JP2003204371A - 解析器センサ - Google Patents

解析器センサ

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JP2003204371A
JP2003204371A JP2002250450A JP2002250450A JP2003204371A JP 2003204371 A JP2003204371 A JP 2003204371A JP 2002250450 A JP2002250450 A JP 2002250450A JP 2002250450 A JP2002250450 A JP 2002250450A JP 2003204371 A JP2003204371 A JP 2003204371A
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capacitive
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Phil Douglas
ダグラス フィル
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    • G01R1/06—Measuring leads; Measuring probes
    • G01R1/067—Measuring probes
    • G01R1/07—Non contact-making probes
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B3/00—Line transmission systems
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  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
  • Measuring Leads Or Probes (AREA)
  • Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
  • Maintenance And Management Of Digital Transmission (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 導体を通る信号波形のサンプルを信号解析用
に供し得る解折器センサを提供すること。 【解決手段】 １対の導体の信号波形の検出装置である
解析器センサが提供される。この検出装置は、終端イン
ピーダンスに接続されていて、前記導体の信号を関連す
る終端インピーダンスへ容量結合するために、前記導体
に隣接配置されるようにした容量結合器を有している。
本発明は、さらに、前記終端インピーダンスにおける信
号にそれぞれ応答して、これら信号の増幅差をそれらの
第１と第２の出力点にそれぞれ提供するための第１と第
２の緩衝増幅器を有している。さらに、本発明は、線に
より前記緩衝増幅器に接続されて、これら緩衝増幅器か
ら離れた場所でこれら緩衝増幅器に電力を供給するバッ
テリ電源を備えたユーティリティ・モジュールを有して
いる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子信号解析器の
分野に関し、特に、ネットワーク信号の存在及び伝送プ
ロトコルを検出する非接触型の信号解析器に関する。
【０００２】
【従来の技術】電子的な音声、ビデオ及びデータ信号を
公衆電話交換網（ＰＳＴＮ）、インターネット、及び私
的なローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）及び広
域ネットワーク（ＷＡＮ）のような通信ネットワークを
介して伝送することは公知である。ネットワーク通信の
媒体は、同軸ケーブル、撚り線対、または光ファイバ・
ケーブルのような有線またはセルラすなわち無線周波数
（ＲＦ）送信のような無線であってもよい。設置された
ネットワークの大部分は有線であり、最も一般的な形式
の有線は、シールドのない撚り線対の銅線である。
【０００３】動作において、ネットワークは、異なるユ
ーザによる同時共有アクセスを行い、信号は、例えば、
これらの信号がネットワークの周波数帯域幅のそれぞれ
の異なる区分で同時に送信されるＰＳＴＮではしばしば
共にデジタル形及びアナログ形の両方で出現する。更
に、コンピュータ、電話機及びビデオ表示装置のような
互いに異なるネットワーク・デジタル装置は、異なる信
号帯域幅（１秒あたりのビット）要件を有している。そ
れらは、ダウンロード・データ量がアップロード命令を
はるかに越えるインターネット通信またはデータ検索動
作の場合のように、互いに異なる送受信信号帯域幅さえ
有してもよい。これは、ＰＳＴＮサービス・プロバイダ
が、インターネット通信用に使用する非対称型デジタル
加入者回線（ＡＤＳＬ）や統合サービスデジタル通信網
（ＩＳＤＮ）のような互いに異なるデジタル伝送プロト
コルを使用することにより便宜を受ける。要するに、単
一の導体対は、全二重交換信号を数個各々が異なる周波
数帯域区分で、異なるデジタル信号帯域幅で、そして恐
らく、アナログ・デジタルの組合せフォーマットで、同
時に伝送してもよい。
【０００４】ＬＡＮ以外のネットワークは、ネットワー
ク通信外の通信を提供するよう相互接続されている。こ
の相互接続は、インターネットプロトコル（ＩＰ）ネッ
トワーク用のブリッジ及び（または）ルータの使用によ
り、及びＰＳＴＮ用の地方局及び中央局の電話交換機に
より提供される。この相互接続ネットワークの信号トラ
フィックの全ては、これらの交換局の地点を通して流れ
る。性能の傾向を決定するために、ネットワーク信号の
トラフィックを監視し、または故障を隔離して修理する
ことが必要であるので、トラフィックパターンを決定す
るために異なる場所でネットワーク信号のトラフィック
をサンプリングすることは、ＩＰネットワークの技術者
と電話技術者の両方にとって必要であるばかりでなく、
品質制御のために送信した信号の波形特性を解析するこ
とも必要である。この品質監視には、特定のデジタル信
号プロトコルの伝送忠実度を検査することが含まれる。
【０００５】従来技術は、ネットワーク信号の存在及び
伝送プロトコルを決定する種々の形式の信号解析器を開
示している。これらの解析器がネットワーク信号にアク
セスする方法は、種々ある。あるものは、そのセンサが
有限の絶縁体に尖ったプローブを突き刺すことにより導
体対と物理的電気的な接触を行なうという点で侵入的で
ある。電話ネットワーク技術者により使用されるこれら
の形式の一つは、導体線に係合してこれに物理的な接触
を行なう多数の固定物取り付けプローブを有するという
点で、「針のむしろ“ｂｅｄ ｏｆ ｎａｉｌｓ”」と
呼ばれている。この物理的接触により、オーディオ信号
の伝送の場合に可聴音としてネットワークユーザに明ら
かとなり、または、デジタル信号伝送を遮断し終了する
に充分な雑音干渉をもたらすことになる可能性のある信
号雑音が発生される。可聴干渉は、厄介なものであるか
もしれないが、デジタル伝送の終了及びその結果として
生じるデータの紛失は、更に大きな結果を有することに
なる可能性がある。
【０００６】また、導体対からの送信信号を誘導結合し
て、物理的な接続から生じる問題を回避する従来の非接
触センサも存在する。しかし、この誘導結合のセンサ
は、欠点も有している。１つの欠点は、その制限された
信号感度である。これらは、高電流信号を検出する場合
に使用するに適当であるが、ネットワーク信号と電話信
号の場合のように低電力信号の検出においては、使用が
限定される電流検出装置である。別の欠点は、ピックア
ップ・インダクタ（すなわちコイル）により信号流に発
生された逆起電力（ｅｍｆ）である。これは、線上に雑
音として現れて、その信号を破壊し、またはその波形を
歪ませる可能性を有する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】それ故、撚り線対の導
体で送信された信号波形の高忠実度のサンプルを信号解
析用に獲得し得る信号センサが必要である。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の１つの目的は、
撚り線対のネットワーク信号の高忠実度波形サンプルを
信号解析器に提供し得る解析器センサを提供することで
ある。本発明の他の目的は、撚り線対の導体に接続する
場合に使用が容易であるという更なる特徴をもつこのよ
うな高忠実度解析器センサを提供することである。本発
明の更に他の目的は、撚り線対の導体に対し高度の完全
接続を達成し得る能力を備えたこのような解析器センサ
を提供することである。本発明の更に他の目的は、携帯
使用が可能なこのような解析器センサを提供することで
ある。
【０００９】本発明の第１の態様によれば、解析器セン
サは、１対の導体の信号波形を検出して、第１と第２の
信号波形の差の増幅を行う。更に本発明によれば、本発
明は、第１と第２の容量結合器を有し、この各々は、関
連する終端インピーダンスに接続されていて、前記２つ
の導体のうちの関連導体からの信号波形のそれぞれ第１
と第２のサンプル信号を関連の終端インピーダンスに容
量結合するために、その関連導体に隣接配置されるよう
にしてある。更に本発明によれば、本発明は、第１と第
２の容量結合器の終端インピーダンスにおける第１と第
２のサンプル信号にそれぞれ応答して、それぞれ第１と
第２のサンプル信号の増幅差をその第１と第２の出力に
提供する第１と第２の緩衝増幅器を有している。更に、
本発明によれば、本発明は、緩衝増幅器から離れた場所
の緩衝増幅器に電力を供給する線によって緩衝増幅器に
接続されたバッテリ電源を有するユーティリティ・モジ
ュールを有している。
【００１０】本発明の第２の態様によれば、解析器セン
サは、第１と第２の容量結合器を有し、この各々は終端
インピーダンスに接続されて、前記２つの導体のうちの
関連導体から関連の終端インピーダンスに信号波形のそ
れぞれ第１と第２のサンプル信号を容量結合するため
に、その関連導体に隣接配置されるようにしてある。更
に本発明によれば、本発明は、第１と第２の容量結合器
の終端インピーダンスの第１と第２のサンプル信号にそ
れぞれ応答してその第１と第２の出力に第１と第２の条
件付け信号を提供する第１と第２の緩衝増幅器を有して
いる。更に本発明によれば、本発明は、第１と第２の条
件付け信号にそれぞれ応答してその第３と第４の出力点
に、それぞれ第１と第２の条件付け信号の増幅差を提供
する第１と第２の入力部を有する第３と第４の緩衝増幅
器を備えている。
【００１１】本発明の第３の態様によれば、解析器セン
サは、容量結合器と緩衝増幅器を収容するハウジングを
有している。これらの容量結合器は、オペレータにより
１本以上の導体に近接して配置されるようにしてある。
更に本発明によれば、ハウジングは、その表面に容量結
合器が各々合う凹部を有している。更に本発明によれ
ば、ハウジングは、関連の容量結合器と各導体を合わせ
た状態で保持するクランプ装置を有している。
【００１２】本発明の第４の態様によれば、解析器セン
サのバッテリ電源は、電力を緩衝増幅器に供給する電圧
源を有している。更に本発明によれば、このバッテリ電
源は、電圧源に接続されて、この電圧源における低電圧
を測定しこれに応答するようにした調整器を有してい
る。更に本発明によれば、バッテリ電源は、更に、電圧
源における低電圧の存在を示す調整器に接続された表示
器を有する。本発明の以上及び他の目的、特徴及び利点
は、添付図面に示した本発明の最良の実施の形態の以下
の詳細な説明を考慮すれば更に明らかとなろう。
【００１３】
【発明の実施の形態】図１で、本発明の解析器センサ２
０は、撚り線対２２の信号用の導体２４、２６を介して
伝送された差デジタル信号プロトコルを非侵襲式でサン
プリングするとともに、信号解析器２８（仮想線で示
す）に送る前に広帯域信号条件付き回路を介してそのサ
ンプリング波形を正確に再生する容量センサを使用す
る。サンプリングされた信号プロトコルは、約２８ＫＨ
ｚから約７７２ＫＨｚまで動作するＴ−１信号、約２５
ＫＨｚから約１１００ＫＨｚまでの範囲の周波数で動作
するＡＤＳＬプロトコル信号、約１００ＫＨｚまでの周
波数のＩＳＤＮ信号、及び約２８ＫＨｚから約１．０２
４ＫＨｚまでの周波数範囲で動作するＥ１プロトコル信
号（Ｔ−１のヨーロッパ形）を有している。このサンプ
リング信号の集合周波数範囲は、２５ＫＨｚから１１０
０ＫＨｚまでである。信号解析器２８自体は、Ｆｌｕｋ
ｅ Ｍｏｄｅｌ６３５信号解析器のような公知の種類ま
たはネットワーク信号送信を解析して信号品質及び（ま
たは）ネットワーク性能を決定する当業者に公知の多く
の市販の信号解析器の内の１つである。
【００１４】最良形態の実施例で、完全な解析器センサ
２０は、２つのモジュール、すなわち、プローブ３０と
ユーティリティ・モジュール３２を有している。プロー
ブ３０は、有線の信号をサンプリングし、それらを条件
付け、それらを増幅し、それらを線３４でユーティリテ
ィ・モジュール３２に供給する。ユーティリティ・モジ
ュール３２は、プローブ３０の出力信号を信号解析器に
送り、調整されたバッテリ電力をユーティリティ・モジ
ュール自体及びプローブ３０に供給する。更に、ユーテ
ィリティ・モジュール３２は、バッテリ２２２とプロー
ブ３０の状態の表示器をオペレータに提供する。この２
つのモジュールの実施例は、センサ・プローブの重量を
最小にし、このプローブの重量は、導体対２２に対する
重量荷重を最小にする。これにより、バッテリ２２２
は、プローブ内の回路から離れた場所にあるプローブ内
の回路に電力を供給する線によりプローブ内の回路に接
続することができる。しかし、この２つのモジュールの
実施例は、ユーザにとってはオプションであり、全解析
器センサ２０は、単一のモジュール内に収容してもよ
い。
【００１５】図２〜図５に関して記載するが、プローブ
３０は、プローブの信号条件付け回路の入力点における
差信号波形を複製するために、各導体２４、２６で送信
されるコモン・モード信号を容量結合する。プローブ３
０は、この容量結合を導体２４、２６の関連する方に近
接配置された時にコンデンサを形成する導電板の使用に
より行なう。容量結合は、導体の物理的完全性を侵害せ
ず、信号送信を破壊せず、送信信号波形を歪ませないと
いう点で非侵襲性のものである。導電板は、インピーダ
ンスで終端され、このインピーダンスを通るコンデンサ
の信号電流の流れで、該導体の送信信号の尺度を変えた
複製である電圧信号が提供される。
【００１６】好適な実施例では、解析器センサ２０の導
電板は、プローブ３０の位置決めを容易にするように、
導体の断面積よりも一層大きな表面積を提供する。しか
し、当業者に理解されるように、容量結合を提供する導
体と合わされるのは導電板の平面図表面のみである。個
々の導電板及びそれに関連する導体により形成される結
合容量の値は、導電板と合う導体線の断面積により制限
され、２２〜２４ＡＷＧ（米国電線規格）の大きさの線
の場合には、１ピコファラット（１×１０-12ファラッ
ト）よりも大体小さい。従って、一定の用途のために必
要と考えられる場合、センサの導体板は、大きさを縮小
し、それ自体非平面導体としてもよい。
【００１７】更に、解析器センサ２０の好適な実施例で
は、センサプローブは、ハウジング３８を有し、このハ
ウジング３８は、プローブの導電板と信号条件付け回路
を、ＡＢＳ樹脂のような公知の種類の電気的な非導電材
料からなることが好ましい収容体内の収容する。ハウジ
ング３８は、撚り線対の導体の信号を検出する場合に使
用すると非常に効果的となる幾つかの特徴を有してい
る。その特徴には、テーパをなす（バレル）前面チップ
４０が含まれる。これは、電話機規格では、１延フィー
ト（３０．５ｃｍ）あたり数１００個の撚りを持つ可能
性のある撚り線対２２の堅固巻回導体２４、２６の間に
容易に挿入可能である。ハウジング３８は、バレル４０
挿入の場合、図２に示したようにプローブの２つの導電
板のうちの関連する方に対して、各個々の導体を捕獲し
て、物理的に適所に保持するクランプ装置４２、４４を
も有している。
【００１８】図７は、クランプ装置４２、４４が開放状
態にあり、これにより、各クランプ装置に関連した凹部
４６、４８を露出しているプローブ・ハウジング３８の
バレル部分を示す。凹部４６、４８は、各々クランプ装
置４２、４４に関連したスタッブ５４、５６に接続する
クランプ・ピボット・マウンティング５０、５２により
形成されている。バレル４０が挿入されてクランプ装置
４２，４４が開放位置にある時には、導体２４，２６
は、それぞれのスタッブ５４、５６上をすべり凹部に落
ち着く。クランプ装置を閉じると、導体２４，２６はそ
の凹部４６，４８に捕獲され、バレル表面にぴったりと
位置決めされる。
【００１９】これにより、導体２４、２６（図１）に対
しプローブ３０の安定した物理的結合が確保されるが、
プローブの導電板とこれに関連する導体の銅線との間に
はほぼ一定の間隙も提供される。知られるように、この
間隙は、結合容量値を確立し、この結合容量値は、導電
板間の距離に逆比例して増加する。従って、本プローブ
のハウジング設計は、ほぼ再現性を有した実質最小な距
離を提供し、これにより実質的に再現性があって一貫し
た結合容量値が提供される。
【００２０】図示の最良の実施例では、クランプ装置４
２、４４の移動可能なはさみ口５８、６０は、スプリン
グ荷重を受けている。これらは、凹部４６、４８に対向
した端部６２、６４（図１）に加えられた力で開き、こ
の力が除去された時に、スプリングで閉じる。しかし、
種々の他の形式及び形状のクランプを、当業者により特
定の用途の場合に適当と考えられる時には使用してもよ
い。例えば、はさみ口５８、６０は、開放位置または閉
成位置のいずれかにおいて双安定動作を行なうように機
械的に加重をかけてもよい。この場合には、オペレータ
は、ピィボット・マウンティングの両側ではさみ口に対
して単に圧力を加えることによって状態を変更すること
ができる。
【００２１】図２〜図４は、３つの異なる軸に沿って得
たプローブの平面図である。図は、倍率正しくは描かれ
ていない。図２は、ハウジング３８のバレル部分４０と
表面に取り付けたクランプ装置４２、４４並びにユーテ
ィリティ・モジュール３２（図１）へのプローブの接続
線３４を備えたハウジング３８の側面図である。また、
プローブ３０の内部要素の近接配置の理解を容易にする
ために、センサの導電板６６、６８（点線で表示）は、
ハウジング３８内に配置してある。これらの導電板は、
絶縁材料のスペーサ７０（視認区別可能なように斜め線
で示した）により分離されている。また、プローブ３０
の内部回路板７２とそれに取り付けた要素も示してあ
る。
【００２２】示されているように、導電板６６、６８の
表面積の少なくとも一部は、クランプ装置４２、４４の
凹部４６、４８内に位置決めされている。断面の導体２
４、２６で示されるように、導電板面積は、ほぼ導体の
直径より大きく、凹部４６、４８を十分越えハウジング
３８の長さ（図２）と幅（図３）の一部に沿って十分伸
張している。
【００２３】図３は、図２の線３−３に沿って得た平面
図であって、クランプ装置４２のはさみ口５８の表面を
示す。図２に示したように、内部要素は、センサの内部
要素の近接配置の理解をまた容易にするために仮想の線
で示してある。図３において、内部唯一の可視要素は、
容量板６６である。図４は、図２の線４−４に沿って得
た平面図であって、ハウジング３８内のプローブの内部
要素を封じる背面カバー７４を示す。
【００２４】図５は、回路板７２上でプローブ３０（図
１）のハウジング３８内に配置された導電板組み立て体
７６と信号条件付け増幅回路７８の略図である。導電板
組み立て体７６は、容量結合器８０、８２を有し、この
各々の容量性結合器８０、８２は、導電板８４、８６と
これに関連する導電シールド８８、９０を有している。
個々の導電板８４、８６は、関連するシールド８８、９
０から絶縁体のような非導電材料層９２、９４により離
隔されている。以後記載するように、最良の実施例で
は、導電板８４、８６とシールド８８、９０は、同一の
導電材料からなるが、なるべく銅からなることが好まし
い。２つの容量結合器８０、８２は、シールド８８、９
０が互いに接近しているが、非導電材料層９６により離
隔されるように、ハウジング内に配置されている。
【００２５】導電板８４、８６は、信号条件付け回路７
８内において、負荷インピーダンスで電気的にそれぞれ
終端されている。図示の実施例では、終端された負荷イ
ンピーダンスは、分路抵抗１０４、１０６及び１０８、
１１０と並列に演算増幅器１００、１０２の非反転
（＋）入力点９６、９８の入力インピーダンスに等し
い。分路抵抗１０４、１０６及び１０８、１１０は、非
反転（＋）入力点と信号の接地点１１２（“ＣＯＭ”）
との間に接続されている。演算増幅器１００、１０２
は、約７０ＭＨｚの信号帯域幅を有する、アナログデバ
イス社により製造され販売されているＭｏｄｅｌ８０５
２ Ｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ
（“オペアンプ”）のような公知の種類のものである。
このオペアンプの広帯域により、１１００ＫＨｚの最大
周波数のプロトコル信号を最小の認識可能な歪みで通す
ことが可能である。しかし、種々の他の公知のＭｏｄｅ
ｌ オペアンプは、恐らく当業者に公知と思われるが、
同一またはより高い帯域幅とコモン・モードの入力イン
ピーダンスを有するために使用してもよい。
【００２６】最良の形態の実施例では、演算増幅器１０
０、１０２は、コンデンサ板８４、８６に現れるそれぞ
れの電圧の共通極性で利得１の等価電圧を、それぞれの
出力点１１４、１１６に提供する閉ループ利得１の電圧
フォロワとして形成されている。信号感度を最大にする
ために、導電板８４、８６の終端インピーダンスを最大
にすることは望ましいが、広帯域のＭｏｄｅｌ８０５２
演算増幅器は、この演算増幅器の非反転入力点９６、９
８に高バイアス電流を発生するバイポーラ・トランジス
タを使用している。この演算増幅器のコモン・モード入
力インピーダンスは、テラオーム（１０12）の範囲内に
あって、全てを実用的にするために無限大である。演算
増幅器の飽和を防止するためには、信号接地点１１２と
演算増幅器１００、１０２の非反転入力点との間に接続
された抵抗１０４、１０６及び１０８、１１０の直流抵
抗値を制限することが必要である。しかし、逆に、容量
結合によるサンプル信号に対しては高終端インピーダン
スを提供することが必要である。
【００２７】それ故、“見かけ上”より高いインピーダ
ンス終端を行なって、適当な検出信号感度を保証し、よ
り低いインピーダンス値の抵抗を使用可能にするために
各演算増幅器１００、１０２には“ブートストラップ機
能”が設けられている。ブートストラップ機能は、直列
の抵抗−コンデンサの組み合わせ１１８、１２０（演算
増幅器１００の場合）と直列の抵抗−コンデンサの組み
合わせ１２２、１２４（演算増幅器１０２の場合）を介
して、演算増幅器の出力点１１４、１１６から信号をフ
ィードバックすることにより、和の直列抵抗１０４、１
０６と１０８、１１０の見かけインピーダンスを増加さ
せる。ブートストラップ直列抵抗−コンデンサの組み合
わせにより、それぞれ抵抗１０４、１０６と１０８、１
１０の接続点１２６、１２８に対し、演算増幅器の出力
信号の比例リード（ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ−ｌｅａ
ｄ）フィードバックが提供される。演算増幅器の出力点
１１４、１１６から関連する接続点１１８、１２０まで
の比例信号利得は、ほぼ抵抗値の比Ｒ１０６／Ｒ１１８
（演算増幅器１００の場合）とＲ１１０／Ｒ１１２（演
算増幅器１０２の場合）に等しい。
【００２８】実施例では、抵抗１０４と１０８が２２０
キロオーム、抵抗１０６、１１０が、４．７キロオー
ム、抵抗１１８、１２２が、２．２キロオーム、コンデ
ンサ１２０、１２４が０．０１マイクロファラッドの場
合、比例フィードバック利得は、４７、０００／４９、
２００、すなわち、ほぼ１の利得である。結果として、
抵抗１０４と１０８は、各端部でほぼ同一極性で同一の
大きさの信号を有し、抵抗比Ｒ１０６／Ｒ１１８（演算
増幅器１００の場合）とＲ１１０／Ｒ１１２（演算増幅
器１０２の場合）すなわち４７、０００／２、２００＝
２１．３６に比例する量だけ抵抗電流が低下する。
【００２９】導電シールド８８、９０は、それぞれの関
連する導電板８４、８６を周囲の無線周波数（ＲＦ）エ
ネルギと他の環境の静電効果から離隔し、それにより、
プローブの信号感度を増大させる。最良の実施例では、
シールドは、それぞれに関連した演算増幅器１００、１
０２の出力点１１４、１１６に電気接続されている。演
算増幅器からの出力信号は、それぞれの導電板の信号の
瞬時の大きさに大きさ及び極性がほぼ等しいので、効果
としては、それぞれの関連導電板とほぼ同一の電位にシ
ールドを維持することができる。
【００３０】これには幾つかの利点がある。演算増幅器
の低出力インピーダンスは、周囲の静電効果からのシー
ルドをほぼ不必要にし、それにより、導電板のシールド
作用を最大にし、シールドと導電板との間のほぼゼロの
差電界は、それらの間の容量結合を最小にする。同様
に、シールドの低インピーダンス終端により、導電板間
の信号の交差結合は、最小になる。この組み合わせ効果
は、センサの信号感度を最大にすることである。
【００３１】増幅器１００、１０２の出力点１１４、１
１６におけるサンプリングし条件付けたコモン・モード
信号は、各々、コンデンサ１３０、１３２により演算増
幅器１３４、１３６の非反転入力点１４１、１４３に接
続される。コンデンサ１３０、１３２は、存在する可能
性のあるどのような直流（ＤＣ）信号をも阻止する。演
算増幅器１３４、１３６は、この実施例では、Ｍｏｄｅ
ｌ８０５２である。演算増幅器１３４、１３６は、更
に、出力１１４、１１６に対し条件付けを行い、かつ、
増幅を行なう。また、このモデルの演算増幅器Ｍｏｄｅ
ｌ５０５２により、最小認識可能な歪みで１１０ＫＨｚ
の最大周波数プロトコル信号を通すことが可能となる。
しかし、種々の他の公知のモデルの演算増幅器は、同一
またはより高い帯域幅及びコモン・モードの入力インピ
ーダンスを有することが当業者に公知であるので使用し
てもよい。
【００３２】最良の実施例では、オペアンプ１３４、１
３６は、その非反転（＋）入力端子に現れる電圧に信号
利得を与えるように形成されている。信号感度を最大に
するために、出力１４１、１４３の終端インピーダンス
を最大にすることは望ましく、広帯域のＭｏｄｅｌ８０
５２オペアンプは、その非反転入力点に高バイアス電流
を発生するバイポーラ・トランジスタを使用している。
オペアンプ１３４、１３６の飽和を防止するために、抵
抗１３５、１３７は、バイアス電流用のＤＣ通路を提供
している。
【００３３】オペアンプ１３４、１３６は、点１４１と
１４３の入力信号の増幅のために、抵抗１３８、１４
０、１４２とポテンショメータ１４４を有している。増
幅は、差利得、つまり、導体２４、２６の２つの信号間
の差の利得である。この利得は、プローブ３０の導体２
４、２６への容量結合により生じた損失を補償すること
ができる。この利得は、ポテンショメータＲ１４４によ
り調整可能である。その２つの信号間の差利得は、ほぼ
次の抵抗値の比に等しい：
【数１】
【００３４】実施例では、抵抗１３８と１４０が１０キ
ロオーム、抵抗１４２が５００オーム、ポテンショメー
タ１４４が１．５キロオームの場合、差信号利得は、ポ
テンショメータ１４４の設定に依存して、約４００から
１０まで変わる。ポテンショメータ１４４がゼロオーム
の場合の最低の抵抗設定では、差信号利得は４００であ
る。ポテンショメータ１４４が１．５キロオームの場合
の他の極端では、差信号利得は１０である。この好適な
実施例では、オペアンプ１３４、１３６は、６ボルトの
ピーク・ツー・ピークを駆動可能にする必要がある。
【００３５】出力点１４６と１４８は、それぞれ、抵抗
１４７と１４９に接続されている。抵抗１４７、１４９
の他端は、それぞれコネクタ１５０のＢHIとＢLOに接続
されている。ＢHIとＢLOの信号は、ユーティリティ・モ
ジュール３２を通り、線３４と３６を介して、信号解析
器２８に至る。抵抗１４７と１４９は、各々、この実施
例では、４７オームである。抵抗１４７と１４９は、線
３４と３６のインピーダンスに整合するように機能す
る。
【００３６】ＣＯＭノード１１２とＶB +とＶB -との間に
接続されたコンデンサ１３１、１３３は、雑音が信号を
歪ませるのを防止するためのバイパスを提供する。この
好適な実施例では、コンデンサ１３１、１３３は、おの
おの０．１マイクロファラッドである。
【００３７】コネクタ１５０で、プローブ３０は、ＶB +
とＶB -と印した端子で、ユーティリティ・モジュール３
２からの調整したバッテリ電圧信号を受信する。このＶ
B +とＶB -の信号は、直列抵抗１５２、１５４に送られ、
これらの直列抵抗１５２、１５４は、それらの接続点１
５６において、１／２（ＶB +＋ＶB -）の大きさの公称電
圧を提供するために、１ボルトあたり公称１／２ボルト
の利得変換を行なう。図示の実施例では、接続点１５６
における公称電圧（ＥB）が、公称＋３．７５ＶＤＣと
なるように、ＶB +＝＋７．５ＶＤＣ、ＶB -＝０ＶＤＣで
ある。ＥBの電圧信号は、緩衝増幅器１６２の非反転入
力点１６０に、線１５８で供給される。最良の形態の実
施例では、緩衝増幅器１６２は、抵抗１６５と演算増幅
器１６７に直列の利得１のフォロワであり、演算増幅器
１６７は、その出力点１６４に同時に＋ＥB信号を提供
し、出力点１６４は、プローブ３０内のＣＯＭ（すなわ
ち、“コモン”）ノード１１２に接続されると共に、コ
ネクタ１５０のＣＯＭ端子１６６にも接続されている。
従って、ＥB信号は、ユーティリティ・モジュール３２
とプローブ３０との間の線３４のシールドに接続され
る。このシールドは、静電シールドとなる。１．０マイ
クロファラッドのコンデンサ１５５は、ＶB +とＶB -との
間に接続され、０．１マイクロファラッドのコンデンサ
１５７は、非反転入力点１６０とＶB -との間に接続され
ている。コンデンサ１５５と１５７は、ユーティリティ
・モジュール３２から受信したバッテリ電圧信号を安定
化するように機能する。
【００３８】公知であるので、図５と図６Ａ〜図６Ｄで
は、説明上明確化のために示してないが、個々の演算増
幅器は、コネクタ１５０における供給電圧信号ＶB +とＶ
B -にそれぞれの電圧供給入力点において接続されてい
る。本解析器センサは、携帯可能であり、現場での使用
に適しているので、エネルギー源としてバッテリ電力を
使用する。ＶB +＝＋７．５ＶＤＣ、ＶB -＝０ＶＤＣで、
ＣＯＭ＝ＥB、すなわち＋３．７５ＶＤＣの場合、演算
増幅器の公称ゼロ信号（休止）電圧出力は、バッテリ電
圧の１／２である３．７５ＶＤＣに等しい。ただし、当
業者に理解されるように、演算増幅器用に特定された範
囲内にある異なる電源電圧の大きさのバッテリ電源を含
む種々の他の形式の電気エネルギー源を使用してもよ
い。
【００３９】ユーティリティ・モジュール３２は、プロ
ーブ３２に調整された電力を供給すると共に、電力が低
い時をオペレータに表示するように機能する。次に図６
で、ユーティリティ・モジュール３２は、ユーティリテ
ィ・モジュール・コネクタ１７２の端子３００で、線３
４からＣＯＭ（ＥB）信号を受信し、ユーティリティ・
モジュール３２を通って信号解析器２８への送信線３６
に送る。図６Ａ〜図６Ｄは、本発明の実施例の回路図で
あり、便宜的に全体を四つに分割したものを示し、図６
Ｅのように合成して全体の回路図となる。図６Ａで最後
の垂直線は、図６Ｂの最初の垂直線と同一の線である。
図６Ａで最後の水平線は、図６Ｃの最初の水平線と同じ
線である。図６Ｂの最後の水平線は、図６Ｄの最初の水
平線と同じ線である。信号ＢHIとＢLOは、ユーティリテ
ィ・モジュール・コネクタ１７２の端子３０４、３０６
において線３４から受信されてユーティリティ・モジュ
ール３２を介して信号解析器２８への送信線３６に送ら
れる。ＣＯＭ（ＥB）信号とＢHIとＢLO信号は、操作を
容易にするためにユーティリティ・モジュール３２を通
る。しかし、これらの信号は、他の実施例では、ユーテ
ィリティ・モジュール３２から分離したものであっても
よい。
【００４０】ユーティリティ・モジュール３２は、バッ
テリ２２２からのエネルギーを管理するように機能す
る。バッテリ２２２は、この実施例では“ＡＡ”サイズ
のバッテリで＋９．０ＤＣボルトを供給する。あるい
は、他の公知の種類の電源を使用してもよい。バッテリ
２２２からの電力は、オン−オフスイッチ３０８、すな
わち、当技術界において公知の瞬時スイッチの状態を監
視する回路に連続的に供給される。バッテリ２２２によ
り連続的に電力供給を受ける回路は、フリップフロップ
（３１８、３３６）、インバータ（３１０、３２２、３
２８、３５６、３６６、３８０）とＮＡＮＤゲート（３
６８、３７０、３７２、３７４）である。調整器３３８
は、プローブ３０を含む他の回路に電力を供給する。ス
イッチ３０８は、バッテリ２２２の低電圧であるＶB−
３１２からインバータ３１０の入力点に接続されてい
る。スイッチ３０８が作動されると、インバータ３１０
の入力点の電圧は、高から低に変化して、Ｄ型フリップ
フロップ３１８のＱ出力の状態を変化させる。Ｄ型フリ
ップフロップ３１８のＱ出力が高になると、パワーオン
状態は、ユーティリティ・モジュール３２とプローブ３
０がオンに切り替えられたということを示し、Ｄ型フリ
ップフロップ３３６はオンとなり、そのＱ出力は、低電
圧状態に置かれる。同時に、Ｄ型フリップフロップ３１
８の反転Ｑ出力は、低電圧状態にあり、これにより、調
整器３３８はオンされる。
【００４１】Ｄ型フリップフロップ３１８、３３６は、
ナショナル・セミコンダクタ・コーポレーションにより
製造され販売されているＭｏｄｅｌ４０１３Ｄ型フリッ
プフロップのような公知の種類のものである。更に、イ
ンバータ３１０、３２２、３２８、３５６、３６６、１
８０は、ナショナル・セミコンダクタ・コーポレーショ
ンにより製造され販売されているＣＭＯＳ型インバータ
のような公知の種類のものである。
【００４２】更に、Ｄ型フリップフロップ３１８のＱ出
力を高状態にあるようにすることにより、バッテリから
の電力は、ＬＥＤ４０２、４０４、４０６とアラーム４
０８用のドライバに加えられる。アラーム４０８は、音
響変換器であり、この実施例では８オームである。アラ
ーム４０８は、本明細書で以下に記載されるように、駆
動されると振動する。これが駆動されるのは、調整器３
３８の出力がその公称電圧の９５パーセントまで降下さ
れる時である。この信号は重要である。それは、プロー
ブ３０からの測定の精度は、供給電力が９５パーセント
の時に保障され得ないからである。
【００４３】Ｄ型フリップフロップ３１８のＱ出力が低
状態にセットされると、Ｄ型フリップフロップ３３６の
反転出力は高状態にセットされる。この設定により、調
整器３３８はオンされて、電圧調整を行う。調整器３３
８は、プローブ３０に対して７．５ボルトを提供する。
ＬＥＤ４０４は、本実施例では緑のＬＥＤであるが、調
整器３３８がオンの時に点灯し、オペレータに対して調
整器３３８がオンであるということを示す。
【００４４】Ｄ型フリップフロップ３１８の上記の出力
を達成するために、Ｄ型フリップフロップ３１８は、抵
抗３０５、３２４とコンデンサ３１６、３２６を有して
いる。抵抗３０５は、２２０キロオームで、ＶB -とイン
バータ３１０への入力点との間に接続されている。コン
デンサ３１６は、０．１マイクロファラッドで、インバ
ータ３１０への入力点とＶB -との間に接続されている。
抵抗３０５は、スイッチ３０８が作動されるまで、イン
バータ３１０からの電圧入力の高レベルを維持するよう
に機能する。電圧入力のこの高レベルは、Ｄ型フリップ
フロップ３１８が偶然クロックされることがないように
するために要求される。更に、スイッチ３０８が作動さ
れる時、Ｄ型フリップフロップ３１８への入力のバウン
スが確実に存在しないようにするために、抵抗３０５は
コンデンサ３１６と関連して動作する。Ｄ型フリップフ
ロップ３１８のＤ入力は、接続点４１０でＤ型フリップ
フロップ３１８の反転Ｑ出力に接続されている。それぞ
れ、４４６、４４８及び４５０により示されるＤ型フリ
ップフロップ３１８のセット、リセット及び接地は、各
々ＶB -に接続される。Ｄ型フリップフロップ３１８のＱ
出力は、接続点４１４において本実施例では１メガオー
ムである抵抗３２４に接続され、更に入力インバータ３
２２に接続されている。インバータ３２２の出力は、抵
抗４１２に接続されている。抵抗４１２の他端は、接続
点４１６においてｐｎｐ型のバイポーラ接合トランジス
タ（ＢＪＴ）３３０のベースに接続されている。抵抗３
２４の他端は、接続点４１８においてインバータ３２８
の入力点に接続されている。コンデンサ３２６は、接続
点４１８においてインバータ３２８にも接続されてい
る。コンデンサ３２６の他端は、ＶB -３１２に接続され
ている。抵抗３３２は、１００キロオームであって、一
端が接続点４１０に接続され、他端がｎｐｎ型のＢＪＴ
３３４のベースに接続されている。ＢＪＴ３３０のエミ
ッタは、接続点３０３においてＶB +に接続されている。
ＢＪＴ３３０のエミッタは、Ｄ型フリップフロップ３３
６のクロック入力とＤ入力、更に、ＶB -３１２に接続さ
れている。インバータ３２８の出力は、Ｄ型フリップフ
ロップ３３６のリセット端子に接続されている。
【００４５】Ｄ型フリップフロップ３３６の反転Ｑ出力
は、抵抗３４３の一端に接続され、この抵抗３４３は、
本実施例では４７キロオームである。抵抗３４３の他端
は、接続点４１８において調整器３３８の一時停止（Ｓ
Ｄ）入力点に接続されている。抵抗３３８は、ナショナ
ル・セミコンダクタ・コーポレーションにより製造され
販売されているＭｏｄｅｌ２９５３電圧調整器のような
公知の種類のものである。ＢＪＴ３３４のコレクタは、
接続点４１８にも接続されている。調整器３３８の４つ
の接地ピンは、各々、熱放散のためＶB -に接続されてい
る。調整器３３８のＣＯＭＰ入力点は、接続点４２０に
おいて抵抗３４５、３４７に接続されている。本実施例
で２２９キロオームの抵抗３４５の他端は、ＶB -に接続
されている。本実施例で１．０マイクロファラッドのコ
ンデンサ４２２は、ＶB +とＶB -との間に接続されてい
る。調整器３３８の入力点は、接続点４２４においてＶ
B +に接続されている。接続点４２４は、ダイオード３４
０のアノードに接続されている。ダイオード３４０のカ
ソードは、接続点４３２に接続されている。調整器３３
８のＣＯＭＰ出力は、接続点４２６において本実施例で
１００キロオームの抵抗３４２の一端に接続されてい
る。抵抗３４２の他端は、抵抗３４４に接続されてい
る。調整器３３８の出力点は、接続点４２８に接続さ
れ、この接続点４２８は、コンデンサ３４８、３５０と
抵抗３５２の各々の一端に接続されてもいる。コンデン
サ３５０は、１０マイクロファラッドである。コンデン
サ３４８は、１００ピコファラッドである。抵抗３５２
は、６１２キロオームである。コンデンサ３４８の他端
は、接続点４３０において調整器３３８のフィードバッ
ク端子に接続されている。更に、抵抗３５２は、その他
端において接続点４３０に接続されている。本実施例で
１２０キロオームの抵抗３５４は、ＶB -と接続点４３０
を接続している。コンデンサ３４６は、接地点４３２と
ＶB -に接続している。
【００４６】プローブ３０に対して調整された電力を提
供する他に、調整器３３８は、表示器によりオペレータ
に視認可能なバッテリ管理信号を提供する。エラー信号
３４１は、バッテリ２２２の調整電圧がその公称値の９
５パーセントに降下すると、活動的な低となる。これが
起こると、Ｄ型フリップフロップ３３６の反転Ｑ出力３
４３は、低状態になる。これにより、調整器３３８はオ
フにされ、ＶB +とＶB -にあるプローブからの電力は除去
される。ＬＥＤ４０４も、この時にオフにされる。エラ
ー信号３４１が活動的になる時、赤のＬＥＤ４０６とア
ラーム４０８はオンとなって、ユーザに対してプローブ
３０がオフであり、調整器３３８がその公称値の９５パ
ーセントに降下したということを示す。
【００４７】調整器３３８により提供される他の管理信
号は、低信号３４９でバッテリ２２２が低となっている
ということを示すようになっている。この機能は、抵抗
３４５と３４７の値により、調整器３３８内にプログラ
ムされている。抵抗３４５は、２２０キロオームであ
り、抵抗３４７は、３９キロオームである。低信号３４
９が活動的になるは、バッテリ２２２の残りのパワーが
約２時間の時である。この信号が活性化されると、緑色
のＬＥＤ４０４と黄色のＬＥＤ４０２は点滅する。この
点滅の速度は、以下に述べるインバータ３６６と３８０
の発振器構成により決定される。この状態では、調整器
３３８は、オフにされず、プローブ３０は、正常に作動
し続ける。
【００４８】この実施例では、低信号は、約８．２ボル
トで作動するようにプログラムされている。この電圧で
は、本実施例で使用のバッテリ２２２は、約２時間の残
り寿命を有すると期待される。所望のバッテリ電圧を獲
得するための抵抗３４５、３４７のこの配置及び抵抗値
に関し、次の方程式が与えられる：
【数２】 この実施例の抵抗３４５、３４７は、約８．２ボルトの
所望電圧を達成する。
【００４９】もしスイッチ３０８がプローブ３０の動作
中に作動されると、パワー・オン・プロセスが反転され
る。すなわち、調整器３３８とＤ型フリップフロップ３
３６はオフになる。このモードでは、バッテリ電力を使
用する回路のみがスイッチ３０８を監視する回路であ
る。
【００５０】上記のバッテリ管理信号または表示器を制
御する論理回路は、ＮＡＮＤゲート３６８、２７０、３
７２、３７４の構成を含む。表示器は、ＬＥＤ４０２、
４０４、４０６とアラーム４０８である。ＮＡＮＤゲー
ト３６８への１つの入力は、接続点４３２に接続され、
他の入力は接続点４２６に接続されている。ＮＡＮＤゲ
ート３６８の出力は、ＮＡＮＤゲート３７０の入力点に
接続されている。ＮＡＮＤゲート３７０の他の入力は、
接続点４３４においてこの実施例では１００キロオーム
の抵抗３７６の一端に接続されている。ＮＡＮＤゲート
３７４の入力は、接続点４３４に接続されている。ＮＡ
ＮＤゲート３７０の出力は、接続点４４２においてＮＡ
ＮＤゲート３７２の入力に接続されている。ＮＡＮＤゲ
ート３７４の他の入力は、抵抗３８０の一端に接続さ
れ、抵抗３８０は本実施例では１００キロオームであ
る。抵抗３８０の他端は、Ｄ型フリップフロップ３３６
のＱ出力点に接続されている。
【００５１】接続点４３４は、抵抗３７６の一端に接続
され、抵抗３７６は、本実施例では１００キロオームで
ある。抵抗３７６の他端は、接続点４３６においてイン
バータ３６６、３８０よりなる構成の出力点に接続して
いる。この構成は、上記の発振器である。この構成によ
り、オペレータにより容易に視認可能なように矩形波を
発生する。ＬＥＤ４０２が作動されると、ＬＥＤ４０２
は、発振器のためにこの周波数で点滅する。更に、アラ
ーム４０８は、作動されると、この周波数で発生音をオ
ンオフする。接続点４３６は、０．１マイクロファラッ
ドのコンデンサ３６４とインバータ３６６の出力点とを
接続している。コンデンサ３６４の他端は、接続点４３
８において、この実施例で１メガオームの抵抗３５８と
４７．５キロオームの抵抗３６２に接続している。抵抗
３５８の他端は、インバータ３８０の入力点に接続され
ている。インバータ３８０の出力点は、接続点４４０に
おいて、インバータ３６６の入力点に接続している。
【００５２】ｐｎｐ型のＢＪＴ３９４、３９６、３９８
とｎｐｎ型のＢＪＴ４００よりなる構成は、ＬＥＤ４０
２、４０４、４０６とアラーム４０８用のドライバとし
て使用される。ＢＪＴ３９４、３９６、３９８のエミッ
タは、ＢＪＴ３３０のコレクタに接続されている。本実
施例で３．３キロオームの抵抗３８２は、ＢＪＴ３９４
のベースにＮＡＮＤゲート３７０の出力を接続してい
る。本実施例で３．３３キロオームの抵抗３８６は、Ｂ
ＪＴ３９６のベースにＮＡＮＤゲート３７２の出力を接
続している。本実施例で１．５キロオームの抵抗３９０
は、ＢＪＴ３９８のベースにＮＡＮＤゲート３７４の出
力を接続している。１．０キロオームの抵抗３８４は、
ＢＪＴ３９４のコレクタをＬＥＤ４０２のアノードに接
続している。１．０キロオームの抵抗３８８は、ＢＪＴ
３９６のコレクタをＬＥＤ４０４のアノードに接続して
いる。１．０キロオームの抵抗３９２は、ＢＪＴ３９８
のコレクタをＬＥＤ４０６のアノードに接続している。
ＢＪＴ４００のベースは、接続点４４４において、ＢＪ
Ｔ３９８のコレクタに接続されている。ＢＪＴ４００の
エミッタは、アラーム４０８の一端に接続されている。
アラーム４０８の他端とＬＥＤ４０２、４０４、４０６
のアノードは、ＶB -に接続されている。
【００５３】信号は、コネクタ２１８を介して信号解析
器２８への線３６に送られる。線３６の端末コネクタ２
２０（図１）は、与えられた信号解析器と使用するに適
したものとして知られる多数の公知の形式のコネクタの
いずれかであってもよく、一般的には、電話産業で使用
される標準的なＢＡＮＴＡＭモデル３１４型のコネクタ
を有している。
【００５４】上記のように、撚り線対２２のサンプリン
グした送信信号の間では、振幅が非常に変化する可能性
がある。この原因には、取り付けたセンサのプローブと
最も近いネットワークのリピータ送信器との間の距離、
周囲の静電効果と電磁効果、及び特定の引き締まった撚
り対の配列体との最適な容量結合を得る能力がある。こ
れらの条件下で信号対雑音比を最適にするために、導電
板８４、８６は、個々の導電シールド８８、９０（図
５）を有している。周囲の雑音が、信号体雑音比の単一
最大の劣化原因であると考えると、プローブ３０に対し
て付加的な活性シールドを加えることが好ましいであろ
う。
【００５５】また、図２から図５までにおいて、センサ
のプローブハウジング３８（図２）の内面に沿って活性
シールディリングを設けることが可能である。好適な実
施例では、この付加した活性シールドは、例えば、ハウ
ジング内面２３６と２３８のような個々の導電板６６、
６８に近接してハウジング内の別々の領域に沿い付着す
る導電材料の分離層の形を取ってもよい。個々の導電面
の材料は、関連する導電板の緩衝増幅器（図５の１０
０、１０２）の出力点または関連する導電板の活性シー
ルドに電気的に接続してもよい。この導電材料の層は、
多数の公知の材料のいずれかを使用し、かつ、導電接着
テープまたは導電ポリウレタンのような多数の公知の方
法のいずれかを使用することにより設けてもよい。
【００５６】本発明は、その最良の実施の形態に関して
図示され、記載されたが、種々の変更、省略及び付加
は、上記の特許請求の範囲に記載された本発明の趣旨及
び範囲から逸脱せずにここに開示した実施例の形状及び
詳細に対してなし得るということが、当業者により理解
されるべきである。
【００５７】
【発明の効果】かくして、本発明によれば、撚り線対の
導体で送信された信号波形の高忠実度のサンプルを信号
解析用に獲得し得る信号センサが提供される。また、本
発明のよれば、撚り線対の導体に接続する場合に使用が
容易であり、撚り線対の導体に対し高度の完全接続を達
成し得る能力を備え、携帯使用が可能な解析器センサが
提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の解析器センサの最良の実施例の斜視
図。
【図２】図１の実施例の一要素の平面図。
【図３】断面線３−３に沿って得た図２の要素の別の平
面図。
【図４】断面線４−４に沿って得た図２の要素の更に別
の平面図。
【図５】図２の要素の一部の略図。
【図６Ａ】図６Ｅで示す配置図のうちの左上の部分の回
路図。
【図６Ｂ】図６Ｅで示す配置図のうちの右上の部分の回
路図。
【図６Ｃ】図６Ｅで示す配置図のうちの左下の部分の回
路図。
【図６Ｄ】図６Ｅで示す配置図のうちの右下の部分の回
路図。
【図６Ｅ】本発明の図１の実施例で使用できる回路の全
体を示す場合の図６Ａ〜図６Ｄまでの部分回路図の配置
図。
【図７】図１の解析器センサの実施例の動作特性を強調
する斜視図。
【符号の説明】
２０ 解析器センサ ２２ 撚り線対 ２８ 信号解析器 ３０ プローブ ３２ ユーティリティ・モジュール ３４，３６ 線 ３８ ハウジング ４０ （バレル）前面チップ ４２、４４ クランプ装置 ４６，４８ 凹部 ５０，５２ クランプ・ピボット・マウンティング ５８、６０ はさみ口 ６２，６４ 端部 ６６，６８ 導電板 ７２ 内部回路板 ７４ 背面カバー ７６ 導電板組み立て体 ７８ 条件付け回路 ８０，８２ 容量結合器 ８８，９０ 導電シールド ９６ 非導電材料層 ２３６，２３８ ハウジング内面 ４０８ アラーム
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2G011 AA11 AA12 AB06 AC11 AC33 AE04 2G035 AA12 AB04 AB11 AC13 AD02 AD10 AD13 AD20 5K035 AA03 AA07 CC08 EE04 HH03 JJ05 KK01

Claims (48)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 １対の導体の信号波形の検出装置であっ
    て、 各々が関連する終端インピーダンスに接続されていて、
    前記２つの導体のうちの関連する導体から関連する終端
    インピーダンスへ前記信号波形の第１と第２のサンプル
    信号をそれぞれ容量結合するために前記関連する導体に
    隣接配置されるようにした第１と第２の容量結合器と、 前記第１と第２の容量結合器の終端インピーダンスにお
    ける前記第１と第２のサンプル信号にそれぞれ応答し
    て、これら第１と第２のサンプル信号の増幅差をそれら
    の第１と第２の出力点にそれぞれ提供するための第１と
    第２の緩衝増幅器と、 線により前記緩衝増幅器に接続されて前記緩衝増幅器か
    ら離れた場所で前記緩衝増幅器に電力を供給するユーテ
    ィリティ・モジュールと、 を有する検出装置。
  2. 【請求項２】 前記容量結合器の各々は、更に導電シー
    ルドを有し、各導電シールドは、その関連した容量結合
    器に離隔した関係で配置され、 前記第１と第２の緩衝増幅器は、それらのそれぞれの第
    １と第２の容量結合器から受信したサンプル信号の極性
    と同じ極性で第１と第２の等価なサンプル信号を提供
    し、 各導体シールドは、前記緩衝増幅器のうちの普通関連の
    ものから等価なサンプル信号を受信し、それにより前記
    導体シールドの電圧信号の電位は、その導体シールドに
    関連した容量結合器の電圧信号の電位にほぼ等しくな
    る、 請求項１記載の検出装置。
  3. 【請求項３】 前記第１と第２の緩衝増幅器は、各々演
    算増幅器である、請求項２記載の検出装置。
  4. 【請求項４】 前記第１と第２の緩衝増幅器に関連した
    終端インピーダンスの各々は、接続点において直列接続
    された２つの抵抗を有し、 各演算増幅器は、その非反転信号入力点においてその演
    算増幅器に関連した容量結合器から前記サンプル信号を
    受信し、 前記第１と第２の緩衝増幅器の各々は、一端において前
    記演算増幅器の出力点と、他端において前記２つの抵抗
    の接続点とに直列接続された抵抗とコンデンサを更に有
    する、 請求項３記載の検出装置。
  5. 【請求項５】 前記容量結合器と前記緩衝増幅器を収容
    するハウジングを更に有し、前記容量結合器は、オペレ
    ータにより１本以上の導体に近接配置されるようにし
    た、請求項１記載の検出装置。
  6. 【請求項６】 前記第１と第２の容量結合器は、各々前
    記ハウジングの表面に形成された２つの凹部のうちの関
    連するものと整列され、前記凹部は、前記１対の導体の
    それぞれを受け入れて前記容量結合器のうちの関連する
    ものと整列状態に前記１対の導体の各々を配置するよう
    にした、請求項５記載の検出装置。
  7. 【請求項７】 前記ハウジングは、各導体を関連する容
    量結合器と整列状態に保持するクランプ装置を更に有す
    る、請求項６記載の検出装置。
  8. 【請求項８】 各容量結合器は、コンデンサである、請
    求項１記載の検出装置。
  9. 【請求項９】 前記バッテリ電源は、安定化電圧源であ
    る、請求項１記載の検出装置。
  10. 【請求項１０】 前記バッテリ電源は、更に、 前記緩衝増幅器に電力を供給する電圧源と、 この電圧源に接続されてこの電圧源における低電圧を測
    定すると共に、これに応答するようにした調整器とを更
    に有する、 請求項１記載の検出装置。
  11. 【請求項１１】 前記バッテリ電源は、前記調整器に接
    続されて前記電圧源における低電圧の存在を示す表示器
    を更に有する、請求項１０記載の検出装置。
  12. 【請求項１２】 １対の導体の信号波形の検出装置であ
    って、 各々が関連する終端インピーダンスに接続されていて、
    前記２つの導体のうちの関連する導体から関連する終端
    インピーダンスへ前記信号波形の第１と第２のサンプル
    信号をそれぞれ容量結合するために前記関連する導体に
    隣接配置されるようにした第１と第２の容量結合器と、 前記第１と第２の容量結合器の終端インピーダンスにお
    ける前記第１と第２のサンプル信号にそれぞれ応答して
    第１と第２の条件付け信号をそれらの第１と第２の出力
    点に提供する第１と第２の緩衝増幅器と、 前記第１と第２の条件付け信号にそれぞれ応答する第１
    と第２の入力点を有し、その第３と第４の出力点にそれ
    ぞれ前記第１と第２の条件付け信号の増幅差を提供する
    第３と第４の緩衝増幅器とを有する、 検出装置。
  13. 【請求項１３】 前記第１と第２の緩衝増幅器の前記第
    １と第２の出力点は、各々関連する第２の終端インピー
    ダンスに接続されている、請求項１２記載の検出装置。
  14. 【請求項１４】 前記容量結合器の各々は、更に、導電
    シールドを有し、各導電シールドは、その関連した容量
    結合器に離隔した関係で配置され、 前記第１と第２の緩衝増幅器は、そのそれぞれの第１と
    第２の容量結合器から受信したサンプル信号の極性と同
    じ極性で第１と第２の条件付け信号を提供し、 各導体シールドは、前記緩衝増幅器のうちの普通関連の
    ものから前記条件付け信号を受信し、それにより前記導
    体シールドの電圧信号の電位は、その導体シールドに関
    連した容量結合器の電圧信号の電位にほぼ等しくなる、 請求項１３記載の検出装置。
  15. 【請求項１５】 前記第１と第２の緩衝増幅器は、各々
    演算増幅器である、請求項１４記載の検出装置。
  16. 【請求項１６】 前記容量結合器に関連した各終端イン
    ピーダンスは、接続点において直列接続の２つの抵抗を
    有し、 前記第１と第２の緩衝増幅器の各演算増幅器は、その非
    反転信号入力点においてその演算増幅器に関連した容量
    結合器から前記サンプル信号を受信し、 前記第１と第２の緩衝増幅器の各々は、一端において前
    記演算増幅器の出力点と、他端において前記２つの抵抗
    の接続点とに直列接続された抵抗とコンデンサを更に有
    する、 請求項１５記載の検出装置。
  17. 【請求項１７】 前記第３と第４の緩衝増幅器は、各々
    演算増幅器である、請求項１３記載の検出装置。
  18. 【請求項１８】 各演算増幅器は、その非反転入力点に
    おいて、前記演算増幅器の関連する第１と第２の緩衝増
    幅器から条件付け信号を受信し、 各演算増幅器は、前記出力点から前記反転入力点に接続
    された抵抗を更に有する、 請求項１７記載の検出装置。
  19. 【請求項１９】 前記演算増幅器の反転入力点間に接続
    された抵抗を更に有する、請求項１８記載の検出装置。
  20. 【請求項２０】 前記演算増幅器の反転入力点間に接続
    された前記抵抗のインピーダンスは、調整可能である、
    請求項１９記載の検出装置。
  21. 【請求項２１】 前記容量結合器と前記緩衝増幅器を収
    容するハウジングを更に有し、前記容量結合器は、オペ
    レータにより１本以上の導体に近接配置されるようにし
    た、請求項１２記載の検出装置。
  22. 【請求項２２】 前記第１と第２の容量結合器は、各々
    前記ハウジングの表面に形成された２つの凹部のうちの
    関連するものと整列され、前記凹部は、前記１対の導体
    のそれぞれを受け入れて前記容量結合器のうちの関連す
    るものと整列状態に前記１対の導体のそれぞれを配置す
    るようにした、請求項２１記載の検出装置。
  23. 【請求項２３】 前記ハウジングは、各導体を関連する
    容量結合器と整列状態に保持するクランプ装置を更に有
    する、請求項２２記載の検出装置。
  24. 【請求項２４】 各容量結合器は、コンデンサである、
    請求項１２記載の検出装置。
  25. 【請求項２５】 調整電圧源を有するバッテリ電源を更
    に備えた、請求項１２記載の検出装置。
  26. 【請求項２６】 前記バッテリ電源は、更に、 緩衝増幅器に電力を供給する電圧源と、 この電圧源に接続されてこの電圧源における低電圧を測
    定すると共に、これに応答するようにした調整器とを有
    する、 バッテリ電源を更に備えた請求項１２記載の検出装置。
  27. 【請求項２７】 前記バッテリ電源は、前記調整器に接
    続されて前記電圧源における低電圧の存在を示す表示器
    を更に有する、請求項２６記載の検出装置。
  28. 【請求項２８】 １対の導体の信号波形の検出装置であ
    って、 各々が関連する終端インピーダンスに接続されていて、
    前記２つの導体のうちの関連する導体から関連する終端
    インピーダンスへ前記信号波形の第１と第２のサンプル
    信号をそれぞれ容量結合するために前記関連する導体に
    隣接配置されるようにした第１と第２の容量結合器と、 前記第１と第２の容量結合器の終端インピーダンスにお
    ける前記第１と第２のサンプル信号にそれぞれ応答し
    て、これら第１と第２のサンプル信号をそれらの第１と
    第２の出力点に提供する第１と第２の緩衝増幅器と、 第１と第２の演算増幅器であって、それぞれその第１と
    第２の出力点に接続された非反転入力点を有し、さらに
    各々その第３と第４の出力点に前記第１と第２の条件付
    け信号の増幅差を提供するために前記出力点と反転入力
    点との間に接続された抵抗と、各演算増幅器の反転入力
    点間に接続された抵抗とを有する第１と第２の演算増幅
    器と、 を有する検出装置。
  29. 【請求項２９】 前記第１と第２の緩衝増幅器の前記第
    １と第２の出力点は、各々関連する第２の終端インピー
    ダンスに接続されている、請求項２８記載の検出装置。
  30. 【請求項３０】 前記容量結合器の各々は、更に、導電
    シールドを有し、各導電シールドは、その関連した容量
    結合器に離隔した関係で配置され、 前記第１と第２の緩衝増幅器は、そのそれぞれの第１と
    第２の容量結合器から受信したサンプル信号の極性と同
    じ極性の第１と第２の条件付け信号を提供し、 各導体シールドは、前記緩衝増幅器のうちの普通関連の
    ものから前記条件付け信号を受信し、それにより、前記
    導体シールドの電圧信号の電位は、その導体シールドに
    関連した容量結合器の電圧信号の電位にほぼ等しくな
    る、 請求項２９記載の検出装置。
  31. 【請求項３１】 前記第１と第２の緩衝増幅器は、各々
    演算増幅器である、 請求項３０記載の検出装置。
  32. 【請求項３２】 前記容量結合器に関連した各終端イン
    ピーダンスは、接続点において直列接続された２つの抵
    抗を有し、 前記第１と第２の緩衝増幅器の各演算増幅器は、その非
    反転信号入力点においてその演算増幅器に関連した容量
    結合器から前記サンプル信号を受信し、 前記第１と第２の緩衝増幅器の各々は、一端において前
    記演算増幅器の出力点と、他端において前記２つの抵抗
    の接続点とに直列接続された抵抗とコンデンサを更に有
    する、 請求項３１記載の検出装置。
  33. 【請求項３３】 前記演算増幅器の反転入力点間に接続
    された前記抵抗のインピーダンスは、調整可能である、
    請求項２８記載の検出装置。
  34. 【請求項３４】 前記容量結合器と前記緩衝増幅器を収
    容するハウジングを更に有し、前記容量結合器は、オペ
    レータにより１本以上の導体に近接配置されるようにし
    た、請求項２８記載の検出装置。
  35. 【請求項３５】 前記第１と第２の容量結合器は、各々
    前記ハウジングの表面に形成された２つの凹部のうちの
    関連するものと整列され、前記凹部は、前記１対の導体
    のそれぞれを受け入れて前記容量結合器のうちの関連す
    るものと整列状態に前記１対の導体のそれぞれを配置す
    るようにした、請求項３４記載の検出装置。
  36. 【請求項３６】 前記ハウジングは、各導体を関連する
    容量結合器と整列状態に保持するクランプ装置を更に有
    する、請求項３５記載の検出装置。
  37. 【請求項３７】 各容量結合器は、コンデンサである、
    請求項２８記載の検出装置。
  38. 【請求項３８】 調整電圧源を有するバッテリ電源を更
    に備えた、請求項２８記載の検出装置。
  39. 【請求項３９】 前記緩衝増幅器に電力を供給する電圧
    源と、 この電圧源に接続されてこの電圧源における低電圧を測
    定すると共に、これに応答するようにした調整器と、 を備えたバッテリ電源を更に有する、請求項２８記載の
    検出装置。
  40. 【請求項４０】 前記バッテリ電源は、前記調整器に接
    続されて前記電圧源における低電圧の存在を示す表示器
    を更に有する、請求項３９記載の検出装置。
  41. 【請求項４１】 全周波数スペクトルに亘る１対の導体
    の信号波形の検出方法において、 前記導体から終端インピーダンスへ前記送信した信号の
    第１と第２のサンプル信号の各々を容量結合し、 第１と第２の等価なサンプル信号を提供するために前記
    終端インピーダンスの前記サンプル信号を条件付け、 前記第１と第２の等価なサンプル信号の差を増幅し、 遠隔の場所の緩衝増幅器に電力を加える、ことを含む、
    検出方法。
  42. 【請求項４２】 前記容量結合のステップは、 前記サンプル信号に対する静電効果を最小にするために
    前記容量結合の手段を導電シールドでシールドし、 前記サンプル信号への電流漏洩効果を最小にするために
    前記等価なサンプル信号を前記導体シールドに加える、 ことを含む、請求項４１記載の検出方法。
  43. 【請求項４３】 前記条件付けのステップは、前記サン
    プル信号を前記終端インピーダンスから演算増幅器の非
    反転入力点に提供することを含む、請求項４２記載の検
    出方法。
  44. 【請求項４４】 前記容量結合のステップは、更に、 前記終端インピーダンスを前記演算増幅器のコモン・モ
    ード入力インピーダンスと並列接続の直列の２つの抵抗
    として前記非反転信号入力点から接地点へ提供し、 各演算増幅器をその出力点から前記２つの抵抗の接続点
    へ直列接続した第３の抵抗とコンデンサによりブートス
    トラップする、 ことを含む、請求項４３記載の検出方法。
  45. 【請求項４５】 前記増幅ステップは、 第１と第２の等価なサンプル信号の各々を第１と第２の
    演算増幅器のそれぞれの非反転入力点に加えることを含
    む、請求項４１記載の検出方法。
  46. 【請求項４６】 前記増幅のステップは、 前記第１と第２の演算増幅器の反転入力点間にインピー
    ダンスを提供し、 前記第１と第２の演算増幅器の出力点の各々からその関
    連する反転入力点へインピーダンス・フィードバックを
    行う、 ことを含む、請求項４５記載の検出方法。
  47. 【請求項４７】 前記容量結合の手段、条件付けの手段
    及び増幅の手段を収容するハウジングを使用し、 １つ以上の導体に接近して前記ハウジングを配置するよ
    うにする、 ことを更に含む、請求項４１記載の検出方法。
  48. 【請求項４８】 前記電力供給のステップは、更に、 前記緩衝増幅器に供給する電力の電圧を調整し、 前記電圧源の低電圧の存在をユーザに表示する、 ことを含む、請求項４１記載の検出方法。
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