JPS6322111B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は電話線路を測定するための装置に関す
るものであり、そして特に３種類の連続して印加
される電圧状態中に生じたチツプおよびリングの
電流と電荷量とを監視することによつて13個の異
なるパラメータを導き出すための装置に関するも
のである。 電話システムを作動させているときに、電話線
路の状態、特に端末器を中央局に接続している加
入者ループと呼ばれているものの状態を試験する
ことがしばしば必要になる。過去においては、こ
の試験は種々の形状の試験装置を線路に接続し
て、所望のパラメータを別々に得るという方法で
行なわれた。十分な解析を行なうためには少なく
とも13種類のパラメータ、すなわち加入者ループ
のチツプ−アース間、リング−アース間およびチ
ツプ−リング間のスプリアス（spurious）電圧の
交流分、スプリアス電圧の直流分、漏れ抵抗およ
び線路容量とスプリアス電圧の交流分の周波数と
を測定しなければならない。加入者ループの状態
を評価するためにこれらのパラメータの各々を決
定することが時間のかかる退屈な作業であること
は容易にわかるであろう。 Richard Scott Hoppoughの1977年６月７日付
米国特許第4028507号には種々のパラメータを測
定するための改良された装置が記載されている。
これはアースに対するチツプおよびリングの電位
の組合わせを数種類用意し、それぞれの組に対し
てチツプおよびリングを流れる電流を測定すると
いうものである。これらの測定結果から、次に
種々のパラメータが計算される。しかしこの装置
ではそれぞれの漏れ抵抗と線路リアクタンス（主
に容量性）を測定するために異なる組合わせの直
流および交流電圧を付加しなければならない。さ
らに交流測定の際に線路上のスプリアス交流信号
を排斥するためにフイルタが必要になる。 わずかに３種類の連続する直流電圧状態を（線
路に直接にではなく）既知のチツプおよびリング
抵抗を介して線路に次々に接続し、これらに流れ
る過渡電荷と定常状態電流とを監視することによ
つて、上述した加入者ループの13種類のパラメー
タを導き出すのに十分な情報が得られ、このため
にリアクタンス試験を目的として別に交流信号を
付加する必要がなくなることがわかつた。代表的
な使用例では、この試験は３秒以内に完了してし
まう。要する時間の大半は線路上の電圧状態を変
化させるときに（過渡電荷を測定するために）線
路が安定するのを待つのに費やされる。したがつ
て測定時間はループの漏れ抵抗と容量に直接関係
する。 本発明に従えば、チツプおよびリングリード線
を有する電話線路を測定するための試験装置にし
て、第１状態の際に第１基準抵抗を介してチツプ
からアースに流れるスプリアス電流と第２基準抵
抗を介してリングからアースに流れるスプリアス
電流とを別々に測定するための手段から成る試験
装置が提供される。第２状態の際には、試験装置
はチツプ−アース間およびリング−アース間でそ
れぞれ第１直流電圧源に直列に接続された第１お
よび第２基準抵抗を流れる過渡電荷および定常状
態電流を測定するための手段を有している。第３
状態の際には、試験装置は、チツプ−アース間お
よびリング−アース間でそれぞれ第２直流電圧源
に直列に接続された第１および第２基準抵抗を流
れる過渡電荷および定常状態電流を測定するため
の手段を有している。第２電圧源の電圧比は第１
電圧源のそれとは異なつている。 ある実施例では、スプリアス電流の測定のため
にはループの両側が基準抵抗を介して接地され
る。第２状態の際には低い直流電圧が抵抗を介し
てループの両側に付与され、第３状態の際には一
方の側部からこの低電圧が除去される。各状態か
ら２つの値が生じる。すなわち状態が変化したこ
とによる過渡的な電荷の流れと、過渡期が過ぎた
後の定常状態電流とである。電流からスプリアス
電圧と漏れ抵抗がわかり、過渡電荷から容量値が
わかる。 本発明の実施例を添付図面を参照しながら以下
に説明する。 第１図は従来通りの電話機１１に接続されてい
る電話線路１０（これはしばしば加入者ループと
呼ばれる）のチツプ（ｔ）とリング（ｒ）とに接
続された試験装置を示している。電話機１１は、
通話中ではない状態のときは、一般に電話線路１
０に対して約0.45μFのコンデンサCpとして振舞
う。これは主に、電話機１１の中の信号器（図示
されていない）に直列に接続された直流分遮断コ
ンデンサ（isolating capacitor）によつて生じ
る。図に破線で示してあるのは、チツプ（ｔ）か
らアース（ｇ）までの間でスプリアス電圧の交流
分Vactgおよびスプリアス電圧の直流分Vdctgに
直列な漏れ抵抗Rtgおよび線路容量Ctgと、リン
グ（ｒ）からアース（ｇ）までの間でスプリアス
電圧の交流分Vacrgおよびスプリアス電圧の直流
分Vdcrgに直列な漏れ抵抗Rrgおよび線路容量
Crgと、線路１０のチツプ（ｔ）からリング
（ｒ）までの間の漏れ抵抗Rtrおよび線路容量C′tf
とである。コンデンサCpが容量C′trに対して並
列になつているから、全チツプ−リング間容量は
Ctr＝Cp＋C′trに等しくなる。線路１０の直列抵
抗はまとめてRtおよびRrと図示してある。通常
はこの抵抗は線路１０の漏れ抵抗（≫50000Ω）
に比べて小さい（＜3000Ω）ので、抵抗測定には
ほとんど影響をおよぼさない。また線路抵抗は容
量測定の精度に影響を与えない。なぜならこれら
の計算は、過渡電圧が減衰してから行なわれるも
のであり、また前以つて選択された期間中の電荷
の流れに基づくのではなく、全体的な電荷の流れ
に基づいているからである。 試験装置に関する以下の説明では、チツプ
（ｔ）およびリング（ｒ）に対する対応する要素
および波形には同じ参照番号または文字を使用し
て、その後にｔまたはｒの文字を付けることによ
つて両者を区別する。しかし２つの要素を区別す
る必要のあるとき以外は参照番号だけで呼ぶ。ま
た第２，３および４図に示した波形の第１図にお
ける場所は対応する参照文字によつて示す。さら
にすべてのスイツチ（これらはたんなる一例とし
て示したもの）は、後に詳述するようにタイミン
グ制御回路によつて制御されて、同じ接点番号を
有するそれぞれの接点に同時に接続される。 線路１０のｔとｒは入力基準抵抗Ri_tおよびRi_r
（通常はそれぞれ100kΩ）を介してスイツチ１３
に接続されている。スイツチ１３は線路１０にか
かる３種類の異なる電圧状態を制御する。３種類
の測定段階のどの段階でも、基準抵抗Ri_tおよび
Ri_rを流れる電流および過渡電荷はこれらの抵抗
にかかる電圧を監視することによつて間接的に得
られる。試験装置のその他の部分については、そ
の機能と動作に関する以下の説明から明らかにな
る。 第一段階では、線路１０上のスプリアス電圧の
交流分Vacおよびスプリアス電圧の直流分Vdcの
測定ができるように抵抗Ri_tおよびRi_rはどちらも
アースｇに接続される。まずすべてのスイツチを
位置１に置き、抵抗Ri_tおよびRi_rのそれぞれにか
かるスプリアス電圧の交流分を、コンデンサ１４
と、交直変換器１５と、スイツチ１６とを介して
それぞれの電圧／周波数（Ｖ／ｆ）変換器１７に
接続する。Ｖ／ｆ変換器１７を使用することによ
つて計数（容量測定を行うための積分技術）だけ
で済む。後述するように、（スプリアス電圧の直
流分Vac_tgおよびVac_rgと、漏れ抵抗および容量
とを知るための）直流測定は線路１０に直結され
ているＶ／ｆ変換器１７をもちいて行なわれる。
（スプリアス電圧の交流分Vac_tgおよびVac_rgを知
るための）交流測定はＶ／ｆ変換器１７を、直流
分が遮断される交直変換器１５を介して線路１０
に接続することによつて行なわれる。 コンデンサ１４の出力はポジテイブゼロ交差検
波器２０にも送られる。もし線路１０上に検出可
能なスプリアス交流成分が存在すると、この交流
成分の２つの正方向に進むゼロ交差点の間隔がサ
ンプル期間τになる。直流測定は交流分を排斥す
るためにスプリアス交流成分のサイクルの整数倍
に同期して行なわれる。 スプリアス交流源については次のような簡単化
のための仮定を設ける。 (1) どのスプリアス電圧の交流分も周期的である
とする。この仮定が成立しない場合、たとえば
交流電圧が広帯域の白色雑音である場合は、計
器は依然として平均交流電圧読取値を生じよう
とするが、サンプル期間の同期をとることが不
可能なのでそれ以外の測定を行なうことができ
ない。 (2) チツプおよびリング上のどのスプリアス電圧
の交流分もただ１個の源から発しているものと
する。チツプおよびリング上に別個の源があつ
て、振幅は同程度であるが周波数が異なるよう
な交流電圧を発生していると、(1)の場合と同様
な状況が生じる。 (2)の仮定によつて、ループ１０は交流測定に関
しては２つの等価物、すなわちチツプおよびリン
グ上のスプリアス交流源が同相のものと異相のも
ののうちのどちらか一方になつてしまう。位相φ
の検出は、ポジテイブゼロ交差検波器２０の出力
を位相検出器２１の中で比較することによつて行
なわれる。リングに対するチツプの交流電位は Vac_tr＝√² _tg＋² _rg−2_tg・
_rg・ によつて計算される。 Ｖ／ｆ変換器１７の出力はカウンタ２２に送ら
れる。カウンタ２２の出力端には、後述する所定
の期間における周波数計数ｎが発生する。さらに
1MHzの内部クロツク２３が基準出力周波数f_refを
発生し、これはもう一つのカウンタ２４に送られ
る。カウンタ２４は２つの出力を発生する。すな
わち(1)いずれか一方のポジテイブゼロ交差検波器
２０によつて検出される、スプリアス交流成分の
隣り合うゼロ交差点の間の時間であるサンプル期
間での測定値。これは間接的にカウンタ２４のリ
セツト動作を制御する。あるいは(2)交流成分が存
在しない場合は、カウンタ２４が充満するたびに
生じる最大サンプル期間τ_naxは予想される最も低
周波のスプリアス交流信号の期間より長くなるよ
うに選択される。通常はτ_nax＝100ｍsecが使用さ
れる。 サンプル期間パルスτ_t、τ_r、τ_naxはスイツチ３
０および／またはORゲート２５によつて計算機
２６に接続される。計算機２６は図示のようにカ
ウンタおよび位相出力n_t、n_r、φも受取つて、本
明細書の終わりに添付した表およびに示した
公式によつて表わされる種々の計算を行う。 スイツチ３０は最初は検波器２０ｔの出力端に
接続されている。しかしスプリアス交流信号が検
出されない場合は、その情報が計算機２６に伝達
されて、スイツチ３０の接続を検波器２０ｒの方
に切換えるように計算機２６が制御する。このた
めにチツプおよび／またはリングのどちらにある
スプリアス信号によつてもカウンタ２２および２
４のリセツト動作を制御できる。 さらに計算機２６はORゲート２５から制御信
号を受取るたびにカウンタ２２および２４に対し
てリセツト信号を発生する。計算機２６は種々の
スイツチに制御信号を送るとともに、計算値を記
録および表示装置２７に出力する。スイツチの位
置１に対する測定が完了すると、スプリアス電圧
の直流分を測定するためにスイツチ１３および１
６が計算機２６によつて制御されて位置２に移動
する。スイツチ１３および１６は次に位置３に移
動する。ここで内部電圧源Vs（通常Vs＝50V）が
Ri_tおよびRi_rを介してそれぞれｔおよびｒにかけ
られて、抵抗Ri_tおよびRi_rを流れる過渡電荷の大
きさも含めて別の組の直流電圧測定が行なわれ
る。 定常状態に達する（２度続けて同じ大きさが測
定された場合を指す）と、スイツチが位置４に移
つてリングｒが抵抗Ri_rを介して再びアースに接
続され、もう一組の直流および電荷流の測定が行
なわれる。抵抗Ri_rは必ずしもアースに接続する
必要はなく、別の大きさの電圧源に接続するよう
にしてもよい。重要なことはスイツチの位置３と
位置４では抵抗Ri_tおよびRi_rにかけられる２つの
電圧の比が異なつていることである。 これだけのことが完了すると、表に示した測定
量をまず得て、最後に13個の計算されたパラメー
タを得るのに十分な情報が計算機２６に送られた
ことになる。しかし抵抗Ri_tおよびRi_rにはわずか
に３種類の電圧状態がかけられたにすぎない。す
なわち位置１および２では両方の抵抗はアースに
接続され、位置３では両方の抵抗はVsに接続さ
れ、位置４ではRi_tは電源Vsに接続されたままで
あるがRi_rは再びアースに接続される。 電圧／周波数変換器１７の瞬時出力周波数ｆは
抵抗Riを流れる瞬時電流ｉに比例する。したが
つて変換器１７の伝達関数はｆ＝Ｋ・ｉ＋ｆ。
（ただしＫは利得であり、ｆ。はｉ＝０のときの
変換器１７の出力周波数である）。またｔを時間
の測定値、ｎをｆのサイクル数の計数値とすれ
ば、瞬時周波数ｆはｆ＝dn／dtで与えられる。
以上のことから電流ｉと電荷量ｑはｎとｔを用い
て次のように計算される。 ｉ＝ｌ／Ｋ（dn／dt−ｆ。） ｑ＝∫idt＝１／Ｋ［∫dn−ｆ。∫dt］ 測定サンプル期間τに対しては、電荷量は次の
ようになる。 ｑ＝∫〓。idt＝１／Ｋ（Ｎ−ｆ。τ） 電流の平均値は ＝１／τ∫〓。idt＝１／Ｋ（Ｎ／τ−ｆ。） となる。ただしＮはＮ＝∫〓。dnすなわち期間τの
間に蓄積されたカウント数である。 スプリアス電圧の交流分の周波数fsはfs＝１／
τとなる。 第２図は、チツプおよびリング上に異なる大き
さのスプリアス電圧の直流分が存在する場合に
種々の測定期間中に基準抵抗Ri_tおよびRi_rを流れ
る代表的電荷量と定常状態電流とを示したもので
ある。もしスプリアス電圧の直流分が存在しない
ならば、スイツチが位置１と位置２にある初期期
間中は電流_t1および_r1は０になる。状態２お
よび３の間の過渡電荷量QtおよびQrは線路１０
の両側にかけられた電圧による電荷から生じたも
のである。このために状態２および３の間には異
なる定常状態電流i_tおよびi_rが生じる。 線路１０上にスプリアス電圧の交流分が存在す
ることによつて生じる交流成分を第３図に定常状
態電流に重ねて示す。スプリアス信号の１サイ
クルに対する電荷量ｑも示してある。交直変換器
１５の等価電流出力も第３図の下部に図示してあ
る。 第４図は状態がｐ−１からｐに（たとえば状態
２から状態３に）変化した後に流れる過渡電荷を
示している。この過渡状態は隣り合うサンプルの
平均電流が検出し得る相違を示さなくなつたと
き、すなわちi_n-1＝i_nとなつたときに完了するも
のと考えられる。過渡電荷量は Ｑ＝_n-1 〓¹ ｑ−_n-1・_n-2 〓¹ τ となる。 これは必ずしもコンデンサ中の全電荷とは限ら
ないが、それに関係している。したがつて容量値
は添付した表に示すように漏れ抵抗に対して修正
を施すことによつて測定結果から直接決定され
る。状態の変化は計算機２６によつて制御されて
期間τに同期して生じる。漏れ抵抗値は上述した
公式から容易に導き出される安定した、過渡期後
の電流値i_pから計算される。 最初に、それぞれのスイツチ位置の期間中に計
算機２６に送られた情報から表およびに示す
測定量が決定される。次にこれらの測定値を使つ
て、費用の中間計算値および次に段階で記録およ
び表示装置２７に送られる所望の13個の計算され
たパラメータが導出される。

【表】

【表】

【表】 【図面の簡単な説明】

第１図は、線路測定用試験装置に接続された電
話線路のブロツク回路図である。第２図は、スプ
リアス交流信号が存在しない場合について、３つ
の状態に対して基準抵抗を流れる代表的電流波形
である。第３図は、スプリアス交流信号が存在す
る場合について、チツプはリングリード線上の代
表的定常状態電流と、整流後のこの電流の交流成
分とを示す。第４図は、スプリアス交流成分が存
在する際に線路の一方の側部に１つのステツプ関
係で直流電圧を付与したときの過度電流を示す。 １０……電話線路、１１……電話機、ｔ……チ
ツプ、ｒ……リング、ｇ……アース、Ri_t……入
力基準抵抗、Ri_r……入力基準抵抗、１３および
１６……スイツチ、１５……交直変換器、１７…
…電圧／周波数変換器、２０……ポジテイブゼロ
交差検波器、２１……位相検出器、２２および２
４……カウンタ、２３……クロツク、２６……計
算機、２７……記録および表示装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ チツプおよびリングリード線を有する電話線
   路を測定して、チツプ−アース間、リング−アー
   ス間およびチツプ−リング間の漏れ抵抗、線路容
   量およびスプリアス電圧を測定結果から直接接算
   できるようにするための試験装置であつて、 チツプ−アース間とリング−アース間にそれぞ
   れ３種類の直流電圧状態を次々に付与して、ある
   状態で付与される２つの電圧が第２および第３状
   態で付与される２つの電圧に比べて少なくとも大
   きさおよび比率の点でそれぞれ異なるようにする
   ための手段と、３種類の各状態の際にチツプおよ
   びリングリード線に流れる定常状態電流を別々に
   測定するための手段とを有する試験装置におい
   て、 ３種類の次々に付与される電圧状態の各々がチ
   ツプ−アース間およびリング−アース間にそれぞ
   れ第１および第２基準抵抗を介して付与されるこ
   とと、 第１および第２基準抵抗を介してそれぞれチツ
   プおよびリングリード線に流れる過渡電荷を別々
   に測定するための手段を有していることを特徴と
   する試験装置。 ２ 該３種類の連続する直流電圧状態をそれぞれ
   チツプからアースおよびリングからアースに供給
   するための手段は、 (i) 第１基準抵抗を介してチツプからアースに流
   れ、第２基準抵抗を介してリングからアースに
   流れるいかなるスプリアス電流も別々に測定す
   る手段と、 (ii) 第１および第２基準抵抗を介して第１および
   第２直流電圧をチツプからアースおよびリング
   からアースにそれぞれ供給し、該基準抵抗を介
   して過渡電荷および定常状態電流を別々に測定
   する手段と、 (iii) チツプからアースおよびリングからアースに
   それぞれ第１および第２の基準抵抗を介して、
   第１および第２電圧とは異なる比率を有する第
   ３および第４直流電圧を供給し、該基準抵抗を
   介して過渡電荷および定常状態電流を別々に測
   定する手段とを具備する特許請求の範囲第１項
   記載の試験装置。 ３ スプリアス電流の中の交流成分を測定するた
   めの手段と、 スプリアス電流の中の交流成分のゼロ交差を検
   出するための手段と、 交流成分の隣り合うゼロ交差間の平均電流に差
   異が認められなくなつたことに応答して過渡電荷
   の測定を停止し、定常状態電流の測定を開始させ
   るための手段とを有する特許請求の範囲第２項記
   載の試験装置。