減結合回路
【課題】 被試験装置に印加した雷サージ過電圧が試験の対象としていないＩＴ機器等の通信機器である対向装置へ流入するのを防止可能な減結合回路を提供する。
【解決手段】 メタル加入者回線を用いたｘＤＳＬに接続されているＩＴ機器等の通信機器の雷サージ試験回路に設けられた減結合回路９であり、被試験装置７と前記ＩＴ機器等の通信機器である対向装置１１との間に設置され、かつ前記ｘＤＳＬの通信信号を通過させる空心コイルで構成されたコモンモードチョークコイルを有する。
【解決手段】 メタル加入者回線を用いたｘＤＳＬに接続されているＩＴ機器等の通信機器の雷サージ試験回路に設けられた減結合回路９であり、被試験装置７と前記ＩＴ機器等の通信機器である対向装置１１との間に設置され、かつ前記ｘＤＳＬの通信信号を通過させる空心コイルで構成されたコモンモードチョークコイルを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ｘＤＳＬ（x Digital Subscriber Line）高速常時接続通信ネットワークに接続されているＩＴ（Information Technology）機器等の通信機器に雷サージ過電圧が印加された際に、上記ＩＴ機器等が有する過電圧に対する耐力特性を評価するための雷サージ試験回路に用いられる減結合回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ネットワークのブロードバンド化に伴うインターネット利用の急激な増加の下で、メタル加入者回線においては、従来の音声伝送信号に比べ、ｘＤＳＬ等の高速デジタル伝送信号が常時接続された状態で使用することが普及している。
【０００３】
このような常時接続通信の普及とともに、ｘＤＳＬ用のＩＴ機器の雷サージに対する信頼性への関心も高まりつつある。このＩＴ機器は、通信速度の高速化及び広帯域化に伴い、使用する電子デバイスが低電圧駆動され、かつ高密度実装されているため、雷サージ過電圧に対する耐力の低下傾向にある。これに加えてｘＤＳＬ等の高速デジタル伝送信号の常時接続通信状態が急増し、雷に暴露される確率が高くなったことが一時的な通信異常の増加の一因となっている。
【０００４】
このような不具合を改善するため、ＩＴ機器等では、雷サージ過電圧に対する耐力特性の評価が必要になっている。
【０００５】
ｘＤＳＬ用のＩＴ機器の雷サージ試験に際しては、国際電気通信連合電気通信標準化部門の過電圧試験法に関する勧告（以下、ＩＴＵ−Ｔ ｋ．４４という。）の試験条件において述べられているように、ＩＴ機器等を動作状態で実施する必要がある。
【０００６】
しかし、雷サージ試験を行う際には、印加した雷サージ過電圧から対向装置を防護するための減結合回路が必要であり、上記ＩＴＵ−Ｔ ｋ．４４においても減結合回路を原則として使用することとしている。
【０００７】
上記の動作状態における試験の実施及び減結合回路の原則的な使用方法については、非特許文献１に開示されている。
【非特許文献１】「ITU-T K.44 “Resistibility tests for telecommunication equipment exposed to overvoltages and overcurrents-Basic Recommendation”02/2000」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述した従来技術において、雷サージ試験では、減結合回路を使用するように勧告されているにもかかわらず、減結合回路は従来の音声伝送帯域用のＩＴ機器に適用する製品しか存在せず、ｘＤＳＬのような高速デジタル通信信号を伝送することのできる減結合回路は実現していなかった。
【０００９】
その理由としては、国際電気標準会議の電磁適合性におけるサージイミュニティ試験規格IEC61000-4-5において雷サージ試験電圧は０．５ｋＶから４ｋＶと規定されているので、これらの過電圧に耐え得る耐電圧特性を備え、かつ数十ｋＨｚ〜数十ＭＨｚの周波数帯域を使用する高速デジタル信号を伝送可能な減結合回路を構成する素子であるコモンモードチョークコイルの製作が困難であったことに起因する。このため、ｘＤＳＬ用のＩＴ機器の雷サージ試験に適用可能な減結合回路が必要であった。
【００１０】
さらに、平成１５年１月３１日制定された日本電信電話株式会社の通信装置の過電圧耐力に関するテクニカルリクワイヤメントＴＲ189001号では、雷サージ試験電圧が最大３０ｋＶに定められている。このため、上記雷サージ試験電圧を含めると０．５ｋＶから３０ｋＶを超える高い耐電圧特性を備え、かつ数十ｋＨｚ〜数十ＭＨｚの周波数帯域を使用する高速デジタル信号を伝送可能な減結合回路を構成する素子であるコモンモードチョークコイルが必要となった。
【００１１】
ｘＤＳＬにおいては、主にＡＤＳＬ(Asymmetric DSL)、ＶＤＳＬ(Very-high-speed DSL)が使用されており、周波数帯域については、ＡＤＳＬが２６ｋＨｚ〜３．７５ＭＨｚ、ＶＤＳＬでは２６ｋＨｚ〜１６．２ＭＨｚが使用されているため、これらの周波数帯域において減結合回路と通信線とのインピーダンス整合を図ることによって高速伝送信号をできるだけ減衰させないことが必要である。そのために減結合回路は、ノーマルインピーダンスが１１０Ω程度の特性が求められる。
【００１２】
ｘＤＳＬ用のＩＴ機器は、通信線ポートを最大４本備えているものの、その通信線ポートを４本あるいは２本使用することから、減結合回路のワイヤ数は最大で４本を備える必要がある。
【００１３】
通信線ポートを２本備えたｘＤＳＬ用のＩＴ機器では、４ワイヤを備えた減結合回路における４ワイヤの内の２ワイヤを使用する場合、２ワイヤのみを備えた減結合回路を使用することもできる必要がある。
【００１４】
本発明は、上記に鑑みてなされたもので、その目的としては、被試験装置に印加した雷サージ過電圧が試験の対象としていないＩＴ機器等の通信機器である対向装置へ流入するのを防止可能な減結合回路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
請求項１記載の発明は、上記課題を解決するため、メタル加入者回線を用いたｘＤＳＬに接続されているＩＴ機器等の通信機器の雷サージ試験回路に設けられた減結合回路であって、被試験装置と前記ＩＴ機器等の通信機器である対向装置との間に設置され、かつ前記ｘＤＳＬの通信信号を通過させる空心コイルで構成されたコモンモードチョークコイルを有することを要旨とする。
【００１６】
請求項２記載の発明は、上記課題を解決するため、前記コモンモードチョークコイルは、絶縁材を被覆した電線をボビンの外周に２並列巻き、又は４並列巻きしてなることを要旨とする。
【００１７】
請求項３記載の発明は、上記課題を解決するため、前記ボビンは、円筒状に形成され、その長手方向の両端にストッパを有することを要旨とする。
【００１８】
請求項４記載の発明は、上記課題を解決するため、前記コモンモードチョークコイルは、ノーマルインピーダンスが１１０Ω程度の特性を有することを要旨とする。
【００１９】
請求項５記載の発明は、上記課題を解決するため、前記コモンモードチョークコイルは、前記ＩＴ機器等の通信機器における４ポートの通信線ポートに対応するためワイヤ数は４ワイヤを有し、前記被試験装置の通信線ポートが２ポートに対しては４ワイヤの内の２ワイヤを使用可能な４ワイヤで構成したことを要旨とする。
【００２０】
請求項６記載の発明は、上記課題を解決するため、前記コモンモードチョークコイルは、前記ＩＴ機器等の通信機器における２ポートの通信線ポートに対応するためワイヤ数を２ワイヤで構成したことを要旨とする。
【発明の効果】
【００２１】
請求項１記載の発明によれば、被試験装置とＩＴ機器等の通信機器である対向装置との間に設置され、かつｘＤＳＬの通信信号を通過させるための空心コイルで構成されたコモンモードチョークコイルを有することにより、被試験装置に印加した雷サージ過電圧が試験の対象としていない対向装置へ流入するのを未然に防止することが可能となり、ＩＴ機器等の通信機器を動作状態にて雷サージ試験を行うことができる。
【００２２】
また、複数の空心コイルがコモンモードで動作させるコモンモードチョークコイルであることから、印加された雷サージ電圧によって絶縁破壊を発生することなく、試験電圧数百Ｖから数十ｋＶの雷サージ試験を実施することができる。
【００２３】
請求項２記載の発明によれば、コモンモードチョークコイルが絶縁材を被覆した電線をボビンの外周に２並列巻き、又は４並列巻きして構成したことから、コイルの巻線間に生じる静電容量をできるだけ抑制し、ｘＤＳＬ通信信号にできるだけ影響を与えないようにすることができる。
【００２４】
請求項３記載の発明によれば、ボビンが円筒状に形成され、その長手方向の両端にストッパを有することにより、コモンモードチョークコイルをボビンに押え付け、確実に固定することができる。
【００２５】
請求項４記載の発明によれば、コモンモードチョークコイルは、ノーマルインピーダンスが１１０Ω程度の特性を有することから、減結合回路と通信線とのインピーダンス整合を図ることができる。
【００２６】
請求項５記載の発明によれば、コモンモードチョークコイルは、ＩＴ機器等の通信機器における４ポートの通信線ポートに対応するためワイヤ数は４ワイヤを有し、被試験装置の通信線ポートが２ポートに対しては４ワイヤの内の２ワイヤを使用可能な４ワイヤで構成したことにより、１台の減結合回路で通信線ポートが４ポート及び２ポートについての雷サージ試験に適用することができ、汎用性を高めることでできる。
【００２７】
請求項６記載の発明によれば、コモンモードチョークコイルは、ＩＴ機器等の通信機器における２ポートの通信線ポートに対応するためワイヤ数を２ワイヤで構成したことにより、２ポートについてだけの雷サージ試験に適用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
【００２９】
（雷サージ試験回路）
図１は、本発明の一実施形態における減結合回路を適用した雷サージ試験回路を示す回路図である。なお、図１に示す雷サージ試験回路は、メタル加入者回線を用いた高速デジタル伝送方式であるｘＤＳＬ用のＩＴ機器の雷サージ試験回路に適用した例を示している。
【００３０】
図１に示すように、本実施形態の雷サージ試験回路において、雷サージ発生器１は、２つの結合回路３ａ，３ｂを介して印加点Ｔ１及び印加点Ｔ２に接続されている。これらの印加点Ｔ１，Ｔ２は、ユーザ宅に設置されている加入者保安器で構成された一次防護素子５の一方の端子にそれぞれ接続され、この一次防護素子５の他方の端子は、被試験装置７の通信線ポートにそれぞれ接続されている。
【００３１】
また、印加点Ｔ１，Ｔ２は、減結合回路９の被試験装置７側の端子にそれぞれ接続され、減結合回路９の対向装置１１側の端子は、対向装置１１の通信線ポートにそれぞれ接続されている。
【００３２】
さらに、雷サージ発生器１のアースポートは、被試験装置７のアースポートと接続され、かつアース１３に接続されて零電位に保持している。一次防護素子５のアースポートには、接地抵抗を模擬した抵抗１５が接続され、この抵抗１５の他方の端子はアース１３に接続されている。なお、対向装置１１は、アースポートを有している場合でも、アース１３には接続せずに電位的にフローティングさせている。
【００３３】
減結合回路９は、対向装置１１と被試験装置７との間で通話路を形成し、被試験装置７の通信線ポートに、ユーザ宅に設置されている加入者保安器で構成された一次防護素子５を接続した状態において、ｘＤＳＬ通信信号を遮断することなく通過させるための空心コイルのみで構成された後述するコモンモードチョークコイルを有している。
【００３４】
したがって、雷サージ発生器１で発生させた雷サージ電圧は、２つの結合回路３ａ，３ｂを通って印加点Ｔ１及び印加点Ｔ２に印加される。この時、減結合回路９は、非試験対象のＩＴ機器等の通信機器である対向装置１１の通信線ポートに過電圧が流入するのを防止する。
【００３５】
（減結合回路）
図２は、減結合回路９の構成を示す回路図である。
【００３６】
図２に示すように、減結合回路９は、筐体１７と、この筐体１７内に設けられた空心コイルＣ１〜Ｃ４と、被試験装置側端子２１と、対向装置側端子２３とを備えている。なお、図２において、空心コイルＣ１〜Ｃ４の巻き始め側は、黒丸印が付されており、空心コイルＣ１〜Ｃ４の巻き終わり側は、上記黒丸印が付されていない側である。
【００３７】
また、減結合回路９に使用されている素子である空心コイルＣ１〜Ｃ４は、コモンモードで動作させるコモンモードチョークコイルである。その一例として各々の空心コイルのインダクタンス値は、前述の国際電気標準会議の電磁適合性におけるサージイミュニティ試験規格IEC61000-4-5において２０ｍＨと示されている。
【００３８】
空心コイルＣ１〜Ｃ４は、雷サージ過電圧の流入を抑制するためのものであり、その巻き始め側は筐体１７に設置されている被試験装置７とのインターフェースである被試験装置側端子２１に接続されている。
【００３９】
この被試験装置側端子２１には、空心コイルＣ１と接続されたワイヤＷ１の端子２１ａと、空心コイルＣ２と接続されたワイヤＷ２の端子２１ｂと、空心コイルＣ３と接続されたワイヤＷ３の端子２１ｃと、空心コイルＣ４と接続されたワイヤＷ４の端子２１ｄとが設けられている。
【００４０】
また、空心コイルＣ１〜Ｃ４の巻き終わり側は、筐体１７に設置されている対向装置１１とのインターフェースである対向装置側端子２３と接続されている。
【００４１】
この対向装置側端子２３には、空心コイルＣ１と接続されたワイヤＷ１の端子２３ａと、空心コイルＣ２と接続されたワイヤＷ２の端子２３ｂと、空心コイルＣ３と接続されたワイヤＷ３の端子２３ｃと、空心コイルＣ４と接続されたワイヤＷ４の端子２３ｄとが設けられている。
【００４２】
したがって、本実施形態の減結合回路９によれば、被試験装置７に印加した雷サージ過電圧が試験の対象としていないＩＴ機器等の通信機器である対向装置１１へ流入するのを未然に防止することが可能となり、ＩＴ機器等の通信機器を動作状態にて雷サージ試験を行うことができる。
【００４３】
（減結合回路の実施例）
次に、減結合回路９の具体的な実施例について説明する。
【００４４】
本実施例では、試験電圧数百Ｖから数十ｋＶの雷サージ試験を実施することができるようにするため、被試験装置７に印加された雷サージ過電圧によって上記コモンモードチョークコイルが絶縁破壊を生じさせないような空心構造を用いている。
【００４５】
また、ｘＤＳＬにおいては、主にＡＤＳＬ、ＶＤＳＬが使用されており、周波数帯域については、ＡＤＳＬが２６ｋＨｚ〜３．７５ＭＨｚ、ＶＤＳＬでは２６ｋＨｚ〜１６．２ＭＨｚが使用されているため、減結合回路９の周波数帯域については、これらの周波数帯域を含み、従来の音声信号周波数帯域についてもその信号を伝送することができるようにしている。
【００４６】
さらに、空心コイルと接続されるワイヤ数は、ＩＴ機器の通信線ポートに対応するため、図２に示すように４ワイヤ必要である。減結合回路９では、上述したように通信線ポートの本数に相当する線をワイヤと呼ぶことにする。被試験装置７の通信線ポートが４ポートの場合には、４ワイヤを使用する。
【００４７】
また、その通信線ポートが２ポートの場合には、４ワイヤの内の隣接する２ワイヤを使用することができるようにしている。このように通信線ポートを４ワイヤとすることによって、１台の減結合回路９で通信線ポートが４ポート及び２ポートについての雷サージ試験に適用することができ、汎用性を高めることでできる。
【００４８】
本実施例では、印加された雷サージ過電圧によって空心コイルＣ１〜Ｃ４で構成されたコモンモードチョークコイル、被測定装置側端子２１、対向装置側端子２３及び筐体１７の間で絶縁破壊を生じさせないため、絶縁耐力は５０ｋＶ以上を有する構造とし、試験電圧数百Ｖから数十ｋＶの雷サージ試験を実施することができるようにしている。
【００４９】
ここで、絶縁耐力が５０ｋＶ以上を有する具体的な根拠を述べる。コモンモードチョークコイル２５の巻線の構成をもとに（１）巻線間絶縁、（２）層間絶縁、（３）巻線とボビン間の絶縁、を考慮した。２ワイヤコモンモードチョークコイルの巻線層数は７層であるのに対して、４ワイヤコモンモードチョークコイルの巻線層数は１３層になるため、２ワイヤコモンモードチョークコイルの方が４ワイヤコモンモードチョークコイルに比べて層間に加わる電圧が高くなり、層間絶縁面で厳しい。このため、ここでは層間絶縁面で厳しい２ワイヤコモンモードチョークコイルについて説明する。
【００５０】
（１）の巻線間絶縁について述べる。巻線用電線３１は、ＪＩＳ Ｃ ３３０８の７．５ｋＶポリエチレン絶縁ビニールシースネオン電線（以下、ネオン電線という）を用いており、前記ネオン電線はＪＩＳ Ｃ ３３０８において試験電圧１５ｋＶを１分間印加すると規定されている。この試験電圧は商用周波数において実効値で表されているので、雷サージ電圧に換算せねばならない。
【００５１】
この換算を行うために電気学会の電気規格調査会標準規格であるＪＥＣ−０１０２試験電圧標準に記載されている表１の試験電圧値を用いる。前記表１の試験電圧値において短時間商用周波耐電圧試験の項目には１ ０ ｋＶと１６ｋＶの２つの電圧値が記載されているが、両者の内の１０ｋＶを選択する。
【００５２】
その根拠としては、ネオン電線の試験電圧値は１５ｋＶであるが、安全マージンを考慮して１５ｋＶよりも低い値である１０ｋＶを選んだからである。前記表１を用いて、この１０ｋＶに相当する雷インパルス耐電圧試験値を求めると、３０ｋＶが得られる。
【００５３】
すなわち、ネオン電線の前記ＪＥＣ−０１０２試験電圧標準に記載されている雷インパルス耐電圧という用語は、ここでいう雷サージ耐電圧と同義であり、その値は３０ｋＶである。次にコモンモードチョークコイル２５に印加される雷サージ電圧は２ワイヤの各々のワイヤとアース間とにコモンモードで印加されるので、２ワイヤの各々のワイヤは同電位となる。そのために巻線間絶縁は問題にしなくても良い。
【００５４】
（２）の層間絶縁について述べる。層間絶縁は層間に加わる最大電圧を下記の式１で計算して、これに絶え得るように絶縁しなければならない。下記の式１において、雷サージ印加電圧Ｅはコモンモードチョークコイル２５の絶縁耐力に相当するのでＥ＝５０ｋＶとおく。
【００５５】
２ワイヤコモンモードチョークコイルの巻線層数は７層であるのでＮL＝７である。これらの値を用いて最大層間電圧Ｅimax〔kＶ〕を求めると、
Ｅimax＝２Ｅ／ＮL
＝２×５０／７
＝１４．２〔ｋＶ〕 （式１）
となる。
【００５６】
したがって、Ｅimax＝１４．２〔ｋＶ〕と、前記（1）項で述べたネオン電線の雷サージ耐電圧３０ｋＶとを比較すると、前記ネオン電線の雷サージ耐電圧はＥimaxの２倍以上であることがわかる。よって、層間絶縁面から見てもコモンモードチョークコイル２５の絶縁耐力は５０ｋＶ以上を有している。
【００５７】
なお、４ワイヤコモンモードチョークコイルでは巻線の層数は１３層にもなるため、巻線を正しく整列して巻くために、層間に厚さ０．２５ｍｍのマイラフィルムの絶縁体を入れてある。マイラフィルムの層間絶縁体を使用することによって、副次的に最大層間電圧Ｅimaxも３０ｋＶより高くなっている。もちろん２ワイヤコモンモードチョークコイルにもマイラフィルムの層間絶縁体を入れることも可能であるが、ここでは最大層間電圧値を満足しているのでマイラフィルム絶縁体を使用していない。
【００５８】
（３）巻線とボビン間の絶縁について述べる。ボビン２７の材質である前記塩化ビニールの絶縁耐力は東京天文台編纂の理科年表によると１０〜３０ｋＶ／ｍｍである。巻線とボビン間の絶縁に関して最悪条件を仮定すると、それは零電位であるアース上にコモンモードチョークコイル２５を直接置いた状態であり、その際にコモンモードチョークコイル２５の台座２９の底面から被試験装置側端子２１及び対向装置側端子２３までの高さ、すなわち離隔距離は３５ｍｍである。前記塩化ビニールの絶縁耐力はかなり幅をもっているので、その低い方の値の１０ｋＶ／ｍｍを用いる。これらの値を用いてアースと端子間絶縁耐力を求めると、
アースと端子間絶縁耐力＝１０×３５
＝３５０〔ｋＶ〕 （式２）
となる。
【００５９】
したがって、この絶縁耐力値から判断すると巻線とボビン間の絶縁に関しては特に問題ない。
【００６０】
次に、減結合回路９に使用されている素子である空心コイルＣ１〜Ｃ４がコモンモードで動作させるコモンモードチョークコイルであることから、このコモンモードチョークコイルの具体的な実施例を図３に基づいて説明する。なお、図３に示す実施例では、図２と異なり２ワイヤのコモンモードチョークコイルが使用されている。
【００６１】
図３に示すように、コモンモードチョークコイル２５は、円筒状に形成され長手方向の両端にフランジ状のストッパ２７ａを有する塩化ビニールパイプ製のボビン２７と、このボビン２７の一端に固定された正方形の台座２９と、ボビン２７のストッパ２７ａ間の外周に２並列巻きされた絶縁材を被覆した巻線用電線３１とを備えている。また、図４には、実際のコモンモードチョークコイル２５が示されている。
【００６２】
ボビン２７は、外径が３１８ｍｍ、内径が２９８ｍｍ、長さが６２０ｍｍである。台座２９は、正方形の一辺が３５０ｍｍ、厚さが１０ｍｍの板体が使用されている。
【００６３】
巻線用電線３１に用いる前記ネオン電線は、その仕様は図５に示すように、巻線が７．５ｋＶネオン電線、外径５．４ｍｍΦ、断面積２ｍｍ２、巻線方法が２並列巻、巻数Ｎが４８ターン×７層＝３３６、インダクタンスが２０ｍＨ×２、直流抵抗が３．６Ωである。また、図３に示すように巻線用電線３１の長さＧが５３ｃｍ、平均直径Ｄが３５．５８ｃｍであり、これらの値と上記巻数Ｎを用いてインダクタンスＬ〔μＨ〕を求めると、
Ｌ＝０．１×Ｄ２×Ｎ２／（４．５×Ｄ＋１０×Ｇ）
＝０．１×３５．５８×３５．５８×３３６
×３３６／（４．５×３５．５８＋１０×５３）
＝２０．７〔ｍＨ〕 （式３）
となる。
【００６４】
したがって、本実施例では、巻線用電線３１に用いられるネオン電線は、２本並列にして同方向に巻き付けて、さらにインダクタンス２０〔ｍＨ〕を得るために多層巻構造にしている。
【００６５】
このインダクタンス特性を図６に示す。なお、図６に示すグラフにおいては、周波数は５ＭＨｚまでのデータを示しているが、これは本特性測定に使用した平衡不平衡トランスの周波数帯域の上限周波数が５ＭＨｚであるため、それ以上の周波数では有効な測定ができないためである。５ＭＨｚを越える周波数のデータは上限周波数が５ＭＨｚを越えるトランスを用いれば良いが、本実施例の説明においては示していない。なお、後述する図７〜図１０においても同様である。
【００６６】
図６によれば、前述の国際電気標準会議の電磁適合性におけるサージイミュニティ試験規格IEC61000-4-5を満たすインダクタンス値である２０ｍＨを得ることができる。そして、共振周波数ｆ０は、４６．４１５ｋＨｚである。
【００６７】
また、巻線用電線３１は、図７に示すようにノーマルインピーダンスの値を１１０Ω程度にしており、そのコモンモードインピーダンスの振幅特性及び位相特性をそれぞれ図８及び図９に示している。図８によれば、周波数が約５０ｋＨｚで１００ｋΩ程度のインピーダンスの振幅が得られることが判明し、また図９によれば、周波数が５０ｋＨｚ程度までは、インダクタンス成分が影響を及ぼし、それ以上ではキャパシタンス成分が影響を及ぼすことが分かる。
【００６８】
上記２ワイヤのコモンモードチョークコイルの減結合回路を用いて、被試験装置７及び対向装置１１として５０Ｍｂｐｓ伝送速度のＶＤＳＬモデムを使用して、図１に示した雷サージ試験回路を構成して試験を行った。
【００６９】
このときの雷サージ波形は、１０（波頭長）／７００（波尾長）ｕｓに２５Ωを直列接続した波形であり、雷サージ発生器１の充電電圧が１５ｋＶである。
【００７０】
したがって、被試験装置７と対向装置１１間の平均伝送速度は、下り（受信側）で１４Ｍｂｐｓ、上り（送信側）で１３Ｍｂｐｓの通話路を開いた状態で雷サージ電圧を印加した結果、被試験装置７と対向装置１１ともに異常は発生しなかった。このときの伝送損失特性における振幅を図１０に示す。
【００７１】
このように本実施例の減結合回路９によれば、被試験装置７と対向装置１１との間に設置され、ＶＤＳＬの通信信号を通過させるためのコモンモードチョークコイル２５を有することにより、被試験装置７に印加した雷サージ過電圧が試験の対象としていない５０Ｍｂｐｓ伝送速度のＶＤＳＬモデムである対向装置１１へ流入するのを未然に防止することが可能となり、上記ＶＤＳＬモデムを動作状態にて雷サージ試験を行うことができる。
【００７２】
また、本実施例によれば、複数の空心コイルＣ１〜Ｃ４がコモンモードで動作させるコモンモードチョークコイル２５であることから、印加された雷サージ電圧によって絶縁破壊を発生することなく、試験電圧数百Ｖから数十ｋＶの雷サージ試験を実施することができる。
【００７３】
さらに、本実施例によれば、コモンモードチョークコイル２５が絶縁材を被覆した電線をボビン２７の外周に２並列巻きして構成したことから、コイルの巻線間に生じる静電容量をできるだけ抑制し、ｘＤＳＬ通信信号にできるだけ影響を与えないようにすることができる。
【００７４】
そして、本実施例によれば、ボビン２７が円筒状に形成され、その長手方向の両端にストッパ２７ａを有することにより、コモンモードチョークコイル２５をボビン２７に押え付け、確実に固定することができる。
【００７５】
本実施例によれば、前記コモンモードチョークコイル２５は、ノーマルインピーダンスが１１０Ω程度の特性を有することから、減結合回路９と通信線とのインピーダンス整合を図ることができる。
【００７６】
また、本実施例によれば、コモンモードチョークコイル２５は、被試験装置７の通信線ポートが４ポートの場合、４ワイヤを使用し、その通信線ポートが２ポートの場合には、４ワイヤの内の隣接する２ワイヤを使用することができるようにしている。このように通信線ポートを４ワイヤとすることによって、１台の減結合回路９で通信線ポートが４ポート及び２ポートについての雷サージ試験に適用することができ、汎用性を高めることでできる。
【００７７】
なお、本実施例では、２ポートの通信線ポートに対応するため、ワイヤ数を単に２ワイヤで構成するようにしてもよい。これにより、２ポートについてだけの雷サージ試験に適用することができる。
【００７８】
なお、上記実施例では、被試験装置７及び対向装置１１としてＶＤＳＬモデムを使用した場合について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、その他のＩＴ機器等の通信機器にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明の一実施形態における減結合回路を適用した雷サージ試験回路を示す回路図である。
【図２】一実施形態における減結合回路の構成を示す回路図である。
【図３】一実施形態におけるコモンモードチョークコイルを示す概略図である。
【図４】実際のコモンモードチョークコイルを示す写真である。
【図５】ネオン電線の仕様を示す説明図である。
【図６】ネオン電線のインダクタンス特性を示す特性図である。
【図７】ネオン電線のノーマルインピーダンス特性を示す特性図である。
【図８】コモンモードインピーダンスの振幅特性を示す特性図である。
【図９】コモンモードインピーダンスの位相特性を示す特性図である。
【図１０】伝送損失特性における振幅を示す特性図である。
【符号の説明】
【００８０】
１ 雷サージ発生器
３ａ，３ｂ 結合回路
５ 一次防護素子
７ 被試験装置
９ 減結合回路
１１ 対向装置
１３ アース
１５ 抵抗
１７ 筐体
２１ 被試験装置側端子
２３ 対向装置側端子
２５ コモンモードチョークコイル
２７ ボビン
２７ａ ストッパ
２９ 台座
３１ 巻線用電線
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ｘＤＳＬ（x Digital Subscriber Line）高速常時接続通信ネットワークに接続されているＩＴ（Information Technology）機器等の通信機器に雷サージ過電圧が印加された際に、上記ＩＴ機器等が有する過電圧に対する耐力特性を評価するための雷サージ試験回路に用いられる減結合回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ネットワークのブロードバンド化に伴うインターネット利用の急激な増加の下で、メタル加入者回線においては、従来の音声伝送信号に比べ、ｘＤＳＬ等の高速デジタル伝送信号が常時接続された状態で使用することが普及している。
【０００３】
このような常時接続通信の普及とともに、ｘＤＳＬ用のＩＴ機器の雷サージに対する信頼性への関心も高まりつつある。このＩＴ機器は、通信速度の高速化及び広帯域化に伴い、使用する電子デバイスが低電圧駆動され、かつ高密度実装されているため、雷サージ過電圧に対する耐力の低下傾向にある。これに加えてｘＤＳＬ等の高速デジタル伝送信号の常時接続通信状態が急増し、雷に暴露される確率が高くなったことが一時的な通信異常の増加の一因となっている。
【０００４】
このような不具合を改善するため、ＩＴ機器等では、雷サージ過電圧に対する耐力特性の評価が必要になっている。
【０００５】
ｘＤＳＬ用のＩＴ機器の雷サージ試験に際しては、国際電気通信連合電気通信標準化部門の過電圧試験法に関する勧告（以下、ＩＴＵ−Ｔ ｋ．４４という。）の試験条件において述べられているように、ＩＴ機器等を動作状態で実施する必要がある。
【０００６】
しかし、雷サージ試験を行う際には、印加した雷サージ過電圧から対向装置を防護するための減結合回路が必要であり、上記ＩＴＵ−Ｔ ｋ．４４においても減結合回路を原則として使用することとしている。
【０００７】
上記の動作状態における試験の実施及び減結合回路の原則的な使用方法については、非特許文献１に開示されている。
【非特許文献１】「ITU-T K.44 “Resistibility tests for telecommunication equipment exposed to overvoltages and overcurrents-Basic Recommendation”02/2000」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述した従来技術において、雷サージ試験では、減結合回路を使用するように勧告されているにもかかわらず、減結合回路は従来の音声伝送帯域用のＩＴ機器に適用する製品しか存在せず、ｘＤＳＬのような高速デジタル通信信号を伝送することのできる減結合回路は実現していなかった。
【０００９】
その理由としては、国際電気標準会議の電磁適合性におけるサージイミュニティ試験規格IEC61000-4-5において雷サージ試験電圧は０．５ｋＶから４ｋＶと規定されているので、これらの過電圧に耐え得る耐電圧特性を備え、かつ数十ｋＨｚ〜数十ＭＨｚの周波数帯域を使用する高速デジタル信号を伝送可能な減結合回路を構成する素子であるコモンモードチョークコイルの製作が困難であったことに起因する。このため、ｘＤＳＬ用のＩＴ機器の雷サージ試験に適用可能な減結合回路が必要であった。
【００１０】
さらに、平成１５年１月３１日制定された日本電信電話株式会社の通信装置の過電圧耐力に関するテクニカルリクワイヤメントＴＲ189001号では、雷サージ試験電圧が最大３０ｋＶに定められている。このため、上記雷サージ試験電圧を含めると０．５ｋＶから３０ｋＶを超える高い耐電圧特性を備え、かつ数十ｋＨｚ〜数十ＭＨｚの周波数帯域を使用する高速デジタル信号を伝送可能な減結合回路を構成する素子であるコモンモードチョークコイルが必要となった。
【００１１】
ｘＤＳＬにおいては、主にＡＤＳＬ(Asymmetric DSL)、ＶＤＳＬ(Very-high-speed DSL)が使用されており、周波数帯域については、ＡＤＳＬが２６ｋＨｚ〜３．７５ＭＨｚ、ＶＤＳＬでは２６ｋＨｚ〜１６．２ＭＨｚが使用されているため、これらの周波数帯域において減結合回路と通信線とのインピーダンス整合を図ることによって高速伝送信号をできるだけ減衰させないことが必要である。そのために減結合回路は、ノーマルインピーダンスが１１０Ω程度の特性が求められる。
【００１２】
ｘＤＳＬ用のＩＴ機器は、通信線ポートを最大４本備えているものの、その通信線ポートを４本あるいは２本使用することから、減結合回路のワイヤ数は最大で４本を備える必要がある。
【００１３】
通信線ポートを２本備えたｘＤＳＬ用のＩＴ機器では、４ワイヤを備えた減結合回路における４ワイヤの内の２ワイヤを使用する場合、２ワイヤのみを備えた減結合回路を使用することもできる必要がある。
【００１４】
本発明は、上記に鑑みてなされたもので、その目的としては、被試験装置に印加した雷サージ過電圧が試験の対象としていないＩＴ機器等の通信機器である対向装置へ流入するのを防止可能な減結合回路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
請求項１記載の発明は、上記課題を解決するため、メタル加入者回線を用いたｘＤＳＬに接続されているＩＴ機器等の通信機器の雷サージ試験回路に設けられた減結合回路であって、被試験装置と前記ＩＴ機器等の通信機器である対向装置との間に設置され、かつ前記ｘＤＳＬの通信信号を通過させる空心コイルで構成されたコモンモードチョークコイルを有することを要旨とする。
【００１６】
請求項２記載の発明は、上記課題を解決するため、前記コモンモードチョークコイルは、絶縁材を被覆した電線をボビンの外周に２並列巻き、又は４並列巻きしてなることを要旨とする。
【００１７】
請求項３記載の発明は、上記課題を解決するため、前記ボビンは、円筒状に形成され、その長手方向の両端にストッパを有することを要旨とする。
【００１８】
請求項４記載の発明は、上記課題を解決するため、前記コモンモードチョークコイルは、ノーマルインピーダンスが１１０Ω程度の特性を有することを要旨とする。
【００１９】
請求項５記載の発明は、上記課題を解決するため、前記コモンモードチョークコイルは、前記ＩＴ機器等の通信機器における４ポートの通信線ポートに対応するためワイヤ数は４ワイヤを有し、前記被試験装置の通信線ポートが２ポートに対しては４ワイヤの内の２ワイヤを使用可能な４ワイヤで構成したことを要旨とする。
【００２０】
請求項６記載の発明は、上記課題を解決するため、前記コモンモードチョークコイルは、前記ＩＴ機器等の通信機器における２ポートの通信線ポートに対応するためワイヤ数を２ワイヤで構成したことを要旨とする。
【発明の効果】
【００２１】
請求項１記載の発明によれば、被試験装置とＩＴ機器等の通信機器である対向装置との間に設置され、かつｘＤＳＬの通信信号を通過させるための空心コイルで構成されたコモンモードチョークコイルを有することにより、被試験装置に印加した雷サージ過電圧が試験の対象としていない対向装置へ流入するのを未然に防止することが可能となり、ＩＴ機器等の通信機器を動作状態にて雷サージ試験を行うことができる。
【００２２】
また、複数の空心コイルがコモンモードで動作させるコモンモードチョークコイルであることから、印加された雷サージ電圧によって絶縁破壊を発生することなく、試験電圧数百Ｖから数十ｋＶの雷サージ試験を実施することができる。
【００２３】
請求項２記載の発明によれば、コモンモードチョークコイルが絶縁材を被覆した電線をボビンの外周に２並列巻き、又は４並列巻きして構成したことから、コイルの巻線間に生じる静電容量をできるだけ抑制し、ｘＤＳＬ通信信号にできるだけ影響を与えないようにすることができる。
【００２４】
請求項３記載の発明によれば、ボビンが円筒状に形成され、その長手方向の両端にストッパを有することにより、コモンモードチョークコイルをボビンに押え付け、確実に固定することができる。
【００２５】
請求項４記載の発明によれば、コモンモードチョークコイルは、ノーマルインピーダンスが１１０Ω程度の特性を有することから、減結合回路と通信線とのインピーダンス整合を図ることができる。
【００２６】
請求項５記載の発明によれば、コモンモードチョークコイルは、ＩＴ機器等の通信機器における４ポートの通信線ポートに対応するためワイヤ数は４ワイヤを有し、被試験装置の通信線ポートが２ポートに対しては４ワイヤの内の２ワイヤを使用可能な４ワイヤで構成したことにより、１台の減結合回路で通信線ポートが４ポート及び２ポートについての雷サージ試験に適用することができ、汎用性を高めることでできる。
【００２７】
請求項６記載の発明によれば、コモンモードチョークコイルは、ＩＴ機器等の通信機器における２ポートの通信線ポートに対応するためワイヤ数を２ワイヤで構成したことにより、２ポートについてだけの雷サージ試験に適用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
【００２９】
（雷サージ試験回路）
図１は、本発明の一実施形態における減結合回路を適用した雷サージ試験回路を示す回路図である。なお、図１に示す雷サージ試験回路は、メタル加入者回線を用いた高速デジタル伝送方式であるｘＤＳＬ用のＩＴ機器の雷サージ試験回路に適用した例を示している。
【００３０】
図１に示すように、本実施形態の雷サージ試験回路において、雷サージ発生器１は、２つの結合回路３ａ，３ｂを介して印加点Ｔ１及び印加点Ｔ２に接続されている。これらの印加点Ｔ１，Ｔ２は、ユーザ宅に設置されている加入者保安器で構成された一次防護素子５の一方の端子にそれぞれ接続され、この一次防護素子５の他方の端子は、被試験装置７の通信線ポートにそれぞれ接続されている。
【００３１】
また、印加点Ｔ１，Ｔ２は、減結合回路９の被試験装置７側の端子にそれぞれ接続され、減結合回路９の対向装置１１側の端子は、対向装置１１の通信線ポートにそれぞれ接続されている。
【００３２】
さらに、雷サージ発生器１のアースポートは、被試験装置７のアースポートと接続され、かつアース１３に接続されて零電位に保持している。一次防護素子５のアースポートには、接地抵抗を模擬した抵抗１５が接続され、この抵抗１５の他方の端子はアース１３に接続されている。なお、対向装置１１は、アースポートを有している場合でも、アース１３には接続せずに電位的にフローティングさせている。
【００３３】
減結合回路９は、対向装置１１と被試験装置７との間で通話路を形成し、被試験装置７の通信線ポートに、ユーザ宅に設置されている加入者保安器で構成された一次防護素子５を接続した状態において、ｘＤＳＬ通信信号を遮断することなく通過させるための空心コイルのみで構成された後述するコモンモードチョークコイルを有している。
【００３４】
したがって、雷サージ発生器１で発生させた雷サージ電圧は、２つの結合回路３ａ，３ｂを通って印加点Ｔ１及び印加点Ｔ２に印加される。この時、減結合回路９は、非試験対象のＩＴ機器等の通信機器である対向装置１１の通信線ポートに過電圧が流入するのを防止する。
【００３５】
（減結合回路）
図２は、減結合回路９の構成を示す回路図である。
【００３６】
図２に示すように、減結合回路９は、筐体１７と、この筐体１７内に設けられた空心コイルＣ１〜Ｃ４と、被試験装置側端子２１と、対向装置側端子２３とを備えている。なお、図２において、空心コイルＣ１〜Ｃ４の巻き始め側は、黒丸印が付されており、空心コイルＣ１〜Ｃ４の巻き終わり側は、上記黒丸印が付されていない側である。
【００３７】
また、減結合回路９に使用されている素子である空心コイルＣ１〜Ｃ４は、コモンモードで動作させるコモンモードチョークコイルである。その一例として各々の空心コイルのインダクタンス値は、前述の国際電気標準会議の電磁適合性におけるサージイミュニティ試験規格IEC61000-4-5において２０ｍＨと示されている。
【００３８】
空心コイルＣ１〜Ｃ４は、雷サージ過電圧の流入を抑制するためのものであり、その巻き始め側は筐体１７に設置されている被試験装置７とのインターフェースである被試験装置側端子２１に接続されている。
【００３９】
この被試験装置側端子２１には、空心コイルＣ１と接続されたワイヤＷ１の端子２１ａと、空心コイルＣ２と接続されたワイヤＷ２の端子２１ｂと、空心コイルＣ３と接続されたワイヤＷ３の端子２１ｃと、空心コイルＣ４と接続されたワイヤＷ４の端子２１ｄとが設けられている。
【００４０】
また、空心コイルＣ１〜Ｃ４の巻き終わり側は、筐体１７に設置されている対向装置１１とのインターフェースである対向装置側端子２３と接続されている。
【００４１】
この対向装置側端子２３には、空心コイルＣ１と接続されたワイヤＷ１の端子２３ａと、空心コイルＣ２と接続されたワイヤＷ２の端子２３ｂと、空心コイルＣ３と接続されたワイヤＷ３の端子２３ｃと、空心コイルＣ４と接続されたワイヤＷ４の端子２３ｄとが設けられている。
【００４２】
したがって、本実施形態の減結合回路９によれば、被試験装置７に印加した雷サージ過電圧が試験の対象としていないＩＴ機器等の通信機器である対向装置１１へ流入するのを未然に防止することが可能となり、ＩＴ機器等の通信機器を動作状態にて雷サージ試験を行うことができる。
【００４３】
（減結合回路の実施例）
次に、減結合回路９の具体的な実施例について説明する。
【００４４】
本実施例では、試験電圧数百Ｖから数十ｋＶの雷サージ試験を実施することができるようにするため、被試験装置７に印加された雷サージ過電圧によって上記コモンモードチョークコイルが絶縁破壊を生じさせないような空心構造を用いている。
【００４５】
また、ｘＤＳＬにおいては、主にＡＤＳＬ、ＶＤＳＬが使用されており、周波数帯域については、ＡＤＳＬが２６ｋＨｚ〜３．７５ＭＨｚ、ＶＤＳＬでは２６ｋＨｚ〜１６．２ＭＨｚが使用されているため、減結合回路９の周波数帯域については、これらの周波数帯域を含み、従来の音声信号周波数帯域についてもその信号を伝送することができるようにしている。
【００４６】
さらに、空心コイルと接続されるワイヤ数は、ＩＴ機器の通信線ポートに対応するため、図２に示すように４ワイヤ必要である。減結合回路９では、上述したように通信線ポートの本数に相当する線をワイヤと呼ぶことにする。被試験装置７の通信線ポートが４ポートの場合には、４ワイヤを使用する。
【００４７】
また、その通信線ポートが２ポートの場合には、４ワイヤの内の隣接する２ワイヤを使用することができるようにしている。このように通信線ポートを４ワイヤとすることによって、１台の減結合回路９で通信線ポートが４ポート及び２ポートについての雷サージ試験に適用することができ、汎用性を高めることでできる。
【００４８】
本実施例では、印加された雷サージ過電圧によって空心コイルＣ１〜Ｃ４で構成されたコモンモードチョークコイル、被測定装置側端子２１、対向装置側端子２３及び筐体１７の間で絶縁破壊を生じさせないため、絶縁耐力は５０ｋＶ以上を有する構造とし、試験電圧数百Ｖから数十ｋＶの雷サージ試験を実施することができるようにしている。
【００４９】
ここで、絶縁耐力が５０ｋＶ以上を有する具体的な根拠を述べる。コモンモードチョークコイル２５の巻線の構成をもとに（１）巻線間絶縁、（２）層間絶縁、（３）巻線とボビン間の絶縁、を考慮した。２ワイヤコモンモードチョークコイルの巻線層数は７層であるのに対して、４ワイヤコモンモードチョークコイルの巻線層数は１３層になるため、２ワイヤコモンモードチョークコイルの方が４ワイヤコモンモードチョークコイルに比べて層間に加わる電圧が高くなり、層間絶縁面で厳しい。このため、ここでは層間絶縁面で厳しい２ワイヤコモンモードチョークコイルについて説明する。
【００５０】
（１）の巻線間絶縁について述べる。巻線用電線３１は、ＪＩＳ Ｃ ３３０８の７．５ｋＶポリエチレン絶縁ビニールシースネオン電線（以下、ネオン電線という）を用いており、前記ネオン電線はＪＩＳ Ｃ ３３０８において試験電圧１５ｋＶを１分間印加すると規定されている。この試験電圧は商用周波数において実効値で表されているので、雷サージ電圧に換算せねばならない。
【００５１】
この換算を行うために電気学会の電気規格調査会標準規格であるＪＥＣ−０１０２試験電圧標準に記載されている表１の試験電圧値を用いる。前記表１の試験電圧値において短時間商用周波耐電圧試験の項目には１ ０ ｋＶと１６ｋＶの２つの電圧値が記載されているが、両者の内の１０ｋＶを選択する。
【００５２】
その根拠としては、ネオン電線の試験電圧値は１５ｋＶであるが、安全マージンを考慮して１５ｋＶよりも低い値である１０ｋＶを選んだからである。前記表１を用いて、この１０ｋＶに相当する雷インパルス耐電圧試験値を求めると、３０ｋＶが得られる。
【００５３】
すなわち、ネオン電線の前記ＪＥＣ−０１０２試験電圧標準に記載されている雷インパルス耐電圧という用語は、ここでいう雷サージ耐電圧と同義であり、その値は３０ｋＶである。次にコモンモードチョークコイル２５に印加される雷サージ電圧は２ワイヤの各々のワイヤとアース間とにコモンモードで印加されるので、２ワイヤの各々のワイヤは同電位となる。そのために巻線間絶縁は問題にしなくても良い。
【００５４】
（２）の層間絶縁について述べる。層間絶縁は層間に加わる最大電圧を下記の式１で計算して、これに絶え得るように絶縁しなければならない。下記の式１において、雷サージ印加電圧Ｅはコモンモードチョークコイル２５の絶縁耐力に相当するのでＥ＝５０ｋＶとおく。
【００５５】
２ワイヤコモンモードチョークコイルの巻線層数は７層であるのでＮL＝７である。これらの値を用いて最大層間電圧Ｅimax〔kＶ〕を求めると、
Ｅimax＝２Ｅ／ＮL
＝２×５０／７
＝１４．２〔ｋＶ〕 （式１）
となる。
【００５６】
したがって、Ｅimax＝１４．２〔ｋＶ〕と、前記（1）項で述べたネオン電線の雷サージ耐電圧３０ｋＶとを比較すると、前記ネオン電線の雷サージ耐電圧はＥimaxの２倍以上であることがわかる。よって、層間絶縁面から見てもコモンモードチョークコイル２５の絶縁耐力は５０ｋＶ以上を有している。
【００５７】
なお、４ワイヤコモンモードチョークコイルでは巻線の層数は１３層にもなるため、巻線を正しく整列して巻くために、層間に厚さ０．２５ｍｍのマイラフィルムの絶縁体を入れてある。マイラフィルムの層間絶縁体を使用することによって、副次的に最大層間電圧Ｅimaxも３０ｋＶより高くなっている。もちろん２ワイヤコモンモードチョークコイルにもマイラフィルムの層間絶縁体を入れることも可能であるが、ここでは最大層間電圧値を満足しているのでマイラフィルム絶縁体を使用していない。
【００５８】
（３）巻線とボビン間の絶縁について述べる。ボビン２７の材質である前記塩化ビニールの絶縁耐力は東京天文台編纂の理科年表によると１０〜３０ｋＶ／ｍｍである。巻線とボビン間の絶縁に関して最悪条件を仮定すると、それは零電位であるアース上にコモンモードチョークコイル２５を直接置いた状態であり、その際にコモンモードチョークコイル２５の台座２９の底面から被試験装置側端子２１及び対向装置側端子２３までの高さ、すなわち離隔距離は３５ｍｍである。前記塩化ビニールの絶縁耐力はかなり幅をもっているので、その低い方の値の１０ｋＶ／ｍｍを用いる。これらの値を用いてアースと端子間絶縁耐力を求めると、
アースと端子間絶縁耐力＝１０×３５
＝３５０〔ｋＶ〕 （式２）
となる。
【００５９】
したがって、この絶縁耐力値から判断すると巻線とボビン間の絶縁に関しては特に問題ない。
【００６０】
次に、減結合回路９に使用されている素子である空心コイルＣ１〜Ｃ４がコモンモードで動作させるコモンモードチョークコイルであることから、このコモンモードチョークコイルの具体的な実施例を図３に基づいて説明する。なお、図３に示す実施例では、図２と異なり２ワイヤのコモンモードチョークコイルが使用されている。
【００６１】
図３に示すように、コモンモードチョークコイル２５は、円筒状に形成され長手方向の両端にフランジ状のストッパ２７ａを有する塩化ビニールパイプ製のボビン２７と、このボビン２７の一端に固定された正方形の台座２９と、ボビン２７のストッパ２７ａ間の外周に２並列巻きされた絶縁材を被覆した巻線用電線３１とを備えている。また、図４には、実際のコモンモードチョークコイル２５が示されている。
【００６２】
ボビン２７は、外径が３１８ｍｍ、内径が２９８ｍｍ、長さが６２０ｍｍである。台座２９は、正方形の一辺が３５０ｍｍ、厚さが１０ｍｍの板体が使用されている。
【００６３】
巻線用電線３１に用いる前記ネオン電線は、その仕様は図５に示すように、巻線が７．５ｋＶネオン電線、外径５．４ｍｍΦ、断面積２ｍｍ２、巻線方法が２並列巻、巻数Ｎが４８ターン×７層＝３３６、インダクタンスが２０ｍＨ×２、直流抵抗が３．６Ωである。また、図３に示すように巻線用電線３１の長さＧが５３ｃｍ、平均直径Ｄが３５．５８ｃｍであり、これらの値と上記巻数Ｎを用いてインダクタンスＬ〔μＨ〕を求めると、
Ｌ＝０．１×Ｄ２×Ｎ２／（４．５×Ｄ＋１０×Ｇ）
＝０．１×３５．５８×３５．５８×３３６
×３３６／（４．５×３５．５８＋１０×５３）
＝２０．７〔ｍＨ〕 （式３）
となる。
【００６４】
したがって、本実施例では、巻線用電線３１に用いられるネオン電線は、２本並列にして同方向に巻き付けて、さらにインダクタンス２０〔ｍＨ〕を得るために多層巻構造にしている。
【００６５】
このインダクタンス特性を図６に示す。なお、図６に示すグラフにおいては、周波数は５ＭＨｚまでのデータを示しているが、これは本特性測定に使用した平衡不平衡トランスの周波数帯域の上限周波数が５ＭＨｚであるため、それ以上の周波数では有効な測定ができないためである。５ＭＨｚを越える周波数のデータは上限周波数が５ＭＨｚを越えるトランスを用いれば良いが、本実施例の説明においては示していない。なお、後述する図７〜図１０においても同様である。
【００６６】
図６によれば、前述の国際電気標準会議の電磁適合性におけるサージイミュニティ試験規格IEC61000-4-5を満たすインダクタンス値である２０ｍＨを得ることができる。そして、共振周波数ｆ０は、４６．４１５ｋＨｚである。
【００６７】
また、巻線用電線３１は、図７に示すようにノーマルインピーダンスの値を１１０Ω程度にしており、そのコモンモードインピーダンスの振幅特性及び位相特性をそれぞれ図８及び図９に示している。図８によれば、周波数が約５０ｋＨｚで１００ｋΩ程度のインピーダンスの振幅が得られることが判明し、また図９によれば、周波数が５０ｋＨｚ程度までは、インダクタンス成分が影響を及ぼし、それ以上ではキャパシタンス成分が影響を及ぼすことが分かる。
【００６８】
上記２ワイヤのコモンモードチョークコイルの減結合回路を用いて、被試験装置７及び対向装置１１として５０Ｍｂｐｓ伝送速度のＶＤＳＬモデムを使用して、図１に示した雷サージ試験回路を構成して試験を行った。
【００６９】
このときの雷サージ波形は、１０（波頭長）／７００（波尾長）ｕｓに２５Ωを直列接続した波形であり、雷サージ発生器１の充電電圧が１５ｋＶである。
【００７０】
したがって、被試験装置７と対向装置１１間の平均伝送速度は、下り（受信側）で１４Ｍｂｐｓ、上り（送信側）で１３Ｍｂｐｓの通話路を開いた状態で雷サージ電圧を印加した結果、被試験装置７と対向装置１１ともに異常は発生しなかった。このときの伝送損失特性における振幅を図１０に示す。
【００７１】
このように本実施例の減結合回路９によれば、被試験装置７と対向装置１１との間に設置され、ＶＤＳＬの通信信号を通過させるためのコモンモードチョークコイル２５を有することにより、被試験装置７に印加した雷サージ過電圧が試験の対象としていない５０Ｍｂｐｓ伝送速度のＶＤＳＬモデムである対向装置１１へ流入するのを未然に防止することが可能となり、上記ＶＤＳＬモデムを動作状態にて雷サージ試験を行うことができる。
【００７２】
また、本実施例によれば、複数の空心コイルＣ１〜Ｃ４がコモンモードで動作させるコモンモードチョークコイル２５であることから、印加された雷サージ電圧によって絶縁破壊を発生することなく、試験電圧数百Ｖから数十ｋＶの雷サージ試験を実施することができる。
【００７３】
さらに、本実施例によれば、コモンモードチョークコイル２５が絶縁材を被覆した電線をボビン２７の外周に２並列巻きして構成したことから、コイルの巻線間に生じる静電容量をできるだけ抑制し、ｘＤＳＬ通信信号にできるだけ影響を与えないようにすることができる。
【００７４】
そして、本実施例によれば、ボビン２７が円筒状に形成され、その長手方向の両端にストッパ２７ａを有することにより、コモンモードチョークコイル２５をボビン２７に押え付け、確実に固定することができる。
【００７５】
本実施例によれば、前記コモンモードチョークコイル２５は、ノーマルインピーダンスが１１０Ω程度の特性を有することから、減結合回路９と通信線とのインピーダンス整合を図ることができる。
【００７６】
また、本実施例によれば、コモンモードチョークコイル２５は、被試験装置７の通信線ポートが４ポートの場合、４ワイヤを使用し、その通信線ポートが２ポートの場合には、４ワイヤの内の隣接する２ワイヤを使用することができるようにしている。このように通信線ポートを４ワイヤとすることによって、１台の減結合回路９で通信線ポートが４ポート及び２ポートについての雷サージ試験に適用することができ、汎用性を高めることでできる。
【００７７】
なお、本実施例では、２ポートの通信線ポートに対応するため、ワイヤ数を単に２ワイヤで構成するようにしてもよい。これにより、２ポートについてだけの雷サージ試験に適用することができる。
【００７８】
なお、上記実施例では、被試験装置７及び対向装置１１としてＶＤＳＬモデムを使用した場合について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、その他のＩＴ機器等の通信機器にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明の一実施形態における減結合回路を適用した雷サージ試験回路を示す回路図である。
【図２】一実施形態における減結合回路の構成を示す回路図である。
【図３】一実施形態におけるコモンモードチョークコイルを示す概略図である。
【図４】実際のコモンモードチョークコイルを示す写真である。
【図５】ネオン電線の仕様を示す説明図である。
【図６】ネオン電線のインダクタンス特性を示す特性図である。
【図７】ネオン電線のノーマルインピーダンス特性を示す特性図である。
【図８】コモンモードインピーダンスの振幅特性を示す特性図である。
【図９】コモンモードインピーダンスの位相特性を示す特性図である。
【図１０】伝送損失特性における振幅を示す特性図である。
【符号の説明】
【００８０】
１ 雷サージ発生器
３ａ，３ｂ 結合回路
５ 一次防護素子
７ 被試験装置
９ 減結合回路
１１ 対向装置
１３ アース
１５ 抵抗
１７ 筐体
２１ 被試験装置側端子
２３ 対向装置側端子
２５ コモンモードチョークコイル
２７ ボビン
２７ａ ストッパ
２９ 台座
３１ 巻線用電線
【特許請求の範囲】
【請求項１】
メタル加入者回線を用いたｘＤＳＬに接続されているＩＴ機器等の通信機器の雷サージ試験回路に設けられた減結合回路であって、
被試験装置と前記ＩＴ機器等の通信機器である対向装置との間に設置され、かつ前記ｘＤＳＬの通信信号を通過させる空心コイルで構成されたコモンモードチョークコイルを有することを特徴とする減結合回路。
【請求項２】
前記コモンモードチョークコイルは、
絶縁材を被覆した電線をボビンの外周に２並列巻き、又は４並列巻きしてなることを特徴とする請求項１記載の減結合回路。
【請求項３】
前記ボビンは、
円筒状に形成され、その長手方向の両端にストッパを有することを特徴とする請求項２記載の減結合回路。
【請求項４】
前記コモンモードチョークコイルは、
ノーマルインピーダンスが１１０Ω程度の特性を有することを特徴とする請求項１記載の減結合回路。
【請求項５】
前記コモンモードチョークコイルは、
前記ＩＴ機器等の通信機器における４ポートの通信線ポートに対応するためワイヤ数は４ワイヤを有し、前記被試験装置の通信線ポートが２ポートに対しては４ワイヤの内の２ワイヤを使用可能な４ワイヤで構成したことを特徴とする請求項１記載の減結合回路。
【請求項６】
前記コモンモードチョークコイルは、
前記ＩＴ機器等の通信機器における２ポートの通信線ポートに対応するためワイヤ数を２ワイヤで構成したことを特徴とする請求項１記載の減結合回路。
【請求項１】
メタル加入者回線を用いたｘＤＳＬに接続されているＩＴ機器等の通信機器の雷サージ試験回路に設けられた減結合回路であって、
被試験装置と前記ＩＴ機器等の通信機器である対向装置との間に設置され、かつ前記ｘＤＳＬの通信信号を通過させる空心コイルで構成されたコモンモードチョークコイルを有することを特徴とする減結合回路。
【請求項２】
前記コモンモードチョークコイルは、
絶縁材を被覆した電線をボビンの外周に２並列巻き、又は４並列巻きしてなることを特徴とする請求項１記載の減結合回路。
【請求項３】
前記ボビンは、
円筒状に形成され、その長手方向の両端にストッパを有することを特徴とする請求項２記載の減結合回路。
【請求項４】
前記コモンモードチョークコイルは、
ノーマルインピーダンスが１１０Ω程度の特性を有することを特徴とする請求項１記載の減結合回路。
【請求項５】
前記コモンモードチョークコイルは、
前記ＩＴ機器等の通信機器における４ポートの通信線ポートに対応するためワイヤ数は４ワイヤを有し、前記被試験装置の通信線ポートが２ポートに対しては４ワイヤの内の２ワイヤを使用可能な４ワイヤで構成したことを特徴とする請求項１記載の減結合回路。
【請求項６】
前記コモンモードチョークコイルは、
前記ＩＴ機器等の通信機器における２ポートの通信線ポートに対応するためワイヤ数を２ワイヤで構成したことを特徴とする請求項１記載の減結合回路。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００６−３５２６９８（Ｐ２００６−３５２６９８Ａ）
【公開日】平成１８年１２月２８日（２００６．１２．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１７８４０６（Ｐ２００５−１７８４０６）
【出願日】平成１７年６月１７日（２００５．６．１７）
【出願人】（０００００４２２６）日本電信電話株式会社 (13,992)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１２月２８日（２００６．１２．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年６月１７日（２００５．６．１７）
【出願人】（０００００４２２６）日本電信電話株式会社 (13,992)
【Ｆターム（参考）】
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