(57)【要約】【課題】被試験器から生じた電力供給線を伝導する雑音信号を構成するコモンモード（Σ）成分とディファレンシャルモード（Δ）成分を同時に測定できる評価装置を実現する。【解決手段】受電器から電力線を介して供給された電力を、インピーダンス整合装置、方向性結合器、電源線同軸線変換器、および被試験器の一対の電源コードを介して被試験器へ電力を供給する。電源コードの各々を伝導する被試験器の雑音信号が電源コードから方向性結合器へ入力する際に、方向性結合器の入力インピーダンスに整合させた後、雑音信号を方向性結合器で各々抽出し、１８０度ハイブリットに入力する。それから出力されるΣ成分とΔ成分の強度の周波数依存性を同時に評価する各々の検出器を備える。電源コードの平衡配線から評価装置内の不平衡配線への変換は、評価装置内のインピーダンスに整合した配線に電源コードを接続することで行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の電力線に接続された差込口に接続された受電器を介して電力供給を受け、供給された電力を被試験器に供給し、前記被試験器から発生する雑音信号を検出して電力線に伝導する妨害波を評価するための伝導妨害波電圧評価装置であって、
上記受電器から一対の電力線を介して供給された電力を、インピーダンス整合装置、方向性結合器、電源線同軸線変換器、および上記被試験器の一対の電源コードを介して上記被試験器へ電力を供給する構成と、
上記電源コードの各々を伝導する上記被試験器の雑音信号が上記電源コードから上記方向性結合器へ入力する際に、上記電源コードの平衡配線から上記方向性結合器の一対の不平衡配線への変換を上記電源線同軸線変換器で行う構成と、
上記電源線同軸線変換器の出力信号に含まれる上記雑音信号を、上記方向性結合器で各々抽出して、１８０度ハイブリットカプラに入力する構成と、
上記１８０度ハイブリットカプラから出力されるコモンモード信号とディファレンシャルモード信号の強度の周波数依存性を各々の検出器で同時に評価する構成とを備えることを特徴とする伝導妨害波電圧評価装置。
【請求項２】
上記方向性結合器側から見た場合の上記インピーダンス整合装置の入力インピーダンスの値は上記方向性結合器側から上記インピーダンス整合装置へ入力する雑音信号の少なくとも一部を整合終端する構成であり、上記受電器側から見た場合の上記インピーダンス整合装置は上記受電器側から入力する雑音信号の少なくとも一部を濾波手段で抑制する構成であることを特徴とする請求項１に記載の伝導妨害波電圧評価装置。
【請求項３】
上記方向性結合器は４端子９０度カプラの一端を終端したものであることを特徴とする請求項１あるいは２に記載の伝導妨害波電圧評価装置。
【請求項４】
上記４端子９０度カプラは、（１）９０度分岐線路結合器、（２）９０度結合線路型方向性結合器、あるいは（３）ランゲカプラであることを特徴とする請求項３に記載の伝導妨害波電圧評価装置。
【請求項５】
上記１８０度ハイブリットカプラは、（１）リングカプラ、あるいは（２）テーパ付結合線路ハイブリッドであることを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の伝導妨害波電圧評価装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電気電子機器から発生し、その装置への電力供給線の少なくとも一対を伝導する雑音信号のコモン（不平衡）モード成分とディファレンシャル（平衡）モード成分を同時に出力して、それら成分の各々の電圧を同時に測定できるようにした伝導妨害波電圧評価装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、省エネ家電等の電気電子機器の増加に伴い、それらの機器が発生源となる雑音が問題になっている。例えば、それらの機器に搭載された高効率のスイッチング電源からのスイッチング雑音による、他の装置への受信障害等の電磁干渉問題についての懸念が提起されている。スイッチング電源は、装置の小型化に伴い、より高周波数の発振信号用いる傾向にあり、このような高周波数の信号の発生や整流において高周波雑音を発生し易くなっている。例えばＬＥＤ電灯からの雑音の周波数範囲は、１ＧＨｚ以上に及ぶものがあることが知られている。また、これらの雑音は、機器本体から空間に放射されるだけでなく、電源線からも空間に放射されるが、さらに、機器に接続された電力線上を伝導雑音として伝搬する。この伝導雑音は、同じ電源系統に接続された他の機器に誤作動を引き起こす可能性もある。
【０００３】
一般に伝導雑音は、コモンモード雑音とディファレンシャルモード雑音の２つの伝搬モードに分類することができることが知られている。これらのモードによって、雑音低減のための対策方法や使用するべき対策部品が異なる。このため、電気電子機器の開発を限られた期間で行うためには、効果的な雑音低減対策を施す必要があり、各モードを分離して同時測定することが求められている。
【０００４】
従来の電力線を伝導する伝導妨害波の評価装置としては、非特許文献１によると供試装置の各端子と基準接地間に負荷を設け端子間には負荷を設けないで各端子電圧を測定するＶ型のＬＩＳＮ（Line Impedance Stabilization Network：電源インピーダンス安定化回路網、また疑似電源回路網ＡＭＮ（Artificial Mains Network）とも呼ばれる）、供試装置の各端子間および各端子と基準接地間に負荷を設けて各端子電圧を測定するΔ型のＬＩＳＮ、ＣＤＮＥ（Coupling and Decoupling Network for Emission：エミッション測定用結合／減結合回路網）、供試装置の各端子と基準接地間に不平衡負荷を設け不平衡モードの測定に用いられるＴ型のＬＩＳＮ、あるいはＴＥＭ（Transverse electromagnetic）セル、等を用いた評価装置などが知られている（非特許文献２）。
評価における特徴としては、Ｖ型ＬＩＳＮは、一線大地間の妨害波電圧（電力線伝導妨害波のコモンモード電圧とディファレンシャルモード電圧のベクトルの和）を評価できるが、両モードの電圧を分離して評価することができない。またΔ型ＬＩＳＮは、コモンモード電圧及びディファレンシャルモード電圧をそれぞれ独立に測定できるがモード変更には切換が必要であり、両モードを同時に測定することができない。Ｔ型のＬＩＳＮは、コモンモードの測定のみに用いられる。
【０００５】
また、上記伝導雑音測定装置ではＣＤＮＥが用いられるが、このＣＤＮＥの特性から、測定周波数の上限が３０ＭＨｚ〜３００ＭＨｚ程度に限られている。そこで、特許文献１の開示や非特許文献３の報告にあるようなＴＥＭセルを用いたコモンモード伝導妨害波測定装置が作られており、その測定周波数の上限は１ＧＨｚ程度まで拡張されている。ただし、特許文献１の装置や非特許文献３の装置ではコモンモード電圧が測定できるが、コモンモード電圧とディファレンシャルモード電圧を同一装置で同時に測定することはできていない。また、一般に、ＴＥＭセルは設計・製造が難しく高価である。またその形状については、比較的大型であるため、スペースファクタの面でも問題があることが知られている。
【０００６】
Ｖ型ＬＩＳＮとＣＤＮＥでは、電力線の一線大地間の妨害波電圧を測定できるが、コモンモード電圧とディファレンシャルモード電圧とが測定できず、当然ながらこれらの成分に分けて同時に測定することもできない。また、Δ型のＬＩＳＮは、回路を切換えることでコモンモード電圧とディファレンシャルモード電圧をそれぞれ独立に測定できるが、両モードを同時に測定することができない。また、これらの評価装置は抵抗、インダクタンス、コンデンサなどの個別電気回路素子で構成されたフィルタ回路であり、測定周波数の上限がＶ型ＬＩＳＮ、Δ型ＬＩＳＮで３０ＭＨｚ程度である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１５−４９２０３号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】CISPR 16-1-2 Edition 2.0:2014: Specification for Radio Disturbance and Immunity Measuring Apparatus and Methods - Part 2-1: Radio disturbance and immunity measuring apparatus - Coupling devices for conducted disturbance measurements.
【非特許文献２】石上 忍、後藤 薫、呉 奕鋒、松本 泰、“ＴＥＭセルを用いた広帯域伝導妨害電圧測定装置の開発”、電子情報通信学会 環境電磁工学研究会, EMCJ2013-121, pp57-62 (2014).
【非特許文献３】石上 忍、後藤 薫、呉 奕鋒、松本 泰、“ＧＨｚ帯まで使用可能なＴＥＭセル型不平衡（コモンモード）電圧測定方法の検討,”,電気学会研究会資料 電磁環境研究会, EMC-14-002, pp.1-4 (2014).
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
電力供給線に接続された装置から発生する伝導雑音に関し、上記電力供給線の少なくとも一対を伝導する雑音信号のコモンモード成分とディファレンシャルモード成分を同時に出力して、それら成分の各々の電圧を同時に測定できるようにした伝導妨害波電圧評価装置を実現する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の伝導妨害波電圧評価装置は、概略では、所定の電力線に接続された差込口に接続された受電器を介して電力供給を受け、供給された電力を被試験器に供給し、前記被試験器から発生する雑音信号を検出して電力線に伝導する妨害波を評価するものである。 
より詳細には、まず、上記受電器から一対の電力線を介して供給された電力を、インピーダンス整合装置、方向性結合器、電源線同軸線変換器、および上記被試験器の一対の電源コードを介して上記被試験器へ電力を供給する構成を有する。 
また、上記電源コードの各々を伝導する上記被試験器の雑音信号が上記電源コードから上記方向性結合器へ入力する際に、平衡配線から一対の非平衡配線への変換を上記電源線同軸線変換器で行う構成と、 
上記電源線同軸線変換器の出力信号に含まれる上記雑音信号を、上記方向性結合器で各々抽出して、１８０度ハイブリットカプラに入力する構成と、 
上記１８０度ハイブリットカプラから出力されるコモンモード信号とディファレンシャルモード信号の強度の周波数依存性を各々の検出器で同時に評価する構成と、を備えることを特徴とするものである。
【００１１】
測定しようとする周波数帯域において、上記方向性結合器側から見た上記インピーダンス整合装置の入力インピーダンスの値は上記方向性結合器側から上記インピーダンス整合装置へ入力する雑音信号の少なくとも一部を整合終端する構成であり、上記受電器側から見た上記インピーダンス整合装置は上記受電器側から入力する雑音信号の少なくとも一部を濾波手段で抑制する構成である。
【００１２】
上記方向性結合器は４端子９０度カプラの一端を終端したものを用いることができる。
【００１３】
上記４端子９０度カプラには、（１）９０度分岐線路結合器（90°Branch Line Coupler）、（２）９０度結合線路型方向性結合器(90°Coupled Line Coupler)、あるいは（３）ランゲカプラ(Lange Coupler)を用いることが出来る。
【００１４】
上記１８０度ハイブリットカプラには、（１）リングカプラ（Ring Coupler）、あるいは（２）テーパ付結合線路ハイブリッド(Tapered Coupled Line Hybrid)を用いることができる。
【発明の効果】
【００１５】
この発明により、商用電源を用いる装置から発生しその装置への電力供給線の少なくとも一対を伝導する雑音信号のコモンモード成分とディファレンシャルモード成分を同時に出力して、それら成分の各々の強度の周波数依存性を同時に測定できるようになった。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の伝導妨害波電圧評価装置の構成例を示すブロック図である。
【図２】電源線同軸線変換部の構成例を示す模式図である。
【図３】方向性結合器を構成することができる４端子９０度カプラの例で、（ａ）は９０度分岐線路結合器、（ｂ）は９０度結合線路型方向性結合器、（ｃ）はランゲカプラの例を示す図である。
【図４】１８０度ハイブリットカプラの例で、（ａ）はリングカプラ、（ｂ）はテーパ付結合線路ハイブリッド、を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の伝導妨害波電圧評価装置は、概略では、所定の電力線に接続された差込口に接続された受電器を介して電力供給を受け、供給された電力を被試験器に供給する。前記被試験器を動作させることで雑音信号が発生するが、この雑音信号は、方向性結合器で抽出され、１８０度ハイブリットカプラによってコモンモード成分とディファレンシャルモード成分に分離される。本発明は、これらの分離されたそれぞれの成分の信号強度の周波数依存性を検出して妨害波の発生を評価するものである。
【実施例１】
【００１８】
本発明の伝導妨害波電圧評価装置の構成例を図１に示す。
まず、所定の電力線に接続された差込口に接続された受電器１を介して電力供給を受ける。供給された電力は、インピーダンス整合装置２、方向性結合器３ａ、３ｂ、電源線同軸線変換器４、および被試験器５の一対の電源コードがついた電源プラグ６を介して上記被試験器５へ電力を供給する。この際、電源プラグ６は、電源線同軸線変換器４のＡＣプラグ挿入口へ挿入される。
また、上記電源コードの各々を伝導する上記被試験器の雑音信号が上記電源コードから上記方向性結合器へ入力する際に、上記電源コードの各線から信号を取り出すために、平衡配線から一対の不平衡配線への変換を上記電源線同軸線変換器４で行い、上記電源線同軸線変換器４からの出力信号に含まれる上記雑音信号を、上記方向性結合器３ａ、３ｂで各々抽出して、１８０度ハイブリットカプラ７に入力する。
上記１８０度ハイブリットカプラ７から出力されるコモンモード信号とディファレンシャルモード信号は、それぞれスペクトラムアナライザー８ａと８ｂを検出器として用いて観測し、その強度の周波数依存性を同時に評価する。これらの検出器からの出力をコンピュータに入力してデジタル処理やデータ記録を行うことが望ましい。
【００１９】
上記方向性結合器には４端子９０度カプラの一端をインピーダンス終端したものを用いることができる。また、上記４端子９０度カプラには、（１）９０度分岐線路結合器、（２）９０度結合線路型方向性結合器、あるいは（３）ランゲカプラ等を用いることが出来る。これらを、図３（ａ）、（ｂ）および（ｃ）に示す。図３において、例えば１番端子を電源線同軸線変換器４に、２番端子をインピーダンス整合装置２に接続し、３番端子をインピーダンス終端することで、電源線同軸線変換器４からインピーダンス整合装置２の方向に向かう上記雑音信号を４番端子に抽出することができる。但し、図３（ａ）に示す９０度分岐線路結合器の場合には、１番端子または２番端子と４番端子とが直流的に分離されていないので、上記雑音信号の出力においては、直流成分をキャパシタ等で遮断する必要がある。また、３番端子をインピーダンス終端する際にもキャパシタ等で直流成分を遮断することが求められる。
【００２０】
電源線同軸線変換器４は、平衡型配線である電源コードを、一対の不平衡型の配線に変換するものである。図２では一対の平行コードから同軸ケーブルに変換する。これは、平行コードの各線を伝導する雑音を、各線ごとに評価するためである。また、この際、上記方向性結合器３ａの入力インピーダンスへ、例えば５０Ωへの変換を行う。図２の構成例では平行コードの各線をそれぞれ同軸コード（ＳＭＡ）に一旦変換してから上記方向性結合器３ａに接続しているが、上記方向性結合器を構成する基板上にこの電源線同軸線変換器４の機能に相当する回路、つまり平行コードから互いに独立した線路に分岐するための回路を作りこめる場合には、一旦同軸コードにすることを省略することも可能である。
【００２１】
上記方向性結合器３ａ側から見た上記インピーダンス整合装置２の入力インピーダンスについては、上記方向性結合器３ａ側から上記インピーダンス整合装置２へ入力する雑音信号を整合終端あるいは近似的に整合終端する。これは、外部から受電器１に至るまでの配線上でのインピーダンス変動の影響を抑制するためのものである。受電器１が方向性結合器３ａに直接接続している場合は、この変動が雑音の評価結果に影響を与えてしまう。例えば、上記雑音信号の伝導において、受電器１側のインピーダンス変動によって、評価装置のインピーダンスも変化する。その結果、４番端子に出力された評価結果が安定せず正しい評価が困難になる。また、受電器１側から見た場合の上記インピーダンス整合装置２については、入力する雑音信号の少なくとも一部を濾波手段で抑制する構成である。例えば、上記濾波手段に、コモンモードフィルタ、伝送トランス、ラインフィルタ、またはクランプフィルタ等を用いることが出来る。このように、受電器１側からインピーダンス整合装置２へ入力する雑音信号の少なくとも一部を抑制する構成とすることで、被試験機の雑音信号評価へ侵入する妨害信号を抑制するものであることが望ましい。
【００２２】
また、上記１８０度ハイブリットカプラには、図４（ａ）のリングカプラ、あるいは図４（ｂ）のテーパ付結合線路ハイブリッドカプラを用いることができる。図４（ａ）、（ｂ）の場合、例えば２番端子３番端子をそれぞれ方向性結合器３ａ、３ｂに接続することで、１番端子にコモンモード成分を、４番端子にディファレンシャルモード成分を出力させることができる。
【００２３】
これらの上記１８０度ハイブリットカプラから出力されるコモンモード成分やディファレンシャルモード成分から、それぞれ、例えばスペクトラムアナライザーで、信号強度の周波数依存性を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
上記の説明においては、分布定数回路を用いる例を示したが、ＶＨＦ帯においても、例えばフェライトトランスなどの集中定数素子で、方向性結合器や１８０度ハイブリットカプラを構成することは可能である。また、上記の説明以外の他の方式の方向性結合器や１８０度ハイブリットカプラも既に市販されており、本発明の構成に適宜用いることもできる。
【００２５】
本発明は、交流電気を用いる装置に限らず直流電気を用いる装置にも適用することができる。例えば、ＵＳＢ（ユニバーサルシリアルバス）電源を用いる装置から発生する雑音についても評価することができる。ただし、この場合は、ＡＣソケットやＡＣプラグは、ＵＳＢソケットやＵＳＢプラグに置き換えるものとする。
【００２６】
また、本発明は、発電設備等の電力線にエネルギーを供給するための装置にも適応することができる。例えば、太陽光発電設備には、通常、直流電気を交流電気に変換するインバータが備えられているが、このインバータの殆どにはスイッチング回路が用いられており、この回路に起因する雑音が知られている。この雑音についても本発明を用いて評価することができる。
【００２７】
本発明を適用することで、従来は電波暗室内で行っていた雑音測定も電波暗室外で行うことができるようになり、また、従来の場合に比べてより狭いスペースでも上記評価を実施可能である。このため、電気電子機器開発段階や電子機器の製造ラインにおける電磁両立性試験の予備試験（プリコンプライアンス試験）を容易に行うことが出来る。
【符号の説明】
【００２８】
１  受電器
２  インピーダンス整合装置
３ａ、３ｂ  方向性結合器
４  電源線同軸線変換器
５  被試験器
６  電源プラグ
７  １８０度ハイブリットカプラ
８ａ、８ｂ  スペクトラムアナライザー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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