JPH1198197A

JPH1198197A - 特性インピーダンス整合回路

Info

Publication number: JPH1198197A
Application number: JP25947697A
Authority: JP
Inventors: Tatsuya Nakamuta; 竜也中牟田
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1997-09-25
Filing date: 1997-09-25
Publication date: 1999-04-09

Abstract

(57)【要約】【課題】接続される伝送媒体に対応して特性インピー
ダンスを単一回路で自動的に整合できること。【解決手段】インピーダンスのミスマッチにより発生
するインタフェースケーブル１の接続場所となるコネク
タ部２にインピーダンス整合をとるインタフェース回路
部１１を接続し、反射波形抽出回路部１５がコネクタ部
２からインタフェース回路部１１を介して受ける所定の
パルス信号を抽出し、抽出された波形の情報から不整合
の度合いを所定のアルゴリズムによりアルゴリズム計算
回路部１６が計算する。インタフェース回路部１１は、
パラメータの可変素子を備え、この計算結果に基づいて
接続されているインタフェースケーブル１に対する自分
の特性パラメータを自動整合している。この結果、少く
とも一回の波形抽出および処理のみで特性インピーダン
スを自動的に整合することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、伝送媒体を接続す
る際にこの伝送媒体との間で特性インピーダンスを整合
する特性インピーダンス整合回路に関し、特に、接続さ
れる伝送媒体に対応して特性インピーダンスを自動的に
整合できる特性インピーダンス整合回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、伝送媒体であるケーブルには、
標準準拠のネットワークであっても、各国、各地域のイ
ンフラストラクチャの利用を尊重して、特性インピーダ
ンスの異なる複数の種類が接続対象に定義されている。
しかし、ネットワーク装置とケーブルそれぞれの特性イ
ンピーダンスが異なる場合、伝送路上で信号の反射が発
生し、正常な通信が阻害されるという問題がある。

【０００３】このため、既存の設備に対して構築される
ネットワークの装置では、接続対象となるケーブルの特
性インピーダンスを予め認識し、これに整合するインタ
フェース特性となるように特性インピーダンス整合回路
を個別に設定することが主流であり、同一の装置をいず
れの場所でも使用できるとは限らないという問題があっ
た。

【０００４】この問題を解決するために、内部にインピ
ーダンスの異なる複数の抵抗を予め準備した装置を設
け、遠隔操作を含む外部からの制御により、所望の抵抗
値を選択してインピーダンス整合を図るものがある。

【０００５】この方法も、インピーダンスの設定は、人
為的であり、誤る可能性があると共に、高周波信号の伝
送では抵抗値だけの設定では整合が不可能で周波数ドメ
インでの管理が困難であるという問題がある。

【０００６】これらの問題を解決する技術が、例えば、
特開昭６０−１９２９号公報に記載されている。

【０００７】この装置は、伝送路インタフェース上でイ
ンピーダンスの整合性を自ら判断する手段を有してい
る。すなわち、この技術は、異なる特性インピーダンス
を有する複数のインタフェース回路をネットワーク装置
内に予め用意し、送信側から、例えば矩形波パルスを注
入し、受信側に現れる電圧波形の平均値を検出する方法
である。

【０００８】この場合、準備された全てのインタフェー
ス回路は順次切り替えられ、全てのインタフェース回路
それぞれで矩形波パルスの注入および電圧波形の平均値
の検出が実施され、検出した値の中で最小値のインタフ
ェース回路が整合した回路として自動的に選択される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の特性イ
ンピーダンス整合回路のうち、上記問題を解決した上記
公開公報の自動整合回路の場合、物量およびコストが増
大し、判定時間が増大するという問題点がある。更に、
物量、コスト、判定時間、情報格納容量とのトレードオ
フのためインピーダンス整合の高い分解能が望めないと
いう現実面での問題点がある。

【００１０】その理由は、装置内に同様な複数のインタ
フェース回路を準備して整合をとる必要があるという冗
長性のため多量の設備となり、更に、各インタフェース
回路での矩形波パルスの測定検出に、パルス生成・パル
ス注入・電圧波形電位検出等が必要で最終的判定がでる
までに時間がかかるからであり、かつ、全てのインタフ
ェース回路に対して検出結果を格納する手段を必要と
し、更に、インピーダンス整合の分解能がインタフェー
ス回路の数に依存するからである。

【００１１】本発明の課題は、上記問題点を解決し、接
続される伝送媒体それぞれに対応した特性インピーダン
スを単一回路で自動的に整合できる特性インピーダンス
整合回路を提供することである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明による特性インピ
ーダンス整合回路は、伝送媒体を接続する際にこの伝送
媒体との間で特性インピーダンスを整合する特性インピ
ーダンス整合回路において、インピーダンスのミスマッ
チを発生する場所に所定のパルスを送出して発生する反
射波形を抽出し、この抽出された反射波形の情報から不
整合の度合いを所定のアルゴリズムにより計算する一
方、前記伝送媒体と接続するインタフェースの特性パラ
メータを前記計算の結果に基づいて自動整合する整合手
段を備えている。

【００１３】また、別の特性インピーダンス整合回路
は、伝送媒体から入力するデータ信号の波形振幅を抽出
し、この抽出された波形の情報から不整合の度合いを所
定のアルゴリズムにより計算する一方、前記伝送媒体と
接続するインタフェースの特性パラメータを前記計算の
結果に基づいて自動整合する整合手段を備えている。

【００１４】これらの手段では、伝送媒体に接続する回
路で抽出された波形の情報から不整合の度合いを所定の
アルゴリズムにより計算する一方、伝送媒体と接続する
インタフェースの特性パラメータを前記計算の結果に基
づいて自動整合することにより単一回路での整合を実現
している。

【００１５】具体的な特性インピーダンス整合回路で
は、前者は、インピーダンスのミスマッチにより発生す
る前記伝送媒体の接続場所に所定のパルスを送出するパ
ルス送出手段と、この結果発生する反射波形を抽出する
反射波形抽出手段と、この抽出された反射波形の情報か
ら不整合の度合いを所定のアルゴリズムにより計算する
アルゴリズム計算手段と、前記前記伝送媒体と接続する
と共に前記計算結果に基づいて前記伝送媒体に対する自
分の特性パラメータを自動整合するインタフェース手段
とを設けている。

【００１６】また、後者は、前記伝送媒体から入力する
データ信号の波形振幅を抽出する信号レベル検出手段
と、この抽出された波形の情報から不整合の度合いを所
定のアルゴリズムにより計算するアルゴリズム計算手段
と、前記伝送媒体と接続すると共に前記計算結果に基づ
いて前記伝送媒体に対する自分の特性パラメータを自動
整合するインタフェース手段とを設けている。

【００１７】前者および後者いずれも、少くとも一回の
波形検出動作のみで前記伝送媒体との特性インピーダン
スを整合している。

【００１８】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。

【００１９】図１は本発明の第１の実施の形態を示す機
能ブロック図である。

【００２０】図１に示された特性インピーダンス整合回
路では、伝送媒体としてインタフェースケーブル１を接
続するコネクタ部２を有するＬＡＮ装置１０は、インタ
フェース回路部１１、レジスタ回路部１２、アナログス
イッチ部１３、切替え制御回路部１４、反射波形抽出回
路部１５、アルゴリズム計算回路部１６、およびパルス
送出回路部１７を備えるものとする。

【００２１】インタフェース回路部１１は、一方でコネ
クタ部２を介してインタフェースケーブル１を接続し、
他方でアナログスイッチ部１３を介して反射波形抽出回
路部１５およびパルス送出回路部１７に接続し、ＬＳＩ
（大規模集積回路）内部に可変コンデンサ・可変抵抗等
のパラメータ可変素子を有するものとする。また、イン
タフェース回路部１１は、接続されるケーブルの特性イ
ンピーダンス・ドライブ回路・センス回路などの回路パ
ラメータを、アルゴリズム計算回路部１６から受ける計
算結果データに基づいて特性インピーダンスの整合を設
定するものとする。

【００２２】また、インタフェース回路部１１は、アル
ゴリズム計算回路部１６から受けた計算結果データをレ
ジスタ回路部１２に格納保持し、予め定められた時期、
例えば、定期的に、レジスタ回路部１２をポーリングし
て保持されているデータを取り出し、このデータに基づ
いて内蔵するパラメータ可変素子をインタフェースケー
ブル１の特性インピーダンスに整合させるものとする。

【００２３】アナログスイッチ部１３は、一方のインタ
フェース回路部１１と他方の反射波形抽出回路部１５お
よびパルス送出回路部１７とを接続し、切替え制御回路
部１４からの切替え制御信号により、上記接続を解除す
るものとする。

【００２４】切替え制御回路部１４は、反射波形抽出回
路部１５から波形情報を受けた際にアナログスイッチ部
１３に接続の解除を指示すると共に、受けた波形情報を
アルゴリズム計算回路部１６へ転送するものとする。

【００２５】反射波形抽出回路部１５は、パルス送出回
路部１７から送出されたパルス信号によりアナログスイ
ッチ部１３およびインタフェース回路部１１を介してコ
ネクタ部２におけるインタフェースケーブル１との接続
点で発生した反射波形を抽出し、波形の電位レベル、立
ち上がり時間、立ち下がり時間などの波形情報を認識し
て、切替え制御回路部１４へ出力するものとする。

【００２６】アルゴリズム計算回路部１６は、切替え制
御回路部１４を介して反射波形抽出回路部１５から受け
た波形情報から、予め設定された波形情報とミスマッチ
インピーダンスとの相関アルゴリズムにより、インタフ
ェースケーブル１の特性インピーダンスを特定し、この
計算結果データをインタフェース回路部１１へ送出する
ものとする。

【００２７】パルス送出回路部１７は、インタフェース
回路部１１を介してコネクタ部２においてインタフェー
スケーブル１と接続する伝送路にパルス信号を送出す
る。この場合、この伝送路に対する伝送路インピーダン
スは予め特定の特性インピーダンスに設定されており、
この特性インピーダンスとインタフェースケーブル１の
特性インピーダンスとの間に差異がある場合、接続点に
おいて信号の反射が発生し、この反射波が反射波形抽出
回路部１５により抽出される。

【００２８】次に、図１に図２を併せ参照して、本発明
の第１の実施の形態における処理手順について説明す
る。

【００２９】まず、処理開始によりパルス送出回路部１
７が駆動されパルスを発生して送出する（手順Ｓ１）と
共に、アナログスイッチ部１３が駆動され伝送路を接続
する（手順Ｓ２）。この結果、パルスがコネクタ部２で
反射され、反射信号が反射波形抽出回路部１５により抽
出され（手順Ｓ３）、かつ波形情報として認識される
（手順Ｓ４）。

【００３０】認識された波形情報は、切替え制御回路部
１４によりアナログスイッチ部１３の接続を解除し（手
順Ｓ５）、更に、アルゴリズム計算回路部１６により計
算されて（手順Ｓ６）、特性インピーダンスが特定され
る（手順Ｓ７）。次いで、特定された特性インピーダン
スはインタフェース回路部１１においてインピーダンス
整合のために可変素子のパラメータを設定する（手順Ｓ
８）。

【００３１】この処理フローは、ＬＡＮ装置１０の電源
立ち上げの際にその都度開始する、または、ウォッチド
ッグタイマにより一定間隔で繰り返し開始することによ
り、接続されたケーブルの特性インピーダンスを定期的
に検出できる。

【００３２】また、上述したように、インタフェース回
路部１１において、定期的にレジスタ回路部１２の格納
内容をポーリングして特性インピーダンスを確認するこ
ともできる。

【００３３】次に、図２を参照して本発明の第２の実施
の形態について説明する。

【００３４】一般に、ケーブルの特性インピーダンスが
異なれば、伝送路上での通常の伝送データ信号の振幅に
差異が発生する。例えば、ＡＴＭ−ＬＡＮ（非同期転送
モード・ローカルエリアネットワーク）の場合では１５
５ＭｂｐｓＵＴＰ（シールドなしツイステッドペア）ケ
ーブルインタフェース、および２５ＭｂｐｓＵＴＰケー
ブルインタフェースにおいて、この標準規格の上で、伝
送路上の信号の振幅は接続ケーブルの特性インピーダン
スに依存した値で規定されている。

【００３５】第２の実施の形態は、この差異を利用して
インピーダンスの整合を図る方式である。

【００３６】図２に示された特性インピーダンス整合回
路では、伝送媒体としてインタフェースケーブル１を接
続するコネクタ部２を有するＬＡＮ装置２０は、インタ
フェース回路部１１、レジスタ回路部１２、アナログス
イッチ部１３、切替え制御回路部１４、受信信号検出回
路部２５、およびアルゴリズム計算回路部２６を備える
ものとする。

【００３７】図２が図１の第１の実施の形態と相違する
点は、図１のパルス送出回路部１７が削除され、反射波
形抽出回路部１５の代わりに受信信号検出回路部２５が
設けられ、アルゴリズム計算回路部２６のアルゴリズム
が相違することである。

【００３８】図１と同一の機能を有する構成要素は同一
の番号符号を付与し、その説明を省略する。

【００３９】受信信号検出回路部２５は、インタフェー
スケーブル１の接続先からコネクタ部２、インタフェー
ス回路部１１、およびアナログスイッチ部１３を介して
受けるデータ信号波形の振幅を検知し、波形情報として
切替え制御回路部１４へ送出するものとする。

【００４０】アルゴリズム計算回路部２６は、受けた波
形情報に基づき、予め設定された受信データ信号のレベ
ルとケーブルの特性インピーダンスとの相関アルゴリズ
ムによりインタフェースケーブル１の特性インピーダン
スを特定してインタフェース回路部１１へ送るものとす
る。

【００４１】この処理フローは、アナログスイッチ部１
３の駆動により伝送路から受信信号検出回路部２５にデ
ータ信号が接続されることにより開始し、以降の手順は
上述した第１の実施の形態における手順とほぼ同一であ
り、更に、所定の時期に再開される処理についても、上
記第１の実施の形態と同様に可能である。

【００４２】以上説明したように、アルゴリズム計算回
路部がコネクタ部を介して受ける波形情報に基づいて相
関アルゴリズムによりインタフェースケーブルの特性イ
ンピーダンスを特定してインタフェース回路部のインピ
ーダンス整合を図るため、インピーダンスミスマッチの
自動補償が可能になり、利用者がＬＡＮ装置に接続する
ケーブルの種類を意識することなく高品質の通信が期待
できる。

【００４３】上記説明では、機能ブロックおよび処理手
順を図示して説明したが、例えば、波形情報が切替え制
御回路部を介さず直接アルゴリズム計算回路部へ転送さ
れてもよく、また、スイッチの解除と波形情報の計算と
は並列動作でよいなど、ブロックに対する機能の分離併
合または手順の変更は上記機能を満たす限り自由であ
り、上記説明が本発明を限定するものではない。

【００４４】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ア
ルゴリズム計算回路部がコネクタ部を介して受ける波形
情報に基づいて相関アルゴリズムによりインタフェース
ケーブルの特性インピーダンスを特定してインタフェー
ス回路部のインピーダンス整合を図っているので、次の
効果を得ることができる。

【００４５】まず第１の効果は、ネットワーク装置の利
用者が、接続するインタフェースケーブルの特性インピ
ーダンスを特別に意識することなく、相互のインピーダ
ンスを整合でき、伝送路の反射など通信障害となる原因
を排除でき、最適な環境で高品質な通信ができることで
ある。

【００４６】また、第２の効果は、ユーザに対してはケ
ーブルの特性インピーダンスに適合したネットワーク装
置を選定する手間またはネットワーク装置における複雑
な設定という余分な手間を不要とし、メーカに対しては
特性インピーダンスを特定した複数種の製品化を不要に
するので、設計・製造・管理のコストの削減、トラブル
リスクの回避などを図ることができることである。

【００４７】また、第３の効果は、設置場所の移動また
はケーブルの交換に伴うケーブルの使用環境の変化がネ
ットワーク装置の使用環境を制限しないため、システム
の拡張性・流用性が高く、汎用的で自由度の高いネット
ワーク構成が可能なことである。

【００４８】また、第４の効果は、ユーザによるケーブ
ルの特性インピーダンスの検出および設定を不要とし、
一回の処理フローにより特性インピーダンスを求めるこ
とができるので、高速なレスポンスが期待でき、かつ、
情報を収納するメモリ容量の削減を図ることができるこ
とである。

【００４９】更に、本発明では、ケーブルとインタフェ
ースするインタフェース回路部で可変素子によりパラメ
ータを変更しているので、次の効果を得ることができ
る。

【００５０】第５の効果は、回路の冗長性を回避でき、
装置の小形化・低コスト化・故障率低下に寄与できるこ
とである。

【００５１】また、第６の効果は、冗長性のないシンプ
ルな構成により、特性インピーダンスの高分解能化とい
う要求に対しても多くのオーバヘッドを要せず容易に対
応ができることである。

【００５２】更に、本発明では、その処理フローにおい
て、定期的に接続ケーブルの特性インピーダンスを認識
させることが容易なことにより、次の効果を得ることが
できる。

【００５３】すなわち、第７の効果は、不意なケーブル
変更に対しても、問題なく自動的に対応できることであ
る。

【００５４】また、第２の実施の形態では、パルス送出
回路がないことにより、次の効果を得ることができる。

【００５５】すなわち、第８の効果は、ネットワークに
対して不要なパルスの発生がないので、シンプルな回路
構成であると共に、ネットワークに対して何等影響を与
えることなくインピーダンスの整合が可能なことであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態を示す機能ブロック図で
ある。

【図２】図１における主要処理手順の一形態を示すフロ
ーチャートである。

【図３】図１とは異なる本発明の実施の一形態を示す機
能ブロック図である。

【符号の説明】

１インタフェースケーブル２コネクタ部１０、２０ＬＡＮ装置１１インタフェース回路部１２レジスタ回路部１３アナログスイッチ部１４切替え制御回路部１５反射波形抽出回路部１６、２６アルゴリズム計算回路部１７パルス送出回路部２５受信信号レベル検出回路部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】伝送媒体を接続する際にこの伝送媒体と
の間で特性インピーダンスを整合する特性インピーダン
ス整合回路において、インピーダンスのミスマッチを発
生する場所に所定のパルスを送出して発生する反射波形
を抽出し、この抽出された反射波形の情報から不整合の
度合いを所定のアルゴリズムにより計算する一方、前記
伝送媒体と接続するインタフェースの特性パラメータを
前記計算の結果に基づいて自動整合する整合手段を備え
ることを特徴とする特性インピーダンス整合回路。
【請求項２】伝送媒体を接続する際にこの伝送媒体と
の間で特性インピーダンスを整合する特性インピーダン
ス整合回路において、前記伝送媒体から入力するデータ
信号の波形振幅を抽出し、この抽出された波形の情報か
ら不整合の度合いを所定のアルゴリズムにより計算する
一方、前記伝送媒体と接続するインタフェースの特性パ
ラメータを前記計算の結果に基づいて自動整合する整合
手段を備えることを特徴とする特性インピーダンス整合
回路。
【請求項３】請求項１または請求項２に記載の特性イ
ンピーダンス整合回路において、前記計算結果を保持す
るレジスタ手段を備え、前記整合手段は所定の時期に前
記レジスタ手段が保持する計算結果を用いて前記インタ
フェースの特性パラメータを自動整合することを特徴と
する特性インピーダンス整合回路。
【請求項４】伝送媒体を接続する際にこの伝送媒体と
の間で特性インピーダンスを整合する特性インピーダン
ス整合回路において、インピーダンスのミスマッチによ
り発生する前記伝送媒体の接続場所に所定のパルスを送
出するパルス送出手段と、この結果発生する反射波形を
抽出する反射波形抽出手段と、この抽出された反射波形
の情報から不整合の度合いを所定のアルゴリズムにより
計算するアルゴリズム計算手段と、前記前記伝送媒体と
接続すると共に前記計算結果に基づいて前記伝送媒体に
対する自分の特性パラメータを自動整合するインタフェ
ース手段とを設け、少くとも一回の反射波形検出動作の
みで前記伝送媒体との特性インピーダンスを整合するこ
とを特徴とする特性インピーダンス整合回路。
【請求項５】伝送媒体のケーブルを接続するコネクタ
部と、所定のパルスを発生し送出するパルス送出回路部
と、このパルス送出回路部を接続し送出されるパルスが
前記コネクタ部で前記ケーブルとのインピーダンスのミ
スマッチにより発生する反射波形を受けて抽出し波形情
報を出力する反射波形抽出回路部と、前記パルス送出回
路部が出力するパルスを受けて通過させ、前記コネクタ
部へ送り、この結果コネクタ部において反射されたパル
スを逆方向へ通過させる一方、別に受ける指示情報に基
づき可変素子のパラメータを設定して前記ケーブルとの
間で特性インピーダンスを自動整合するインタフェース
回路部と、一方に前記インタフェース回路部、他方に前
記パルス送出回路および反射波形抽出回路部を接続し切
替え制御信号によりこの接続を切断するアナログスイッ
チ部と、前記波形情報を受けて前記切替え制御信号を前
記アナログスイッチ部へ送る切替え制御回路部と、前記
波形情報を受けて前記ケーブルとの不整合の度合いを所
定のアルゴリズムにより計算し計算結果を可変素子に対
する前記指示情報として前記インタフェース回路部へ送
出するアルゴリズム計算回路部とを備えることを特徴と
する特性インピーダンス整合回路。
【請求項６】伝送媒体を接続する際にこの伝送媒体と
の間で特性インピーダンスを整合する特性インピーダン
ス整合回路において、前記伝送媒体から入力するデータ
信号の波形振幅を抽出する信号レベル検出手段と、この
抽出された波形の情報から不整合の度合いを所定のアル
ゴリズムにより計算するアルゴリズム計算手段と、前記
伝送媒体と接続すると共に前記計算結果に基づいて前記
伝送媒体に対する自分の特性パラメータを自動整合する
インタフェース手段とを設け、少くとも一回の波形検出
動作のみで前記伝送媒体との特性インピーダンスを整合
することを特徴とする特性インピーダンス整合回路。
【請求項７】伝送媒体のケーブルを接続するコネクタ
部と、前記コネクタ部を介して前記ケーブルから入力す
る信号の波形振幅を受けて抽出し波形情報を出力するす
る受信信号レベル検出回路部と、別に受ける指示情報に
基づき可変素子のパラメータを設定して前記ケーブルと
の間で特性インピーダンスを自動整合するインタフェー
ス回路部と、一方に前記インタフェース回路部、他方に
受信信号レベル検出回路部を接続し切替え制御信号によ
りこの接続を切断するアナログスイッチ部と、前記波形
情報を受けて前記切替え制御信号を前記アナログスイッ
チ部へ送る切替え制御回路部と、前記波形情報を受けて
前記ケーブルとの不整合の度合いを所定のアルゴリズム
により計算し計算結果を前記可変素子に対する指示情報
として前記インタフェース回路部へ送出するアルゴリズ
ム計算回路部とを備えることを特徴とする特性インピー
ダンス整合回路。
【請求項８】請求項４から請求項７までのいずれか一
つに記載の特性インピーダンス整合回路において、可変
素子に対する前記指示情報を受けて保持するレジスタ回
路部を備え、前記インタフェース回路部は、所定の時期
に前記レジスタ部が保持する指示情報を取り出して前記
可変素子のパラメータを再設定することを特徴とする特
性インピーダンス整合回路。
【請求項９】請求項１から請求項８までのいずれか一
つに記載の特性インピーダンス整合回路において、入力
する信号の波形振幅を抽出し、この抽出された波形の情
報から不整合の度合いを所定のアルゴリズムにより計算
した結果に基づいてインタフェースの特性パラメータを
自動整合する前記手順は、予め定められた時期に自動的
に開始され、繰り返されることを特徴とする特性インピ
ーダンス整合回路。