JP2005062045A - コモンモード等価回路の定数測定器およびコモンモード等価回路の定数測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 測定ポイント間隔を、従来に比べて１桁以上、または、さらに狭くすることができる通信機器のコモンモード等価回路を導出する測定器を提供することを目的とする。

【解決手段】 通信機器のＡ端子と、Ｂ端子と、接地端子との３端子のうちの２端子間で測定したインピーダンス変化における極小点または極大点付近のインピーダンスの周波数範囲を狭めて詳しく再測定する命令を出し、測定した端子間のインピーダンス測定値を、上記通信機器がＴ型回路網であると仮定した場合における上記Ｔ型回路網のそれぞれのインピーダンスに変換し、それぞれのアドミタンスに変換し、そのピーク点を探索し、ピーク点の周波数とアドミタンスとに基づいて、直列共振回路を仮定し、共振回路定数を計算し、次のピーク点探索の命令を出し、計算した回路定数を、モード合成によって並列回路に合成し、通信機器のコモンモード等価回路を表示する。

【選択図】 図１

Description

本発明は、通信ネットワークに接続されているＩＴ通信機器や、デジタル家電、電話端末等を、雷サージ等の過電圧から防護するための適切な設計条件や、インバータノイズ等の低周波ノイズ対策を実施するために、通信機器間での伝搬特性条件等をシミュレーション等によって明らかにするために必須な通信機器のコモンモード等価回路を作成する場合に必要な定数を測定するコモンモード等価回路の定数測定器およびコモンモード等価回路の定数測定方法に関する。

ＳＰＩＣＥ等の回路シミュレーションを行う場合に、回路図から素子定数を入力し、回路をシミュレータに入力することによって、回路シミュレーションを実行することができる（たとえば、特許文献１参照）。
特開平８−２９２２１９号公報

上記従来例において、実際の回路に存在している浮遊容量や、抵抗や、コンデンサ内に寄生するインダクタンス等が、回路図には記載されず、また、雷サージ等の過電圧や低周波領域でのノイズシミュレーションで必要なコモンモード特性が記載されず、したがって、コモンモード等価回路を作成することが困難である。

なお、上記「コモンモード」は、機器と大地との間に流れる電気量を伝送する形態であり、上記「コモンモード等価回路」は、機器の設計図面に記載されている回路定数を用いずに、同機器をブラックボックスと見なし、かつ、コモンモードにおけるインピーダンスの測定結果をもとにして、機器のコモンモード特性を表すことのできる等価的な回路である。

なお、コモンモードで取り扱うことができる通信機器の等価回路として、どんな回路を使用してもよいが、「Ｔ型３端子回路網」は、回路構成が単純で、かつ、外部からの入力信号に対する通信機器の応答特性を、精度よく再現できるので、コモンモードで取り扱う回路として、Ｔ型３端子回路網を選択した。

また、各素子の素子定数を測定することによって、コモンモード等価回路を実現する方法では、通信機器のコモンモード等価回路を作成する場合、大変多くの素子数を測定する必要があり、これに伴い、組み合わされた通信機器のコモンモード等価回路は、誤差が蓄積されたコモンモード等価回路であることがある。したがって、計算時間が膨大であるという問題があり、素子が組み合わされた通信機器が組み合わされる通信システムでは、そのシミュレーションを困難にする原因であるという問題がある。

また、通信線、電源線を持つ通信機器は、接地または、仮想的な接地との３端子を有するので、通常の２端子を使用して測定するインピーダンス測定器では、上記通信線、電源線を持つ通信機を簡易に測定することが困難であり、３端子のインピーダンス測定器で、等価回路を求める場合、モード合成法（ある回路の応答が複数の共振特性を有する場合に、それぞれの共振モード（共振形態）に分解し、それぞれのモードに対応する共振回路の等価回路を抵抗、インダクタンス、静電容量の直列共振回路で実現し、かつその回路定数を容易に決定することができる手法）等の手法を適用する必要がある。したがって、通信機器のコモンモード等価回路を容易に求めることが困難であるという問題がある。

一方、通信機器が、高い共振尖鋭度のＱを持つインピーダンス特性を有する場合、通常のインピーダンス測定器によって、一般的な周波数掃引方法である対数掃引を用い、シミュレーションに必要な周波数範囲を一度で測定した場合、測定ポイント数に制限があるので、共振尖鋭度の高いＱ値を正確に測定するには、熟練と勘とが必要である。したがって、等価回路の定数を決定することが困難であるという問題がある。

本発明は、通信ネットワークに接続されるＩＴ通信機器、デジタル家電、電話端末等を、雷サージ等の過電圧から防護するための適切な設計条件や、インバータノイズ等の低周波ノイズ対策を実施するために、通信機器間での伝搬特性条件等をシミュレーション等によって明らかにするために必須な通信機器のコモンモード等価回路作成に使用する等価回路作成用測定器において、通信機器のコモンモード等価回路を、Ｔ型３端子回路網であると仮定し、モード合成法を用い、コモンモード等価回路を作成する場合、接地端子の有無にかかわらず、シミュレーションを簡易に実行することができ、しかも、シミュレーションを容易に実行することができる通信機器のコモンモード等価回路を導出する測定器を提供することを目的とするものである。

ＳＰＩＣＥシミュレーションに必須な通信用機器のコモンモード等価回路を作成するには、上記通信機器を３端子等価回路と仮定した場合における各端子間のインピーダンス特性データが必要である。このインピーダンスデータを、インピーダンス測定器で測定する場合、その測定周波数領域は、雷サージ、またはインバータノイズの周波数スペクトラムに対応する１００Ｈｚ〜１０ＭＨｚの５桁にもおよぶダイナミックレンジを、対数掃引で一度に測定する。

この測定したインピーダンス特性上には、１つまたは複数の高Ｑを持つ共振が発生しているが、従来の所定のインピーダンス測定器の測定ポイントは、最大で４０１ポイントであるので、たとえば、約７０ｋＨｚ〜約１００ｋＨｚ間に共振点があった場合、その周波数範囲における測定ポイント間隔は、数ｋＨｚの粗い間隔となり、高Ｑの共振特性の測定においては、精度のよい共振周波数と、その共振特性とを測定することが困難であるという問題がある。

本発明は、測定ポイント間隔を、従来に比べて１桁以上、必要によっては、それよりもさらに狭くすることができる通信機器のコモンモード等価回路を導出する測定器を提供することを目的とするものである。

また、本発明は、コモンモード等価回路を迅速に測定することができ、コモンモード等価回路を高精度化することができる測定器を提供することを目的とするものである。

さらに、本発明は、実験によらずに、正確な過渡特性を把持することができるコモンモード等価回路を作成するための回路定数を得るための測定器を提供することを目的とするものである。

また、本発明は、機器を破壊することなく、雷サージ過電圧の機器に対する動作特性を予め把握することができ、通信機器等の雷故障対策時に、現用の機器を用いて、容易に雷サージ試験を行うことができる測定器を提供することを目的とするものである。

本発明は、所定の周波数帯域におけるインピーダンスを測定するインピーダンス測定部と、上記通信機器のＡ端子と、Ｂ端子と、接地端子との３端子のうちの２端子を選択し、上記インピーダンス測定部と接続する端子切替部と、測定した各端子間のインピーダンスを記憶するインピーダンス記憶部と、上記インピーダンス記憶部からインピーダンスを読み出し、測定したインピーダンス変化における極小点または極大点を探索し、必要によって、上記極小点または上記極大点付近のインピーダンスの周波数範囲を狭めて詳しく再測定する命令を出し、ピーク点の詳細なインピーダンスを、上記インピーダンス記憶部に予め記憶させるインピーダンス極小・極大点探索部と、上記インピーダンス測定部が測定した端子間のインピーダンス測定値を、上記通信機器がＴ型３端子回路網であると仮定した場合における上記Ｔ型３端子回路網のそれぞれのインピーダンスに変換し、それぞれのアドミタンスに変換するＴ型３端子回路網変換部と、上記Ｔ型３端子回路網変換部が変換したアドミタンスのピーク点を探索し、ピーク点の数を記憶するアドミタンスピーク点探索部と、上記ピーク点の周波数とアドミタンスとに基づいて、直列共振回路を仮定し、共振回路定数を計算し、次のピーク点探索の命令を出す共振回路定数計算部と、上記共振回路定数計算部が計算した回路定数を、モード合成によって並列回路に合成する並列回路合成部と、通信機器の等価回路を表示する等価回路表示部とを有するコモンモード等価回路の定数測定器である。

本発明によれば、従来のインピーダンス測定に加えて、単一または複数の共振点付近の周波数範囲を拡大して測定するので、測定ポイント間隔を、従来に比べて１桁以上、必要によっては、さらに狭くすることができるという効果を奏する。

また、本発明によれば、端子切替部を、インピーダンス測定部の前段に設置し、しかも、データ処理やモード合成法を用いたコモンモード等価回路を作成するための処理、計算を自動化したので、コモンモード等価回路を迅速に測定することができ、また、コモンモード等価回路を高精度化することができるという効果を奏する。

さらに、本発明によれば、ホームネットワークにおいて、インターネット用機器や配線の接続構成を、コモンモード等価回路を用いてＳＰＩＣＥシミュレーションすることができるので、実験によらずに、正確な過渡特性を得ることができるという効果を奏する。

そして、本発明によれば、通信機器に避雷素子のコモンモード等価回路を組み込むので、機器を破壊することなく、雷サージ過電圧の機器に対する動作特性を予め把握することができ、通信機器等の雷故障対策時に、現用の機器を用いて、容易に雷サージ試験を行うことができるという効果を奏する。

発明を実施するための最良の形態は、以下の実施例である。

図１は、本発明の実施例１であるコモンモード等価回路の定数測定器１００の構成と、コモンモード等価回路の定数測定器１００における処理工程の流れを示す図である。

コモンモード等価回路の定数測定器１００は、通信ネットワークに接続されているＩＴ通信機器ＣＡ１を、雷サージ等の過電圧から防護するための適切な設計条件算出や、インバータノイズ等の低周波ノイズ対策をするために、通信機器ＣＡ１間での伝搬特性条件等を、シミュレーションするコモンモード等価回路を作成する測定器である。

コモンモード等価回路の定数測定器１００は、制御部１と、端子切替部２と、インピーダンス測定部３と、インピーダンス記憶部４と、インピーダンス極小・極大点探索部５と、Ｔ型回路網変換部６と、アドミタンスピーク点探索部７と、共振回路計算部８と、並列回路合成部９と、等価回路表示部１０とを有する。

端子切替部２は、被測定物である通信機器ＣＡ１のＡ端子５１と、Ｂ端子５２と、接地端子５３との３端子のうちの２端子を選択し、インピーダンス測定部３と接続するものである。

インピーダンス測定部３は、所定の周波数帯域におけるインピーダンスを測定するものである。

インピーダンス記憶部４は、インピーダンス測定部３が測定した各端子間のインピーダンスを記憶するものである。

インピーダンス極小・極大点探索部５は、インピーダンス記憶部４からインピーダンスを読み出し、測定したインピーダンス変化における極小点、または測定したインピーダンス変化における極大点を探索し、必要によって、上記極小点、または上記極大点付近におけるインピーダンスの周波数範囲を狭め、詳しく再測定する命令を出し、ピーク点の詳細なインピーダンスを、インピーダンス記憶部４に予め記憶させるものである。

Ｔ型３端子回路網変換部６は、インピーダンス測定部３が測定した端子間のインピーダンス測定値を、通信機器Ｃ１がＴ型３端子回路網であると仮定した場合におけるＴ型３端子回路網のそれぞれのインピーダンスに変換し、それぞれのアドミタンスに変換するものである。

アドミタンスピーク点探索部７は、Ｔ型３端子回路網変換部６が変換したアドミタンスのピーク点を探索し、ピーク点の数を記憶するものである。

共振回路定数計算部８は、上記ピーク点の周波数とアドミタンスとに基づいて、直列共振回路を仮定し、共振回路定数を計算し、次のピーク点探索の命令を出すものである。

並列回路合成部９は、共振回路定数計算部８が計算した回路定数を、モード合成によって、並列回路に合成するものである。

等価回路表示部１０は、通信機器ＣＡ１のコモンモード等価回路を表示するものである。

制御部１は、端子切り換え部２、インピーダンス測定部３を制御する。

次に、実施例１であるコモンモード等価回路の定数測定器１００の動作について説明する。

コモンモード等価回路の定数測定器１００において、インピーダンス記憶部４、インピーダンス極小・極大点探索部５、Ｔ型回路網変換部６、アドミタンスピーク点探索部７、共振回路計算部８、並列回路合成部９の順序で、処理する。そして、共振回路計算部８において、所定の処理が終わるまで、前段のアドミタンスピーク点探索部７に戻り、再度、処理を実行する。

上記各手段４〜９における処理工程は、プログラム化され、処理工程のプログラムは、図示しないパーソナルコンピュータのメモリに、全て記憶され、パーソナルコンピュータのキーボード入力や表示部のディスプレイ上のコマンドを、適宜、操作することによって、各処理工程の機能を、実行させることができる。

図５は、実施例１において、通信機器ＣＡ１が、コモンモード解析用のＴ型３端子回路網であると仮定し、この仮定されたＴ型３端子回路網においてインピーダンスを測定する箇所を示す図である。

通信機器ＣＡ１は、Ａ端子５１と、Ｂ端子５２と、接地端子５３との合計、３つの端子を有する。

Ａ端子５１は、通信線端子設置箇所において、その２線を並列接続している端子である。Ｂ端子５２は、電源端子設置箇所において、その２線を並列接続している端子である。接地端子５３は、通信線と電源端子とが設置されている面を除いた筐体部分を金属箔で覆われ、しかも、０電位結合ユニットＵ１上に置かれている端子である。

通信機器ＣＡ１のインピーダンスＺ１は、Ａ端子５１と接地端子５３との間におけるインピーダンス測定値である。インピーダンスＺ２は、Ｂ端子５２と接地端子５３との間におけるインピーダンス測定値である。インピーダンスＺ３は、Ａ端子５１とＢ端子５２との間におけるインピーダンス測定値である。なお、被測定端子を除く端子は、開放状態であるとする。

インピーダンス測定部３は、測定用リード線のインダクタンスや浮遊容量の影響を除くためのオフセット校正を予め行い、この校正値は、インピーダンス測定部３のメモリに自動的に保存される。上記オフセット校正値は、インピーダンス測定部３の外部に接続されているパーソナルコンピュータ（図示せず）に、読み出すことが可能である。まず、パーソナルコンピュータにおいて、所望の雷サージ波形の周波数スペクトルに対応する１００Ｈｚ〜１０ＭＨｚに測定周波数帯域を設定し、この周波数帯域を、線形掃引によって、測定用リード線のオフセット校正を行わせる。

この場合における測定ポイントは、既存の測定器では、最大４０１ポイントである。インピーダンスＺ１の第１回の測定では、インピーダンス測定部３の掃引モードを、対数掃引に設定し直し、インピーダンスを測定し、このインピーダンスの測定値を、所定のファイルネームを付与し、インピーダンス記憶部４のメモリに保存する。

ここでは、インピーダンスＺ１について、第１回の測定を行ったので、そのファイルネームとして、「インピーダンスＺ１＿１」を入力する。測定したインピーダンスは、絶対値と位相とである。

次に、表示部上のコマンドを使用し、測定したインピーダンスＺ１のグラフを表示させる。このグラフは、横軸が、対数で表示された周波数（単位はＨｚ）であり、縦軸は、対数表示されたインピーダンス（単位はΩ）であり、インピーダンス測定部３のディスプレイに表示されている波形と同じ形式になるように、グラフが作成されている。

なお、これ以降、「コマンド」は、表示部上の所定の位置に示されているとし、しかも、マウスによって、このコマンドをダブルクリックすると、ダブルクリックされたコマンドが実行される。

図６は、通信機器ＣＡ１のインピーダンス対周波数特性において、各端子間のインピーダンスＺ１、Ｚ２、Ｚ３のそれぞれの測定結果を示す図である。

なお、図６において、「Ｅ」は指数を示し、たとえば「１．Ｅ＋０４」は、１０^４であり、「１．Ｅ＋０５」は、１０^５であり、「１．Ｅ＋０６」は、１０^６である。

図６（１）に示す波形１の左の図は、インピーダンスＺ１の絶対値を示す図であり、図６（１）に示す波形１の右の図は、インピーダンスＺ１の位相を示す図である。

図６（１）に示す波形１において、約７０ｋＨｚに、インピーダンスの谷があり、また、約１００ｋＨｚに、山が発生している。これらのインピーダンスが急激に変化しているのは、共振を起こしているためである。

ここで、これらの共振特性を精度よく測定することが必要である。図６（１）の波形１は、１００Ｈｚ〜１０ＭＨｚの間を、１回だけ、対数掃引して得た特性であるので、約７０ｋＨｚ〜約１００ｋＨｚのような高い周波数領域では、測定ポイント間隔が２〜３ｋＨｚ程度と粗いので、高いＱを有する共振周波数を正確に測定することができない。

このために、共振点付近においては、測定ポイントの間隔をできるだけ狭くすることが必要であり、これを実現するためには、共振周波数付近において、掃引モードを、「線形掃引」に設定し直し、しかも、所望の周波数測定間隔が得られる狭帯域において、インピーダンスを再度、測定する。

次に、実施例１において、インピーダンスの極小・極大点探索部５の機能を用いて、共振点付近のインピーダンスの測定精度を向上させる方法について説明する。

対数掃引によって測定したインピーダンスＺ１のグラフが、等価回路表示部１０に表されているので、同グラフ画面の所定位置に表されている極小点探索コマンドを、ダブルクリックすることによって、インピーダンス特性曲線上の極小値を示す約７０ｋＨｚの共振点に、極小点マーカを移動させる。

表示部に示されている６ｄＢ増加（２倍）のコマンドを、ダブルクリックすることによって、共振周波数におけるインピーダンス値よりも６ｄＢ大きい値におけるスパン周波数の２値（共振点よりも低い周波数と高い周波数との２値）を、自動的に求めることができる。さらに、狭帯域掃引コマンドを、ダブルクリックすることによって、インピーダンス測定部３を、線形掃引に設定し直し、しかも、図７に示す、センタ周波数ｆ０１＋と、スパン周波数ｆ０１１＋、ｆ０１２＋とを、自動的に設定させる。

図７は、実施例１において、共振点付近のインピーダンスを測定する方法を示す図である。

図７に示す「狭帯域掃引測定箇所１」は、６ｄＢ増加値に対応するセンタ周波数ｆ０１＋を含み、スパン周波数ｆ０１１＋、ｆ０１２＋によって挟まれている領域であり、上記「狭帯域掃引測定箇所１」の周波数値を、表示部上の所定の位置に表示する。

制御部１は、センタ周波数ｆ０１＋、スパン周波数ｆ０１１＋、ｆ０１２＋のデータを、インピーダンス測定部３に自動的に送信し、しかも、これらの周波数値を、インピーダンス測定部３に設定し、狭帯域掃引状態において、第２回の測定が行われる。

この測定したデータのファイルネームとして、「インピーダンスＺ１＿２」を入力した後に、インピーダンス記憶部４に保存する。第３回の測定は、約１００ｋＨｚにおけるインピーダンスの山部分を対象とする測定である。

制御部１は、インピーダンス記憶部４に保存されている第１回の測定値である「インピーダンスＺ１＿１」のグラフを読み出した後に、表示部１０の所定位置に示されている「極大点探索コマンド」を、ダブルクリックすることによって、約１００ｋＨｚの山（極大値）に、マーカを移動させる。

次に、表示部１０上の「６ｄＢ低下（０．５倍）のコマンド」を、ダブルクリックすることによって、反共振点におけるインピーダンス値よりも６ｄＢ低い値におけるスパン周波数が２値、自動的に求まる。

続いて、狭帯域掃引コマンドをダブルクリックすることによって、インピーダンス測定部３を線形掃引に設定し直し、しかも、センタ周波数とスパン周波数とを自動的に設定する。

図７に示す「狭帯域掃引測定箇所２」は、センタ周波数ｆ０１−を含み、スパン周波数ｆ０１１−、ｆ０１２−によって挟まれている領域であり、上記「狭帯域掃引測定箇所２」の周波数値を、表示部１０上の所定の位置に表示する。この表示後に、インピーダンス測定部３に、これらのデータを自動的に送信し、しかも、これらの周波数値を設定させた状態において、狭帯域掃引における第３回の測定が行われる。この第３回の測定データのファイルネームを「インピーダンスＺ１＿３」と入力した後に、パーソナルコンピュータが、上記第３回の測定データを、インピーダンス記憶部４に保存させる。

上記測定によって、インピーダンスＺ１について、「インピーダンスＺ１＿１」、「インピーダンスＺ１＿２」、「インピーダンスＺ１＿３」の３つのデータを取得し、狭帯域掃引で測定した「インピーダンスＺ１＿２」と、「インピーダンスＺ１＿３」とのデータを、全周波数帯域で測定した「インピーダンスＺ１＿１」のデータの中に、周波数順に挿入する。

次に、狭帯域掃引で測定した「インピーダンスＺ１＿２」と、「インピーダンスＺ１＿３」とのデータを、全周波数帯域で測定した「インピーダンスＺ１＿１」のデータの中に周波数順に挿入する動作について、インピーダンス極小・極大点探索部５の周波数ソーティング機能を用いて、説明する。

まず、表示部１０２上の所定の位置に示されている周波数ソーティングコマンドを、ダブルクリックすることによって、周波数ソーティングの処理を開始させると、ファイルリストが表示される。このファイルリストの中から、ソーティング対象のファイルを、複数クリックすると、それらのファイルが、黒地に白抜き文字に変化し、これによって、必要なファイルを確認することができる。

次に、確認ＯＫコマンドが表示されるので、この確認ＯＫコマンドを、ダブルクリックすると、１００Ｈｚ〜１０ＭＨｚの全周波数帯域におけるデータである「インピーダンスＺ１＿１」の所定周波数位置に、狭帯域周波数掃引での測定データである「インピーダンスＺ１＿２」と、「インピーダンスＺ１＿３」とを挿入し、この新しい周波数配列を用いたグラフを、自動的に作成し、表示部１０上に表示し、しかも、新しいファイルネーム「ＡＬ＿インピーダンスＺ１＿１」を自動的に付与し、また、インピーダンス記憶部４に保存した後に、表示部１０上に表示する。この一連の処理を、「周波数測定ポイント補正」と呼ぶ。

なお、狭帯域掃引で測定したデータは、線形掃引を使用して測定するので、上記周波数ソーティングコマンドによって処理が開始されると、所定の処理工程の中で、線形周波数を対数周波数に変換した後に、ソーティング処理が行われる。

さらに、上記１００Ｈｚ〜１０ＭＨｚにおいて測定した全周波数帯域オフセット校正値については、全てのデータ取得や周波数ソーティング処理において、そのオフセット校正値を使用している。

周波数ソーティング処理において、オフセット校正時の周波数と異なる周波数におけるオフセット校正値を必要とし、この場合も、上記１００Ｈｚ〜１０ＭＨｚで測定したオフセット校正値を補間することによって、所望の周波数でのオフセット校正値を求める。

図６（２）に示す波形２は、通信機器ＣＡ１のインピーダンス対周波数特性におけるインピーダンスＺ２の測定結果を示す図である。

図６（２）に示す波形２の左の図は、インピーダンスＺ２の絶対値を示す図であり、図６（２）に示す波形２の右の図は、インピーダンスＺ２の位相を示す図である。図６（２）に示す波形２のインピーダンス特性において、約１００ｋＨｚに谷が発生し、約３００ｋＨｚに共振が発生し、反共振が発生している。

このインピーダンスＺ２の特性傾向は、上記と同じ手法を用い、周波数ソーティングを行ったインピーダンス特性を得ることができ、このデータに、自動的に、ファイルネーム「ＡＬ＿インピーダンスＺ２＿１」を付与し、上記データを、インピーダンス記憶部４に保存する。

図６（３）に示す波形３は、通信機器ＣＡ１のインピーダンス対周波数特性におけるインピーダンスＺ３の測定結果を示す図である。

図６（３）に示す波形３の左の図は、インピーダンスＺ３の振幅を示す図であり、図６（３）に示す波形３の右の図は、インピーダンスＺ３の位相を示す図である。

図６（３）に示す波形３のインピーダンス特性において、約１８ｋＨｚと約１２０ｋＨｚとに共振が発生し、約９０ｋＨｚと約３００ｋＨｚとに反共振が発生しているので、狭帯域掃引で測定したデータは、４つ必要となる。これら４つのデータを、全帯域で測定したデータに挿入し、ソーティングする方法は、上記手法と同じである。周波数ソーティングを行ったインピーダンス特性のデータに、ファイルネーム「ＡＬ＿インピーダンスＺ３＿１」を自動的に付与し、上記データを、インピーダンス記憶部４に保存する。

上記のように、周波数ソーティングを行ったファイルネーム「ＡＬ＿インピーダンスＺ１＿１」と、「ＡＬ＿インピーダンスＺ２＿１」と、「ＡＬ＿インピーダンスＺ３＿１」との３つのデータにおいて、測定ポイントが互いに異なるので、これらを１つの共通した測定ポイントを持つように再配列する処理が必要である。この再配列の処理を、「周波数測定ポイント再配列」と呼ぶ。この周波数測定ポイント再配列の機能も、インピーダンス極小・極大点探索部５の機能の１つである。

この処理工程を開始するコマンドを、「測定ポイント再配列コマンド」と呼ぶ。まず、表示部１０の所定の位置に示されている測定ポイント再配列コマンドを、ダブルクリックし、処理に入ると、表示部１０上の所定の位置に、対象とされるファイルのリストに、「ＡＬ＿インピーダンスＺ１＿１」、「ＡＬ＿インピーダンスＺ２＿１」、「ＡＬ＿インピーダンスＺ３＿１」のファイルネームが表示されるので、これらのファイルの全てをクリックすると、クリックされたファイルは、黒地に白抜き文字に変わる。

これらのファイルネームを確認した後に、確認ＯＫコマンドをダブルクリックすると、処理を実行し、しかも、３つのファイルの周波数を同じに配列し直したファイルネームを自動的に付与し、さらに、表示部１０上に表示される。これらの新しいファイルネームは、「ＡＲＹ＿インピーダンスＺ１＿１」、「ＡＲＹ＿インピーダンスＺ２＿１」、「ＡＲＹ＿インピーダンスＺ３＿１」である。

図８は、実施例１において、測定した通信機器ＣＡ１のインピーダンス対周波数特性を、Ｔ型等価回路のインピーダンスに変換する方法を示す説明図である。

図８において、Ａ端子５１の回路定数を、インピーダンスＺｔ８１で表し、Ｂ端子５２の回路定数を、インピーダンスＺｐ８２で表し、接地端子５３の回路定数を、インピーダンスＺｇ８３で表す。

次に、インピーダンスＺｔに基づいて、Ａ端子５１のコモンモード等価回路モデルの作成方法と、その回路定数の算出方法とについて説明する。

実際の計算や処理は、パーソナルコンピュータによって自動的に処理させる。そして、本明細書の該当説明部分において、基本的には、まず、上記算出方法を説明し、次に、パーソナルコンピュータによる処理方法や、データファイル処理について説明する。

図６に示す通信機器ＣＡ１のインピーダンス対周波数特性インピーダンスＺ１と、インピーダンス対周波数特性インピーダンスＺ２と、インピーダンス対周波数特性インピーダンスＺ３と、Ｔ型等価回路における回路定数との関係は、次の式（１）〜式（３）で与えられる。

インピーダンスＺ１＝Ｚｔ＋Ｚｇ…式（１）
インピーダンスＺ２＝Ｚｐ＋Ｚｇ…式（２）
インピーダンスＺ３＝Ｚｔ＋Ｚｐ…式（３）
上記式（１）〜式（３）を用いて、Ｔ型等価回路の定数を求めると、次の式（４）〜式（６）が与えられる。

Ｚｔ＝（インピーダンスＺ１−インピーダンスＺ２＋インピーダンスＺ３）／２…式（４）
Ｚｐ＝（−インピーダンスＺ１＋インピーダンスＺ２＋インピーダンスＺ３）／２…式（５）
Ｚｇ＝（インピーダンスＺ１＋インピーダンスＺ２−インピーダンスＺ３）／２…式（６）
ここで、インピーダンスＺ１、インピーダンスＺ２、インピーダンスＺ３として使用するデータは、上記の通りであり、ファイルネームは、それぞれ「ＡＲＹ＿インピーダンスＺ１＿１」、「ＡＲＹ＿インピーダンスＺ２＿１」、「ＡＲＹ＿インピーダンスＺ３＿１」である。

次に、Ｔ型回路網変換部６での処理について説明する。

まず、表示部１０の所定位置に表示されているモード合成コマンドを、ダブルクリックすることによって、この処理を開始させると、表示部１０上に、Ｚｔ等価回路、Ｚｐ等価回路、Ｚｇ等価回路の順序で、リストが表示され、最初に、Ｚｔ等価回路の処理を行い、次に、Ｚｐ等価回路処理を行い、最後に、Ｚｇ等価回路の処理を実施する。したがって、全体で３回の等価回路処理が必要である。

最初に、表示部１０の所定位置に表示されているＺｔ等価回路コマンドを、ダブルクリックし、本処理を実行させる。

図９は、実施例１において、通信機器ＣＡ１のインピーダンス対周波数特性の測定データであるインピーダンスＺ１、インピーダンスＺ２、インピーダンスＺ３を使用し、上記式（４）を用いて、Ｔ型等価回路のＡ端子５１のインピーダンス対周波数特性Ｚｔを求め、次に、この特性Ｚｔを、アドミタンス対周波数特性に変換した図である。

図９（１）に示す波形１は、アドミタンス対周波数特性における振幅の絶対値を示す波形であり、図９（２）に示す波形２は、位相を示す波形である。また、波形１のアドミタンス対周波数特性の振幅を、複素数で表した特性を、「Ｙ^（０）（ｊω）」と記述し、ファイルネームとして、「Ｙ１Ｊ＿ＺＴ＿１」を自動的に付与する。

次に、アドミタンスピーク点探索部７における処理について説明する。

図１０は、実施例１において、表示部１０上に表示されているモード合成用等価回路を示す図である。

これらの等価回路の数は、図１０に示すように、１２回路であり、それぞれに、Ａ〜Ｌのアルファベットを用い、回路記号を付与している。

図１０において、回路記号Ａは、容量のみの回路であり、回路記号Ｂは、インダクタンスのみの回路であり、回路記号Ｃは、抵抗のみの回路であり、回路記号Ｄは、ＬＲ直列回路であり、記号Ｅは、ＬＣＲ直列共振回路であり、回路記号Ｆは、１つのＬＣＲ直列共振回路と１つの容量回路との並列接続回路である。

回路記号Ｇは、ＬＣＲ直列共振回路が２つ並列接続された回路であり、回路記号Ｈは、２つのＬＣＲ直列共振回路と１つの容量回路との並列接続回路であり、回路記号Ｉは、ＬＣＲ直列共振回路の３並列接続回路であり、回路記号Ｊは、３つのＬＣＲ直列共振回路と１つの容量回路との並列接続回路であり、回路記号Ｋは、ＬＣＲ直列共振回路の４並列接続回路であり、回路記号Ｌは、４つのＬＣＲ直列共振回路と１つの容量回路との並列接続回路である。

また、各回路記号のそれぞれに、回路定数に記号を付与し、所望の回路記号をダブルクリックすることによって、当該等価回路をモード分離し、合成することによって、その回路定数を計算し、しかも、表示部１０上に表示する機能を有している。

また、図９に示す波形１と同じ波形が、図１０に示すモード合成用等価回路と同時に、表示上に表示され、そのアドミタンスの振幅には、ピークが３つあり、多重共振が発生していることに着目する。

これらのピークは、ＬＣＲ直列共振が３つ存在していることを示す。よって、図１０に示すモード合成用等価回路において、回路記号Ｉを選択し、この回路記号Ｉの表示部分を、ダブルクリックすることによって、等価回路の作成処理を実行させる。回路記号Ｉの実行を開始したので、アドミタンスピーク点探索部７での処理が自動的に開始される。

図９に示す波形１において、３つの共振点の中で、アドミタンスが最大である共振点を、ここでは、「モード１」と呼び、記号ｆ１で示し、２番目にアドミタンス値が大きい共振点を、「モード２」と呼び、記号ｆ２で示し、さらに、最小アドミタンス値の共振点を、「モード３」と呼び、記号ｆ３で示す。すなわち、アドミタンスの大きな順から、共振モードの番号を付与する。

パーソナルコンピュータ処理においては、アドミタンスピーク点探索の機能によって、共振モードの数ｎは、図１０に示す回路記号Ｉと連携しているので、ｎ＝３が、自動的に得られる。

次に、アドミタンス最大であるモード１を探索し、保持したので、自動的に共振モード処理番号Ｋ＝３（＝ｎ）に達すると、Ｚｔ等価回路のモデル化は終了し、そして、前の処理に戻り、２番目の処理であるＺｐ等価回路モデル化の処理を開始する。

図９について、多重共振の発生するアドミタンス対周波数特性を有する等価回路の回路定数を決定する方法として、少ない素子数で合理的な回路合成を行うことのできる方法として、「モード合成法」がある。

上記「モード合成法」は、「野田琢・中本博・横山茂：“配電用柱上変圧器の過渡現象計算モデル”、電中研報告、Ｎｏ．Ｔ９９００５、１９９９．」に記載されている。

図９に示す波形１において、共振モード処理番号Ｋ＝１について、共振周波数ｆ１_０＝７．８０ＭＨｚ、アドミタンスの最大値Ｙ１_ｍａｘ＝６．７８ｍｍｈｏ、Ｑ１＝２．５が求まる。このアドミタンス対周波数特性を、ＬＣＲ直列共振回路で構成すると、角周波数ω１_Ｏ＝２・π・ｆ１_０として、次の式（７）〜式（９）が成立する。

Ｒ１＝１／Ｙ１_ｍａｘ…式（７）
Ｌ１＝Ｒ１・Ｑ１／ω１_Ｏ…式（８）
Ｃ１＝１／（ω１_Ｏ・Ｒ１・Ｑ１）…式（９）
パーソナルコンピュータ上では、ｆ１_０＝７．８Ｅ＋６（Ｈｚ）、Ｙ１ｍａｘ＝６．７８Ｅ−３（ｍｈｏ）、Ｑ１＝２．５について、ファイルネームを自動付与した後に、メモリに保存される。

次に、実施例１において、共振回路定数計算部８における処理について説明する。

上記式（７）〜式（９）を用い、モード１のＬ１／Ｃ１・Ｒ１直列共振回路定数を求める。ここで、Ｌ、Ｃ、Ｒに付いている１の数字は、モード１を示している。定数値として、Ｒ１＝１４０Ω、Ｌ１＝７．１４μＨ、Ｃ１＝５８．３ｐＦが求まる。これらの回路定数を用いたモード１のＬ１・Ｃ１・Ｒ１直列共振回路のアドミタンス対周波数を、Ｙ１（ｊω）と記述する。

パーソナルコンピュータ上では、計算結果としてＲ１＝１．４０Ｅ＋２（Ω）、Ｌ１＝７．１４Ｅ−６（Ｈ）、Ｃ１＝５．８３Ｅ−１１（Ｆ）について、ファイルネームを自動付与し、メモリに保存される。ここでは、ファイルネームを示さず、省略する。さらに、Ｙ１（ｊω）は、Ｙ１Ｊ＿ＺＴ＿２のファイルネームが自動付与され、しかも、メモリに保存される。

上記Ｙ^（０）（ｊω）から、上記Ｙ１（ｊω）を差し引いた値を、Ｙ^（１）（ｊω）とする。Ｙ^（１）（ｊω）は、ファイルネームＹ１Ｊ＿ＺＴ＿３を自動付与した後に、メモリに保存される。

これらによって、共振モード処理番号Ｋ＝１のモード分解が終了し、等価回路定数Ｌ１、Ｃ１、Ｒ１が求まる。次に、共振回路定数計算部８は、自動的にモード２の処理に移り、処理を実行する。

図９に示す波形１において、共振モードの処理番号Ｋ＝２のモード分解の処理に移る。Ｌ２・Ｃ２・Ｒ２直列共振回路の回路定数を、上記方法を用いて求めると、Ｒ２＝４００Ω、Ｌ２＝１１．９ｍＨ、Ｃ２＝１０．２ｎＦが得られる。ここで、Ｌ、Ｃ、Ｒに付いている２の数字は、モード２を表している。このＬ２・Ｃ２・Ｒ２直列共振回路のアドミタンス対周波数特性を、Ｙ２（ｊω）とする。さらに、上記Ｙ^（１）（ｊω）からＹ２（ｊω）を差し引いた値を、Ｙ^（２）（ｊω）と記述する。パーソナルコンピュータ上では、この差し引いた値Ｙ^（２）（ｊω）に、ファイルネームＹ１Ｊ＿ＺＴ＿４、を自動付与した後に、メモリに保存される。

図９に示す波形１において、共振モードの処理番号Ｋ＝３についても、上記方法で、Ｌ３・Ｃ３・Ｒ３直列共振回路の回路定数を求めると、Ｒ３＝８００Ω、Ｌ９＝９．５５ｍＨ、Ｃ３＝６６．３ｐＦが得られる。このＬ３・Ｃ３・Ｒ３直列共振回路のアドミタンス対周波数特性を、Ｙ３（ｊω）とする。さらに、上記Ｙ^（２）（ｊω）からＹ３（ｊω）を差し引いた値Ｙ^（３）（ｊω）に、ファイルネーム「Ｙ１Ｊ＿ＺＴ＿４」を自動付与した後に、メモリに保存される。

図１１は、実施例１において、共振回路定数計算部８のモード分解機能によって求めた通信線端子のアドミタンス対周波数特性を示す図である。

図９に示す波形１に発生している３つの多重共振モードを、それぞれ元の共振特性に分解した結果である。各モードに関しては、モード１は、Ｙ^（１）（ｊω）のアドミタンスの絶対値を表し、モード２は、Ｙ^（２）（ｊω）のアドミタンスの絶対値を表し、モード３は、Ｙ^（３）（ｊω）のアドミタンスの絶対値を表している。

これまでに述べた処理は、次の式（１０）で表される。

Ｙ^（Ｋ）（ｊω）＝Ｙ^{（Ｋ−１）}（ｊω）−１／（Ｒ_Ｋ＋ｊωＬ_Ｋ＋１／ｊωＣ_Ｋ）…式（１０）
ここで、Ｋは、共振モードの処理番号（Ｋ＝１，２，…，ｎ）であり、ｎは、共振モードの数である。

次に、実施例１において、並列回路合成部９における処理について説明する。

図１１に示すモード分解によって得られたＬＣＲ直列共振回路は、モード数＝３であるので、そのＬＣＲ直列共振回路も３回路になる。このために、モード合成法によって、３つのＬＣＲ直列共振回路を並列接続した回路が、所要の通信機器ＣＡ１におけるＡ端子５１のＺｐ等価回路であり、図１６の中において、Ａ端子５１側のＬＣＲ直列回路の３並列回路１６１で示している。

図１２は、実施例１において、式（５）を用いて、Ｔ型等価回路のＢ端子５２のインピーダンス対周波数特性Ｚｐを求め、さらに、このＺｐをアドミタンス対周波数特性に変換した図である。

つまり、図１２は、通信機器ＣＡ１のインピーダンス対周波数特性の測定結果であるインピーダンスＺ１、インピーダンスＺ２、インピーダンスＺ３を周波数測定ポイント再配列の処理を行って得たデータファイル「ＡＲＹ＿インピーダンスＺ１＿１」、「ＡＲＹ＿インピーダンスＺ２＿１」、「ＡＲＹ＿インピーダンスＺ３＿１」を、式（５）を用いて、Ｔ型等価回路のＢ端子５２のインピーダンス対周波数特性Ｚｐを求め、さらに、このＺｐをアドミタンス対周波数特性に変換した図である。

図１２（１）に示す波形１は、アドミタンス対周波数特性における振幅の絶対値を示し、波形２は、位相を示している。また、表示部１０上には、図１２に示す波形１であるアドミタンスの振幅が表示され、その中でｆ１の記号が付いているピークが１つと、ｆ２の記号が付き、右肩上がりの傾向を持つほぼ直線の特性とがある。前者（ｆ１の記号が付いているピーク）は、ＬＣＲ直列共振を表し、後者（ｆ２の記号が付き、右肩上がりの傾向を持つほぼ直線の特性）は、容量Ｃのみの特性を示している。よって、図１０のモード合成用等価回路は、回路記号Ｆに相当するので、このＦの表示部分を、ダブルクリックし、等価回路作成処理を開始する。

図１３は、上記手法を用いて、モード分解を行い、これによって得られたＢ端子５２のアドミタンス対周波数特性を示す図である。

図１２に示す波形１に発生している２つの多重共振モードを、アドミタンスピーク点探索部７と、共振回路定数計算部８との処理によって、各モードの共振特性に分解している。モード１のＬＣＲ直列共振回路の回路定数は、Ｌ１＝１６．２ｍＨ、Ｃ１＝３．４８ｎＦ、Ｒ１＝１２０Ωであり、モード２は、Ｃ２＝１６．０ｐＦが得られる。

並列回路合成部９では、上記で求めたＬＣＲ直列共振回路とＣ回路とを並列接続した回路を構成することによって、所望の通信機器ＣＡ１におけるＢ端子５２側のＺｐ等価回路を作成することができ、図１６に示すＢ端子５２側のＬＣＲ直列回路とＣ回路との並列回路１６２で示している。

図１４は、上記通信機器ＣＡ１のインピーダンス対周波数特性の測定結果であるインピーダンスＺ１、インピーダンスＺ２、インピーダンスＺ３を、式（６）を用いて、上記Ｔ型等価回路の接地端子５３のインピーダンス対周波数特性Ｚｇを求め、さらに、この特性Ｚｇを、アドミタンス対周波数特性に変換した図である。

図１４に示す波形１は、アドミタンス対周波数特性における振幅の絶対値を示し、波形２は、位相を示している。波形１において、約１００ｋＨｚ〜約１ＭＨｚ間の谷の部分を除くと、右上がりの直線傾向を持つアドミタンス対周波数特性を示しているので、モードは１つのみであるとし、記号ｆ１で示している。共振点は、１０ＭＨｚ以上に存在すると推定した。よって、図１０に示すモード合成用等価回路においては、回路記号Ａに相当するので、この回路記号Ａの表示部分を、ダブルクリックして、等価回路作成処理を開始する。

図１５は、アドミタンスピーク点探索部７と、共振回路定数計算部８との処理によって、上記手法を用いて、モード分解を行うことによって得られた接地端子５３のアドミタンス対周波数特性を示す図である。

図１５に示すアドミタンス対周波数特性を、容量Ｃのみの回路で表すことができ、その値であるＣ１＝０．１５ｎＦが求まる。

並列回路合成部９では、上記のようにして求めたＣ回路が、所望の通信機器ＣＡ１接地端子５３側のＺｇ等価回路として、図１６の中においては、接地端子５３側のＣ回路１６３として示されている。

図１６は、モード合成法によって作成したフレームグランド端子のない通信機器ＣＡ１の等価回路モデルを示す図である。

図１６において、Ａ端子５１の等価回路１６１は、ＬＣＲ直列共振回路の３並列回路で実現し、Ｂ端子５２の等価回路１６２は、ＬＣＲ直列共振回路とＣ回路との並列回路で実現し、接地端子５３の等価回路１６３は、Ｃのみの回路で実現できる。

つまり、コモンモード等価回路の定数測定器１００は、通信機器ＣＡ１の通信端子であるＡ端子５１と、電源端子であるＢ端子５２と、接地端子５３のそれぞれ２端子ずつの、Ａ端子５１−Ｂ端子５２間、Ａ端子５１−接地端子５３間、Ｂ端子５２−接地端子５３間の３区間を選択する端子切替部２を有し、それぞれ３区間のインピーダンスを測定するインピーダンス測定部３を有している。雷サージ波形の周波数スペクトルに対応する１００Ｈｚ〜１０ＭＨｚの周波数範囲を、対数掃引を用いて、測定ポイントを４０１ポイントとし、インピーダンス測定を一度に実施する。測定したインピーダンスを、インピーダンス記憶部４に記憶させ、インピーダンス極小・極大点探索部５では、制御部１を経由してインピーダンス記憶部４に記憶させたインピーダンス測定データを読み出す。

インピーダンスの極小点を探索するには、インピーダンスの極小点よりも５ｄＢ（２倍）高い値における周波数を、「スパン周波数」と呼び、共振周波数よりも低い周波数と、高い周波数との２値を求めた後に、このスパン周波数情報を、制御部１を経由し、インピーダンス測定部３に送信すると、インピーダンス測定部３の周波数掃引方法を線形掃引に変更し、インピーダンス極小点よりも６ｄＢ高い値における周波数範囲を線形周波数で測定し、しかも、測定ポイントを４０１ポイントに設定して再測定する。極小点が複数個、存在する場合は、それらの極小点の数だけ、上記再測定を実施する。再測定データは、順次、インピーダンス記憶部４に記憶させる。

一方、インピーダンス特性上に極大点が存在する場合は、その極大点の波形を、反共振波形とし、この極大点を探索するには、インピーダンスの極大点よりも６ｄＢ低い値におけるスパン周波数を２値求めた後に、このスパン周波数情報を、制御部１を経由し、インピーダンス測定部３に送信すると、インピーダンス測定部３の周波数掃引方法を線形掃引に変更し、インピーダンス極大点よりも６ｄＢ低い値における周波数範囲を、線形掃引に変更して、インピーダンス極大点よりも６ｄＢ低い値における周波数範囲を、線形周波数で再測定し、しかも、測定ポイントを４０１ポイントに設定して再測定する。

極大点が複数個、存在する場合は、それらの極大点の数だけ、再測定を実施する。再測定データを、順次、インピーダンス記憶部４に記憶させる。

次に、上記の極小点での再測定と、その記憶されたデータ処理について説明する。

線形周波数で再測定してインピーダンスデータを対数周波数に変換した後に、最初に対数掃引で測定した全周波数範囲のインピーダンスデータ中に組み込む処理を行う。

Ｔ型回路網変換部６では、これらの極小点付近の周波数範囲を狭めて詳しく再測定した。３区間のインピーダンスから、Ｔ型回路網に変換したインピーダンスを計算し、さらに、このインピーダンスをアドミタンスに変換した特性をＹ^（０）（ｊω）と表す。アドミタンスピーク点探索部７において、アドミタンスのピーク数を検索し、このピーク数を記憶した後に、最大のピーク点を探索し、この点を保持させる。

ここでは、ピーク点は２ヶ所で、しかもＱは１以上と仮定した場合について説明する。アドミタンス最大のピーク値を「モード１」と呼び、共振回路定数計算部８では、そのＬＣＲ直列共振回路の共振周波数、アドミタンス最大値、アドミタンス最大値から３ｄＢ低下する周波数（共振周波数よりも低い周波数、高い周波数）を求め、これらの値からＱ、抵抗Ｒ、インダクタンスＬ、容量Ｃを計算する。

並列回路合成部９では、モード１のＬ、Ｃ、Ｒを用いて、ＬＣＲ直列共振回路を構成し、このアドミタンスの周波数特性をＹ１（ｊω）と表した値を、Ｙ^（０）（ｊω）から差し引き、その値をＹ^（１）（ｊω）と表す。上記ピーク点探索部７は、アドミタンスピーク点を２と記憶していたので、本共振回路定数計算部８から、再度、アドミタンスピーク点探索部７に戻り、２つ目のピーク点を検索し、この点を保持させると、共振回路定数計算部８では、上記モード１と同じ要領で、「モード２」のＬ、Ｃ、Ｒを求め、さらにＬＣＲ直列共振回路のアドミタンスＹ２（ｊω）を計算し、この値を、上記のＹ^（１）（ｊω）から差し引いた値をＹ^（２）（ｊω）と表すが、この段階までを、「モード分解」と呼ぶ。

並列回路合成部９では、モード合成機能を有するので、上記モード１およびモード２のＬＣＲ直列共振回路を並列接続したアドミタンスＹ（ｊω）を計算することによって、所望のコモンモード等価回路を求め、さらに、等価回路表示部１０は、２つのＬＣＲ直列共振回路の並列接続図と、しかも、その図中には各々の回路定数値を付与して表示する機能を有している。

上記のように、モード合成法によって、通信機器のＴ型３端子回路網の回路定数Ｚｔ、Ｚｐ、Ｚｇの回路素子の構成・定数を計算した結果が、図１６に示す通信機器のコモンモード等価回路である。この段階で、通信機器のコモンモード等価回路＝通信機器のＴ型３端子回路網になる。

なお、回路素子の構成・定数を決定するためにモード合成法を採用したが、所望の回路素子の構成・定数を実現できる方法であれば、モード合成法以外のものを使用するようにしてもよい。

図２は、本発明の実施例２であるコモンモード等価回路の定数測定器２００を示すブロック図である。

コモンモード等価回路の定数測定器２００は、基本的には、コモンモード等価回路の定数測定器１００と同じであるが、インピーダンス極小・極大点探索部５が削除されている点のみが、コモンモード等価回路１００とは異なる点である。

つまり、コモンモード等価回路の定数測定器２００は、制御部１と、端子切替部２と、インピーダンス測定部３と、インピーダンス記憶部４と、Ｔ型回路網変換部６と、アドミタンスピーク点探索部７と、共振回路計算部８と、並列回路合成部９と、等価回路表示部１０とを有する。

コモンモード等価回路の定数測定器２００は、被測定物である通信機器ＣＡ１の通信端子であるＡ端子５１と、電源端子であるＢ端子５２と、接地端子５３のそれぞれ２端子ずつの、Ａ端子５１−Ｂ端子５２間、Ａ端子５１−接地端子５３間、Ｂ端子５２−接地端子５３間の３区間を選択する端子切替部２を有し、それぞれ３区間のインピーダンスを測定するインピーダンス測定部３を有する。

また、コモンモード等価回路の定数測定器２００は、測定したインピーダンスをインピーダンス記憶部４に記憶させ、Ｔ型回路網変換部６では、これらの３区間のインピーダンスをＴ型回路網に変換したインピーダンスを計算し、さらに、このＴｇａｔａ回路インピーダンスを、アドミタンスに変換した特性をＹ^（０）（ｊω）と表す。上記インピーダンス測定においては、雷サージ波形の周波数スペクトルに対応する１００Ｈｚ〜１０ＭＨｚの周波数範囲を、対数掃引を用いて一度に行う。このアドミタンス特性上において、単一、または複数のピーク点が存在する場合、ＬＣＲ直列共振が発生していると仮定し、ピーク点探索部７において、アドミタンスのピーク数を検索し、このピーク数を記憶した後に、最大のピークを探索し、この点を保持させる。

ここでは、ピーク点は２ヶ所であり、しかも、Ｑは１未満であると仮定した場合について説明する。なお、ピーク点探索部７は、必要によってピーク点付近の周波数の範囲を狭めて詳しく再測定する命令を出す機能をも有しているが、上記のように、Ｑは１未満としたので、ピーク点付近のアドミタンス波形は、緩やかな山型の特性を有し、したがって、本機能を使用しなくてもよい。

図３は、コモンモード等価回路の定数測定器３００の一部を示すブロック図である。

コモンモード等価回路の定数測定器３００は、コモンモード等価回路の定数測定器１００または２００において、通信機器ＣＡ１に、接地端子５３が設置されていない場合に、端子切替部２の接地端子５３に、仮想的な０電位を作る金属板や金属箔で構成されている０電位結合ユニットＵ１が接続されている例を示す回路図である。

コモンモード等価回路３００を作成するためには、端子切替部２の接地端子５３が、仮想的な０電位を作る金属板や金属箔で０電位結合ユニットＵ１を有し、通信機器ＣＡ１の通信線と電源線端子とが設置されている面を除いた筐体部分を、金属箔で覆った状態で０電位結合ユニットＵ１上に置かなければならない。

通信機器ＣＡ１の通信線端子であるＡ端子５１と、電源端子であるＢ端子５２と、０電位結合ユニットＵ１である接地端子５３とのうちの２端子の間、つまり、Ａ端子５１−Ｂ端子５２間、Ａ端子５１−接地端子５３間、Ｂ端子５２−接地端子５３間の３区間を選択する端子切替部２を有している。

図４は、コモンモード等価回路の定数測定器４００を示すブロック図である。

コモンモード等価回路の定数測定器４００は、コモンモード等価回路の定数測定器２００において、制御部１と、インピーダンス記憶部４と、Ｔ型回路網変換部６と、アドミタンスピーク点探索部７と、共振回路定数計算部８と、並列回路合成部９とを、パーソナルコンピュータ１０１によって実現した実施例である。

コモンモード等価回路の定数測定器４００において、通信機器ＣＡ１の通信線端子であるＡ端子５１と、電源端子であるＢ端子５２と、接地端子５３のそれぞれ２端子ずつの、Ａ端子５１−Ｂ端子５２間、Ａ端子５１−接地端子５３間、Ｂ端子５２−接地端子５３間の３区間を選択する端子切替部２を有し、それぞれ３区間のインピーダンスを測定するインピーダンス測定部３を有している。

パーソナルコンピュータ１０１は、インピーダンス測定部２、端子切替部３以外の機能を有し、パーソナルコンピュータ１０１は、端子切替部２と、インピーダンス測定部３と、表示部１０２を制御し、表示部１０２は、測定した３区間のインピーダンスを解析し、通信機器ＣＡ１のコモンモード等価回路を作成するためのコマンド、それらの処理結果を表示し、作成したコモンモード等価回路図と、このコモンモード回路図に各回路定数値を付与した図とを表示させる機能を有している。

なお、インピーダンス極小・極大点検索部５を、パーソナルコンピュータ１０１によって実現するようにしてもよい。つまり、コモンモード等価回路の定数測定器４００を、コモンモード等価回路の定数測定器１００２適用するようにしてもよい。

図１７は、モード合成法を用いて計算された等価回路定数と、等価回路から計算されるアドミタンスの周波数特性と、Ｔ型回路網変換部６で変換されるアドミタンスの周波数特性とを示す図である。

等価回路表示部１０、または、表示部１０２には、モード合成法を用いて計算された等価回路定数と。等価回路から計算されるアドミタンスの周波数特性と、Ｔ型回路網変換部６で変換されるアドミタンスの周波数特性を、横軸を周波数、縦軸をアドミタンスレベルで表示した図１７の中では、前者を計算値と表し、後者は変換値と表し、それぞれを同一画面に表示し、両者の特性の差異を比較することが特徴である。したがって、たとえば、計算値と変換値との差異が大きい場合には、迅速にその原因を検討することができる。

図１８は、周波数対インピーダンスレベルを示す図である。

計算された等価回路定数と、等価回路から計算される端子間のインピーダンスと、測定された端子間のインピーダンスの周波数特性とが、図１８にそれぞれ表示されているので、比較可能である。

図１８に示すように、等価回路から計算される端子間インピーダンスの周波数特性と、測定された端子間のインピーダンスの周波数特性とを、同一画面に表示し、両者の特性の差異を比較することができる。したがって、たとえば、計算値と測定値との差異が大きい場合には、迅速にその原因を検討することができる。

図１９は、周波数対アドミタンスレベルを示す図である。

図１９に示すように、等価回路から計算される端子間アドミタンスの周波数特性と、測定された端子間のアドミタンスの周波数特性とを、同一画面に表示し、両者の特性の差異を比較することができる。したがって、計算された等価回路の定数を手入力によって修正することができる。なお、入力部１０３を介して入力された等価回路定数から、アドミタンスまたはインピーダンスの周波数特性を再計算し、比較表示する。

なお、必要に応じて、縦軸をインピーダンスとし、計算値と測定値と表示して、上記アドミタンスの場合と同じ機能を使用することができる。

また、上記各実施例は通信機器ＣＡ１用であるが、上記各実施例を、通信機器ＣＡ１用以外のＩＴ機器やデジタル家電機器、さらには集中定数回路が適用できる範囲の配線長を有する配線にも適用できる。なお、ここでいう配線とは、通信線路、商用電源線等を含めた線路である。

本発明の実施例１であるコモンモード等価回路の定数測定器１００の構成と、コモンモード等価回路の定数測定器１００における処理工程の流れを示す図である。 本発明の実施例２であるコモンモード等価回路の定数測定器２００を示すブロック図である。 コモンモード等価回路の定数測定器３００の一部を示すブロック図である。 コモンモード等価回路の定数測定器４００を示すブロック図である。 実施例１において、通信機器ＣＡ１が、コモンモード解析用のＴ型３端子回路網であると仮定し、この仮定されたＴ型３端子回路網においてインピーダンスを測定する箇所を示す図である。 通信機器ＣＡ１のインピーダンス対周波数特性インピーダンスＺ１、Ｚ２、Ｚ３のそれぞれの測定結果を示す図である。 実施例１において、共振点付近のインピーダンスを測定する方法を示す図である。 実施例１において、測定した通信機器ＣＡ１のインピーダンス対周波数特性を、Ｔ型３端子回路網のインピーダンスに変換する方法を示す説明図である。 実施例１において、通信機器ＣＡ１のインピーダンス対周波数特性の測定データであるインピーダンスＺ１、インピーダンスＺ２、インピーダンスＺ３を使用し、上記式（４）を用いて、Ｔ型等価回路のＡ端子５１のインピーダンス対周波数特性Ｚｔを求め、次に、この特性Ｚｔを、アドミタンス対周波数特性に変換した図である。 実施例１において、表示部１０上に表示されているモード合成用等価回路を示す図である。 実施例１において、共振回路定数計算部８のモード分解機能によって求めた通信線端子のアドミタンス対周波数特性を示す図である。 実施例１において、式（５）を用いて、Ｔ型等価回路のＢ端子５２のインピーダンス対周波数特性Ｚｐを求め、さらに、このＺｐをアドミタンス対周波数特性に変換した図である。 上記手法を用いて、モード分解を行い、これによって得られたＢ端子５２のアドミタンス対周波数特性を示す図である。 上記通信機器ＣＡ１のインピーダンス対周波数特性の測定結果であるインピーダンスＺ１、インピーダンスＺ２、インピーダンスＺ３を、式（６）を用いて、上記Ｔ型等価回路の接地端子５３のインピーダンス対周波数特性Ｚｇを求め、さらに、この特性Ｚｇを、アドミタンス対周波数特性に変換した図である。 アドミタンスピーク点探索部７と、共振回路定数計算部８との処理によって、上記手法を用いて、モード分解を行うことによって得られた接地端子５３のアドミタンス対周波数特性を示す図である。 モード合成法によって作成したフレームグランド端子のない通信機器ＣＡ１の等価回路モデルを示す図である。 モード合成法を用いて計算されたコモンモード等価回路定数と、コモンモード等価回路から計算されるアドミタンスの周波数特性と、Ｔ型３端子回路網変換部６で変換されるアドミタンスの周波数特性とを示す図である。 周波数対インピーダンスレベルを示す図である。 周波数対アドミタンスレベルを示す図である。

符号の説明

１００、２００、３００、４００…コモンモード等価回路の定数測定器、
ＣＡ１…通信機器、
１…制御部、
２…端子切替部、
３…インピーダンス測定部、
４…インピーダンス記憶部、
５…インピーダンス極小・極大点探索部、
６…Ｔ型回路変換部、
７…アドミタンスピーク点探索部、
８…共振回路定数計算部、
９…並列回路合成部、
１０…等価回路表示部。

５１…Ａ端子、
５２…Ｂ端子、
５３…接地端子、
Ｕ１…０電位結合ユニット、
１０１…パーソナルコンピュータ、
１０２…表示部。

Claims (10)

1. 通信機器のコモンモード等価回路を、Ｔ型３端子回路網と仮定し、モード合成法を用いて、上記コモンモード等価回路の定数を測定する定数測定器であって、
   所定の周波数帯域におけるインピーダンスを測定するインピーダンス測定部と；
   上記通信機器のＡ端子と、Ｂ端子と、接地端子との３端子のうちの２端子を選択し、上記インピーダンス測定部と接続する端子切替部と；
   測定した各端子間のインピーダンスを記憶するインピーダンス記憶部と；
   上記インピーダンス記憶部からインピーダンスを読み出し、測定したインピーダンス変化における極小点または極大点を探索し、必要によって、上記極小点または上記極大点付近のインピーダンスの周波数範囲を狭めて詳しく再測定する命令を出し、ピーク点の詳細なインピーダンスを、上記インピーダンス記憶部に新たに記憶させる命令を出すインピーダンス極小・極大点探索部と；
   上記インピーダンス測定部が測定した端子間のインピーダンス測定値を、上記通信機器がＴ型３端子回路網であると仮定した場合における上記Ｔ型３端子回路網のそれぞれのインピーダンスに変換し、それぞれのアドミタンスに変換するＴ型３端子回路網変換部と；
   上記Ｔ型３端子回路網変換部が変換したアドミタンスのピーク点を探索し、ピーク点の数を記憶するアドミタンスピーク点探索部と；
   上記ピーク点の周波数とアドミタンスとに基づいて、直列共振回路を仮定し、共振回路定数を計算し、次のピーク点探索の命令を出す共振回路定数計算部と；
   上記共振回路定数計算部が計算した回路定数を、モード合成によって並列回路に合成する並列回路合成部と；
   通信機器のコモンモード等価回路を表示する等価回路表示部と；
   を有し、上記通信機器のコモンモード等価回路を、Ｔ型３端子回路網として扱い、上記コモンモード等価回路の定数を測定することを特徴とするコモンモード等価回路の定数測定器。
2. 通信機器のコモンモード等価回路を、Ｔ型３端子回路網と仮定し、モード合成法を用いて、上記コモンモード等価回路の定数を測定する定数測定器において
   所定の周波数帯域のインピーダンスを測定するインピーダンス測定部と；
   上記通信機器のＡ端子と、Ｂ端子と、接地端子との３端子のうちの２端子を選択し、上位インピーダンス測定部と接続する端子切替部と；
   測定したそれぞれの端子間のインピーダンスを記憶するインピーダンス記憶部と；
   上記インピーダンス測定部が測定した端子間のインピーダンス測定値を、上記通信機器がＴ型３端子回路網であると仮定した場合における上記Ｔ型３端子回路網のそれぞれのインピーダンスに変換し、それぞれのアドミタンスに変換するＴ型３端子回路網変換部と；
   上記Ｔ型３端子回路網変換部が変換したアドミタンスのピーク点を探索し、ピーク点の数を記憶し、必要によってピーク点付近のアドミタンスの周波数範囲を狭め、詳しく再測定する命令を出すアドミタンスピーク点探索部と；
   上記ピーク点の周波数とアドミタンスとに基づいて、直列共振回路を仮定し、共振回路定数を計算し、次のピーク点探索の命令を出す共振回路定数計算部と；
   上記共振回路定数計算部が計算した回路定数を、モード合成によって並列回路に合成する並列回路合成部と；
   通信機器のコモンモード等価回路を表示する等価回路表示部と；
   を有し、上記通信機器のコモンモード等価回路を、Ｔ型３端子回路網として扱い、上記コモンモード等価回路の定数を測定することを特徴とするコモンモード等価回路の定数測定器。
3. 請求項１または請求項２において、
   上記通信機器に、接地端子がない場合、コモンモード等価回路を作成できるように、上記端子切替部の接地端子が、仮想的な０電位点を作る金属板や金属箔である０電位結合ユニットを有することを特徴とするコモンモード等価回路の定数測定器。
4. 請求項１〜請求項３のいずれか１項において、
   上記インピーダンス記憶部と、上記Ｔ型３端子回路網変換部と、上記アドミタンスピーク点探索部と、上記共振回路定数計算部と、上記並列回路合成部とは、パーソナルコンピュータによって実現されていることを特徴とするコモンモード等価回路の定数測定器。
5. 請求項１において、
   上記インピーダンス極小・極大点探索部は、パーソナルコンピュータによって実現されていることを特徴とするコモンモード等価回路の定数測定器。
6. 請求項１〜請求項５のいずれか１項において、
   計算されたコモンモード等価回路定数と、コモンモード等価回路から計算されるアドミタンスと、Ｔ型３端子回路網変換部で変換されるアドミタンスの周波数特性とを、それぞれ表示し、比較可能であることを特徴とするコモンモード等価回路の定数測定器。
7. 請求項１〜請求項５のいずれか１項において、
   計算されたコモンモード等価回路定数と、コモンモード等価回路から計算される端子間のインピーダンスと、測定された端子間のインピーダンスの周波数特性とを、それぞれ表示し、比較可能であることを特徴とするコモンモード等価回路の定数測定器。
8. 請求項６または請求項７において、
   アドミタンスまたはインピーダンスの周波数特性の比較表示をみながら、計算された等価回路の定数を手入力によって修正することができ、しかも、入力された等価回路定数からアドミタンスまたはインピーダンスの周波数特性を再計算し、比較表示する入出力部を有することを特徴とするコモンモード等価回路の定数測定器。
9. 通信機器のコモンモード等価回路を、Ｔ型３端子回路網と仮定し、モード合成法を用いて、上記コモンモード等価回路の定数を測定する定数測定方法において、
   所定の周波数帯域におけるインピーダンスを測定するインピーダンス測定段階と；
   上記通信機器のＡ端子と、Ｂ端子と、接地端子との３端子のうちの２端子を選択する端子切替段階と；
   測定した各端子間のインピーダンスをインピーダンス記憶部に記憶するインピーダンス記憶段階と；
   上記インピーダンス記憶部からインピーダンスを読み出し、測定したインピーダンス変化における極小点または極大点を探索し、必要によって、上記極小点または上記極大点付近のインピーダンスの周波数範囲を狭めて詳しく再測定する命令を出し、ピーク点の詳細なインピーダンスを、上記インピーダンス記憶部に新たに記憶させる命令を出すインピーダンス極小・極大点探索段階と；
   上記インピーダンス測定部が測定した端子間のインピーダンス測定値を、上記通信機器がＴ型３端子回路網であると仮定した場合における上記Ｔ型３端子回路網のそれぞれのインピーダンスに変換し、それぞれのアドミタンスに変換するＴ型３端子回路網変換段階と；
   上記Ｔ型３端子回路網変換段階で変換したアドミタンスのピーク点を探索し、ピーク点の数を記憶するアドミタンスピーク点探索段階と；
   上記ピーク点の周波数とアドミタンスとに基づいて、直列共振回路を仮定し、共振回路定数を計算し、次のピーク点探索の命令を出す共振回路定数計算段階と；
   上記共振回路定数計算段階で計算した回路定数を、モード合成によって並列回路に合成する並列回路合成段階と；
   通信機器のコモンモード等価回路を表示するコモンモード等価回路表示段階と；
   を有し、上記通信機器のコモンモード等価回路を、Ｔ型３端子回路網として扱い、上記コモンモード等価回路の定数を測定することを特徴とするコモンモード等価回路の定数測定方法。
10. 通信機器のコモンモード等価回路を、Ｔ型３端子回路網と仮定し、モード合成法を用いて、上記コモンモード等価回路の定数を測定する定数測定方法において
    所定の周波数帯域のインピーダンスを測定するインピーダンス測定段階と；
    上記通信機器のＡ端子と、Ｂ端子と、接地端子との３端子のうちの２端子を選択する端子切替段階と；
    測定したそれぞれの端子間のインピーダンスを、インピーダンス記憶部に記憶するインピーダンス記憶段階と；
    上記インピーダンス測定部が測定した端子間のインピーダンス測定値を、上記通信機器がＴ型３端子回路網であると仮定した場合における上記Ｔ型３端子回路網のそれぞれのインピーダンスに変換し、それぞれのアドミタンスに変換するＴ型３端子回路網変換段階と；
    上記Ｔ型３端子回路網変換段階で変換したアドミタンスのピーク点を探索し、ピーク点の数を記憶し、必要によってピーク点付近のアドミタンスの周波数範囲を狭め、詳しく再測定する命令を出すアドミタンスピーク点探索段階と；
    上記ピーク点の周波数とアドミタンスとに基づいて、直列共振回路を仮定し、共振回路定数を計算し、次のピーク点探索の命令を出す共振回路定数計算段階と；
    上記共振回路定数計算段階で計算した回路定数を、モード合成によって並列回路に合成する並列回路合成段階と；
    通信機器のコモンモード等価回路を表示するコモンモード等価回路表示段階と；
    を有し、上記通信機器のコモンモード等価回路を、Ｔ型３端子回路網として扱い、上記コモンモード等価回路の定数を測定することを特徴とするコモンモード等価回路の定数測定方法。

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