(57)【要約】【課題】実運用状態の通信装置等のコモンモードインピーダンスを高精度で測定する。【解決手段】試験信号を測定対象ポートに接続された線路２００−１に送信し、反射された反射信号を受信するとともに、測定対象外のポートに接続された線路２００−２，・・・，２００−Ｎに流れる妨害波信号を電流プローブ２−２，・・・，２−Ｎで受信し、信号分離部１６が、電流プローブ２−１，・・・，２−Ｎで受信されたＮ個の受信信号ｘを独立成分分析手法によりＮ個の独立した分離信号ｙに分離し、信号抽出・補正部１７が、分離信号ｙの中から試験信号に最も似た波形の信号を反射信号として抽出して記憶部１３に格納した校正情報に基づいて反射信号を補正し、インピーダンス測定装置３が補正した反射信号を用いてインピーダンスを導出する。【選択図】図１
2013120060.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定対象に接続された複数の線路のそれぞれに配置され、前記複数の線路を流れる信号をそれぞれ受信する複数の電流プローブと、
前記被測定対象の測定対象ポートに接続される前記線路に配置された電流プローブを介して当該線路に試験信号を送信する試験信号送信手段と、
前記複数の電流プロープそれぞれが受信した受信信号から互いに統計的に独立な複数の分離信号を生成する信号分離手段と、
前記複数の分離信号の中から前記試験信号に最も似た波形の分離信号を反射信号として抽出する信号抽出手段と、
前記試験信号と前記反射信号の比に基づいて前記測定対象ポートのインピーダンスを導出するインピーダンス導出手段と、
を有することを特徴とするインピーダンス測定装置。
【請求項２】
前記試験信号の周波数に対応する前記電気プローブによる前記線路への誘導量及び前記線路に流れる信号の検出感度に関する情報に基づいて前記反射信号を補正する補正手段をさらに有することを特徴とする請求項１記載のインピーダンス測定装置。
【請求項３】
前記試験信号が前記被測定対象以外へ伝送することを阻止するコモンモード除去手段を前記複数の線路に配置し、前記被測定対象の測定対象ポートに接続される前記線路に配置された電流プローブを前記被測定対象と前記コモンモード除去手段との間に配置し、それ以外の電流プローブを前記被測定対象から見て前記コモンモード除去手段の外側に配置することを特徴とする請求項１又は２に記載のインピーダンス測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インピーダンスを測定する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のインピーダンス測定では、コモンモードインピーダンスを測定する対象の通信装置等を例えば試験サイトに持っていき、測定対象の通信装置を停止状態にしてインピーダンス測定器を用いて測定していた。非特許文献１では疑似通信回路網を利用することで、動作状態におけるコモンモードインピーダンスの測定を実現している。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】平田、秋山、田島、桑原、「電子機器の使用状態が屋内配電線を使用する高速電力線通信の信号伝送に与える影響」、電子情報通信学会論文誌B vol. J90-B No.4 pp. 403-411、2007
【非特許文献２】A. Hyvarinen, “Survey on Independent Component Analysis” Neural Computing Surveys, 2, pp.94-128, 1999.
【非特許文献３】A. Hyvarinen and E. Oja, “Independent Component Analysis: Algorithms and Applications”, Neural Networks, 13(4-5), pp.411-430, 2000.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
これまでは、実運用状態の通信装置等の電源ポートや通信ポートから見たコモンモードインピーダンスを非侵襲で測定する方法は存在していなかった。非特許文献１においても、疑似通信回路網を利用することで、動作状態においての電源部のコモンモードインピーダンスを測定することができるが、電源と測定対象装置との間に疑似通信回路網を接続する必要があり、故障現場等の実運用状態でのコモンモードインピーダンス測定には不向きであった。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、実運用状態の通信装置等の電源ポートや通信ポートから見たコモンモードインピーダンスを高精度で測定することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係るインピーダンス測定装置は、被測定対象に接続された複数の線路のそれぞれに配置され、前記複数の線路を流れる信号をそれぞれ受信する複数の電流プローブと、前記被測定対象の測定対象ポートに接続される前記線路に配置された電流プローブを介して当該線路に試験信号を送信する試験信号送信手段と、前記複数の電流プロープそれぞれが受信した受信信号から互いに統計的に独立な複数の分離信号を生成する信号分離手段と、前記複数の分離信号の中から前記試験信号に最も似た波形の分離信号を反射信号として抽出する信号抽出手段と、前記試験信号と前記反射信号の比に基づいて前記測定対象ポートのインピーダンスを導出するインピーダンス導出手段と、を有することを特徴とする。
【０００７】
上記インピーダンス測定装置において、前記試験信号の周波数に対応する前記電気プローブによる前記線路への誘導量及び前記線路に流れる信号の検出感度に関する情報に基づいて前記反射信号を補正する補正手段をさらに有することを特徴とする。
【０００８】
上記インピーダンス測定装置において、前記試験信号が前記被測定対象以外へ伝送することを阻止するコモンモード除去手段を前記複数の線路に配置し、前記被測定対象の測定対象ポートに接続される前記線路に配置された電流プローブを前記被測定対象と前記コモンモード除去手段との間に配置し、それ以外の電流プローブを前記被測定対象から見て前記コモンモード除去手段の外側に配置することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、実運用状態の通信装置等の電源ポートや通信ポートから見たコモンモードインピーダンスを高精度で測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施の形態におけるコモンモードインピーダンス測定装置の構成を示す機能ブロック図である。
【図２】各信号の波形の例を示す図である。
【図３】試験信号と分離信号との比較を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
【００１２】
図１は、本実施の形態におけるコモンモードインピーダンス測定装置の構成を示す機能ブロック図である。本コモンモードインピーダンス測定装置１は、方向性結合器１１，１４、パワーデバイダ１２、記憶部１３、信号測定部１５、信号分離部１６、信号抽出・補正部１７、および既存のインピーダンス測定装置３を備え、非侵襲性デバイスである電流プローブ２−１，・・・，２−Ｎを動作状態の被測定対象１００（通信装置等）のポートに接続された線路２００−１，・・・，２００−Ｎに接続して被測定対象１００のポートのコモンモードインピーダンスを測定する。
【００１３】
電流プローブ２−１は、被測定対象１００に影響を与えない試験信号（微弱な単一正弦波）を線路２００−１に送信し、被測定対象１００のポートで反射された反射信号を受信する。また、試験信号が本コモンモードインピーダンス測定装置１、被測定対象１００以外へ伝送することを阻止するコモンモード除去装置４（コモンモードチョークコイルやＣＭＡＤ（Ｃｏｍｍｏｎ  ｍｏｄｅ  ａｂｓｏｒｂｉｎｇ  ｄｅｖｉｃｅ）等）を線路２００−１，・・・，２００−Ｎに設置し、線路２００−２，・・・，２００−Ｎのコモンモード除去装置４の外側に電流プローブ２−２，・・・，２００−Ｎを接続し、電流プローブ２−２，・・・，２００−Ｎは、線路２００−２，・・・，２００−Ｎそれぞれに誘導している妨害波信号を受信する。
【００１４】
方向性結合器１１は、インピーダンス測定装置３より出力された試験信号をパワーデバイダ１２に送るとともに、後述する信号分離部１６、信号抽出・補正部１７で処理された反射信号をインピーダンス測定装置３に送る。
【００１５】
パワーデバイダ１２は、試験信号を記憶部１３および方向性結合器１４それぞれに送る。
【００１６】
記憶部１３は、試験信号を記録するとともに、電流プローブ２−１による線路２００−１，・・・，２００−Ｎへの誘導量および線路２００−１，・・・，２００−Ｎに流れる信号の検出感度に関する情報（電流プローブ２−１，・・・，２−Ｎと線路２００−１，・・・，２００−Ｎとの結合損失）を校正情報として記憶している。
【００１７】
方向性結合器１４は、試験信号を電流プローブ２−１に送り、試験信号が電流プローブ２−１を介して線路２００−１に印加される。線路２００−１に印加された試験信号は、被測定対象１００で反射され、反射信号が電流プローブ２−１で受信されて、方向性結合器１４により信号測定部１５に送られる。この反射信号は、線路２００−１に誘導している妨害波により歪んだ信号となっていることが想定される。
【００１８】
信号測定部１５は、方向性結合器１４から送られた反射信号と、電流プローブ２−２，・・・，２−Ｎそれぞれで受信された線路２００−２，・・・，２００−Ｎを流れる妨害波信号を検出して信号分離部１６に送る。
【００１９】
信号分離部１６は、独立成分分析手法を用いて受信信号から反射信号とＮ−１個の妨害波信号を分離し、Ｎ個の分離信号を信号抽出・補正部１７に送る。信号分離部１６の処理の詳細については後述する。
【００２０】
信号抽出・補正部１７は、記憶部１３から試験信号を読み出し、試験信号と信号分離部１６から受け取ったＮ個の分離信号を比較して反射信号を抽出する。さらに、記憶部１３から試験信号の周波数に対応する校正情報を読み出し、その校正情報に基づいて抽出した反射信号を補正し、補正処理した反射信号を方向性結合器１１を介してインピーダンス測定装置３へ送信する。
【００２１】
インピーダンス測定装置３は、試験信号を出力して反射信号を受信し、試験信号と反射信号の比に基づいてインピーダンスを導出する。
【００２２】
〈信号分離処理について〉
次に、信号分離部１６の処理について説明する。信号分離部１６では独立成分分析手法を用いて電流プローブ２−１，・・・，２−Ｎで受信した受信信号を反射信号と妨害波信号に分離する。独立成分分析手法は、複数の信号が混在した環境下において、混在前の元信号変動を推定する手法であり、実環境への適用を目的とした装置やプログラムが提案されている（非特許文献２，３）。独立成分分析手法は、これまで、主として混在する音声信号や生体信号の分離実現を目的に検討が進められてきた。本実施の形態では、独立成分分析手法として、例えば、非ガウス性の最大化に基づく手法、最尤推定に基づく手法、相互情報量に基づく手法、および非線形関数無相関に基づく手法、テンソルに基づく手法などから少なくとも１つの手法を用いることができる。以下では、反射信号と妨害波信号を元信号と総括的に称する。
【００２３】
Ｎ個の元信号ｓ、受信信号ｘ、および分離信号ｙを次式（１）〜（３）で表す。
【００２４】
ｓ＝（ｓ１，ｓ２，・・・，ｓＮ）Ｔ  ・・・・（１）
ただし、ｓ１＝｛ｓ１−１，ｓ１−２，・・・，ｓ１−ｍ｝，ｓ２＝｛ｓ２−１，ｓ２−２，・・・，ｓ２−ｍ｝，・・・，ｓＮ＝｛ｓＮ−１，ｓＮ−２，・・・，ｓＮ−ｍ｝で、ｍは元信号を構成する各データのサンプル数を表す。
【００２５】
ｘ＝（ｘ１，ｘ２，・・・，ｘＮ）Ｔ  ・・・・（２）
ただし、ｘ１＝｛ｘ１−１，ｘ１−２，・・・，ｘ１−ｍ｝，ｘ２＝｛ｘ２−１，ｘ２−２，・・・，ｘ２−ｍ｝，・・・，ｘＮ＝｛ｘＮ−１，ｘＮ−２，・・・，ｘＮ−ｍ｝で、ｍは受信信号を構成する各データのサンプル数を表す。
【００２６】
ｙ＝（ｙ１，ｙ２，・・・，ｙＮ）Ｔ  ・・・・（３）
ただし、ｙ１＝｛ｙ１−１，ｙ１−２，・・・，ｙ１−ｍ｝，ｙ２＝｛ｙ２−１，ｙ２−２，・・・，ｙ２−ｍ｝，・・・，ｙＮ＝｛ｙＮ−１，ｙＮ−２，・・・，ｙＮ−ｍ｝で、ｍは分離信号を構成する各データのサンプル数を表す。
【００２７】
図２（ａ）に４つの元信号Ｓ１〜Ｓ４（１つの反射信号と３つの妨害波信号）、図２（ｂ）に４つの受信信号Ｘ１〜Ｘ４、図２（ｃ）に４つの分離信号Ｙ１〜Ｙ４の波形を示す。図２では、横軸に時間軸を取っている。
【００２８】
受信信号ｘと元信号ｓの関係は次式（４）、分離信号ｙと受信信号ｘの関係は次式（５）で表現できる。
【００２９】
ｘ＝Ａｓ  ・・・・（４）
ｙ＝Ｗｘ  ・・・・（５）
ただし、Ａは未知の行列であって、Ｗは推定対象の行列を意味する。なお、式（１）〜（５）を構成する各変数のうち、ｓ，ｓ１，ｓ２，・・・，ｓＮ，ｘ，ｘ１，ｘ２，・・・，ｘＮ，ｙ，ｙ１，ｙ２，・・・，ｙＮはベクトルである。
【００３０】
信号分離部１６では、電流プローブ２−１，・・・，２−Ｎで受信したＮ個の受信信号ｘを信号測定部１５から受信し、式（５）を用いて、分離信号ｙの各成分が互いに統計的に独立となるよう、非ガウス性の最大化に基づく手法、最尤推定に基づく手法、相互情報量に基づく手法、非線形関数無相関に基づく手法、およびテンソルに基づく手法等を用いて行列Ｗを算出する。そして、算出した行列Ｗを式（５）に代入して分離信号ｙを算出する。Ｗ≒Ａ−１と仮定すると、ｓ＝Ａ−１ｘ≒Ｗｘ＝ｙの関係が成立し、分離信号ｙは元信号ｓに近似する。
【００３１】
〈反射信号抽出処理について〉
次に、信号抽出・補正部１７の処理について説明する。
【００３２】
図３に、試験信号と分離信号を比較する様子を示す。
【００３３】
信号抽出・補正部１７は、記憶部１３から試験信号を読み出してＮ個の分離信号を比較し、試験信号に相似する分離信号を反射信号として抽出する。反射信号の抽出を行う方法としては、相関係数等の手法を用いることができる。図３に示す例では、分離信号Ｙ４が反射信号として抽出される。
【００３４】
そして、信号抽出・補正部１７は、記憶部１３に格納された校正情報を用いて抽出した反射信号の振幅を補正し、インピーダンス測定装置３へ送信する。例えば、電流プローブによる通信線への誘導量、検出感度がそれぞれ３ｄＢであった場合、６ｄＢの補正をかける。
【００３５】
以上説明したように、本実施の形態によれば、試験信号を電流プローブ２−１を介して被測定対象１００の測定対象ポートに接続された線路２００−１に送信し、試験信号が測定対象ポートで反射された反射信号を受信するとともに、被測定対象１００の測定対象外のポートに接続された線路２００−２，・・・，２００−Ｎに流れる妨害波信号を電流プローブ２−２，・・・，２−Ｎで受信し、信号分離部１６が、電流プローブ２−１，・・・，２−Ｎで受信されたＮ個の受信信号ｘを独立成分分析手法によりＮ個の独立した分離信号ｙに分離し、信号抽出・補正部１７が、分離信号ｙの中から試験信号に最も似た波形の信号を反射信号として抽出して記憶部１３に格納した校正情報に基づいて反射信号を補正し、インピーダンス測定装置３が補正した反射信号を用いてインピーダンスを導出することにより、実運用状態の被測定対象１００の測定対象ポートから見たコモンモードインピーダンスを高精度で測定することができる。実運用状態では、通信信号や妨害波の影響により正しいインピーダンスの測定が困難であるが、独立成分分析手法を用いて反射信号と妨害波信号を分離することで、より正確な測定が可能となる。
【符号の説明】
【００３６】
１…コモンモードインピーダンス測定装置
１１…方向性結合器
１２…パワーデバイダ
１３…記憶部
１４…方向性結合器
１５…信号測定部
１６…信号分離部
１７…信号抽出・補正部
２−１，・・・，２−Ｎ…電流プローブ
３…インピーダンス測定装置
４…コモンモード除去装置
１００…被測定対象
２００−１，・・・，２００−Ｎ…線路
【図１】
2013120060.tif 000003
【図２】
2013120060.tif 000004
【図３】
2013120060.tif 000005