分岐線路において前記受信端末が接続される端子との間を伝搬する信号の通過振幅の周波数特性を計算する計算部と、
前記主線路において前記送信端末が接続される端子と複数の前記分岐線路において前記受信端末が接続される端子との間を伝搬する信号の通過振幅の周波数特性を調整する調整部と、
前記調整部による信号の通過振幅の周波数特性の調整を制御することで、前記計算部によって前記分岐線路ごとに計算された信号の通過振幅の周波数特性を揃える最適化を行う最適化部と、
前記最適化部に対して最適化に必要な情報を設定する設定部と、を備え、
前記最適化部は、前記設定部によって設定された収束条件を満たして信号の通過振幅の周波数特性が揃うように、前記収束条件として、信号の周波数に対する通過振幅の傾きが一定の範囲内に収まるまで、前記調整部に対して調整を繰り返し行わせる
ことを特徴とする信号伝送システム。

【請求項2】

前記送信端末によって送信された信号を、信号の通過振幅の損失量に応じた増幅量で、増幅する増幅部を備えたこと
を特徴とする請求項１に記載の信号伝送システム。

【請求項3】

前記調整部は、インダクタンスが可変な可変インダクタ素子、キャパシタンスが可変な可変コンデンサ素子および抵抗値が可変な可変抵抗素子を、直列に接続した回路、並列に接続した回路、または直列接続と並列接続を組み合わせた回路のいずれかを含むこと
を特徴とする請求項１または請求項２に記載の信号伝送システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、信号伝送システムに関する。

【背景技術】

【0002】

複数の通信端末を有線で接続する信号伝送システムには、主線路と分岐線路とによって構成されるバス配線方式のシステムがある。バス配線方式の信号伝送システムにおいて、送信端末は、主線路の一方の端子に接続され、複数の受信端末は、分岐線路の端子に接続される。送信端末から送信されて主線路を伝搬して分岐線路内に入力された信号は、分岐線路内で反射を繰り返し、反射した信号が分岐点に戻ってきたときに信号の一部が主線路に出力される。分岐線路から主線路に出力された信号は、主線路を伝搬する信号の波形に歪みを発生させる原因になる。

【0003】

この不具合を解消するための従来の技術として、例えば、特許文献１に記載された信号伝送装置がある。当該信号伝送装置は、主線路から分岐線路が分岐する分岐点に抵抗素子を接続することにより、分岐線路の端子から分岐点の方向へ信号が伝搬するときの、当該分岐点におけるインピーダンスの不整合を防いでいる。これにより、分岐線路内での信号反射の繰り返しが防止されて、主線路を伝搬する信号の波形の歪みが低減される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平１１−４２６３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１に記載された従来の技術は、主線路から分岐線路へ分岐する分岐数が送信端末と各受信端末との間で増加するほど、分岐点における抵抗分圧によって信号の通過振幅が小さくなる。このため、送信端末との間の分岐数が少ない受信端末と、送信端末との間の分岐数が多い受信端末との間で、受信信号の通過振幅に差異が発生することにより、受信端末間で受信信号の品質にばらつきが生じるという課題があった。

【0006】

本開示は上記課題を解決するものであり、受信信号の品質のばらつきを低減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。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示に係る信号伝送システムは、送信端末が接続される端子を有した主線路と、主線路から複数に分岐し、末端の端子に受信端末が接続される複数の分岐線路と、主線路において送信端末が接続される端子と複数の分岐線路において受信端末が接続される端子との間を伝搬する信号の通過振幅の周波数特性を計算する計算部と、主線路において送信端末が接続される端子と複数の分岐線路において受信端末が接続される端子との間を伝搬する信号の通過振幅の周波数特性を調整する調整部と、調整部による信号の通過振幅の周波数特性の調整を制御することで、計算部によって分岐線路ごとに計算された信号の通過振幅の周波数特性を揃える最適化を行う最適化部と、最適化部に対して最適化に必要な情報を設定する設定部を備え、最適化部は、設定部によって設定された収束条件を満たして信号の通過振幅の周波数特性が揃うように、収束条件として、信号の周波数に対する通過振幅の傾きが一定の範囲内に収まるまで、調整部に対して調整を繰り返し行わせる。

【発明の効果】

【0008】

本開示によれば、主線路において送信端末が接続される端子と複数の分岐線路において受信端末が接続される端子との間を伝搬する信号の通過振幅の周波数特性の調整を制御することにより、分岐線路ごとに計算された信号の通過振幅の周波数特性を揃える最適化を行う。分岐線路ごとに計算された信号の通過振幅の周波数特性を揃えて、分岐線路に接続された受信端末間の受信信号波形の劣化度合いを揃えることによって、本開示に係る信号伝送システムは、受信信号の品質のばらつきを低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】実施の形態１に係る信号伝送システムの構成を示すブロック図である。

【図2】ドライバおよび４つのレシーバを接続した図１の信号伝送システムの構成を示すブロック図である。

【図3】図３Ａは、実施の形態１における調整部の例（１）の具体的な構成を示す回路図であり、図３Ｂは、実施の形態１における調整部の例（２）の具体的な構成を示す回路図であり、図３Ｃは、実施の形態１における調整部の例（３）の具体的な構成を示す回路図である。

【図4】実施の形態１に係る信号伝送システムの動作を示すフローチャートである。

【図5】図５Ａは、４つのレシーバにそれぞれ対応する傾きを最適化する前の通過振幅を示すグラフであり、図５Ｂは、４つのレシーバにそれぞれ対応する傾きを最適化した後の通過振幅を示すグラフである。

【図6】図６Ａから図６Ｄまでは、４つのレシーバにそれぞれ対応する通過振幅の傾きを最適化する前と最適化した後のアイパターンを示す図である。

【図7】実施の形態１に係る信号伝送システムの変形例の構成を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る信号伝送システム１の構成を示すブロック図である。図１において、信号伝送システム１は、端子２と端子３との間を接続する線路である主線路４と、主線路４における分岐点５ａ〜５ｄからそれぞれ分岐した線路である４つの分岐線路６ａ〜６ｄとを有するバス配線方式のシステムである。

【0011】

図１においては、主線路４から４つの分岐線路６ａ〜６ｄが分岐している構成を示したが、主線路４からの分岐数は、２以上であればよい。なお、主線路４がメタル線路である場合は、主線路４の端部における信号の不要な反射を防ぐために、端子２または端子３には、主線路４の特性インピーダンスと同じ抵抗値を有した抵抗素子が整合終端として接続されることがある。

【0012】

分岐線路６ａ〜６ｄは、分岐点５ａ〜５ｄから延びたメタル線路であり、各末端には、端子８ａ〜８ｄが設けられている。端子８ａ〜８ｄには、受信端末であるレシーバが接続される。分岐線路６ａ〜６ｄにおける分岐点５ａ〜５ｄと端子８ａ〜８ｄとの間には、調整部７ａ〜７ｄが接続されている。

【0013】

調整部７ａ〜７ｄは、分岐線路６ａ〜６ｄにおける分岐点５ａ〜５ｄと端子８ａ〜８ｄとの間に設けられ、最適化部１０の制御によって、主線路４の端子２と分岐線路６ａ〜６ｄの端子８ａ〜８ｄとの間を伝搬する信号の通過振幅の周波数特性を調整する。ここで、主線路４の端子２を第１ポートとし、分岐線路６ａが有する端子８ａを第２ポートとした場合、第１ポートから第２ポートへの通過特性は、ＳパラメータＳ２１と呼ばれ、ＳパラメータＳ２１の絶対値｜Ｓ２１｜が通過振幅である。また、第２ポートから第１ポートへの通過特性は、ＳパラメータＳ１２であり、｜Ｓ１２｜が通過振幅である。さらに、分岐線路６ｂ〜６ｄが有する端子８ｂ〜８ｄを第３ポートから第５ポートとした場合に、第１ポートからそれぞれのポートへの通過特性は、Ｓ３１、Ｓ４１およびＳ５１であり、通過振幅は、｜Ｓ３１｜、｜Ｓ４１｜および｜Ｓ５１｜である。反対に、それぞれのポートから第１ポートへの通過特性は、Ｓ１３、Ｓ１４およびＳ１５であり、通過振幅は、｜Ｓ１３｜、｜Ｓ１４｜および｜Ｓ１５｜である。分岐線路の数が増えた場合であっても、通過特性および通過振幅は同様に定義される。また、信号の通過振幅の周波数特性の調整は、周波数に対する通過振幅の傾きの値を最適化部１０からの指示値に変更する処理である。なお、ここでは、調整部７ａ〜７ｄを分岐線路６ａ〜６ｄごとに設けた構成を示したが、例えば、一つの調整部が、複数の分岐線路における通過振幅の周波数特性を一括して調整してもよい。

【0014】

図１において、最適化部１０と調整部７ａ〜７ｄとの間の信号線に描かれた矢印線は、最適化部１０から調整部７ａ〜７ｄにそれぞれ出力される制御信号の流れを示している。矢印線は、例えば、有線の専用信号線で実現される。また、最適化部１０は、送信端末であるドライバを用いて、調整部７ａ〜７ｄへ制御信号を送信してもよい。例えば、最適化部１０は、ドライバとレシーバとが通信していない空き時間に、ドライバを用いて調整部７ａ〜７ｄへ制御信号を送信する。

【0015】

計算部９ａ〜９ｄは、図１に示すように、一方の端部が調整部７ａ〜７ｄと端子８ａ〜８ｄとの間に接続され、他方の端部が最適化部１０に接続されている。計算部９ａ〜９ｄは、主線路４の端子２と分岐線路６ａ〜６ｄの端子８ａ〜８ｄとの間を伝搬する信号の通過振幅の周波数特性を計算する。計算部９ａ〜９ｄは、例えば、ＶＮＡ（ベクトルネットワークアナライザ）である。

【0016】

ＶＮＡは、主線路４が有する端子２を第１ポートとし、分岐線路６ａ〜６ｄが有する端子８ａ〜８ｄを第２から第４ポートとした場合における、第１ポートと第２から第４ポートとの間の伝送路を伝搬する信号の通過振幅の周波数特性として、Ｓパラメータの絶対値を計算する。例えば、ＶＮＡは、振幅が既知の正弦波信号の周波数を掃引させて分岐線路に送信し、分岐線路を伝搬した当該信号を受信して、受信信号の通過振幅の損失量または受信信号の位相差を、分岐線路を伝搬した信号の通過振幅の周波数特性として計算する。

【0017】

また、図１においては、計算部９ａ〜９ｄが分岐線路６ａ〜６ｄごとに設けられているが、一つの計算部が、複数の分岐線路のそれぞれを伝搬する信号の通過振幅の周波数特性を計算してもよい。

【0018】

最適化部１０は、調整部７ａ〜７ｄによる信号の通過振幅の周波数特性の調整を制御することにより、計算部９ａ〜９ｄによって分岐線路６ａ〜６ｄごとに計算された信号の通過振幅の周波数特性を揃える最適化を行う。例えば、最適化部１０は、設定部１１によって設定された収束条件を満たして信号の通過振幅の周波数特性が揃うように、調整部７ａ〜７ｄに対して調整を繰り返し行わせる。

【0019】

収束条件は、周波数に対する通過振幅の傾きが±αｄＢ以内に収まることによって満足される条件である。なお、αの値が小さすぎると傾きが±αｄＢ以内に収束し難くなり、αの値が大きすぎると、分岐線路６ａ〜６ｄごとの信号の通過振幅の周波数特性が揃っていると言えなくなる。信号伝送システム１においては、設定部１１によってαの任意の値を最適化部１０に設定可能である。

【0020】

設定部１１は、最適化部１０に対して最適化に必要な情報を設定する。最適化に必要な情報は、例えば、設定部１１は、最適化部１０に対して、分岐線路ごとに計算された信号の周波数に対する通過振幅の傾きを収束させる収束条件（例えば、α値）、最適化対象の周波数範囲および調整部７ａ〜７ｄによる調整の実行ループ回数を設定する。

【0021】

図２は、ドライバ１２および４つのレシーバ１４ａ〜１４ｄを接続した実施の形態１に係る信号伝送システム１の構成を示すブロック図である。図１に示した主線路４の端子２には、図２に示すように、ドライバ１２が接続されている。ドライバ１２は、主線路４に信号を送信する送信端末である。また、図１に示した主線路４の端子３には、主線路４の特性インピーダンスと同じ抵抗値を有した抵抗素子が整合終端抵抗１３として接続されている。図１に示した分岐線路６ａ〜６ｄにおける末端の端子８ａ〜８ｄには、図２に示すように、レシーバ１４ａ〜１４ｄが接続されている。レシーバ１４ａ〜１４ｄは、主線路４および分岐線路６ａ〜６ｄを伝搬してきた信号を受信する受信端末である。

【0022】

主線路４の端子２と分岐線路６ａ〜６ｄの端子８ａ〜８ｄとの間を伝搬する信号の通過振幅の周波数特性を揃えなかった場合に、ドライバ１２から送信されてレシーバ１４ａ〜１４ｄによってそれぞれ受信された信号の波形は、ドライバ１２とレシーバ１４ａ〜１４ｄのそれぞれとの間における距離（伝送路長）および分岐数によって異なるものとなる。
また、ドライバ１２から送信された信号の周波数が高周波数であるほど、ドライバ１２とレシーバ１４ａ〜１４ｄのそれぞれとの間の伝送路長に応じて信号の通過振幅の損失が大きくなる。また、分岐点５ａ〜５ｄにおけるインピーダンス不整合は、レシーバ１４ａ〜１４ｄの受信信号の波形を劣化させる。

【0023】

分岐線路６ａ〜６ｄの端子８ａ〜８ｄが整合終端されている場合は、端子８ａ〜８ｄにおける信号の反射が抑制されるが、ドライバ１２とレシーバ１４ａ〜１４ｄのそれぞれとの間の分岐数が増加すると、主線路４から分岐線路６ａ〜６ｄへ伝搬する信号は、分岐点５ａ〜５ｄを通過するごとに通過振幅が小さくなる。すなわち、ドライバ１２とレシーバ１４ａ〜１４ｄのそれぞれとの間の分岐数によって、レシーバ１４ａ〜１４ｄの受信信号の波形振幅に差が生じ、受信信号の品質にばらつきが生じる。

【0024】

また、分岐線路６ａ〜６ｄの端子８ａ〜８ｄが整合終端されていない場合、端子８ａ〜８ｄにおける信号の反射が発生する。例えば、ドライバ１２とレシーバ１４ａ〜１４ｄとの間で、立ち上がりまたは立ち下がり時間が短い矩形信号を送受信する場合、矩形信号の伝送レートに関わらず、端子８ａ〜８ｄにおける反射信号が主線路４に戻ることにより、ドライバ１２から遠い位置にあるレシーバ、すなわちドライバとの間の伝送路の分岐数が多いレシーバの受信信号の波形が劣化する。

【0025】

そこで、信号伝送システム１は、分岐線路６ａ〜６ｄごとに計算された信号の通過振幅の周波数特性を揃えていることで、分岐線路６ａ〜６ｄにそれぞれ接続されたレシーバ間の受信信号の波形の劣化度合いを揃えて、レシーバ間の受信信号の品質のばらつきを低減するものである。受信信号の品質を示す情報には、例えば、受信信号の振幅、受信信号のアイパターンの開口度合い（アイ開口の高さおよび幅）およびジッタ量が含まれる。これらの情報は、ドライバとレシーバとの間で２値（０，１）のデジタルデータを送受信する際、受信信号のＢＥＲ（Ｂｉｔ Ｅｒｒｏｒ Ｒａｔｅ）に関係したパラメータである。

【0026】

なお、２値のデジタルデータは、例えば、０値に対応するロー電圧の信号と１値に対応するハイ電圧の信号として送受信される。デジタルデータの受信信号波形をある時間ごとに区切って重ね描きしたものがアイパターンであり、アイパターンの開口部分がアイ開口と呼ばれる。アイパターンの開口度合いが小さく閉じた状態である場合に、レシーバは、受信信号からロー電圧とハイ電圧を判別することができず、ビット誤りが生じる。

【0027】

各レシーバにおいて受信信号のアイパターンを求めて、レシーバ間で、アイ開口の高さを揃える最適化を行うことにより、複数のレシーバのうち、あるレシーバの受信信号の品質は高い（ＢＥＲが小さい）が、別のレシーバの受信信号の品質は低い（ＢＥＲが大きい）といった受信信号の品質のばらつきを低減することはできる。

【0028】

しかしながら、全てのレシーバにおけるアイパターンを最適化するためには、各レシーバにおいて、大容量の信号（例えば、１０００ビットずつ信号）を送信してアイパターンを求めてから最適化を行う必要があり、最適化が完了するまでに長時間を要する。これに対し、信号の通過振幅の周波数特性を揃える最適化は、アイパターンの最適化よりも格段に短い時間で完了する。

【0029】

そこで、信号伝送システム１は、ドライバ１２とレシーバ１４ａ〜１４ｄのそれぞれとの間を伝搬する信号の通過振幅の周波数特性を揃える最適化を行う。例えば、調整部７ａ〜７ｄは、最適化部１０の制御により、ドライバ１２との間の距離が遠い（すなわち、分岐数が多い）レシーバの通過振幅の損失量が、ドライバ１２との間の距離が近い（すなわち、分岐数が少ない）レシーバの通過振幅の損失量に近くなるように、レシーバ１４ａ〜１４ｄのそれぞれに対応する信号の通過振幅の周波数特性を調整する。これにより、アイパターンの最適化よりも実用的な時間で、受信信号の品質のばらつきを低減することができる。

【0030】

なお、信号伝送システム１は、複数のレシーバが主線路４に直接接続された、いわゆる数珠繋ぎ構造であってもよい。この構造において、分岐線路および調整部は、各レシーバの内部に設けられ、各レシーバが備える受信回路との間で、図２に示した位置関係で接続されている。すなわち、外観上、分岐線路がなく複数のレシーバが主線路４上で数珠繋ぎになっているが、実施の形態１における分岐線路、調整部およびレシーバは、各レシーバの内部構成として実現されている。

【0031】

図１を用いて説明したように、計算部９ａ〜９ｄであるＶＮＡは、振幅が既知の正弦波信号の周波数を掃引させて分岐線路６ａ〜６ｄに送信し、分岐線路６ａ〜６ｄを伝搬した当該信号を受信して、受信信号の通過振幅の損失量または受信信号の位相差を、分岐線路６ａ〜６ｄを伝搬した信号の通過振幅の周波数特性として計算する。このように、ＶＮＡによる周波数特性の計算は、ドライバ１２とレシーバ１４ａ〜１４ｄとの間で送受信されている信号を用いて計算するものではない。そこで、計算部９ａ〜９ｄは、ドライバ１２とレシーバ１４ａ〜１４ｄとの間で通信が行われていない時間に、信号の通過振幅の周波数特性を計算する。

【0032】

調整部７ａ〜７ｄは、可変抵抗素子、可変インダクタ素子および可変コンデンサ素子を、直列に接続した回路、並列に接続した回路、または直列接続と並列接続を組み合わせた回路のいずれかを含む。図３Ａは、調整部７ａ〜７ｄの例（１）の具体的な構成を示す回路図である。図３Ａにおいて、可変抵抗素子３１は、抵抗Ｒの値が可変な可変抵抗素子であり、最適化部１０の制御によって抵抗Ｒの値が設定される。可変インダクタ素子３２は、インダクタンスＬの値が可変な可変インダクタ素子であり、最適化部１０の制御によってインダクタンスＬの値が設定される。可変コンデンサ素子３３は、キャパシタンスＣの値が可変な可変コンデンサ素子であり、最適化部１０の制御によってキャパシタンスＣの値が設定される。調整部７ａ〜７ｄは、可変抵抗素子３１と可変インダクタ素子３２と可変コンデンサ素子３３とが直列に接続されたＬＣＲ直列回路である。ＬＣＲ直列回路は、信号の通過振幅の周波数特性を調整することができる。

【0033】

図３Ｂは、調整部７ａ〜７ｄの例（２）の具体的な構成を示す回路図である。図３Ｂに示すように、調整部７ａ〜７ｄは、可変抵抗素子３１と可変インダクタ素子３２と可変コンデンサ素子３３とが並列に接続されたＬＣＲ並列回路であってもよい。ＬＣＲ並列回路は、信号の通過振幅の周波数特性を調整することができる。

【0034】

図３Ｃは、調整部７ａ〜７ｄの例（３）の具体的な構成を示す回路図である。図３Ｃにおいて、可変抵抗素子３１ａおよび３１ｂは、抵抗Ｒの値が可変な可変抵抗素子であり、最適化部１０の制御によって抵抗Ｒの値が設定される。可変インダクタ素子３２ａおよび３２ｂは、インダクタンスＬの値が可変な可変インダクタ素子であり、最適化部１０の制御によってインダクタンスＬの値が設定される。可変コンデンサ素子３３ａおよび３３ｂは、キャパシタンスＣの値が可変な可変コンデンサ素子であり、最適化部１０の制御によってキャパシタンスＣの値が設定される。

【0035】

調整部７ａ〜７ｄは、図３Ｃに示すように、可変抵抗素子３１と可変インダクタ素子３２と可変コンデンサ素子３３とが直列に接続されたＬＣＲ直列回路と、可変抵抗素子３１ａと可変インダクタ素子３２ａと可変コンデンサ素子３３ａとが直列に接続されたＬＣＲ直列回路と、可変抵抗素子３１ｂと可変インダクタ素子３２ｂと可変コンデンサ素子３３ｂとが直列に接続されたＬＣＲ直列回路とが並列に接続された回路である。図３Ｃに示す調整部７ａ〜７ｄであっても、信号の通過振幅の周波数特性を調整することができる。
図３Ａ、図３Ｂおよび図３Ｃにおいて、調整部７ａ〜７ｄを可変ＬＣＲ回路で実現した場合を示したが、これらは一例であり、調整部７ａ〜７ｄは、入力した信号の周波数特性を変えることができる構成を有した回路であればよく、可変ＬＣＲ回路に限定されるものではない。例えば、可変遅延器または可変ディレイラインとＬＣＲの値が固定された固定ＬＣＲとを組み合わせた回路を用いることにより、入力した信号の周波数特性を変えることができる。

【0036】

図４は、信号伝送システム１の動作を示すフローチャートである。
設定部１１は、最適化部１０に対して、収束条件、周波数範囲および実行ループ回数を含む最適化に必要な情報を設定する（ステップＳＴ１）。収束条件は、分岐線路６ａ〜６ｄごとの信号の通過振幅の周波数特性において、周波数に対する信号の通過振幅の傾きが±αｄＢ以内に収まることによって満足される条件である。周波数範囲は、最適化対象の周波数範囲である。実行ループ回数は、最適化において、調整部７ａ〜７ｄが調整を行う回数である。

【0037】

最適化部１０は、設定部１１から設定された最適化対象の周波数範囲に基づいて、調整部７ａ〜７ｄであるＬＣＲ回路が取り得る、インダクタンスＬ、キャパシタンスＣおよび抵抗Ｒの範囲を決定し、調整部７ａ〜７ｄに対して、Ｌ、ＣおよびＲの初期値を設定する（ステップＳＴ２）。

【0038】

計算部９ａ〜９ｄは、振幅が既知である正弦波信号を、周波数を掃引させてドライバ１２とレシーバ１４ａ〜１４ｄとの間における各伝送路に送信し、分岐線路６ａ〜６ｄごとの信号の通過振幅の周波数特性、すなわち、全てのレシーバ１４ａ〜１４ｄにおける信号の通過振幅の周波数特性を計算する（ステップＳＴ３）。計算部９ａ〜９ｄによって計算された信号の通過振幅の周波数特性は、最適化部１０に出力される。

【0039】

続いて、最適化部１０は、最適化対象の周波数範囲において、レシーバ１４ａ〜１４ｄの信号の通過振幅の周波数特性が±αｄＢ以内であるか否かを判定する（ステップＳＴ４）。例えば、α＝１であるものとする。図５Ａは、４つのレシーバ１４ａ〜１４ｄにそれぞれ対応する傾きを最適化する前の通過振幅を示すグラフである。図５Ｂは、４つのレシーバ１４ａ〜１４ｄにそれぞれ対応する傾きを最適化した後の通過振幅を示すグラフである。以下の説明において、図５Ａおよび図５Ｂに示す通過振幅のグラフを通過振幅グラフと記載する。図５Ｂに示す通過振幅グラフは、その傾きが±α（＝１）ｄＢ以内になって最適化が完了した際のグラフである。

【0040】

図５Ａおよび図５Ｂにおいて、横軸は周波数（ＧＨｚ）であり、縦軸は通過振幅（ｄＢ）である。通過振幅が０から乖離するほど、その周波数に対応する信号成分の損失が大きく、信号品質が劣化しやすい。また、通過振幅グラフにおいて右肩下がりの傾きが大きいほど、高周波数帯域での信号の減衰が大きいことを意味し、受信信号の波形における立ち上がりと立ち下がりの変化に要する時間が長くなる。

【0041】

信号の通過振幅の周波数特性が最適化される前では、周波数に対する信号の通過振幅の損失度合い、すなわち通過振幅グラフの傾きは、図５Ａにおいて矢印Ａ１で示すように、４つのレシーバ１４ａ〜１４ｄでばらばらである。最適化部１０は、レシーバ１４ａ〜１４ｄにそれぞれ対応する通過振幅グラフの傾きが±αｄＢ以内ではない場合（ステップＳＴ４；ＮＯ）、現在の試行回数が、調整部７ａ〜７ｄが実行ループ回数に達したか否かを確認する（ステップＳＴ５）。

【0042】

実行ループ回数に達していない場合（ステップＳＴ５；ＮＯ）、最適化部１０は、初期値とは異なる新たなＬ、ＣおよびＲの値を調整部７ａ〜７ｄに再設定する（ステップＳＴ６）。この後、信号伝送システム１は、ステップＳＴ３からステップＳＴ６までの一連の処理を繰り返し実行する。

【0043】

調整部７ａ〜７ｄは、レシーバ１４ａ〜１４ｄにそれぞれ対応する各通過振幅グラフの傾きを、再設定されたＬ、ＣおよびＲの値に対応する傾きに調整する。例えば、図５Ｂにおいて矢印Ａ２で示すように、調整部７ａ〜７ｄは、レシーバ１４ａ〜１４ｄにそれぞれ対応する通過振幅グラフが重なるくらいに調整する。計算部９ａ〜９ｄは、調整部７ａ〜７ｄによって傾きが調整された通過振幅を計算して求め、求めた通過振幅を最適化部１０に出力する。

【0044】

最適化部１０は、レシーバ１４ａ〜１４ｄにそれぞれ対応する通過振幅グラフの傾きが±αｄＢ以内になると（ステップＳＴ４；ＹＥＳ）、最適化が完了したと判定して、図４の一連の処理を終了する。また、レシーバ１４ａ〜１４ｄにそれぞれ対応する通過振幅グラフの傾きが±αｄＢ以内ではないが、実行ループ回数に達した場合（ステップＳＴ５；ＹＥＳ）、最適化部１０は、最適化が不可能と判定して、図４の処理を終了する。

【0045】

図６Ａから図６Ｄまでは、４つのレシーバ１４ａ〜１４ｄにそれぞれ対応する通過振幅の傾きを最適化する前のアイパターンと最適化した後のアイパターンを示す図である。図６Ａは、レシーバ１４ａの受信信号のアイパターンであり、図６Ｂは、レシーバ１４ｂの受信信号のアイパターンであり、図６Ｃは、レシーバ１４ｃの受信信号のアイパターンであり、図６Ｄは、レシーバ１４ｄの受信信号のアイパターンである。

【0046】

図６Ａから図６Ｄまでの各図における上段のアイパターンは、レシーバ１４ａ〜１４ｄにそれぞれ対応する通過振幅グラフの傾きが±α（＝１）ｄＢ以内に収束させる前（最適化前）に、ドライバ１２から送信されたデジタルデータを、レシーバ１４ａ〜１４ｄがそれぞれ受信して得られたものである。

【0047】

また、図６Ａから図６Ｄまでの各図における下段のアイパターンは、レシーバ１４ａ〜１４ｄにそれぞれ対応する通過振幅グラフの傾きが±α（＝１）ｄＢ以内に収束したときに、ドライバ１２から送信されたデジタルデータを、レシーバ１４ａ〜１４ｄがそれぞれ受信して得られたものである。

【0048】

アイパターンは、ある一定の時間単位で信号波形を区切って重ね描きしたものである。アイ開口が大きく開いている受信信号であるほど、良好な受信波形、すなわち受信品質が高い受信信号である。図６Ａから図６Ｄに示すように、最適化前では、レシーバ１４ａ〜１４ｄにそれぞれ対応するアイパターンにおけるアイ開口の高さｈとピークトウピーク電圧Ｖ_ｐ−ｐとにばらつきがある。

【0049】

レシーバ１４ａ〜１４ｄにそれぞれ対応する信号の通過振幅の周波数特性を最適化することで、ピークトウピーク電圧Ｖ_ｐ−ｐの絶対値は、最適化する前よりも小さくなったが、互いにほぼ同じ値になる。すなわち、レシーバ１４ａ〜１４ｄの受信品質は、ほぼ同じである。信号伝送システム１は、レシーバ１４ａ〜１４ｄにそれぞれ対応するアイパターン自体を最適化しなくても、レシーバ１４ａ〜１４ｄにそれぞれ対応する信号の通過振幅の周波数特性を最適化することで、レシーバ１４ａ〜１４ｄにおける受信品質のばらつきを低減できる。

【0050】

ドライバ１２からデジタル信号を送信する場合、最適化対象の周波数範囲は、例えば、直流の周波数領域から、ドライバ１２とレシーバ１４ａ〜１４ｄとの間で送受信する信号の基本周波数（例えば、伝送レートの半値）のｎ倍高調波（ｎは、３，５，７，９など）の周波数領域までである。ｎが大きい範囲まで最適化対象の周波数範囲に含めることで、高次高調波まで最適化対象となる。

【0051】

例えば、３Ｇｂｐｓの７倍高調波であると、１０．５ＧＨｚが最適化対象の周波数範囲となる。なお、最適化方法には、ＧＡ（遺伝的アルゴリズム）を用いてもよい。
すなわち、レシーバ１４ａ〜１４ｄにそれぞれ対応する通信振幅グラフの傾きが、最適化対象の周波数範囲の全域において±αｄＢ以内に収まっていればよい。

【0052】

調整部７ａ〜７ｄは、レシーバ１４ａ〜１４ｄのそれぞれに対応する信号の通過振幅の周波数特性を調整することにより、最適化対象の周波数範囲全域において通過振幅の減衰が０（すなわち、減衰しない）の状態に近づけることが理想である。しかしながら、実際には、主線路４を伝搬する信号の周波数が高周波数であるほど、主線路４の長さに応じた距離減衰が大きくなる。さらに、分岐点５ａ〜５ｄにおけるインピーダンス不整合も振幅減衰の一因となる。そこで、信号伝送システム１は、レシーバ１４ａ〜１４ｄのそれぞれに対応する通過振幅グラフを最適化するにあたり、通過振幅グラフの右肩下がりの傾きがなるべく小さくなるように調整する。

【0053】

図７は、信号伝送システム１の変形例である信号伝送システム１Ａの構成を示すブロック図である。図７において、信号伝送システム１Ａは、信号伝送システム１の構成要素に加えて、増幅部１５を備える。増幅部１５は、主線路４の端子２とドライバ１２との間に設けられ、ドライバ１２から送信された信号を、信号の通過振幅の損失量に応じた増幅量で増幅する。

【0054】

例えば、増幅部１５は、ドライバ１２との間の距離が遠い（すなわち、分岐数が多い）レシーバの通過振幅の損失量が、ドライバ１２との間の距離が近い（すなわち、分岐数が少ない）レシーバの通過振幅の損失量に近くなるように、各レシーバに対する信号の増幅量を決定し、ドライバ１２から各レシーバへ送信される信号を増幅する。これにより、受信信号の品質のばらつきを低減することができる。また、ドライバ１２から送信された信号を、信号の通過振幅の損失量に応じた増幅量で増幅することにより、図４に示した実行ループ回数内で最適化が完了し易くなる。

【0055】

また、増幅部１５は、計算部９ａ〜９ｄによって計算された通過振幅に基づいて増幅量を決めることにより、最適化対象の周波数範囲の起点を０ｄＢ（減衰なし）にする。これにより、調整部７ａ〜７ｄによって通過振幅の損失分を補償し、受信信号のアイパターンの形状が良好、すなわち受信振幅が大きくなるので、ひいては、受信信号の品質向上につながる。なお、増幅部１５は、調整部７ａ〜７ｄの内部に設けてもよい。

【0056】

以上のように、実施の形態１に係る信号伝送システム１は、ドライバ１２が接続される端子２を有した主線路４と、主線路４から分岐して、端子８ａ〜８ｄにレシーバ１４ａ〜１４ｄが接続される分岐線路６ａ〜６ｄと、端子２と端子８ａ〜８ｄとの間を伝搬する信号の通過振幅の周波数特性を計算する計算部９ａ〜９ｄと、端子２と端子８ａ〜８ｄとの間を伝搬する信号の通過振幅の周波数特性を調整する調整部７ａ〜７ｄと、調整部７ａ〜７ｄによる信号の通過振幅の周波数特性の調整を制御することで、計算部９ａ〜９ｄによって分岐線路６ａ〜６ｄごとに計算された信号の通過振幅の周波数特性を揃える最適化を行う最適化部１０と、最適化部１０に対して最適化に必要な情報を設定する設定部１１を備える。分岐線路６ａ〜６ｄごとに計算された信号の通過振幅の周波数特性を揃えて、分岐線路６ａ〜６ｄに接続されたレシーバ間の受信信号波形の劣化度合いを揃えることで、信号伝送システム１は、受信信号の品質のばらつきを低減することができる。

【0057】

実施の形態１に係る信号伝送システム１において、最適化部１０は、設定部１１によって設定された収束条件を満たして信号の通過振幅の周波数特性が揃うように、調整部７ａ〜７ｄに対して調整を繰り返し行わせる。これにより、分岐線路６ａ〜６ｄごとに計算された信号の通過振幅の周波数特性が揃うので、信号伝送システム１は、受信信号の品質のばらつきを低減することができる。

【0058】

実施の形態１に係る信号伝送システム１は、ドライバ１２から送信された信号を、信号の通過振幅の損失量に応じた増幅量で増幅する増幅部１５を備える。信号伝送システム１は、ドライバ１２から送信された信号を、信号の通過振幅の損失量に応じた増幅量で増幅することにより、受信信号の品質のばらつきを低減することができる。

【0059】

実施の形態１に係る信号伝送システム１において、調整部７ａ〜７ｄは、インダクタンスが可変な可変インダクタ素子３２、キャパシタンスが可変な可変コンデンサ素子３３および抵抗値が可変な可変抵抗素子３１を、直列に接続した回路、並列に接続した回路、または直列接続と並列接続を組み合わせた回路のいずれかを含む。これにより、調整部７ａ〜７ｄは、分岐線路６ａ〜６ｄごとに計算された信号の通過振幅の周波数特性を揃うように調整することができる。

【0060】

なお、実施の形態の任意の構成要素の変形もしくは実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。

【産業上の利用可能性】

【0061】

本開示に係る信号伝送システムは、例えば、多数の通信端末がバス配線接続された信号伝送システムに利用可能である。

【符号の説明】

【0062】

１，１Ａ 信号伝送システム、２，３，８ａ〜８ｄ 端子、４ 主線路、５ａ〜５ｄ 分岐点、６ａ〜６ｄ 分岐線路、７ａ〜７ｄ 調整部、９ａ〜９ｄ 計算部、１０ 最適化部、１１ 設定部、１２ ドライバ、１３ 整合終端抵抗、１４ａ〜１４ｄ レシーバ、１５ 増幅部。

【要約】

信号伝送システム（１）は、ドライバ（１２）が接続される端子（２）を有した主線路（４）と、主線路（４）から分岐し、端子（８ａ〜８ｄ）にレシーバ（１４ａ〜１４ｄ）が接続される分岐線路（６ａ〜６ｄ）と、端子（２）と端子（８ａ〜８ｄ）との間を伝搬する信号の通過振幅の周波数特性を計算する計算部（９ａ〜９ｄ）と、端子（２）と端子（８ａ〜８ｄ）との間を伝搬する信号の通過振幅の周波数特性を調整する調整部（７ａ〜７ｄ）と、信号の通過振幅を分岐線路（６ａ〜６ｄ）ごとに揃える最適化を行う最適化部（１０）と、最適化部（１０）に対して最適化に必要な情報を設定する設定部（１１）を備える。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】