WO2005072070A2

WO2005072070A2 - 信号検出装置

Info

Publication number: WO2005072070A2
Application number: PCT/JP2005/000967
Authority: WO
Inventors: Yoshihiro Saitoh; Masaru Wasaki
Original assignee: Tdk Corporation; Wasaki, Hitomi
Priority date: 2004-01-30
Filing date: 2005-01-26
Publication date: 2005-08-11
Also published as: JP4561961B2; WO2005072070A3; US20080116996A1; JP2005214901A

Abstract

　装置開発技術者の開発ツールとして簡便に雑音検出に利用できる小型で安価な信号検出装置を提供する。電源入力端子（Ｔ１）に接続された電源線（２１Ａ），（２１Ｂ）に、電源電圧に含まれる高周波信号を抑止する信号抑止フィルタ（２２）と、高周波信号の伝達を阻止する信号分離フィルタ（２３）とを直列に設け、電源出力端子（Ｔ２）と信号分離フィルタ（２３）との間の電源電圧に含まれる高周波信号を信号出力端子（Ｔ３）～（Ｔ５）から出力する。電源からの高周波信号を信号抑止フィルタ（２２）および信号分離フィルタ（２３）によってブロックでき、電源ノイズの測定系への影響を排除できる。信号抑止フィルタ（２２）と電源出力端子（Ｔ２）との間に位置する信号分離フィルタ（２３）は、被測定機器（３）で発生した高周波信号の信号抑止フィルタ（２２）による吸収を阻止するので、信号出力端子（Ｔ３）～（Ｔ５）の信号検出レベル低下を防止できる。

Description

明細書

信号検出装置

技術分野

[0001] 本発明は、各種の電気機器の電源端子に誘起される高周波の信号電圧 (雑音，ノィズ)を測定するために用レ、られる信号検出装置に関する。

背景技術

[0002] 近年、家庭や企業等において電気機器が多数使用されるようになったことに伴い、電気機器から発生する電磁妨害（EMI； Electro-Magnetic Interference )雑音が他の電子機器に悪影響を与える問題が起きている。このような EMI雑音には、電源ラインを通して伝播していく伝導妨害波と、機器から直接放射される放射妨害波とに大別される。このうち、伝導妨害波を評価するための方法の 1つとして、雑音端子電圧試験力 Sある。この試験は、電気機器の電源端子に誘起される高周波の雑音信号電圧を測定する試験である。

[0003] この雑音端子電圧に関して各国で厳しい規格が制定されている。たとえば国際規格の CISPR (国際無線障害特別委員会）、米国の FCC (アメリカ連邦通信委員会）、日本の VCCI (日本情報処理装置等電波障害自主規制協議会)等の規格がある。例えば、 CISPR22では 150KHz 30MHzという広範囲な周波数に対して厳しい規格値が規定されている。これに対して、従来より、図 18に示したような雑音端子電圧用の測定装置が電波暗室に設置され、規格への適合性を測定することが行われている。

[0004] 図 18は、規格適合性の測定に用いられる雑音端子電圧測定システムを表すものである。このシステムでは、商用電源からの電源電圧が、電源ケーブル 100C (ここでは、 1対の電源線と接地線とを一本の太レ、ラインで示している）を介して、測定装置 101 の疑似回路電源網 101Cに供給され、さらに、電源線 101A, 101Bおよび接地線 1 01Gを介して被測定機器 102に供給される。被測定機器 102で発生した雑音は、スベクトルアナライザ 103によって測定されるようになっている。疑似回路電源網 101C は、被測定機器 102と電源との間に挿入され、被測定機器 102の電源端子から見たインピーダンスを規定値（50— 150 Ω )に保ちながら電源を供給すると共に、電源側に存在する外来雑音から測定回路を分離するためのもので、被測定機器 102で発生する雑音信号を正確に検出するために欠くことができない信号検出装置である。

[0005] この測定装置 101では、スィッチ 101Sを備えており、このスィッチ 101Sを切り換えることによって、電源線 101 A側の雑音または電源線 101 B側の雑音を選択的に測定すること力 Sできる。

[0006] 図 19は、測定装置 101の具体的回路の一例を表すものである。この回路は、例えば協立電子工業株式会社製擬似電源回路網 KNW - 242C結線図に記載されたものである。

[0007] この測定装置 101は、電源入力端子 J1と、電源出力端子 J2と、信号出力端子とを備えている。電源入力端子 J1と電源出力端子 J2との間の電源線 101A， 101Bに擬似電源回路網 101Cが設けられている。擬似電源回路網 101Cは、電源線 101A に挿入された直列接続のインダクタンス素子 LI , L3と、電源線 101Bに挿入された直列接続のインダクタンス素子 L2, L4とを有する。

[0008] インダクタンス素子 L1の電源入力端子 J1側は、抵抗器 R1を介して接地に接続されると共に、直列接続されたコンデンサ C1および抵抗器 R3を介して接地に接続されている。インダクタンス素子 LI, L3の接続点は、直列接続されたコンデンサ C3および抵抗器 R5を介して接地に接続され、インダクタンス素子 L3の電源出力端子 J2側は、直列接続されたコンデンサ C5および抵抗器 R7を介して接地に接続されている。

[0009] インダクタンス素子 L2の電源入力端子 J1側は、抵抗器 R2を介して接地に接続されると共に、直列接続されたコンデンサ C2および抵抗器 R4を介して接地に接続されている。インダクタンス素子 L2， L4の接続点は、直列接続されたコンデンサ C4および抵抗器 R6を介して接地に接続され、インダクタンス素子 L4の電源出力端子 J2側は、直列接続されたコンデンサ C6および抵抗器 R8を介して接地に接続されている。

[0010] コンデンサ C5と抵抗器 R7との接続点 P1およびコンデンサ C6と抵抗器 R8との接続点 P2はスィッチ 101Sに接続され、このスィッチ 101Sの切り換えにより、接続点 Pl， P2のいずれか一方の雑音信号が信号出力端子 J3に現れ、他方が接地に接続されるようになっている。 [0011] この擬似電源回路網 101Cは、電源線 101Aに着目すると、インダクタンス素子 L1 , L3とコンデンサ CI, C3と力なる LCフィルタを構成しており、また、電源線 101B に着目すると、インダクタンス素子 L2, L4とコンデンサ C2, C4とからなる LCフィルタを構成している。これらの LCフィノレタを、電源入力端子 J1からの雑音信号と電源出力端子 J2からの雑音信号の双方に対して高いインピーダンスを示すように構成することにより、低周波の交流電圧は通過させる一方、電源入力端子 J1と電源出力端子 J 2との間を高周波の雑音信号に関してアイソレート（隔絶または分離)するようになつている。

[0012] インダクタンス素子 LI , L3およびインダクタンス素子 L2， L4としては、周波数特性を高域までフラットにするために (すなわち、周波数によらずに信号分離ができるようにするために）、コイル中にコアを入れなレ、で構成した空芯コイルが用いられてレ、る。コアを有すると、信号分離特性が周波数依存性をもつことになるからである。

[0013] ところで、最近の雑音に関する社会環境を考察すると、以下の点があげられる。

1)トップランナー方式による省エネルギーが推進されている。

2)電源ラインの高調波歪みが問題となり、高調波対策回路を搭載することが一般的となってきた。

3)プラズマディスプレイのように家電製品の一部は大電力化の傾向にある。

4)情報機器のみならず、家電製品もマイクロプロセッサによる制御が一般的になってきた。

5)電動工具等の回転系電気機器による雑音問題に加え、照明器具や空調機等にもインバータ制御が導入されたことによるスイッチング雑音の問題が顕在化してきた。

[0014] このように、最近では特に、機器電源のスイッチング制御化の増加や、一次側位相制御回路の増加、さらには、スイッチング回路の多重化等によって、電気機器が発生する雑音は増大傾向にある。このため、雑音が規格を満たしているか否力 ^調べるために、図 18に示したような測定システムを用いて雑音端子電圧を測定する必要性が高まる一方である。

[0015] し力、しながら、図 18に示したような測定装置は、設置に多大なコストがかかる電波喑室に据え置き型の装置として作られるのが一般的であり、通常は予約が必要なため、開発者が解析段階で自由に使うことができず、しかも多額の使用料金を必要とする。もちろん、各種の EMI規格を満たすか否かの最終的な確認は、電波暗室で上記のような専用の測定装置を使用して測定することが必要であるが、その前の段階で (予備的に当たりを付ける意味で)、研究開発技術者が自分の実験室等の開発現場で利用できる簡易なツールとしての測定装置が望まれている。

[0016] し力ながら、図 18に示した測定装置 101は、図 19において説明したように、 LCフィルタによる信号分離を行うように構成されているので、周波数特性を良くするためにインダクタンス素子として空芯コイルを用いざるを得なレ、。このため、例えば直径が 10 センチメートル以上、高さが 20センチメートル以上という巨大なコイル力 S (図 19の例では 2本)必要となり、装置が大型し重くなるので、大きな設置スペースを必要とすると共に可搬性に欠ける。したがって、この測定装置は、研究開発技術者が自分の実験室等の開発現場で利用するには不向きである。

発明の開示

[0017] 本発明は力かる問題に鑑みてなされたもので、その目的は、装置開発技術者の開発ツールとして簡便に雑音検出に利用することができる小型で安価な信号検出装置を提供することにある。

[0018] 本発明の信号検出装置は、電源供給源から電源電圧が入力される電源入力端子と、被測定機器に接続され、電源入力端子から入力された電源電圧を被測定機器に出力する電源出力端子と、電源入力端子に接続された第 1および第 2の導電線に設けられ、電源入力端子から入力された電源電圧に含まれる信号を抑止する信号抑止フィルタと、信号抑止フィルタと電源出力端子との間に設けられ、電源出力端子と信号抑止フィルタとの間での信号の伝達を阻止する信号分離フィルタと、電源出力端子と信号分離フィルタとの間の電源電圧に含まれる信号を出力する信号出力端子とを備えている。

[0019] この信号検出装置では、電源入力端子から入力された電源電圧は電源出力端子から被測定機器に供給される。電源入力端子から入力された電源電圧に含まれる信号は、信号抑止フィルタにより抑止され、さらに、信号分離フィルタによっても、測定系（信号出力端子側）への通過を阻止される。信号分離フィルタは、電源出力端子からの高周波信号が信号抑止フィルタに伝達するのを阻止する。これにより、測定対象の被測定機器からの高周波信号が信号抑止フィルタにより吸収されることによる検出信号レベル低下が有効に回避される。なお、第 1、第 2の導電線に加えて、例えばァース用の第 3の導電線等が電源入力端子に接続されている場合もある。

[0020] 本発明の信号検出装置では、第 1および第 2の導電線に設けられ第 1および第 2の導電線の間に相互インダクタンスを発生させる第 1の相互インダクタンス素子と、第 1 および第 2の導電線の間に設けられ電源入力端子から入力された電源電圧に含まれるコモンモード信号を検出してその位相を反転させる検出反転回路と、検出反転回路により位相が反転された反転信号を第 1の相互インダクタンス素子に注入する注入回路とを有するコモンモード信号相殺回路を含むようにして信号抑止フィルタを構成することが好ましい。 LC共振回路を用いた場合とは異なり、周波数にかかわらず信号キャンセルを確実に行うことができるので、広帯域での信号抑止ができるからである。

[0021] コモンモード信号相殺回路を構成する場合にあっては、第 1の相互インダクタンス素子が、第 1の導電線に挿入された第 1の卷線と、第 2の導電線に挿入されて第 1の卷線と結合する第 2の卷線とを含むようにし、注入回路が、第 1の相互インダクタンス素子との間で相互インダクタンスが発生するように第 1の相互インダクタンス素子に結合された第 3の卷線を含むようにし、検出反転回路が、第 1および第 2の導電線の間に直列接続された第 1および第 2のコンデンサを含むようにし、第 3の卷線の一端を第 1および第 2のコンデンサの相互接続点に接続し他端を接地に接続するように構成すること力 Sできる。

[0022] 本発明の信号検出装置では、信号抑止フィルタがさらに、検出反転回路と注入回路との間の第 1および第 2の導電線に設けられコモンモード信号に対するインピーダンス素子として機能する第 2の相互インダクタンス素子と、検出反転回路の電源入力端子側において第 1および第 2の導電線の間に設けられた第 3のコンデンサと、第 1 の相互インダクタンス素子の電源入力端子とは反対側において第 1および第 2の導電線の間に設けられた第 4のコンデンサとを含むようにし、第 1および第 2の相互インダクタンス素子の洩れインダクタンス成分と第 3および第 4のコンデンサとが協働してノーマルモード信号抑止回路として機能するようにしてもょレ、。

[0023] 本発明の信号検出装置では、信号抑止フィルタが、第 1の相互インダクタンス素子の電源入力端子とは反対側において第 1および第 2の導電線の間に直列に接続されると共に相互接続点が接地に接続された第 5および第 6のコンデンサをさらに含み、これらの第 5および第 6のコンデンサが協働してコモンモード信号抑止回路として機能するようにしてもよい。

[0024] 本発明の信号検出装置では、信号分離フィルタが、ノーマルモード信号に対するィンピーダンス素子として機能する第 1のインピーダンス回路と、コモンモード信号に対するインピーダンス素子として機能する第 2のインピーダンス回路とを含むように構成することが可能である。この場合には、第 1のインピーダンス回路が、第 1の導電線に揷入された第 4の卷線と、第 2の導電線に挿入された第 5の卷線とを含み、第 2のインピーダンス回路が、第 1および第 2の導電線に設けられ第 1および第 2の導電線の間に相互インダクタンスを発生させる第 3の相互インダクタンス素子を含むように構成可能である。

[0025] 本発明の信号検出装置では、電源出力端子と信号分離フィルタとの間の電源電圧に含まれる信号力コモンモード信号を取り出すコモンモード信号検出回路と、電源出力端子と信号分離フィルタとの間の電源電圧に含まれる信号力ノーマルモード信号を取り出すノーマルモード信号検出回路とをさらに備え、信号出力端子として、コモンモード信号検出回路の出力端に設けられたコモンモード信号出力端子と、コモンモード信号検出回路の出力端に設けられたノーマルモード信号出力端子とを含むように構成することが可能である。この場合には、コモンモード信号検出回路の入力端に設けられた第 1のスィッチと、ノーマルモード信号検出回路の入力端に設けられた第 2のスィッチとをさらに備えるようにするのが好ましい。また、信号出力端子として、電源出力端子と信号分離フィルタとの間の電源電圧に含まれるコモンモード信号とノーマルモード信号とを混在した状態で出力する混合信号出力端子をさらに設けるようにしてもよい。

[0026] なお、本発明における文言の意義は以下の通りである。

[0027] 「信号」は、これが不要または有害とされる場合には、雑音（ノイズ)となるものである。「コモンモード信号」とは、 2本の導電線を同じ位相で伝搬する信号をいい、「ノーマルモード信号」とは、 2本の導電線によって伝送されて 2本の導電線の間で電位差を生じさせる信号をいう。

[0028] 「電源供給源」は、電源電圧を供給する電源であり、通常は商用電源が相当するが、自家発電による電源も含まれる。なお、電源電圧は、通常は交流電圧である力直流電圧であってもよい。また、「被測定機器」は、信号の発生源として測定対象となる電気機器である。「信号出力端子」は、例えばスペクトラムアナライザ等の信号測定機に接続される端子である。

[0029] 「信号抑止フィルタ」は、電源電圧は通過させるが、信号のみ抑止するフィルタである。信号がノイズであるとすると、いわゆるノイズフィルタに相当する。抑止の仕方は問わず、信号吸収による抑止でもよいし、信号相殺（キャンセル）による抑止でもよレ、し、あるいは信号反射による抑止でもよい。一方、「信号分離フィルタ」は、電源電圧は通過させるが、信号の通過は阻止するフィルタである。

[0030] 本発明の信号検出装置によれば、電源入力端子から入力された電源電圧に含まれる信号を信号抑止フィルタにより抑止すると共に、信号分離フィルタによっても、測定系（信号出力端子側）への信号通過を阻止するようにしたので、電源側からの高周波信号が測定系に及ぼす影響を確実に低減することができる。しかも、信号分離フィルタは、電源出力端子からの高周波信号が信号抑止フィルタに伝達するのを阻止するように機能するので、測定対象の被測定機器からの高周波信号が信号抑止フィルタにより吸収されることによる検出信号レベル低下を効果的に回避することができる。すなわち、測定系を外部の電源環境から十分にァイソレートすることができるので、正確な信号計測 (雑音端子電圧試験)が可能となる。

[0031] 特に、コモンモード信号相殺回路を用いて信号抑止フィルタを構成した場合には、従来のものに比べて小型 ·軽量化を図ることができるので、電波喑室以外の任意の場所 (実験室等の開発現場)でも簡便に利用することができるようなポータブル性を有し、パワーエレクトロニクス研究開発技術者にとって有益な開発ツールとなる信号検出装置を提供することができる。この結果、喑雑音さえ確認しておけば電波暗室でなくても、開発対象の電気機器に関するノイズ解析やノイズ対策が可能となり、最終確認のときにのみ電波暗室を利用すれば足りる。したがって、電波暗室の利用予約等の手間がかからず、電波暗室の利用コストを削減でき、開発コストを最小限に押さえることができる。

[0032] また、特に、コモンモード信号検出回路とノーマルモード信号検出回路とをさらに備えると共に、コモンモード信号出力端子とノーマルモード信号出力端子とを含むように構成した場合には、コモンモードとノーマルモードの分離測定が可能になるので、研究開発技術者にとって有益な開発ツールとなることが期待できる。

[0033] 加えて、コモンモード信号検出回路およびノーマルモード信号検出回路の各入力端に、それぞれ、第 1のスィッチおよび第 2のスィッチを設けるようにした場合には、一方での測定中に他方の回路が悪影響を及ぼすことを防止することも可能になるので、より正確な信号レベル検出が可能になる。

図面の簡単な説明

[0034] [図 1]本発明の一実施の形態に係る信号検出装置の全体構成を表すブロック図である。

[図 2]図 1に示した信号検出装置における信号抑止フィルタの構成を示す回路図である。

[図 3]図 2に示した信号抑止フィルタの主要な機能を説明するための図である。

[図 4]図 1に示した信号検出装置における信号分離フィルタの構成を示す回路図である。

[図 5]図 1に示した信号検出装置におけるコモンモード信号検出回路の構成を示す機能ブロック図である。

[図 6]図 1に示した信号検出装置におけるコモンモード信号検出回路の構成を示す回路図である。

[図 7]図 1に示した信号検出装置におけるノーマルモード信号検出回路の構成を示す回路図である。

[図 8]ノーマルモード信号検出回路の変形例を示す回路図である。

[図 9]コモンモード信号検出回路の変形例を示す回路図である。

[図 10]ノーマルモード信号検出回路の他の変形例を示す回路図である。 [図 11]比較例に係るノーマルモード信号抑止フィルタの構成を示す回路図である。

[図 12]比較例に係るコモンモード信号抑止フィルタの構成を示す回路図である。

[図 13]本実施の形態の信号検出装置に用いられる信号抑止フィルタの特性の一例を表す特性図である。

[図 14]本実施の形態の信号検出装置における喑雑音の測定結果を表す図である。

[図 15]ノーマルモード信号およびコモンモード信号の双方を電源出力端子に印加したときに信号出力端子に現れるコモンモード信号の測定結果を表す図である。

[図 16]ノーマルモード信号およびコモンモード信号の双方を電源出力端子に印加したときに信号出力端子に現れるノーマルモード信号の測定結果を表す図である。

[図 17]被測定機器の一例としての掃除機力発生する高周波 (コモンモード信号およびノーマルモード信号)を、本実施の形態の信号検出装置を用いて測定した場合の測定結果を表す図である。

[図 18]従来の雑音端子電圧測定システムの構成を示すブロック図である。

[図 19]図 18に示した測定装置の構成を示すブロック図である。

発明を実施するための最良の形態

[0035] 以下、本発明を実施するための最良の形態（以下、単に実施の形態という。 )について、図面を参照して詳細に説明する。

[0036] 図 1は本発明の一実施の形態に係る信号検出装置を表すものである。この信号検出装置 2は、高周波信号であるコモンモード信号とノーマルモード信号とを個別に検出することができる機能を備えた小型でポータブルな装置である。なお、「コモンモード信号」とは、後述する電源線 21A, 21Bを同じ位相で伝搬する信号であり、「ノーマルモード信号」とは、電源線 21A， 21Bによって伝送されて電源線 21A, 21B間で電位差を生じさせる信号である。

[0037] この信号検出装置 2は、商用電源に接続される電源ケーブル 1Cと、接地された筐体 1Aと、電源ケーブル 1Cが接続された電源入力端子 T1と、被測定機器 3の電源ケ一ブル 3Aが接続される電源出力端子 T2と、図示しなレ、スペクトルアナライザ等の信号測定機に接続される信号出力端子 T3— T5とを備えている。電源入力端子 T1からの交流電圧は、 1対の電源線 21A, 21Bによって電源出力端子 T2に導かれ、被測定機器 3に供給されるようになっている。

[0038] 信号検出装置 2はまた、電源入力端子 T1に接続された電源線 21 A, 21Bに設けられた信号抑止フィルタ 22と、信号抑止フィルタ 22と電源出力端子 T2との間の電源線 21 A, 21 Bに設けられた信号分離フィルタ 23とを備えている。

[0039] 信号検出装置 2はさらに、電源出力端子 T2と信号出力端子 T3との間に設けられたコモンモード信号検出回路 25と、電源出力端子 T2と信号出力端子 T4との間に設けられたノーマルモード信号検出回路 26と、電源出力端子 T2と信号出力端子 T5との間に設けられた線路変換回路 27とを備えている。コモンモード信号検出回路 25の入力端 (電源出力端子 T2側）にはスィッチ S1が設けられ、ノーマルモード信号検出回路 26の入力端 (電源出力端子 T2側）にはスィッチ S2が設けられ、線路変換回路 2 7の入力端（電源出力端子 T2側）にはスィッチ S3が設けられている。ここで、スィッチ SI, S2力それぞれ、本発明における「第 1のスィッチ」および「第 2のスィッチ」の一具体例に対応する。なお、スィッチ S3は、例えば、トルダスィッチやロータリースイツチを用いて構成され、各線路に対して、非連動に動作し得るようになつている。具体的には、一方のラインノイズを測定する際は他方のラインを開放状態にすることができ、更に、電源出力端子 T3, T4を用いてノイズ測定を行う際のために両ラインを同時に開放状態とすることもできるよう構成されている。

[0040] 信号抑止フィルタ 22は、電源入力端子 T1から入力された電源電圧に含まれる信号を抑止するためのものであり、信号分離フィルタ 23は、電源出力端子 T2と信号抑止フィルタ 22との間での信号の伝達を阻止するためのものである。

[0041] コモンモード信号検出回路 25は、スィッチ S1が閉じられることにより、電源出力端子 T2と信号分離フィルタ 23との間の電源線 21A, 21Bにおける電源電圧に含まれる信号からコモンモード信号を取り出し、信号出力端子 T3から出力するようになっている。ノーマルモード信号検出回路 26は、スィッチ S2が閉じられることにより、電源出力端子 T2と信号分離フィルタ 23との間の電源線 21A, 21 Bにおける電源電圧に含まれる信号からノーマルモード信号を取り出し、信号出力端子 T4から出力するようになっている。線路変換回路 27は、スィッチ S3が閉じられることにより、電源出力端子 T2と信号分離フィルタ 23との間の電源線 21A, 21B上の電源電圧に含まれるコモンモード信号およびノーマルモード信号の混在信号を不平衡信号に変換して信号出力端子 T5から出力するもので、例えばコモンモード信号検出回路 25に含まれる線路変換回路 (後述する図 5の線路変換回路 257)と同様に構成されている。ここで、信号出力端子 T3— T5が、それぞれ、本発明における「信号出力端子」の一具体例に対応する。

[0042] 図 2は信号抑止フィルタ 22の回路構成の一例を表し、図 3は信号抑止フィルタ 22 の機能のうち、コモンモード信号相殺回路 221に係る部分を表すものである。この信号抑止フイノレタ 22は、電源入力端子 T1に近い側の端子 X1A， X1Bと、電源入力端子 T1から遠い側の端子 X2A, X2Bとの間に設けられたコモンモード信号相殺回路 2 21、ノーマルモード信号抑止回路 222およびコモンモード信号抑止回路 223を備えている。

[0043] コモンモード信号相殺回路 221は、電源線 21A， 21B間に設けられた検出反転回路 224と、検出反転回路 224に隣接して電源線 21A, 21Bに設けられたインピーダンス素子としてのインダクタンス素子 225と、インダクタンス素子 225に関して検出反転回路 224とは反対側の電源線 21A, 21Bに設けられたインダクタンス素子 226と、インダクタンス素子 226との間に相互インダクタンスを発生させるように構成された卷線 LI 1Cとを含んで構成されている。

[0044] 検出反転回路 224は、電源線 21Aと電源線 21Bとの間に直列接続されたコンデンサ CIO, C11からなり、電源入力端子 T1から入力された電源電圧に含まれるコモンモード信号を検出してその位相を反転させるようになつている。ここで、コンデンサ C1 0, C11力本発明における「第 1および第 2のコンデンサ」の一具体例に対応する。

[0045] インダクタンス素子 225は、電源線 21Aに揷入された卷線 L10Aと、電源線 21Bに揷入された卷線 L10Bと、コア L10Cと力なり、電源線 21A, 21B間に相互インダクタンスを発生させることにより、コモンモード信号に対するインピーダンス素子として機能するものである。このインダクタンス素子 225の存在により、コモンモード信号をより効果的に減衰させることができると共に、その位相を遅延させて、検出反転回路 224 力、ら卷線 L11Cに注入される反転信号との位相差が 180度になりやすくすることができる。 [0046] インダクタンス素子 226は、電源線 21Aに挿入された卷線 L11Aと、電源線 21Bに挿入された卷線 L11Bと、コア L11Dと力なり、電源線 21A, 21B間に相互インダクタンスを発生させるようになつている。ここで、インダクタンス素子 226が、本発明における「第 1の相互インダクタンス素子」の一具体例に対応し、インダクタンス素子 225が、本発明における「第 2の相互インダクタンス素子」の一具体例に対応する。また、卷線 Ll lA, L11Bが、本発明における「第 1および第 2の卷線」の一具体例に対応する

[0047] 卷線 L11Cは、コア L11Dを共用するように卷設され、検出反転回路 224により検出されて位相が反転された反転信号をインダクタンス素子 226の卷線 Ll lA, L11B に注入する注入回路として機能するようになっている。卷線 L10Cの一端は検出反転回路 224におけるコンデンサ C10， C11の相互接続点に接続され、他端は接地に接続されている。ここで卷線 L11C力本発明における「第 3の卷線」の一具体例に対応する。

[0048] このような構成のコモンモード信号相殺回路 221では、検出反転回路 224によって端子 X1A, X1Bから電源線 21A, 21B上を伝播してくるコモンモード信号を検出し、これを反転した上で卷線 LI 1Cを介してインダクタンス素子 226の卷線 LI 1A, L11 Bに注入して、電源線 21A, 21B上のコモンモード信号をキャンセルすることにより、コモンモード信号を除去することができるようになつている。

[0049] ノーマルモード信号抑止回路 222は、検出反転回路 224と端子 X1A, X1Bとの間における電源線 21A, 21B間に設けられたコンデンサ C12と、インダクタンス素子 22 6と端子 X1A, X1Bとの間における電源線 21A, 21B間に設けられたコンデンサ C1 3とを含む。これらのコンデンサ C12， C13は、インダクタンス素子 225， 226の卷線 L 10A, L10B, Ll lA, L11Bの洩れ（リーケージ）インダクタンスと協働して、ノーマルモード信号を抑止する π型ノーマルモードフィルタとして作用する。ここで、コンデンサ C12， C13は、通常、 Xキャパシタと呼ばれるもので、本発明における「第 3および第 4のコンデンサ」の一具体例に対応する。

[0050] コモンモード信号抑止回路 223は、インダクタンス素子 226と端子 X2A, X2Bとの間における電源線 21A, 21B間に直列接続されたコンデンサ C14, C15により構成される。コンデンサ C14, C15の相互接続点は接地に接続されている。これらのコンデンサ C14, C15が協働して、特に高域におけるコモンモード信号を抑止するようになっている。ここで、コンデンサ C14, C15は、通常、 Yキャパシタと呼ばれるもので、本発明における「第 5および第 6のコンデンサ」の一具体例に対応する。

[0051] 図 4は信号分離フィルタ 23の回路構成の一例を表すものである。この信号分離フィノレタ 23は、信号抑止フィルタ 22と電源出力端子 T2との間の電源線 21A, 21Bにおいて信号抑止フィルタ 22に隣接して設けられたインピーダンス回路 231と、このインピーダンス回路 231と端子 X3A， X3Bとの間の電源線 21A， 21Bに設けられたインピーダンス回路 232とを備えている。端子 X3A, X3Bは、電源出力端子 T2に近い側の端子である。

[0052] インピーダンス回路 231は、電源線 21Aに揷入された卷線 L15と、電源線 21Bに揷入された卷線 L16とを含み、ノーマルモード信号に対して高レ、インピーダンスを示すようになっている。インピーダンス回路 232は、電源線 21Aに挿入された卷線 L14 Aと、電源線 21Bに挿入された卷線 L14Bと、コア L14Cとを含むインダクタンス素子 L14からなる。卷線 L14Aと卷線 L14Bとは相互結合して、電源線 21A, 21B間に相互インダクタンスを発生させ、コモンモード信号に対して高レ、インピーダンスを示すようになつている。ここで、インピーダンス回路 231 , 232が、本発明における「第 1および第 2のインピーダンス素子」の一具体例に対応し、卷線 L15, L16が、本発明における「第 4,第 5の卷線」の一具体例に対応し、インダクタンス素子 L14が、本発明における「第 3の相互インダクタンス素子」の一具体例に対応する。

[0053] 信号抑止フィルタ 22には、図 2に示したように、コンデンサ C13やコンデンサ C14, C15が配置されているので、この信号抑止フィルタ 22を電源出力端子 T2に接続すると、被測定機器 3の発生する信号 (雑音）が、これらのコンデンサ C13, C14, C15 の影響を受ける（つまり、検出対象である雑音が吸いこまれてしまう）。このため信号分離フィルタ 23の設置が必要となる。

[0054] 電源出力端子 T2 (すなわち、被測定機器 3)との信号分離が成立するためには、次の関係が必要となる。（1)式は、ノーマルモード信号の分離に必要な条件であり、 (2 )式はコモンモード信号の分離に必要な条件である。 [0055] Ζ ( ω -L15 + ω -L16)≥ 1/ ( ω · [C13] ) · · · (1)

Ζ ( ω -L14A+ ω -L14B)≥1/ ( ω · ( [C14] + [C15] ) ) · · · (2)

[0056] これらの式で、 Ζ ( ω -L15 + ω 'L16)は、卷線 L15, L16によるインピーダンスの値であり、 Ζ ( ω 'L14A+ ω · L14B)は、卷線 L14A， L14Bによるインピーダンスの値である。また、 [C13]， [C14] , [C15]は、それぞれ、コンデンサ C13, C14, C15の容量値である。なお、 co = 2 f (fは周波数）である。

[0057] 図 5はコモンモード信号検出回路 25の回路構成を表し、図 6はそのうちの要部（ノ一マルモード信号相殺回路）の一具体例を表すものである。このコモンモード信号検回路 25は、電源出力端子 T2側の端子 X4A， X4Bと信号出力端子 T3との間の電源線 21A, 21Bに、順次設けられたハイパスフィルタ 250、ノーマルモード信号相殺回路 251および線路変換回路 257を備えている。

[0058] ハイパスフィルタ 250は、電源線 21A， 21Bを伝送されてくる高周波成分である信号を通過させると共に低周波成分である電源電圧を遮断するためのもので、図 6に示したように、電源線 21A, 21Bにそれぞれ挿入されたコンデンサ C31, C32を含む。線路変換回路 257は、電源線 21A, 21Bからなる平衡線路を不平衡線路に変換するためのもので、両端が電源線 21A, 21Bにそれぞれ接続され中間点が接地された卷線 L14Aと、一端が接地され他端が信号出力端子 T3に接続された卷線 L14Bと、コア 14Cとを含んで構成されている。

[0059] ノーマルモード信号相殺回路 251は、ハイパスフィルタ 250を通過した信号からノ一マルモード信号を除去してコモンモード信号のみを通過させるもので、インダクタンス素子 252と、検出反転注入回路 253と、インピーダンス素子 254とを含む。

[0060] インダクタンス素子 252は、一端が端子 X5Aに接続されるようにして電源線 21Aに揷入された卷線 L12Aと、一端が電源線 21 Bを介して端子 X5Bに接続された卷線 L 12Bと、コア 12Cとを含み、電源線 21A， 21B間に相互インダクタンスを発生させる相互インダクタンス素子として機能する。検出反転注入回路 253は、図 6に示したように、ハイパスフィルタ 250のコンデンサ C31の一端 Bと卷線 L12Bの他端との間に接続されたコンデンサ C22を含んで構成される。インピーダンス素子 254は、コンデンサ C31の一端 Bと卷線 L12Aの他端との間の電源線 21Aに揷入された卷線 L13Aと、コア LI 3Cとからなるインダクタンス素子 LI 3を含む。

[0061] このような構成のノーマルモード信号相殺回路 251では、ハイパスフィルタ 250の出力側の電源線 21Aからノーマルモード信号を検出し、これを反転した上でインダクタンス素子 252の卷線 L12Bに注入して卷線 L12A側（電源線 21A側）のノーマルモード信号をキャンセルすることにより、ノーマルモード信号を除去することができるようになっている。なお、インピーダンス素子 254は、電源線 21Aから卷線 L12Aに伝達するノーマルモード信号を減衰させると共に、その位相を遅延させて、検出反転注入回路 253から卷線 L12Bに注入される反転信号との位相差が 180度になりやすくするために設けられる。

[0062] 図 7はノーマルモード信号検出回路 26の回路構成を表すものである。このノーマルモード信号検出回路 26は、電源出力端子 T2側の端子 X6A, X6Bと信号出力端子 T4側の端子 X7A, X7Bとの間の電源線 21A, 21Bに順次設けられたハイパスフィルタ 260、コモンモード信号相殺回路 261および線路変換回路 267を備える。

[0063] ハイパスフィルタ 260は、電源線 21A, 21Bを伝送されてくる高周波成分である信号を通過させると共に低周波成分である電源電圧を遮断するためのもので、電源線 21A, 21Bにそれぞれ挿入されたコンデンサ C41 , C42を含む。線路変換回路 267 は、コモンモード信号検出回路 25に含まれる線路変換回路 257 (図 5)と同様の機能を有するもので、両端が電源線 21A, 21Bにそれぞれ接続され中間点が接地された卷線 L22Aと、一端が接地され他端が信号出力端子 T4に接続された卷線 L22Bと、コア 22Cとを含んで構成されてレ、る。

[0064] コモンモード信号相殺回路 261は、ハイパスフィルタ 260を通過した信号力コモンモード信号を除去してノーマルモード信号のみを通過させるもので、インダクタンス素子 262と、検出反転回路 263と、注入回路としての卷線 L21Cとを含む。なお、このコモンモード信号相殺回路 261の基本構成は、インダクタンス素子 225を持たない点を除き、図 2に示した信号抑止フィルタ 22におけるコモンモード信号相殺回路 221と同様である。

[0065] インダクタンス素子 262は、電源線 21A， 21Bにそれぞれ揷入された卷線 L21A， L21Bと、コア L21Dとを含む。卷線 L21A， L21Bの各一端は、それぞれ、端子 X7A , X7Bに接続されている。検出反転回路 263は、電源線 21A, 21B間に直列接続されたコンデンサ C20, C21を含む。卷線 L21Cは、インダクタンス素子 262のコア L2 1Dを共芯として卷設され、その一端はコンデンサ C20, C21の相互接続点に接続され、他端は接地接続されている。卷線 L21Cは、卷線 L21A， L21Bとの間に相互ィンダクタンスを発生させるようになつている。

[0066] このような構成のコモンモード信号相殺回路 261では、検出反転回路 263によって、ハイパスフィルタ 260の出力側の電源線 21A， 21Bを伝播してくるコモンモード信号を検出し、これを反転した上で卷線 L21Cを介してインダクタンス素子 262の卷線 L21A, L21Bに注入して、電源線 21Α， 2 IB上のコモンモード信号をキャンセルすることにより、コモンモード信号を除去することができるようになつている。

[0067] 次に、以上のような構成の信号検出装置の動作を説明する。

[0068] 図示しない電源からの交流電圧は、電源入力端子 T1から信号検出装置 2に入力され、 1対の電源線 21A, 21Bによって電源出力端子 T2に導かれて被測定機器 3に供給される。このとき、信号抑止フィルタ 22は、電源入力端子 T1から入力された電源電圧に含まれる高周波信号 (コモンモード信号およびノーマルモード信号の双方を含む、いわゆる雑音）を抑止し、電源周波数の交流電圧成分のみを通過させる。したがって、被測定機器 3には、高周波信号を含まないクリーンな交流電圧が供給され、被測定機器 3は、この交流電圧に基づいて動作する。

[0069] 被測定機器 3は、その動作過程において、様々な周波数の高周波信号 (コモンモード信号およびノーマルモード信号の双方を含む、いわゆる雑音）を発生する。この高周波信号は、電源出力端子 T2から信号検出装置 2に進入し、電源線 21A， 21B を伝搬する。このとき、信号分離フィルタ 23は、電源出力端子 T2からの高周波信号が信号抑止フィルタ 22に伝達されるのを阻止する。このため、信号抑止フィルタ 22に吸収されて、検出対象である高周波信号のレベルが低下することが防止される。

[0070] コモンモード信号検出回路 25は、スィッチ S1が閉じられることにより、電源出力端子 T2から進入した電源線 21A, 21B上の高周波信号のうちのノーマルモード信号を抑止し、コモンモード信号のみを取り出して信号出力端子 T3から出力する。ノーマルモード信号検出回路 26は、スィッチ S2が閉じられることにより、電源出力端子 T2から進入した電源線 21A, 21B上の高周波信号のうちのコモンモード信号を抑止し、ノーマルモード信号のみを取り出して信号出力端子 T4から出力する。また、信号出力端子 T5は、スィッチ SI, S2が共に開いた状態のときに、電源出力端子 T2から進入した電源線 21 A， 2 IB上のコモンモード信号およびノーマルモード信号の混合信号を出力する。

[0071] コモンモード信号を検出するときには、スィッチ S2をオフ（開放)状態とすることが好ましい。スィッチ S2をオン (接続)状態にしておくと、検出対象であるコモンモード信号がノーマルモード信号検出回路 26にも入力され、ここで除去される結果、コモンモード信号検出回路 25におけるコモンモード信号の検出レベルが低下するからである。同様に、ノーマルモード信号を検出するときには、スィッチ S1をオフ状態とすることが好ましい。スィッチ S1をオン状態にしておくと、検出対象であるノーマルモード信号力 Sコモンモード信号検出回路 25にも入力され、ここで除去される結果、ノーマルモード信号検出回路 26におけるノーマルモード信号の検出レベルが低下するからである。コモンモード信号およびノーマルモード信号の混合信号を信号出力端子 T4から検出する場合に、上記のようにスィッチ SI , S2を共にオフ状態にするのも同様の理由による。

[0072] 但し、コモンモード信号を検出するときに、スィッチ S2をオン状態としていても、コモンモード信号検出回路 25によってコモンモード信号を検出できなくなるわけではないし、ノーマルモード信号を検出するときに、スィッチ S1をオン状態としていても、ノーマルモード信号検出回路 26によってノーマルモード信号を検出できなくなるわけではなレ、。コモンモード信号およびノーマルモード信号の混合信号を信号出力端子 T4 力、ら検出するときに、スィッチ Sl， S2のいずれか一方または両方をオン状態にしていても、混合信号を検出できなくなるわけではない。これらのいずれの場合にも、検出レベルは低くなるものの、どのような周波数帯に信号が存在するかという周波数分布や、周波数ごとの信号の相対レベルを知ることは可能である。

[0073] 次に、各部の動作を説明する。

[0074] 図 2に示した信号抑止フィルタ 22は次のように動作する。

[0075] 信号抑止フィルタ 22のコモンモード信号相殺回路 221では、端子 X1A, X1Bから電源線 21A, 21B上を伝播してくるコモンモード信号を検出反転回路 224によって検出し、これを反転した上で卷線 L11Cを介してインダクタンス素子 226の卷線 L11 A, L11Bに注入することにより、電源線 21A, 21B上のコモンモード信号をキャンセルし、コモンモード信号を除去する。検出反転回路 224とインダクタンス素子 226との間には、コモンモード信号に対するインピーダンス素子としてのインダクタンス素子 2 25が配置されているので、コモンモード信号をより効果的に減衰させることができると共に、その位相を遅延させて、検出反転回路 224から卷線 L11Cに注入される反転信号との位相差が 180度になるようにすることができる。

[0076] ノーマルモード信号抑止回路 222では、コンデンサ C12， C13力インダクタンス素子 225, 226のリーケージインダクタンスと協働して π型ノーマルモードフィルタとして機能し、ノーマルモード信号を抑止する。

[0077] コモンモード信号抑止回路 223では、コンデンサ C14， C15が協働して、特に高域におけるコモンモード信号を抑止する。したがって、コモンモード信号相殺回路 221 で高域のコモンモード信号が抑止しきれなかったとしても、これを後段のコモンモード信号抑止回路 223が抑止するので、広い帯域でコモンモード信号を抑止することが可能となる。

[0078] このように、本実施の形態の信号抑止フィルタ 22では、例えば図 11に示した一般的なノーマルモード信号抑止フィルタ 122Aや図 12に示した一般的なコモンモード信号抑止フィルタ 122Bを用いた場合に比べて、より広い帯域での信号抑止が可能である。図 11および図 12に示したフィルタはレ、ずれも LC共振を利用したものなので、周波数依存性が強いのに対し、本実施の形態の信号抑止フィルタ 22では、原理的に、周波数にかかわらずコモンモード信号とその反転信号とを相殺させることにより信号を抑止するコモンモード信号相殺回路 221を使用しているからである。

[0079] また、仮に図 11、図 12に示した LCフィルタを用いて広帯域の信号抑止特性を得ようとした場合には、従来例として説明した図 19の場合と同様に巨大な空芯コイルを用いざるを得ないので、装置が相当大型化することが考えられる。これに対して、本実施の形態の信号抑止フィルタ 22では、コモンモード信号相殺回路 221が LC共振回路ではないので、インダクタンス素子 225やインダクタンス素子 226のコア L10C, L1 IDとしてフェライトコアを使用でき、広帯域の信号抑止特性を確保しつつ装置の小型化が可能である。

[0080] なお、図 11に示したノーマルモード信号抑止フィルタ 122Aは、電源線 21A, 21B にそれぞれ揷入されたインダクタンス素子 L61 , L62と、インダクタンス素子 L61， L6 2の両側位置で電源線 21A， 21B間に設けられたコンデンサ C61， C62と力なるものである。また、図 12に示したコモンモード信号抑止フィルタ 122Bは、電源線 21A， 21Bにそれぞれ揷入された卷線 L71A， L71Bおよびコア L71Cよりなる相互インダクタンス素子 L71と、電源線 21A, 21B間に直列接続されたコンデンサ C71， C72とからなるものである。

[0081] 図 4に示した信号分離フィルタ 23は次のように動作する。

[0082] 信号分離フィルタ 23では、インピーダンス回路 231は、上記した（1)式を満たすことによりノーマルモード信号に対して高いインピーダンスを示し、インピーダンス回路 23 2は、（2)式を満たすことにより、コモンモード信号に対して高レ、インピーダンスを示す。この結果、被測定機器 3の発生するコモンモード信号およびノーマルモード信号を含む高周波信号が信号抑止フィルタ 22におけるコンデンサ C13, C14, C15によつて吸いこまれてしまうのを阻止することができる。

[0083] 図 5および図 6に示したコモンモード信号検出回路 25は次のように動作する。

[0084] コモンモード信号検出回路 25では、ハイパスフィルタ 250力電源線 21A, 21Bを伝送されてくる高周波成分である信号を通過させると共に低周波成分である電源電圧を遮断する。ノーマルモード信号相殺回路 251は、ハイパスフィルタ 250を通過した信号からノーマルモード信号を除去してコモンモード信号のみを通過させる。より具体的には、検出反転注入回路 253 (コンデンサ C22)によって、ノ、ィパスフィルタ 2 50の出力側の電源線 21Aからノーマルモード信号を検出し、これを反転した上でィンダクタンス素子 252の卷線 L12Bに注入して卷線 L12A側（電源線 21A側）のノーマルモード信号をキャンセルすることにより、ノーマルモード信号を除去する。このとき、インピーダンス素子 254 (インダクタンス素子 L13)は、電源線 21八から卷線し12八に伝達するノーマルモード信号を減衰させると共に、その位相を遅延させて、検出反転注入回路 253から卷線 L12Bに注入される反転信号との位相差が 180度になるように作用するので、信号同士のキャンセルが十分に行われる。

[0085] このコモンモード信号検出回路 25では、前段のハイパスフィルタ 250によって電源周波数成分をデカップリング（除去）するようにしているので、後段の回路は高周波信号（ノーマルモード信号）の除去のみを考慮して設計すればよい。このため、インダクタンス素子 252のコア L12Cとしてフェライトコアを使用することができ、図 11に示したノーマルモード信号抑止フィルタ 122Aに比べて小型化が可能である。

[0086] 図 7に示したノーマルモード信号検出回路 26は次のように動作する。

[0087] ノーマルモード信号検出回路 26では、ハイパスフィルタ 260力電源線 21A, 21B を伝送されてくる高周波成分である信号を通過させると共に低周波成分である電源電圧を遮断する。コモンモード信号相殺回路 261は、ハイパスフィルタ 260を通過した信号からコモンモード信号を除去してノーマルモード信号のみを通過させる。より具体的には、検出反転回路 263によって、ハイパスフィルタ 260の出力側の電源線 2 1A, 21Bを伝播してくるコモンモード信号を検出し、これを反転した上で卷線 L21C を介してインダクタンス素子 262の卷線 L21A, L21Bに注入して、電源線 21A, 21 B上のコモンモード信号をキャンセルすることにより、コモンモード信号を除去する。

[0088] このノーマルモード信号検出回路 26では、前段のハイパスフィルタ 260によって電源周波数成分をデカップリングするようにしているので、後段の回路は高周波信号（コモンモード信号）の除去のみを考慮して設計すればよレ、。このため、インダクタンス素子 262のコア L21Dとしてフェライトコアを使用することができ、図 12に示したコモンモード信号抑止フィルタ 122Bに比べて小型化が可能である。

[0089] 次に、図 13—図 17を参照して、本実施の形態の信号検出装置における信号検出性能について説明する。

[0090] 図 13は、信号抑止フィルタ 22の特性の一例を表すものである。横軸は周波数 [単位 MHz]を示し、縦軸は減衰量 [単位 dB]を示す。この図から明らかなように、周波数帯 150KHz— 30MHzにおレ、て、コモンモード信号（符号 CM)およびノーマルモード信号 (符号 NM)の双方について、 60dB以上の減衰量があり、電源供給源の雑音を抑止できることがわかる。

[0091] 図 14は、本実施の形態の信号検出装置 2を、電波暗室ではなく一般的な測定環境に接地した場合における暗雑音 (すなわち、被測定機器 3を接続しない状態での雑音）の測定結果を表すものである。横軸は周波数 [単位 MHz]を示し、縦軸は雑音レベル [単位 (ΙΒ μ V]を示す。この図から明らかなように、周波数帯 150ΚΗζ— 30Μ Hzにおいて、コモンモード信号（符号 CM)およびノーマルモード信号（符号 NM)の双方について、 30dB z V以下となっており、ポータブルでありながら、雑音端子電圧の測定が充分可能な環境になっていると考えられる。

[0092] 図 15は、被測定機器 3の発生する雑音を想定し、雑音源からノーマルモード信号およびコモンモード信号の双方を電源出力端子 T2に印加した場合における信号出力端子 T3に現れるコモンモード信号のレベル (減衰量)を測定した場合の測定結果を表すものである。横軸は周波数 [単位 MHz]を示し、縦軸は減衰量 [単位 dB]を示す。周波数帯 150KHz 30MHzにおいて、コモンモード信号（符号 CM)は減衰なく通過する一方、ノーマルモード信号 (符号 NM)は 60dBの減衰量を得ている。このこと力ら、実用上、十分なモード分離が達成されていることがわかる。

[0093] 図 16は、被測定機器 3の発生する雑音を想定し、雑音源からノーマルモード信号およびコモンモード信号の双方を電源出力端子 T2に印加した場合における信号出力端子 T4に現れる信号レベル (減衰量)を測定した場合の測定結果を表すものである。横軸は周波数 [単位 MHz]を示し、縦軸は減衰量 [単位 dB]を示す。周波数帯 1 50KHz— 30MHzにおいて、ノーマルモード信号（符号 NM)は減衰なく通過する一方、コモンモード信号 (符号 CM)は 60dBの減衰量を得ている。このこと力、実用上、十分なモード分離が達成されていることがわかる。

[0094] 図 17は、被測定機器 3として、ある掃除機を例にとり、本実施の形態の信号検出装置を用いてコモンモード信号およびノーマルモード信号を測定した場合の測定結果を表すものである。横軸は周波数 [単位 Hz]を示し、縦軸は信号レベル [単位 dB]を示す。この図から、周波数帯域によって雑音の発生量が異なることがわかり、研究開発技術者にとって対策すべきことが明らかになる。すなわち、本実施の形態の信号検出装置は、コンパクトかつモパイル可能で有用な開発ツールとしての機能を十分に発揮することが可能である。

[0095] 以上説明したように、本実施の形態によれば、電源入力端子 T1に接続された電源線 21A, 21Bに、電源電圧に含まれる高周波信号を抑止する信号抑止フィルタ 22と、高周波信号の伝達を阻止する信号分離フィルタ 23とを直列に設け、電源出力端子 T2と信号分離フィルタ 23との間の電源電圧に含まれる高周波信号を信号出力端子 T3— T5から出力するようにしたので、電源からの高周波信号を信号抑止フィルタ 22 および信号分離フィルタ 23という 2段構成の信号遮断回路によって確実にブロックすること力 Sできる。すなわち、信号抑止フィルタ 22または信号分離フィルタ 23のいずれか一方だけの場合に比べて、信号遮断性能が高くなる。このため、電源ノイズの測定系への影響を排除することができる。

[0096] また、信号抑止フィルタ 22と電源出力端子 T2との間に高周波信号の伝達を阻止する信号分離フィルタ 23を設けるようにしたので、被測定機器 3で発生した高周波信号が信号抑止フィルタ 22によって吸収されてしまうのを阻止することができ、信号出力端子 T3— T5における信号検出レベルの低下を防ぐことができる。

[0097] また、コモンモード信号抑止手段の要部としてコモンモード信号相殺回路 221を含むように信号抑止フィルタ 22を構成したので、 LC共振を利用してコモンモード信号抑止手段を構成した場合と比べて、回路ひいては信号検出装置の小型化が可能となる。

[0098] また、コモンモード信号相殺回路 221の後段に、特に高域においてコモンモード信号を有効に抑止することができるコモンモード信号抑止回路 223を設けるようにしたので、より広い帯域でコモンモード信号を抑止することが可能となる。

[0099] また、コモンモード信号検出回路 25とノーマルモード信号検出回路 26とを互いに独立に設けるようにしたので、コモンモード信号とノーマルモード信号とを個別に検出すること力 Sできる。また、コモンモード信号検出回路 25およびノーマルモード信号検出回路 26の入力端に、スィッチ SI , S2をそれぞれ設けるようにしたので、コモンモード信号およびノーマルモード信号のうちの一方の信号を測定しているときに、その測定値が、他方の信号を測定するための検出回路の影響を受けることがなぐ正確な値を得ること力 Sできる。

[0100] [変形例 1]

図 7に示したノーマルモード信号検出回路 26に代えて、図 8に示したようなノーマルモード信号検出回路 26Aを用いるような変形も可能である。このノーマルモード信号検出回路 26Aは、図 7のコモンモード信号相殺回路 261における検出反転回路 2 63の後段（端子 X7A, X7B側）にインダクタンス素子 264を加えて、図 2に示したコモンモード信号相殺回路 221と同様の構成としたものである。インダクタンス素子 264 は、図 2におけるインダクタンス素子 225と同じもので、電源線 21Aに揷入された卷線 L10Aと、電源線 21Bに揷入された卷線 L10Bと、コア L10Cとを含む。その他の構成は図 7の場合と同様である。

[0101] この変形例では、インダクタンス素子 264によって電源線 21A, 21B間に相互インダクタンスが発生し、コモンモード信号に対するインピーダンスが高くなるので、コモンモード信号をより効果的に減衰させることができると共に、その位相を遅延させて、検出反転回路 263から卷線 L21Cに注入される反転信号との位相差が 180度になるようにすることができる。

[0102] [変形例 2]

また、図 5に示したコモンモード信号検出回路 25に代えて、図 9に示したようなコモンモード信号検出回路 25Bを用いるような変形も可能である。このコモンモード信号検出回路 25Bは、図 5におけるコモンモード信号検出回路 25のノーマルモード信号相殺回路 251に代えてノーマルモード信号抑止回路 255を備えると共に、線路変換回路 257に代えて線路変換回路 258を備えている。

[0103] このノーマルモード信号抑止回路 255は、ハイパスフィルタ 250の出力側の電源線

21A, 21Bに、ハイパスフィルタ 250に近い方から順に、コンデンサ C33と、インダクタンス素子 L31と、コンデンサ C34とを備えている。コンデンサ C33は、電源線 21A, 21B間に接続されている。インダクタンス素子 L31は、電源線 21A， 21Bにそれぞれ揷入された卷線 L31A, L31Bおよびコア L31C力構成される。コンデンサ C33およびインダクタンス素子 L31は、協働して、初段の LCフィルタを構成している。コンデンサ C34は、電源線 21A， 21B間に接続されている。コンデンサ C34およびインダクタンス素子 L32は、協働して、次段の LCフィルタを構成している。すなわち、コモンモード信号検出回路 25Bは、 2段構成の LCフィルタとして機能する。線路変換回路 25 8は、両端が電源線 21A， 21Bにそれぞれ接続された卷線 L32Aと、コア L32Cとを含んで構成されている。卷線 L32Aの中間位置は、信号出力端子 T3に接続されている。

[0104] このような構成のコモンモード信号検出回路 25Bでは、ハイパスフィルタ 250は、電源周波数をカットし、コモンモード信号およびノーマルモード信号の混合信号を通過させる。コモンモード信号検出回路 25Bは、この混合信号のうちのノーマルモード信号のみを抑止し、線路変換回路 258は、平衡線路を不平衡線路に変換する。これにより、信号出力端子 T3にはコモンモード信号のみが現れる。

[0105] [変形例 3]

図 7に示したノーマルモード信号検出回路 26に代えて、図 10に示したようなノーマルモード信号検出回路 26Bを用いるような変形も可能である。このノーマルモード信号検出回路 26Bは、図 7におけるノーマルモード信号検出回路 26のコモンモード信号相殺回路 261に代えて、コモンモード信号抑止回路 265を備えている。その他の構成は、図 7のノーマルモード信号検出回路 26と同様である。

[0106] コモンモード信号抑止回路 265は、ハイパスフィルタ 260の出力側の電源線 21A, 21Bに、インダクタンス素子 L41を備える。インダクタンス素子 L41は、電源線 21 A, 21Bにそれぞれ挿入された卷線 L41A, L41Bと、コア L41Cとを含んで構成されている。

[0107] このような構成のノーマルモード信号検出回路 26Bでは、ハイパスフィルタ 260は、電源周波数をカットして、コモンモード信号およびノーマルモード信号の混合信号を通過させる。コモンモード信号抑止回路 265は、この混合信号からコモンモード信号のみを選択的に除去する。これにより、信号出力端子 T4にはノーマルモード信号のみが現れる。

[0108] 以上、実施の形態および実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明はこれらに限定されず、種々の変形が可能である。例えば、上記各実施の形態では、信号出力端子 T3, T4のほかに、混合信号を出力するための信号出力端子 T5をも設けるようにしたが、これは必ずしも必要はなぐ省略してもよい。

Claims

請求の範囲

[1] 電源供給源から電源電圧が入力される電源入力端子と、

被測定機器に接続され、前記電源入力端子から入力された電源電圧を前記被測定機器に出力する電源出力端子と、

前記電源入力端子に接続された第 1および第 2の導電線に設けられ、電源入力端子から入力された電源電圧に含まれる信号を抑止する信号抑止フィルタと、前記信号抑止フィルタと前記電源出力端子との間に設けられ、前記電源出力端子と前記信号抑止フィルタとの間での信号の伝達を阻止する信号分離フィルタと、前記電源出力端子と前記信号分離フィルタとの間の電源電圧に含まれる信号を出力する信号出力端子と

を備えたことを特徴とする信号検出装置。

[2] 前記信号抑止フィルタは、

前記第 1および第 2の導電線に設けられ、第 1および第 2の導電線の間に相互インダクタンスを発生させる第 1の相互インダクタンス素子と、

前記第 1および第 2の導電線の間に設けられ、前記電源入力端子から入力された電源電圧に含まれるコモンモード信号を検出してその位相を反転させる検出反転回路と、

前記検出反転回路により位相が反転された反転信号を前記第 1の相互インダクタンス素子に注入する注入回路と

を有するコモンモード信号相殺回路を含んで構成されている

ことを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の信号検出装置。

[3] 前記第 1の相互インダクタンス素子は、前記第 1の導電線に挿入された第 1の卷線と、前記第 2の導電線に挿入されて前記第 1の卷線と結合する第 2の卷線とを含んで構成され、

前記注入回路は、前記第 1の相互インダクタンス素子との間で相互インダクタンスが発生するように前記第 1の相互インダクタンス素子に結合された第 3の卷線を含んで構成され、

前記検出反転回路は、第 1および第 2の導電線の間に直列接続された第 1および第 2のコンデンサを含んで構成され、

前記第 3の卷線は、一端が前記第 1および第 2のコンデンサの相互接続点に接続され、他端が接地に接続されている

ことを特徴とする請求の範囲第 2項に記載の信号検出装置。

[4] 前記信号抑止フィルタは、さらに、

前記検出反転回路と前記注入回路との間の第 1および第 2の導電線に設けられ、コモンモード信号に対するインピーダンス素子として機能する第 ₂の相互インダクタンス素子と、

前記検出反転回路の前記電源入力端子側において前記第 1および第 2の導電線の間に設けられた第 3のコンデンサと、

前記第 1の相互インダクタンス素子の前記電源入力端子とは反対側において前記第 1および第 2の導電線の間に設けられた第 4のコンデンサと

を含み、

前記第 1および第 2の相互インダクタンス素子の洩れインダクタンス成分と前記第 3 および第 4のコンデンサとが協働してノーマルモード信号抑止回路を構成していることを特徴とする請求の範囲第 2項に記載の信号検出装置。

[5] 前記信号抑止フィルタは、

前記第 1の相互インダクタンス素子の前記電源入力端子とは反対側において前記第 1および第 2の導電線の間に直列に接続されると共に相互接続点が接地に接続された第 5および第 6のコンデンサをさらに含み、

前記第 5および第 6のコンデンサが協働してコモンモード信号抑止回路を構成している

ことを特徴とする請求の範囲第 3項に記載の信号検出装置。

[6] 前記信号分離フィルタは、

ノーマルモード信号に対するインピーダンス素子として機能する第 1のインピーダンス回路と、

コモンモード信号に対するインピーダンス素子として機能する第 ₂のインピーダンス回路とを含むことを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の信号検出装置。

[7] 前記第 1のインピーダンス回路は、

前記第 1の導電線に挿入された第 4の卷線と、

前記第 2の導電線に挿入された第 5の卷線と

を含んで構成され、

前記第 2のインピーダンス回路は、

前記第 1および第 2の導電線に設けられ、第 1および第 2の導電線の間に相互インダクタンスを発生させる第 3の相互インダクタンス素子

を含んで構成されている

ことを特徴とする請求の範囲第 6項に記載の信号検出装置。

[8] 前記電源出力端子と前記信号分離フィルタとの間の電源電圧に含まれる信号からコモンモード信号を取り出すコモンモード信号検出回路と、

前記電源出力端子と前記信号分離フィルタとの間の電源電圧に含まれる信号からノーマルモード信号を取り出すノーマルモード信号検出回路と

をさらに備え、

前記信号出力端子が、

前記コモンモード信号検出回路の出力端に設けられたコモンモード信号出力端子と、

前記コモンモード信号検出回路の出力端に設けられたノーマルモード信号出力端子と

を含むことを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の信号検出装置。

[9] 前記コモンモード信号検出回路の入力端に設けられた第 1のスィッチと、

前記ノーマルモード信号検出回路の入力端に設けられた第 2のスィッチとをさらに備えたことを特徴とする請求の範囲第 8項に記載の信号検出装置。

[10] 前記信号出力端子が、

前記電源出力端子と前記信号分離フィルタとの間の電源電圧に含まれるコモンモード信号とノーマルモード信号とを混在した状態で出力する混合信号出力端子をさらに含むことを特徴とする請求の範囲第 8項に記載の信号検出装置。