JPH0918581A - 加入者線インピーダンス測定方法及び測定回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 加入者線インピーダンスを高速に、かつベル
回路の逆起電力とハムノイズの影響を受けずに測定す
る。 【解決手段】 一対の加入者線の各々にスイッチＳＷ
ｔ，ＳＷｒを介して制御電流源ＣＵＲから測定電流を供
給し加入者線電圧、電流値を測定する。測定期間を前半
と後半に分け、各期間の電圧、電流の平均値を検出し、
更に、各期間の開始時と終了時における電圧値の差を検
出する。制御電流源ＣＵＲを制御手段ＦＩＬで、電流値
の時間的変化率が一定値以下となるように制御する。あ
らかじめ設定した数式に従って前記検出値を用い、加入
者線と端末の合成された等価抵抗と等価容量を算出す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は通信線の測定、特
に、加入者線の試験に利用する。本発明はメタリック対
線のインピーダンス測定技術に関し、特に、メタリック
対線の線間インピーダンス、片線と対地間インピーダン
スの測定方法及び測定回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来例の加入者線インピーダンス測定回
路は、加入者線に一定速度で変化する電圧を加え、その
印加期間内の加入者線電流の平均値から容量を算出する
過程と、加入者線に一定電圧を加え、その印加期間内の
加入者線電流の平均値から抵抗を算出する過程を含む回
路方式である（特開平０３−１６３３６９号公報参
照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この従来の加入者線イ
ンピーダンス測定回路では、測定期間の途中で印加電圧
を一定速度で変化する波形から一定レベル値に変えると
いう操作が必要であり、そのための回路が複雑であっ
た。

【０００４】また、低出力インピーダンスの電圧源で加
入者線を駆動しているため、加入者線に商用電源のハム
ノイズが重畳しているとき、ハムノイズ電流が電圧源に
流れ込み、それが自回路や電源ライン経由により他回路
に悪影響を及ぼす問題があった。印加電圧に基づく測定
電流は電話機内のベル回路が鳴動しないように１ｍＡ程
度以下に設定される場合が普通であるが、ハムノイズ電
流は環境条件にもよるが最大で１０ｍＡ程度が流れ、そ
の結果、測定電流よりハムノイズ電流のレベルが１桁高
く、回線電流の測定誤差の原因となっていた。

【０００５】また、電圧源にはハムノイズ（交流電流）
と測定用の直流電流との和電流が流れ、それらの合成電
流の方向は測定回路にとって、吐き出しと吸い込みの両
方向となる。一般に、電流の方向が片方向の回路より
は、両方向の回路は電流バッファ等の設計がしにくく、
そのため電圧源回路が複雑となってしまう欠点があっ
た。

【０００６】本発明は、このような背景で行われたもの
であって、加入者線のインピーダンスの高速測定が可能
なインピーダンス測定方法及びその測定回路を提供する
ことを目的とする。

【０００７】また、本発明は過渡ノイズの発生を防止し
測定精度が高いインピーダンス測定方法及びその測定回
路を提供することを目的とする。

【０００８】そして、本発明はハムノイズの影響を受け
にくいインピーダンス測定方法及びその測定回路を提供
することを目的とする。

【０００９】更に、本発明は回路構成を簡単化できるイ
ンピーダンス測定方法及びその測定回路を提供すること
を目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明の加入者線インピーダンス測定方法は、加入者線
に電流源を接続し、その加入者線の過渡状態を所定期間
にわたり測定する加入者線インピーダンス測定方法にお
いて、前記加入者線の過渡状態における複数の期間のそ
れぞれの始めと終りの加入者線の電圧差と、平均電圧又
は平均電圧と平均電流を測定し、この測定値と加入者線
の過渡状態を表す数式とに基づいて加入者線インピーダ
ンスを算出することを特徴とする。

【００１１】また、本発明の加入者線インピーダンス測
定方法は、前記電流源の加入者線への接続時の電流の時
間的変化率を一定値以下に制御することを特徴とする。

【００１２】そして、前記本発明は、一対の加入者線の
一方を前記電流源、他方を地気又は開放として加入者線
線間インピーダンス又は加入者線対地間インピーダンス
を測定するように構成するのが望ましい。

【００１３】更に、本発明において前記複数の期間は、
加入者線に定電流源を接続した時点からの連続する過渡
状態での一定期間の前半と後半とし、また、前記複数の
期間は、ハムノイズ周期の正数倍の期間とするのが望ま
しい。

【００１４】本発明の加入者線インピーダンス測定回路
は、加入者線に接続する電流源と、加入者線の複数の異
なる期間の過渡状態の平均電圧又は平均電圧と平均電流
を保持する平均値保持手段と、加入者線の前記複数の期
間の始めと終りの電圧をそれぞれ保持する電圧保持手段
と、前記各保持手段に保持された測定値と加入者線の過
渡状態を表す数式により加入者線のインピーダンスを算
出する演算手段とを有することを特徴とする。

【００１５】また、本発明の加入者線インピーダンス測
定回路の電流源には、加入者線への接続時に電流の時間
的変化率が一定値以下に制限する制御手段を設けるのが
望ましい。

【００１６】そして、前記加入者線の端子を前記電流源
の端子、接地端子又は開放端子に接続する切替スイッチ
を設けるのが望ましい。

【００１７】より具体的には、本発明は、一対の加入者
線の各々に、スイッチを介して制御電流源を接続し、そ
の加入者線の過渡電圧と過渡電流の各サンプル値を所定
期間に渡り測定する加入者線インピーダンス測定方式で
ある。所定期間を前期と後期に分け、その前半期間と後
半期間の夫々における電圧及び電流の平均を検出して保
持しておき、更に、前半期間の終了時と開始時における
電圧の差、及び、後半期間の終了時と開始時における電
圧の差とを夫々検出し保持しておき、保持した値から一
定の数式に従って演算を行なう。同時に、制御電流源か
ら供給される測定電流を、時間的変化率が一定値以下に
なるように制御し、また、前記前半測定時間、および後
半測定時間はハムノイズ周期の整数倍に設定されること
を特徴とする加入者線インピーダンス測定方式である。

【００１８】本発明は上記の構成により回線の電圧、電
流の過渡応答波形からインピーダンスを計算により算出
するため、回線に供給する測定電流と回線応答電圧とが
安定するまで待たなくてよく、測定時間を短縮できる。

【００１９】また、測定電流の供給開始時に、端末にお
ける過渡ノイズの発生を防止でき、測定精度が向上す
る。

【００２０】また、所望の測定タイミングにおける電圧
値又はそのサンプル値等により加入者線インピーダンス
を測定することから、回路構成としては、電圧（サンプ
ル）値と電流（サンプル）値の保持手段により回路が構
成できるため、簡単な回路構成により加入者線インピー
ダンス測定回路を実現することができる。また、加入者
線に商用ハムノイズが重畳しているときでも、このハム
ノイズの周期の整数倍の測定タイミングを用いることに
より、電圧（サンプル）値、電流（サンプル）値の平均
値にはハムノイズが相殺され現われなくなり、また、前
半、及び、後半測定期間の終了時と開始時にはハムノイ
ズの位相が一致するため、両タイミングにおける電圧値
の減算によりハムノイズの影響を除去することができ
る。

【００２１】

【発明の実施の形態】本発明の第１の実施の形態を図１
〜図３を参照して説明する。図１は本発明の第１の実施
の形態のブロック図である。

【００２２】本実施の形態は、加入者線ＳＬ０およびＳ
Ｌ１に定電流源Ｉを接続し、その加入者線ＳＬ０および
ＳＬ１の過渡電圧を所定時間にわたり測定する加入者線
インピーダンス測定方法である。

【００２３】ここで、本実施の形態の特徴とするところ
は、加入者線ＳＬ０およびＳＬ１に電圧を印加してから
過渡電圧の変化が終了するまでの期間の前半および後半
に区分し、その前半時間およびその後半時間におけるそ
れぞれの平均電圧を検出して保持しておき、前記前半時
間の始めおよび終わりの電圧の電圧差と、前記後半時間
の始めおよび終わりの同電圧差を保持しておき、保持し
た値から一定の数式にしたがって演算を行うところにあ
る。

【００２４】この加入者線インピーダンス測定方法を実
現するための加入者線インピーダンス測定回路は、定電
流源Ｉが接続された被測定加入者線ＳＬ０およびＳＬ１
の過渡電圧の前半平均値、後半平均値、定電流源Ｉの接
続時の電圧値、前記前半経過時の電圧値、および前記後
半経過時の電圧値をそれぞれ保持する手段としての電圧
値保持回路Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３、Ｈ４、Ｈ５と、この電圧
値保持回路Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３、Ｈ４、Ｈ５に保持された
値から加入者線インピーダンスを算出する手段としての
演算部ＤＳＰとを備えている。

【００２５】前記前半測定時間または前記後半測定時間
は、ハムノイズ周期の整数倍に設定されている。

【００２６】次に、本実施の形態の動作を図２および図
３を参照して説明する。図２は測定タイミングと加入者
線電圧との関係を示す図である。横軸に時間をとり、縦
軸に加入者線電圧をとる。図３は加入者線と端末との合
成インピーダンスを抵抗Ｒと容量Ｃとの等価並列回路と
してモデル化した図である。加入者線ＳＬ０を接地し、
加入者線ＳＬ１をスイッチＳＷ０を介して定電流源Ｉに
接続する。定電流源Ｉは局電源Ｖ_BB（通常−４８Ｖ）に
接続されている。測定開始に先立ち加入者線ＳＬ０、Ｓ
Ｌ１と端末電話機ＴＥＬとに蓄積されている電荷を放電
させるため放電回路ＤＩＳ側に、スイッチＳＷ０を切替
え接続し、放電終了後に測定を開始する。加入者線電圧
Ｖ（負）の時刻０からＴまでの平均電圧Ｖ₁ を平均値検
出回路ＡＶＲで検出し、ホールド回路Ｈ１で保持する
（前半測定）。同様に時刻Ｔから２Ｔまでの平均電圧Ｖ
₂ を平均値検出回路ＡＶＲで検出し、ホールド回路Ｈ２
で保持する（後半測定）。同時に時刻０、Ｔ、２Ｔの各
々の電圧サンプル値Ｖ₀ 、Ｖ_T 、Ｖ_2Tをホールド回路Ｈ
３、Ｈ４、Ｈ５でそれぞれ保持する。

【００２７】これらホールド回路の出力の差を各々加算
器ＡＤで検出して、それぞれ差電圧ΔＶ₁ 、ΔＶ₂ を求
める。続いて、加入者線ＳＬ０、ＳＬ１と端末電話機Ｔ
ＥＬの合成等価抵抗Ｒと合成等価容量Ｃとを演算部ＤＳ
Ｐで算出する。

【００２８】

【数１】 Ｉ＝定電流値、Ｔ＝測定単位時間 上式（１）、（２）から明らかなように、測定単位時間
Ｔをハムノイズ周期の整数倍に選ぶことにより、ハムノ
イズは平均電圧Ｖ₁ 、Ｖ₂ および差電圧ΔＶ₁ 、ΔＶ₂
からキャンセルされる。また、定電流源Ｉは交流に対し
高インピーダンスなためハムノイズ電流は本回路に流れ
込まない。

【００２９】測定電流Ｉは、アース→加入者線ＳＬ０→
端末電話機ＴＥＬ→加入者線ＳＬ１→スイッチＳＷ０→
定電流源Ｉ→電源Ｖ_BB→アースのルートで流れる。電圧
測定部は、いずれも高インピーダンスで構成し測定電流
が漏れないようにしておく。ハムノイズが重畳しても測
定電流は常に一定で同一方向にしか流れない。

【００３０】図２に示すように、ｔ＝０から測定を開始
する（それ以前はスイッチＳＷ０が低抵抗の放電回路Ｄ
ＩＳに接続され、寄生電荷は放電されている）。測定開
始とともに定電流Ｉが上記ルートを流れ、加入者線ＳＬ
１の対地電圧Ｖは徐々に０Ｖから負に下降していく。ハ
ムノイズがない場合を点線で示す。ハムノイズが重畳し
ているときは、実線の様な波形となる（ハムノイズ源は
図示していない）。

【００３１】ｔ＝０のときの電圧Ｖ₀ はハムノイズその
ものである。ハムノイズの周期性よりｔ＝Ｔのときの電
圧Ｖ_T にはやはり同一レベルのハムノイズＶ₀ が重畳し
ている。したがって、電圧サンプル値の差、Ｖ_T −Ｖ₀
はハムノイズがキャンセルされ、本来あるべき電圧値を
示している。ｔ＝２Ｔの時刻においても同様であり、Ｖ
_2T−Ｖ_T にハムノイズは含まれない（ハムノイズは、測
定中同一レベルであるため）。

【００３２】次に、上記計算式について図３を用いて説
明する。図３は加入者線と端末との合成インピーダンス
を抵抗Ｒと容量Ｃとの等価並列回路でモデル化したもの
であり、ここに定電流Ｉを流す。抵抗Ｒ、容量Ｃを流れ
る電流をそれぞれＩ_R 、Ｉ_Cとし、加入者線電圧をＶ
（負）とすると、

【００３３】

【数２】 となる。（７）、（８）式よりＣとＲを求めると、
（１）、（２）式が得られる。

【００３４】次に、本発明の第２の実施の形態を図４〜
図１２を参照して説明する。図４は本発明の第２の実施
の形態を示すブロック図である。端子Ｔ、Ｒに一対の加
入者線を接続し、スイッチＳＷｔ、ＳＷｒを介して制御
電流源ＣＵＲから測定用電流を供給する。スイッチＳＷ
ｔ、ＳＷｒで加入者線を接地するか、開放するか、制御
電流源ＣＵＲに接続するかを独立に切替える。制御電流
源ＣＵＲが加入者線に供給する測定電流を制御手段ＦＩ
Ｌにより時間的変化率が一定値以下となるように制御す
る。測定開始時に制御端子ＣＴＬからの信号で制御手段
ＦＩＬを起動する。

【００３５】加入者線の電圧をサンプラーＳＡＭ０によ
りある周期Δｔ毎にサンプリングし、Ａ／Ｄ（アナログ
／デジタル）変換し、平均値検出手段ＡＶＲ＿Ｖに導
き、測定期間の前半期間と後半期間ごとに平均値を計算
し、スイッチＳＷｖを切替えて、前半期間の平均値をレ
ジスタＲＥＧ０に、後半期間の平均値をレジスタＲＥＧ
１に蓄積する。

【００３６】更に、各半期間の開始時と終了時にのみ電
圧サンプル値を通過させるサンプラーＳＡＭ＿Ｔを介し
て、まず前半期間の開始時のサンプル値をレジスタＲＥ
Ｇ＿Ｔに保持しておき、前半期間終了時に、このときの
サンプル値からＲＥＧ＿Ｔの保持値を減算し、スイッチ
ＳＷｓを介して、レジスタＲＥＧ２に前半期間の電圧差
として蓄積する。

【００３７】次に、後半期間開始時のサンプル値をＲＥ
Ｇ＿Ｔに保持し、後半期間終了時に、このときのサンプ
ル値からＲＥＧ＿Ｔの保持値を減算し、ＳＷｓを切替え
レジスタＲＥＧ３に後半期間の電圧差として蓄積する。
なお、前半期間終了時と後半期間開始時とは同一タイミ
ングである。

【００３８】同様に、サンプラーＳＡＭ１により、加入
者線電流をサンプリング周期Δｔ毎にサンプリングし、
Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換し、平均値検出手段
ＡＶＲ＿Ｉにより、まず、前半期間の平均値を計算し
て、ＳＷｉを介して、レジスタＲＥＧ４に蓄積する。同
様に、後半期間の平均値を計算し、ＳＷｉを切替え、レ
ジスタＲＥＧ５に蓄積する。

【００３９】全測定期間が終了した時点で、各レジスタ
ＲＥＧ０〜５に保持されている値を用い、デジタル信号
処理手段ＤＳＰにより、加入者線の抵抗値と容量値とを
後述の計算式を用いて計算し、抵抗値をＲＥＳ端子か
ら、容量値をＣＡＰ端子から出力する。

【００４０】ここでＡ／Ｄ変換器を用いるのは、後述の
インピーダンス計算をデジタル信号処理手段ＤＳＰで容
易にするために電圧サンプル値、電流サンプル値をデジ
タルで扱うためである。アナログ値のままアナログ処理
する場合にはＡ／Ｄ変換器を用いずともよい。

【００４１】次に、図４の各ブロック回路の一具体例を
図５、６で説明する。

【００４２】図５は電圧、電流のサンプル値の平均値を
計算する平均値検出手段ＡＶＲ＿Ｖ，ＡＶＲ＿Ｉブロッ
クの一例である。同図において、サンプル値は、加算器
で、１サンプル毎に、それ以前の加算結果に加算され
て、サンプリング周期Δｔと等しい遅延時間Δｔを有す
るレジスタに保持される。前半期間の終了時にレジスタ
には、前半期間のサンプル値の全累積結果が保存されて
いる。これをサンプルの総数Ｎで除して相加平均を求め
て出力する。後半期間の開始前に、このレジスタを初期
化し、同様にして後半期間の平均値を計算する。

【００４３】本例では、説明の簡略化のため、前半期間
と後半期間を等しく設定し、どちらもサンプル数をＮと
しているが、サンプル数が前半期間と後半期間とで異っ
ていても何等問題ない。以下の説明では、説明の簡略化
のため、サンプル数が等しいとする。

【００４４】次に、放電回路ＤＩＳ、制御電流源ＣＵ
Ｒ、制御手段ＦＩＬの一構成例を図６に示す。

【００４５】測定に先立ち、スイッチＳＷｔ、ｒをとも
に放電回路ＤＩＳに接続し、加入者線の寄生容量や電話
機の容量に充電している電荷を徐々にアースへ放電させ
る。放電回路ＤＩＳはダイオードブリッジと可変電圧源
Ｖ_BBとから構成される。Ｖ_BBは初期電圧が例えば−４８
Ｖ程度であり、徐々に０Ｖへ上昇する電圧である。加入
者線は一般に電話交換機等の装置から負電圧が印加され
ているため、対地間の寄生電荷は加入者線側が負極性で
ある。そのため、Ｖ_BB接続のダイオードが導通すること
により放電する。

【００４６】他方、線間の蓄積電荷については、仮に、
加入者線端子Ｔ側が正極性で加入者線端子Ｒ側が負極性
ならば、放電電流は、Ｖ_BBの負側端子→Ｖ_BBとＲ端子間
のダイオード→Ｒ端子→線間容量（図示せず）→Ｔ端子
→Ｔ端子とアース間のダイオード→アース、のルートで
流れ、線間電荷が放電する。逆極性で充電していた場合
は上記とダイオードブリッジが逆の動作をし、やはり寄
生電荷が放電する。その後、制御手段ＦＩＬを起動信号
ＣＴＬで動作させて測定電流を供給開始する。

【００４７】制御手段ＦＩＬは基準電源Ｅ、スイッチＳ
Ｗ、抵抗Ｒ０、容量Ｃ０とから構成され、外部からの起
動信号ＣＴＬによりＳＷを基準電源側へ倒し、Ｒ０、Ｃ
０からなるローパスフィルタへ一定電圧Ｅを入力する。
ローパスフィルタ出力をＣ０端子から取出し、オペアン
プＯＰＡの正相入力端子へ供給する。ＯＰＡの出力端子
は電界効果トランジスタＦＥＴのゲートに、ＯＰＡの逆
相入力端子はＦＥＴのソースに各々接続されており、オ
ペアンプＯＰＡは出力段に電流バッファ用のＮチャネル
電界効果トランジスタＦＥＴを備えた電流源として動作
する。測定電流はＦＥＴのドレインから流れ込み、制限
抵抗Ｒ１を通って、電圧源Ｖ_BB（一般にＶ_BB＝−４８
Ｖ）に流れ込んでアースへ戻る。オペアンプＯＰＡはボ
ルテージフォロワとして動作するため、Ｖ_BBを基準とし
たときに、ローパスフィルタの出力電圧がＶのとき、制
限抵抗Ｒ１の両端電圧もＶとなるので、この抵抗に流れ
る電流Ｉは

【００４８】

【数３】Ｉ＝Ｖ／Ｒ１ …（９） となる。ＯＰＡの入力端子とＦＥＴのゲートはともに高
インピーダンスのため、それらに流れる電流は無視で
き、したがって、この電流Ｉは制御電流源ＣＵＲが供給
する測定電流Ｉに等しい。この電流Ｉは抵抗Ｒ１の電圧
降下Ｖとして検出され、電圧コンバータＣＮＶで対アー
ス電圧Ｖに変換してサンプラーＳＡＭ１へ出力する。Ｃ
ＮＶは２入力端子間の電圧Ｖをアース基準の電圧Ｖに変
換する機能を持ち、一般的にはレベルシフタで構成され
る。

【００４９】次に、図４を参照して、回路動作を説明す
る。初めに、線間のインピーダンスを測定する場合を説
明する。スイッチＳＷｔを接地し、スイッチＳＷｒをＣ
ＵＲに接続し線間に測定電流を流す。

【００５０】この構成のとき、測定電流は、アース→Ｓ
Ｗｔ→加入者線端子Ｔ→加入者線（図示せず）→電話機
等の端末（図示せず）→加入者線（図示せず）→加入者
線端子Ｒ→ＳＷｒ→ＣＵＲ→アース、の順に流れる。こ
れをここで、ノーマル測定という。

【００５１】加入者線は、一般に、銅線でできており銅
の直流抵抗がある。電話機が接続されて、オフフック状
態のときは、主にマイクロフォンのカーボン抵抗が、直
流抵抗として測定される。これらの抵抗に測定電流が流
れると、それに対応する電圧が発生する。オンフック状
態のときは、ベル回路の直流阻止容量と加入者線抵抗と
の合成インピーダンスとなる。

【００５２】次に、スイッチＳＷｒを接地し、スイッチ
ＳＷｔを制御電流源ＣＵＲに接続して測定する場合を説
明する。

【００５３】この構成のとき、測定電流は、アース→Ｓ
Ｗｒ→加入者線端子Ｒ→加入者線（図示せず）→電話機
等の端末（図示せず）→加入者線（図示せず）→加入者
線端子Ｔ→ＳＷｔ→ＣＵＲ→アース、の順に流れる。こ
れをここで、レバース測定という。

【００５４】ノーマル測定とレバース測定では、端末を
含めた加入者線に流れる測定電流の方向が逆になるだけ
である。端末にダイオード等の非線形素子が使用されて
いる場合に測定結果に差がでる。この差を検出すること
により、非線形素子が使用されていることを認識でき
る。

【００５５】次に、スイッチＳＷｒを開放、スイッチＳ
ＷｔをＣＵＲに接続して測定する場合を説明する。

【００５６】この構成のとき、測定電流は、アース→加
入者線対地間インピーダンス（図示せず）→加入者線
（図示せず）→加入者線端子Ｔ→ＳＷｔ→ＣＵＲ→アー
ス、の順に流れる。

【００５７】この構成のとき、加入者線Ｔ端子と対地間
のインピーダンスが測定される。

【００５８】片線と対地間のインピーダンスは主に、寄
生容量と絶縁抵抗である。

【００５９】次に、ＳＷｔを開放、ＳＷｒをＣＵＲに接
続して測定する場合を説明する。

【００６０】この構成のとき、測定電流は、アース→加
入者線対地間インピーダンス（図示せず）→加入者線
（図示せず）→加入者線端子Ｒ→ＳＷｒ→ＣＵＲ→アー
ス、の順に流れる。

【００６１】この構成のとき、加入者線Ｒ端子と対地間
のインピーダンスが測定される。

【００６２】上記のように、ＳＷｔ、ＳＷｒを切替える
ことにより、加入者線線間インピーダンス、加入者線対
地間インピーダンスを測定できる。

【００６３】上記のいずれかの構成で、ＣＵＲから測定
電流を供給し、加入者線に発生する電圧を測定し、その
電圧サンプル値と測定電流サンプル値とを記録し、以下
の計算式で抵抗、容量を計算する。ここでいう抵抗、容
量とは、加入者線と端末との合成インピーダンスを抵抗
Ｒと容量Ｃとの並列回路に等価的に表したときのそれら
の値である。

【００６４】さて、前半期間の開始時を時刻ｔ＝０と
し、前半期間の終了時と後半期間の開始時をｔ＝Ｔ、後
半期間の終了時をｔ＝２Ｔとする。この期間をΔｔ時間
毎にサンプリングし、前半期間、後半期間のサンプル数
をともにＮとすると、Ｎ・Δｔ＝Ｔである。

【００６５】ｔ＝ｉ（ｉ＝０，１，２，…，Ｎ，Ｎ＋
１，…，２Ｎ）のときの電圧のサンプル値をＶ_i とすれ
ば、電圧のサンプル値の時系列は、 Ｖ₀ 、Ｖ₁ 、Ｖ₂ 、…、Ｖ_N 、Ｖ_N+1 、…、Ｖ_2N となり、Ｖ₁ 、…、Ｖ_N が前半期間の、Ｖ_N+1 、…、Ｖ
_2Nが後半期間のサンプルである。

【００６６】同様に、電流のサンプル値をＩｉ（ｉ＝
０，１，２，…，Ｎ，Ｎ＋１，…，２Ｎ）とすれば、そ
の時系列は、 Ｉ₀ 、Ｉ₁ 、Ｉ₂ 、…、Ｉ_N 、Ｉ_N+1 、…、Ｉ_2N となり、Ｉ₁ 、…、Ｉ_N が前半期間の、Ｉ_N+1 、…、Ｉ
_2Nが後半期間のサンプルである。

【００６７】ここで、電圧の前半期間の平均値をＶｆ、
後半期間の平均値をＶｂとし、電流の前半期間の平均値
をＩｆ、後半期間の平均値をＩｂとして、更に、電圧の
前半期間の終了時と開始時の差をΔＶｆ、後半期間の終
了時と開始時の差をΔＶｂとすると、

【００６８】

【数４】 となる。抵抗、容量の計算式は、導出は後述するが結果
を示すと、

【００６９】

【数５】 抵抗Ｒ＝（ΔＶｂ・Ｖｆ−ΔＶｆ・Ｖｂ）／（ΔＶｆ・Ｉｂ−ΔＶｂ・Ｉｆ） …（１６） 容量Ｃ＝（Ｖｆ・Ｉｂ−Ｖｂ・Ｉｆ）・Ｔ／（ΔＶｆ・Ｖｂ−ΔＶｂ・Ｖｆ） …（１７） となる。これらの式により抵抗と容量を計算する。

【００７０】上記の各値と図４のレジスタＲＥＧ０〜５
との対応は、明らかに、 ＲＥＧ０…Ｖｆ、 ＲＥＧ１…Ｖｂ、 ＲＥＧ２…ΔＶｆ、 ＲＥＧ３…ΔＶｂ、 ＲＥＧ４…Ｉｆ、 ＲＥＧ５…Ｉｂ である。

【００７１】上式（１０）〜（１７）で明らかなよう
に、ハムノイズが重畳していても、測定期間がハムノイ
ズの周期の整数倍のため、影響が現れない。つまり、平
均値には正成分と負成分とがキャンセルされ、影響が現
れない。電圧差にも、Ｖ₀ 、Ｖ_T 、Ｖ_2Tにハムノイズの
同一位相の値が含まれているため減算でキャンセルされ
て、やはり影響が出ない。

【００７２】次に、図７、８の本実施の形態のタイミン
グチャートを参照して説明する。図７は制御電流波形で
ある。前述の如く、（９）式のとおり、ＦＩＬ回路の出
力波形と同じである。このときの加入者線電圧の一例を
図８に示す。図８は加入者線電圧が時間とともに下降し
ていくことを表している。制御電流源ＣＵＲが負電圧Ｖ
_BBに接続しているため測定電流はＣＵＲへ流れ込む方向
であり、したがって、加入者線電圧は負極性となる。図
８の点線がハムノイズがない場合を示している。ここに
ハムノイズが重畳すると実線に示したように波打った波
形となる。時刻ｔ＝０のとき、電圧サンプル値はＶ₀ で
あり、ハムノイズのため一般に０ボルトでない。しか
し、時刻ｔ＝Ｔのとき、即ち、前半期間と後半期間との
境では、電圧サンプル値はＶ_T となるが、前半期間はハ
ムノイズの整数倍のため、時刻ｔ＝０のときハムノイズ
と同じハムノイズを含んでいる。同様に、後半期間の終
了時の電圧サンプル値はＶ_2Tとなり、やはり、この中の
ハムノイズはｔ＝Ｔのときと同じ値である。したがっ
て、前半期間と後半期間の各々の開始時と終了時におけ
る電圧の差にはハムノイズは含まれない。

【００７３】次に、制御電流源の作用について説明す
る。

【００７４】図９、１０は制御電流源を使用しない場合
の測定電流と加入者線電圧の一例である。図９の場合は
短時間で測定電流を０からある一定値に立ち上げてい
る。この場合、往々にして、加入者線電圧には、図１０
に示すような、過渡ノイズが発生する。その理由は、図
１１に示す電話機のベル回路に主な原因がある。即ち、
ベル回路の電磁石のコイルがインダクタンスＬを有する
ため、電流Ｉの変化に対し、

【００７５】

【数６】Ｖ＝Ｌ×ｄＩ／ｄｔ …（１８） なる逆起電力Ｖを発生する。Ｌは数ヘンリーの値を有す
るため、（１８）式より明らかなように、Ｉの時間的変
化が急俊であれば、Ｖに比例して増大し、それが加入者
線インピーダンスや端末内のインピーダンスと相互作用
し、結果として過渡ノイズを発生させる元となる。

【００７６】例えば、Ｌ＝１１０Ｈ［ヘンリー］とし
て、Ｉ＝１ｍＡ、立上がり時間を１ｍＳとすると、ベル
回路のインダクタンスの逆起電力は、（１８）式からＶ
＝１１０Ｈ×１ｍＡ／１ｍＳ＝１１０ボルトとなる。

【００７７】それに対し、本来測定しようとする加入者
線電圧は、例えば、加入者線と端末との合成抵抗を１ｋ
Ωとすると、Ｉ＝１ｍＡを流したとき、加入者線電圧＝
１ｍＡ×１ｋΩ＝１ボルトであり、上記逆起電力よりは
２桁小さい。そのため過渡ノイズにより大きな測定誤差
が発生することとなる。

【００７８】図１０に示すように、この過渡ノイズの発
生時刻はｔ＝０の直後であり、そのときの電圧サンプル
値Ｖ₀ にこの過渡ノイズが含まれてしまう。明らかにｔ
＝Ｔ及び２Ｔの時刻にはもはやこの過渡ノイズは終了し
ており、従ってＶ_T 、Ｖ_2Tには過渡ノイズが含まれない
ため、電圧差を計算してもキャンセルされずにこの過渡
ノイズが残り、その結果、演算結果に大きな誤差をもた
らす。

【００７９】加入者線インピーダンスの測定は、線路の
短絡・開放障害の検出、電話機の接続の有無を検出する
ことが目的である。ベル回路のインダクタンスは測定電
流を緩かに変化させて供給すれば、等価的に直流を供給
していることと同じこととなり、コイルの逆起電力が十
分小さくなって無視でき、単純に巻き線抵抗が測定さ
れ、インダクタンスの効果は現れない。そのため、本方
式の測定はインダクタンスに邪魔されずに直流阻止容量
が測定される。この容量は電話機で一定の値に決められ
ているため、容量値を知ることにより、電話機が何台接
続されているかを検出できる。

【００８０】さて、インピーダンス計算式について、図
１２を用いて導出を説明する。

【００８１】図１２は加入者線と端末の合成インピーダ
ンスを抵抗Ｒと容量Ｃの並列回路で表したものである。
ここに、電流Ｉを流す。抵抗Ｒ、容量Ｃを流れる電流を
夫々Ｉ_R 、Ｉ_C とし、加入者線電圧をＶ（負）とする
と、時間をｔとして、

【００８２】

【数７】 Ｉ＝Ｉ_R ＋Ｉ_C …（１９） Ｉ_R ＝−Ｖ／Ｒ …（２０） Ｉ_C ＝−Ｃ・ｄＶ／ｄｔ …（２１） となる。ここで（２０）、（２１）式を（１９）式へ代
入すれば

【００８３】

【数８】Ｉ＝−Ｖ／Ｒ−Ｃ・ｄＶ／ｄｔ …（２２） となる。（２２）式をｔ＝０〜Ｔ（前半期間）間、ｔ＝
Ｔ〜２Ｔ（後半期間）間にわたって積分すると、

【００８４】

【数９】 となる。

【００８５】（２３）、（２４）式よりＣとＲを求め、
積分を緩和に変えることにより、（１６）、（１７）式
が得られる。

【００８６】以上、本発明の一実施の形態の動作におい
て、加入者線に電流源を接続した後、一定期間の間、第
１の実施の形態においては加入者線の電圧を、また、第
２の実施の形態においては電圧と電流を測定することで
加入者線のインピーダンスを測定するものである。そし
て、本発明の第１の実施の形態においては電流源として
定電流源を使用しているため平均電流の計測を必要とせ
ず、回路構成の一層の簡略化が可能となっている。ま
た、第２の実施の形態のように電流源が立ち上がり部で
所定の変化率を有する場合、及び測定期間に電流源の電
流が変化する場合には平均電流の測定も必要となる。

【００８７】本発明は、電流源を接続した後の加入者線
の過渡状態を表す方程式に過渡状態の前記測定値を代入
することで前記インピーダンスを未知数として算出する
ものであるから、前記測定の一定期間は過渡状態が終了
するまでの任意の期間でよく、過渡状態の途中の短期間
に高速なインピーダンス測定を実現できるものである。

【００８８】また、本発明の実施の形態においては、測
定期間を前半と後半に分けた連続する２期間としている
が、この計測の２つの期間は電流源を接続した加入者線
の過渡状態内、又は過渡状態を含む任意の期間で行うよ
うにすることができる。

【００８９】具体的には、前記実施の形態の２つの測定
期間は一部重複していてもよく、また、時間的に乖離し
た期間でもよい。即ち、同一の期間でない限りその始点
及び終点を含め任意の期間に設定することが可能であ
る。

【００９０】また、前記各実施の形態においては、２つ
の期間の２回の計測結果に基づき２つのインピーダンス
を測定しているが、計測項目が複数あって過渡状態の１
方程式に複数の未知数が含まれる場合はその数だけの計
測期間の設定を必要とすることは本発明の原理上明らか
である。

【００９１】更に、本発明の第２の実施の形態の加入者
線の測定用回路技術である図４〜図６に示すデジタル処
理回路、切替スイッチ、電流変化率制御を含む電流源等
の具体的回路は第１の実施の形態に適用でき、同様に、
図１に示す第１の実施の形態の測定用回路技術が第２の
実施の形態に適用できることは明らかである。

【００９２】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、測
定電流の印加による加入者線の過渡状態においてインピ
ーダンスの測定を行うことができるから、極めて高速な
測定が可能である。

【００９３】また、制御電流源の使用により電流の印加
時の過渡ノイズの発生を抑制し、その影響を防止でき
る。更にハムノイズの影響を受けにくくしてあるため、
高精度のインピーダンス測定を可能である。

【００９４】更に、電圧値及び電流値の保持回路を使用
することによりインピーダンス測定回路を構成できるこ
とから、回路構成の簡略化が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態のブロック構成を示
す図である。

【図２】測定タイミングと加入者線電圧との関係を示す
図である。

【図３】加入者線と端末との合成インピーダンスを抵抗
と容量との等価並列回路としてモデル化した図である。

【図４】本発明の第２の実施の形態のブロック構成を示
す図である。

【図５】平均値検出回路のブロック図である。

【図６】本実施の形態の回路図である。

【図７】本実施の形態の制御電流波形を示す図である。

【図８】本実施の形態の加入者線の電圧波形を示す図で
ある。（ハムノイズ重畳）

【図９】従来の測定電流波形を示す図である。

【図１０】従来の加入者線電圧波形を示す図である。
（過渡ノイズ重畳）

【図１１】電話機ベル回路を示す図である。

【図１２】加入者線インピーダンスと端末インピーダン
スとの合成インピーダンスを抵抗と容量の等価並列回路
でモデル化した回路図である。

【符号の説明】 ＡＤ 加算器 ＡＶＲ 平均値検出回路 Ｃ 容量 ＤＳＰ 演算部 Ｈ１〜Ｈ５ 電圧値保持回路 Ｉ 定電流源 Ｒ 抵抗 ＳＬ０、ＳＬ１ 加入者線 ＳＷ０〜ＳＷ２ スイッチ ＴＥＬ 端末電話機 Ｖ_BB 局電源 ＳＷｔ〜ＳＷｉ スイッチ ＳＡＭ０，１、ＳＡＭＰ＿Ｔ サンプラー ＡＶＲ＿Ｖ、ＡＶＲ＿Ｉ 平均値検出手段 ＲＥＧ０〜ＲＥＧ５、ＲＥＧ＿Ｔ レジスタ ＣＵＲ 制御電流源 ＦＩＬ 制御電流源を制御する手段 ＣＴＬ 起動信号線 ＤＳＰ デジタル信号処理手段 ＲＥＳ 抵抗計算値の出力端子 ＣＡＰ 容量計算値の出力端子 Δｔ サンプリング周期 Ｎ サンプル数 Ｅ、Ｖ_BB 電圧源 ＳＷ スイッチ Ｒ０、Ｒ１ 抵抗 Ｃ０ 容量 ＯＰＡ オペアンプ ＦＥＴ 電界効果トランジスタ ＣＮＶ 電圧コンバータ Ｉ 測定電流 Ｖ 測定電流に対応した電圧 Ｄ ダイオード Ｌ インダクタンス

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加入者線に電流源を接続し、その加入者
   線の電圧を所定期間にわたり測定する加入者線インピー
   ダンス測定方法において、 前記加入者線の過渡状態における複数の期間のそれぞれ
   の始めと終りの加入者線の電圧差と、同期間のそれぞれ
   の平均電圧又は平均電圧と平均電流を測定し、この測定
   値と加入者線の過渡状態を表す数式とに基づいて加入者
   線インピーダンスを算出することを特徴とする加入者線
   インピーダンス測定方法。
2. 【請求項２】 前記電流源の加入者線への接続時の電流
   の時間的変化率を一定値以下に制御することを特徴とす
   る請求項１記載の加入者線インピーダンス測定方法。
3. 【請求項３】 一対の加入者線の一方を前記電流源、他
   方を地気又は開放として加入者線線間インピーダンス又
   は加入者線対地間インピーダンスを測定することを特徴
   とする請求項１又は２記載の加入者線インピーダンス測
   定方法。
4. 【請求項４】 前記複数の期間は、加入者線に定電流源
   を接続した時点からの連続する過渡状態での一定期間の
   前半と後半であることを特徴とする請求項１、２又は３
   記載の加入者線インピーダンス測定方法。
5. 【請求項５】 前記複数の期間は、ハムノイズ周期の正
   数倍の期間であることを特徴とする請求項１、２、３又
   は４記載の加入者線インピーダンス測定方法。
6. 【請求項６】 加入者線に接続する電流源と、加入者線
   の複数の異なる期間の過渡状態の平均電圧又は平均電圧
   と平均電流を保持する平均値保持手段と、加入者線の前
   記複数の期間の始めと終りの電圧をそれぞれ保持する電
   圧保持手段と、前記各保持手段に保持された測定値と加
   入者線の過渡状態を表す数式により加入者線のインピー
   ダンスを算出する演算手段とを有することを特徴とする
   加入者線インピーダンス測定回路。
7. 【請求項７】 前記電流源は、加入者線への接続時に電
   流の時間的変化率が一定値以下に制限する制御手段を有
   することを特徴とする請求項６記載の加入者線インピー
   ダンス測定回路。
8. 【請求項８】 前記加入者線の端子を前記電流源の端
   子、接地端子又は開放端子に接続する切替スイッチを有
   することを特徴とする請求項６又は７記載の加入者線イ
   ンピーダンス測定回路。