特開 2024-135595 信号電源分離回路、信号伝送回路及び車両

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024135595

(43)【公開日】2024-10-04

(54)【発明の名称】信号電源分離回路、信号伝送回路及び車両

(51)【国際特許分類】

   H03H 7/01 20060101AFI20240927BHJP

   H01F 17/06 20060101ALI20240927BHJP

【ＦＩ】

H03H7/01 A

H01F17/06 D

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023046371

(22)【出願日】2023-03-23

(71)【出願人】

【識別番号】000231512

【氏名又は名称】日本精機株式会社

(72)【発明者】

【氏名】殷 軍

【テーマコード（参考）】

5E070

5J024

【Ｆターム（参考）】

5E070AB07

5E070BA16

5J024AA01

5J024CA03

5J024DA01

5J024DA22

5J024EA08

5J024KA03

(57)【要約】

【課題】インピーダンスの周波数特性が改善された信号電源分離回路を提供する。
【解決手段】本開示の信号電源分離回路１１は、信号および直流バイアス電源が重畳して伝搬する信号線１３と直流バイアス電源を出力するバイアス供給源１４との間に接続されて、基板に実装される信号電源分離回路１１であって、直列に接続されるフェライトビーズＦＢと第１インダクタＬ１と第２インダクタＬ２を備える。また、本開示の信号伝送回路１２では、上記の信号電源分離回路１１が用いられて信号線１３における信号と直流バイアス電源とが分離される。また、本開示の車両Ｖでは、上記の信号伝送回路１２が用いられて車載電子機器間の通信が行われる。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

信号および直流バイアス電源が重畳して伝搬する信号線と前記直流バイアス電源を出力するバイアス供給源との間に接続されて、基板に実装される信号電源分離回路であって、
直列に接続されるフェライトビーズと第１インダクタと第２インダクタを備え、
前記フェライトビーズは、インピーダンス周波数特性において、100MHzから5GHzの帯域に亘って1kohm以上を示し、
前記第１インダクタは、
第１抵抗が並列に接続され、
自己共振周波数が100MHzから600MHz未満であるフェライトインダクタであり、
直流に対する抵抗値が0.4ohm以下であり、
前記第２インダクタは、
第２抵抗及び第１コンデンサが直列に接続される直列ＲＣ回路が並列に接続され、
自己共振周波数が4MHz以上6MHz未満であるフェライトインダクタであり、
直流に対する抵抗値が2.4ohm以下であり、
前記第１抵抗は、前記第１インダクタと前記基板との間に生じる浮遊容量が起こす反共振を低減する抵抗値を示し、
前記第２抵抗及び前記第１コンデンサは、5MHz未満におけるインピーダンスを上昇するように構成される
信号電源分離回路。

【請求項2】

インピーダンスの周波数特性が、1MHzから1GHzまでの周波数帯域全体で1kohm以上を示す
請求項１に記載の信号電源分離回路。

【請求項3】

前記信号が伝搬する前記信号線に前記直流バイアス電源を重畳させて通信が行われる信号伝送回路において、請求項１から請求項２のいずれか１項に記載の信号電源分離回路が用いられて前記信号線における前記信号と前記直流バイアス電源とが分離されることを特徴とする信号伝送回路。

【請求項4】

請求項３に記載の信号伝送回路が用いられて車載電子機器間の通信が行われることを特徴とする車両。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、信号電源分離回路、信号伝送回路及び車両に関する。

【背景技術】

【0002】

従来の信号電源分離回路として、例えば特許文献１が示す構成がある。特許文献１に記載の信号電源分離回路は、信号及び直流バイアス電源が重畳して伝搬する信号線（１３）と、直流バイアス供給源（１４）との間に接続される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２０－１９５００９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

この信号電源分離回路は、第１インダクタと第２インダクタを備えることで、反共振を弱め、インピーダンスの周波数特性を改善していた。しかしながら、この構成であっても、反共振の影響は残り、インピーダンスの周波数特性が急激な変化を生じる周波数帯域が存在した。従って、更にインピーダンスの周波数特性が緩やかに変化する信号電源分離回路が求められていた。そこで本開示の目的とするところは、上述課題に着目し、インピーダンスの周波数特性を更に改善した信号電源分離回路を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0005】

上記目的を達成するため、本発明に係る信号電源分離回路は、
信号および直流バイアス電源が重畳して伝搬する信号線と前記直流バイアス電源を出力するバイアス供給源との間に接続されて、基板に実装される信号電源分離回路であって、
直列に接続されるフェライトビーズと第１インダクタと第２インダクタを備え、
前記フェライトビーズは、インピーダンス周波数特性において、100MHzから5GHzの帯域に亘って1kohm以上を示し、
前記第１インダクタは、
第１抵抗が並列に接続され、
自己共振周波数が100MHzから600MHz未満であるフェライトインダクタであり、
直流に対する抵抗値が0.4ohm以下であり、
前記第２インダクタは、
第２抵抗及び第１コンデンサが直列に接続される直列ＲＣ回路が並列に接続され、
自己共振周波数が4MHz以上6MHz未満であるフェライトインダクタであり、
直流に対する抵抗値が2.4ohm以下であり、
前記第１抵抗は、前記第１インダクタと前記基板との間に生じる浮遊容量が起こす反共振を低減する抵抗値を示し、
前記第２抵抗及び前記第１コンデンサは、5MHz未満におけるインピーダンスを上昇するように構成される。

【0006】

上記目的を達成するため、本発明に係る信号伝送回路は、
信号が伝搬する信号線に直流バイアス電源を重畳させて通信が行われる信号伝送回路において、上記の信号電源分離回路が用いられて前記信号線における前記信号と前記直流バイアス電源とが分離される。

【0007】

上記目的を達成するため、本発明に係る車両は、
上記の信号伝送回路が用いられて車載電子機器間の通信が行われる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の一実施形態による信号電源分離回路が適用された信号伝送回路の概略構成を示すブロック図である。

【図2】一実施形態による信号電源分離回路を示す回路図である。

【図3】一実施形態に因る信号電源分離回路のインピーダンスの周波数特性を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下に、本開示の信号電源分離回路及び信号伝送回路を車両Ｖに搭載された実施形態として例にあげ、添付図面を用いて説明する。

【0010】

［第一実施形態］
＜１－１．構成の説明＞
図１は、自動車などの車両Ｖに搭載された信号電源分離回路１１が適用された信号伝送回路１２の概略構成を示すブロック図である。

【0011】

信号伝送回路１２は、同軸ケーブルによって構成される１本の信号線１３に信号と直流バイアス電源とを重畳させて、１本の同軸ケーブルを使って通信を行うＰｏｃ（Power Over Coax.）と呼ばれる伝送技術を使っている。

【0012】

この信号伝送回路１２は、図２に示されるように構成される信号電源分離回路１１により、信号線１３を伝搬する信号と、バイアス供給源１４から信号線１３へ供給されるＤＣ５[Ｖ]の直流バイアス電源とを分離している。すなわち、信号電源分離回路１１は、信号線１３からバイアス供給源１４へ信号が流れるのを阻止し、バイアス供給源１４から出力される直流バイアス電源を信号線１３へ通す。

【0013】

信号線１３は各SerDes（Serializer Deserializer：サーデス）回路１５，１６間にわたって配線されている。SerDes回路１５，１６は、複数本の信号線を経由して送られて来たパラレル信号をシリアル信号にシリアライズ（Serialize）して１本の信号線へ送出し、１本の信号線を経由して送られて来たシリアル信号をデシリアライズ（Deserialize）してパラレル信号に変換し、複数本の信号線へ送出する回路である。バイアス供給源１４から出力される直流バイアス電源は、SerDes回路１６に直接供給されると共に、SerDes回路１６側の信号電源分離回路１１を通って信号線１３を伝搬する。信号線１３を伝搬した直流バイアス電源は、SerDes回路１５側の信号電源分離回路１１を通って信号線１３から分離して、SerDes回路１５へ供給される。各SerDes回路１５，６と信号線１３との間にはそれぞれコンデンサＣ１が直列に接続され、信号線１３を伝搬する直流バイアス電源の各SerDes回路１５，１６への通過が、コンデンサＣ１によってカットされている。信号線１３を伝搬する高周波の信号はコンデンサＣ１を経由して各SerDes回路１５，１６へ伝えられる。各信号電源分離回路１１，１１は、コンデンサＣ１と信号線１３の端部に設けられる図示しない同軸ケーブルコネクタとの間に接続されている。各信号電源分離回路１１，１１の理想的なインピーダンスの周波数特性は、直流では０[Ω]、高周波ではハイインピーダンスを示す特性である。

【0014】

なお、各SerDes回路１５，１６は、各車載電子機器を制御する各ＥＣＵ（電子制御ユニット）に接続されている。本開示に示される信号電源分離回路や信号伝送回路を搭載した車両であれば、信号線１３に重畳される信号と直流バイアス電源とが良好に分離されて、車載電子機器間の通信が行われる車両Ｖが提供される。

【0015】

一方のSerDes回路１５には例えばイメージセンサ１７が複数本の信号線１８を介して接続され、SerDes回路１５は、イメージセンサ１７から複数本の信号線１８を介して入力される広帯域の映像信号をシリアライズして１本の信号線１３へ送出する。この際、SerDes回路１５は、シリアライザ（Serializer）として働き、パラレル信号をシリアル信号に変換して出力する送信器（Ｔｘ）となる。

【0016】

他方のSerDes回路１６には例えばディスプレイ１９が複数本の信号線２０介して接続され、SerDes回路１６は、信号線１３を介してSerDes回路１５から送られてくるシリアル映像信号をデシリアライズして、複数本の信号線２０を介してディスプレイ１９へ出力する。この際、SerDes回路１６は、デシリアライザ（Deserializer）として働き、シリアル信号を元のパラレル信号に変換して受信する受信器（Ｒｘ）となる。

【0017】

また、SerDes回路１６からSerDes回路１５側へ、１本の信号線１３を逆方向へ制御信号が伝搬し、イメージセンサ１７がディスプレイ１９側の回路によって制御される。この際、SerDes回路１６はシリアライザとして働き、パラレル信号をシリアル信号に変換して出力する送信器（Ｔｘ）となる。また、SerDes回路１５は、デシリアライザ（Deserializer）として働き、シリアル信号を元のパラレル信号に変換して受信する受信器（Ｒｘ）となる。

【0018】

図２は、本実施形態における信号電源分離回路１１の構成を示す回路図である。なお、同図において図１と同一または相当する部分には同一符号を付してその説明は省略する。

【0019】

信号電源分離回路１１は、信号および直流バイアス電源が重畳して伝搬する信号線１３と直流バイアス電源を出力するバイアス供給源１４との間に、フェライトビーズＦＢ及び第１インダクタＬ１及び第２インダクタＬ２が直列に接続されて構成されている。さらに、第１インダクタＬ１には第１抵抗Ｒ１が、第２インダクタＬ２には第２抵抗Ｒ２及び第１コンデンサＣの直列ＲＣ回路がそれぞれ並列に接続されている。

【0020】

図３は、フェライトビーズＦＢのインピーダンスは100MHzから5GHzの帯域に亘って1000[Ω]以上、第１インダクタＬ１及び第２インダクタＬ２のインダクタンス値がそれぞれ10[μＨ]，150[μＨ]、第１インダクタＬ１及び第２インダクタＬ２の直流に対する抵抗値がそれぞれ0.4[Ω]，2.4[Ω]、第１抵抗Ｒ１及び第２抵抗Ｒ２の抵抗値が3300[Ω],1500[Ω]、第１コンデンサＣの容量値が１００[ｐＦ]のときにおける、信号電源分離回路１１のインピーダンスの周波数特性を示すグラフである。同グラフの横軸は周波数ｆ[Ｈｚ]、縦軸はインピーダンスＺ[Ω, ohm]を表す。

【0021】

このように構成される信号電源分離回路１１では、フェライトビーズＦＢは、数百ＭＨｚから数ＧＨｚの周波数帯信号成分が信号線１３からバイアス供給源１４へ流入することを阻止する。

【0022】

また、信号電源分離回路１１を構成するインダクタ群は、バイアス供給源１４が接続された方向へ向かって、フェライトビーズＦＢ、第１インダクタＬ１、第２インダクタＬ２の順に直列に配置されることで、低い周波数から高い周波数の信号の流入を阻止できる。

【0023】

また、第１抵抗Ｒ１は、第１インダクタＬ１と基板の間の浮遊容量によって生じる反共振を抑制するので、インピーダンスの周波数特性を緩やかな変化に抑えられる。

【0024】

また、第２抵抗Ｒ２及び第１コンデンサから構成される直列ＲＣ回路は、低周波領域（例えば５ＭＨｚ以下）のインピーダンスの周波数特性を上昇させることで、よりインピーダンスの周波数特性の変化を緩やかにできる。

【0025】

このような本実施形態によれば、インピーダンスの周波数特性が改善された信号電源分離回路１１を提供することができる。また、この信号電源分離回路１１が用いられて信号線１３における信号と直流バイアス電源とが分離される信号伝送回路１２が構成されるため、信号線１３に重畳される信号と直流バイアス電源とが良好に分離されて、各SerDes回路１５，１６間で通信が行われる信号伝送回路１２が提供される。

【0026】

［効果例］
第一に、本開示の信号電源分離回路１１は、
信号および直流バイアス電源が重畳して伝搬する信号線１３と直流バイアス電源を出力するバイアス供給源１４との間に接続されて、基板に実装される信号電源分離回路１１であって、
直列に接続されるフェライトビーズＦＢと第１インダクタＬ１と第２インダクタＬ２を備え、
フェライトビーズＦＢは、インピーダンスの周波数特性において、100MHzから5GHzの帯域に亘って1kohm以上を示し、
第１インダクタＬ１は、
第１抵抗Ｒ１が並列に接続され、
自己共振周波数が100MHz上から600MHz未満であるフェライトインダクタであり、
直流に対する抵抗値が0.4ohm以下であり、
第２インダクタＬ２は、
第２抵抗Ｒ２及び第１コンデンサＣが直列に接続される直列ＲＣ回路が並列に接続され、
自己共振周波数が4MHz以上6MHz未満であるフェライトインダクタであり、
直流に対する抵抗値が2.4ohm以下であり、
第１抵抗Ｒ１は、第１インダクタＬ１と基板との間に生じる浮遊容量が起こす反共振を低減する抵抗値として、例えば3300［Ω］を示し、
第２抵抗及び前記第１コンデンサは、5MHz未満におけるインピーダンスを上昇するように1500［Ω］と100［ｐｆ］などで構成される。

【0027】

このように構成された信号電源分離回路は、インピーダンスの周波数特性の変化を緩やかにできる。特に、基板が多層基板である場合、本発明の効果は更に発揮される。特に、多層基板の内層にグランド層が含まれている場合、効果は更に発揮される。これらの場合では、インダクタとの間に浮遊容量が生じやすく、反共振を起こしやすい。そのような場合であっても、第1抵抗による反共振の抑制機能が作用することにより、インピーダンスの周波数特性は緩やかな変化を維持できる。したがって、上記の基板は、多層基板であり、特に内層にグランド層を含むことが望ましい。

【0028】

第二に、信号電源分離回路１１は、インピーダンスの周波数特性が、1MHzから1GHzまでの周波数帯域全体で1kohm以上を示す。

【0029】

第三に、信号伝送回路１２は、信号が伝搬する信号線１３に直流バイアス電源を重畳させて通信が行われる信号伝送回路１２において、上記の信号電源分離回路１１が用いられて信号線１３における信号と直流バイアス電源とが分離される。

【0030】

第四に、車両Ｖは、上記の信号伝送回路１２が用いられて車載電子機器間の通信が行われる。

【0031】

なお、本発明の信号電源分離回路及び信号伝送回路及び車両を上述した実施の形態の構成にて例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の構成においても、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の改良、並びに表示の変更が可能なことは勿論である。

【0032】

例えば、インダクタや抵抗、コンデンサは、インダクタンス値、抵抗値、容量値が上記のように示されたが、これらの値は本発明の効果が発揮される範囲において他の値であってもよい。

【0033】

このような各変形例による各信号電源分離回路１１によっても上記の実施形態と同様な作用効果が奏される。

【符号の説明】

【0034】

１１…信号電源分離回路
１２…信号伝送回路
１３…信号線
１４…バイアス供給源
１５，１６…SerDes回路
１７…イメージセンサ
１９…ディスプレイ
Ｖ …車両

ＦＢ…共振抑制用インダクタ
Ｌ１…第１インダクタ
Ｌ２…第２インダクタ
Ｒ１…第１抵抗
Ｒ２…第２抵抗
Ｃ …第１コンデンサ

【図1】

【図2】

【図3】