(57)【要約】【課題】電力線のような特定の周波数帯で信号の反射や減衰が生じる環境下において、閉回路を形成せずに伝送路の特性を取得可能な測定装置を提供することを目的とする。【解決手段】電力線の伝送路途上の２点間の伝送特性を測定する装置であって、送信側で２〜４０ＭＨｚの周波数掃引信号を発生してこれを伝送路に注入し、伝送路から取り出した前記周波数掃引信号からスライディング相関器やマッチドフィルタといった相関器を使って再生タイミング信号を抽出し、これに基づいて受信側で予め用意した参照用の周波数掃引信号と前記周波数掃引信号との同期を図るように制御した電力線測定装置。  【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力伝送路上の２点間の周波数伝送特性を測定する装置であって、
前記電力伝送路の一部と電磁気的に結合し周波数掃引信号を注入する第１のカップリングユニットと、前記電力伝送路の一部と電磁気的に結合し前記周波数掃引信号を取り出す第２のカップリングユニットと、前記第１のカップリングユニットに前記周波数掃引信号を供給する発振部と、前記第２のカップリングから取り出した周波数掃引信号を周波数解析し前記周波数伝送特性を測定する測定部とを備え、
前記発振部は、所定のタイミング信号を出力するタイミング発生手段と、前記タイミング信号に同期して周波数を直線的に掃引する周波数掃引信号を発生する周波数掃引手段と
を備えたものであり、
前記測定部は、前記第２のカップリングユニットから供給された周波数掃引信号から前記タイミング信号に同期した再生タイミング信号を抽出するタイミング抽出手段と、前記再生タイミング信号に同期した解析タイミングにて前記周波数掃引信号に含まれる周波数成分とその信号強度を解析する周波数解析手段と、前記周波数解析手段の解析内容を表示する表示手段とを備えたことを特徴とする電力線測定装置。
【請求項２】
前記タイミング抽出手段は、周波数を直線的に掃引する参照信号を発生する参照信号発生手段と、該参照信号と前記周波数掃引信号との相互相関を検出する相関器とを備えたものであり、前記参照信号と前記周波数掃引信号との相互相関を前記相関器にて検出することによって得られた前記再生タイミング信号を前記参照信号発生手段にフィードバックして前記参照信号の掃引タイミングを制御し、該参照信号の掃引タイミングを前記周波数掃引信号の掃引タイミングに同期させたことを特徴とする請求項１記載の電力線測定装置。
【請求項３】
前記相関器は、スライディング相関回路、或いはマッチドフィルタ回路であることを特徴とする請求項２記載の電力線測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力線搬送システムにおける電力伝送路の測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力線を用いた高周波信号の伝送（電力線搬送）においては、通信ケーブルのように送信側と受信側とが１対１で直接結ばれることがなく、伝送路の途中に、分岐、トランス、分電盤、電力計、或いは家電機器といった様々な機器類が介在している。このため、伝送路途上でインピーダンスが頻繁に変化し、高周波信号の反射や減衰が生じることが知られている。従って、伝送路毎に伝送特性（回線品質）が異なるため、電力線搬送装置を設置するにあたっては、事前に個々の伝送路の伝送特性を取得しなければならない。
【０００３】
通常、電力線の伝送特性を取得するには、ネットワークアナライザと呼ばれる測定器が使われている。図５はネットワークアナライザを用いて電力線の伝送特性を取得する例を示したものである。図５において、ネットワークアナライザが出力する周波数掃引信号を注入器、カップリングユニットといった機器を介して電力線へ注入し、電力線を伝搬した周波数掃引信号をカップリングユニット、抽出器を介してネットワークアナライザに戻し閉回路を形成することによって、電力線の伝送特性を取得している。
ところが、伝送路が極めて長い場合、これに応じて測定ケーブルも長くしなけらばならないため、途中に増幅器を挿入する必要が生じ測定系が大規模になってしまう。また、伝送路の長さが数１００ｍ以上といった極めて長い場合には、電力線とネットワークアナライザの間に測定ケーブルを設置して閉回路を形成するといったことは事実上不可能である。
【０００４】
そこで、伝送路が極めて長くなった場合でも、閉回路を形成することなく伝送路の特性を測定する方法が、特開平８−１６３０１０号公報に開示されている。
特開平８−１６３０１０号に開示された技術によれば、伝送路の入力端と出力端に、それぞれ送信装置と受信装置とを接続し、送信装置から所定の周波数ステップで変化する測定信号を送信し、これを受信装置で解析するようにしている。ここで、送信装置側の周波数掃引のタイミングと受信側の解析周波数の変更タイミングとを同期させる必要がある。
このため、送信側において特定の搬送周波数（パイロットチャネル）に同期信号でＦＭ変調をかけた信号を重畳し、受信側においてこれをＦＭ復調することで同期を図っている。
【特許文献１】特開平８−１６３０１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、特開平８−１６３０１０号に開示された従来の伝送路の測定方法は、パイロトチャネルの搬送周波数が固定されているため、これを電力線の測定に適用すると受信側で同期信号を復調できない恐れがある。上述したように、電力線の伝送路上では信号の反射や減衰が頻繁に起こる。このため、伝送路上で減衰する周波数帯とパイロットチャネルの搬送周波数とが一致した場合、受信側で同期信号を復調することができなくなり伝送特性を取得することが不可能となってしまう。また、減衰する周波数帯も伝送路によって変化するため、予めパイロットチャネルの搬送周波数を減衰周波数帯から避けるように設定することも事実上不可能であり問題となっていた。
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、電力線のような特定の周波数帯で信号の反射や減衰が生じる環境下において、閉回路を形成せずに伝送路の特性を取得可能な測定装置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】
上記課題を解決するため、請求項１記載の発明においては、電力伝送路上の２点間の周波数伝送特性を測定する装置であって、前記電力伝送路の一部と電磁気的に結合し周波数掃引信号を注入する第１のカップリングユニットと、前記電力伝送路の一部と電磁気的に結合し前記周波数掃引信号を取り出す第２のカップリングユニットと、前記第１のカップリングユニットに前記周波数掃引信号を供給する発振部と、前記第２のカップリングから取り出した周波数掃引信号を周波数解析し前記周波数伝送特性を測定する測定部とを備え、
前記発振部は、所定のタイミング信号を出力するタイミング発生手段と、前記タイミング信号に同期して周波数を直線的に掃引する周波数掃引信号を発生する周波数掃引手段と
を備えたものであり、前記測定部は、前記第２のカップリングユニットから供給された周波数掃引信号から前記タイミング信号に同期した再生タイミング信号を抽出するタイミング抽出手段と、前記再生タイミング信号に同期した解析タイミングにて前記周波数掃引信号に含まれる周波数成分とその信号強度を解析する周波数解析手段と、前記周波数解析手段の解析内容を表示する表示手段とを備えたものである。
【０００７】
また、請求項２記載の発明においては、請求項１において、前記タイミング抽出手段は、周波数を直線的に掃引する参照信号を発生する参照信号発生手段と、該参照信号と前記周波数掃引信号との相互相関を検出する相関器とを備えたものであり、前記参照信号と前記周波数掃引信号との相互相関を前記相関器にて検出することによって得られた前記再生タイミング信号を前記参照信号発生手段にフィードバックして前記参照信号の掃引タイミングを制御し、該参照信号の掃引タイミングを前記周波数掃引信号の掃引タイミングに同期させたものである。
また、請求項３記載の発明においては、請求項２において、前記相関器は、スライディング相関回路、或いはマッチドフィルタ回路としたものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は、電力線の伝送路途上の２点間の伝送特性を測定する装置であり、送信側で２〜４０ＭＨｚの周波数掃引信号を発生してこれを伝送路に注入し、伝送路から取り出した前記周波数掃引信号からスライディング相関器やマッチドフィルタといった相関器を使って再生タイミング信号を抽出し、これに基づいて受信側で予め用意した参照用の周波数掃引信号と前記周波数掃引信号との同期を図るように制御したので、閉ループを形成することを不要とし、伝送路に減衰周波数帯が存在しても、安定に伝送路の周波数伝送特性を取得しうる測定装置を提供する上で効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明を図面に示した実施の形態に基づいて説明する。
図１は本発明に係わる電力線測定装置のブロック図を示したものである。
本発明に係わる電力線測定装置は、信号発生源として高周波の周波数掃引信号を発生する発振部１と、電力線２の一部と電磁気的に結合し該電力線２へ前記周波数掃引信号を注入するカップリングユニット３（第１のカップリングユニット）と、前記電力線２の一部と電磁気的に結合し電力線２に注入された周波数掃引信号を取り込むカップリングユニット４（第２のカップリングユニット）と、前記カップリングユニット４から取り出された周波数掃引信号の周波数成分とその強度を解析して表示する測定部５とを備えている。
【００１０】
また、発振部１は、所定周波数のタイミング信号を発生する温度補償水晶発振器６（タイミング発生手段）と、前記タイミング信号に同期して直線的に変化する電圧（ランプ電圧）を発生するランプ電圧発生部７と、前記ランプ電圧発生部７が出力するランプ電圧に従い出力周波数を直線的に掃引する周波数掃引信号を発生する周波数スイーパ８と、前記周波数掃引信号を所定のレベルまで増幅する増幅器９と、前記増幅器９の出力インピーダンスを５０Ω平衡或いは５０Ω不平衡のいずれかに切り替えて出力する切替手段１０とを備える。
【００１１】
また、測定部５は、入力インピーダンスを５０Ω平衡或いは５０Ω不平衡のいずれかに切り替えて前記カップリングユニット４に接続する切替手段１１と、前記切替手段１１から供給された周波数掃引信号を所定レベルまで増幅する増幅器１２と、前記増幅器１２が増幅した周波数掃引信号から前記タイミング信号に同期したタイミング再生信号を抽出するタイミング抽出部１３と、前記タイミング再生信号に同期して直線的に変化する電圧（ランプ電圧）を発生するランプ電圧発生部１４と、前記ランプ電圧発生部１４から供給されたランプ電圧に従った解析タイミングで前記周波数掃引信号に含まれる周波数成分とその信号強度を解析する周波数解析部１５と、前記周波数解析部１５の解析結果を表示する表示部１６を備えている。
【００１２】
図１に示した本発明に係わる電力線測定装置は次のように動作する。
まず、温度補償水晶発振器６は所定周波数のタイミング信号を発生する。このタイミング信号に同期して、ランプ電圧発生部７は直線的に変化するランプ電圧を繰り返し発生する。例えば、ランプ電圧はＶstart〜Ｖstopの電圧範囲を直線的に変化し、前記タイミング信号に同期してこれを繰り返すものとする。
そこで、周波数スイーパ８は前記ランプ電圧に従い出力周波数を直線的に掃引する周波数掃引信号を発生する。例えば、２〜４０ＭＨｚの周波数範囲を５０Ｈｚの倍数の周期毎（タイミング信号に同期）に直線的に掃引する。
前記周波数掃引信号は増幅器９にて所定のレベルまで増幅され、切替手段１０にて出力インピ−ダンスを５０Ω平衡に変換されてカップリングユニット３に供給される。
【００１３】
次に、カップリングユニット３に供給された周波数掃引信号は電力線２に注入されこれを伝搬し、カップリングユニット４から取り出された後測定部５に供給される。
測定部５はカップリングユニット４から取り出された周波数掃引信号を入力インピーダンスが５０Ω平衡の状態で切替手段１１が受け取り、これを増幅器１２に供給する。
増幅器１２は前記周波数掃引信号を増幅し、これをタイミング抽出部１３及び周波数解析部１５に供給する。
【００１４】
ここで、タイミング抽出部１３について説明する。タイミング抽出部１３は前記周波数掃引信号とほぼ同じ周波数掃引特性を有する参照信号を発生する参照信号発生手段（図示せず）と、該参照信号と前記周波数掃引信号との相互相関を検出する相関器（図示せず）とを備えている。相関器としてはスライディング相関器やマッチドフィルタ等の相関器を使うことが可能である。
【００１５】
タイミング抽出部は、図２に示すように増幅した周波数掃引信号を加算し雑音を低減する処理を行う。そこで、雑音を低減した周波数掃引信号と前記参照用周波数掃引信号との相互相関が相関器によって検出され、また参照用信号と周波数掃引信号とが同期する点が相関器によってサーチされる。同期点が見つかると相関器は発振部１にて生成したタイミング信号に同期した信号（再生タイミング信号）を出力する。この再生タイミング信号は前記参照信号発生手段へフィードバックされることによって参照信号の周波数掃引のタイミングが制御され、参照信号の掃引タイミングが前記周波数掃引信号の掃引タイミングと同期するよう制御される。
【００１６】
ランプ電圧発生部１４は前記再生タイミング信号に従い直線的に変化するランプ電圧を発生する。このランプ電圧は発振部１のランプ電圧発生部にて生成したものと同期している。周波数解析部１５は前記ランプ電圧に従った解析タイミングで周波数掃引信号の周波数成分とその信号強度を分析する。例えば、図３に示すように、ランプ電圧に同期して測定部５（周波数解析部１６）は時刻ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４において２〜４０ＭＨｚの周波数範囲のうち、ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４といった周波数成分の信号強度を順次計算し、時刻ｔ５以降これを繰り返す。勿論、分析する周波数の数を増やしてもよい。
次に、周波数解析部１６が解析したデータを表示部１６へ出力すると、周波数掃引信号に含まれる周波数成分の信号強度が表示され、電力線の伝送路としての周波数特性を取得することができる。
【００１７】
なお、周波数掃引信号は２〜４０ＭＨｚの周波数範囲をスイープするため、伝送路に減衰する周波数帯があっても、図４（Ａ）に示すように一部の周波数帯の減衰で済むため、測定部５において安定に同期を維持することができる。
これに対し従来の測定装置は図４（Ｂ）に示すように、同期信号が特定の搬送周波数に固定されているため、搬送周波数の近傍に減衰周波数帯が存在すると同期を維持することが不可能となる。よって、本発明の優れているところが明らかであろう。
【００１８】
なお、本実施例においてはカップリングユニット３、４とのインタフェースを５０Ω平衡としたが、本実施例にあってはこれに限らず、カップリングユニットのインタフェースに応じて切替手段１０、１１を５０Ω不平衡側に切り替え、ここにカップリングユニットを接続してもよい。
以上、説明したように本発明は、スライディング相関器やマッチドフィルタといった相関器を使って、周波数掃引信号に同期した参照信号を測定部内部で生成するようにしたので、伝送路に減衰周波数帯が生じても、電力線の伝送特性を安定に取得可能な測定装置を提供するのに効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係る電力線の測定装置の実施例を示したブロック図。
【図２】本発明に係る電力線の測定装置の測定部の動作説明図。
【図３】本発明に係る電力線の測定装置の測定部の動作説明図。
【図４】電力線伝送路を伝搬する周波数掃引信号を示した図。
【図５】従来の電力線伝送路の測定装置のブロック図。
【符号の説明】
【００２０】
１・・発振部
２・・電力線
３、４・・カップリングユニット
５・・測定部
６・・温度補償水晶発振器
７、１４・・ランプ電圧発生部
８・・周波数スイーパ
９、１２・・増幅器
１０、１１・・切替手段
１３・・タイミング抽出部
１５・・周波数解析部
１６・・表示部    
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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