特許 5788964 データ伝送線路上で伝送される無線周波数信号をデカップリングするための装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5788964

(24)【登録日】2015年8月7日

(45)【発行日】2015年10月7日

(54)【発明の名称】データ伝送線路上で伝送される無線周波数信号をデカップリングするための装置

(51)【国際特許分類】

   H04B 3/48 20150101AFI20150917BHJP

   G01R 23/16 20060101ALI20150917BHJP

【ＦＩ】

   H04B3/48

   G01R23/16 Z

【請求項の数】13

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2013-501668(P2013-501668)

(86)(22)【出願日】2011年3月22日

(65)【公表番号】特表2013-528965(P2013-528965A)

(43)【公表日】2013年7月11日

(86)【国際出願番号】EP2011001407

(87)【国際公開番号】WO2011116928

(87)【国際公開日】20110929

【審査請求日】2013年11月26日

(31)【優先権主張番号】10008666.9

(32)【優先日】2010年8月19日

(33)【優先権主張国】EP

(31)【優先権主張番号】10003252.3

(32)【優先日】2010年3月26日

(33)【優先権主張国】EP

(73)【特許権者】

【識別番号】597149146

【氏名又は名称】ドイッチェ テレコム アーゲー

(74)【代理人】

【識別番号】100094112

【弁理士】

【氏名又は名称】岡部 讓

(74)【代理人】

【識別番号】100106183

【弁理士】

【氏名又は名称】吉澤 弘司

(74)【代理人】

【識別番号】100128657

【弁理士】

【氏名又は名称】三山 勝巳

(74)【代理人】

【識別番号】100160967

【弁理士】

【氏名又は名称】▲濱▼口 岳久

(74)【代理人】

【識別番号】100170601

【弁理士】

【氏名又は名称】川崎 孝

(72)【発明者】

【氏名】ムッゲンターラ，ペーター

【審査官】 石田 昌敏

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２００９／０９９０８２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００７−１２０９５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０５５０４７３６（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特開平１０−１８５９６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−２１３９４８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０４Ｂ ３／４６− ３／４９３

Ｈ０４Ｂ １７／００−１７／４０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１の線路エレメント（５１）及び第２の線路エレメント（５２）を有するデータ伝送線路（５０）上で伝送される無線周波数信号をデカップリングするための、又は干渉電圧をデカップリングするための装置（１０）であって、
タッピングモジュール（２０）と、
電流プローブモジュール（３０）とを備え、
前記タッピングモジュール（２０）は、前記無線周波数信号及び干渉電圧をデカップリングする目的で、前記データ伝送線路（５０）の第１のタッピング部位（６１）で前記第１及び第２の線路エレメント（５１、５２）に接続され、
前記無線周波数信号をデカップリングする場合、前記電流プローブモジュール（３０）は、前記データ伝送線路（５０）の第２のタッピング部位（６２）で前記第１の線路エレメント（５１）に結合され、
前記干渉電圧をデカップリングする場合、前記電流プローブモジュール（３０）は、前記データ伝送線路（５０）の第２のタッピング部位（６２）で前記第１及び第２の線路エレメント（５１、５２）に結合され、
前記装置（１０）は出力部（１４）を有し、
前記出力部は、前記出力部（１４）に接続される機器の様々な入力インピーダンスに整合させることができる、装置（１０）。

【請求項2】

前記電流プローブモジュール（３０）は分割トロイダルコア磁石を有していることを特徴とする、請求項１に記載の装置（１０）。

【請求項3】

前記干渉電圧をデカップリングする場合に、前記電流プローブモジュール（３０）は、前記電流プローブモジュール（３０）が前記第１及び第２の線路エレメント（５１、５２）を同じ観点で包囲するような形で、前記第１及び第２の線路エレメント（５１、５２）に結合されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の装置（１０）。

【請求項4】

前記タッピングモジュール（２０）は、第１のタッピングエレメント（２１）及び第２のタッピングエレメント（２２）を有する感知ヘッドとして具現化されることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の装置（１０）。

【請求項5】

前記装置（１０）は、前記第１及び第２のタッピング部位（６１、６２）が相互に２ｃｍ〜２００ｃｍ、好ましくは５ｃｍ〜５０ｃｍ、特に好ましくは８ｃｍ〜１５ｃｍ、とりわけ好ましくは１０ｃｍ離れた間隔になるような態様で構成されていることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の装置（１０）。

【請求項6】

前記装置（１０）は、チェンジオーバースイッチ（１１）を備えており、前記チェンジオーバースイッチ（１１）は、前記タッピングモジュール（２０）のタッピングエレメント（２１、２２）に回路機構の入れ替えを実施させるものであることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の装置（１０）。

【請求項7】

前記装置（１０）は、３０ｋＨｚ〜３０ＭＨｚにおいて、４０ｄＢ＋／−０．１ｄＢのデカップリング減衰を有することを特徴とする、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の装置（１０）。

【請求項8】

データ伝送線路（５０）上で測定を行うための方法であって、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の装置（１０）が使用される、方法。

【請求項9】

前記データ伝送線路（５０）は、前記測定が実施されているときに前記データ伝送を行うために、中断させることなく使用可能なようになされていることを特徴とする、請求項８に記載の方法。

【請求項10】

前記データ伝送線路（５０）として、銅製の導線対、好ましくは銅製導線のツイストペアが使用されることを特徴とする、請求項８又は９に記載の方法。

【請求項11】

前記データ伝送線路（５０）上で伝送される前記無線周波数信号の電力スペクトル密度を測定するためのスペクトラムアナライザ（４０）が、前記装置（１０）に接続されることを特徴とする、請求項８乃至１０のいずれか１項に記載の方法。

【請求項12】

前記装置（１０）は、前記スペクトラムアナライザ（４０）の様々な入力インピーダンスに整合されることを特徴とする、請求項１１に記載の方法。

【請求項13】

無線周波数信号を伝送するために設けられた、第１の線路エレメント（５１）及び第２の線路エレメント（５２）を有するデータ伝送線路（５０）上で測定を行うための方法であって、
前記無線周波数信号をデカップリングするための装置（１０）は、
タッピングモジュール（２０）と、
電流プローブモジュール（３０）とを備え、
前記タッピングモジュール（２０）は、前記無線周波数信号をデカップリングする目的で、前記データ伝送線路（５０）の第１のタッピング部位（６１）で前記第１及び第２の線路エレメント（５１、５２）に接続され、
前記無線周波数信号をデカップリングする場合、前記電流プローブモジュール（３０）は、前記データ伝送線路（５０）の第２のタッピング部位（６２）で前記第１の線路エレメント（５１）に結合され、
干渉電圧をデカップリングする場合、前記電流プローブモジュール（３０）は、前記データ伝送線路（５０）の第２のタッピング部位（６２）で前記第１及び第２の線路エレメント（５１、５２）に結合され、
前記データ伝送線路（５０）上で伝送される前記無線周波数信号の電力スペクトル密度を測定するためのスペクトラムアナライザ（４０）が、前記装置（１０）に接続され、
前記装置（１０）の出力部（１４）は、前記スペクトラムアナライザ（４０）の様々な入力インピーダンスに整合される、方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、特に恒久的に設置されたデータ伝送線路上で測定を行うことを目的に、データ伝送線路上で伝送される無線周波数信号をデカップリング（ｄｅｃｏｕｐｌｉｎｇ）するための、又は干渉電圧をデカップリングするための装置に関する。データ伝送線路は、例えば一般家庭又は企業に比較的広帯域のデータ接続を提供する目的で、現在では何百万本も設置されている。例として紹介すると、現在約２０００万本のＤＳＬ接続（デジタル加入者線接続）、特にＡＤＳＬ接続（非対称デジタル加入者線接続）又はＶＤＳＬ接続（超高速加入者線）が、ドイツ国のドイツテレコム株式会社（Ｄｅｕｔｓｃｈｅ Ｔｅｌｅｋｏｍ ＡＧ）の銅製導電体対ネットワークにおいて、現在敷設されている。これらのシステムの動作状態及び構成によっては、かかるデータ伝送システムの個々のデータ伝送線路上で測定することができる電力スペクトル密度（いわゆるＰＳＤスペクトル、パワースペクトル密度（Ｐｏｗｅｒ Ｓｐｅｃｔｒａｌ Ｄｅｎｓｉｔｙ）スペクトル）は、求めたい電力スペクトル密度から大幅に逸脱している場合がある。

【背景技術】

【0002】

かかるデータ伝送システムの個々のデータ伝送線路の測定は、従来は、種々の不利益を了解した場合に限り実現可能となるものであった。前記不利益の例として、とりわけ測定精度が、特に電力スペクトル密度を測定する場合に、比較的低くなること、及び、多くの場合、予め定められたデータ伝送線路の測定を行うのに、後者を分離、即ち中断しなければならないことが挙げられる。

【発明の概要】

【0003】

本発明は、データ伝送線路上で伝送される無線周波数信号をデカップリングするための、又は干渉電圧をデカップリングするための装置を提供するという目的に基づいている。この装置は、従来技術の不利益を回避し、又は少なくとも低減するものであって、簡単に且つ高い費用効率で製造できるように構成されており、実際の試験において、簡単且つ効率的な態様で使用することができる。

【0004】

この目的は、第１の線路エレメント及び第２の線路エレメントを有するデータ伝送線路上で伝送される無線周波数信号をデカップリングするための装置であって、タッピングモジュール（ｔａｐｐｉｎｇ ｍｏｄｕｌｅ）と、電流プローブモジュールとを備えた装置によって達成される。この場合、上記タッピングモジュールは、無線周波数信号をデカップリングする目的で、データ伝送線路の第１のタッピング部位で第１及び第２の線路エレメントに接続され、上記電流プローブモジュールは、無線周波数信号をデカップリングする目的で、データ伝送線路の第２のタッピング部位で第１の線路エレメントに結合される。更に、上記目的は、第１の線路エレメント（５１）及び第２の線路エレメント（５２）を有するデータ伝送線路（５０）上で伝送される無線周波数信号をデカップリングするための、又は干渉電圧をデカップリングするための装置によって達成される。この場合、その装置（１０）は、タッピングモジュール（２０）と、電流プローブモジュール（３０）とを備えている。タッピングモジュール（２０）は、無線周波数信号及び干渉電圧をデカップリングする目的で、データ伝送線路（５０）の第１のタッピング部位（６１）で第１及び第２の線路エレメント（５１、５２）に接続される。
−− 無線周波数信号をデカップリングする場合、電流プローブモジュール（３０）は、データ伝送線路（５０）の第２のタッピング部位（６２）で第１の線路エレメント（５１）に結合され、
−− 干渉電圧をデカップリングする場合、電流プローブモジュール（３０）は、データ伝送線路（５０）の第２のタッピング部位（６２）で第１及び第２の線路エレメント（５１、５２）に結合される。

【0005】

本発明に係る装置は、通常の閉構造方向性結合器とは異なり、中断せずにデータ伝送線路を測定できるという利点を有する。これは、第一に、測定を行うのに、測定対象のデータ伝送線路を中断し、後で再接続する必要がないという利点を有する。このようなことを行えば、結果的に、測定実施後に、異なる（整合）構成（未測定）が出現しかねない。これは更に、中断及び再接続という処置が不要であるという利点も有する。したがって、測定は、第一に、より正確に行われ（というのは、例えば再接続に起因して測定後に誤差原因が生じることが、回避されるからである）、第二に、より簡単且つより迅速であり、より短い作業時間で行うことができる。本発明によれば、本装置は、データ伝送線路において、無線周波数信号の測定及び干渉電圧（又は不規則な干渉信号）の測定の両方に使用することができる。この場合、本装置は、無線周波数信号をデカップリングする目的では、いわゆる差動モードで動作し、干渉電圧をデカップリングする目的では、いわゆるコモンモードで動作する。それら２つの動作モード又はタッピングモードは、取り扱いが異なる又はタッピングが異なるという点で実質的に異なっているに過ぎない。データ伝送線路上で伝送される無線周波数信号（即ち、ｘＤＳＬ信号）のような有用な信号は、導体対として具現化されたデータ伝送線路上で、第１の線路エレメントと第２の線路エレメントとの間に、差動モード電圧又は差動電圧を発生する。これらの無線周波数信号を測定するために、本発明に係る装置は、差動モード動作で使用される。この測定を活用して、結合によってケーブルに導入されるｘＤＳＬ伝送電力をできるだけ正確に測定することが、主に意図されている。１つの好適な実施形態では、方向性結合効果により、スイッチを用いてｘＤＳＬ信号の信号方向を決定することができる。様々な原因により、無用な干渉電圧も、種々の干渉経路を介した結合によって、全般的にコモンモードとして遠距離通信ケーブルに導入される。その場合、その干渉電圧は、データ伝送線路（一般に導体対、即ち銅製の導体対）と接地又はケーブルシースとの間に現れる。したがって、データ伝送線路の接地に対する両線路エレメントの干渉ポテンシャルは、同一である。コモンモードでは、データ伝送線路は、単一の線路とみなすことができる（又は２つの線路エレメントを単一の線路とみなすことができる）。これらの干渉変数、即ち干渉電圧を測定するのに、コモンモード動作が使用される。スイッチを用いた好適な実施形態では、干渉伝送部を局所化するために、干渉信号の基本的に未知の信号方向を決定することが、主に意図されている。コモンモード動作の装置も、差動モード動作の装置と同等の大きさの測定精度を保証することが可能であるが、絶対測定精度は、干渉源の位置を特定する際に、あまり重要な役割は果たさない。

【0006】

本発明に係る装置は、方向性結合器として使用されるものであり、概ね恒久的に設置されたデータ伝送線路上で伝送される無線周波数信号をデカップリングする目的、又は干渉電圧をデカップリングする目的で、データ伝送線路に接続される。但し、この場合、測定が進行中であるため、予め定められたデータ伝送の設置構成には何も変更を加えない。この目的のために、本発明に係る装置は、モジュール、即ち測定モジュールを２つ備えている。これらのモジュールは、好ましいことに、互いに連係して動作し、測定対象の信号伝送線路上で伝送される無線周波数信号のデカップリングを協働して実現する。本発明は、第１の線路エレメント及び第２の線路エレメントを有するデータ伝送線路上の無線周波数信号又は干渉電圧をデカップリングする例に主に基づいて、特にデータ伝送線路としての銅製の導線対（銅製導体対）を基本にして、例示されている。但し、本発明は、例えば３以上の線路エレメントを備えたデータ伝送線路及び／又は他の線路材料を備えたデータ伝送線路のような、他のタイプのデータ伝送線路にも適用することができる。

【0007】

本発明に係る装置の中の上記２つのモジュール、即ち測定モジュールは、タッピングモジュール及び電流プローブモジュールである。上記タッピングモジュールは、
−− 無線周波数信号をデカップリングする場合は（差動モード動作）、データ伝送線路の第１の線路エレメントと第２の線路エレメントとの間、
−− 干渉電圧をデカップリングする場合は（コモンモード動作）、データ伝送線路の線路エレメントを一方とし、接地を他方とする両者相互間、
をタッピング、即ち電圧タッピングする働きをする。このタッピングは、データ伝送線路全体に沿った第１のタッピング部位で実施される。上記電流プローブモジュールは、正確に言うと、
−− 無線周波数信号をデカップリングする場合は、電流プローブモジュールをデータ伝送線路の第１の線路エレメントに結合することによって、
−− 干渉電圧をデカップリングする場合は、電流プローブモジュールをデータ伝送線路の第１及び第２の線路エレメントに結合することによって、
データ伝送線路全体に沿った第２のタッピング部位で結合を行う働きをする。

【0008】

本装置は特に、データ伝送線路の電力スペクトル密度を測定する役割、又は干渉源の場所を特定するための測定を行う役割を果たす。この場合特に、実現されることには、本発明に係る装置の出力部に、かかる測定を完全に実施するための別の機器が接続される。特に、最初に電力スペクトル密度の実際の測定を行ういわゆるスペクトラムアナライザが、かかる別の機器に適している。しかしながら、その測定信号は、本発明に係る装置によって、かかるスペクトラムアナライザにとって利用可能になるのである。即ち、実施される測定の測定精度は、本発明に係る装置によって敏感に変わる。この装置は、かかる測定構成の場合、スペクトラムアナライザ用の測定ヘッドの働きをし、したがって、本明細書では、付設電力測定ヘッドとも称される。

【0009】

本発明によれば、電流プローブモジュールは、分割トロイダルコア磁石を有することが好ましい。それによって、有利な態様で、データ伝送線路の第１の線路エレメントを流れる電流を極めて簡単且つ正確に測定することが可能になる。

【0010】

更に、本発明によれば、一層好ましいことに、干渉電圧をデカップリングする場合に、電流プローブモジュール（３０）は、電流プローブモジュール（３０）が第１及び第２の線路エレメント（５１、５２）を同じ観点で包囲するような態様で、第１及び第２の線路エレメント（５１、５２）に結合される。

【0011】

その結果、本発明によれば、好都合なことに、簡単なタッピングによって、又は簡単な結合で電流プローブモジュールを第１及び第２の線路エレメントに結合することによって、干渉電圧を簡単に測定できるようになる。

【0012】

本発明によれば、第１のタッピングエレメント及び第２のタッピングエレメントを有する感知ヘッドとしてタッピングモジュールを具現化することは、更に好ましいことである。それによって、有利な態様で、測定を迅速且つ簡単に実施することが可能になる。

【0013】

更に、第１及び第２のタッピング部位が相互に２ｃｍ〜２００ｃｍ、好ましくは５ｃｍ〜５０ｃｍ、特に好ましくは８ｃｍ〜１５ｃｍ、とりわけ好ましくは１０ｃｍ離れた間隔になるような態様で本装置が構成されれば、それは極めて好ましいことである。第１のタッピング部位と第２のタッピング部位との間のこの間隔は、特にデータ伝送線路全体に沿ったタッピング部位相互間の間隔を指す。

【0014】

更に、本発明によれば、本装置が、タッピングモジュールのタッピングエレメントに回路機構の入れ替えを実施させるチェンジオーバースイッチ（ｃｈａｎｇｅｏｖｅｒ ｓｗｉｔｃｈ）を備えることも、好ましいことである。これは次のことを意味する。即ち、（タッピングモジュールの）第１のタッピングエレメントが第１の線路エレメントに導電状態に接続され、第２のタッピングエレメントが第２のエレメントに導電状態に接続されている場合に（無線周波数信号をデカップリングする場合、即ち、本装置が差動モード動作で動作する場合）、チェンジオーバースイッチが切り替わると、データ伝送線路の線路エレメントに対する本装置の接続構成が、まるで第１のタッピングエレメントが第２の線路エレメントと導電状態に接続し、第２のタッピングエレメントが第１の線路エレメントと導電状態に接続するかのような態様になる。同様に、（タッピングモジュールの）第１のタッピングエレメントが第１及び第２の線路エレメントに導電状態に接続され、第２のタッピングエレメントが（データ伝送線路の）接地に導電状態に接続されている場合に（干渉電圧をデカップリングする場合、即ち、本装置がコモンモード動作で動作する場合）、チェンジオーバースイッチが切り替わると、データ伝送線路の線路エレメントに対する本装置の接続構成が、まるで第１のタッピングエレメントが接地と導電状態に接続し、第２のタッピングエレメントが第１及び第２の線路エレメントと導電状態に接続するかのような態様になる。結果として、本発明によれば、両方の場合、即ち両動作モードにおいて、第一に、本装置を極めて簡単且つ迅速に、測定対象のデータ伝送線路のインピーダンス関係に対し、良好に連係させ、又は整合させることができる。第二に、それによって、測定を行う際に、極性の誤りのためにデータ伝送線路上のタッピングモジュールのタッピングに変更を加える必要もなければ、電流プローブモジュールの結合に変更を加える必要もないようにするための支出を最小限に抑え、チェンジオーバースイッチさえ動作させれば足りるようにすることができる。これにより、測定性能が増進し、更に測定精度も向上する。というのは、同じタッピング構成を使用するため（即ち、可能性として、インピーダンス関係に対する整合が良好なため）、第１及び第２の線路エレメント上のタッピングを入れ替えることが不要な状態で測定を行うことも可能となるからである。

【0015】

本発明によれば、同じく好適に更に実現されることには、本装置は、３０ｋＨｚ〜３０ＭＨｚにおいて、４０ｄＢ＋／−０．１ｄＢのデカップリング減衰を有する。それによって、本発明によれば、好ましいことに、接続されたスペクトラムアナライザがオーバードライブされないことも可能である。本発明によれば、例えばＺ＝１３５Ω＋／−２０Ω（＋／−１５％）といった通常の銅製導体対インピーダンスで、３０ｋＨｚ〜３０ＭＨｚの周波数範囲において、本発明に係る装置の線形性が＋／−０．１ｄＢといった具合に高くなっているため、スペクトラムアナライザの測定結果を評価する際に、単に４０ｄＢのレベル補正を実施すれば足りる。

【0016】

本発明の更に別の好適な実施形態によれば、実現されることには、本装置は、そこに接続される機器の様々な入力インピーダンスに整合できる出力部を有する。それによって、データ伝送線路上での測定において、非常に正確で弾力性のある測定結果を有利な態様で得ることができる。

【0017】

本発明によれば、特に好適に実現されることには、本装置は、１３５Ωなる普通の平均インピーダンスを有する銅製導体対ネットワーク（即ち、本発明の意味する範囲内において、データ伝送線路として、銅製の導線対又は銅製導体対を備えたネットワーク）での測定において、市販の適切な（且つ十分に正確な）、全般的に可搬型の、再充電可能電池で動作するスペクトラムアナライザであって、約１００Ω〜約１５０Ωの入力インピーダンス又は測定インピーダンスＲ_ｍを有する対称受信機入力を具備したスペクトラムアナライザと一緒に動作する。但し、本発明に係る装置は、単なる例として紹介した上記の周波数範囲又はインピーダンス関係（ドイツテレコムの遠距離通信ネットワーク（主にドイツ国内に設置されている）の典型的インピーダンス関係の例に基づく）以外の周波数範囲又はインピーダンス関係に対しても、最適化し又は整合させることができる。これは、本発明のものと同じ利点、即ち、簡単且つ迅速であるという利点を実現し、同時に比較的高精度の線路測定を実現するためである。

【0018】

本発明の更に別の主題は、本発明に係る装置を使用して、（概ね恒久的に設置された）データ伝送線路上で測定を行うことに関する。

【0019】

この場合、特に好適なことに、測定を実施しながらデータ伝送線路を使用して、中断させることなくデータを伝送することができる。これは本質的な利点であり、これにより、本方法の性能が、より簡単且つより迅速になるのみならず、同時に、より正確にもなる。というのは、データ伝送にも使用される線路構成と同一の（又は変更していない）線路構成において測定が実施されるからである。

【0020】

データ伝送線路として、銅製の導線対、好ましくは銅製導線のツイストペア（ｔｗｉｓｔｅｄ ｐａｉｒ）が使用されること、及び／又はデータ伝送線路上で伝送される無線周波数信号の電力スペクトル密度を測定するための、若しくは干渉電圧を測定するためのスペクトラムアナライザが、本装置に接続されること、及び／又はそのスペクトラムアナライザの様々な入力インピーダンスに本装置が整合されることは、一層好ましいことである。

【0021】

本発明の更に別の主題は、無線周波数信号を伝送するために設けられた、第１の線路エレメント及び第２の線路エレメントを有するデータ伝送線路上で測定を行うための方法に関する。この場合、無線周波数信号をデカップリングするための装置は、タッピングモジュールと、電流プローブモジュールとを備えている。上記タッピングモジュールは、無線周波数信号をデカップリングする目的で、データ伝送線路の第１のタッピング部位で第１及び第２の線路エレメントに接続され、上記電流プローブモジュールは、無線周波数信号をデカップリングする目的で、データ伝送線路の第２のタッピング部位で第１の線路エレメントに結合される。本発明の更に別の主題は、無線周波数信号を伝送するために設けられた、第１の線路エレメント（５１）及び第２の線路エレメント（５２）を有するデータ伝送線路（５０）上で測定を行うための方法に関する。この場合、無線周波数信号をデカップリングするための装置（１０）は、タッピングモジュール（２０）と、電流プローブモジュール（３０）とを備えている。タッピングモジュール（２０）は、無線周波数信号をデカップリングする目的で、データ伝送線路（５０）の第１のタッピング部位（６１）で第１及び第２の線路エレメント（５１、５２）に接続され、
−− 無線周波数信号をデカップリングする場合、電流プローブモジュール（３０）は、データ伝送線路（５０）の第２のタッピング部位（６２）で第１の線路エレメント（５１）に結合され、
−− 干渉電圧をデカップリングする場合、電流プローブモジュール（３０）は、データ伝送線路（５０）の第２のタッピング部位（６２）で第１及び第２の線路エレメント（５１、５２）に結合される。

【0022】

この場合、特に好適なことに、データ伝送線路上で伝送される無線周波数信号の電力スペクトル密度を測定するためのスペクトラムアナライザが本装置に接続され、本装置の出力部は、そのスペクトラムアナライザの様々な入力インピーダンスに整合される。

【0023】

本発明の代表的実施形態を図面で例示するとともに、後掲の説明書で更に詳細に解説する。それらの図面は、本発明の全体的概念を制限するものではない。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】本発明に係る装置であって、データ伝送線路上で伝送される無線周波数信号をデカップリングする目的で、第１のタッピング部位及び第２のタッピング部位でデータ伝送線路に接続された装置をブロック図で表した概略図である。

【図2】本発明に係る無線周波数をデカップリングするための装置を、図１よりも詳細に示した概略図である。

【図3】図２に従って使用する場合の、本発明に係る装置の概略的等価回路図である。

【図4】本発明に係る干渉電圧をデカップリングするための装置を、図１よりも詳細に示した概略図である。

【図5】図４に従って使用する場合の、本発明に係る装置の概略的等価回路図である。

【発明を実施するための形態】

【0025】

図１は、本発明に係る、データ伝送線路５０上で伝送される無線周波数信号をデカップリングするための装置１０を、ブロック図で概略的に示している。言うまでもないことであるが、データ伝送線路５０のうちの例示している部分は、全体として、データ伝送線路５０全体のうちのほんの（小さな）一部を表したものである。装置１０は、タッピングモジュール２０と、電流プローブモジュール３０とを備えている。タッピングモジュール２０は、第１のタッピング部位６１でデータ伝送線路５０に接続されている。電流プローブモジュール３０は、第２のタッピング部位６２でデータ伝送線路５０に接続されている。データ伝送線路５０は、第１の線路エレメント５１と、第２の線路エレメント５２とを有している。これらのエレメントは、銅製の導線対（又は銅製の導体対）を撚り合わせた線路エレメント５１、５２として設けられることが好ましい。第１のタッピング部位６１と第２のタッピング部位６２との間に、データ伝送線路５０全体沿いに間隔が設けられている。前記間隔は、図１に両矢印で示している。本発明によれば、第１のタッピング部位６１と第２のタッピング部位６２との間の間隔は、好ましくは約２ｃｍ〜約２００ｃｍ、特に好ましくは約５ｃｍ〜約５０ｃｍ、とりわけ好ましくは約８ｃｍ〜約１５ｃｍ、更に好ましくは約１０ｃｍである。

【0026】

図２は、本発明に係る装置１０の、無線周波数信号をデカップリングするための動作（即ち差動モード動作）を例示しており、図４は、本発明に係る装置１０の、干渉信号又は干渉電圧をデカップリングするための動作（即ちコモンモード動作）を例示している。

【0027】

図２は、本発明に係る、無線周波数をデカップリングするための装置１０を、図１よりも詳細に表した概略図を示している。タッピングモジュール２０と、電流プローブモジュール３０とを備えた装置１０を再度図示している。データ伝送線路５０のうちの例示している部分は、ここでもやはり、単にデータ伝送線路５０全体のうちの（小さな）一部に対応しているだけである。タッピングモジュール２０は、第１のタッピングエレメント２１と、第２のタッピングエレメント２２とを有していることが好ましい。タッピングエレメント２１及び２２を用いれば、第１のタッピング部位６１で線路エレメント５１、５２に導電状態に接続（測定電極の意味で）することを実現することができる。電流プローブモジュール３０は、トロイダルコア磁石３１を有することが好ましい。これによって（磁束を測定することによって）、データ伝送線路５０の線路エレメント５１、５２のうちの一方を流れる電流を測定することができる。第２のタッピング部位６２において、電流プローブモジュール３０のトロイダルコア磁石３１は、線路エレメント５１、５２のうちの一方を包囲している。

【0028】

図示した接続例において、電流プローブモジュール３０は、第１の線路エレメント５１に、又は第１の線路エレメント５１と結合されている（第２のタッピング部位６２において）。第１のタッピングエレメント２１は第１の線路エレメント５１に接続され、第２のタッピングエレメント２２は第２の線路５２に接続されている（第１のタッピング部位６１において）。本発明に係る装置１０は出力部１４を備えており、好ましいことに、特にデータ伝送線路５０上で伝送される無線周波数信号の電力スペクトル密度を測定する意向である場合に、そこにスペクトラムアナライザ４０を接続することができる。

【0029】

特に可能性として相互に作用し合っている（例えばクロストークの結果として）異なるプロバイダからの複数のデータ伝送線路が利用される場合には、電力スペクトル密度を正確に判定することが不可欠であり、且つ結合により信号を（特に諸プロバイダのうちの１つによる１つ又は複数のかかるデータ伝送線路に）加えることが（法律上の又は規制上の）技術規定に反しないことを、法的に明確に保証する必要がある。このためには、特に電力スペクトル密度を判定する際に、高い精度が必要となる。

【0030】

図２において、無線周波数信号は、伝搬方向５５に従って（即ち、図の左から右に）伝搬する。この場合、第１の線路エレメント５１は、データ伝送線路５０のａ−導体に対応する。第２の線路エレメント５２は、データ伝送線路５０のｂ−導体に対応する。例として紹介すると、（図示されていない信号供給機器によって）結合によってデータ伝送線路５０に導入される電力Ｐ_０（又は電力スペクトル密度）が測定対象である。第１の線路エレメント５１を流れる電流Ｉ_０は、電流プローブモジュール３０を用いて測定される。この目的のために、電流プローブモジュール３０は、トロイダルコア磁石３１の断面の周囲に二次巻線３２を有していることが好ましい。そうすれば、電流Ｉ_Ｓ（電流プローブモジュール電流）は、前記二次巻線によって生成される。即ち、電流Ｉ_Ｓは、前記二次巻線中に誘導される。線路エレメント５１、５２相互間の電圧Ｕ_０は、タッピングモジュール２０を用いて、タッピングによって取り出される。前記電圧によって、装置１０に電流Ｉ_Ｔ（タッピングモジュール電流）が生じる。本発明に係る装置１０の方向性結合器機能のおかげで、左から来る無線周波数信号（伝送信号）は、装置１０の出力部１４に結合される。この場合、Ｉ_Ｓ及びＩ_Ｔは、相互に増幅し合う（補強干渉）。右から来る無線周波数信号は、大幅に抑圧される（Ｉ_Ｓ及びＩ_Ｔの相殺干渉）。タッピングエレメント２１、２２を入れ替えれば、この状況は逆転する。

【0031】

データ伝送線路５０は、インピーダンスＺを有する。装置１０の出力部１４に測定電圧Ｕ_Ｍ、測定電流Ｉ_Ｍ、及び電力Ｐ_Ｍが現れ、スペクトラムアナライザ４０によって更に処理される。この場合、測定電流Ｉ_Ｍは、Ｉ_Ｓ及びＩ_Ｔの（複素数加算）に対応する。本発明によれば、装置１０が、タッピングモジュール２０のタッピングエレメント２１、２２に回路機構の入れ替えを実施させるチェンジオーバースイッチ１１（図３参照）を備えることは、好ましいことである。これは、次のことを意味する。即ち、第１のタッピングエレメント２１が第１の線路エレメント５１に接続されている場合、及び第２のタッピングエレメント２２が第２のエレメント５２に接続されている場合に、チェンジオーバースイッチ１１が切り替わると、データ伝送線路５０の線路エレメント５１、５２に対する装置１０の接続構成が、まるで第１のタッピングエレメント２１が第２の線路エレメント５２に接続され、第２のタッピングエレメント２２が第１の線路エレメント５１に接続されているかのような態様になる。それによって、Ｕ_０、したがってＩ_Ｔの符号を切り替えることができる。タッピングモジュール２０と電流プローブモジュール３０との間が最適に整合している場合（チェンジオーバースイッチ１１がしかるべく設定されているものとして）、Ｉ_Ｔ及びＩ_Ｓは、互いに完全に相殺し合う（即ち、それらは弱め合う形で干渉する）。タッピングモジュール２０が電流プローブモジュール３０と正確に連係すると、装置１０は、方向性結合器の機能を発生する。

【0032】

測定動作において（即ち、チェンジオーバースイッチ１１切り替え後）、補強干渉、即ち重ね合わせが起こり、Ｉ_ＭはＩ_Ｓ及びＩ_Ｔの和に対応する。

【0033】

図３は、本発明に係る装置１０の等価回路図であって、図２に従って使用する場合の等価回路図を概略的に示している。例えば電流プローブモジュール３０に一体化された（例えば、電流プローブモジュールのハンドルに適応された態様で、前記ハンドルは、トロイダル磁石３１の開閉の時に使用される）プリント基板又は回路基板（独立した形では図示も指定も行っていない）は、種々の回路エレメントを有している。これらについては、後で詳細に説明する。二次巻線３２は、例えばＮ＝１５ターンを有し、例えば、Ｉ_Ｓ０＝Ｕ_０／（Ｎ×Ｚ）としてＩ_Ｓ０がもたらされる。即ち、Ｕ_Ｔは、二次巻線３２のターン数（又は一次巻線及び二次巻線３１、３２のターン比）とインピーダンスＺの積でＵ_０を除したものに対応する。分圧器Ｐ１（例えば５００Ω）は、電流プローブモジュール電流Ｉ_Ｓを、正確にタッピングモジュール電流Ｉ_Ｔ（これは感知ヘッド電流とも称される）と均衡させる働きをする。信号方向（又はデータ伝送線路５０における無線周波数信号の伝搬方向）を逆転させると、又はチェンジオーバースイッチ１１を切り替えると、電流プローブモジュール電流Ｉ_Ｓ及びタッピングモジュール電流Ｉ_Ｔの相殺干渉が起こる。別の分圧器Ｐ２（例えば５ｋΩ）は、測定電圧Ｕ_Ｍを、特に４０ｄＢデカップリング減衰まで均衡させる働きをする。測定電圧Ｕ_Ｍは、スペクトラムアナライザ４０の入力抵抗Ｒ_Ｍ（例えば１３５Ω）の両端で降下している。チェンジオーバースイッチ１１を図３に例示しているが、これは、感知ヘッド電流Ｉ_Ｔの（又はタッピングモジュール電流の）極性を入れ替える働きをする。タッピングモジュールケーブル２５（感知ヘッドケーブルとも呼ばれる）は、例えば４０ｃｍの長さを有し、電流プローブモジュール電流Ｉ_Ｓを主としてスペクトラムアナライザ４０の入力抵抗Ｒ_Ｍを経由させて流すために、非常に高い特性インピーダンスを有している。タッピングモジュール２０は、タッピングモジュールケーブル２５と、Ｒ１、Ｃ１、及びＣ２の各コンポーネント並びに試験用先端部を有するタッピングモジュールユニット２６とを備えていることが好ましい。タッピングモジュールユニット２６は、タッピングモジュールケーブル２５に固定して接続されることが好ましい。この場合、容量Ｃ１は、タッピングモジュール電流Ｉ_ＴをＤＣ的にデカップリングする働きをする。感知ヘッド抵抗Ｒ１（例えば、いずれの場合も（即ち２倍の）９３００Ω）は、（データ伝送線路５０の）電力インピーダンスＺ両端のＵ０に高抵抗で接続する働きをする。このインピーダンスは、平均すると例えば１３５Ωである。約１〜４ｃｍの長さにわたって絶縁された導線を撚り合わせることによって可変となっている容量Ｃ２（例えば０〜２ｐＦ）は、可能性として必要とされる移相をもたらし、２つの電流Ｉ_Ｓ及びＩ_Ｔの両位相を更に均衡させる（その結果、良好に均衡するため、Ｉ_ＳとＩ_Ｔとの間の差は概ね消失する、即ち、概ね０に等しくなる）。本発明によれば、Ｃ２は、例えばタッピングモジュールケーブル２５の長さ（例えば４０ｃｍ）並びに第１及び第２のタッピング部位６１、６２相互間の間隔（例えば１０ｃｍ）と連係して働く。一般に、トリミングキャパシタを利用しても、Ｃ２を所望の大きさに設定することはできない。というのは、それの最小の大きさは、多くの場合、高すぎるからである（例えば、１．５〜５．５ｐＦ）。

【0034】

本発明によれば、好都合なことに、本発明に係る装置１０によって、特に比較的高いデカップリング減衰によって、スペクトラムアナライザ４０でのオーバードライブ、及び相互変調歪みの発生を回避することができる。これは、接続されたスペクトラムアナライザ４０の測定を行う際の精度を高める働きも果たしている。

【0035】

本発明によれば、トロイダルコア磁石３１は、特に、電流プローブモジュール３０のやっとこ３５（図２参照）を作動させることによって開けることができる、ちょうつがい付きのトロイダルコア磁石である。

【0036】

図４は、本発明に係る、干渉電圧をデカップリングするための装置１０の概略図を表している。タッピングモジュール２０と、電流プローブモジュール３０とを備えた装置１０を再度図示している。データ伝送線路５０のうちの例示している部分は、ここでもやはり、データ伝送線路５０全体のうちの（小さな）一部に対応しているに過ぎない。タッピングモジュール２０は、第１のタッピングエレメント２１と、第２のタッピングエレメント２２とを有していることが好ましい。タッピングエレメント２１、２２を用いれば、第１のタッピング部位６１で、一方では線路エレメント５１、５２に導電状態に接続し（測定電極の意味で）、他方ではデータ伝送線路５０の接地に導電状態に接続することを実現することができる。電流プローブモジュール３０は、トロイダルコア磁石３１を有することが好ましい。これによって（磁束を測定することによって）、データ伝送線路５０の線路エレメント５１、５２の両方を流れる電流を測定することができる。この場合、それら２つの線路エレメント５１、５２は、第２のタッピング部位６２において、トロイダルコア磁石３１によって、同じ観点で包囲されている。

【0037】

図示した接続例において、第１のタッピングエレメント２１は、データ伝送線路５０の接地に接続され、第２のタッピングエレメント２２は、第１及び第２の線路エレメント５１、５２に接続されている（第１のタッピング部位６１において）。本発明に係る装置１０は出力部１４を有しており、好ましいことに、特にデータ伝送線路５０上の干渉信号を測定する意向である場合に、そこにスペクトラムアナライザ４０を接続することができる。

【0038】

図４において、干渉信号又は干渉電圧は、伝搬方向５５に従って（即ち、図の左から右に）伝搬する。この場合、第１の線路エレメント５１は、データ伝送線路５０のａ−導体に対応する。第２の線路エレメント５２は、データ伝送線路５０のｂ−導体に対応する。電流プローブモジュール３０によって、第１及び第２の線路エレメント５１、５２を流れる電流から生じる電流Ｉ_ＣＭが測定される。この目的のために、電流プローブモジュール３０は、トロイダルコア磁石３１の断面の周囲に二次巻線３２を有していることが好ましい。前記二次巻線によって電流Ｉ_Ｓ（電流プローブモジュール電流）が発生する。或いは、前記二次巻線中に電流Ｉ_Ｓが誘導される。２つの線路エレメント５１、５２を一方とし、データ伝送線路５０の接地を他方とする両者相互間の電圧Ｕ_ＣＭが、タッピングモジュール２０を使って、タッピングによって取り出される。前記電圧によって、装置１０に電流Ｉ_Ｔ（タッピングモジュール電流）が生じる。本発明に係る装置１０の方向性結合器機能のおかげで、左から来る干渉電圧信号は、装置１０の出力部１４に結合される。この場合、Ｉ_Ｓ及びＩ_Ｔは、相互に増幅し合う（補強干渉）。右から来る無線周波数信号は、大幅に抑圧される（Ｉ_Ｓ及びＩ_Ｔの相殺干渉）。タッピングエレメント２１、２２を入れ替えれば、この状況は逆転する。

【0039】

データ伝送線路５０は、インピーダンスＺを有する。装置１０の出力１４に測定電圧Ｕ_Ｍ、測定電流Ｉ_Ｍ、及び電力Ｐ_Ｍが現れ、スペクトラムアナライザ４０によって更に処理される。この場合、測定電流Ｉ_Ｍは、Ｉ_Ｓ及びＩ_Ｔの（複素数加算）に対応する。本発明によれば、装置１０が、タッピングモジュール２０のタッピングエレメント２１、２２に回路機構の入れ替えを実施させるチェンジオーバースイッチ１１（図５参照）を備えることは、好ましいことである。これは、次のことを意味する。即ち、第１のタッピングエレメント２１がデータ伝送線路５０の接地に接続され、第２のタッピングエレメント２２が第１及び第２の線路エレメント５１、５２に接続されている場合に、チェンジオーバースイッチ１１が切り替わると、データ伝送線路５０の線路エレメント５１、５２に対する装置１０の接続構成が、まるで第１のタッピングエレメント２１が第１及び第２の線路エレメント５１、５２に接続され、第２のタッピングエレメント２２がデータ伝送線路５０の接地に接続されているかのような態様になる。それによって、Ｕ_ＣＭ、したがってＩ_Ｔの符号を切り替えることができる。タッピングモジュール２０と電流プローブモジュール３０との間が最適に整合している場合（チェンジオーバースイッチ１１がしかるべく設定されているものとして）、Ｉ_Ｔ及びＩ_Ｓは、互いに完全に相殺し合う（即ち、それらは弱め合う形で干渉する）。タッピングモジュール２０が電流プローブモジュール３０と正確に連係すると、装置１０は、方向性結合器の機能を発生する。

【0040】

測定動作において（即ち、チェンジオーバースイッチ１１切り替え後）、補強干渉、即ち重ね合わせが起こり、Ｉ_ＭはＩ_Ｓ及びＩ_Ｔの和に対応する。

【0041】

図５は、本発明に係る装置１０の等価回路図であって、図４に従って使用する場合の等価回路図を概略的に示している。例えば電流プローブモジュール３０に一体化された（例えば、電流プローブモジュールのハンドルに適応された態様で、前記ハンドルは、トロイダル磁石３１の開閉の時に使用される）プリント基板又は回路基板（独立した形では図示も指定も行っていない）は、図３の記述に係る回路エレメントに対応する種々の回路エレメントを有している。以下で、異なる部分だけを詳細に説明する。

【0042】

タッピングモジュール２０は、タッピングモジュールケーブル２５と、Ｒ１、Ｒ１／２、Ｃ１、及びＬ１の各コンポーネント並びに試験用先端部を有するタッピングモジュールユニット２６とを備えていることが好ましい。タッピングモジュールユニット２６は、タッピングモジュールケーブル２５に固定して接続されることが好ましい。この場合、容量Ｃ１は、タッピングモジュール電流Ｉ_ＴをＤＣ的にデカップリングする働きをする。感知ヘッド抵抗Ｒ１（例えば、いずれの場合も（即ち２倍の）９３００Ω）は、（データ伝送線路５０の）線路特性インピーダンスＺ_ＣＭ両端のＵ_ＣＭに高抵抗で接続する働きをする。このインピーダンスは、平均すると例えば５５〜６０Ωである。インダクタンスＬ１は、コモンモード電流Ｉ_ＣＭ用のバイファイラ型（ｂｉｆｉｌａｒ）であるが、第１の線路エレメント５１と第２の線路エレメント５２との間に基本的に存在する差動電流の流れを抑圧する。Ｌ１は他にも、２つの抵抗Ｒ１に直列に接続されている。抵抗Ｒ１／２は、例えば４６５０Ωなる値に対応する。

【0043】

本発明によれば、トロイダルコア磁石３１は、特に、電流プローブモジュール３０のやっとこ３５（図２参照）を作動させることによって開けることができる、ちょうつがい付きのトロイダルコア磁石である。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】