JP7086323B2 - ノイズ侵入位置推定装置及びノイズ侵入位置推定方法 - Google Patents

Description

本開示は、伝送ケーブルにノイズが重畳された場合、重畳されたノイズが伝送ケーブルのどの位置から侵入したかを推定するノイズ侵入位置推定装置及びノイズ侵入位置推定方法に関する。

ケーブルに重畳されたノイズを探索する場合、ケーブル近辺を人手によって探索するのではなく、ノイズ波形からノイズ侵入位置を推定する技術として、高圧電力ケーブルに発生する部分放電によるノイズを検知するノイズ検知方法が特許文献１に示されている。
特許文献１に係るノイズ検知方法は、診断対象のケーブル上に設置された複数のセンサで検出される信号から得られるセンサ位置でのノイズ強度と、センサ間のケーブルの長さと、ノイズがケーブルを伝わる際の減衰率とに基づいて、ノイズの混入箇所及び混入箇所でのノイズ強度を求めている。

特開２００１－１３３５０３号公報

高圧電力ケーブルに発生する部分放電によるノイズに対しては、ノイズがケーブルを伝わる際の減衰率に基づいてノイズの混入箇所及び混入箇所でのノイズ強度を求めることができる。
しかし、高周波信号を伝搬する伝送ケーブルにあっては、伝送ケーブルのコモンモードインピーダンス分布が一様でないために生ずる伝送ケーブルにおける多重反射、またはモード変換の影響によりノイズ波形が大きく変化するため、伝搬されるノイズの減衰率に基づいて、重畳されたノイズが伝送ケーブルのどの位置から侵入したかを推定するのは困難である。

また、平衡伝送路で用いられる伝送ケーブルにあって、コモンモードで侵入したノイズがノーマルモードである差動モードに変換された位置、つまり不平衡位置を推定するのも困難である。

本開示は上記課題を解決するものであり、多重反射及びモード変換の影響を受けて伝送ケーブルを伝搬する高周波ノイズに対して、高周波ノイズの伝送ケーブルの侵入位置を推定できるノイズ侵入位置推定装置を得ることを目的とする。

本開示に係るノイズ侵入位置推定装置は、対の信号導体を有する伝送ケーブルの離隔した２点の観測点における伝送ケーブル上のノイズの波形の時間変化を同時に測定する一対の対の検出部を有する測定部と、
測定部から同時に測定された一対の対のノイズの波形を受け、受けた一対の対のノイズの波形を時間反転し、伝送ケーブルの電気的特性を反映した伝送線路モデルにおいて、２点の観測点を時間反転したノイズの信号源の位置とし、時間反転した波形を励振波形とした伝送路解析を実施し、当該伝送路解析結果から得たモード電圧値のうちのピーク値の位置を伝送ケーブルへのノイズの侵入位置として出力する演算部を備え、演算部におけるモード電圧値の演算は、時間反転した波形を、対の検出部の一方の検出部と他方の検出部それぞれにおいて電圧の和の１／２にするためのコモンモードの波形として演算し、演算部により出力されるノイズの侵入位置を、コモンモードの波形により実施された伝送路解析結果から得たコモンモードの電圧値のうちのピーク値の位置であるコモンノイズ侵入位置とした。

本開示によれば、伝送ケーブルを伝搬する高周波ノイズの侵入位置を推定できる。

実施の形態１に係るノイズ侵入位置推定装置を示す構成図である。 実施の形態１に係るノイズ侵入位置推定装置の測定形態を示す模式図である。 実施の形態１に係るノイズ侵入位置推定装置の伝送ケーブルにおけるノイズ波形の時間反転信号の生成を示す模式図である。 実施の形態１に係るノイズ侵入位置推定装置の時間をさかのぼる電圧分布演算の模式図である。 実施の形態１に係るノイズ侵入位置推定装置における演算部の動作を示すフローチャートである。 実施の形態２に係るノイズ侵入位置推定装置を示す構成図である。 実施の形態２に係るノイズ侵入位置推定装置の測定形態を示す模式図である。 実施の形態２に係るノイズ侵入位置推定装置における演算部の動作を示すフローチャートである。

実施の形態１．
図１から図５を用いて、実施の形態１に係るノイズ侵入位置推定装置１００を説明する。
ノイズ侵入位置推定装置１００は、測定部１０と、解析設定・モデル入力部２０と、演算部３０を備える。

測定部１０は、測定対象である伝送ケーブル４０に重畳されたノイズの波形の時間変化を、伝送ケーブル４０の離隔した２点の観測点、つまり、実施の形態１では伝送ケーブル４０の両端における観測点において同時に測定する。
伝送ケーブル４０は、高周波信号を伝搬する信号導体を有する。

測定部１０は、一対のセンサ１１ａ及びセンサ１１ｂと記憶部１２を有する。
センサ１１ａ及びセンサ１１ｂそれぞれは、伝送ケーブル４０に重畳されたノイズの波形の時間変化を検出する。センサ１１ａ及びセンサ１１ｂはノイズの波形の時間変化を同時に測定する検出部である。この実施の形態１では、１本の信号導体により構成された伝送ケーブル４０に対する高周波ノイズの侵入位置を推定する装置を示している。
なお、複数の信号導体により構成された伝送ケーブル４０に対する高周波ノイズの侵入位置を推定する場合は、測定部１０は、複数の信号導体の各信号導体に対して１対のセンサ１１ａ及びセンサ１１ｂを有する。説明の簡素化のため、以下、１本の信号導体により構成された伝送ケーブル４０について説明する。

センサ１１ａ及びセンサ１１ｂそれぞれはプローブ１１ａ１及びプローブ１１ｂ１それぞれを有する。第１のセンサ１１ａのプローブ１１ａ１は、図２に示すように、伝送ケーブル４０の一端、つまり一端側の観測点に接続される。第２のセンサ１１ｂのプローブ１１ｂ１は、図２に示すように、伝送ケーブル４０の他端、つまり他端側の観測点に接続される。
伝送ケーブル４０の特定位置にノイズが侵入すると，ノイズは伝送ケーブル４０を伝搬し、伝送ケーブル４０の両端の観測点において、センサ１１ａ及びセンサ１１ｂが、時間対電圧としてノイズの波形を同時に観測する。

記憶部１２は、メモリにより構成され、センサ１１ａ及びセンサ１１ｂが観測点である伝送ケーブル４０のそれぞれの端にて同時に測定されたノイズの波形を同時に測定した時間変化のノイズの波形として記憶する。

解析設定・モデル入力部２０は、伝送ケーブル４０の電気特性に基づいて伝送線路モデル４０Ｓを設定し、演算部３０に出力する。
解析設定・モデル入力部２０は、微小時間Δｔを演算部３０に出力する。伝送線路モデル４０Ｓのセルサイズ及び微小時間Δｔは、測定されるノイズの波形の主要周波数成分の波長の１／１０程度である。
この実施の形態１では、解析設定・モデル入力部２０は、伝送線路モデル４０Ｓ及び微小時間Δｔを伝送ケーブル４０の電気特性を反映して事前に設定しているが、伝送ケーブル４０から伝搬され、センサ１１ａ及び１１ｂにより検出されたノイズの波形などから生成する構成でもよい。

演算部３０は、測定部１０から同時に測定された一対のノイズの波形を受け、受けた一対のノイズの波形を時間反転し、解析設定・モデル入力部２０からの伝送線路モデル４０Ｓにおいて、測定部１０の２つの観測点を時間反転したノイズの信号源とし、時間反転したノイズの波形に基づいて時間を遡行する伝送路解析を実施し、伝送路解析結果から得たピーク値の位置をノイズの侵入位置として出力する。
演算部３０は、時間反転信号演算部３１と、電圧分布演算部３２と、ピーク検出部３３と、出力部３４を有し、ＣＰＵもしくはマイクロプロセッサにより構成される。

時間反転信号演算部３１は、図３の（ａ）に示した測定部１０の記憶部１２に記憶された同時に測定された一対のノイズの波形Ｎ１及びＮ２を受け、一対のノイズの波形Ｎ１及びＮ２それぞれを時間反転して、図３の（ｂ）に示した時間反転信号ＲＮ１及びＲＮ２に変換する。時間反転信号ＲＮ１及びＲＮ２はそれぞれ、ノイズの波形Ｎ１及びＮ２を示すデータを時間的に逆順に並べ替えたものである。

電圧分布演算部３２は、解析設定・モデル入力部２０からの伝送線路モデル４０Ｓと時間反転信号演算部３１からの時間反転信号ＲＮ１及びＲＮ２を受け、図４の（ｂ）に示すように、伝送線路モデル４０Ｓにおいて、測定部１０の観測点、つまり、伝送ケーブル４０の両端を時間反転信号ＲＮ１及びＲＮ２の信号源の位置とし、時間反転信号ＲＮ１及びＲＮ２を励振波形とした時間を遡行する伝送路解析を実施する。この時の伝送路解析、つまり、時間領域の信号伝送シミュレーションは、ＦＤＴＤ法（Finite Difference Time Domain法、有限差分時間領域法）を用いる。
すなわち、電圧分布演算部３２は、時刻ｔにおける電圧電流分布の演算、時刻ｔにおける電圧電流分布から、解析設定・モデル入力部２０により設定された微小時間Δｔマイナスした時刻（ｔ-Δｔ×ｎ）の電圧電流分布を演算する。ｎは１からＮのステップ数を示し、ｎ＝Ｎの時、（ｔ-Δｔ×ｎ）≦０であり、電圧分布演算部３２は演算を終了する。
なお、演算の終了時間は、ピーク検出部３３が伝送路解析結果がピーク値を示したとき、微小時間Δｔをマイナスする回数を設定した繰返回数、時間反転を行う設定した巻戻時間であってもよい。
また、伝送ケーブル４０の損失が十分小さく，伝送線路モデル４０Ｓ中に非可逆構造が無いといった場合は、ＦＤＴＤ法において、一般的に行われる時間が進む信号伝送シミュレーション、つまり、時刻ｔに微小時間Δｔプラスした時刻（ｔ＋Δｔ×ｎ）の電圧電流分布を演算する方法を用いてもよい。この場合、既存のソフトウェアを利用できるので、コストを低減できるという利点がある。

ピーク検出部３３は、微小時間Δｔマイナスされた毎における電圧分布演算部３２からの伝送路解析結果を受け取り、伝送路解析結果から得たピーク値の位置を伝送ケーブル４０へのノイズの侵入位置として検出する。
電圧分布演算部３２からの伝送路解析結果は、時間反転信号ＲＮ１及びＲＮ２の波形変化が時間を遡行するように振る舞うため、多重反射及びモード変換等も逆再生、つまり時間反転しながら伝送路解析結果を観察することにより、最終的にノイズの流入位置を伝送路解析結果のピーク値の位置で推定できる。すなわち、シミュレータ上でのノイズの流入推定位置を図４の（ｂ）に示すように特定できる。

出力部３４は、ピーク検出部３３により特定されたシミュレータ上でのノイズの流入推定位置を、図４の（ａ）に示すように、伝送ケーブル４０のノイズの流入位置として、モニタ（図示せず）に出力する。

次に、ノイズ侵入位置推定装置１００の動作について説明する。
測定対象である伝送ケーブル４０に高周波ノイズが重畳されると、測定部１０の一対のセンサ１１ａ及びセンサ１１ｂは、伝送ケーブル４０における信号導体の離隔した２点の観測点に接続された一対のプローブ１１ａ１及び１１ｂ１を介して高周波ノイズを検出し、ノイズの波形の時間変化を同時に測定する。
一対のセンサ１１ａ及びセンサ１１ｂにより、同時に測定された時間変化のノイズの波形は記憶部に記憶される。ここまでのステップが測定ステップである。

記憶部１２に記憶された同時に測定された時間変化のノイズの波形は、演算部３０に読み出され、演算部３０は伝送ケーブル４０におけるノイズの侵入位置を推定する。
演算部３０におけるノイズの侵入位置を推定する動作を、図５に示したフローチャートにより説明する。

まず、ステップＳＴ１により、時間反転信号演算部３１により、入力された同時に測定された一対のノイズの波形Ｎ１及びＮ２それぞれが時間反転されて時間反転信号ＲＮ１及びＲＮ２に変換される。

次に、ステップＳＴ２により、電圧分布演算部３２が、解析設定・モデル入力部２０からの伝送線路モデル４０Ｓにおいて、伝送ケーブル４０の両端を時間反転信号ＲＮ１及びＲＮ２の信号源の位置とする。電圧分布演算部３２は、時間反転信号演算部３１からの時間反転信号ＲＮ１及びＲＮ２を励振波形とした時間を遡行するＦＤＴＤ法を用いた伝送路解析を実施する。まず、電圧分布演算部３２は、時間反転信号ＲＮ１及びＲＮ２における時刻ｔにおける電圧電流分布を演算し、演算結果をピーク検出部３３に与える。

ステップＳＴ３により、時間反転信号ＲＮ１及びＲＮ２における時刻ｔ-Δｔ（ｎ＝１）の電圧電流分布を演算し、演算結果をピーク検出部３３に与える。
ステップＳＴ４により、ピーク検出部３３が、電圧分布演算部３２からの時間反転信号ＲＮ１及びＲＮ２における電圧電流分布からピーク値の判定を行い、ステップＳＴ５に進む。

ステップＳＴ５では、伝送路解析結果が終了条件、（ｔ-Δｔ×ｎ）≦０であるか、電圧分布演算部３２による演算の繰返回数を満たしたか、巻戻時間を満たしたかのいずれかを判定する。
終了条件を満足していない場合は、ｎの値に１プラスした値をΔｔに乗算し、ステップＳＴ３に戻り、時刻ｔ－Δｔ×２（ｎ＝２）における時間反転信号ＲＮ１及びＲＮ２における電圧電流分布を演算し、ステップＳＴ４、ステップＳＴ５と進み、ステップＳＴ５により伝送路解析結果が終了条件を満足するまで、ステップＳＴ５→ステップＳＴ３→ステップＳＴ４→ステップＳＴ５が繰り返される。
すなわち、電圧分布演算部３２では、時刻ｔから終了条件が満足するまで、過去にさかのぼって時間反転信号ＲＮ１及びＲＮ２における電圧電流分布を演算する。

ステップＳＴ５において、伝送路解析結果が終了条件を満足すると、ステップＳＴ６に進み、ピーク検出部３３により伝送路解析結果から得たピーク値の位置に従い、出力部３４が伝送ケーブル４０のノイズの流入位置として、モニタに出力する。
その結果、モニタには、伝送ケーブル４０における高周波ノイズの侵入位置が表示される。ステップＳＴ１からステップＳＴ５が演算ステップである。

以上のように、実施の形態１に係るノイズ侵入位置推定装置は、伝送ケーブルの２つの観測点からの測定結果から，伝送ケーブルに侵入したノイズの侵入位置を決定できる．

実施の形態１に係るノイズ侵入位置推定装置１００は、図１に示した構成要件である、測定部１０、解析設定・モデル入力部２０、演算部３０全てを備えた装置を含むことは勿論のこと、測定部１０、解析設定・モデル入力部２０、演算部３０毎に分割した装置とし、これら複数の装置を集合体としたシステムも含む。
測定部１０、解析設定・モデル入力部２０、演算部３０毎に分割したシステムとした場合、それぞれの装置として既存の装置を利用できるので，コストを低減できるという利点がある。

実施の形態２．
図６から図８を用いて、実施の形態２に係るノイズ侵入位置推定装置１００を説明する。
実施の形態２に係るノイズ侵入位置推定装置１００は、差動対の信号導体を有する伝送ケーブル４０を対象とし、実施の形態１に係るノイズ侵入位置推定装置１００に対して、測定部１０が差動対の信号導体４０ａ、４０ｂそれぞれに対して一対の対の検出部１１ａ及び１１ｃと１１ｂ及び１１ｄを有し、演算部３０にモード電圧演算部３５が付加されたものであり、その他の点については実施の形態１に係るノイズ侵入位置推定装置１００と同じである。
なお、各図中同一符号は同一又は相当部分を示す。

測定部１０は、伝送ケーブル４０における差動対の信号導体の一方の信号導体４０ａに対応する一対のセンサ１１ａ及びセンサ１１ｂと、差動対の信号導体の他方の信号導体４０ｂに対応する一対のセンサ１１ｃ及びセンサ１１ｄと記憶部１２を有する。
すなわち、第１のセンサ１１ａ及び第３のセンサ１１ｃが対のセンサを構成する一方のセンサを構成し、実施の形態１における第１のセンサと同様に振る舞う。第２のセンサ１１ｂ及び第４のセンサ１１ｄが対のセンサを構成する他方のセンサを構成し、実施の形態１における第２のセンサと同様に振る舞う。一方の対のセンサ１１ａ、１１ｃと他方の対のセンサ１１ｂ、１１ｄにより、一対のセンサを構成する。
センサ１１ａからセンサ１１ｄは、ノイズの波形の時間変化を同時に測定する検出部である。

センサ１１ａのプローブ１１ａ１は、図７に示すように、伝送ケーブル４０の一方の信号導体４０ａの一端、つまり２点の観測点のうちの一端側の観測点に接続される。センサ１１ｂのプローブ１１ｂ１は、図７に示すように、伝送ケーブル４０の一方の信号導体４０ａの他端、つまり２点の観測点のうちの他端側の観測点に接続される。
センサ１１ｃのプローブ１１ｃ１は、図７に示すように、伝送ケーブル４０の他方の信号導体４０ｂの一端、つまり一端側の観測点に接続される。センサ１１ｄのプローブ１１ｄ１は、図７に示すように、伝送ケーブル４０の他方の信号導体４０ｂの他端、つまり他端側の観測点に接続される。

伝送ケーブル４０の特定位置にノイズが侵入すると，ノイズは伝送ケーブル４０の差動対の信号導体４０ａ、４０ｂを伝搬し、信号導体４０ａ、４０ｂの両端の観測点において、センサ１１ａからセンサ１１ｄが、時間対電圧としてノイズの波形を同時に観測する。

なお、差動対の信号導体として１対のものを示したが、差動対が２対以上である場合は、差動対の信号導体ごとに同様の構成とすればよい。

演算部３０は、測定部１０から同時に測定された一対の対のノイズの波形を受け、受けた一対の対のノイズの波形を時間反転し、伝送ケーブル（４０）の電気的特性を反映した解析設定・モデル入力部２０からの伝送線路モデル（４０Ｓ）において、２点の観測点を時間反転したノイズの信号源の位置とし、時間反転した波形を励振波形とした伝送路解析を実施し、当該伝送路解析結果から得たモード電圧値のピーク値の位置を伝送ケーブル（４０）へのノイズの侵入位置として出力する。

演算部３０におけるモード電圧値の演算は、時間反転した波形を、対のセンサの一方のセンサ１１ａ、１１ｃと他方のセンサ１１ｂ、１１ｄそれぞれにおいて、電圧の差にするための差動モードの波形と、電圧の和の１／２にするためのコモンモードの波形とする。
演算部３０により出力されるノイズの侵入位置を、差動モードの波形により得た差動モードの電圧値のうちのピーク値の位置であるモード変換位置と、前記コモンモードの波形により得たコモンモードの電圧値のうちのピーク値の位置であるコモンノイズ侵入位置とする。

モード電圧とは差動モード電圧及びコモンモード電圧を指す。
伝送ケーブル４０上の位置ｘにおける差動対の信号導体の電圧をそれぞれｖ1（ｘ）、ｖ2（ｘ）とすると、伝送ケーブル４０上の位置ｘにおける差動モード電圧ｖdiff（ｘ）は次式（１）である。
ｖdiff（ｘ）＝ｖ1（ｘ）－ｖ2（ｘ） （１）
また、コモンモード電圧ｖcomm（ｘ）は次式（２）である。
ｖcomm（ｘ）＝（ｖ1（ｘ）＋ｖ2（ｘ））／２ （２）

演算部３０は、時間反転信号演算部３１と、電圧分布演算部３２と、モード電圧演算部３５と、出力部３４を有し、ＣＰＵもしくはマイクロプロセッサにより構成される。
時間反転信号演算部３１及び電圧分布演算部３２は、実施の形態１と同様の機能を有する。
モード電圧演算部３５は、モード変換位置を得る機能と、コモンノイズ侵入位置を得る機能の両機能を備えている。なお、モード変換位置を得る機能と、コモンノイズ侵入位置を得る機能のいずれか一方の機能を備えるものであってもよい。

モード電圧演算部３５は、モード変換位置を得る機能において、電圧分布演算部３２からの時刻ｔの電圧電流分布、解析設定・モデル入力部２０により設定された微小時間Δｔマイナスした時刻（ｔ-Δｔ×ｎ）の電圧電流分布毎に、対のセンサの一方のセンサ（１１ａ、１１ｃ）と他方のセンサ（１１ｂ、１１ｄ）それぞれにおいて、電圧の差にするための差動モードの波形とし、上記（１）式に基づいて差動モード電圧ｖdiff（ｘ）を演算する。
電圧分布演算部３２による電圧電流分布の演算が終了すると、モード電圧演算部３５は、電圧分布演算部３２の演算が終了するまでに演算した微小時間Δｔ毎の差動モード電圧ｖdiff（ｘ）の電圧値のうちのピーク値の位置をモード変換位置として出力する。

一方、モード電圧演算部３５は、コモンノイズ侵入位置を得る機能において、電圧分布演算部３２からの時刻ｔの電圧電流分布、解析設定・モデル入力部２０により設定された微小時間Δｔマイナスした時刻（ｔ-Δｔ×ｎ）の電圧電流分布毎に、対のセンサの一方のセンサ（１１ａ、１１ｃ）と他方のセンサ（１１ｂ、１１ｄ）それぞれにおいて、電圧の和にするためのコモンモードの波形とし、上記（２）式に基づいてコモンモード電圧ｖcomm（ｘ）を演算する。
電圧分布演算部３２による電圧電流分布の演算が終了すると、モード電圧演算部３５は、電圧分布演算部３２の演算が終了するまでに演算した微小時間Δｔ毎のコモンモード電圧ｖcomm（ｘ）の電圧値のうちのピーク値の位置をコモンノイズ侵入位置として出力する。

出力部３４は、モード電圧演算部３５により特定されたシミュレータ上でのノイズのモード変換位置及びコモンノイズ侵入位置を、伝送ケーブル４０のノイズのモード変換位置及びノイズ侵入位置として、モニタ（図示せず）に出力する。

一般に、差動対の信号導体を有する伝送ケーブル４０へのノイズ侵入は、最初、コモンモード電圧として侵入し、伝送ケーブル４０上の不平衡部でモード変換され、差動モード電圧が発生する。
したがって、モード電圧演算部３５におけるコモンノイズ侵入位置を得る機能において得られたコモンモード電圧ｖcomm（ｘ）の電圧値のうちのピーク値の位置は、伝送ケーブル４０のノイズの侵入位置を特定する。
また、モード電圧演算部３５におけるモード変換位置を得る機能において得られた差動モード電圧ｖdiff（ｘ）の電圧値のうちのピーク値の位置は、伝送ケーブル４０のノイズのモード変換位置（非平衡部分）を特定する。

次に、ノイズ侵入位置推定装置１００の動作について説明する。
測定対象である伝送ケーブル４０に高周波ノイズが重畳されると、測定部１０の一対の対のセンサにおける一方のセンサ１１ａ、１１ｃと他方のセンサ１１ｂ、１１ｄは、伝送ケーブル４０における一対の信号導体の離隔した２点の観測点に接続された一対の対のプローブの一方のプローブ１１ａ１、１１ｃ１と他方の方のプローブ１１ｂ１、１１ｄ１を介して高周波ノイズを検出し、ノイズの波形の時間変化を同時に測定する。
一対の対のセンサにおける一方のセンサ１１ａ、１１ｃ及び他方のセンサ１１ｂ、１１ｄにより、同時に測定された時間変化のノイズの波形は記憶部に記憶される。ここまでのステップが測定ステップである。

記憶部１２に記憶された同時に測定された時間変化のノイズの波形は、演算部３０に読み出され、演算部３０は伝送ケーブル４０におけるノイズの侵入位置を推定する。
演算部３０におけるノイズの侵入位置を推定する動作を、図８に示したフローチャートにより説明する。

まず、ステップＳＴ１１により、時間反転信号演算部２１により、入力された同時に測定された一対のノイズの波形Ｎ１及びＮ３とＮ２及びＮ４それぞれが時間反転されて時間反転信号ＲＮ１及びＲＮ３とＲＮ２及びＲＮ４に変換される。

次に、ステップＳＴ１２により、電圧分布演算部３２が、解析設定・モデル入力部２０からの伝送線路モデル４０Ｓにおいて、伝送ケーブル４０の両端を時間反転信号ＲＮ１及びＲＮ３とＲＮ２及びＲＮ４の信号源の位置とする。電圧分布演算部３２は、時間反転信号演算部３１からの時間反転信号ＲＮ１及びＲＮ３とＲＮ２及びＲＮ４を励振波形とした時間を遡行するＦＤＴＤ法を用いた伝送路解析を実施する。まず、電圧分布演算部３２は、時間反転信号ＲＮ１及びＲＮ３とＲＮ２及びＲＮ４における時刻ｔにおける電圧電流分布を演算し、演算結果をモード電圧演算部３５に与える。

ステップＳＴ１３により、モード電圧演算部３５は、上記（１）式に基づき差動モード電圧ｖdiff（ｘ）を演算する。
ステップＳＴ１４により、モード電圧演算部３５は、上記（２）式に基づきコモンモード電圧ｖcomm（ｘ）を演算する。

次に、ステップＳＴ１５により、時間反転信号演算部３１からの時間反転信号ＲＮ１及びＲＮ３とＲＮ２及びＲＮ４における時刻ｔ-Δｔ（ｎ＝１）の電圧電流分布を演算し、演算結果をモード電圧演算部３５に与える。
ステップＳＴ１６により、モード電圧演算部３５は、差動モード電圧ｖdiff（ｘ）を、ステップＳＴ１７により、コモンモード電圧ｖcomm（ｘ）を演算し、ステップＳＴ１８に進む。

ステップＳＴ１８では、伝送路解析結果が終了条件、（ｔ-Δｔ×ｎ）≦０であるか、電圧分布演算部３２による演算の繰返回数を満たしたか、巻戻時間を満たしたかのいずれかを判定する。
終了条件を満足していない場合は、ｎの値に１プラスした値をΔｔに乗算し、ステップＳＴ１５に戻り、時刻ｔ－Δｔ×２（ｎ＝２）における時間反転信号ＲＮ１及びＲＮ３とＲＮ２及びＲＮ４における電圧電流分布を演算し、ステップＳＴ１６、ステツプＳＴ１７、ステップＳＴ１８と進み、ステップＳＴ１８により伝送路解析結果が終了条件を満足するまで、ステップＳＴ１８→ステップＳＴ１５→ステップＳＴ１６→ステップＳＴ１７→ステップＳＴ１８が繰り返される。
すなわち、電圧分布演算部３２では、時刻ｔから終了条件が満足するまで、過去にさかのぼって時間反転信号ＲＮ１及びＲＮ３とＲＮ２及びＲＮ４における電圧電流分布を演算する。

ステップＳＴ１８において、伝送路解析結果が終了条件を満足すると、ステップＳＴ１９に進み、モード電圧演算部３５により得た差動モード電圧ｖdiff（ｘ）の電圧値のうちのピーク値の位置をモード変換位置としてモニタに出力し、モード電圧演算部３５により得たコモンモード電圧ｖcomm（ｘ）の電圧値のうちのピーク値の位置をコモンノイズ侵入位置としてモニタに出力する
その結果、モニタには、伝送ケーブル４０における高周波ノイズのコモンノイズ侵入位置及びモード変換位置（非平衡部分）が表示され、伝送ケーブル４０における高周波ノイズの侵入位置を高精度に特定することができ、かつ、モード変換位置（非平衡部分）を特定することができ、より適切なノイズ対策を実施できる。
ステップＳＴ１１からステップＳＴ１８が演算ステップである。

なお、実施の形態２において、電圧分布演算部３２がモード変換位置を得る機能とコモンノイズ侵入位置を得る機能の両機能を備えたものとしたが、用途に応じて、両機能のうちのいずれか一方の機能を備えるものでもよい。

なお、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。

本開示に係るノイズ侵入位置推定装置は、高周波信号を伝搬する信号導体を一対有する平衡伝送路で用いられる伝送ケーブルに対して、高周波ノイズの伝送ケーブルの侵入位置を推定する装置に好適である。

１００ ノイズ源位置推定装置は、１０ 測定部、１１ａ 第１のセンサ、１１ｂ 第２のセンサ、１１ｃ 第３のセンサ、１１ｄ 第４のセンサ、１１ａ１～１１ｄ１ プローブ、１２ メモリ、２０ 解析設定・モデル入力部、３０ 演算部、３１ 時間反転信号演算部、３２ 電圧分布演算部、３３ ピーク検出部、３４ 出力部、３５ モード電圧演算部、４０ 伝送ケーブル。

Claims (3)

1. 対の信号導体を有する伝送ケーブルの離隔した２点の観測点における伝送ケーブル上のノイズの波形の時間変化を同時に測定する一対の対の検出部を有する測定部と、
   前記測定部から同時に測定された一対の対のノイズの波形を受け、受けた一対の対のノイズの波形を時間反転し、前記伝送ケーブルの電気的特性を反映した伝送線路モデルにおいて、前記２点の観測点を時間反転したノイズの信号源の位置とし、時間反転した波形を励振波形とした伝送路解析を実施し、当該伝送路解析結果から得たモード電圧値のうちのピーク値の位置を前記伝送ケーブルへのノイズの侵入位置として出力する演算部と、
   を備え、
   前記演算部におけるモード電圧値の演算は、時間反転した波形を、対の検出部の一方の検出部と他方の検出部それぞれにおいて電圧の和の１／２にするためのコモンモードの波形として演算し、
   前記演算部により出力されるノイズの侵入位置を、前記コモンモードの波形により実施された伝送路解析結果から得たコモンモードの電圧値のうちのピーク値の位置であるコモンノイズ侵入位置としたノイズ侵入位置推定装置。
2. 差動対の信号導体を有する伝送ケーブルの離隔した２点の観測点における伝送ケーブル上のノイズの波形の時間変化を同時に測定する一対の対の検出部を有する測定部と、
   前記測定部から同時に測定された一対の対のノイズの波形を受け、受けた一対の対のノイズの波形を時間反転し、前記伝送ケーブルの電気的特性を反映した伝送線路モデルにおいて、前記２点の観測点を時間反転したノイズの信号源の位置とし、時間反転した波形を励振波形とした伝送路解析を実施し、当該伝送路解析結果から得たモード電圧値のうちのピーク値の位置を前記伝送ケーブルへのノイズの侵入位置として出力する演算部と、
   を備え、
   前記演算部におけるモード電圧値の演算は、時間反転した波形を、対の検出部の一方の検出部と他方の検出部それぞれにおいて、電圧の差にするための差動モードの波形と、電圧の和の１／２にするためのコモンモードの波形として演算し、
   前記演算部により出力されるノイズの侵入位置を、前記差動モードの波形により得た差動モードの電圧値のピーク値の位置であるモード変換位置と、前記コモンモードの波形により得たコモンモードの電圧値のピーク値の位置であるコモンノイズ侵入位置としたノイズ侵入位置推定装置。
3. 差動対の信号導体を有する伝送ケーブルの離隔した２点の観測点における伝送ケーブル上のノイズの波形の時間変化を同時に測定する測定ステップと、
   前記測定ステップにより同時に測定された一対の対のノイズの波形を時間反転し、前記伝送ケーブルの電気的特性を反映した伝送線路モデルにおいて、前記２点の観測点を前記時間反転したノイズの信号源の位置とし、前記時間反転した波形を電圧の差にするための差動モードの波形とし、前記時間反転した波形を電圧の和の１／２にするためのコモンモードの波形とし、前記差動モードの波形により得た差動モードの電圧値のうちのピーク値の位置を前記伝送ケーブルのモード変換位置とし、前記コモンモードの波形により得たコモンモードの電圧値のうちのピーク値の位置を前記伝送ケーブルへのコモンノイズ侵入位置とする演算ステップと、
   を備えたノイズ侵入位置推定方法。

Images