JP2012242350A - Voltage probe and voltage measuring system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電圧測定の際に用いる電圧プローブに関する。 The present invention relates to a voltage probe used for voltage measurement.
従来、オシロスコープ等、電気式プローブから同軸ケーブル経由で測定対象と接続し、被測定点を計測器のアースと信号ラインに区別して測定する不平衡な計測器では、計測器とグランドレベルが異なる電気回路やグランドされていない2点間の電圧波形等を観測するとき、アースの影響や信号の回り込みなどが影響し、正確な計測が困難であった。そのため、下記特許文献1では、不要な情報が計測される問題を解決するため、被測定電圧を光変調手段の電極に印加し、前記電圧に依存して変化した光の強度を電気信号に変換した上で、不平衡な計測器を用いて電圧を計測する技術が開示されている。 Conventionally, an unbalanced measuring instrument such as an oscilloscope, which is connected to a measuring object from an electric probe via a coaxial cable and distinguishes the point to be measured between the measuring instrument's ground and the signal line, has a different ground level from the measuring instrument. When observing a voltage waveform between two points that are not grounded or a circuit, it is difficult to accurately measure due to the influence of grounding or the influence of signals. Therefore, in Patent Document 1 below, in order to solve the problem that unnecessary information is measured, a voltage to be measured is applied to the electrode of the light modulation means, and the intensity of light changed depending on the voltage is converted into an electric signal. In addition, a technique for measuring a voltage using an unbalanced measuring instrument is disclosed.
しかしながら、上記従来の技術によれば、電気/光変換機構の特性を補正する校正技術が必要であり、また、センシング可能な電圧範囲(ダイナミックレンジ)が狭く、電気/光出力信号が微弱なためS/Nの確保が難しい、という技術的な問題があった。また、電圧プローブの電気/光変換機構等の構成部品が高価であり、構成部品が多く複雑である、という実用化における問題があった。 However, according to the above conventional technique, a calibration technique for correcting the characteristics of the electrical / optical conversion mechanism is necessary, and the voltage range (dynamic range) that can be sensed is narrow and the electrical / optical output signal is weak. There was a technical problem that it was difficult to ensure S / N. In addition, there is a problem in practical use in that component parts such as an electric / optical conversion mechanism of the voltage probe are expensive and many component parts are complicated.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、正確な電圧測定を簡易で安価な構成で実現可能な電圧プローブを得ることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to obtain a voltage probe capable of realizing accurate voltage measurement with a simple and inexpensive configuration.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、電圧を測定する電圧測定装置と接続する電圧プローブであって、観測地点の電圧を示す電圧信号を得る電圧測定端子と、所定の減衰量で前記電圧信号を減衰する減衰手段と、減衰後の電圧信号を電波領域の周波数範囲で変調し、変調信号を出力する変調手段と、前記変調信号を伝送する伝送ケーブルと、前記伝送ケーブルにより伝送された前記変調信号を復調して得た前記電圧信号を前記電圧測定装置へ出力する復調手段と、を備えることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, the present invention is a voltage probe connected to a voltage measuring device for measuring a voltage, a voltage measuring terminal for obtaining a voltage signal indicating a voltage at an observation point, Attenuating means for attenuating the voltage signal by the amount of attenuation, modulating means for modulating the attenuated voltage signal in the frequency range of the radio wave region and outputting a modulated signal, a transmission cable for transmitting the modulated signal, and the transmission Demodulating means for outputting the voltage signal obtained by demodulating the modulated signal transmitted by a cable to the voltage measuring device.
本発明によれば、正確な電圧測定を簡易で安価な構成で実現できる、という効果を奏する。 According to the present invention, there is an effect that accurate voltage measurement can be realized with a simple and inexpensive configuration.
以下に、本発明にかかる電圧プローブの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。 Embodiments of a voltage probe according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.
実施の形態1.
図1は、ノイズ注入試験を行う一般的なシステムの構成例を示す図である。このシステムは、ノイズ試験装置101と、ノイズ注入ケーブル102と、電子機器103と、電圧プローブ104と、伝送ケーブル105と、電圧測定装置106と、から構成される。ノイズ試験装置101、ノイズ注入ケーブル102、および電子機器103で実施される高電圧ノイズ試験において、強電磁界107に曝される環境下、電圧プローブ104、伝送ケーブル105、電圧測定装置106で電子機器103における任意地点の電圧を測定する。このようなシステムにおいて、電圧を測定する側に侵入するノイズを抑制する構成について説明する。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of a general system for performing a noise injection test. This system includes a
図2は、本実施の形態の電圧プローブ104aの構成例を示す図である。電圧プローブ104aは、電圧測定端子201と、減衰器202と、変調部203と、伝送ケーブル204と、復調部205と、から構成される。電圧プローブ104aは、伝送ケーブル105に相当する伝送ケーブル204を備え、直接電圧測定装置106と接続する。
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of the
電圧測定端子201は、測定対象の観測地点における電圧を示す電圧信号を得る。減衰器202は、電圧測定端子201で得た電圧信号を減衰させる。変調部203は、減衰後の電圧信号を変調して出力する。伝送ケーブル204は、変調後の信号の伝送経路である。復調部205は、変調された信号を復調して電圧測定装置106に出力する。
The
電圧プローブ104aでは、電圧測定端子201が、観測地点からその地点の電圧を示す電圧信号Vを得て、減衰器202が、あらかじめ定めた減衰量で電圧信号Vを減衰させる。そして、変調部203が、減衰後の電圧信号Vに対し、強電磁界107からの侵入ノイズに耐性のある周波数軸に、電波領域(〜3THz)内の周波数軸上でエネルギーを拡散させる変調を施して変調信号Vmを得る。そして、変調部203が、強電磁界107の環境下にある伝送ケーブル204を介して、変調信号Vmを復調部205へ出力する。復調部205は、変調信号Vmを復調し電圧信号Vを得て、直接電圧測定装置106へ出力する。そして、電圧測定装置106は、信号処理を行い、測定者に電圧波形を提供する。
In the
ここでは、電圧測定端子201から得られた電圧信号Vを、いかにして伝送ケーブル204からの侵入ノイズを抑圧しながら電圧測定装置106へ伝送できるかが重要である。本実施の形態では、電波領域での伝送に信号の性質を変化させて伝送を行うことにより、侵入ノイズを抑圧する。
Here, it is important how the voltage signal V obtained from the
なお、伝送ケーブル204から重畳した強電磁界107からの侵入ノイズは大信号であるものの、高電圧ノイズの規格試験で用いられるようなノイズ波形が固定的であれば周波数の観点からみれば局所的に偏在するので、この周波数スペクトラムを避けた変調を施せば復調部205により大幅に抑圧可能である。
Although the intrusion noise from the strong
なお、電圧測定装置106は、一般的なオシロスコープ、スペクトラムアナライザなど電圧信号を時間領域または周波数領域で解析する測定装置をいう。
The
また、伝送ケーブル204は、シールド構造をもつ同軸ケーブルなどを用いることにより侵入ノイズを大幅に低減することができる。
Further, the
また、変調部203は、電圧信号Vに対して直接変調をかけるアナログ方式、または電圧信号Vを量子化、符号化して得られるデジタル信号Vdに対して変調をかけるデジタル信号方式が考えられるが、どちらを採用してもよい。しかしながら、よく知られるように、デジタル方式のほうがノイズに対する耐性は高い。
The
電圧測定端子201、減衰器202、および変調部203は、強電磁界107の影響を少なくするよう、高電圧ノイズの最大周波数の波長λサイズに対して約1/10平方以下の大きさにすることが望ましい。
The
なお、復調部205を電圧プローブ104aの内部に構成した場合について説明したが、これに限定するものではなく、復調部205を電圧測定部106の内部に組み込む構成をとることも可能である。この場合、電圧を測定する側の構成は、図1と同様、電圧プローブ、伝送ケーブル、電圧測定装置、の3つの構成によるシステムとなる。これにより、同様の機能が得られる他、電圧プローブの小型化が可能になる効果がある。
In addition, although the case where the
以上説明したように、本実施の形態では、電圧プローブ104aにおいて、電圧測定端子201より得た電圧信号Vを減衰後、周波数スペクトラムの分散を図る変調を施し、電波領域での伝送に信号の性質を変化させて伝送ケーブル経由で伝送を行い、電圧測定装置106の手前で復調して、電圧信号Vを電圧測定装置106へ出力することとした。これにより、技術的な観点として、電圧信号を直接強電磁界107下で伝送するよりも、特定周波数に局所的な強電磁界107からの侵入ノイズに対して、電圧信号Vが劣化することを抑制することができる。また、伝送ケーブル204を介して伝送路を特定できるので、アンテナはもちろんのこと、空間を伝播させないのでC/N比(Carrier to Noise Ratio:搬送波対雑音比)の劣化は少なくパワーアンプが不要であり、経済的効果として、小型化が図れ、安価に構成できる。また、変調部203をはじめとした機能ブロックはIC等のデバイスで提供され、市場に数多く流通しており、容易に入手可能である。
As described above, in the present embodiment, the
なお、高電圧ノイズ試験環境下での例を用いて説明したが、これに限定するものではなく、本実施の形態で説明した以外の強電磁界場においても測定が可能であることは言うまでもない。 In addition, although demonstrated using the example in a high voltage noise test environment, it cannot be overemphasized, and it cannot be overemphasized that it can measure also in a strong electromagnetic field other than having demonstrated in this Embodiment.
また、電圧プローブ104aは、光領域ではなく電波領域で信号伝送するので、光領域で求められるようなデバイス加工精度を必要としない。また、回路の構成部品は市場に流通する汎用部品を適用可能である。
Further, since the
実施の形態2.
本実施の形態では、変調信号Vmを周波数変換して伝送ケーブル204経由で伝送させる。実施の形態1と異なる部分について説明する。
Embodiment 2. FIG.
In the present embodiment, the modulation signal Vm is frequency-converted and transmitted via the
図3は、本実施の形態の電圧プローブ104bの構成例を示す図である。電圧プローブ104bは、電圧測定端子201と、減衰器202と、変調部203と、周波数変換部306と、伝送ケーブル204と、周波数変換部307と、ハイパスフィルタ308と、復調部205と、から構成される。実施の形態1と同様、電圧プローブ104bは、直接電圧測定装置106と接続する。
FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration example of the
周波数変換部306は、変調部203によって得られた変調信号Vmの中心周波数を高周波領域に移動させ、伝送ケーブル204へ出力する。例えば、変調信号Vmの周波数をAF(Audio Frequency)領域からIF(Intermediate Frequency)領域を経てRF(Radio Frequency)領域に変換する。なお、周波数変換部306を第1の周波数変換手段とする。周波数変換部307は、伝送ケーブル204から入力した変調信号Vmを、周波数変換部306による周波数領域移動前の周波数に戻す変換を行う。例えば、周波数変換部306とは逆に、変調信号Vmの周波数をRF領域からIF領域を経てAF領域に変換する。なお、周波数変換部307を第2の周波数変換手段とする。ハイパスフィルタ308は、伝送ケーブル204に侵入したノイズを遮断して、変調信号Vmを復調部205へ出力する。
The
電圧プローブ104bでは、周波数変換部306が、変調部203から得た変調信号Vmの中心周波数を高周波領域に移動させることで、強電磁界107からの侵入ノイズの周波数帯域から遠ざけて変調信号Vmを強電磁界107環境下で伝送ケーブル204を伝送させる。そして、周波数変換部307が、入力した変調信号Vmを周波数変換部306による周波数領域移動前の周波数に戻す変換を行い、ハイパスフィルタ308が、伝送ケーブル204に侵入したノイズを遮断して、変調信号Vmを復調部205へ出力する。その他の構成における処理は実施の形態1と同一である。
In the
特に、周波数変換部306では、変換周波数において、侵入ノイズの周波数帯域を避けるために高周波領域に変換させているが、この中心周波数fcを侵入ノイズのエネルギーが90%を占める占有帯域の最大値fmax以上に設定することで、大幅な侵入ノイズの抑圧が可能である。
In particular, in the
なお、実施の形態1と同様、電圧プローブ104bの小型化を図るために周波数変換部307、ハイパスフィルタ308、および復調部205を電圧測定装置106の内部に備える構成にすることも可能である。この場合においても、上記同様の機能を得ることができる。
As in the first embodiment, the
以上説明したように、本実施の形態では、電圧プローブ104bにおいて、周波数変換部306が、変調信号Vmを、侵入ノイズ帯域を避けた高周波領域に移動させて伝送ケーブル204を伝送させることとした。これにより、実施の形態1では、変調部203による変調信号Vmが、侵入ノイズ帯域近傍に存在して測定電圧値に誤差を与える可能性があったが、周波数変換部306が、変調信号Vmを、侵入ノイズ帯域を避けた高周波領域に移動させることにより、侵入ノイズを避けて伝送ケーブル204を伝送させることができる。
As described above, in the present embodiment, in the
実施の形態3.
本実施の形態では、変調部203において、スペクトラム拡散変調を適用する。実施の形態1、2と異なる部分について説明する。
Embodiment 3 FIG.
In the present embodiment, the
電圧プローブ104a、104bの構成はそれぞれ図2、図3と同様である。変調部203では、スペクトラム拡散変調を用いる場合、拡散率Nを大きくとることでノイズ耐性を向上させることができるが、ハードウェアの高速化を要求するので可能な限り拡散率Nは小さいほうが望ましい。そのため、実施の形態1、2では、それぞれ侵入ノイズの影響が異なることから、適切な拡散率Nを設定する必要がある。
The configurations of the
拡散率とは、送信データ速度(ビットレート:bit rate)に対する拡散符号速度(チップレート:chip rate)の比をいう。実施の形態1では、強電磁界からの侵入ノイズが電圧信号帯域付近にある可能性が高いので、拡散率Nを大きくすることで侵入ノイズの影響をより小さくすることが可能である。一方、実施の形態2では、周波数変換部306により侵入ノイズの周波数帯域から遠く、侵入ノイズの影響が少なくなるため、拡散率Nを実施の形態1より小さくすることが可能である。
The spreading factor is the ratio of the spreading code rate (chip rate) to the transmission data rate (bit rate: bit rate). In the first embodiment, there is a high possibility that the intrusion noise from the strong electromagnetic field is in the vicinity of the voltage signal band. Therefore, the influence of the intrusion noise can be further reduced by increasing the spreading factor N. On the other hand, in the second embodiment, the
ここで、ノイズ帯域の最大周波数fr、電圧信号帯域fVおよび周波数変換後の周波数frとした場合、拡散率Nとの関係を次の式(1)ように定義する。これにより、拡散率Nを得ることで効果的な侵入ノイズの抑圧が可能になる。 Here, the maximum frequency f r of the noise band, when the voltage signal band f V and frequency converted frequency f r, defines the relation between the spreading factor N as following equation (1). Thereby, it is possible to effectively suppress the intrusion noise by obtaining the spreading factor N.
N>(fr−fr)/fV …(1) N> (f r −f r ) / f V (1)
上記のように算出される拡散率Nを実施の形態1に適用することにより、侵入ノイズの影響を受けやすい周波数帯域においても強電磁界からの侵入ノイズを効果的に抑圧できる効果がある。 By applying the spreading factor N calculated as described above to the first embodiment, it is possible to effectively suppress intrusion noise from a strong electromagnetic field even in a frequency band that is easily affected by intrusion noise.
また、拡散率Nを実施の形態2に適用することにより、侵入ノイズ帯域から変調信号Vmを遠ざけることで侵入ノイズの影響を少なくするとともに、スペクトラム拡散変調がもつノイズ抑圧する効果を得ることができる。 Further, by applying the spreading factor N to the second embodiment, it is possible to reduce the influence of the intrusion noise by moving the modulation signal Vm away from the intrusion noise band, and to obtain the effect of suppressing the noise of the spread spectrum modulation. .
さらに、実施の形態1、2においては、高電圧ノイズ試験規格で規定されたパターン化ノイズの抑制には効果があるものの、この規格が定めていない周波数帯域やそのレベルがランダムなノイズが侵入した場合には、これを効果的に抑圧することが難しかった。しかしながら、スペクトラム拡散を用いることにより、ランダム性ノイズの抑圧にも効果を得ることができる。 Further, in the first and second embodiments, although there is an effect in suppressing the patterned noise defined by the high voltage noise test standard, noise having a random frequency band or level that is not defined by this standard has invaded. In some cases it was difficult to effectively suppress this. However, by using spread spectrum, an effect can also be obtained in suppressing random noise.
なお、実施の形態1、2と同様、復調部205や、周波数変換部307、ハイパスフィルタ308、および復調部205を電圧測定装置106の内部に備える構成にすることも可能である。この場合においても、上記同様の機能を得ることができる。
Similar to the first and second embodiments, the
以上説明したように、本実施の形態では、変調部203においてスペクトラム拡散変調を適用することとした。これにより、実施の形態1、2に示すように侵入のイズの影響が異なる場合に、それぞれで異なる拡散率Nを設定でき、既定以上の信号対雑音比を確保することができる。
As described above, in the present embodiment, spread spectrum modulation is applied in the
実施の形態4.
本実施の形態では、周波数変換部306に入力される電圧信号のレベルをノイズ強度に応じて減衰させる。実施の形態2と異なる部分について説明する。
Embodiment 4 FIG.
In the present embodiment, the level of the voltage signal input to the
図4は、本実施の形態の電圧プローブ104cの構成例を示す図である。電圧プローブ104cは、電圧測定端子201と、減衰器202と、変調部203と、アンテナ409と、検波部410と、電圧制御部411と、可変減衰器412と、周波数変換部306と、伝送ケーブル204と、周波数変換部307と、ハイパスフィルタ308と、復調部205と、から構成される。実施の形態2と同様、電圧プローブ104cは、直接電圧測定装置106と接続する。
FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration example of the voltage probe 104c of the present embodiment. The voltage probe 104c includes a
アンテナ409は、強電磁界107からの侵入ノイズを受信する。検波部410は、アンテナ409で受信したノイズの強度を電圧値に変換する。電圧制御部411は、検波部410で求めた電圧値に基づいて、伝送ケーブル204を伝送する変調信号Vmの信号レベルを決定し、減衰レベルVcを出力する。可変減衰器412は、減衰レベルVcに応じて変調信号Vmを減衰させる。
The
電圧プローブ104cでは、アンテナ409が、強電磁界107からの侵入ノイズを受信し、検波部410が、このノイズの強度を電圧値に変換する。電圧制御部411が、この電圧値に基づいて、伝送ケーブル204を伝送する変調信号Vmの信号レベルを決定して可変減衰器412に減衰レベルを表現した減衰レベルVcを出力する。信号レベルを決定する方法としては、例えば、検波部410から出力された電圧値に応じて変調信号Vmの信号レベルをあらかじめ定めたテーブルを備え、このテーブルに基づいて侵入ノイズの比(C/N)を一定値にすることができる信号レベルを決定する方法があるが、これに限定するものではない。そして、可変減衰器412が、この減衰レベルVcに応じて変調信号Vmを減衰させる。これにより、強電磁界107の侵入ノイズレベルに合わせた信号伝送が可能になり、C/Nを所定以上に保つことが可能になる。その他の構成の動作については、前述のとおりである。
In the voltage probe 104c, the
具体的に、電圧制御部411では、伝送ケーブル204への侵入ノイズレベルが大きいほど可変減衰器412の減衰量を少なくする操作を行う。例えば、侵入ノイズが3dB増加した場合には、減衰量を3dB少なくする操作を行う。なお、上記で説明した動作は、信号レベルを可変するものであるため、デジタル信号方式を採用した場合に適用するべきである。
Specifically, the
なお、実施の形態2と同様、電圧プローブ104cの小型化を図るために周波数変換部307、ハイパスフィルタ308、および復調部205を電圧測定装置106の内部に備える構成にすることも可能である。この場合においても、上記同様の機能を得ることができる。
As in the second embodiment, the
また、実施の形態2について説明したが、これに限定するものではなく、実施の形態1、3についても適用可能である。 Moreover, although Embodiment 2 was demonstrated, it is not limited to this, It can apply also to Embodiment 1,3.
以上説明したように、本実施の形態では、電圧制御部411で、強電磁界107からの侵入ノイズのレベルに応じて、変調信号Vmのレベルを減衰させることとした。これにより、変調信号Vmレベルに対する侵入ノイズの比(C/N比)を一定値にすることができる。また、デジタル方式を用いた場合には、さらに、安定的に侵入ノイズを抑圧することができるという効果が得られる。
As described above, in the present embodiment, the
実施の形態5.
本実施の形態では、1つの電圧プローブで複数個所の電圧測定を行う場合について説明する。実施の形態3と異なる部分について説明する。
Embodiment 5 FIG.
In the present embodiment, a case will be described in which voltage measurement is performed at a plurality of locations with one voltage probe. A different part from Embodiment 3 is demonstrated.
図5は、本実施の形態の電圧プローブ104dの構成例を示す図である。電圧プローブ104dは、電圧測定端子201−1〜3と、減衰器202−1〜3と、変調部203−1〜3と、多重化部513と、周波数変換部306と、伝送ケーブル204と、周波数変換部307と、ハイパスフィルタ308と、信号分配部514と、復調部205−1〜3と、から構成される。本実施の形態も同様に、電圧プローブ104dは、直接電圧測定装置106aと接続する。ここでは、一例として、測定個所が3箇所の場合について説明するが、これに限定するものではない。2箇所の場合や4箇所以上の場合にも適用可能である。なお、電圧測定装置106aは、一例として、3つ以上の信号を入力可能なチャネルを備えた構成とするが、電圧測定装置106と同様、一般的な構成の測定装置でよい。
FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration example of the
電圧測定端子201−1〜3は、測定対象と接続し、それぞれの観測地点における電圧信号V1〜V3を得る。減衰器202−1〜3は、それぞれ電圧測定端子201−1〜3で得た電圧信号V1〜V3を減衰させる。変調部203−1は、符号Aを用いてスペクトラム拡散変調を行い、変調信号Vm1を出力する。変調部203−2は、符号Bを用いてスペクトラム拡散変調を行い、変調信号Vm2を出力する。変調部203−3は、符号Cを用いてスペクトラム拡散変調を行い、変調信号Vm3を出力する。 The voltage measurement terminals 201-1 to 20-3 are connected to the measurement object and obtain voltage signals V1 to V3 at the respective observation points. The attenuators 202-1 to 202-1 attenuate the voltage signals V1 to V3 obtained at the voltage measurement terminals 201-1 to 201-3, respectively. Modulation section 203-1 performs spread spectrum modulation using code A and outputs modulated signal Vm1. Modulation section 203-2 performs spread spectrum modulation using code B and outputs modulated signal Vm2. Modulator 203-3 performs spread spectrum modulation using code C and outputs modulated signal Vm3.
多重化部513は、変調信号Vm1〜Vm3を多重化(符号分割多重:CDM(Code Division Multiplex))して変調信号Vmとし、周波数変換部306へ出力する。信号分配部514は、各復調部205−1〜3へ変調信号Vmを出力する。
The
復調部205−1は、符号Aを用いて逆拡散して復調信号V1を得て、電圧測定部106aへ出力する。復調部205−2は、符号Bを用いて逆拡散して復調信号V2を得て、電圧測定部106aへ出力する。復調部205−3は、符号Cを用いて逆拡散して復調信号V3を得て、電圧測定部106aへ出力する。 Demodulation section 205-1 performs despreading using code A to obtain demodulated signal V1, and outputs it to voltage measurement section 106a. Demodulation section 205-2 performs despreading using code B to obtain demodulated signal V2, and outputs it to voltage measurement section 106a. Demodulation section 205-3 despreads using code C to obtain demodulated signal V3, and outputs it to voltage measurement section 106a.
そして、電圧測定装置106aが、入力したそれぞれの電圧信号V1〜V3に対して信号処理を行い、測定者に電圧波形を提供する。 Then, the voltage measuring device 106a performs signal processing on each of the input voltage signals V1 to V3, and provides a voltage waveform to the measurer.
なお、実施の形態1〜4と同様、電圧プローブ104dの小型化を図るために周波数変換部307、ハイパスフィルタ308、および復調部205−1〜3を電圧測定装置106aの内部に備える構成にすることも可能である。この場合においても、上記同様の機能を得ることができる。
As in the first to fourth embodiments, in order to reduce the size of the
以上説明したように、本実施の形態では、電圧測定個所が複数ある場合に、それぞれの測定個所から得られる電圧信号V1〜V3に対して、異なる符号を用いて変調して多重した電圧信号Vmを1つの伝送ケーブル204で伝送し、電圧測定装置106aの手前で複数の電圧信号Vmに分配して各符号を用いて復調して、電圧信号V1〜V3を得て電圧測定装置106aへ入力することとした。これにより、複数の電圧測定箇所がある場合においても、それぞれ伝送ケーブルを用意することなく多重化でき、かつ侵入ノイズの影響をうけることなく電圧信号を伝送することができる、という効果がある。すなわち、複数の電圧プローブを用いることなく、構成を簡単化することができる効果がある。 As described above, in the present embodiment, when there are a plurality of voltage measurement locations, the voltage signals Vm obtained by modulating and multiplexing the voltage signals V1 to V3 obtained from the respective measurement locations using different codes. Is transmitted to a plurality of voltage signals Vm in front of the voltage measuring device 106a and demodulated using each code to obtain voltage signals V1 to V3 and input them to the voltage measuring device 106a. It was decided. As a result, even when there are a plurality of voltage measurement points, there is an effect that multiplexing can be performed without preparing a transmission cable and voltage signals can be transmitted without being affected by intrusion noise. That is, there is an effect that the configuration can be simplified without using a plurality of voltage probes.
101 ノイズ試験装置
102 ノイズ注入ケーブル
103 電子機器
104、104a、104b、104c、104d 電圧プローブ
105 伝送ケーブル
106、106a 電圧測定装置
201、201−1〜3 電圧測定端子
202、202−1〜3 減衰器
203、203−1〜3 変調部
204 伝送ケーブル
205、205−1〜3 復調部
306 周波数変換部
307 周波数変換部
308 ハイパスフィルタ
409 アンテナ
410 検波部
411 電圧制御部
412 可変減衰器
513 多重化部
514 信号分配部
DESCRIPTION OF
Claims (12)
観測地点の電圧を示す電圧信号を得る電圧測定端子と、
所定の減衰量で前記電圧信号を減衰する減衰手段と、
減衰後の電圧信号を電波領域の周波数範囲で変調し、変調信号を出力する変調手段と、
前記変調信号を伝送する伝送ケーブルと、
前記伝送ケーブルにより伝送された前記変調信号を復調して得た前記電圧信号を前記電圧測定装置へ出力する復調手段と、
を備えることを特徴とする電圧プローブ。 A voltage probe connected to a voltage measuring device for measuring voltage,
A voltage measuring terminal for obtaining a voltage signal indicating the voltage at the observation point;
Attenuating means for attenuating the voltage signal by a predetermined attenuation amount;
Modulating means for modulating the attenuated voltage signal in the frequency range of the radio wave region and outputting a modulated signal;
A transmission cable for transmitting the modulated signal;
Demodulating means for outputting the voltage signal obtained by demodulating the modulated signal transmitted by the transmission cable to the voltage measuring device;
A voltage probe comprising:
前記変調信号の周波数を変換し、周波数変換後の変調信号を前記伝送ケーブルに出力する第1の周波数変換手段と、
前記伝送ケーブルにより伝送された周波数変換後の変調信号を、前記第1の周波数変換手段による周波数変換前の周波数に変換する第2の周波数変換手段と、
前記第2の周波数変換手段による周波数変換後の変調信号のノイズ帯域を遮断し、前記復調手段へ出力するハイパスフィルタと、
を備えることを特徴とする請求項1に記載の電圧プローブ。 further,
First frequency converting means for converting the frequency of the modulated signal and outputting the frequency-converted modulated signal to the transmission cable;
Second frequency conversion means for converting the frequency-converted modulated signal transmitted by the transmission cable into a frequency before frequency conversion by the first frequency conversion means;
A high-pass filter that cuts off a noise band of the modulation signal after frequency conversion by the second frequency conversion means and outputs to the demodulation means;
The voltage probe according to claim 1, comprising:
ことを特徴とする請求項1または2に記載の電圧プローブ。 The modulation means, when using spread spectrum modulation, based on the frequency amplitude characteristics of known noise generated by a strong electromagnetic field, set a spreading factor to ensure a signal-to-noise ratio equal to or higher than a predetermined value,
The voltage probe according to claim 1 or 2, wherein
侵入ノイズを受信するアンテナと、
前記ノイズのレベルを電圧値に変換し、電圧値を出力する検波手段と、
前記電圧値に基づいて、前記伝送ケーブルを伝送する変調信号の信号レベルを決定し、減衰レベルを出力する電圧制御手段と、
前記変調手段から出力された変調信号を前記減衰レベルに応じて減衰し出力する可変減衰手段と、
を備えることを特徴とする請求項1、2または3に記載の電圧プローブ。 further,
An antenna that receives intrusion noise,
Detecting means for converting the noise level into a voltage value and outputting the voltage value;
Voltage control means for determining a signal level of a modulation signal transmitted through the transmission cable based on the voltage value and outputting an attenuation level;
Variable attenuation means for attenuating and outputting the modulation signal output from the modulation means according to the attenuation level;
The voltage probe according to claim 1, 2, or 3.
複数の観測地点の電圧を示す各電圧信号を、それぞれ1つ得る複数の電圧測定端子と、
それぞれが1つの電圧測定端子と接続し、所定の減衰量で電圧信号を減衰する、前記電圧測定端子と同数の減衰手段と、
それぞれが1つの減衰手段と接続し、異なる符号を用いて減衰後の電圧信号をスペクトラム拡散変調する、前記電圧測定端子と同数の変調手段と、
各変調手段から出力された変調信号を1つの変調信号に多重化する多重化手段と、
多重化された変調信号の周波数を変換し、周波数変換後の変調信号を出力する第1の周波数変換手段と、
前記周波数変換後の変調信号を伝送する伝送ケーブルと、
前記伝送ケーブルにより伝送された前記周波数変換後の変調信号を、前記第1の周波数変換手段による周波数変換前の周波数に変換する第2の周波数変換手段と、
前記第2の周波数変換手段による周波数変換後の変調信号のノイズ帯域を遮断し、出力するハイパスフィルタと、
前記ハイパスフィルタ通過後の変調信号を、前記電圧測定端子と同数に分配する信号分配手段と、
それぞれが分配後の変調信号を入力し、対応する変調手段で用いた符号により復調して得た電圧信号を前記電圧測定装置へ出力する、前記電圧測定端子と同数の復調手段と、
を備えることを特徴とする電圧プローブ。 A voltage probe connected to a voltage measuring device for measuring voltage,
A plurality of voltage measurement terminals for obtaining one voltage signal indicating a voltage at a plurality of observation points, respectively;
Attenuation means equal in number to the voltage measurement terminals, each connected to one voltage measurement terminal and attenuating a voltage signal by a predetermined attenuation amount
Each of which is connected to one attenuating means and performs spread spectrum modulation of the attenuated voltage signal using a different code, and the same number of modulating means as the voltage measuring terminals;
Multiplexing means for multiplexing the modulation signals output from the respective modulation means into one modulation signal;
First frequency conversion means for converting the frequency of the multiplexed modulation signal and outputting the frequency-modulated modulation signal;
A transmission cable for transmitting the modulated signal after the frequency conversion;
Second frequency conversion means for converting the frequency-converted modulated signal transmitted by the transmission cable to a frequency before frequency conversion by the first frequency conversion means;
A high-pass filter that blocks and outputs a noise band of the modulation signal after frequency conversion by the second frequency conversion means;
Signal distribution means for distributing the modulated signal after passing through the high-pass filter in the same number as the voltage measurement terminals;
A demodulator having the same number as that of the voltage measuring terminals, each of which receives the modulated signal after distribution, and outputs a voltage signal obtained by demodulating with the code used in the corresponding modulating unit, to the voltage measuring device;
A voltage probe comprising:
前記第2の周波数変換手段は、変調信号の周波数をRF領域からIF領域を経てAF領域に変換する、
ことを特徴とする請求項2または5に記載の電圧プローブ。 The first frequency converting means converts the frequency of the modulation signal from the AF region to the RF region through the IF region,
The second frequency converting means converts the frequency of the modulation signal from the RF region to the AF region through the IF region,
The voltage probe according to claim 2 or 5, wherein
前記電圧プローブは、
観測地点の電圧を示す電圧信号を得る電圧測定端子と、
所定の減衰量で前記電圧信号を減衰する減衰手段と、
減衰後の電圧信号を電波領域の周波数範囲で変調し、変調信号を出力する変調手段と、
を備え、
前記伝送ケーブルは、前記変調信号を前記電圧測定装置へ伝送し、
前記電圧測定装置は、
前記伝送ケーブルにより伝送された前記変調信号を復調して前記電圧信号を得る復調手段、
を備えることを特徴とする電圧測定システム。 A voltage measurement system comprising a voltage measurement device for measuring a voltage, a voltage probe, and a transmission cable connecting between the voltage measurement device and the voltage probe,
The voltage probe is
A voltage measuring terminal for obtaining a voltage signal indicating the voltage at the observation point;
Attenuating means for attenuating the voltage signal by a predetermined attenuation amount;
Modulating means for modulating the attenuated voltage signal in the frequency range of the radio wave region and outputting a modulated signal;
With
The transmission cable transmits the modulation signal to the voltage measuring device,
The voltage measuring device includes:
Demodulation means for demodulating the modulation signal transmitted by the transmission cable to obtain the voltage signal;
A voltage measurement system comprising:
前記電圧プローブは、
前記変調信号の周波数を変換し、周波数変換後の変調信号を前記伝送ケーブルに出力する第1の周波数変換手段、
を備え、
前記電圧測定装置は、
前記伝送ケーブルにより伝送された周波数変換後の変調信号を、前記第1の周波数変換手段による周波数変換前の周波数に変換する第2の周波数変換手段と、
前記第2の周波数変換手段による周波数変換後の変調信号のノイズ帯域を遮断し、前記復調手段へ出力するハイパスフィルタと、
を備えることを特徴とする請求項7に記載の電圧測定システム。 further,
The voltage probe is
First frequency converting means for converting the frequency of the modulated signal and outputting the modulated signal after frequency conversion to the transmission cable;
With
The voltage measuring device includes:
Second frequency conversion means for converting the frequency-converted modulated signal transmitted by the transmission cable into a frequency before frequency conversion by the first frequency conversion means;
A high-pass filter that cuts off a noise band of the modulation signal after frequency conversion by the second frequency conversion means and outputs to the demodulation means;
The voltage measurement system according to claim 7, further comprising:
ことを特徴とする請求項7または8に記載の電圧測定システム。 The modulation means, when using spread spectrum modulation, based on the frequency amplitude characteristics of known noise generated by a strong electromagnetic field, set a spreading factor to ensure a signal-to-noise ratio equal to or higher than a predetermined value,
The voltage measurement system according to claim 7 or 8, wherein
前記電圧プローブは、
侵入ノイズを受信するアンテナと、
前記ノイズのレベルを電圧値に変換し、電圧値を出力する検波手段と、
前記電圧値に基づいて、前記伝送ケーブルを伝送する変調信号の信号レベルを決定し、減衰レベルを出力する電圧制御手段と、
前記変調手段から出力された変調信号を前記減衰レベルに応じて減衰し出力する可変減衰手段と、
を備えることを特徴とする請求項7、8または9に記載の電圧測定システム。 further,
The voltage probe is
An antenna that receives intrusion noise,
Detecting means for converting the noise level into a voltage value and outputting the voltage value;
Voltage control means for determining a signal level of a modulation signal transmitted through the transmission cable based on the voltage value and outputting an attenuation level;
Variable attenuation means for attenuating and outputting the modulation signal output from the modulation means according to the attenuation level;
The voltage measurement system according to claim 7, 8 or 9.
前記電圧プローブは、
複数の観測地点の電圧を示す各電圧信号を、それぞれ1つ得る複数の電圧測定端子と、
それぞれが1つの電圧測定端子と接続し、所定の減衰量で電圧信号を減衰する、前記電圧測定端子と同数の減衰手段と、
それぞれが1つの減衰手段と接続し、異なる符号を用いて減衰後の電圧信号をスペクトラム拡散変調する、前記電圧測定端子と同数の変調手段と、
各変調手段から出力された変調信号を1つの変調信号に多重化する多重化手段と、
多重化された変調信号の周波数を変換し、周波数変換後の変調信号を出力する第1の周波数変換手段と、
を備え、
前記伝送テーブルは、前記周波数変換後の変調信号を前記電圧測定装置へ伝送し、
前記電圧測定装置は、
前記伝送ケーブルにより伝送された前記周波数変換後の変調信号を、前記第1の周波数変換手段による周波数変換前の周波数に変換する第2の周波数変換手段と、
前記第2の周波数変換手段による周波数変換後の変調信号のノイズ帯域を遮断し、出力するハイパスフィルタと、
前記ハイパスフィルタ通過後の変調信号を、前記電圧測定端子と同数に分配する信号分配手段と、
それぞれが分配後の変調信号を入力し、対応する変調手段で用いた符号により復調して電圧信号を得る、前記電圧測定端子と同数の復調手段と、
を備えることを特徴とする電圧測定システム。 A voltage measurement system comprising a voltage measurement device for measuring a voltage, a voltage probe, and a transmission cable connecting between the voltage measurement device and the voltage probe,
The voltage probe is
A plurality of voltage measurement terminals for obtaining one voltage signal indicating a voltage at a plurality of observation points, respectively;
Attenuation means equal in number to the voltage measurement terminals, each connected to one voltage measurement terminal and attenuating a voltage signal by a predetermined attenuation amount
Each of which is connected to one attenuating means and performs spread spectrum modulation of the attenuated voltage signal using a different code, and the same number of modulating means as the voltage measuring terminals;
Multiplexing means for multiplexing the modulation signals output from the respective modulation means into one modulation signal;
First frequency conversion means for converting the frequency of the multiplexed modulation signal and outputting the frequency-modulated modulation signal;
With
The transmission table transmits the modulated signal after the frequency conversion to the voltage measuring device,
The voltage measuring device includes:
Second frequency conversion means for converting the frequency-converted modulated signal transmitted by the transmission cable to a frequency before frequency conversion by the first frequency conversion means;
A high-pass filter that blocks and outputs a noise band of the modulation signal after frequency conversion by the second frequency conversion means;
Signal distribution means for distributing the modulated signal after passing through the high-pass filter in the same number as the voltage measurement terminals;
Each of the modulated signals after distribution is input and demodulated by the code used in the corresponding modulating means to obtain a voltage signal, the same number of demodulating means as the voltage measuring terminals,
A voltage measurement system comprising:
前記第2の周波数変換手段は、変調信号の周波数をRF領域からIF領域を経てAF領域に変換する、
ことを特徴とする請求項8または11に記載の電圧測定システム。 The first frequency converting means converts the frequency of the modulation signal from the AF region to the RF region through the IF region,
The second frequency converting means converts the frequency of the modulation signal from the RF region to the AF region through the IF region,
The voltage measurement system according to claim 8 or 11, wherein
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JPH09297155A (en) * | 1996-05-07 | 1997-11-18 | Yokogawa Electric Corp | Wireless oscilloscope |
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