JP4543370B2 - Power line frequency characteristic measurement device - Google Patents
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Description
本発明は電力線の周波数特性測定装置に関し、特に測定信号を送出する発振器と受信した測定信号の周波数特性を測定する測定器とを分離し、カップリングユニットを介して電力線の一方に発振器を接続し他端に測定器を接続することにより容易に電力線の周波数特性を測定可能な測定装置に関するものである。 The present invention relates to an apparatus for measuring frequency characteristics of a power line, and in particular, an oscillator that transmits a measurement signal and a measuring instrument that measures the frequency characteristic of a received measurement signal are separated, and an oscillator is connected to one of the power lines via a coupling unit. The present invention relates to a measuring apparatus that can easily measure the frequency characteristics of a power line by connecting a measuring instrument to the other end.
近年、屋外や屋内などの電力線を使用し、高周波信号を用いて情報を伝送する電力線搬送方式は、伝送路の新たな敷設の必要が無い等、コストの低減を図ることが出来ることから広く使用されつつある。電力線を用いた高周波信号の伝送においては、一般の通信ケーブルを用いた伝送のように、送信側と受信側とが1対1で直接結ばれることは無く、伝送路となる電力線の分岐や、トランス、分電盤、電力量計等の存在、或いは、電源コンセントに接続される様々な家電機器等に影響され、高周波信号の減衰や伝送路のインピーダンスの変化が生ずる。しかも、これら高周波信号の減衰や伝送路のインピーダンスの変化を与える原因の組み合わせは無数に存在し、電力線搬送装置を運用するためには、伝送路の状況に応じた回線設計と現地調査が不可欠である。 In recent years, power line carrier systems that use high-frequency signals using power lines such as outdoors and indoors are widely used because they can reduce costs, such as no need to install new transmission lines. It is being done. In high-frequency signal transmission using a power line, the transmission side and the reception side are not directly connected one-to-one like transmission using a general communication cable, It is affected by the presence of transformers, distribution boards, watt-hour meters, etc., or various household electrical appliances connected to a power outlet, resulting in attenuation of high-frequency signals and changes in transmission line impedance. In addition, there are countless combinations of causes that cause attenuation of high-frequency signals and changes in impedance of the transmission line, and in order to operate the power line carrier equipment, line design and field investigation according to the condition of the transmission line is indispensable. is there.
そこで、現状では、電力線の配線図や機器の設置図からおおよその回線設計を実施し、その後、電力線搬送装置を設置しようとする電力線区間において、異なる高周波信号周波数に設定された複数の電力線搬送装置等を使用して伝送試験を行い、最も適した高周波信号周波数を有する電力線搬送装置を決定していた。 Therefore, at present, a plurality of power line carrier devices set to different high-frequency signal frequencies in a power line section in which power line carrier devices are to be installed after carrying out an approximate circuit design from power line wiring diagrams and equipment installation drawings. The power line carrier device having the most suitable high-frequency signal frequency has been determined by performing a transmission test using the above.
一方、一般の通信回線では、伝送路の特性を測定する場合、汎用のネットワークアナライザを使用するのが一般的である。そこで、電力線を用いた伝送路の特性を汎用のネットワークアナライザを用いて測定することも可能であり、図10に、汎用のネットワークアナライザを使用して電力線を用いた伝送路の特性を測定する場合の構成例を示す。図10は、汎用のネットワークアナライザ1と、測定信号を電力線に注入する注入器2と、電力線から測定信号を抽出する抽出器3とにより構成する。ネットワークアナライザ1は、基準周波数信号源として機能する温度制御水晶発振器(以降、TCXOと称す)4と、測定周波数をスイープさせるための三角波状の電圧を発生するランプ電圧発生部5と、ランプ電圧発生部5に制御されて測定周波数を所定の周波数幅でスイープするスイーパー6と、受信した測定周波数信号を所定のレベルに増幅する増幅器7と、受信した測定周波数信号のレベルを測定し周波数解析して周波数特性を求める周波数解析部8と、求めた周波数特性を表示する表示部9と、周波数解析部の動作を制御する制御部10とにより構成する。
そこで、このように構成した測定系において、ネットワークアナライザの測定周波数のスイープ範囲を所望の周波数範囲に設定して、必要な周波数特性を得ることが出来る。
Therefore, in the measurement system configured as described above, the required frequency characteristic can be obtained by setting the sweep range of the measurement frequency of the network analyzer to a desired frequency range.
しかしながら、従来の電力線の周波数特性を測定する方法は、ネットワークアナライザが1台の機器で送信側と受信側を併用するため、これを電力線搬送システムのように長尺(10m〜300m程度)の伝送システムに適応した場合、測定用の送信信号か受信信号のどちらかの信号を、同軸ケーブルを用いてネットワークアナライザまで引き込む必要がある。図11は、従来の電力線の周波数特性を測定する方法において、ネットワークアナライザの設置の様子を示す図である。図11は、ネットワークアナライザ1を電力線の受信端側に設置した場合を示しており、電力線の送信端に設置した注入器2とネットワークアナライザ1間を、同軸ケーブル11を用いて接続している。従って、このような測定方法であると、電力線の測定範囲が同軸ケーブルの長さで制約されたり、同軸ケーブルの途中に増幅器が必要となったりし、測定機材の規模が大きくなるという問題が生ずる。
However, the conventional method for measuring the frequency characteristics of the power line is that the network analyzer uses a single device for both the transmission side and the reception side, so this is a long transmission (about 10 m to 300 m) like a power line carrier system. When adapted to the system, it is necessary to draw either a transmission signal for measurement or a reception signal to a network analyzer using a coaxial cable. FIG. 11 is a diagram showing how a network analyzer is installed in a conventional method for measuring frequency characteristics of a power line. FIG. 11 shows a case where the
一方、ネットワークアナライザを使用した一般の通信回線の周波数特性の測定においても長尺の伝送路については同様の問題が発生するため、ネットワークアナライザを使用せずに測定する先行技術が提案されている。例えば、特開平6−37676号公報、2003−244033号公報に開示されているように、CATVの伝送路の周波数特性を測定する方法ではホワイトノイズを使用しているが、ノイズの多い電力線では不向きである。又、伝送路の測定機材についても任意波形発生器、デジタルオシロスコープ、パソコン等多くの機種を使用し、設置工事時の簡易測定には不向きである。
本発明は上述したような問題を解決するためになされたものであって、測定範囲の制約が無く、持ち運びに便利な電力線の周波数特性測定装置を提供することを目的とする。
On the other hand, in the measurement of the frequency characteristics of a general communication line using a network analyzer, the same problem occurs for a long transmission line, and therefore, prior art for measuring without using a network analyzer has been proposed. For example, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 6-37676 and 2003-244033, white noise is used in the method of measuring the frequency characteristics of the CATV transmission path, but it is not suitable for a power line with a lot of noise. It is. Also, as the measurement equipment for the transmission line, many models such as an arbitrary waveform generator, digital oscilloscope, personal computer are used, and it is not suitable for simple measurement during installation work.
The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a power line frequency characteristic measuring apparatus that is convenient to carry without restriction of the measurement range.
上記目的を達成するために本発明に係わる電力線の周波数特性測定装置は、以下の構成をIn order to achieve the above object, a power line frequency characteristic measuring apparatus according to the present invention has the following configuration.
とる。Take.
請求項1に記載の電力線の周波数特性測定方法は、電力線の周波数特性を測定するためのThe frequency characteristic measurement method for a power line according to
請求項2に記載の電力線の周波数特性測定装置は、電力線の周波数特性を測定する測定信The power line frequency characteristic measuring apparatus according to
請求項3に記載の電力線の周波数特性測定装置は、請求項1及び2記載の周波数特性測定The frequency characteristic measurement apparatus for a power line according to
請求項1に記載の発明は、周波数特性測定装置を発振器と測定器に分離したため、測定範囲の制約を受けることなく所望のスイープ時間及び測定周波数ポイントを設定して、容易に周波数特性の測定が可能である。又、装置を小型か出来るので持ち運びに便利であると共に、複数の発振器を使用すれば1対Nの測定が可能であり、短時間で複数の伝送路の測定が可能となり、電力線の周波数特性測定装置を使用する上で大きな効果を発揮する。In the first aspect of the present invention, since the frequency characteristic measuring device is separated into the oscillator and the measuring instrument, it is possible to easily measure the frequency characteristic by setting a desired sweep time and measurement frequency point without being restricted by the measurement range. Is possible. In addition, since the device can be made small, it is convenient to carry, and by using multiple oscillators, it is possible to measure 1 to N, and it is possible to measure multiple transmission lines in a short time, and to measure the frequency characteristics of power lines. Great effect when using the device.
請求項2に記載の発明は、周波数特性測定装置を発振器と測定器に分離したため、測定範囲の制約を受けることなく所望のスイープ時間及び測定周波数ポイントを設定して、容易に周波数特性の測定が可能である。又、発振器に同期回路を必要としないので、発振器をより小型化出来、発振器を移動して測定する際に便利であると共に、低消費電力化が可能であることから発振器を電池駆動とした際に、電池寿命を長期化することが出来、電力線の周波数特性測定装置を使用する上で大きな効果を発揮する。In the second aspect of the invention, since the frequency characteristic measuring device is separated into the oscillator and the measuring instrument, it is possible to easily measure the frequency characteristic by setting a desired sweep time and measurement frequency point without being restricted by the measurement range. Is possible. In addition, since the oscillator does not require a synchronization circuit, the oscillator can be further miniaturized, and it is convenient when moving the oscillator for measurement, and it can reduce power consumption. In addition, the battery life can be prolonged, and a great effect is exhibited when using the frequency characteristic measuring device of the power line.
請求項3に記載の発明は、測定器に同期ずれを警告するタイマーを備えており、周波数特性測定装置を運用する上で大きな効果を発揮する。The invention described in
以下、図示した実施例に基づいて本発明を詳細に説明する。
図1は、本発明に係る電力線の周波数特性測定装置の第一の実施例を示す構成図である。本実施例は、測定装置を発振器12と測定器13とに分割し、発振器12が出力する信号を電力線に注入するカップリングユニット14を電力線の送信端に接続し、測定器13が入力する信号を電力線より抽出するカップリングユニット15を電力線の受信端に接続したものである。
発振器12は、外部より同期命令信号を受信しPLLを外部から入力するスイープタイミング信号に同期させると共に、外部より測定信号のスイープ時間とスイープ周波数範囲の設定を行う信号と、及び発振器12の出力インタフェース条件の切替を行う信号とを受信して所定の機能ブロックの制御を行う制御部16と、該制御部16の制御の基に外部より入力するスイープタイミング信号に同期した独自のスイープタイミング信号を生成し保持するPLL17と、該PLL17の基準周波数信号を出力するVCXO18と、前記制御部16の制御の基にPLL17が出力するスイープタイミング信号を入力し、該スイープタイミング信号に同期して所定のスイープ時間で所定の電圧範囲の三角波電圧を一定周器で繰り返し発生するランプ電圧発生部19と、前記三角波電圧を入力し電圧制御発振回路を制御して、前記スイープタイミング信号に同期した所定の範囲の周波数信号を所定のスイープ時間でスイープした測定信号を発生するスイーパー20と、前記測定信号を所定のレベルに増幅する増幅器21と、制御部16の制御により発振器の出力インタフェース条件を50Ω平衡、或いは50Ω不平衡に切替える切替部22とにより構成する。
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on illustrated embodiments.
FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of a power line frequency characteristic measuring apparatus according to the present invention. In this embodiment, the measuring device is divided into an
The
一方、測定器13は、外部よりスイープ時間と測定時間と測定間隔時間と測定周波数ポイント数とスイープ周波数範囲との設定を行う信号と、及び測定器13の入力インタフェース条件の切替を設定する信号とを受信して、所定の機能ブロックを制御する制御部23と、基準周波数信号を出力するTCXO24と、制御部23の制御により測定器13の入力インタフェース条件を50Ω平衡、或いは50Ω不平衡に切替える切替部25と、受信した測定信号を所定のレベルに増幅する増幅器26と、制御部23の制御の基にスイープタイミング信号を生成すると共に、前記スイープタイミング信号に同期してスイープして得た測定周波数ポイントにおいて、受信した測定信号を所定時間レベル測定し、電力線の周波数特性を求める周波数解析部27と、求めた周波数特性を表示する表示部28とにより構成する。
On the other hand, the measuring
又、周波数解析部27は、制御部23の制御によりTCXO24が出力する基準周波数信号を分周してスイープタイミング信号と測定タイミング信号とを出力する分周部29と、該分周部29が出力するスイープタイミング信号と測定タイミング信号とを入力すると共に、制御部23よりスイープ時間と測定間隔時間と測定周波数ポイント数とスイープ周波数範囲の条件制御を受け、スイープタイミング信号に同期した所定の電圧範囲で階段状の三角波電圧を繰り返し発生するVCO制御電圧発生部30と、該VCO制御電圧発生部30が出力する階段状の三角波電圧を入力し、前記スイープタイミング信号に同期して所定のスイープ時間で所定の周波数範囲にスイープされた測定周波数ポイントを有する階段状の周波数信号を繰り返し出力するVCO31と、該VCO31が出力する周波数信号と前記増幅器26が出力する測定信号とを混合するミキサー部32と、該ミキサー部32が出力する混合信号の直流成分を抽出するLPF33と、該LPF33が出力する直流電圧のレベルを所定のタイミングで測定するレベル測定部34とにより構成する。
The
次に、図1に示した第一の実施例の動作について説明する。本実施例においては、周波数特性測定装置を発振器12と測定器13に分離した構成であり、発振器12と測定器13との間で測定周波数信号をスイープするスイープタイミングの同期を常時保持する必要がある。そこで、測定器13は常に所定のスイープタイミング信号を生成するようにしておき、測定を開始する前に予め発振器12と測定器13を1箇所に集め、測定器13のスイープタイミング信号出力端子と発振器12のスイープタイミング信号入力端子とを同軸ケーブル等を用いて接続する。発振器12は、測定器13が出力する前記スイープタイミング信号を受信し、別途外部から発振器12に入力する同期命令信号に従って、受信したスイープタイミング信号の位相にPLL17の位相を同期させて保持し、以降、その信号を発振器12のスイープタイミング信号として使用する。そこで、発振器12と測定器13との間のスイープタイミング信号の同期が保持されたので、発振器12と測定器13とを所定の測定ポイントに設置して測定を開始する。従って、以降の説明は、発振器12と測定器13とを分離しても、発振器12と測定器13との間のスイープタイミング信号が同期しており、同期を保持していることを前提とする。
Next, the operation of the first embodiment shown in FIG. 1 will be described. In the present embodiment, the frequency characteristic measuring apparatus is separated into the
先ず、発振器12の動作を説明すると、発振器12には、測定信号のスイープ時間とスイープ周波数範囲の設定機能、及び発振器12の出力インタフェース条件を50Ω平衡か50Ω不平衡かに設定する機能を有しており、制御部16を介してランプ電圧発生部19及び切替部22を制御することが出来る。これらの設定は、測定開始前、前述した発振器と測定器のスイープタイミング信号の同期を確立する前に行っておく。次に、前述したようにPLL17は、測定器13が生成しているスイープタイミング信号に位相同期している。そこで、PLL17が出力するスイープタイミング信号をランプ電圧発生部19に入力すると、ランプ電圧発生部19は、制御部16からの制御信号に基づき、前記スイープタイミング信号に同期して所定の繰り返し時間で、所定の電圧範囲の三角波電圧を形成する。
First, the operation of the
図2は、本発明に係わるランプ電圧発生部の出力電圧波形の例を示し、所定の繰り返し時間(スイープ時間)で、VaからVbの電圧範囲の三角波電圧を出力している。
次に、ランプ電圧発生部19が出力する三角波電圧はスイーパー20に入力され、スイープタイミング信号に同期して予め設定された周波数範囲で、所定の繰り返し時間(スイープ時間)において周波数スイープされた測定信号を出力する。スイーパー20は、電圧制御発振回路により構成し、入力した三角波電圧により一義的に決められた発生周波数信号を出力する。
FIG. 2 shows an example of the output voltage waveform of the ramp voltage generator according to the present invention, and a triangular wave voltage in the voltage range from Va to Vb is output at a predetermined repetition time (sweep time).
Next, the triangular wave voltage output from the
図3は、本発明に係わるスイーパーの出力波形の例を示し、所定の繰り返し時間(スイープ時間)で、faからfb迄の周波数範囲のスイープ周波数信号である測定信号を出力する。
次に、スイーパー20が出力する測定信号は、増幅器21に入力して所定のレベルに増幅し、切替部22に入力する。本実施例においては、発振器12の出力インタフェース条件を、50Ω平衡、或いは50Ω不平衡に選択可能としているが、これは、カップリングユニットを接続する際に拡張性を持たせたものであり、カップリングユニットに接続されたケーブルがツイストペアケーブル(50Ω平衡)を使用している場合、或いは同軸ケーブル(50Ω不平衡)を使用している場合の夫々に対応できるようにしたものである。そこで、切替器22は、カップリングユニット14の接続インタフェース条件に合わせて発振器12の出力インタフェースを切替えるものであり、所望のインタフェースに切替えて測定信号をカップリングユニット14へ出力し、電力線に測定信号を注入する。
FIG. 3 shows an example of the output waveform of the sweeper according to the present invention, and outputs a measurement signal which is a sweep frequency signal in a frequency range from fa to fb at a predetermined repetition time (sweep time).
Next, the measurement signal output from the
カップリングユニット14は、測定信号を電力線に注入する機能を有し、本実施例においては、電灯線等のACコンセントにプラグを用いて差し込む構造である。
図4に、本発明に係わるカップリングユニットの構造例を示す。カップリングユニット14には、プラグ35が接続されており、ACコンセント36に差し込む構造であり、直流カット用のコンデンサ37a、37bと、トランス38とにより構成する。尚、カップリングユニットの構成については、他にも適応可能なもの、例えば、電流トランス(CT)を用いた間接接続方式等が使用可能である。
The
FIG. 4 shows a structural example of a coupling unit according to the present invention. A
次に、測定器13の動作について説明すると、測定器13には、測定用の周波数信号のスイープ時間と測定時間と測定間隔時間と測定周波数ポイントとスイープ周波数範囲とを設定する機能と、測定器13の入力インタフェースを50Ω平衡か50Ω不平衡かを設定する機能を有しており、制御部23を介して、分周部29、VCO制御電圧発生部30、表示部28、レベル測定部34、切替部25を制御することが出来る。これらの設定は、測定開始前、前述した発振器と測定器のスイープタイミング信号の同期を確立する前に行っておく。
電力線の測定ポイントに設置したカップリングユニット15により抽出した測定信号は、切替部25に入力した後、増幅器26により所定のレベルに増幅して周波数解析部27を構成するミキサー部32に入力する。カップリングユニット15は、発振器12に接続したカップリングユニット14と同一のものであり、接続インタフェース条件が50Ω平衡(ツイストペアケーブルにて接続)の場合と、50Ω不平衡(同軸ケーブルにて接続)の場合とがあり、切替部25は、カップリングユニット15の接続インタフェース条件に合わせて測定器13の入力インタフェースを切替える。
Next, the operation of the measuring
The measurement signal extracted by the
一方、基準周波数発振器となるTCXO24の出力を、制御部23の制御を受けた分周器29により分周し、所望のスイープタイミング信号を生成して、同期用のスイープタイミング信号として外部に出力すると共に、VCO制御電圧発生部30に入力する。又、分周器29からは、測定信号のレベルを測定するタイミングとなる測定タイミング信号も出力し、VCO制御電圧発生部30と、レベル測定部34に入力している。制御部23の制御を受けたVCO制御電圧発生部30は、次段のVCO31の発振周波数を制御するための制御電圧を生成するもので、前記スイープタイミング信号に同期して所定のスイープ時間、スイープ間隔、測定周波数ポイント、スイープ範囲の条件を満たす階段状の三角波の電圧を出力する。
On the other hand, the output of the
図5に、本発明に係わるVCO制御電圧発生部の出力波形の例を示す。図5に示したV1、V2、V3、V4の各値が測定周波数ポイントに相当し、各測定周波数ポイントにおいて所定の時間定電圧として、この間を測定信号のレベル測定時間として使用出来るようにすると共に、所定のスイープ時間で繰り返し制御電圧を発生する。
次に、VCO制御電圧発生部30が出力する制御電圧は、VCO31に入力して、制御電圧に対応した周波数信号に変換する。
FIG. 5 shows an example of the output waveform of the VCO control voltage generator according to the present invention. Each value of V1, V2, V3, and V4 shown in FIG. 5 corresponds to a measurement frequency point. At each measurement frequency point, a predetermined time constant voltage is used, and this interval can be used as a level measurement time of a measurement signal. The control voltage is repeatedly generated at a predetermined sweep time.
Next, the control voltage output from the VCO
図6に、本発明に係わるVCOの出力波形の例を示す。図6に示したf1、f2、f3、f4の各値が測定周波数ポイントとなり、前記スイープタイミング信号に同期して所定のスイープ時間で階段状の繰り返し周波数信号を出力する。
次に、VCO31が出力する測定用の周波数信号は、ミキサー32に入力され、前述した増幅器26が出力する受信した測定信号と混合される。前記測定用の周波数信号と受信した測定信号とは、スイープタイミングが同期しており、所定のスイープ範囲を所定のスイープ時間によりスイープしているため、ミキサー32の出力は、f1、f2、f3、f4の各測定周波数ポイントにおいて直流に近い成分を得ることが出来る。そこで、ミキサー32の出力をLPF33に入力して直流以外の不要な周波数成分を除去し、レベル測定部34に入力して制御部23の制御により所定のタイミングで所定の時間レベルを測定し、更に、表示部28により測定レベルを表示して電力線の周波数特性を得る。
FIG. 6 shows an example of the output waveform of the VCO according to the present invention. Each value of f1, f2, f3, and f4 shown in FIG. 6 becomes a measurement frequency point, and a stepwise repetitive frequency signal is output at a predetermined sweep time in synchronization with the sweep timing signal.
Next, the measurement frequency signal output from the
以上説明したように本第一の実施例においては、測定装置を発振器と測定器に分離したため、測定範囲の制約が無く、持ち運びに便利な電力線の周波数特性測定装置が提供可能となる。
又、本第一の実施例においては、測定器13が生成したスイープタイミング信号に、発振器12のスイープタイミング信号を同期させているため、1台の測定器に対し複数の発振器を従属させることが出来、1:Nの測定系の構築が可能となる。
図7は、本発明に係わる電力線の周波数特性測定装置において、1:Nの測定系の構築を行った例を示す。図7は、1台の測定器13に対して、3台の発振器12a、12b、12cを対向させたものであり、複数区間の電力線の周波数特性の測定が必要となった際は、測定時間の短縮が図られる。
As described above, in the first embodiment, since the measuring apparatus is separated into the oscillator and the measuring instrument, it is possible to provide a power line frequency characteristic measuring apparatus that is convenient to carry without restriction of the measuring range.
In the first embodiment, since the sweep timing signal of the
FIG. 7 shows an example in which a 1: N measurement system is constructed in the frequency characteristic measurement apparatus for power lines according to the present invention. FIG. 7 shows a configuration in which three
次に、発振器12と測定器13との間のスイープタイミングの同期について更に詳しく説明する。前述したように本第一の実施例においては、発振器12は、測定器13が生成したスイープタイミング信号をPLLに入力し、同期命令信号を入力することで同期保持して、発振器12用のスイープタイミング信号を得ている。その後、測定器13が生成したスイープタイミング信号の受信を停止するので、以後、発振器12は、電力線の周波数特性測定時、PLLの同期保持動作によりスイープタイミング信号の同期を維持するが、測定器13と、発振器12の夫々に内蔵するTCXO、VCXOの基準周波数発振器は誤差を持っているため、長時間経過すると、測定器13において生成しているスイープタイミング信号と、発振器12において同期保持しているスイープタイミング信号との間に同期ずれが生ずる。そこで、発振器12が出力する周波数スイープされた測定信号の測定周波数ポイントの時間位置と、測定器13が生成する測定周波数ポイントにおけるレベル測定時間のタイミングがずれることにより、測定器13に設けたミキサー32において、受信した測定信号と測定用の周波数信号の位相がずれて混合され、所定値以上の位相がずれるとミキサー32が出力する所望の直流成分が減少し、従って、レベル測定部34においてレベル測定不能となる恐れが生ずる。
Next, the synchronization of the sweep timing between the
図8は、発振器と測定器のスイープタイミング信号の同期がずれた場合の動作を説明する図である。図8は、発振器が出力するスイープされた測定信号の測定周波数ポイントの時間位置と、測定器で生成している各測定周波数ポイントでのレベル測定時間のタイミングがずれた場合を示し、測定器は、各測定周波数ポイントにおいて所定時間レベル測定を行うが、時間の経過と共に発振器が出力する測定信号のスイープタイミングがずれ、発振器が出力する測定周波数ポイントの信号が、測定器の所定の測定時間外にずれ込み、従って、ある時間を経過すると測定不能となる可能性が生ずる。 FIG. 8 is a diagram for explaining the operation when the synchronization of the sweep timing signal between the oscillator and the measuring instrument is shifted. FIG. 8 shows a case where the time position of the measurement frequency point of the swept measurement signal output from the oscillator is shifted from the timing of the level measurement time at each measurement frequency point generated by the measurement device. The level measurement is performed at each measurement frequency point for a predetermined time, but the sweep timing of the measurement signal output from the oscillator shifts with time, and the signal at the measurement frequency point output by the oscillator is outside the predetermined measurement time of the measuring instrument. There is a possibility that the measurement becomes impossible after a certain amount of time has passed.
そこで、本電力線の周波数特性測定装置においては、発振器12の有効な同期保持時間が有限となっており、所定の同期保持時間を超えて測定を行う場合は、再度、発振器12と測定器13とを一箇所に集めて測定器13が出力するスイープタイミング信号を発振器12に入力し、同期指令信号を基に発振器12の再同期を行い、発振器12と測定器13との間のスイープタイミング信号の同期ずれを解消し、その後、所望の測定場所に発振器12と測定器13とを設置して測定を開始する。そのため、測定器13にタイマーを設け、発振器12に対してスイープタイミング信号の供給が停止するとタイマーがスタートし、予め設定した時間が経過すると同期ずれのおそれがある旨の警告信号を発するようにするのが望ましい。
尚、前記各測定周波数ポイントにおける測定時間、測定間隔時間は任意に設定可能であり、この設定値により発振器と測定器のスイープタイミング信号の同期ずれの影響は変化する。そこで、本周波数特性測定装置を運用する際は、測定時間や、測定にかかる費用等を考慮して最適値な設定値を選択することが望ましい。
Therefore, in the frequency characteristic measuring device of the power line, the effective synchronization holding time of the
Note that the measurement time and the measurement interval time at each measurement frequency point can be arbitrarily set, and the influence of the synchronization deviation between the sweep timing signals of the oscillator and the measuring instrument varies depending on the set value. Therefore, when operating this frequency characteristic measuring apparatus, it is desirable to select an optimal setting value in consideration of measurement time, measurement costs, and the like.
次に、本発明に係わる電力線の周波数特性測定装置について、第二の実施例を示す。本第二の実施例は、外部から入力するスイープタイミング信号に位相同期する回路を測定器に設け、測定器は、発振器が常時生成しているスイープタイミング信号を入力して、同期命令信号を基に内蔵するPLLを前記発振器が出力するスイープタイミング信号に同期させて保持した点が、第一の実施例と異なる。
図9は、本発明に係る電力線の周波数特性測定装置の第二の実施例を示す構成図である。本実施例は、測定装置を発振器39と測定器40とに分割し、発振器39が出力する信号を電力線に注入するカップリングユニット14を電力線の送信端に接続し、測定器40が入力する信号を電力線より抽出するカップリングユニット15を電力線の受信端に接続したものである。
Next, a second embodiment of the power line frequency characteristic measuring apparatus according to the present invention will be described. In the second embodiment, a circuit that synchronizes the phase with an externally input sweep timing signal is provided in the measuring instrument, and the measuring instrument inputs the sweep timing signal that is constantly generated by the oscillator and uses the synchronization command signal as a basis. This is different from the first embodiment in that the PLL built in is held in synchronization with the sweep timing signal output from the oscillator.
FIG. 9 is a block diagram showing a second embodiment of the power line frequency characteristic measuring apparatus according to the present invention. In this embodiment, the measuring device is divided into an
発振器39は、外部より測定信号のスイープ時間とスイープ周波数範囲の設定を行う信号と、発振器39の出力インタフェース条件の切替を行う信号とを受信して所定の機能ブロックの制御行う制御部41と、基準周波数信号を出力するTCXO42と、制御部41の制御によりTCXO42が出力する基準周波数信号を分周してスイープタイミング信号と測定タイミング信号を出力する分周部43と、前記制御部41の制御の基に該分周部43が出力するスイープタイミング信号を入力して、該スイープタイミング信号に同期して所定のスイープ時間で所定の電圧範囲の三角波電圧を一定周器で繰り返し発生するランプ電圧発生部19と、前記三角波の電圧を入力し電圧制御発振回路を制御して、前記スイープタイミング信号に同期した所定の範囲の周波数信号を所定のスイープ時間でスイープした測定信号を発生するスイーパー20と、前記測定信号を所定のレベルに増幅する増幅器21と、発振器39の出力インタフェース条件を50Ω平衡、或いは50Ω不平衡に切替える切替部22とにより構成する。
The
一方、測定器40は、外部より同期命令信号を受信しPLLを外部から入力するスイープタイミング信号に同期させると共に、外部よりスイープ時間と測定時間と測定間隔時間と測定周波数ポイント数とスイープ周波数範囲の設定を行う信号と、測定器13の入力インタフェース条件を切替える信号とを受信して所定の機能ブロックを制御する制御部44と、位相同期回路の基準周波数信号を出力するVCXO45と、測定器40の入力インタフェース条件を50Ω平衡、或いは50Ω不平衡に切替える切替部25と、受信した測定信号を所定のレベルに増幅する増幅器26と、発振器39より受信したスイープタイミング信号に位相同期した独自のスイープタイミング信号を生成保持すると共に、前記スイープタイミング信号に同期してスイープして得た測定周波数ポイントにおいて、受信した測定信号を所定時間レベル測定し、電力線の周波数特性を求める周波数解析部46と、求めた周波数特性を表示する表示部28とにより構成する。
On the other hand, the measuring
又、周波数解析部46は、外部より入力するスイープタイミング信号に同期した独自のスイープタイミング信号と測定タイミング信号とを生成するPLL47と、PLL47が出力するスイープタイミング信号と測定タイミング信号とを入力すると共に、制御部44よりスイープ時間と測定間隔時間と測定周波数ポイント数とスイープ周波数範囲の条件制御を受け、スイープタイミング信号に同期した所定の電圧範囲で階段状の三角波電圧を繰り返し発生するVCO制御電圧発生部30と、該VCO制御電圧発生部30が出力する階段状の三角波電圧を入力し、前記スイープタイミング信号に同期して所定のスイープ時間で所定の周波数範囲にスイープされた測定周波数ポイントを有する階段状の周波数信号を繰り返し出力するVCO31と、該VCO31が出力する周波数信号と前記増幅器26が出力する測定信号とを混合するミキサー部32と、該ミキサー部32が出力する混合信号の直流成分を抽出するLPF33と、該LPF33が出力する直流電圧のレベルを所定のタイミングで測定するレベル測定部34とにより構成する。
In addition, the
本第二の実施例の動作を説明すると、前述したように本第二の実施例と第一の実施例との相違点は、外部から入力するスイープタイミング信号に位相同期する回路を測定器に設け、発振器が常時生成しているスイープタイミング信号を入力して、同期命令信号を基にPLLを前記発振器が出力するスイープタイミング信号に同期させて保持した点のみであるので、発振器39と測定器40との間のスイープタイミング信号の位相同期の方法についてのみ説明し、他の動作は、第一の実施例と同一であるので説明を省略する。
The operation of the second embodiment will be explained. As described above, the difference between the second embodiment and the first embodiment is that a circuit that is phase-synchronized with an externally input sweep timing signal is used as a measuring instrument. Provided that the
本第二の実施例においても、周波数特性測定装置を発振器39と測定器40に分離した構成であり、発振器39と測定器40との間で測定周波数信号のスイープタイミングを同期させると共にそれを保持する必要がある。そこで、発振器39は、基準周波数発振器となるTCXO42の出力信号を、制御部41により制御された分周部43により所定値に分周することにより、所定のスイープタイミング信号を常に生成している。次に、測定を開始する前に予め発振器39と測定器40を1箇所に集め、発振器39のスイープタイミング信号出力端子と測定器40のスイープタイミング信号入力端子とを同軸ケーブル等を用いて接続する。測定器40は、発振器39が出力する前記スイープタイミング信号を受信し、別途外部から測定器40に入力する同期命令信号に従って、受信したスイープタイミング信号の位相にPLL47の位相を同期させて保持し、以降、その信号を測定器40のスイープタイミング信号として使用する。このように、発振器39と測定器40との間で測定周波数信号のスイープタイミング信号の同期を確立した後、発振器39と測定器40とを所望の測定ポイントに設置して測定を開始する。
Also in the second embodiment, the frequency characteristic measuring device is separated into the
以上説明したように本第二の実施例においても、測定装置を発振器と測定器に分離したため、測定範囲の制約が無く、持ち運びに便利な電力線の周波数特性測定装置が提供可能となる。
又、第二の実施例においては、発振器39にPLLを有していないため、発振器を小型化出来、回路構成が単純となるので、発振器を電池駆動する際に消費電力が低減して電池寿命を長期化する。
尚、本第二の実施例においても測定器40の有効な同期保持時間が有限となっており、所定の同期保持時間を超えて測定を行う場合は、再度、発振器39と測定器40とを一箇所に集めて発振器39が出力するスイープタイミング信号を測定器40に入力し、同期指令信号を基に測定器40の再同期を行い、発振器39と測定器40との間のスイープタイミング信号の同期ずれを解消し、その後、所望の測定場所に発振器39と測定器40とを設置して測定を開始する。
As described above, also in the second embodiment, since the measuring device is separated into the oscillator and the measuring device, it is possible to provide a frequency characteristic measuring device for a power line that is easy to carry without restrictions on the measuring range.
Further, in the second embodiment, since the
Also in the second embodiment, the effective synchronization holding time of the measuring
1・・ネットワークアナライザ、 2・・注入器、
3・・抽出器、 4・・TCXO、
5・・ランプ電圧発生部、 6・・スイーパー、
7・・増幅器、 8・・周波数解析部、
9・・表示部、 10・・制御部、
11・・同軸ケーブル、 12、12a、12b、12c・・発振器、
13・・測定器、
14、14a、14b、14c・・カップリングユニット、
15・・カップリングユニット、 16・・制御部、
17・・PLL、 18・・VCXO、
19・・ランプ電圧発生部、 20・・スイーパー、
21・・増幅器、 22・・切替部、
23・・制御部、 24・・TCXO、
25・・切替部、 26・・増幅器、
27・・周波数解析部、 28・・表示部、
29・・分周部、 30・・VCO制御電圧発生部、
31・・VCO、 32・・ミキサー、
33・・LPF、 34・・レベル測定部、
35・・プラグ、 36・・ACコンセント、
37a、37b・・コンデンサ、 38・・トランス、
39・・発振器、 40・・測定器、
41・・制御部、 42・・TCXO、
43・・分周部、 44・・制御部、
45・・VCXO、 46・・周波数解析部、
47・・PLL
1 ・ Network analyzer 2.Injector
3 .... extractor, 4 .... TCXO,
5 .... Ramp voltage generator, 6 .... Sweeper,
7. ・ Amplifier, 8. ・ Frequency analysis part,
9 ・ ・ Display unit, 10 ・ ・ Control unit,
11 .. Coaxial cable, 12, 12a, 12b, 12c .. Oscillator,
13 .. Measuring instrument,
14, 14a, 14b, 14c .. coupling unit,
15 .... Coupling unit, 16 .... Control part,
17 ·· PLL, 18 ·· VCXO,
19 ... Ramp voltage generator, 20 ... Sweeper,
21..Amplifier, 22..Switching unit,
23..Control part, 24..TCXO,
25..Switching unit, 26..Amplifier,
27.
29 .. Divider, 30 ... VCO control voltage generator,
31 ... VCO, 32 ... Mixer,
33 .. LPF, 34 .. Level measurement section,
35 ... Plug, 36 ... AC outlet,
37a, 37b, capacitors, 38, transformers,
39 ...
41..Control part, 42..TCXO,
43 .. Divider, 44 ... Controller
45 ... VCXO, 46 ... Frequency analyzer,
47..PLL
Claims (3)
前記測定器は、スイープタイミング信号を生成するスイープタイミング信号生成手段を有The measuring instrument has a sweep timing signal generating means for generating a sweep timing signal. し、スイープタイミング信号に基づいて第二のカップリングユニットより入力される測定Measurement input from the second coupling unit based on the sweep timing signal 信号のレベルを測定するものであり、Measuring the level of the signal,
前記発振器は、前記測定器から供給されたスイープタイミング信号に基づいてこれと同期The oscillator is synchronized with the sweep timing signal supplied from the measuring instrument. した独自のスイープタイミング信号を生成する同期保持手段を有し、該同期保持手段が生Synchronization holding means for generating a unique sweep timing signal, and the synchronization holding means 成する独自のスイープタイミング信号に基づいて所定のスイープ周波数範囲を所定のスイA predetermined sweep frequency range based on a unique sweep timing signal. ープ時間にて掃引して得た信号を前記測定信号として第一のカップリングユニットへ出力Output the signal obtained by sweeping with the sweep time to the first coupling unit as the measurement signal するものである電力線の周波数特性測定装置を用いた電力線の周波数特性測定方法であっPower line frequency characteristic measurement method using a power line frequency characteristic measurement device. て、And
前記発振器と測定器とを同軸ケーブルにて接続し、一方のスイープタイミング信号生成手The oscillator and measuring instrument are connected by a coaxial cable, and one of the sweep timing signal generators is connected. 段の出力したスイープタイミング信号を他方の同期保持手段に供給して同期を得るステッThe step of obtaining the synchronization by supplying the sweep timing signal output from the stage to the other synchronization holding means. プと、And
前記同軸ケーブルを取り外して前記発振器と第一のカップリングユニットとを対にして、Remove the coaxial cable and pair the oscillator and the first coupling unit. 測定器と第二のカップリングユニットとを対にして、夫々を電力線の所定位置に設置するPair the measuring instrument and the second coupling unit, and place each at a predetermined position on the power line. ステップと、Steps,
前記スイープタイミング信号生成手段の出力したスイープタイミング信号と、前記同期保The sweep timing signal output from the sweep timing signal generating means and the synchronization maintaining signal 持手段の出力した独自のスイープタイミング信号とに基づいて測定を実施するステップとPerforming a measurement based on the unique sweep timing signal output by the holding means; を備えたことを特徴とする電力線の周波数特性測定方法。A frequency characteristic measurement method for a power line, comprising:
前記発振器は、スイープタイミング信号を生成するスイープタイミング信号生成手段を有The oscillator has a sweep timing signal generating means for generating a sweep timing signal. し、スイープタイミング信号に基づいて所定のスイープ周波数範囲を所定のスイープ時間And a predetermined sweep frequency range based on the sweep timing signal for a predetermined sweep time. にて掃引して得た信号を前記測定信号として第一のカップリングユニットへ出力するものThat outputs the signal obtained by sweeping at the first coupling unit as the measurement signal であり、And
前記測定器は、前記発振器から供給されたスイープタイミング信号に基づいてこれと同期The measuring device synchronizes with the sweep timing signal supplied from the oscillator. した独自のスイープタイミング信号を生成する同期保持手段を有し、該同期保持手段が生Synchronization holding means for generating a unique sweep timing signal, and the synchronization holding means 成する独自のスイープタイミング信号に基づいて第二のカップリングユニットより入力さInput from the second coupling unit based on the unique sweep timing signal れる測定信号のレベルを測定するものである電力線の周波数特性測定装置を用いた電力線Power line using a power line frequency characteristic measuring device that measures the level of the measured signal の周波数特性測定方法であって、The frequency characteristic measuring method of
前記発振器と測定器とを同軸ケーブルにて接続し、一方のスイープタイミング信号生成手The oscillator and measuring instrument are connected by a coaxial cable, and one of the sweep timing signal generators is connected. 段の出力したスイープタイミング信号を他方の同期保持手段に供給して同期を得るステッThe step of obtaining the synchronization by supplying the sweep timing signal output from the stage to the other synchronization holding means. プと、And
前記同軸ケーブルを取り外して前記発振器と第一のカップリングユニットとを対にして、Remove the coaxial cable and pair the oscillator and the first coupling unit. 測定器と第二のカップリングユニットとを対にして、夫々を電力線の所定位置に設置するPair the measuring instrument and the second coupling unit, and place each at a predetermined position on the power line. ステップと、Steps,
前記スイープタイミング信号生成手段の出力したスイープタイミング信号と、前記同期保The sweep timing signal output from the sweep timing signal generating means and the synchronization maintaining signal 持手段の出力した独自のスイープタイミング信号とに基づいて測定を実施するステップとPerforming a measurement based on the unique sweep timing signal output by the holding means; を備えたことを特徴とする電力線の周波数特性測定方法。A frequency characteristic measurement method for a power line, comprising:
該タイマー手段は、前記同期保持手段へのスイープタイミング信号の供給が停止すると計The timer means counts when the supply of the sweep timing signal to the synchronization holding means stops. 時をスタートし、予めセットされた時間が経過すると警告信号を発することを特徴とするStarts time and issues a warning signal when a preset time has elapsed 請求項1又は2に記載の電力線の周波数特性測定装置。The frequency characteristic measuring apparatus of the power line according to claim 1 or 2.
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