差動通信ネットワーク
【課題】本発明は、差動通信ネットワークに関し、差動通信においてコモンモードノイズによる影響をできるだけ簡易な構成で小さく抑えることにある。
【解決手段】複数のノード１０を互いに接続する差動通信線路１２の各相導体１２ａ，１２ｂ間に、差動通信線路１２を介したノード１０間での通信がコモンモードノイズにより妨害されるのを低減するフィルタ回路３０を挿入する。そして、フィルタ回路３０を、差動通信線路１２への挿入位置近傍にあるノード１０の各相の不平衡を補償すべく、両導体１２ａ，１２ｂ間で対称となるように、導体１２ａ，１２ｂとボデーグラウンド１４との間で互いに直列接続された、コモンモードノイズの周波数帯域でインピーダンスを小さくするインピーダンス回路３２，３４と、ノード１０の内部インピーダンスよりも十分に小さいインピーダンスを有するインピーダンス回路３６と、から構成する。
【解決手段】複数のノード１０を互いに接続する差動通信線路１２の各相導体１２ａ，１２ｂ間に、差動通信線路１２を介したノード１０間での通信がコモンモードノイズにより妨害されるのを低減するフィルタ回路３０を挿入する。そして、フィルタ回路３０を、差動通信線路１２への挿入位置近傍にあるノード１０の各相の不平衡を補償すべく、両導体１２ａ，１２ｂ間で対称となるように、導体１２ａ，１２ｂとボデーグラウンド１４との間で互いに直列接続された、コモンモードノイズの周波数帯域でインピーダンスを小さくするインピーダンス回路３２，３４と、ノード１０の内部インピーダンスよりも十分に小さいインピーダンスを有するインピーダンス回路３６と、から構成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、差動通信ネットワークに係り、特に、差動通信線路を介したノード間での差動通信をコモンモードノイズが妨害するのを低減するうえで好適な差動通信ネットワークに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、差動通信線路を介して接続された複数のノードを備える差動通信ネットワークが知られている（例えば、特許文献１及び２参照）。このネットワークは、差動通信線路として２本の通信線路を有しており、２本の通信線路間に電位差が生じるような差動信号を流すことによりノード間での差動通信を行う。差動通信は、外部からノードへのコモンモード電磁ノイズの流入を低減することができるので、従って、かかるネットワークシステムによれば、特に高周波の信号伝送に対して、外部からのノイズが伝搬するのを抑制することが可能となっている。
【特許文献１】特許第３１６６５７１号公報
【特許文献２】特開２００４−９６３５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
一般に、２本の通信線路を用いて差動通信を行うネットワークにおいては、その差動通信を適切に行ううえで、ノードの通信回路が対称性を有していることが望ましい。しかし、ノードの通信回路を対称性が満たされるように構成することは困難であり、非対称性を有することがある。この点、コモンモードノイズによる電圧は、理想的には２本の通信線路に逆相で同じように現れるので、そのノイズの影響は相殺される筈であるが、上記の如くノードの通信回路に非対称性があるときは、２本の通信線路に逆相で同じように現れなくなるので、そのノイズの影響が顕在化するおそれがある。そこで、上記した特許文献１記載の差動通信ネットワークにおいては、ネットワークの平衡度を改善してコモンモードノイズの影響を小さく抑えるため、通信線路に介在されたトランスの二次側のセンタータップをコンデンサを介して接地すると共に、そのセンタータップを２つの通信線路それぞれにインピーダンス回路を介して接続する。しかし、かかる構成では、トランスを設ける必要があるため、製造コストがかかるという問題がある。
【０００４】
また、上記した特許文献２記載の差動通信ネットワークにおいては、コモンモードノイズによる影響を抑えるため、送信側又は受信側に通信線路の特性インピーダンスより定まる終端インピーダンスを有する素子を各導体からセンタータップにて接続する。かかる構成によれば、ネットワークのコモンモードインピーダンスに対して整合するため、ノードへの電磁ノイズの流入やネットワークからの電磁ノイズの流出を低減することができる。しかし、この構成は、一対一のノード間における差動伝送路に対応したものであり、複数のノードが並列バスで接続されたネットワークには適用できないものである。
【０００５】
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、差動通信においてコモンモードノイズによる影響をできるだけ簡易な構成で小さく抑えることが可能な差動通信ネットワークを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的は、複数のノードを互いに接続させる差動通信線路と、前記差動通信線路に挿入され、該差動通信線路を介したノード間での通信がコモンモードノイズにより妨害されるのを低減するフィルタ回路と、を備える差動通信ネットワークであって、前記フィルタ回路は、前記差動通信線路への挿入位置近傍にあるノードの各相の不平衡を補償し、及び／又は、当該ネットワークのコモンモードインピーダンスに略整合するインピーダンスを有し、前記差動通信線路の各相導体は、前記フィルタ回路を介して接地される差動通信ネットワークにより達成される。
【０００７】
この態様の発明において、フィルタ回路は、差動通信線路への挿入位置近傍にあるノードの各相の不平衡を補償し、及び／又は、ネットワークのコモンモードインピーダンスに略整合するインピーダンスを有している。また、差動通信線路の各相導体は、そのフィルタ回路を介して接地されている。このため、かかる構成によれば、簡易な回路でノードの各相の平衡度を高めることができ又はネットワーク全体のコモンモードインピーダンスに対する整合を高めることができるので、ノード間通信へのコモンモードノイズによる影響を簡易な構成で小さく抑えることが可能となっている。
【０００８】
尚、上記した差動通信ネットワークにおいて、前記フィルタ回路は、前記差動通信線路の両導体間で対称性が確保されるように、コモンモードノイズの周波数帯域でインピーダンスを小さくする第１のインピーダンス回路と、ノードの内部インピーダンスよりも十分に小さいインピーダンス又は該ネットワークのコモンモードインピーダンスに略整合するインピーダンスを有する第２のインピーダンス回路と、からなることとしてもよい。
【０００９】
この場合、前記第１のインピーダンス回路と前記第２のインピーダンス回路とは、前記差動通信線路の導体とグラウンドとの間で互いに直列接続されていることとすればよい。
【００１０】
また、前記第１のインピーダンス回路は、前記差動通信線路の一方の導体に接続される一方側インピーダンス回路と、前記差動通信線路の他方の導体に接続される他方側インピーダンス回路と、からなり、前記一方側インピーダンス回路及び前記他方側インピーダンス回路はそれぞれ、共通の前記第２のインピーダンス回路を介してグラウンドに接続されていることとすればよい。
【００１１】
また、上記した差動通信ネットワークにおいて、前記フィルタ回路は、前記差動通信線路に接続するノードの差動入力特性に関するアドミタンス行列に加えた結果として得られるアドミタンス行列の対角要素が等しくなるようなアドミタンス行列を有することとしてもよい。
【００１２】
更に、上記した差動通信ネットワークにおいて、前記フィルタ回路は、前記差動通信線路のハブ又はスルーコネクタに内蔵されていることとしてもよい。
【００１３】
また、上記した差動通信ネットワークにおいて、前記フィルタ回路は、互いに同等の差動入力特性を有し、かつ、互いの近傍において前記差動通信線路に互いに逆相で接続されたノード同士であることとしてもよい。
【００１４】
この場合、前記ノード同士はそれぞれ、前記差動通信線路のハブに略同じ長さの通信線路で接続されていることが望ましい。
【００１５】
また、上記した差動通信ネットワークにおいて、前記フィルタ回路は、前記差動通信線路の各相導体が逆向きに誘導結合した相互インダクタンス素子を有することとしてもよい。
【００１６】
この場合、前記相互インダクタンス素子は、前記差動通信線路の各相導体が互いに逆向きに巻かれた磁性体コアからなることとすればよい。
【００１７】
尚、本発明において、「逆向き」とは、差動通信線路の一方の相の導体に電流（例えばグラウンド側へ向けて）が流れたときに他方の相の導体に同方向の電流（例えばグラウンド側へ向けて）が流れることをいう。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、差動通信においてコモンモードノイズによる影響をできるだけ簡易な構成で小さく抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面を用いて、本発明の具体的な実施の形態について説明する。
【実施例１】
【００２０】
図１は、本発明の第１実施例である差動通信ネットワークの構成図を示す。本実施例の差動通信ネットワークは、車両に搭載される、ノード間の制御通信のために複数のノードが並列にバス接続されたネットワークである。この差動通信ネットワークは、図１に示す如く、複数のノード１０と、それら複数のノード１０を互いに接続させる差動通信線路１２と、を備えている。
【００２１】
各ノード１０はそれぞれ、車両の状態を検出するためのセンサ類やセンサからの情報に基づいてアクチュエータをコントロールする制御用のコントローラ（以下、ＥＣＵと称す）である。また、差動通信線路１２は、センサやＥＣＵの間での制御通信信号を媒介する線路であって、２本一組のツイスト線よりなっている。以下、この差動通信線路１２の各相導体を１２ａ，１２ｂとする。差動通信線路１２の各相導体１２ａ，１２ｂには、互いに逆相の差動モード電流が流れ、電位差が生じるような差動信号が流れる。
【００２２】
各ノード１０にはそれぞれ、通信回路が設けられている。ノード１０は、通信回路において差動通信線路１２での通信プロトコルに従って送信データや受信データを変換して他のノード１０との差動通信線路１２を介した通信を行う。
【００２３】
差動通信線路１２は、車両のボデー１４上に搭載され、車体前後左右に張り巡らされる。差動通信線路１２の途中には、適宜、その差動通信線路１２を分岐するための２本のバスバーを内蔵するハブ１６、及び、ネットワークとの分離・着脱を自在にするためのスルーコネクタ１８が設けられる。
【００２４】
差動通信線路１２には、本実施例の差動通信ネットワークとは異なる車載システムに用いられる種類の異なる通信線路やアクチュエータを駆動するパワーライン等のハーネス群２０が並走する部分（図１においてはその一部）がある。並走ハーネス群２０には、差動ハーネスや車両ボデーを帰路とするシングルエンドハーネス等が混在する。差動通信線路１２と並走ハーネス群２０との並走部分は、予めテープ等で密接に束ねられたハーネス束２２となっている。このハーネス束２２の位置は、例えば、車両前部と後部とを繋ぐ車両ドア下の部位などである。
【００２５】
ところで、並走ハーネス群２０のいずれかにその線路に接続されたアクチュエータ等からのノイズ（例えば１０ＭＨｚ〜２０ＭＨｚ）が印加されると、本実施例の差動通信ネットワークのノード１０にノイズが伝搬することがあり、そのため、その差動通信ネットワークに通信障害が生ずることがある。
【００２６】
具体的には、ノイズが印加された並走ハーネス群２０の線路とその線路を含まないハーネス束２２の線路との導体間に電磁結合または静電結合が生ずることにより、ハーネス束２２全体のボデー１４に対する電圧（コモンモード電圧）にノイズが現れることがある。差動通信ネットワークは、ノード１０間で差動通信線路１２を介して差動通信を行うため、コモンモードノイズによる影響は相殺され、通信障害が生ずることはない筈である。しかし、実際には、ノード１０の有する通信回路や差動通信線路１２自体の非対称性が存在することに起因して、コモンモード電圧が差動通信線路１２の２線に逆相で同じように現れることができず、その結果として、コモンモードノイズが差動モードに変換されてノード１０に伝搬することとなる。
【００２７】
そこで、本実施例においては、コモンモードノイズによる影響をできるだけ低減して、ノード１０間での差動通信を適切に行い得るようにノイズ終端回路としてのフィルタ回路を設けた点に特徴を有している。以下、図２乃至図４を参照して、本実施例の特徴部について説明する。
【００２８】
図２は、本実施例の差動通信ネットワークが備えるフィルタ回路３０の構成図を示す。尚、図２（Ａ）には回路構成を、また、図２（Ｂ）には図２（Ａ）に示す回路構成を部品を用いて具体化した回路図を、それぞれ示す。図３は、本実施例の差動通信ネットワークにおけるフィルタ回路３０の挿入位置を表した図を示す。また、図４は、図３に示すフィルタ回路３０における効果を説明するための図を示す。
【００２９】
本実施例の差動通信ネットワークにおいて、差動通信線路１２の各相導体１２ａ，１２ｂ間には、フィルタ回路３０が挿入されている。フィルタ回路３０は、導体１２ａと導体１２ｂとの間に直列に接続されたインピーダンス回路３２とインピーダンス回路３４とを有している。インピーダンス回路３２，３４は、コモンモードノイズの周波数帯域（例えば１０ＭＨｚ〜２０ＭＨｚ）で十分にインピーダンスが小さくなる回路である。インピーダンス回路３２，３４は、具体的には、それぞれ例えば１５０ｐＦの容量を有するコンデンサである。
【００３０】
インピーダンス回路３２とインピーダンス回路３４との接続部には、インピーダンス回路３６の一端が接続されている。インピーダンス回路３６の他端はグラウンド（ボデー１４）に接地されている。インピーダンス回路３６は、ノード１０の通信回路の内部インピーダンスに対して十分に小さなインピーダンスを有する回路である。インピーダンス回路３６は、具体的には、例えば１５０Ωの抵抗値を有する抵抗である。また、このインピーダンスの値は、差動通信線路１２と並走ハーネス群２０とを含むハーネス束２２全体のコモンモードインピーダンスに整合するように調整されている。
【００３１】
すなわち、本実施例の差動通信ネットワークにおいては、フィルタ回路３０として、コモンモードノイズの周波数帯域において十分にインピーダンスが小さくなるインピーダンス回路３２，３４が差動通信線路１２の各相導体１２ａ，１２ｂ間で直列に接続されると共に、それらインピーダンス回路３２，３４の接続点とボデーグラウンド１４との間にノード１０の内部インピーダンスに対して十分に小さなインピーダンスを有する単一のインピーダンス回路３６が介挿される。この場合には、差動通信線路１２の各相対称に、導体１２ａとボデーグラウンド１４との間でインピーダンス回路３２とインピーダンス回路３６とが互いに直列接続され、かつ、導体１２ｂとボデーグラウンド１４との間でインピーダンス回路３４とインピーダンス回路３６とが互いに直列接続される回路が構成される。
【００３２】
かかるフィルタ回路３０の構成においては、コモンモードノイズの周波数帯域において、差動通信線路１２上やノード１０の通信回路に非対称なインピーダンスが存在していても、そのインピーダンスに対して十分に小さなインピーダンスを有するインピーダンス回路３６が存在しかつインピーダンス回路３２，３４が共に低インピーダンスであって、更に、両インピーダンス回路３２，３４が各相で並列に接続されたうえで単一のインピーダンス回路３６に接続されるため、各相の合成インピーダンスは略均一化された値となる。従って、ノード１０の各相の平衡度が高められるので、ノード１０の各相の非対称性が軽減され、その不平衡を補償することができる。このため、外部から差動通信線路１２にコモンモードノイズが流入した場合やノード１０から差動通信線路１２にコモンモードノイズが流出した場合にも、ノード１０間における通信へのコモンモードノイズによる影響（例えば、通信妨害やネットワークからのノイズ放射による他の電子機器への影響）を小さく抑えることが可能となっている。
【００３３】
尚、差動通信線路１２の各相導体１２ａ，１２ｂにおけるフィルタ回路３０が挿入される位置は、ノード１０の通信回路内や分岐路にあるハブ１６内，スルーコネクタ１８内であることでよいが、必ずしもそのすべてである必要はなく、必要に応じて一部のノード１０のみやハブ１６のみであってもよい。一般に、ノード１０間の線路長が長くなると、その間の通信が差動通信線路１２のインピーダンスにより影響を受けることとなる。従って、フィルタ回路３０の挿入位置は、ノード１０間の線路長やノード１０とハブ１６との間の線路長を考慮して決定すればよい。
【００３４】
例えば、ある一つのハブ１６に複数のノード１０が接続されているネットワークにおいて、それら各ノード１０とハブ１６との間の差動通信線路１２の線路長がコモンモードノイズの波長に比べて十分に小さい場合には、フィルタ回路３０をそのハブ１６のみに或いはそれらノード１０の何れか一つに設けることとすればよい。一方、それら各ノード１０とハブ１６との間の差動通信線路１２の線路長がコモンモードノイズの波長に比べて十分に小さくはない場合（例えば、そのノイズ波長と同様以上の長さである場合）には、フィルタ回路３０を各ノード１０内に或いはノード１０とハブ１６との間に設けられたスルーコネクタ１８内に設けることが必要となる。
【００３５】
また、上記の如く、フィルタ回路３０において、インピーダンス回路３６のインピーダンス値は、差動通信線路１２と並走ハーネス群２０とを含むハーネス束２２全体のコモンモードインピーダンスに整合するように調整されている。従って、差動通信線路１２の各相導体１２ａ，１２ｂへのフィルタ回路３０の挿入により、ハーネス束２２全体のコモンモードインピーダンスに対する整合を高めることができる。このため、コモンモードノイズが吸収されて差動通信線路１２上での共振が防止されるので、コモンモードノイズが伝搬し難くなり、ノード１０への電磁ノイズの流入やネットワークからの電磁ノイズの流出を低減することができ、コモンモードノイズが大きな対地電圧又は対地電流となるのを防止することができ、電磁ノイズによる通信妨害やネットワークからのノイズ放射による他の電子機器への影響を効果的に防止することが可能である。
【００３６】
例えば、図３に示す如く、３つのノード１０−１〜１０−３が一つのハブ１６に比較的短い線路長で接続されているときは、そのハブ１６内にフィルタ回路３０を設ける。この構成によれば、並走ハーネス群２０からコモンモードノイズが差動通信線路１２に伝搬されても、或いは、ノード１０から差動通信線路１２にコモンモードノイズが流出しても、フィルタ回路３０の機能により、そのフィルタ回路３０が設けられていない構成に比べて、特にノイズ周波数帯域（例えば１０ＭＨｚ〜２０ＭＨｚ）においてコモンモードノイズのレベルを低減させることが可能である（図４（Ａ）及び（Ｂ））。
【００３７】
このように、本実施例の差動通信ネットワークによれば、フィルタ回路３０により各ノード１０に或いは各ノード１０から伝搬し得るコモンモードノイズを低減することが可能であるので、このため、差動通信線路１２をそのノイズ伝搬を低減するためのシールド線とすることは不要であり、差動通信線路１２を用いてネットワークを構成するうえで簡素化及び低コスト化を図ることが可能である。但し、差動通信線路１２がコモンモードノイズを低減するためのシールド線で構成されていれば、フィルタ回路３０により各ノード１０に伝搬し得るコモンモードノイズの低減を更に効果的に実現することが可能である。
【００３８】
従って、本実施例の差動通信ネットワークによれば、ノード１０間の差動通信へのコモンモードノイズによる影響をできるだけ簡易な構成で小さく抑えることが可能となっている。
【００３９】
尚、上記の第１実施例においては、フィルタ回路３０が特許請求の範囲に記載した「フィルタ回路」に、インピーダンス回路３２，３４が特許請求の範囲に記載した「第１のインピーダンス回路」、「一方側インピーダンス回路」、及び「他方側インピーダンス回路」に、インピーダンス回路３６が特許請求の範囲に記載した「第２のインピーダンス回路」に、それぞれ相当している。
【実施例２】
【００４０】
図５は、本発明の第２実施例の差動通信ネットワークが備えるフィルタ回路１００の構成図を示す。尚、図５（Ａ）には回路構成を、また、図５（Ｂ）には図５（Ａ）に示す回路構成を部品を用いて具体化した回路図を、それぞれ示す。また、図５において、図２に示す構成と同一の構成部分については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００４１】
本実施例の差動通信ネットワークにおいて、差動通信線路１２の各相導体１２ａ，１２ｂ間には、フィルタ回路１００が挿入されている。フィルタ回路１００は、導体１２ａとボデーグラウンド１４との間に互いに直列に接続されたインピーダンス回路１０２とインピーダンス回路１０４とを有していると共に、導体１２ｂとボデーグラウンド１４との間に直列に接続されたインピーダンス回路１０６とインピーダンス回路１０８とを有している。
【００４２】
インピーダンス回路１０２，１０６は、コモンモードノイズの周波数帯域（例えば１０ＭＨｚ〜２０ＭＨｚ）で十分にインピーダンスが小さくなる回路であって、それぞれ例えば１５０ｐＦの容量を有するコンデンサである。また、インピーダンス回路１０４，１０８は、ノード１０の通信回路の内部インピーダンスに対して十分に小さなインピーダンスを有する回路であって、それぞれ例えば１５０Ωの抵抗値を有する抵抗である。尚、インピーダンス回路１０４とインピーダンス回路１０８とのインピーダンス値（抵抗値）は、精度よく一致した値であって、ハーネス束２２全体のコモンモードインピーダンスに整合するように調整されている。
【００４３】
すなわち、本実施例の差動通信ネットワークにおいては、フィルタ回路１００として、コモンモードノイズの周波数帯域において十分にインピーダンスが小さくなるインピーダンス回路１０２，１０６が差動通信線１２の各相に対して並列（対称）に接続されると共に、それらのインピーダンス回路１０２，１０６の他端とボデーグラウンド１４との間にそれぞれ、ノード１０の内部インピーダンスに対して十分に小さくかつ精度よく互いに一致したインピーダンスを有するインピーダンス回路１０４，１０８が介挿される。この場合には、差動通信線路１２の各相対称に、導体１２ａとボデーグラウンド１４との間でインピーダンス回路１０２とインピーダンス回路１０４とが互いに直列接続され、かつ、導体１２ｂとボデーグラウンド１４との間でインピーダンス回路１０６とインピーダンス回路１０８とが互いに直列接続される回路が構成される。
【００４４】
かかるフィルタ回路１００の構成においては、コモンモードノイズの周波数帯域において、差動通信線路１２上やノード１０の通信回路に非対称なインピーダンスが存在していても、そのインピーダンスに対して十分に小さくかつ両者で精度よく一致したインピーダンスを有するインピーダンス回路１０４，１０８が存在しかつインピーダンス回路１０２，１０６が共に低インピーダンスであって、更に、各相で並列にインピーダンス回路１０２がインピーダンス回路１０４にかつインピーダンス回路１０６がインピーダンス回路１０８にそれぞれ接続されるため、各相の合成インピーダンスは略均一化された値となる。従って、ノード１０の各相の平衡度が高められるので、ノード１０の各相の非対称性が軽減され、その不平衡を補償することができる。このため、ノード１０間における通信へのコモンモードノイズによる影響を小さく抑えることが可能となっている。
【００４５】
このように、本実施例の差動通信ネットワークによれば、フィルタ回路１００により各ノード１０に伝搬し得るコモンモードノイズを低減することが可能であるので、このため、差動通信線路１２をそのノイズ伝搬を低減するためのシールド線とすることは不要であり、差動通信線路１２を用いてネットワークを構成するうえで簡素化及び低コスト化を図ることが可能である。従って、ノード１０間の差動通信へのコモンモードノイズによる影響をできるだけ簡易な構成で小さく抑えることが可能となっている。
【００４６】
尚、上記の第２実施例においては、フィルタ回路１００が特許請求の範囲に記載した「フィルタ回路」に、インピーダンス回路１０２，１０６が特許請求の範囲に記載した「第１のインピーダンス回路」に、インピーダンス回路１０４，１０８が特許請求の範囲に記載した「第２のインピーダンス回路」に、それぞれ相当している。
【実施例３】
【００４７】
図６は、本発明の第３実施例の差動通信ネットワークが備えるフィルタ回路１５０の構成図を示す。尚、図６（Ａ）には回路構成を、また、図６（Ｂ）には図６（Ａ）に示す回路構成を部品を用いて具体化した回路図を、それぞれ示す。また、図６において、図２に示す構成と同一の構成部分については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００４８】
本実施例の差動通信ネットワークにおいて、差動通信線路１２の各相導体１２ａ，１２ｂ間には、フィルタ回路１５０が挿入されている。フィルタ回路１５０は、導体１２ａとボデーグラウンド１４との間に互いに直列に接続されたインピーダンス回路１５２とインピーダンス回路１５４とを有していると共に、導体１２ｂとボデーグラウンド１４との間に互いに直列に接続されたインピーダンス回路１５６とインピーダンス回路１５８とを有している。インピーダンス回路１５２とインピーダンス回路１５４との接続部と、インピーダンス回路１５６とインピーダンス回路１５８との接続部との間には、インピーダンス回路１６０が介在されている。
【００４９】
インピーダンス回路１５２，１５６は、ノード１０の通信回路の内部インピーダンスに対して十分に小さなインピーダンスを有する回路であって、それぞれ例えば３６０Ωの抵抗値を有する抵抗である。尚、インピーダンス回路１５２とインピーダンス回路１５６とのインピーダンス値（抵抗値）は、精度よく一致した値であって、ハーネス束２２全体のコモンモードインピーダンスに整合するように調整されている。また、インピーダンス回路１６０は、例えば５６０Ωの抵抗値を有する抵抗である。更に、インピーダンス回路１５４，１５８は、コモンモードノイズの周波数帯域（例えば１０ＭＨｚ〜２０ＭＨｚ）で十分にインピーダンスが小さくなる回路であって、それぞれ例えば２２００ｐＦの容量を有するコンデンサである。
【００５０】
すなわち、本実施例の差動通信ネットワークにおいては、フィルタ回路１５０として、ノード１０の内部インピーダンスに対して十分に小さくかつ精度よく一致したインピーダンスを有するインピーダンス回路１５２，１５６が、差動通信線１２の各相に対して並列（対称）に接続され、かつ、インピーダンス回路１６０を介して各相導体１２ａ，１２ｂ間で互いに直列接続されると共に、それらインピーダンス回路１６０の両端それぞれとボデーグラウンド１４との間にコモンモードノイズの周波数帯域において十分にインピーダンスが小さくなるインピーダンス回路１５４，１５８が介挿される。この場合には、差動通信線路１２の各相対称に、導体１２ａとボデーグラウンド１４との間でインピーダンス回路１５２とインピーダンス回路１５４とが互いに直列接続され、かつ、導体１２ｂとボデーグラウンド１４との間でインピーダンス回路１５６とインピーダンス回路１５８とが互いに直列接続される回路が構成される。
【００５１】
かかるフィルタ回路１５０の構成においては、コモンモードノイズの周波数帯域において、インピーダンス回路１５４，１５８が共に低インピーダンスであるので、インピーダンス回路１５２と１５４との接続点およびインピーダンス回路１５６と１５８との接続点が共に接地されるものとなる。この場合、差動通信線路１２上やノード１０の通信回路に非対称なインピーダンスが存在していても、そのインピーダンスに対して十分に小さくかつ両者で精度よく一致したインピーダンスを有するインピーダンス回路１５２，１５６が存在することによって、各相の合成インピーダンスは略均一化された値となる。従って、ノード１０の各相の平衡度が高められるので、ノード１０の各相の非対称性が軽減され、その不平衡を補償することができる。このため、ノード１０間における通信へのコモンモードノイズによる影響を小さく抑えることが可能となっている。
【００５２】
このように、本実施例の差動通信ネットワークによれば、フィルタ回路１５０により各ノード１０に伝搬し得るコモンモードノイズを低減することが可能であるので、このため、差動通信線路１２をそのノイズ伝搬を低減するためのシールド線とすることは不要であり、差動通信線路１２を用いてネットワークを構成するうえで簡素化及び低コスト化を図ることが可能である。従って、ノード１０間の差動通信へのコモンモードノイズによる影響をできるだけ簡易な構成で小さく抑えることが可能となっている。
【００５３】
また、このフィルタ回路１５０の構成において、差動通信線路１２の各相導体１２ａ，１２ｂに接続するインピーダンス回路は、上記した第１及び第２実施例のフィルタ回路３０，１００の如きコンデンサからなるものではなく、抵抗からなるインピーダンス回路１５２，１５６である。このため、本実施例によれば、差動通信線路１２上を流れるノード間の制御通信信号の波形がコンデンサによりなまされ易くなるのを防止することが可能となっている。
【００５４】
尚、上記の第３実施例においては、フィルタ回路１５０が特許請求の範囲に記載した「フィルタ回路」に、インピーダンス回路１５４，１５８が特許請求の範囲に記載した「第１のインピーダンス回路」に、インピーダンス回路１５２，１５６が特許請求の範囲に記載した「第２のインピーダンス回路」に、それぞれ相当している。
【実施例４】
【００５５】
図７は、本発明の第４実施例である差動通信ネットワークの要部構成図を示す。また、図８は、本実施例の差動通信ネットワークにおける複数のノード１０の接続図の一例を示す。尚、図７及び図８において、図２に示す構成と同一の構成部分については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００５６】
上記した第１乃至第３実施例では、差動通信ネットワークでのコモンモードノイズによる影響をできるだけ低減すべく、差動通信線１２の各相導体１２ａ，１２ｂ間や各相導体とボデーグラウンド１４との間にインピーダンス回路を用いて回路構成されたフィルタ回路３０，１００，１５０を設けることとした。
【００５７】
一般に、ノード１０の通信回路を差動通信線路１２の接続端子側から見た際のアドミタンス行列Ｙは、次式（１）の如く表される。尚、この際、アドミタンス行列Ｙの各要素は、ボデーグラウンド１４に対する差動通信線路１２の各相成分を定量的に表したものである。
【００５８】
通常は、ｙ１２＝ｙ２１が成立するものである。このため、ノード１０が非対称性を有する場合は、そのノード１０において上記したアドミタンス行列Ｙのｙ１１成分とｙ２２成分とは一致しないが、ノード１０が非対称性を有しない場合は、そのノード１０においてはｙ１１＝ｙ２２が成立することとなる。すなわち、アドミタンス行列についてｙ１１＝ｙ２２が成立すれば、そのノード１０の対称性が確保されることとなる。更に、差動通信線路１２にノード１０に対して並列に接続する回路が存在するときは、その並列接続されたノード１０と回路とからなる全体でのアドミタンス行列は、各要素が加算されたものとなる。
【００５９】
従って、非対称性を有するノード１０（そのアドミタンス行列をＹとする。）が存在するときは、アドミタンス行列Ｙｃが次式（２）に示す如き要素を有することとなる回路（不平衡補償回路）２００を構成し、その不平衡補償回路２００を図７に示す如く差動通信線路１２にそのノード１０に対して並列に接続することとすれば、そのノード１０の不平衡を補償できる。
【００６０】
但し、行列要素ｙｃ１１及びｙｃ２２はそれぞれ、ｙ１１＋ｙｃ１１＝ｙ２２＋ｙｃ２２が成立する値である。
【００６１】
すなわち、かかる構成においては、並列接続されるノード１０と不平衡補償回路２００とからなるシステム全体として、そのアドミタンス行列の対角要素が略等しくなるので、各相の対称性が確保され、ネットワーク全体でのコモンモードノイズによる影響を小さく抑制することが可能となる。尚、この不平衡補償回路２００は、差動通信線路１２上で対応のノード１０の近傍に設けることが望ましい。
【００６２】
ところで、上記した不平衡補償回路２００は、センサ類やＥＣＵとしての一つのノード１０に対して一つだけ設ける構成に限らず、複数のノード１０に対して一つだけ設けることとしてもよい。例えば、差動通信線路１２上のハブ１６に、コモンモードノイズの波長に比べて十分に短い線路長の通信線路を介して接続するノード１０が複数あるときは、それら複数のノード１０のアドミタンス行列の総和Ｙに対して加えた結果として得られるアドミタンス行列の対角要素が略等しくなるようなアドミタンス行列Ｙｃを有する不平衡補償回路２００を一つ構成し、その一つの不平衡補償回路２００をその複数のノード１０が接続するハブ１６に設けることとすれば、それら複数のノード１０全体の不平衡を補償できる。
【００６３】
尚、この際、ハブ１６に、ノイズ波長に比べて十分に短いとはいえない線路長（例えば、そのノイズ波長と同様以上の長さ）の通信線路を介して接続するノード１０が存在するときは、ハブ１６側からそのノード１０（ハーネス部分も含む）を見た際のアドミタンス行列を上記した総和Ｙに加えて含ませることとし、その総和Ｙに対して加えた結果として得られるアドミタンス行列の対角要素が略等しくなるようなアドミタンス行列Ｙｃを有する不平衡補償回路２００を一つ構成することとすればよい。
【００６４】
また、本実施例の差動通信ネットワークは、上記の如く、差動通信線路１２に接続する複数のノード１０を備えている。これら複数のノード１０のうちには、差動通信線路１２に接続する通信回路が互いに同等の特性（具体的には、ボデーグラウンド１４に対する差動入力特性）を有するものが存在する。この場合には、これら互いに通信回路が同等の特性を有するノード１０同士を互いの近傍において差動通信線路１２に逆相で接続すること、すなわち、あるノード１０の不平衡を補償する不平衡補償回路２００としてそのノード１０の通信回路と同等の特性を有する他のノード１０を用いることとすれば、ノード１０同士が互いの不平衡補償回路２００として機能することとなるので、そのノード１０の不平衡を補償できる。
【００６５】
この点、例えば、差動通信線路１２上のハブ１６に、コモンモードノイズの波長に比べて十分に短い線路長の通信線路を介して接続するノード１０が複数（図８においては６個）存在し、かつ、それらすべてのノード１０のうちで各ノード１０それぞれが自ノードと同等の特性を有する自ノードとは異なる他ノードと重複することなくペアリングされるときは、図８に示す如く、ペア同士の一対のノード１０それぞれを互いに逆相で差動通信線路１２に略同じ長さの通信線路で接続することとすれば、各ノード１０の不平衡が吸収されて、それら複数のノード１０全体として不平衡を補償することができる。
【００６６】
また同様に、ハブ１６にコモンモードノイズの波長に比べて十分に短いとはいえない線路長（例えば、そのノイズ波長と同様以上の長さ）の通信線路を介して接続するノード１０が複数（図８においては２個）存在し、かつ、それらすべてのノード１０のうちで各ノード１０それぞれが自ノードと同等の特性を有する自ノードとは異なる他ノードと重複することなくペアリングされるときは、図８に示す如く、ペア同士の一対のノード１０それぞれを互いに逆相で差動通信線路１２に略同じ長さの通信線路で接続することとすれば、各ノード１０の不平衡が吸収されて、それら複数のノード１０全体として不平衡を補償することができる。
【００６７】
尚、上記の第４実施例においては、不平衡補償回路２００が特許請求の範囲に記載した「フィルタ回路」に相当している。
【実施例５】
【００６８】
図９は、本発明の第５実施例の差動通信ネットワークが備えるフィルタ回路３００の構成図を示す。図１０は、本実施例のフィルタ回路３００の詳細構成図を示す。また、図１１は、本実施例の差動通信ネットワークの要部構成図を示す。尚、図９乃至図１１において、図２に示す構成と同一の構成部分については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００６９】
本実施例の差動通信ネットワークにおいて、差動通信線路１２の各相導体１２ａ，１２ｂには、フィルタ回路３００が接続されている。フィルタ回路３００は、コモンモードノイズの周波数帯域（例えば１０ＭＨｚ〜２０ＭＨｚ）で十分にコモンモードインピーダンスが小さくかつ通信で使用する周波数帯域で差動インピーダンスが大きくなる回路である。フィルタ回路３００は、図９に示す如く、各相導体１２ａ，１２ｂ（具体的には、各相導体１２ａ，１２ｂから分岐してその導体１２ａ，１２に接続した分岐ライン３０２ａ，３０２ｂ）が互いに逆向きに誘導結合した相互インダクタンス素子３０４を有している。
【００７０】
相互インダクタンス素子３０４は、磁性体コア３０６からなっている。磁性体コア３０６は、図１０（Ａ）に示す如く環状に或いは図１０（Ｂ）に示す如く棒状に形成されている。差動通信線路１２の導体１２ａから分岐した分岐ライン３０２ａと導体１２ｂから分岐した分岐ライン３０２ｂとは、互いに同じ巻数であるが、互いに逆向きに単一の磁性体コア３０６に巻かれている。すなわち、分岐ライン３０２ａが磁性体コア３０６に巻かれた際の導体１２ａ側からボデーグラウンド１４側にかけての巻き方向と、分岐ライン３０２ｂが磁性体コア３０６に巻かれた際の導体１２ｂ側からボデーグラウンド１４側にかけての巻き方向とが、磁性体コア３０６の環状に或いは棒状に延びる方向に対して互いに逆向きである。
【００７１】
分岐ライン３０２ａには、相互インダクタンス素子３０４の下流側にインピーダンス回路３１０の一端が接続されている。また、分岐ライン３０２ｂには、相互インダクタンス素子３０４の下流側にインピーダンス回路３１２の一端が接続されている。インピーダンス回路３１０，３１２はそれぞれ、差動通信線路１２上における通信信号の低周波成分が漏れないように、差動インピーダンスを大きくするためのコンデンサであり、互いに精度よく一致したインピーダンスを有している。インピーダンス回路３１０の他端及びインピーダンス回路３１２の他端は共にボデーグラウンド１４に接地されている。
【００７２】
かかるフィルタ回路３００においては、相互インダクタンス素子３０４の作用により、コモンモードノイズの周波数帯域（例えば１０ＭＨｚ〜２０ＭＨｚ）で十分にインピーダンスが小さくかつ通信で使用する周波数帯域で差動インピーダンスが大きくなる。すなわち、導体１２ａ，１２ｂに差動通信信号が流れる場合は、分岐ライン３０２ａ，３０２ｂに流れる電流によってそれぞれ発生する磁束が互いに打ち消し合うので、通信周波数帯で差動インピーダンスが大きくなる。一方、導体１２ａ，１２ｂの何れか一方（例えば導体１２ａ）にコモンモードノイズが重畳した場合は、そのノイズ電流によって発生する磁束変化により他方の導体１２ｂ，１２ａ（例えば導体１２ｂ）にその磁束変化に応じた起電力が誘起されてそのノイズ電流と略同じ量の電流が流通するので、コモンモードインピーダンスが小さくなる。
【００７３】
このように、本実施例の差動通信ネットワークにおいては、導体１２ａ，１２ｂとボデーグラウンド１４との間に設けられたフィルタ回路３００により、差動通信線路１２と地板との間のコモンモードインピーダンスを低減させることができ、各ノード１０に或いは各ノード１０から伝搬し得るコモンモードノイズを低減することが可能である。この点、ノード１０の各相の平衡度が高められ、ノード１０の各相の非対称性が軽減され、その不平衡を補償することができるので、外部から差動通信線路１２にコモンモードノイズが流入した場合やノード１０から差動通信線路１２にコモンモードノイズが流出した場合にも、そのコモンモードノイズが大きな対地電圧や対地電流となるのを防止することができる。
【００７４】
また、かかる構成においては、ノード間に伝搬するノイズを低減するうえで差動通信線路１２をシールド線とすることは不要であり、差動通信線路１２を用いてネットワークを構成するうえで簡素化及び低コスト化を図ることが可能である。従って、本実施例の差動通信ネットワークによれば、ノード１０間の差動通信へのコモンモードノイズによる影響をできるだけ簡易な構成で小さく抑えることが可能となっている。
【００７５】
ところで、上記の第５実施例において、コモンモードノイズの波長が差動通信線路１２の線路長に比べて十分に長い場合は、上記したフィルタ回路３００を、図１１（Ａ）に示す如くノード１０内に差動通信線路１２と通信回路３２０との間に設置すること、或いは、図１１（Ｂ）に示す如く差動通信線路１２の分岐路にあるハブ３４０内に挿入することとすればよい。かかる構成によれば、差動通信線路１２と地板との間のコモンモードインピーダンスを低減させることができ、上記した効果を得ることが可能となる。
【実施例６】
【００７６】
図１２は、本発明の第６実施例の差動通信ネットワークが備えるフィルタ回路４００の構成図を示す。また、図１３は、本実施例の差動通信ネットワークにおける複数のノード１０の接続図の一例図を示す。尚、図１２及び図１３において、図２及び図９に示す構成と同一の構成部分については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００７７】
本実施例の差動通信ネットワークにおいて、差動通信線路１２の各相導体１２ａ，１２ｂには、フィルタ回路４００が接続されている。フィルタ回路４００は、コモンモードノイズの周波数帯域（例えば１０ＭＨｚ〜２０ＭＨｚ）で十分にコモンモードインピーダンスが小さくかつ通信で使用する周波数帯域で差動インピーダンスが大きくなり、更に、ネットワーク全体のコモンモードインピーダンスに整合するインピーダンスを有する回路である。
【００７８】
フィルタ回路４００は、上記した第５実施例のフィルタ回路３００と同様に、磁性体コア３０６からなる相互インダクタンス素子３０４を有している。このフィルタ回路４００において、分岐ライン３０２ａに一端が接続されたインピーダンス回路３１０の他端、及び、分岐ライン３０２ｂに一端が接続されたインピーダンス回路３１２の他端は、単一のインピーダンス回路４０２を介してボデーグラウンド１４に設置されている。このインピーダンス回路４０２は、ネットワーク全体のコモンモードインピーダンスに略整合するインピーダンスを有しており、具体的には、１５０Ωの抵抗値を有する抵抗である。
【００７９】
かかるフィルタ回路４００の構成においては、上記した第５実施例のフィルタ回路３００と同様に差動通信線路１２と地板との間のコモンモードインピーダンスを低減させることができるので、上記した効果を実現することができると共に、更に、ネットワーク全体のコモンモードインピーダンスに対する整合を高めることができるので、コモンモードノイズを吸収して差動通信線路１２上での共振を防止することができる。
【００８０】
このため、本実施例の差動通信ネットワークにおいては、外部から差動通信線路１２にコモンモードノイズが流入した場合やノード１０から差動通信線路１２にコモンモードノイズが流出した場合にも、そのコモンモードノイズが大きな対地電圧や対地電流となるのを防止することができ、これにより、電磁ノイズによる通信妨害やネットワークからのノイズ放射による他の電子機器への影響を更に効果的に防止することが可能となる。
【００８１】
ところで、上記の第６実施例において、コモンモードノイズの波長が差動通信線路１２の線路長に比べて十分長くはない場合は、上記したフィルタ回路４００を、図１３に示す如くネットワークの両端にあるハブ４２０，４２２に内蔵させることとすればよい。かかる構成によれば、ネットワーク全体のコモンモードインピーダンスに対する整合を高めることができるので、コモンモードノイズを吸収して差動通信線路１２上での共振を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明の第１実施例である差動通信ネットワークの構成図である。
【図２】本実施例の差動通信ネットワークが備えるフィルタ回路の構成図である。
【図３】本実施例の差動通信ネットワークにおけるフィルタ回路の挿入位置を表した図である。
【図４】図３に示すフィルタ回路における効果を説明するための図である。
【図５】本発明の第２実施例の差動通信ネットワークが備えるフィルタ回路の構成図である。
【図６】本発明の第３実施例の差動通信ネットワークが備えるフィルタ回路の構成図である。
【図７】本発明の第４実施例である差動通信ネットワークの要部構成図である。
【図８】本実施例の差動通信ネットワークにおける複数のノードの接続図の一例である。
【図９】本発明の第５実施例の差動通信ネットワークが備えるフィルタ回路の構成図である。
【図１０】本実施例のフィルタ回路の詳細構成図である。
【図１１】本実施例の差動通信ネットワークの要部構成図である。
【図１２】本発明の第５実施例の差動通信ネットワークが備えるフィルタ回路の構成図である。
【図１３】本実施例の差動通信ネットワークにおける複数のノードの接続図の一例図である。
【符号の説明】
【００８３】
１０ ノード
１２ 差動通信線路
１２ａ，１２ｂ 各相導体
１６ ハブ
１８ スルーコネクタ
３０，１００，１５０，３００，４００ フィルタ回路
３２〜３６，１０２〜１０８，１５２〜１６０，４０２ インピーダンス回路
２００ 不平衡補償回路
３０４ 相互インダクタンス素子
３０６ 磁性体コア
【技術分野】
【０００１】
本発明は、差動通信ネットワークに係り、特に、差動通信線路を介したノード間での差動通信をコモンモードノイズが妨害するのを低減するうえで好適な差動通信ネットワークに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、差動通信線路を介して接続された複数のノードを備える差動通信ネットワークが知られている（例えば、特許文献１及び２参照）。このネットワークは、差動通信線路として２本の通信線路を有しており、２本の通信線路間に電位差が生じるような差動信号を流すことによりノード間での差動通信を行う。差動通信は、外部からノードへのコモンモード電磁ノイズの流入を低減することができるので、従って、かかるネットワークシステムによれば、特に高周波の信号伝送に対して、外部からのノイズが伝搬するのを抑制することが可能となっている。
【特許文献１】特許第３１６６５７１号公報
【特許文献２】特開２００４−９６３５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
一般に、２本の通信線路を用いて差動通信を行うネットワークにおいては、その差動通信を適切に行ううえで、ノードの通信回路が対称性を有していることが望ましい。しかし、ノードの通信回路を対称性が満たされるように構成することは困難であり、非対称性を有することがある。この点、コモンモードノイズによる電圧は、理想的には２本の通信線路に逆相で同じように現れるので、そのノイズの影響は相殺される筈であるが、上記の如くノードの通信回路に非対称性があるときは、２本の通信線路に逆相で同じように現れなくなるので、そのノイズの影響が顕在化するおそれがある。そこで、上記した特許文献１記載の差動通信ネットワークにおいては、ネットワークの平衡度を改善してコモンモードノイズの影響を小さく抑えるため、通信線路に介在されたトランスの二次側のセンタータップをコンデンサを介して接地すると共に、そのセンタータップを２つの通信線路それぞれにインピーダンス回路を介して接続する。しかし、かかる構成では、トランスを設ける必要があるため、製造コストがかかるという問題がある。
【０００４】
また、上記した特許文献２記載の差動通信ネットワークにおいては、コモンモードノイズによる影響を抑えるため、送信側又は受信側に通信線路の特性インピーダンスより定まる終端インピーダンスを有する素子を各導体からセンタータップにて接続する。かかる構成によれば、ネットワークのコモンモードインピーダンスに対して整合するため、ノードへの電磁ノイズの流入やネットワークからの電磁ノイズの流出を低減することができる。しかし、この構成は、一対一のノード間における差動伝送路に対応したものであり、複数のノードが並列バスで接続されたネットワークには適用できないものである。
【０００５】
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、差動通信においてコモンモードノイズによる影響をできるだけ簡易な構成で小さく抑えることが可能な差動通信ネットワークを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的は、複数のノードを互いに接続させる差動通信線路と、前記差動通信線路に挿入され、該差動通信線路を介したノード間での通信がコモンモードノイズにより妨害されるのを低減するフィルタ回路と、を備える差動通信ネットワークであって、前記フィルタ回路は、前記差動通信線路への挿入位置近傍にあるノードの各相の不平衡を補償し、及び／又は、当該ネットワークのコモンモードインピーダンスに略整合するインピーダンスを有し、前記差動通信線路の各相導体は、前記フィルタ回路を介して接地される差動通信ネットワークにより達成される。
【０００７】
この態様の発明において、フィルタ回路は、差動通信線路への挿入位置近傍にあるノードの各相の不平衡を補償し、及び／又は、ネットワークのコモンモードインピーダンスに略整合するインピーダンスを有している。また、差動通信線路の各相導体は、そのフィルタ回路を介して接地されている。このため、かかる構成によれば、簡易な回路でノードの各相の平衡度を高めることができ又はネットワーク全体のコモンモードインピーダンスに対する整合を高めることができるので、ノード間通信へのコモンモードノイズによる影響を簡易な構成で小さく抑えることが可能となっている。
【０００８】
尚、上記した差動通信ネットワークにおいて、前記フィルタ回路は、前記差動通信線路の両導体間で対称性が確保されるように、コモンモードノイズの周波数帯域でインピーダンスを小さくする第１のインピーダンス回路と、ノードの内部インピーダンスよりも十分に小さいインピーダンス又は該ネットワークのコモンモードインピーダンスに略整合するインピーダンスを有する第２のインピーダンス回路と、からなることとしてもよい。
【０００９】
この場合、前記第１のインピーダンス回路と前記第２のインピーダンス回路とは、前記差動通信線路の導体とグラウンドとの間で互いに直列接続されていることとすればよい。
【００１０】
また、前記第１のインピーダンス回路は、前記差動通信線路の一方の導体に接続される一方側インピーダンス回路と、前記差動通信線路の他方の導体に接続される他方側インピーダンス回路と、からなり、前記一方側インピーダンス回路及び前記他方側インピーダンス回路はそれぞれ、共通の前記第２のインピーダンス回路を介してグラウンドに接続されていることとすればよい。
【００１１】
また、上記した差動通信ネットワークにおいて、前記フィルタ回路は、前記差動通信線路に接続するノードの差動入力特性に関するアドミタンス行列に加えた結果として得られるアドミタンス行列の対角要素が等しくなるようなアドミタンス行列を有することとしてもよい。
【００１２】
更に、上記した差動通信ネットワークにおいて、前記フィルタ回路は、前記差動通信線路のハブ又はスルーコネクタに内蔵されていることとしてもよい。
【００１３】
また、上記した差動通信ネットワークにおいて、前記フィルタ回路は、互いに同等の差動入力特性を有し、かつ、互いの近傍において前記差動通信線路に互いに逆相で接続されたノード同士であることとしてもよい。
【００１４】
この場合、前記ノード同士はそれぞれ、前記差動通信線路のハブに略同じ長さの通信線路で接続されていることが望ましい。
【００１５】
また、上記した差動通信ネットワークにおいて、前記フィルタ回路は、前記差動通信線路の各相導体が逆向きに誘導結合した相互インダクタンス素子を有することとしてもよい。
【００１６】
この場合、前記相互インダクタンス素子は、前記差動通信線路の各相導体が互いに逆向きに巻かれた磁性体コアからなることとすればよい。
【００１７】
尚、本発明において、「逆向き」とは、差動通信線路の一方の相の導体に電流（例えばグラウンド側へ向けて）が流れたときに他方の相の導体に同方向の電流（例えばグラウンド側へ向けて）が流れることをいう。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、差動通信においてコモンモードノイズによる影響をできるだけ簡易な構成で小さく抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面を用いて、本発明の具体的な実施の形態について説明する。
【実施例１】
【００２０】
図１は、本発明の第１実施例である差動通信ネットワークの構成図を示す。本実施例の差動通信ネットワークは、車両に搭載される、ノード間の制御通信のために複数のノードが並列にバス接続されたネットワークである。この差動通信ネットワークは、図１に示す如く、複数のノード１０と、それら複数のノード１０を互いに接続させる差動通信線路１２と、を備えている。
【００２１】
各ノード１０はそれぞれ、車両の状態を検出するためのセンサ類やセンサからの情報に基づいてアクチュエータをコントロールする制御用のコントローラ（以下、ＥＣＵと称す）である。また、差動通信線路１２は、センサやＥＣＵの間での制御通信信号を媒介する線路であって、２本一組のツイスト線よりなっている。以下、この差動通信線路１２の各相導体を１２ａ，１２ｂとする。差動通信線路１２の各相導体１２ａ，１２ｂには、互いに逆相の差動モード電流が流れ、電位差が生じるような差動信号が流れる。
【００２２】
各ノード１０にはそれぞれ、通信回路が設けられている。ノード１０は、通信回路において差動通信線路１２での通信プロトコルに従って送信データや受信データを変換して他のノード１０との差動通信線路１２を介した通信を行う。
【００２３】
差動通信線路１２は、車両のボデー１４上に搭載され、車体前後左右に張り巡らされる。差動通信線路１２の途中には、適宜、その差動通信線路１２を分岐するための２本のバスバーを内蔵するハブ１６、及び、ネットワークとの分離・着脱を自在にするためのスルーコネクタ１８が設けられる。
【００２４】
差動通信線路１２には、本実施例の差動通信ネットワークとは異なる車載システムに用いられる種類の異なる通信線路やアクチュエータを駆動するパワーライン等のハーネス群２０が並走する部分（図１においてはその一部）がある。並走ハーネス群２０には、差動ハーネスや車両ボデーを帰路とするシングルエンドハーネス等が混在する。差動通信線路１２と並走ハーネス群２０との並走部分は、予めテープ等で密接に束ねられたハーネス束２２となっている。このハーネス束２２の位置は、例えば、車両前部と後部とを繋ぐ車両ドア下の部位などである。
【００２５】
ところで、並走ハーネス群２０のいずれかにその線路に接続されたアクチュエータ等からのノイズ（例えば１０ＭＨｚ〜２０ＭＨｚ）が印加されると、本実施例の差動通信ネットワークのノード１０にノイズが伝搬することがあり、そのため、その差動通信ネットワークに通信障害が生ずることがある。
【００２６】
具体的には、ノイズが印加された並走ハーネス群２０の線路とその線路を含まないハーネス束２２の線路との導体間に電磁結合または静電結合が生ずることにより、ハーネス束２２全体のボデー１４に対する電圧（コモンモード電圧）にノイズが現れることがある。差動通信ネットワークは、ノード１０間で差動通信線路１２を介して差動通信を行うため、コモンモードノイズによる影響は相殺され、通信障害が生ずることはない筈である。しかし、実際には、ノード１０の有する通信回路や差動通信線路１２自体の非対称性が存在することに起因して、コモンモード電圧が差動通信線路１２の２線に逆相で同じように現れることができず、その結果として、コモンモードノイズが差動モードに変換されてノード１０に伝搬することとなる。
【００２７】
そこで、本実施例においては、コモンモードノイズによる影響をできるだけ低減して、ノード１０間での差動通信を適切に行い得るようにノイズ終端回路としてのフィルタ回路を設けた点に特徴を有している。以下、図２乃至図４を参照して、本実施例の特徴部について説明する。
【００２８】
図２は、本実施例の差動通信ネットワークが備えるフィルタ回路３０の構成図を示す。尚、図２（Ａ）には回路構成を、また、図２（Ｂ）には図２（Ａ）に示す回路構成を部品を用いて具体化した回路図を、それぞれ示す。図３は、本実施例の差動通信ネットワークにおけるフィルタ回路３０の挿入位置を表した図を示す。また、図４は、図３に示すフィルタ回路３０における効果を説明するための図を示す。
【００２９】
本実施例の差動通信ネットワークにおいて、差動通信線路１２の各相導体１２ａ，１２ｂ間には、フィルタ回路３０が挿入されている。フィルタ回路３０は、導体１２ａと導体１２ｂとの間に直列に接続されたインピーダンス回路３２とインピーダンス回路３４とを有している。インピーダンス回路３２，３４は、コモンモードノイズの周波数帯域（例えば１０ＭＨｚ〜２０ＭＨｚ）で十分にインピーダンスが小さくなる回路である。インピーダンス回路３２，３４は、具体的には、それぞれ例えば１５０ｐＦの容量を有するコンデンサである。
【００３０】
インピーダンス回路３２とインピーダンス回路３４との接続部には、インピーダンス回路３６の一端が接続されている。インピーダンス回路３６の他端はグラウンド（ボデー１４）に接地されている。インピーダンス回路３６は、ノード１０の通信回路の内部インピーダンスに対して十分に小さなインピーダンスを有する回路である。インピーダンス回路３６は、具体的には、例えば１５０Ωの抵抗値を有する抵抗である。また、このインピーダンスの値は、差動通信線路１２と並走ハーネス群２０とを含むハーネス束２２全体のコモンモードインピーダンスに整合するように調整されている。
【００３１】
すなわち、本実施例の差動通信ネットワークにおいては、フィルタ回路３０として、コモンモードノイズの周波数帯域において十分にインピーダンスが小さくなるインピーダンス回路３２，３４が差動通信線路１２の各相導体１２ａ，１２ｂ間で直列に接続されると共に、それらインピーダンス回路３２，３４の接続点とボデーグラウンド１４との間にノード１０の内部インピーダンスに対して十分に小さなインピーダンスを有する単一のインピーダンス回路３６が介挿される。この場合には、差動通信線路１２の各相対称に、導体１２ａとボデーグラウンド１４との間でインピーダンス回路３２とインピーダンス回路３６とが互いに直列接続され、かつ、導体１２ｂとボデーグラウンド１４との間でインピーダンス回路３４とインピーダンス回路３６とが互いに直列接続される回路が構成される。
【００３２】
かかるフィルタ回路３０の構成においては、コモンモードノイズの周波数帯域において、差動通信線路１２上やノード１０の通信回路に非対称なインピーダンスが存在していても、そのインピーダンスに対して十分に小さなインピーダンスを有するインピーダンス回路３６が存在しかつインピーダンス回路３２，３４が共に低インピーダンスであって、更に、両インピーダンス回路３２，３４が各相で並列に接続されたうえで単一のインピーダンス回路３６に接続されるため、各相の合成インピーダンスは略均一化された値となる。従って、ノード１０の各相の平衡度が高められるので、ノード１０の各相の非対称性が軽減され、その不平衡を補償することができる。このため、外部から差動通信線路１２にコモンモードノイズが流入した場合やノード１０から差動通信線路１２にコモンモードノイズが流出した場合にも、ノード１０間における通信へのコモンモードノイズによる影響（例えば、通信妨害やネットワークからのノイズ放射による他の電子機器への影響）を小さく抑えることが可能となっている。
【００３３】
尚、差動通信線路１２の各相導体１２ａ，１２ｂにおけるフィルタ回路３０が挿入される位置は、ノード１０の通信回路内や分岐路にあるハブ１６内，スルーコネクタ１８内であることでよいが、必ずしもそのすべてである必要はなく、必要に応じて一部のノード１０のみやハブ１６のみであってもよい。一般に、ノード１０間の線路長が長くなると、その間の通信が差動通信線路１２のインピーダンスにより影響を受けることとなる。従って、フィルタ回路３０の挿入位置は、ノード１０間の線路長やノード１０とハブ１６との間の線路長を考慮して決定すればよい。
【００３４】
例えば、ある一つのハブ１６に複数のノード１０が接続されているネットワークにおいて、それら各ノード１０とハブ１６との間の差動通信線路１２の線路長がコモンモードノイズの波長に比べて十分に小さい場合には、フィルタ回路３０をそのハブ１６のみに或いはそれらノード１０の何れか一つに設けることとすればよい。一方、それら各ノード１０とハブ１６との間の差動通信線路１２の線路長がコモンモードノイズの波長に比べて十分に小さくはない場合（例えば、そのノイズ波長と同様以上の長さである場合）には、フィルタ回路３０を各ノード１０内に或いはノード１０とハブ１６との間に設けられたスルーコネクタ１８内に設けることが必要となる。
【００３５】
また、上記の如く、フィルタ回路３０において、インピーダンス回路３６のインピーダンス値は、差動通信線路１２と並走ハーネス群２０とを含むハーネス束２２全体のコモンモードインピーダンスに整合するように調整されている。従って、差動通信線路１２の各相導体１２ａ，１２ｂへのフィルタ回路３０の挿入により、ハーネス束２２全体のコモンモードインピーダンスに対する整合を高めることができる。このため、コモンモードノイズが吸収されて差動通信線路１２上での共振が防止されるので、コモンモードノイズが伝搬し難くなり、ノード１０への電磁ノイズの流入やネットワークからの電磁ノイズの流出を低減することができ、コモンモードノイズが大きな対地電圧又は対地電流となるのを防止することができ、電磁ノイズによる通信妨害やネットワークからのノイズ放射による他の電子機器への影響を効果的に防止することが可能である。
【００３６】
例えば、図３に示す如く、３つのノード１０−１〜１０−３が一つのハブ１６に比較的短い線路長で接続されているときは、そのハブ１６内にフィルタ回路３０を設ける。この構成によれば、並走ハーネス群２０からコモンモードノイズが差動通信線路１２に伝搬されても、或いは、ノード１０から差動通信線路１２にコモンモードノイズが流出しても、フィルタ回路３０の機能により、そのフィルタ回路３０が設けられていない構成に比べて、特にノイズ周波数帯域（例えば１０ＭＨｚ〜２０ＭＨｚ）においてコモンモードノイズのレベルを低減させることが可能である（図４（Ａ）及び（Ｂ））。
【００３７】
このように、本実施例の差動通信ネットワークによれば、フィルタ回路３０により各ノード１０に或いは各ノード１０から伝搬し得るコモンモードノイズを低減することが可能であるので、このため、差動通信線路１２をそのノイズ伝搬を低減するためのシールド線とすることは不要であり、差動通信線路１２を用いてネットワークを構成するうえで簡素化及び低コスト化を図ることが可能である。但し、差動通信線路１２がコモンモードノイズを低減するためのシールド線で構成されていれば、フィルタ回路３０により各ノード１０に伝搬し得るコモンモードノイズの低減を更に効果的に実現することが可能である。
【００３８】
従って、本実施例の差動通信ネットワークによれば、ノード１０間の差動通信へのコモンモードノイズによる影響をできるだけ簡易な構成で小さく抑えることが可能となっている。
【００３９】
尚、上記の第１実施例においては、フィルタ回路３０が特許請求の範囲に記載した「フィルタ回路」に、インピーダンス回路３２，３４が特許請求の範囲に記載した「第１のインピーダンス回路」、「一方側インピーダンス回路」、及び「他方側インピーダンス回路」に、インピーダンス回路３６が特許請求の範囲に記載した「第２のインピーダンス回路」に、それぞれ相当している。
【実施例２】
【００４０】
図５は、本発明の第２実施例の差動通信ネットワークが備えるフィルタ回路１００の構成図を示す。尚、図５（Ａ）には回路構成を、また、図５（Ｂ）には図５（Ａ）に示す回路構成を部品を用いて具体化した回路図を、それぞれ示す。また、図５において、図２に示す構成と同一の構成部分については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００４１】
本実施例の差動通信ネットワークにおいて、差動通信線路１２の各相導体１２ａ，１２ｂ間には、フィルタ回路１００が挿入されている。フィルタ回路１００は、導体１２ａとボデーグラウンド１４との間に互いに直列に接続されたインピーダンス回路１０２とインピーダンス回路１０４とを有していると共に、導体１２ｂとボデーグラウンド１４との間に直列に接続されたインピーダンス回路１０６とインピーダンス回路１０８とを有している。
【００４２】
インピーダンス回路１０２，１０６は、コモンモードノイズの周波数帯域（例えば１０ＭＨｚ〜２０ＭＨｚ）で十分にインピーダンスが小さくなる回路であって、それぞれ例えば１５０ｐＦの容量を有するコンデンサである。また、インピーダンス回路１０４，１０８は、ノード１０の通信回路の内部インピーダンスに対して十分に小さなインピーダンスを有する回路であって、それぞれ例えば１５０Ωの抵抗値を有する抵抗である。尚、インピーダンス回路１０４とインピーダンス回路１０８とのインピーダンス値（抵抗値）は、精度よく一致した値であって、ハーネス束２２全体のコモンモードインピーダンスに整合するように調整されている。
【００４３】
すなわち、本実施例の差動通信ネットワークにおいては、フィルタ回路１００として、コモンモードノイズの周波数帯域において十分にインピーダンスが小さくなるインピーダンス回路１０２，１０６が差動通信線１２の各相に対して並列（対称）に接続されると共に、それらのインピーダンス回路１０２，１０６の他端とボデーグラウンド１４との間にそれぞれ、ノード１０の内部インピーダンスに対して十分に小さくかつ精度よく互いに一致したインピーダンスを有するインピーダンス回路１０４，１０８が介挿される。この場合には、差動通信線路１２の各相対称に、導体１２ａとボデーグラウンド１４との間でインピーダンス回路１０２とインピーダンス回路１０４とが互いに直列接続され、かつ、導体１２ｂとボデーグラウンド１４との間でインピーダンス回路１０６とインピーダンス回路１０８とが互いに直列接続される回路が構成される。
【００４４】
かかるフィルタ回路１００の構成においては、コモンモードノイズの周波数帯域において、差動通信線路１２上やノード１０の通信回路に非対称なインピーダンスが存在していても、そのインピーダンスに対して十分に小さくかつ両者で精度よく一致したインピーダンスを有するインピーダンス回路１０４，１０８が存在しかつインピーダンス回路１０２，１０６が共に低インピーダンスであって、更に、各相で並列にインピーダンス回路１０２がインピーダンス回路１０４にかつインピーダンス回路１０６がインピーダンス回路１０８にそれぞれ接続されるため、各相の合成インピーダンスは略均一化された値となる。従って、ノード１０の各相の平衡度が高められるので、ノード１０の各相の非対称性が軽減され、その不平衡を補償することができる。このため、ノード１０間における通信へのコモンモードノイズによる影響を小さく抑えることが可能となっている。
【００４５】
このように、本実施例の差動通信ネットワークによれば、フィルタ回路１００により各ノード１０に伝搬し得るコモンモードノイズを低減することが可能であるので、このため、差動通信線路１２をそのノイズ伝搬を低減するためのシールド線とすることは不要であり、差動通信線路１２を用いてネットワークを構成するうえで簡素化及び低コスト化を図ることが可能である。従って、ノード１０間の差動通信へのコモンモードノイズによる影響をできるだけ簡易な構成で小さく抑えることが可能となっている。
【００４６】
尚、上記の第２実施例においては、フィルタ回路１００が特許請求の範囲に記載した「フィルタ回路」に、インピーダンス回路１０２，１０６が特許請求の範囲に記載した「第１のインピーダンス回路」に、インピーダンス回路１０４，１０８が特許請求の範囲に記載した「第２のインピーダンス回路」に、それぞれ相当している。
【実施例３】
【００４７】
図６は、本発明の第３実施例の差動通信ネットワークが備えるフィルタ回路１５０の構成図を示す。尚、図６（Ａ）には回路構成を、また、図６（Ｂ）には図６（Ａ）に示す回路構成を部品を用いて具体化した回路図を、それぞれ示す。また、図６において、図２に示す構成と同一の構成部分については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００４８】
本実施例の差動通信ネットワークにおいて、差動通信線路１２の各相導体１２ａ，１２ｂ間には、フィルタ回路１５０が挿入されている。フィルタ回路１５０は、導体１２ａとボデーグラウンド１４との間に互いに直列に接続されたインピーダンス回路１５２とインピーダンス回路１５４とを有していると共に、導体１２ｂとボデーグラウンド１４との間に互いに直列に接続されたインピーダンス回路１５６とインピーダンス回路１５８とを有している。インピーダンス回路１５２とインピーダンス回路１５４との接続部と、インピーダンス回路１５６とインピーダンス回路１５８との接続部との間には、インピーダンス回路１６０が介在されている。
【００４９】
インピーダンス回路１５２，１５６は、ノード１０の通信回路の内部インピーダンスに対して十分に小さなインピーダンスを有する回路であって、それぞれ例えば３６０Ωの抵抗値を有する抵抗である。尚、インピーダンス回路１５２とインピーダンス回路１５６とのインピーダンス値（抵抗値）は、精度よく一致した値であって、ハーネス束２２全体のコモンモードインピーダンスに整合するように調整されている。また、インピーダンス回路１６０は、例えば５６０Ωの抵抗値を有する抵抗である。更に、インピーダンス回路１５４，１５８は、コモンモードノイズの周波数帯域（例えば１０ＭＨｚ〜２０ＭＨｚ）で十分にインピーダンスが小さくなる回路であって、それぞれ例えば２２００ｐＦの容量を有するコンデンサである。
【００５０】
すなわち、本実施例の差動通信ネットワークにおいては、フィルタ回路１５０として、ノード１０の内部インピーダンスに対して十分に小さくかつ精度よく一致したインピーダンスを有するインピーダンス回路１５２，１５６が、差動通信線１２の各相に対して並列（対称）に接続され、かつ、インピーダンス回路１６０を介して各相導体１２ａ，１２ｂ間で互いに直列接続されると共に、それらインピーダンス回路１６０の両端それぞれとボデーグラウンド１４との間にコモンモードノイズの周波数帯域において十分にインピーダンスが小さくなるインピーダンス回路１５４，１５８が介挿される。この場合には、差動通信線路１２の各相対称に、導体１２ａとボデーグラウンド１４との間でインピーダンス回路１５２とインピーダンス回路１５４とが互いに直列接続され、かつ、導体１２ｂとボデーグラウンド１４との間でインピーダンス回路１５６とインピーダンス回路１５８とが互いに直列接続される回路が構成される。
【００５１】
かかるフィルタ回路１５０の構成においては、コモンモードノイズの周波数帯域において、インピーダンス回路１５４，１５８が共に低インピーダンスであるので、インピーダンス回路１５２と１５４との接続点およびインピーダンス回路１５６と１５８との接続点が共に接地されるものとなる。この場合、差動通信線路１２上やノード１０の通信回路に非対称なインピーダンスが存在していても、そのインピーダンスに対して十分に小さくかつ両者で精度よく一致したインピーダンスを有するインピーダンス回路１５２，１５６が存在することによって、各相の合成インピーダンスは略均一化された値となる。従って、ノード１０の各相の平衡度が高められるので、ノード１０の各相の非対称性が軽減され、その不平衡を補償することができる。このため、ノード１０間における通信へのコモンモードノイズによる影響を小さく抑えることが可能となっている。
【００５２】
このように、本実施例の差動通信ネットワークによれば、フィルタ回路１５０により各ノード１０に伝搬し得るコモンモードノイズを低減することが可能であるので、このため、差動通信線路１２をそのノイズ伝搬を低減するためのシールド線とすることは不要であり、差動通信線路１２を用いてネットワークを構成するうえで簡素化及び低コスト化を図ることが可能である。従って、ノード１０間の差動通信へのコモンモードノイズによる影響をできるだけ簡易な構成で小さく抑えることが可能となっている。
【００５３】
また、このフィルタ回路１５０の構成において、差動通信線路１２の各相導体１２ａ，１２ｂに接続するインピーダンス回路は、上記した第１及び第２実施例のフィルタ回路３０，１００の如きコンデンサからなるものではなく、抵抗からなるインピーダンス回路１５２，１５６である。このため、本実施例によれば、差動通信線路１２上を流れるノード間の制御通信信号の波形がコンデンサによりなまされ易くなるのを防止することが可能となっている。
【００５４】
尚、上記の第３実施例においては、フィルタ回路１５０が特許請求の範囲に記載した「フィルタ回路」に、インピーダンス回路１５４，１５８が特許請求の範囲に記載した「第１のインピーダンス回路」に、インピーダンス回路１５２，１５６が特許請求の範囲に記載した「第２のインピーダンス回路」に、それぞれ相当している。
【実施例４】
【００５５】
図７は、本発明の第４実施例である差動通信ネットワークの要部構成図を示す。また、図８は、本実施例の差動通信ネットワークにおける複数のノード１０の接続図の一例を示す。尚、図７及び図８において、図２に示す構成と同一の構成部分については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００５６】
上記した第１乃至第３実施例では、差動通信ネットワークでのコモンモードノイズによる影響をできるだけ低減すべく、差動通信線１２の各相導体１２ａ，１２ｂ間や各相導体とボデーグラウンド１４との間にインピーダンス回路を用いて回路構成されたフィルタ回路３０，１００，１５０を設けることとした。
【００５７】
一般に、ノード１０の通信回路を差動通信線路１２の接続端子側から見た際のアドミタンス行列Ｙは、次式（１）の如く表される。尚、この際、アドミタンス行列Ｙの各要素は、ボデーグラウンド１４に対する差動通信線路１２の各相成分を定量的に表したものである。
【００５８】
通常は、ｙ１２＝ｙ２１が成立するものである。このため、ノード１０が非対称性を有する場合は、そのノード１０において上記したアドミタンス行列Ｙのｙ１１成分とｙ２２成分とは一致しないが、ノード１０が非対称性を有しない場合は、そのノード１０においてはｙ１１＝ｙ２２が成立することとなる。すなわち、アドミタンス行列についてｙ１１＝ｙ２２が成立すれば、そのノード１０の対称性が確保されることとなる。更に、差動通信線路１２にノード１０に対して並列に接続する回路が存在するときは、その並列接続されたノード１０と回路とからなる全体でのアドミタンス行列は、各要素が加算されたものとなる。
【００５９】
従って、非対称性を有するノード１０（そのアドミタンス行列をＹとする。）が存在するときは、アドミタンス行列Ｙｃが次式（２）に示す如き要素を有することとなる回路（不平衡補償回路）２００を構成し、その不平衡補償回路２００を図７に示す如く差動通信線路１２にそのノード１０に対して並列に接続することとすれば、そのノード１０の不平衡を補償できる。
【００６０】
但し、行列要素ｙｃ１１及びｙｃ２２はそれぞれ、ｙ１１＋ｙｃ１１＝ｙ２２＋ｙｃ２２が成立する値である。
【００６１】
すなわち、かかる構成においては、並列接続されるノード１０と不平衡補償回路２００とからなるシステム全体として、そのアドミタンス行列の対角要素が略等しくなるので、各相の対称性が確保され、ネットワーク全体でのコモンモードノイズによる影響を小さく抑制することが可能となる。尚、この不平衡補償回路２００は、差動通信線路１２上で対応のノード１０の近傍に設けることが望ましい。
【００６２】
ところで、上記した不平衡補償回路２００は、センサ類やＥＣＵとしての一つのノード１０に対して一つだけ設ける構成に限らず、複数のノード１０に対して一つだけ設けることとしてもよい。例えば、差動通信線路１２上のハブ１６に、コモンモードノイズの波長に比べて十分に短い線路長の通信線路を介して接続するノード１０が複数あるときは、それら複数のノード１０のアドミタンス行列の総和Ｙに対して加えた結果として得られるアドミタンス行列の対角要素が略等しくなるようなアドミタンス行列Ｙｃを有する不平衡補償回路２００を一つ構成し、その一つの不平衡補償回路２００をその複数のノード１０が接続するハブ１６に設けることとすれば、それら複数のノード１０全体の不平衡を補償できる。
【００６３】
尚、この際、ハブ１６に、ノイズ波長に比べて十分に短いとはいえない線路長（例えば、そのノイズ波長と同様以上の長さ）の通信線路を介して接続するノード１０が存在するときは、ハブ１６側からそのノード１０（ハーネス部分も含む）を見た際のアドミタンス行列を上記した総和Ｙに加えて含ませることとし、その総和Ｙに対して加えた結果として得られるアドミタンス行列の対角要素が略等しくなるようなアドミタンス行列Ｙｃを有する不平衡補償回路２００を一つ構成することとすればよい。
【００６４】
また、本実施例の差動通信ネットワークは、上記の如く、差動通信線路１２に接続する複数のノード１０を備えている。これら複数のノード１０のうちには、差動通信線路１２に接続する通信回路が互いに同等の特性（具体的には、ボデーグラウンド１４に対する差動入力特性）を有するものが存在する。この場合には、これら互いに通信回路が同等の特性を有するノード１０同士を互いの近傍において差動通信線路１２に逆相で接続すること、すなわち、あるノード１０の不平衡を補償する不平衡補償回路２００としてそのノード１０の通信回路と同等の特性を有する他のノード１０を用いることとすれば、ノード１０同士が互いの不平衡補償回路２００として機能することとなるので、そのノード１０の不平衡を補償できる。
【００６５】
この点、例えば、差動通信線路１２上のハブ１６に、コモンモードノイズの波長に比べて十分に短い線路長の通信線路を介して接続するノード１０が複数（図８においては６個）存在し、かつ、それらすべてのノード１０のうちで各ノード１０それぞれが自ノードと同等の特性を有する自ノードとは異なる他ノードと重複することなくペアリングされるときは、図８に示す如く、ペア同士の一対のノード１０それぞれを互いに逆相で差動通信線路１２に略同じ長さの通信線路で接続することとすれば、各ノード１０の不平衡が吸収されて、それら複数のノード１０全体として不平衡を補償することができる。
【００６６】
また同様に、ハブ１６にコモンモードノイズの波長に比べて十分に短いとはいえない線路長（例えば、そのノイズ波長と同様以上の長さ）の通信線路を介して接続するノード１０が複数（図８においては２個）存在し、かつ、それらすべてのノード１０のうちで各ノード１０それぞれが自ノードと同等の特性を有する自ノードとは異なる他ノードと重複することなくペアリングされるときは、図８に示す如く、ペア同士の一対のノード１０それぞれを互いに逆相で差動通信線路１２に略同じ長さの通信線路で接続することとすれば、各ノード１０の不平衡が吸収されて、それら複数のノード１０全体として不平衡を補償することができる。
【００６７】
尚、上記の第４実施例においては、不平衡補償回路２００が特許請求の範囲に記載した「フィルタ回路」に相当している。
【実施例５】
【００６８】
図９は、本発明の第５実施例の差動通信ネットワークが備えるフィルタ回路３００の構成図を示す。図１０は、本実施例のフィルタ回路３００の詳細構成図を示す。また、図１１は、本実施例の差動通信ネットワークの要部構成図を示す。尚、図９乃至図１１において、図２に示す構成と同一の構成部分については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００６９】
本実施例の差動通信ネットワークにおいて、差動通信線路１２の各相導体１２ａ，１２ｂには、フィルタ回路３００が接続されている。フィルタ回路３００は、コモンモードノイズの周波数帯域（例えば１０ＭＨｚ〜２０ＭＨｚ）で十分にコモンモードインピーダンスが小さくかつ通信で使用する周波数帯域で差動インピーダンスが大きくなる回路である。フィルタ回路３００は、図９に示す如く、各相導体１２ａ，１２ｂ（具体的には、各相導体１２ａ，１２ｂから分岐してその導体１２ａ，１２に接続した分岐ライン３０２ａ，３０２ｂ）が互いに逆向きに誘導結合した相互インダクタンス素子３０４を有している。
【００７０】
相互インダクタンス素子３０４は、磁性体コア３０６からなっている。磁性体コア３０６は、図１０（Ａ）に示す如く環状に或いは図１０（Ｂ）に示す如く棒状に形成されている。差動通信線路１２の導体１２ａから分岐した分岐ライン３０２ａと導体１２ｂから分岐した分岐ライン３０２ｂとは、互いに同じ巻数であるが、互いに逆向きに単一の磁性体コア３０６に巻かれている。すなわち、分岐ライン３０２ａが磁性体コア３０６に巻かれた際の導体１２ａ側からボデーグラウンド１４側にかけての巻き方向と、分岐ライン３０２ｂが磁性体コア３０６に巻かれた際の導体１２ｂ側からボデーグラウンド１４側にかけての巻き方向とが、磁性体コア３０６の環状に或いは棒状に延びる方向に対して互いに逆向きである。
【００７１】
分岐ライン３０２ａには、相互インダクタンス素子３０４の下流側にインピーダンス回路３１０の一端が接続されている。また、分岐ライン３０２ｂには、相互インダクタンス素子３０４の下流側にインピーダンス回路３１２の一端が接続されている。インピーダンス回路３１０，３１２はそれぞれ、差動通信線路１２上における通信信号の低周波成分が漏れないように、差動インピーダンスを大きくするためのコンデンサであり、互いに精度よく一致したインピーダンスを有している。インピーダンス回路３１０の他端及びインピーダンス回路３１２の他端は共にボデーグラウンド１４に接地されている。
【００７２】
かかるフィルタ回路３００においては、相互インダクタンス素子３０４の作用により、コモンモードノイズの周波数帯域（例えば１０ＭＨｚ〜２０ＭＨｚ）で十分にインピーダンスが小さくかつ通信で使用する周波数帯域で差動インピーダンスが大きくなる。すなわち、導体１２ａ，１２ｂに差動通信信号が流れる場合は、分岐ライン３０２ａ，３０２ｂに流れる電流によってそれぞれ発生する磁束が互いに打ち消し合うので、通信周波数帯で差動インピーダンスが大きくなる。一方、導体１２ａ，１２ｂの何れか一方（例えば導体１２ａ）にコモンモードノイズが重畳した場合は、そのノイズ電流によって発生する磁束変化により他方の導体１２ｂ，１２ａ（例えば導体１２ｂ）にその磁束変化に応じた起電力が誘起されてそのノイズ電流と略同じ量の電流が流通するので、コモンモードインピーダンスが小さくなる。
【００７３】
このように、本実施例の差動通信ネットワークにおいては、導体１２ａ，１２ｂとボデーグラウンド１４との間に設けられたフィルタ回路３００により、差動通信線路１２と地板との間のコモンモードインピーダンスを低減させることができ、各ノード１０に或いは各ノード１０から伝搬し得るコモンモードノイズを低減することが可能である。この点、ノード１０の各相の平衡度が高められ、ノード１０の各相の非対称性が軽減され、その不平衡を補償することができるので、外部から差動通信線路１２にコモンモードノイズが流入した場合やノード１０から差動通信線路１２にコモンモードノイズが流出した場合にも、そのコモンモードノイズが大きな対地電圧や対地電流となるのを防止することができる。
【００７４】
また、かかる構成においては、ノード間に伝搬するノイズを低減するうえで差動通信線路１２をシールド線とすることは不要であり、差動通信線路１２を用いてネットワークを構成するうえで簡素化及び低コスト化を図ることが可能である。従って、本実施例の差動通信ネットワークによれば、ノード１０間の差動通信へのコモンモードノイズによる影響をできるだけ簡易な構成で小さく抑えることが可能となっている。
【００７５】
ところで、上記の第５実施例において、コモンモードノイズの波長が差動通信線路１２の線路長に比べて十分に長い場合は、上記したフィルタ回路３００を、図１１（Ａ）に示す如くノード１０内に差動通信線路１２と通信回路３２０との間に設置すること、或いは、図１１（Ｂ）に示す如く差動通信線路１２の分岐路にあるハブ３４０内に挿入することとすればよい。かかる構成によれば、差動通信線路１２と地板との間のコモンモードインピーダンスを低減させることができ、上記した効果を得ることが可能となる。
【実施例６】
【００７６】
図１２は、本発明の第６実施例の差動通信ネットワークが備えるフィルタ回路４００の構成図を示す。また、図１３は、本実施例の差動通信ネットワークにおける複数のノード１０の接続図の一例図を示す。尚、図１２及び図１３において、図２及び図９に示す構成と同一の構成部分については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００７７】
本実施例の差動通信ネットワークにおいて、差動通信線路１２の各相導体１２ａ，１２ｂには、フィルタ回路４００が接続されている。フィルタ回路４００は、コモンモードノイズの周波数帯域（例えば１０ＭＨｚ〜２０ＭＨｚ）で十分にコモンモードインピーダンスが小さくかつ通信で使用する周波数帯域で差動インピーダンスが大きくなり、更に、ネットワーク全体のコモンモードインピーダンスに整合するインピーダンスを有する回路である。
【００７８】
フィルタ回路４００は、上記した第５実施例のフィルタ回路３００と同様に、磁性体コア３０６からなる相互インダクタンス素子３０４を有している。このフィルタ回路４００において、分岐ライン３０２ａに一端が接続されたインピーダンス回路３１０の他端、及び、分岐ライン３０２ｂに一端が接続されたインピーダンス回路３１２の他端は、単一のインピーダンス回路４０２を介してボデーグラウンド１４に設置されている。このインピーダンス回路４０２は、ネットワーク全体のコモンモードインピーダンスに略整合するインピーダンスを有しており、具体的には、１５０Ωの抵抗値を有する抵抗である。
【００７９】
かかるフィルタ回路４００の構成においては、上記した第５実施例のフィルタ回路３００と同様に差動通信線路１２と地板との間のコモンモードインピーダンスを低減させることができるので、上記した効果を実現することができると共に、更に、ネットワーク全体のコモンモードインピーダンスに対する整合を高めることができるので、コモンモードノイズを吸収して差動通信線路１２上での共振を防止することができる。
【００８０】
このため、本実施例の差動通信ネットワークにおいては、外部から差動通信線路１２にコモンモードノイズが流入した場合やノード１０から差動通信線路１２にコモンモードノイズが流出した場合にも、そのコモンモードノイズが大きな対地電圧や対地電流となるのを防止することができ、これにより、電磁ノイズによる通信妨害やネットワークからのノイズ放射による他の電子機器への影響を更に効果的に防止することが可能となる。
【００８１】
ところで、上記の第６実施例において、コモンモードノイズの波長が差動通信線路１２の線路長に比べて十分長くはない場合は、上記したフィルタ回路４００を、図１３に示す如くネットワークの両端にあるハブ４２０，４２２に内蔵させることとすればよい。かかる構成によれば、ネットワーク全体のコモンモードインピーダンスに対する整合を高めることができるので、コモンモードノイズを吸収して差動通信線路１２上での共振を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明の第１実施例である差動通信ネットワークの構成図である。
【図２】本実施例の差動通信ネットワークが備えるフィルタ回路の構成図である。
【図３】本実施例の差動通信ネットワークにおけるフィルタ回路の挿入位置を表した図である。
【図４】図３に示すフィルタ回路における効果を説明するための図である。
【図５】本発明の第２実施例の差動通信ネットワークが備えるフィルタ回路の構成図である。
【図６】本発明の第３実施例の差動通信ネットワークが備えるフィルタ回路の構成図である。
【図７】本発明の第４実施例である差動通信ネットワークの要部構成図である。
【図８】本実施例の差動通信ネットワークにおける複数のノードの接続図の一例である。
【図９】本発明の第５実施例の差動通信ネットワークが備えるフィルタ回路の構成図である。
【図１０】本実施例のフィルタ回路の詳細構成図である。
【図１１】本実施例の差動通信ネットワークの要部構成図である。
【図１２】本発明の第５実施例の差動通信ネットワークが備えるフィルタ回路の構成図である。
【図１３】本実施例の差動通信ネットワークにおける複数のノードの接続図の一例図である。
【符号の説明】
【００８３】
１０ ノード
１２ 差動通信線路
１２ａ，１２ｂ 各相導体
１６ ハブ
１８ スルーコネクタ
３０，１００，１５０，３００，４００ フィルタ回路
３２〜３６，１０２〜１０８，１５２〜１６０，４０２ インピーダンス回路
２００ 不平衡補償回路
３０４ 相互インダクタンス素子
３０６ 磁性体コア
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のノードを互いに接続させる差動通信線路と、前記差動通信線路に挿入され、該差動通信線路を介したノード間での通信がコモンモードノイズにより妨害されるのを低減するフィルタ回路と、を備える差動通信ネットワークであって、
前記フィルタ回路は、前記差動通信線路への挿入位置近傍にあるノードの各相の不平衡を補償し、及び／又は、当該ネットワークのコモンモードインピーダンスに略整合するインピーダンスを有し、
前記差動通信線路の各相導体は、前記フィルタ回路を介して接地されることを特徴とする差動通信ネットワーク。
【請求項２】
前記フィルタ回路は、前記差動通信線路の両導体間で対称性が確保されるように、コモンモードノイズの周波数帯域でインピーダンスを小さくする第１のインピーダンス回路と、ノードの内部インピーダンスよりも十分に小さいインピーダンス又は該ネットワークのコモンモードインピーダンスに略整合するインピーダンスを有する第２のインピーダンス回路と、からなることを特徴とする請求項１記載の差動通信ネットワーク。
【請求項３】
前記第１のインピーダンス回路と前記第２のインピーダンス回路とは、前記差動通信線路の導体とグラウンドとの間で互いに直列接続されていることを特徴とする請求項２記載の差動通信ネットワーク。
【請求項４】
前記第１のインピーダンス回路は、前記差動通信線路の一方の導体に接続される一方側インピーダンス回路と、前記差動通信線路の他方の導体に接続される他方側インピーダンス回路と、からなり、
前記一方側インピーダンス回路及び前記他方側インピーダンス回路はそれぞれ、共通の前記第２のインピーダンス回路を介してグラウンドに接続されていることを特徴とする請求項３記載の差動通信ネットワーク。
【請求項５】
前記フィルタ回路は、前記差動通信線路に接続するノードの差動入力特性に関するアドミタンス行列に加えた結果として得られるアドミタンス行列の対角要素が等しくなるようなアドミタンス行列を有することを特徴とする請求項１記載の差動通信ネットワーク。
【請求項６】
前記フィルタ回路は、前記差動通信線路のハブ又はスルーコネクタに内蔵されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項記載の差動通信ネットワーク。
【請求項７】
前記フィルタ回路は、互いに同等の差動入力特性を有し、かつ、互いの近傍において前記差動通信線路に互いに逆相で接続されたノード同士であることを特徴とする請求項１記載の差動通信ネットワーク。
【請求項８】
前記ノード同士はそれぞれ、前記差動通信線路のハブに略同じ長さの通信線路で接続されていることを特徴とする請求項７記載の差動通信ネットワーク。
【請求項９】
前記フィルタ回路は、前記差動通信線路の各相導体が逆向きに誘導結合した相互インダクタンス素子を有することを特徴とする請求項１記載の差動通信ネットワーク。
【請求項１０】
前記相互インダクタンス素子は、前記差動通信線路の各相導体が互いに逆向きに巻かれた磁性体コアからなることを特徴とする請求項９記載の差動通信ネットワーク。
【請求項１】
複数のノードを互いに接続させる差動通信線路と、前記差動通信線路に挿入され、該差動通信線路を介したノード間での通信がコモンモードノイズにより妨害されるのを低減するフィルタ回路と、を備える差動通信ネットワークであって、
前記フィルタ回路は、前記差動通信線路への挿入位置近傍にあるノードの各相の不平衡を補償し、及び／又は、当該ネットワークのコモンモードインピーダンスに略整合するインピーダンスを有し、
前記差動通信線路の各相導体は、前記フィルタ回路を介して接地されることを特徴とする差動通信ネットワーク。
【請求項２】
前記フィルタ回路は、前記差動通信線路の両導体間で対称性が確保されるように、コモンモードノイズの周波数帯域でインピーダンスを小さくする第１のインピーダンス回路と、ノードの内部インピーダンスよりも十分に小さいインピーダンス又は該ネットワークのコモンモードインピーダンスに略整合するインピーダンスを有する第２のインピーダンス回路と、からなることを特徴とする請求項１記載の差動通信ネットワーク。
【請求項３】
前記第１のインピーダンス回路と前記第２のインピーダンス回路とは、前記差動通信線路の導体とグラウンドとの間で互いに直列接続されていることを特徴とする請求項２記載の差動通信ネットワーク。
【請求項４】
前記第１のインピーダンス回路は、前記差動通信線路の一方の導体に接続される一方側インピーダンス回路と、前記差動通信線路の他方の導体に接続される他方側インピーダンス回路と、からなり、
前記一方側インピーダンス回路及び前記他方側インピーダンス回路はそれぞれ、共通の前記第２のインピーダンス回路を介してグラウンドに接続されていることを特徴とする請求項３記載の差動通信ネットワーク。
【請求項５】
前記フィルタ回路は、前記差動通信線路に接続するノードの差動入力特性に関するアドミタンス行列に加えた結果として得られるアドミタンス行列の対角要素が等しくなるようなアドミタンス行列を有することを特徴とする請求項１記載の差動通信ネットワーク。
【請求項６】
前記フィルタ回路は、前記差動通信線路のハブ又はスルーコネクタに内蔵されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項記載の差動通信ネットワーク。
【請求項７】
前記フィルタ回路は、互いに同等の差動入力特性を有し、かつ、互いの近傍において前記差動通信線路に互いに逆相で接続されたノード同士であることを特徴とする請求項１記載の差動通信ネットワーク。
【請求項８】
前記ノード同士はそれぞれ、前記差動通信線路のハブに略同じ長さの通信線路で接続されていることを特徴とする請求項７記載の差動通信ネットワーク。
【請求項９】
前記フィルタ回路は、前記差動通信線路の各相導体が逆向きに誘導結合した相互インダクタンス素子を有することを特徴とする請求項１記載の差動通信ネットワーク。
【請求項１０】
前記相互インダクタンス素子は、前記差動通信線路の各相導体が互いに逆向きに巻かれた磁性体コアからなることを特徴とする請求項９記載の差動通信ネットワーク。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００７−３１８７３４（Ｐ２００７−３１８７３４Ａ）
【公開日】平成１９年１２月６日（２００７．１２．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１０７５２０（Ｐ２００７−１０７５２０）
【出願日】平成１９年４月１６日（２００７．４．１６）
【出願人】（０００００４６９５）株式会社日本自動車部品総合研究所 (1,981)
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１２月６日（２００７．１２．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年４月１６日（２００７．４．１６）
【出願人】（０００００４６９５）株式会社日本自動車部品総合研究所 (1,981)
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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