JP4561961B2 - 信号検出装置 - Google Patents

Description

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，ノイズ）を測定するために用いられる信号検出装置に関する。

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、雑音端子電圧試験がある。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。

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。

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い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１０１Ｇ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、スペクトルアナライザ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（５０〜１５０Ω）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。

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

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、例えば非特許文献１に記載されたものである。
協立電子工業株式会社製 擬似電源回路網ＫＮＷ−２４２Ｃ 結線図

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Ｊ３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Ｌ１，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。

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Ｌ１，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。

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。

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はスイッチ１０１Ｓに接続され、このスイッチ１０１Ｓの切り換えにより、接続点Ｐ１，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。

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Ｃ１，Ｃ３とからなる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フィルタを、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Ｊ２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）するようになっている。

インダクタンス素子Ｌ１，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いで構成した空芯コイルが用いられている。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。

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。

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かを調べるために、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。

しかしながら、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暗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。

しかしながら、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い。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が（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。

本発明はか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。

本発明の第１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。信号抑止フィルタは、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、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のコンデンサとを有するものである。第１の相互インダクタンス素子、検出反転回路、および注入回路はコモンモード信号相殺回路を構成している。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のコンデンサは協働してノーマルモード信号抑止回路を構成している。
本発明の第２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。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有するものである。
本発明の第３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、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、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備えている。信号出力端子は、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、ノーマル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んでいる。

本発明の第１から第３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、例えばアース用の第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。

本発明の第１の信号検出装置では、信号抑止フィルタは、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。

本発明の第１の信号検出装置において、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の巻線と、第２の導電線に挿入されて第１の巻線と結合する第２の巻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の巻線を含むようにし、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の巻線の一端を第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ができる。

本発明の第１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。

本発明の第２の信号検出装置では、第１のインピーダンス回路が、第１の導電線に挿入された第４の巻線と、第２の導電線に挿入された第５の巻線とを含み、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。

本発明の第３の信号検出装置では、コモンモード信号検出回路の入力端に設けられた第１のスイッチと、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のスイ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。

なお、本発明における文言の意義は以下の通りである。

「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。

「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が、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。

「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）による抑止でもよいし、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。

本発明の第１から第３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ア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。

特に、本発明の第１の信号検出装置では、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ので、従来のものに比べて小型・軽量化を図ることができ、電波暗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、暗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。

また、本発明の第３の信号検出装置では、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ので、コモンモードとノーマルモードの分離測定が可能になり、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。

加えて、本発明の第３の信号検出装置において、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のスイッチおよび第２のスイ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。

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。

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。

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の電源ケーブル３Ａが接続される電源出力端子Ｔ２と、図示しない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。

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２１Ａ，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２１Ａ，２１Ｂに設けられた信号分離フィルタ２３とを備えている。

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）にはスイッチ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）にはスイッチＳ２が設けられ、線路変換回路２７の入力端 （電源出力端子Ｔ２側）にはスイッチＳ３が設けられている。ここで、スイッチＳ１，Ｓ２が、それぞれ、本発明における「第１のスイッチ」および「第２のスイッチ」の一具体例に対応する。なお、スイッチＳ３は、例えば、トルグスイッチやロータリースイッ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っている。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。

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。

コモンモード信号検出回路２５は、スイッチ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、スイッチ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，２１Ｂ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、スイッチ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。

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。この信号抑止フィルタ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２２１、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。

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巻線Ｌ１１Ｃとを含んで構成されている。

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Ｃ１０，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っている。ここで、コンデンサＣ１０，Ｃ１１が、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。

インダクタンス素子２２５は、電源線２１Ａに挿入された巻線Ｌ１０Ａと、電源線２１Ｂに挿入された巻線Ｌ１０Ｂと、コアＬ１０Ｃとからなり、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から巻線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。

インダクタンス素子２２６は、電源線２１Ａに挿入された巻線Ｌ１１Ａと、電源線２１Ｂに挿入された巻線Ｌ１１Ｂと、コアＬ１１Ｄとからなり、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っている。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、巻線Ｌ１１Ａ，Ｌ１１Ｂが、本発明における「第１および第２の巻線」の一具体例に対応する。

巻線Ｌ１１Ｃは、コアＬ１１Ｄを共用するように巻設され、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の巻線Ｌ１１Ａ，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。巻線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。ここで巻線Ｌ１１Ｃが、本発明における「第３の巻線」の一具体例に対応する。

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Ｘ２Ａ，Ｘ２Ｂ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巻線Ｌ１１Ｃを介してインダクタンス素子２２６の巻線Ｌ１１Ａ
，Ｌ１１Ｂ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っている。

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２２６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Ｃ１３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の巻線Ｌ１０Ａ，Ｌ１０Ｂ，Ｌ１１Ａ，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。

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。

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。この信号分離フィルタ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。

インピーダンス回路２３１は、電源線２１Ａに挿入された巻線Ｌ１５と、電源線２１Ｂに挿入された巻線Ｌ１６とを含み、ノーマルモード信号に対して高い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に挿入された巻線Ｌ１４Ａと、電源線２１Ｂに挿入された巻線Ｌ１４Ｂと、コアＬ１４Ｃとを含むインダクタンス素子Ｌ１４からなる。巻線Ｌ１４Ａと巻線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いインピーダンスを示すようになっている。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、巻線Ｌ１５，Ｌ１６が、本発明における「第４，第５の巻線」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。

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。

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。

Ｚ（ω・Ｌ１５＋ω・Ｌ１６）≧１／（ω・［Ｃ１３］）…（１）
Ｚ（ω・Ｌ１４Ａ＋ω・Ｌ１４Ｂ）≧１／（ω・（［Ｃ１４］＋［Ｃ１５］））…（２）

これらの式で、Ｚ（ω・Ｌ１５＋ω・Ｌ１６）は、巻線Ｌ１５，Ｌ１６によるインピーダンスの値であり、Ｚ（ω・Ｌ１４Ａ＋ω・ Ｌ１４Ｂ）は、巻線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、ω＝２πｆ（ｆは周波数）である。

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（ノー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。

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５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巻線Ｌ１４Ａと、一端が接地され他端が信号出力端子Ｔ３に接続された巻線Ｌ１４Ｂと、コ
アＬ１４Ｃとを含んで構成されている。

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。

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に挿入された巻線Ｌ１２Ａと、一端が電源線２１Ｂを介して端子Ｘ５Ｂに接続された巻線Ｌ１２Ｂ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と巻線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と巻線Ｌ１２Ａの他端との間の電源線２１Ａに挿入された巻線Ｌ１３Ａと、コアＬ１３Ｃとからなるインダクタンス素子Ｌ１３を含む。

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の巻線Ｌ１２Ｂに注入して巻線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から巻線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から巻線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。

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。

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２１
Ａ，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巻
線Ｌ２２Ａと、一端が接地され他端が信号出力端子Ｔ４に接続された巻線Ｌ２２Ｂと、コ
ア２２Ｃとを含んで構成されている。

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、注入回路としての巻線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。

インダクタンス素子２６２は、電源線２１Ａ，２１Ｂにそれぞれ挿入された巻線Ｌ２１Ａ，Ｌ２１Ｂと、コアＬ２１Ｄとを含む。巻線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。巻線Ｌ２１Ｃは、インダクタンス素子２６２のコアＬ２１Ｄを共芯として巻設され、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。巻線Ｌ２１Ｃは、巻線Ｌ２１Ａ，Ｌ２１Ｂとの間に相互インダクタンスを発生させるようになっている。

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巻線Ｌ２１Ｃを介してインダクタンス素子２６２の巻線Ｌ２１Ａ，Ｌ２１Ｂ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っている。

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。

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。

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。

コモンモード信号検出回路２５は、スイッチ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、スイッチ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、スイッチＳ１，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２１Ａ，２１Ｂ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。

コモンモード信号を検出するときには、スイッチＳ２をオフ（開放）状態とすることが好ましい。スイッチ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、スイッチＳ１をオフ状態とすることが好ましい。スイッチ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が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、上記のようにスイッチＳ１，Ｓ２を共にオフ状態にするのも同様の理由による。

但し、コモンモード信号を検出するときに、スイッチ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、スイッチ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い。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から検出するときに、スイッチＳ１，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。

次に、各部の動作を説明する。

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。

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巻線Ｌ１１Ｃを介してインダクタンス素子２２６の巻線Ｌ１１Ａ，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２２５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から巻線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。

ノーマルモード信号抑止回路２２２では、コンデンサＣ１２，Ｃ１３が、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。

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。

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いずれも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。

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，Ｌ１１Ｄ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。

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にそれぞれ挿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，Ｌ６２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とからなるものである。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にそれぞれ挿入された巻線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。

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。

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２３２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い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によって吸いこまれてしまうのを阻止することができる。

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。

コモンモード信号検出回路２５では、ハイパスフィルタ２５０が、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、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の巻線Ｌ１２Ｂに注入して巻線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２１Ａから巻線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から巻線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。

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。

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。

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が、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巻線Ｌ２１Ｃを介してインダクタンス素子２６２の巻線Ｌ２１Ａ，Ｌ２１Ｂ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い。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。

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。

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、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。

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ｄＢμＶ］を示す。この図から明らかなように、周波数帯１５０ＫＨｚ〜３０ＭＨｚ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、３０ｄＢμＶ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。

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。このことから、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。

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１５０ＫＨｚ〜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。このことから、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。

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、コンパクトかつモバ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。

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ができる。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。

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。

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。

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。

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ができる。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、スイッチＳ１，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く、正確な値を得ることができる。

［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２６３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に挿入された巻線Ｌ１０Ａと、電源線２１Ｂに挿入された巻線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。

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から巻線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。

［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。

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にそれぞれ挿入された巻線Ｌ３１Ａ，Ｌ３１ＢおよびコアＬ３１Ｃから構成される。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２５８は、両端が電源線２１Ａ，２１Ｂにそれぞれ接続された巻線Ｌ３２Ａと、コアＬ３２Ｃとを含んで構成されている。巻線Ｌ３２Ａの中間位置は、信号出力端子Ｔ３に接続されている。

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。

［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。

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２１Ａ，２１Ｂにそれぞれ挿入された巻線Ｌ４１Ａ，Ｌ４１Ｂと、コアＬ４１Ｃとを含んで構成されている。

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。

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く、省略してもよい。

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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 本実施の形態の信号検出装置における暗雑音の測定結果を表す図である。 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。 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。 被測定機器の一例としての掃除機から発生する高周波（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。 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１８に示した測定装置の構成を示すブロック図である。

符号の説明

２…信号検出装置、３…被測定機器、２２…信号抑止フィルタ、２３…信号分離フィルタ、２５…コモンモード信号検出回路、２６…ノーマルモード信号検出回路、２７，２５７，２５８，２６７…線路変換回路、２２１，２６１…コモンモード信号相殺回路、２２２…ノーマルモード信号抑止回路、２２３…コモンモード信号抑止回路、２２４…検出反転回路、２２５，２２６，２５２，２６２，２６４…インダクタンス素子、２３１，２３２…インピーダンス回路、２５０，２６０…ハイパスフィルタ、２５１…ノーマルモード信号相殺回路、２５３…検出反転注入回路、２５４…インピーダンス素子、２５５…ノーマルモード信号抑止回路、２６３…検出反転回路、２６５…コモンモード信号抑止回路、Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３…スイッチ、Ｔ１…電源入力端子、Ｔ２…電源出力端子、Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５…信号出力端子、Ｌ１１Ａ〜Ｌ１１Ｃ，Ｌ１２Ａ，Ｌ１２Ｂ，Ｌ２１Ａ〜Ｌ２１Ｃ…巻線、Ｌ１４，Ｌ１５，Ｌ１６…インダクタンス素子、Ｃ１０〜Ｃ１５，Ｃ３１，Ｃ３２…コンデンサ。

Claims (8)

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、
   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、
   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
   を有し、
   前記第１の相互インダクタンス素子、前記検出反転回路、および前記注入回路がコモンモード信号相殺回路を構成し、
   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
   信号検出装置。
2. 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の巻線と、前記第２の導電線に挿入されて前記第１の巻線と結合する第２の巻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の巻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の巻線は、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
   請求項１に記載の信号検出装置。
3. 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
   請求項１または請求項２に記載の信号検出装置。
4. 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、
   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
   を有する信号検出装置。
5. 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の巻線と、
   前記第２の導電線に挿入された第５の巻線と
   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
   請求項４に記載の信号検出装置。
6. 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、
   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、
   前記ノーマル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
   を含む信号検出装置。
7. 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のスイッチと、
   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のスイッチと
   をさらに備えた
   請求項６に記載の信号検出装置。
8. 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
   請求項６または請求項７に記載の信号検出装置。

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