(57)【要約】【課題】伝導ノイズの伝搬方向をより簡易かつ経済的に特定するため伝導性妨害波の伝搬方向の特定装置を提供する。【解決手段】  被測定ライン１０の一定箇所に作用するノイズ抑圧手段２と、ノイズ抑圧手段２の一方の端部近傍のノイズ電圧を検出する第１のノイズ電圧検出手段３と、他方の端部近傍のノイズ電圧を検出する第２のノイズ電圧検出手段４と、第１のノイズ検出手段３の出力ノイズ電圧と第２のノイズ検出手段４の出力ノイズ電圧を比較し、その電圧の大小によってノイズ伝搬方向を特定するノイズ比較手段５とを備えている。【選択図】            図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定導体の一定箇所に作用するノイズ抑圧手段と、
該ノイズ抑圧手段の一方の端部近傍のノイズ電圧を検出する第１のノイズ電圧検出手段と、
該ノイズ抑圧手段の他方の端部近傍のノイズ電圧を検出する第２のノイズ電圧検出手段と、
該第１のノイズ電圧検出手段の出力ノイズ電圧と該第２のノイズ電圧検出手段の出力ノイズ電圧を比較し、その電圧の大小によってノイズ伝搬方向を特定するノイズ電圧比較手段と
を備えること特徴とするノイズ伝搬方向特定装置。
【請求項２】
前記ノイズ電圧比較手段が、測定するノイズ周波数を選択可能な周波数弁別手段を有していて、選定した周波数のノイズ方向を特定するものである
ことを特徴とする請求項１項に記載のノイズ伝搬方向特定装置。
【請求項３】
前記第１のノイズ電圧検出手段の出力ノイズ電圧と前記第２のノイズ電圧検出手段の出力ノイズ電圧に基づいて前記ノイズ抑圧手段の減衰特性を求める演算手段を備えることを特徴とする請求項１又は２項に記載のノイズ伝搬方向特定装置。
【請求項４】
被測定導体の一定箇所に作用するノイズ抑圧手段と、
該ノイズ抑圧手段の一方の端部近傍のノイズ電圧を検出する第１のノイズ電圧検出手段と、
該ノイズ抑圧手段の他方の端部近傍のノイズ電圧を検出する第２のノイズ電圧検出手段とを用いて、
該第１のノイズ電圧検出手段の出力ノイズ電圧と該第２のノイズ電圧検出手段の出力ノイズ電圧を比較し、その電圧の大小によってノイズ伝搬方向を特定する
こと特徴とするノイズ伝搬方向特定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信機器等の電子装置におけるノイズトラブルを解決する際に用いて好適な伝導性妨害波の伝搬方向の特定方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
通信機器は、種々の通信線や電源線などのラインと接続して使用される。種々のラインは外来ノイズの侵入経路となりえる。そのような外来ノイズによって引き起こされるノイズトラブルは、通信機器において発生するトラブルの大半を占めている。
【０００３】
図８は、建物１００内に設置された通信機器の主装置１０１に対する外来ノイズの侵入経路を説明するための図である。主装置１０１に対しては、建物１００内の通信端末１０２および１０３が通信線１０４および１０５を介して接続されている。主装置１０１はまた、架空通信線２０１に通信線１０６を介して接続されるとともに、建物１００内の共通の電源線１０９に電源線１０７を介して接続され、さらにアースに対してアース線１０８で接続されている。電源線１０９は、建物１００外部の電力線２０３にトランス等を介して接続されているとともに、建物１００内で照明器具３０１や家電製品３０２が接続されている。主装置１０１に対して侵入するノイズとしては、外部の無線アンテナ２０２から送信された無線電波が通信線２０１を介して伝搬されたもの、アースから侵入するもの、雷２０４によって発生したノイズが電力線２０３を介して伝搬されたもの、電源線１０９から侵入するもの、携帯電話３０３から送信された無線電波が通信端末１０２等に直接侵入するものなどがある。
【０００４】
なお、伝導ノイズには、図９に示すコモンモードノイズと図１０に示すノーマルモードノイズ（あるいはディファレンシャルノイズ）の２種類がある。図９のコモンモードノイズは、グランド面（アース）１１１と通信線１１２の間で発生するノイズであり、図１０のノーマルモードノイズは通信線１１２をなす２線間で発生するノイズである。
【０００５】
図１１に示すように、ノイズトラブルを適切かつ迅速に解消するためには、発生源や侵入経路を特定するとともに、ノイズ周波数を分析し、ノイズ周波数に適合したフィルタを選択して侵入経路に挿入するといった手順で対策を進める必要がある。そのため、伝導ノイズの伝搬方向を簡易かつ経済的に特定するため装置が必要とされている。
【０００６】
図１２は、本願出願人による特許文献１や特許文献２に記載されている従来の伝搬方向特定装置の外観を示す図である。従来技術では、被測定ケーブル４０１に電圧プローブ４０２と電流センサ４０３をクランプし、装置本体部４０４で電圧と電流値から電力を計算することによって、電力の符号とその大きさで伝搬方向を特定していた。
【０００７】
図１３および図１４は、図１２に示す装置を用いて伝導ノイズの伝搬方向を特定する方法を説明するための図である。図１３と図１４は、被測定ケーブル４０１を伝搬するノイズの方向が互いに異なる場合のノイズ源５０１、負荷５０２、電圧プローブ４０２および電流プローブ４０３からなる等価回路（ａ）と電圧・電流波形（ｂ）をそれぞれ示している。判定の手順は概略、次のとおりである。
【０００８】
（１）同一箇所の電流と電圧を同時に測定する。その際、電流プローブ４０３の極性に注意する必要がある。
（２）ノイズ電力を計算する。ただし、通常のノイズは、複数の周波数成分を持っているため、時間−周波数変換を行い、複素周波数成分を求め、各周波数成分毎のノイズ電力を計算する。
（３）手順（２）で下式にて求めたノイズ電力値の正・負で伝搬方向を決定する。
【０００９】
【数１】
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【００１０】
図１３のようにノイズ伝搬方向（網掛けした矢印の方向）と電流プローブの極性（白抜きの矢印の方向）が同方向の場合、電圧波形と電流波形が同位相になり、サンプル箇所のノイズ電力（Ｐｅｆｆ）＝電圧（Ｖ）×電流（Ａ）×位相差（θ）を計算すると、符号（Ｓｇｎ）は正の値となる。
【００１１】
一方、図１４のようにノイズ伝搬方向（網掛けした矢印の方向）と電流プローブの極性（白抜きの矢印の方向）が逆方向の場合、電圧波形と電流波形が逆位相になり、サンプル箇所のノイズ電力（Ｐｅｆｆ）＝電圧（Ｖ）×電流（Ａ）×位相差（θ）を計算すると、符号（Ｓｇｎ）は負の値となる。
【００１２】
なお、電流プローブ４０３の極性の決める際には、図１３の試験構成にて、電圧・電流の位相を合わせて予め電流プローブの極性を決定する。
【特許文献１】特開平９−２２２４４２号公報
【特許文献２】特許第３３４４６８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
図１２に示すような従来のノイズ伝搬方向の特定装置では、（１）装置が大きいため機動性にかける、（２）回路構成が複雑、（３）高価である、（４）電流プローブの補正値が必要、（５）電流プローブの極性を常に意識する必要があり測定が面倒、（６）ノイズ電流が少ないラインに対しては精度の高い検出が難しい、といった課題があった。
【００１４】
本発明は、これらの課題を改善を図ることを目的とするものであって、伝導ノイズの伝搬方向をより簡易かつ経済的に特定するため伝導性妨害波の伝搬方向の特定方法及び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】
【００１５】
上記課題を解決するため、請求項１記載の発明は、被測定導体の一定箇所に作用するノイズ抑圧手段と、該ノイズ抑圧手段の一方の端部近傍のノイズ電圧を検出する第１のノイズ電圧検出手段と、該ノイズ抑圧手段の他方の端部近傍のノイズ電圧を検出する第２のノイズ電圧検出手段と、該第１のノイズ電圧検出手段の出力ノイズ電圧と該第２のノイズ電圧検出手段の出力ノイズ電圧を比較し、その電圧の大小によってノイズ伝搬方向を特定するノイズ電圧比較手段とを備えること特徴とする。
【００１６】
請求項２記載の発明は、前記ノイズ電圧比較手段が、測定するノイズ周波数を選択可能な周波数弁別手段を有していて、選定した周波数のノイズ方向を特定するものであることを特徴とする。
【００１７】
請求項３記載の発明は、前記第１のノイズ電圧検出手段の出力ノイズ電圧と前記第２のノイズ電圧検出手段の出力ノイズ電圧に基づいて前記ノイズ抑圧手段の減衰特性を求める演算手段を備えることを特徴とする。
【００１８】
請求項４記載の発明は、被測定導体の一定箇所に作用するノイズ抑圧手段と、該ノイズ抑圧手段の一方の端部近傍のノイズ電圧を検出する第１のノイズ電圧検出手段と、該ノイズ抑圧手段の他方の端部近傍のノイズ電圧を検出する第２のノイズ電圧検出手段とを用いて、該第１のノイズ電圧検出手段の出力ノイズ電圧と該第２のノイズ電圧検出手段の出力ノイズ電圧を比較し、その電圧の大小によってノイズ伝搬方向を特定すること特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、上記の構成によって、ノイズ発生源を探索する際にノイズの伝搬方向を１回のアクションで簡易かつ経済的に特定できる。また、容易に小型化でき、機動性に優れる。さらに、ノイズ電流が少ないラインに対しても高感度に検出できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明による伝導性妨害波の伝搬方向特定装置の実施の形態の構成を示すブロック図である。図１に示す伝搬方向特定装置は、ノイズ方向検出プローブ１とノイズ電圧比較手段５とから構成されている。ノイズ方向検出プローブ１は、被測定ライン（被測定導体）１０上の電圧の測定手段であって、ノイズ抑圧手段２と、第１のノイズ電圧検出手段３と、第２のノイズ電圧検出手段４とから構成されている。図１の被測定ライン１０は、１対の通信線Ｌ１およびＬ２から構成されていて、その両端に通信装置等の負荷２０と測定対象のノイズ発生源３０（図８を参照して説明した各種ノイズ源に相当。）とが接続されている。
【００２１】
ノイズ抑圧手段２は、被測定ライン１０の一定箇所に作用して被測定ライン１０上のコモンモードノイズを抑圧する手段であって、クランプ式のコモンモードノイズ抑圧フィルタ等から構成されている。第１のノイズ電圧検出手段３は、ノイズ抑圧手段２の一方の端部近傍の被測定ライン１０上のノイズ電圧を検出するものである。第１のノイズ電圧検出手段３は、非接触の電圧検出手段であって、例えば被測定ライン１０とそれに対向する金属面間の結合容量を利用した容量性電圧プローブによって構成されている。第２のノイズ電圧検出手段４は、ノイズ抑圧手段２の他方の端部近傍の被測定ライン１０上のノイズ電圧を検出するものであって、第１のノイズ電圧検出手段３と同一の構成を有している。
【００２２】
ノイズ電圧比較手段５は、第１のノイズ電圧検出手段３からの出力ノイズ電圧と第２のノイズ電圧検出手段４からの出力ノイズ電圧を比較し、その電圧の大小によってノイズ伝搬方向を特定する。ノイズ電圧比較手段５は、第１のノイズ電圧検出手段３の出力ノイズ電圧と第２のノイズ電圧検出手段４の出力ノイズ電圧をＡ／Ｄ（アナログ・デジタル）変換器を用いてデジタル信号に変換し、コンピュータによって実効値、平均値または最大値の一部または全部を求め、それらの値を用いて比較を行う。そして、ノイズ電圧比較手段５は、比較結果に基づいて特定したノイズ伝搬方向を、所定の出力手段を用いて、文字、映像、記号、音、光等にて出力する。
【００２３】
図１に示すようにノイズ発生源３０が第１のノイズ電圧検出手段３の側（外側）にある場合、ノイズ抑圧手段２を通過する前後でノイズ電圧は波形Ｗ１および波形Ｗ２のように減少する。したがって、第１のノイズ電圧検出手段３からの出力ノイズ電圧と第２のノイズ電圧検出手段４からの出力ノイズ電圧を比較し、その電圧の大小に基づき、ノイズ伝搬方向は、電圧の大きい方から小さい方への向きとして特定される。
【００２４】
図２は、図１のノイズ方向検出プローブ１の構成例を示す断面図である。ノイズ抑圧手段２は、環状のフェライト等の磁心材料からなり、分割可能な形状を有するコアフィルタ２Ａから構成されていて、被測定ライン１０に対して非接触（非接続）でノイズ抑圧手段として作用する。第１のノイズ電圧検出手段３および第２のノイズ電圧検出手段４は、クランプ式の非接触型電圧検出手段であって、被測定ライン１０と対向する基準電極３Ａまたは４Ａとの間の結合容量を利用して電圧を測定する容量性電圧プローブとして構成されている。基準電極３Ａおよび４Ａは、アルミニウム等からなる環状の金属電極であり、蝶番によって開閉自在に構成されている。金属電極３Ａおよび３Ｂの外側には樹脂スペーサーを介してアルミニウム等からなる環状の外部シールド電極３Ｂおよび４Ｂが設けられている。なお、ノイズ抑圧手段２、第１のノイズ電圧検出手段３および第２のノイズ電圧検出手段４は、図２に示すように一体として構成してもよいし、さらにノイズ抑圧手段２を着脱自在な構成としてしてもよい。
【００２５】
図３は、本発明による伝導性妨害波の伝搬方向特定装置の他の実施の形態の構成を示すブロック図である。図３に示す伝搬方向特定装置は、 図１に示す伝搬方向特定装置に対して、第１のノイズ電圧検出手段３および第２のノイズ電圧検出手段４とノイズ電圧比較手段５の間に周波数弁別手段６および周波数弁別手段７がそれぞれ挿入されている。周波数弁別手段６および周波数弁別手段７は、入力電圧から特定の周波数を成分を抽出するものであって、例えば、デジタルまたはアナログのバンドパスフィルタ、ローパスフィルタや、ハイパスフィルタ、あるいはＦＦＴ（Fast Fourier Transform）アナライザ、スペクトルアナライザ等から構成されている。本実施の形態では、ノイズ電圧比較手段５、周波数弁別手段６および周波数弁別手段７が、１つの信号処理装置（コンピュータ）８内に構成されていて、周波数弁別手段６および周波数弁別手段７の入力段において入力アナログ信号がＡ／Ｄ変換器によってデジタル信号に変換され、所定のプログラムに従って周波数弁別および電圧比較処理が行われる。本実施の形態では、測定するノイズ周波数が周波数弁別手段６および７によって任意に選択が可能で、選定した周波数のノイズ方向を特定することが可能である。
【００２６】
図４は、本発明による伝導性妨害波の伝搬方向特定装置のさらに他の実施の形態の構成を示すブロック図である。図４に示す伝搬方向特定装置は、図１の伝搬方向特定装置に対して、ノイズ抑圧手段２の減衰特性を測定するための構成を追加したものである。図４に示す伝搬方向特定装置は、 図１に示す伝搬方向特定装置に対して、演算処理部Ｕ１と、２個のスイッチＳＷ１およびＳＷ２とが追加されている。これら２個のスイッチＳＷ１およびＳＷ２は、測定時に演算処理部Ｕ１を第１のノイズ電圧検出手段３および第２のノイズ電圧検出手段４に接続するために用いられる。なお、図４において、図１に示すものと同一の構成には同一の符号を付けている。
【００２７】
演算処理部Ｕ１は、スイッチＳＷ１およびスイッチＳＷ２を介して、第１のノイズ電圧検出手段３の出力ノイズ電圧および第２のノイズ電圧検出手段４の出力ノイズ電圧を入力するとともに、ノイズ電圧比較手段５から各ノイズ電圧の比較結果を示す信号を入力する。演算処理部Ｕ１は、入力した各ノイズ電圧のスペクトル分析を行い、ノイズ電圧比較手段５の比較結果に基づいて、分析したスペクトル分析の差分を演算する。第１のノイズ電圧検出手段３によって検出された電圧のスペクトル分析結果をＰ１、第２のノイズ電圧検出手段４によって検出された電圧のスペクトル分析結果をＰ２とすると、ノイズ抑圧手段２の減衰特性（減衰量）は、分析結果Ｐ１と分析結果Ｐ２の差として求めることができる。ここで、分析結果Ｐ１およびＰ２は、所定の周波数帯域毎に対応する複数の電圧値のレベルを示す値からなるデータである。
【００２８】
例えば、Ｐ１＞Ｐ２の場合、図４に示すように、減衰特性は、Ｐ１からＰ２を引き算した結果として求めることができる。その際、分析結果Ｐ１と分析結果Ｐ２の大小は、ノイズ電圧比較手段５におけるノイズ電圧の比較結果によって決まるものとしている。演算処理部Ｕ１が求めたノイズ抑圧手段２の減衰特性は、図示していないモニタによって表示したり、あるいは所定の記憶媒体に記録したりすることができる。この実施の形態によれば、図１の構成に対して比較的小さな変更を行うだけで、ノイズ抑圧手段２の減衰特性を確認するための機能を追加することができる。なお、図４では、ノイズ電圧比較手段５と演算処理部Ｕ１とを２つのブロックに分けて示しているが、例えば、一つのコンピュータを用いて、それらに対応するソフトウェアモジュールを実行することによって実現することができる。また、図４の構成は、ノイズ抑圧手段２に係るフィルタの減衰特性を測定することを可能とするため、当該ノイズ抑圧手段２を他のフィルタ特性を含むものに入れ替えることで、図４の構成をフィルタの測定装置として用いることもできる。
【００２９】
次に、図５〜図７を参照して、図１のノイズ方向検出プローブ１を用いた実測例について説明する。図５は、ノイズ方向検出プローブ１の検出波形を測定するための測定回路を示している。図６は、図５の測定装置９による検出電圧波形の一例を示す図、図７は測定装置９によるスペクトル分析波形の一例を示す図である。図５において、図１〜図３に示すものに対応する構成には同一の符号を付けている。
【００３０】
図５の測定装置９は、オシロスコープおよびスペクトルアナライザとして機能するものであって、基準電極３Ａ（ここでは検出電極１とする。）および基準電極４Ａ（ここでは検出電極２とする。）とアース間の電位差を検出して所定の処理を行って画面上に表示する。被測定ライン１０には図示していないノイズ発生回路（ノイズ発生源３０に対応する。）から周波数５ＭＨｚの信号がノイズ信号として印加されている。図６は、測定装置９をオシロスコープとして機能させた場合の検出信号の時間変化を示す波形である。図７は、測定装置９をスペクトルアナライザとして機能させた場合の分析結果を示す波形であり、この例では周波数５ＭＨｚ付近で検出電極１と検出電極２の電位差３．５ｄＢが確認されている。
【００３１】
本発明の上記各実施の形態では、コモンモードノイズのノイズ抑圧手段２の前後で電圧レベルに差があらわれることを利用して、電圧レベルの大きい方をノイズの伝搬方向（ノイズ発生源方向）と判定する。また、ノイズ方向検出プローブは、クランプ式の非接触型とし第１・第２のノイズ電圧検出手段３，４とノイズ抑圧手段２を組み合わせて１つのプローブでノイズ方向を検出できる構成とした。そのノイズ抑圧手段２は、例えばクランプ式のコモンモードノイズ抑圧フィルタを用いることで構成することができる。また、ノイズ電圧検出手段３，４は、例えば非接触式電圧プローブを用いる。また、周波数弁別手段を設けた場合には、測定するノイズ周波数を周波数弁別手段によって任意に選択が可能で、選定した周波数のノイズ方向を特定することができる。選択する周波数としては、例えば、ノイズ抑圧手段２の特性に合わせたものとしたり、予想されるノイズ発生源の周波数に対応するものとしたりすることが可能である。
【００３２】
したがって、上記各実施の形態によれば、電圧レベルを測定し、比較することによってノイズの伝搬方向をワンストップで測定することができる。その際、ノイズ発生源の探索、ノイズの伝搬方向を１回のアクションで簡易かつ経済的に特定できる。また、電流プローブを不要とするとともに、電圧プローブの検出値の相対比較によって方向を特定できるので、従来に比べ、容易に装置の一体化を図ることができ、小型化でき機動性に優れる。また、ノイズ電流が少ないラインに対しても高感度に検出できる。
【００３３】
なお、本発明の実施の形態は、上記のものに限定されず、例えば、ノイズ抑圧手段２を複数のコアフィルタを組み合わせて構成するようにしたり、一方または両方のノイズ電圧検出手段３または４をノイズ抑圧手段２から離して測定を行うようにしてりする変更が適宜可能である。また、ノイズ電圧比較手段５や信号処理装置８をコンピュータとソフトウェアとを用いて構成する場合、そのソフトウェアプログラムはコンピュータ読み取り可能な記録媒体あるいは通信回線を介して提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の一実施の形態の構成を示すブロック図。
【図２】図１のノイズ方向検出プローブ１の構成例を示した断面図。
【図３】本発明の他の実施の形態の構成を示すブロック図。
【図４】本発明の他の実施の形態の構成を示すブロック図。
【図５】図１または図２のノイズ方向検出プローブ１の動作を測定した際の測定回路のブロック図。
【図６】図５の測定装置９で測定された電圧波形図。
【図７】図５の測定装置９による周波数分析結果を示す波形図。
【図８】通信機器等の電子装置に対する外来ノイズ侵入経路図を説明するための図。
【図９】コモンモードノイズを説明するための図。
【図１０】ノーマルモードノイズを説明するための図。
【図１１】電子装置等におけるノイズトラブルの解消手順を説明するための図。
【図１２】従来の装置の構成例を説明するための外観図。
【図１３】図１２の装置におけるノイズ特定手順を説明するための図。
【図１４】図１２の装置におけるノイズ特定手順（図１３と伝搬方向が逆の場合）を説明するための図。
【符号の説明】
【００３５】
１  ノイズ方向検出プローブ
２  ノイズ抑圧手段
３  第１のノイズ電圧検出手段
４  第２のノイズ電圧検出手段
５  ノイズ電圧比較手段
６、７  周波数弁別手段
８  信号処理装置
１０  被測定ライン
Ｕ１  演算処理部
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2006322873.tif 000012
【図１０】
2006322873.tif 000013
【図１１】
2006322873.tif 000014
【図１２】
2006322873.tif 000015
【図１３】
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【図１４】
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