ジッタ伝達特性測定装置
【課題】ジッタ伝達特性を迅速に測定できるようにする。
【解決手段】変調用信号発生部２２が、それぞれの振幅ｍ１〜ｍｎが既知で周波数ｆ１〜ｆｎが異なる複数の正弦波成分が含まれる変調用信号Ｍを生成してジッタ発生部２１に出力する。この変調用信号Ｍによって位相変調されたクロック信号Ｃがデータ信号発生部２３に入力され、クロック信号Ｃに同期したデータ信号Ｄが被測定物１に与えられ、被測定物１から出力されるデータ信号Ｄ′がクロック再生部２５に入力されてそのクロック信号成分Ｃ′が再生され、位相検波器２６によりクロック信号成分Ｃ′に対する位相検波処理がなされる。信号振幅検出部２７は、位相検波器２６の出力信号Ｍ′から変調用信号Ｍに含まれる複数の正弦波成分の振幅を検出し、その検出した振幅と、各正弦波成分の既知の振幅との比を演算処理部４０においてそれぞれ求める。
【解決手段】変調用信号発生部２２が、それぞれの振幅ｍ１〜ｍｎが既知で周波数ｆ１〜ｆｎが異なる複数の正弦波成分が含まれる変調用信号Ｍを生成してジッタ発生部２１に出力する。この変調用信号Ｍによって位相変調されたクロック信号Ｃがデータ信号発生部２３に入力され、クロック信号Ｃに同期したデータ信号Ｄが被測定物１に与えられ、被測定物１から出力されるデータ信号Ｄ′がクロック再生部２５に入力されてそのクロック信号成分Ｃ′が再生され、位相検波器２６によりクロック信号成分Ｃ′に対する位相検波処理がなされる。信号振幅検出部２７は、位相検波器２６の出力信号Ｍ′から変調用信号Ｍに含まれる複数の正弦波成分の振幅を検出し、その検出した振幅と、各正弦波成分の既知の振幅との比を演算処理部４０においてそれぞれ求める。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力するデータ信号に対する読み取り処理を行う各種装置（データ中継器等）のジッタ伝達特性を迅速に測定するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
データ中継器等の機器では、データ信号の波形劣化を防ぐために、入力するデータ信号からクロック信号成分を抽出し、そのクロック信号のレベル遷移タイミングにデータ信号に対する読み取り処理を行い、その読み取ったデータ信号を出力している。
【０００３】
この種の装置において要求される性能として、入力されるデータ信号のジッタ（位相揺らぎ）に対する改善度、即ちジッタの伝達を抑圧する能力がジッタ伝達特性として定義されている。
【０００４】
このジッタ伝達特性を測定するために、従来では図７に示す構成のジッタ伝達特性測定装置１０が用いられていた。
【０００５】
このジッタ伝達特性測定装置１０は、入力された変調用信号Ｍによって位相変調されたクロック信号Ｃを出力するジッタ発生部１１と、振幅ｍが既知で周波数ｆの正弦波の変調用信号Ｍを生成してジッタ発生部１１に出力する変調用信号発生部１２と、ジッタ発生部１１から出力されたクロック信号Ｃに同期したデータ信号Ｄ（例えば擬似ランダム信号）を生成して中継器等の被測定物１に与えるデータ信号発生部１３とを有している。なお、変調用信号発生部１２は後述する演算処理部１８の指示にしたがって変調用信号Ｍの周波数ｆを可変できるように構成されている。
【０００６】
このデータ信号Ｄを受けた被測定物１はその内部でデータの読み取りを行い、その読み取ったデータ信号Ｄ′を出力する。
【０００７】
クロック再生部１５は、被測定物１が読み取ったデータ信号Ｄ′を受けてそのクロック信号成分Ｃ′を再生し、位相検波器１６に出力する。
【０００８】
位相検波器１６は、クロック信号成分Ｃ′に対する位相検波処理を行い、その検波処理で得られた信号Ｍ′を振幅検出器１７に与える、振幅検出器１７は信号Ｍ′を検波してその振幅ｍ′を求め、演算処理部１８に与える。
【０００９】
演算処理部１８では、振幅検出器１７で得られた振幅ｍ′と変調用信号Ｍの既知の振幅ｍとの比ｍ′／ｍを求め、その対数値をジッタ周波数ｆにおける被測定物１のジッタ伝達量Ｔｊ（ｆ）として求める。その演算が終了すると変調用信号Ｍの周波数ｆを別の周波数に変えさせ、上記同様にジッタ伝達量Ｔｊ（ｆ）を求めるという処理を繰り返し、例えば図６に示すように所望の周波数範囲でジッタ伝達量がどのように変化するかを表すジッタ伝達特性Ｆを求める。
【００１０】
このようにして得られたジッタ伝達特性Ｆから各ジッタ周波数に対する被測定物１のジッタ伝達量（抑圧量）を把握することができる。
【００１１】
なお、上記のような構成のジッタ伝達特性測定装置は、例えば次の特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開平０８−２２０１６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、上記した従来のジッタ伝達特性測定装置において、検波出力Ｍの振幅Ｖ′を求める際には雑音などの影響を考慮して平均化処理が必要であり、上記のようにジッタ周波数１ポイント毎に測定を行っている場合、必要なジッタ周波数のポイント数分の振幅Ｖ′を得るために長い時間を要することになり、非効率的であった。
【００１４】
本発明は、この問題を解決して、ジッタ伝達特性を迅速に測定することができるジッタ伝達特性測定装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
前記目的を達成するために、本発明の請求項１のジッタ伝達特性測定装置は、
入力された変調用信号により位相変調されたクロック信号を出力するジッタ発生部（２１）と、
それぞれの振幅が既知で周波数が異なる複数の正弦波成分が含まれる変調用信号を生成して前記ジッタ発生部に出力する変調用信号発生部（２２）と、
前記ジッタ発生部から出力されたクロック信号に同期したデータ信号を生成して被測定物（１）に与えるデータ信号生成部（２３）と、
前記データ信号を受けた被測定物より出力されたデータ信号を受け、そのクロック信号成分を再生するクロック再生部（２５）と、
前記クロック再生部で再生されたクロック信号を受けて位相検波する位相検波器（２６）と、
前記位相検波器の出力信号から前記変調用信号に含まれる複数の正弦波成分の各振幅を検出する信号振幅検出部（２７）と、
前記信号振幅検出部で検出された正弦波成分の振幅と、その正弦波成分の前記既知の振幅との比をそれぞれ求める演算処理部（４０）とを有している。
【００１６】
また、本発明の請求項２のジッタ伝達特性測定装置は、請求項１記載のジッタ伝達特性測定装置において、
前記信号振幅検出部（２７）は、
前記位相検波器の出力信号から前記変調用信号に含まれる複数の正弦波成分をそれぞれ抽出する複数のフィルタ（２８１〜２８ｎ）と、
前記複数のフィルタによって抽出された複数の正弦波成分を検波してその振幅をそれぞれ求める検波器（２９１〜２９ｎ）とにより構成されていることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の請求項３のジッタ伝達特性測定装置は、請求項１記載のジッタ伝達特性測定装置において、
前記信号振幅検出部は、
前記位相検波器の出力信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器（３０）と、
前記Ａ／Ｄ変換器の出力に対して高速フーリエ変換処理を行い、前記変調用信号に含まれる複数の正弦波成分の振幅をそれぞれ検出する高速フーリエ変換器（３１）とによって構成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
このように本発明のジッタ伝達特性測定装置では、変調用信号発生部が、それぞれの振幅が既知で周波数が異なる複数の正弦波成分が含まれる変調用信号を生成してジッタ発生部に出力するように構成されているとともに、位相検波器の出力信号から変調用信号に含まれる複数の正弦波成分の振幅を検出し、その検出した振幅と、各正弦波成分の既知の振幅との比をそれぞれ求めるようにしているので、一度に複数のジッタ周波数についてのジッタ伝達量が得られ、格段に効率的にジッタ伝達特性を求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態の構成図
【図２】実施形態のジッタ生成に関する要部の構成例を示す図
【図３】実施形態のジッタ生成に関する別の構成例を示す図
【図４】実施形態の振幅検出部の構成例を示す図
【図５】実施形態の振幅検出部の別の構成例を示す図
【図６】ジッタ伝達特性の例を示す図
【図７】従来装置の構成図
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明を適用したジッタ伝達特性測定装置２０の構成を示している。
【００２１】
このジッタ伝達特性測定装置２０のジッタ発生部２１は、変調用信号発生部２２から出力された変調用信号Ｍを受け、その変調用信号Ｍにより位相変調されたクロック信号Ｃを出力する。
【００２２】
ジッタ発生部２１の構成としては種々考えられるが、例えば図２に示す直交変調器構成のものや、図３に示すＰＬＬ構成のものが採用できる。
【００２３】
図２に示す直交変調器構成の場合、キャリア信号発生器２１ａから出力された周波数ｆｃのキャリア信号Ｃａとそのキャリア信号Ｃａを移相器２１ｂにより９０度移相したキャリア信号Ｃｂとを乗算型のミキサ２１ｃ、２１ｄにそれぞれ入力する。
【００２４】
一方、ミキサ２１ｃ、２１ｄには、変調用信号発生部２２から出力される直交変調用信号Ｍｉ（ｔ）、Ｍｑ（ｔ）がそれぞれ入力され、ミキサ２１ｃ、２１ｄの出力が加算器２１ｅによって加算される。
【００２５】
ここで、直交変調用信号Ｍｉ（ｔ）、Ｍｑ（ｔ）は以下の式で表されるものとする。
【００２６】
Ｍｉ（ｔ）＝sin［ｍ１・sin（ｐ１ｔ）＋ｍ２・sin（ｐ２ｔ）
…＋ｍｎ・sin（ｐｎｔ）］
＝sin［Σｍｉ・sin（ｐｉｔ）］
Ｍｑ（ｔ）＝cos［ｍ１・sin（ｐ１ｔ）＋ｍ２・sin（ｐ２ｔ）
…＋ｍｎ・sin（ｐｎｔ）］
＝cos［Σｍｉ・sin（ｐｉｔ）］
ただし、ｐ１〜ｐｎは位相変調の所望の角周波数で全て異なる値、ｍ１〜ｍｎは位相変調の所望の深さを示す。また記号Σはｉ＝１〜ｎまでの総和を表す。
【００２７】
上記の直交変調用信号Ｍｉ（ｔ）、Ｍｑ（ｔ）を用いた場合、加算器２１ｅの出力Ｃは、ωをキャリアの角周波数とすると以下のようになる。
【００２８】
Ｃ＝Ｍｉ（ｔ）・cos（ωｔ）＋Ｍｑ（ｔ）・sin（ωｔ）
＝cos（ωｔ）・sin［Σｍｉ・sin（ｐｉｔ）］
＋sin（ωｔ）・cos［Σｍｉ・sin（ｐｉｔ）］
＝sin［（ωｔ）＋Σｍｉ・sin（ｐｉｔ）］……（１）
【００２９】
上記式（１）は、角周波数ωのキャリア信号の位相を、振幅がそれぞれｍ１〜ｍｎ、角周波数がそれぞれｐ１〜ｐｎの複数ｎの正弦波により変調した結果を表している。
【００３０】
つまり、上記直交変調用信号Ｍｉ（ｔ）、Ｍｑ（ｔ）は、直交変調器構成のジッタ発生部２１に対し、振幅ｍ１〜ｍｎ、周波数ｐ１／２π〜ｐｎ／２πの正弦波を含む変調用信号を成していると言える。
【００３１】
この直交変調用信号Ｍｉ（ｔ）、Ｍｑ（ｔ）は、例えば図２に示しているように、変調用信号発生部２２内の波形メモリ２２ａにｎ個の周波数の組毎に記憶されており、後述する演算処理部４０により波形メモリ２２ａから読み出されてＤ／Ａ変換器２２ｂによりアナログ信号に変換され、フィルタ２２ｃにより量子化ノイズが除去されて直交変調器構成のジッタ発生部２１へ出力される。
【００３２】
また、図３に示したＰＬＬ構成のジッタ発生部２１では、キャリア周波数の近傍で発振するＶＣＯ（電圧制御発振器）２１ｆの出力を分周器２１ｇ（あるいはヘテロダイン型の周波数変換器でもよい）により低い周波数に変換し、キャリア周波数を分周器２１ｇの分周比で除した値に等しい周波数の基準信号Ｒとともに位相比較器２１ｈに入力し、その出力から分周出力を基準信号Ｒに同期させるための制御信号をフィルタ２１ｉにより抽出し、加算器２１ｊを介してＶＣＯ２１ｆに与える。このＰＬＬのループ制御により、ＶＣＯ２１ｆの出力周波数はキャリア周波数にロックされるが、変調用信号発生部２２からの変調用信号Ｍが加算器２１ｊに入力されているため、ＶＣＯ２１ｆの出力信号Ｃの位相は、変調用信号Ｍの振幅に応じて変化することになる。
【００３３】
ここで、変調用信号発生部２２からの変調用信号Ｍは、例えば図３に示しているように、振幅ｍ１〜ｍｎが既知で周波数がそれぞれ異なる複数ｎの正弦波を出力する正弦波発生器２２ｄ１〜２２ｄｎと、その出力を加算合成する加算器２２ｅとにより生成される。なお、この場合、ｎ個の正弦波発生器２２ｄ１〜２２ｄｎが出力する正弦波の周波数は演算処理部４０によって可変できるようになっており、別のｎ個の周波数の組合せを選択できる。
【００３４】
また、上記のようにキャリアの発振器に直接位相変調を掛けるような場合に用いる変調用信号Ｍとしては、非正弦波で高調波を含む信号からフィルタにより必要な周波数成分を抽出する回路を併用することもでき、上記図３の構成に限定されるものではない。
【００３５】
このようにしてジッタ発生部２１から出力されるクロック信号Ｃには、それぞれの振幅が既知で周波数が異なる複数の正弦波によって位相変調されたジッタ成分が含まれている。このクロック信号Ｃは、データ信号発生部２３に入力される。
【００３６】
データ信号発生部２３は、例えば擬似ランダム信号発生器により構成され、その擬似ランダム信号をクロック信号Ｃに同期して生成し、これをシリアルのデータ信号Ｄとして被測定物１に与える。このデータ信号Ｄは、クロック信号Ｃに同期しているため、クロック信号Ｃと同等のジッタが付与されていることになる。
【００３７】
被測定物１が例えば中継器の場合、このデータ信号Ｄに対する読取処理を行い、その読み取ったデータ信号Ｄ′を出力する。
【００３８】
クロック再生部２５は、この被測定物１が出力したシリアルのデータ信号Ｄ′からクロック信号成分Ｃ′を再生する。
【００３９】
このクロック再生は、例えばＮＲＺ方式のデータ信号とそれを半ビット分の遅延したデータ信号との排他的論理和をとり、ＢＰＦを通過させることによりクロックの抜け部分を補うことで行う。なお、このクロック再生によって得られたクロック信号成分Ｃ′には、データ信号Ｄ′の前記ＢＰＦを通過するジッタがそのまま含まれている。
【００４０】
この再生されたクロック信号成分Ｃ′は位相検波器２６に入力され、その位相変化を表す信号Ｍ′が出力される。
【００４１】
ここで、位相検波器２６は、位相変化の検出をアナログ回路で実現してもよいし、デジタル信号処理のための数値演算回路や論理回路で実現してもよい。アナログ回路の場合、出力信号Ｍ′は電圧信号であり、数値演算回路や論理回路の場合、出力信号Ｍ′は一定間隔でサンプリングされた位相変化を表す数値系列である。
【００４２】
この位相検波器２６の出力信号Ｍ′は、信号振幅検出部２７に入力される。
信号振幅検出部２７は、位相検波器の出力信号Ｍ′から、変調用信号Ｍに含まれる複数ｎの正弦波成分の各振幅ｍ１′〜ｍｎ′を検出する。
【００４３】
ここで、信号振幅検出部２７の構成としては、例えば図４のように、位相検波器２６の出力信号Ｍ′から変調用信号Ｍに含まれる複数ｎの正弦波成分をそれぞれ抽出する複数ｎのフィルタ２８１〜２８ｎと、それらのフィルタ２８１〜２８ｎによって抽出された複数ｎの正弦波成分をそれぞれ検波してその振幅ｍ１′〜ｍｎ′を求める検波器２９１〜２９ｎとで構成する。
【００４４】
なお、このフィルタ処理と検波処理は、出力信号Ｍ′が電圧信号の場合には、その前段でＡ／Ｄ変換処理してデジタル処理で行うこともでき、出力信号Ｍ′が数値系列の場合には直接デジタル処理を行うことができる。なお、各フィルタ２８１〜２８ｎの通過中心周波数は固定、可変のいずれでもよく、可変の場合、後述する演算処理部４０からの周波数情報で指定された値に変更される。
【００４５】
また、信号振幅検出部２７として、位相検波器２６の出力信号Ｍ′が電圧信号の場合には、図５のように位相検波器２６の出力信号Ｍ′をＡ／Ｄ変換器３０によりデジタル信号に変換して高速フーリエ変換器（ＦＦＴ）３１に入力し、その高速フーリエ変換器３１によるフーリエ変換処理で、変調用信号Ｍに含まれる複数ｎの正弦波成分の各周波数における振幅をそれぞれ検出することも可能である。また、位相検波器２６の出力信号Ｍ′が数値系列の場合には、Ａ／Ｄ変換器３０を省略して、フーリエ変換処理を直接行うことができる。
【００４６】
このようにして得られた各正弦波成分の振幅ｍ１′〜ｍｎ′は、演算処理部４０に入力される。
【００４７】
演算処理部４０では、信号振幅検出部２７で検出された各正弦波成分の振幅ｍ１′〜ｍｎ′と、その正弦波成分についての既知の振幅ｍ１〜ｍｎとの比をそれぞれ求め、正弦波成分の各周波数ｆｉ＝ｐｉ／２πにおけるジッタ伝達量Ｔｊを次の演算により求める。
【００４８】
Ｔｉ（ｆｉ）＝２０log（ｍｉ′／ｍｉ）
【００４９】
ここで、ジッタ伝達特性において求められている周波数ポイント数ｋがｎに等しい場合には、上記ｎ個の振幅ｍ１′〜ｍｎ′に対する演算処理により、必要な全ての周波数ポイントのジッタ伝達量Ｔｊ（ｆ１）〜Ｔｊ（ｆｋ）が得られ、これを例えば図示しない表示器の画面上に横軸ジッタ周波数、縦軸ジッタ伝達量としてプロットすることで、図６のようなジッタ伝達特性Ｆが得られる。
【００５０】
また、ジッタ伝達特性において求められている周波数ポイント数ｋがｎより大きく、ｎの倍数（ｋ＝ｕ・ｎ）である場合には、上記ｎ個の振幅ｍ１′〜ｍｎ′についての演算処理が終わった後に、変調用信号発生部２２から出力される信号を周波数が異なる別のｎ個の正弦波成分に対応した信号に切り替え、その各正弦波成分の周波数情報を信号振幅検出部２７に与えて、その振幅ｍｎ＋１′〜ｍ２ｎ′を検出させ、上記同様の演算を行ってジッタ伝達量Ｔｊ（ｆｎ＋１）〜Ｔｊ（ｆ２ｎ）を求めるという処理をｕ−１回繰り返すことで、全ての周波数についてのジッタ伝達量Ｔｊ（ｆ１）〜Ｔｊ（ｆｋ）を得ることができる。
【００５１】
なお、この場合ｎ個の正弦波成分の組合せは任意であるが、周波数が大きくかけ離れていても近過ぎても、フィルタやＦＦＴ処理の分解能等の問題が生じるので、比較的近い周波数範囲で少ないタップ数のフィルタで分離可能な間隔に設定することが望ましい。
【００５２】
このように上記実施形態のジッタ伝達特性測定装置２０は、変調用信号発生部２２が、それぞれの振幅が既知で周波数が異なる複数の正弦波成分が含まれる変調用信号を生成してジッタ発生部２１に出力するように構成され、位相検波器２６の出力信号から変調用信号に含まれる複数の正弦波成分の振幅を並行して検出し、その検出した振幅と、各正弦波成分の既知の振幅との比をそれぞれ求めるようにしているので、一度に複数のジッタ周波数についてのジッタ伝達量が得られ、格段に効率的にジッタ伝達特性を求めることができる。
【符号の説明】
【００５３】
１……被測定物、２０……ジッタ伝達特性測定装置、２１……ジッタ発生部、２２……変調用信号発生部、２３……データ信号発生部、２５……クロック再生部、２６……位相検波器、２７……信号振幅検出部、２８……フィルタ、２９……検波器、３０……Ａ／Ｄ変換器、３１……ＦＦＴ、４０……演算処理部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力するデータ信号に対する読み取り処理を行う各種装置（データ中継器等）のジッタ伝達特性を迅速に測定するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
データ中継器等の機器では、データ信号の波形劣化を防ぐために、入力するデータ信号からクロック信号成分を抽出し、そのクロック信号のレベル遷移タイミングにデータ信号に対する読み取り処理を行い、その読み取ったデータ信号を出力している。
【０００３】
この種の装置において要求される性能として、入力されるデータ信号のジッタ（位相揺らぎ）に対する改善度、即ちジッタの伝達を抑圧する能力がジッタ伝達特性として定義されている。
【０００４】
このジッタ伝達特性を測定するために、従来では図７に示す構成のジッタ伝達特性測定装置１０が用いられていた。
【０００５】
このジッタ伝達特性測定装置１０は、入力された変調用信号Ｍによって位相変調されたクロック信号Ｃを出力するジッタ発生部１１と、振幅ｍが既知で周波数ｆの正弦波の変調用信号Ｍを生成してジッタ発生部１１に出力する変調用信号発生部１２と、ジッタ発生部１１から出力されたクロック信号Ｃに同期したデータ信号Ｄ（例えば擬似ランダム信号）を生成して中継器等の被測定物１に与えるデータ信号発生部１３とを有している。なお、変調用信号発生部１２は後述する演算処理部１８の指示にしたがって変調用信号Ｍの周波数ｆを可変できるように構成されている。
【０００６】
このデータ信号Ｄを受けた被測定物１はその内部でデータの読み取りを行い、その読み取ったデータ信号Ｄ′を出力する。
【０００７】
クロック再生部１５は、被測定物１が読み取ったデータ信号Ｄ′を受けてそのクロック信号成分Ｃ′を再生し、位相検波器１６に出力する。
【０００８】
位相検波器１６は、クロック信号成分Ｃ′に対する位相検波処理を行い、その検波処理で得られた信号Ｍ′を振幅検出器１７に与える、振幅検出器１７は信号Ｍ′を検波してその振幅ｍ′を求め、演算処理部１８に与える。
【０００９】
演算処理部１８では、振幅検出器１７で得られた振幅ｍ′と変調用信号Ｍの既知の振幅ｍとの比ｍ′／ｍを求め、その対数値をジッタ周波数ｆにおける被測定物１のジッタ伝達量Ｔｊ（ｆ）として求める。その演算が終了すると変調用信号Ｍの周波数ｆを別の周波数に変えさせ、上記同様にジッタ伝達量Ｔｊ（ｆ）を求めるという処理を繰り返し、例えば図６に示すように所望の周波数範囲でジッタ伝達量がどのように変化するかを表すジッタ伝達特性Ｆを求める。
【００１０】
このようにして得られたジッタ伝達特性Ｆから各ジッタ周波数に対する被測定物１のジッタ伝達量（抑圧量）を把握することができる。
【００１１】
なお、上記のような構成のジッタ伝達特性測定装置は、例えば次の特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開平０８−２２０１６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、上記した従来のジッタ伝達特性測定装置において、検波出力Ｍの振幅Ｖ′を求める際には雑音などの影響を考慮して平均化処理が必要であり、上記のようにジッタ周波数１ポイント毎に測定を行っている場合、必要なジッタ周波数のポイント数分の振幅Ｖ′を得るために長い時間を要することになり、非効率的であった。
【００１４】
本発明は、この問題を解決して、ジッタ伝達特性を迅速に測定することができるジッタ伝達特性測定装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
前記目的を達成するために、本発明の請求項１のジッタ伝達特性測定装置は、
入力された変調用信号により位相変調されたクロック信号を出力するジッタ発生部（２１）と、
それぞれの振幅が既知で周波数が異なる複数の正弦波成分が含まれる変調用信号を生成して前記ジッタ発生部に出力する変調用信号発生部（２２）と、
前記ジッタ発生部から出力されたクロック信号に同期したデータ信号を生成して被測定物（１）に与えるデータ信号生成部（２３）と、
前記データ信号を受けた被測定物より出力されたデータ信号を受け、そのクロック信号成分を再生するクロック再生部（２５）と、
前記クロック再生部で再生されたクロック信号を受けて位相検波する位相検波器（２６）と、
前記位相検波器の出力信号から前記変調用信号に含まれる複数の正弦波成分の各振幅を検出する信号振幅検出部（２７）と、
前記信号振幅検出部で検出された正弦波成分の振幅と、その正弦波成分の前記既知の振幅との比をそれぞれ求める演算処理部（４０）とを有している。
【００１６】
また、本発明の請求項２のジッタ伝達特性測定装置は、請求項１記載のジッタ伝達特性測定装置において、
前記信号振幅検出部（２７）は、
前記位相検波器の出力信号から前記変調用信号に含まれる複数の正弦波成分をそれぞれ抽出する複数のフィルタ（２８１〜２８ｎ）と、
前記複数のフィルタによって抽出された複数の正弦波成分を検波してその振幅をそれぞれ求める検波器（２９１〜２９ｎ）とにより構成されていることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の請求項３のジッタ伝達特性測定装置は、請求項１記載のジッタ伝達特性測定装置において、
前記信号振幅検出部は、
前記位相検波器の出力信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器（３０）と、
前記Ａ／Ｄ変換器の出力に対して高速フーリエ変換処理を行い、前記変調用信号に含まれる複数の正弦波成分の振幅をそれぞれ検出する高速フーリエ変換器（３１）とによって構成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
このように本発明のジッタ伝達特性測定装置では、変調用信号発生部が、それぞれの振幅が既知で周波数が異なる複数の正弦波成分が含まれる変調用信号を生成してジッタ発生部に出力するように構成されているとともに、位相検波器の出力信号から変調用信号に含まれる複数の正弦波成分の振幅を検出し、その検出した振幅と、各正弦波成分の既知の振幅との比をそれぞれ求めるようにしているので、一度に複数のジッタ周波数についてのジッタ伝達量が得られ、格段に効率的にジッタ伝達特性を求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態の構成図
【図２】実施形態のジッタ生成に関する要部の構成例を示す図
【図３】実施形態のジッタ生成に関する別の構成例を示す図
【図４】実施形態の振幅検出部の構成例を示す図
【図５】実施形態の振幅検出部の別の構成例を示す図
【図６】ジッタ伝達特性の例を示す図
【図７】従来装置の構成図
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明を適用したジッタ伝達特性測定装置２０の構成を示している。
【００２１】
このジッタ伝達特性測定装置２０のジッタ発生部２１は、変調用信号発生部２２から出力された変調用信号Ｍを受け、その変調用信号Ｍにより位相変調されたクロック信号Ｃを出力する。
【００２２】
ジッタ発生部２１の構成としては種々考えられるが、例えば図２に示す直交変調器構成のものや、図３に示すＰＬＬ構成のものが採用できる。
【００２３】
図２に示す直交変調器構成の場合、キャリア信号発生器２１ａから出力された周波数ｆｃのキャリア信号Ｃａとそのキャリア信号Ｃａを移相器２１ｂにより９０度移相したキャリア信号Ｃｂとを乗算型のミキサ２１ｃ、２１ｄにそれぞれ入力する。
【００２４】
一方、ミキサ２１ｃ、２１ｄには、変調用信号発生部２２から出力される直交変調用信号Ｍｉ（ｔ）、Ｍｑ（ｔ）がそれぞれ入力され、ミキサ２１ｃ、２１ｄの出力が加算器２１ｅによって加算される。
【００２５】
ここで、直交変調用信号Ｍｉ（ｔ）、Ｍｑ（ｔ）は以下の式で表されるものとする。
【００２６】
Ｍｉ（ｔ）＝sin［ｍ１・sin（ｐ１ｔ）＋ｍ２・sin（ｐ２ｔ）
…＋ｍｎ・sin（ｐｎｔ）］
＝sin［Σｍｉ・sin（ｐｉｔ）］
Ｍｑ（ｔ）＝cos［ｍ１・sin（ｐ１ｔ）＋ｍ２・sin（ｐ２ｔ）
…＋ｍｎ・sin（ｐｎｔ）］
＝cos［Σｍｉ・sin（ｐｉｔ）］
ただし、ｐ１〜ｐｎは位相変調の所望の角周波数で全て異なる値、ｍ１〜ｍｎは位相変調の所望の深さを示す。また記号Σはｉ＝１〜ｎまでの総和を表す。
【００２７】
上記の直交変調用信号Ｍｉ（ｔ）、Ｍｑ（ｔ）を用いた場合、加算器２１ｅの出力Ｃは、ωをキャリアの角周波数とすると以下のようになる。
【００２８】
Ｃ＝Ｍｉ（ｔ）・cos（ωｔ）＋Ｍｑ（ｔ）・sin（ωｔ）
＝cos（ωｔ）・sin［Σｍｉ・sin（ｐｉｔ）］
＋sin（ωｔ）・cos［Σｍｉ・sin（ｐｉｔ）］
＝sin［（ωｔ）＋Σｍｉ・sin（ｐｉｔ）］……（１）
【００２９】
上記式（１）は、角周波数ωのキャリア信号の位相を、振幅がそれぞれｍ１〜ｍｎ、角周波数がそれぞれｐ１〜ｐｎの複数ｎの正弦波により変調した結果を表している。
【００３０】
つまり、上記直交変調用信号Ｍｉ（ｔ）、Ｍｑ（ｔ）は、直交変調器構成のジッタ発生部２１に対し、振幅ｍ１〜ｍｎ、周波数ｐ１／２π〜ｐｎ／２πの正弦波を含む変調用信号を成していると言える。
【００３１】
この直交変調用信号Ｍｉ（ｔ）、Ｍｑ（ｔ）は、例えば図２に示しているように、変調用信号発生部２２内の波形メモリ２２ａにｎ個の周波数の組毎に記憶されており、後述する演算処理部４０により波形メモリ２２ａから読み出されてＤ／Ａ変換器２２ｂによりアナログ信号に変換され、フィルタ２２ｃにより量子化ノイズが除去されて直交変調器構成のジッタ発生部２１へ出力される。
【００３２】
また、図３に示したＰＬＬ構成のジッタ発生部２１では、キャリア周波数の近傍で発振するＶＣＯ（電圧制御発振器）２１ｆの出力を分周器２１ｇ（あるいはヘテロダイン型の周波数変換器でもよい）により低い周波数に変換し、キャリア周波数を分周器２１ｇの分周比で除した値に等しい周波数の基準信号Ｒとともに位相比較器２１ｈに入力し、その出力から分周出力を基準信号Ｒに同期させるための制御信号をフィルタ２１ｉにより抽出し、加算器２１ｊを介してＶＣＯ２１ｆに与える。このＰＬＬのループ制御により、ＶＣＯ２１ｆの出力周波数はキャリア周波数にロックされるが、変調用信号発生部２２からの変調用信号Ｍが加算器２１ｊに入力されているため、ＶＣＯ２１ｆの出力信号Ｃの位相は、変調用信号Ｍの振幅に応じて変化することになる。
【００３３】
ここで、変調用信号発生部２２からの変調用信号Ｍは、例えば図３に示しているように、振幅ｍ１〜ｍｎが既知で周波数がそれぞれ異なる複数ｎの正弦波を出力する正弦波発生器２２ｄ１〜２２ｄｎと、その出力を加算合成する加算器２２ｅとにより生成される。なお、この場合、ｎ個の正弦波発生器２２ｄ１〜２２ｄｎが出力する正弦波の周波数は演算処理部４０によって可変できるようになっており、別のｎ個の周波数の組合せを選択できる。
【００３４】
また、上記のようにキャリアの発振器に直接位相変調を掛けるような場合に用いる変調用信号Ｍとしては、非正弦波で高調波を含む信号からフィルタにより必要な周波数成分を抽出する回路を併用することもでき、上記図３の構成に限定されるものではない。
【００３５】
このようにしてジッタ発生部２１から出力されるクロック信号Ｃには、それぞれの振幅が既知で周波数が異なる複数の正弦波によって位相変調されたジッタ成分が含まれている。このクロック信号Ｃは、データ信号発生部２３に入力される。
【００３６】
データ信号発生部２３は、例えば擬似ランダム信号発生器により構成され、その擬似ランダム信号をクロック信号Ｃに同期して生成し、これをシリアルのデータ信号Ｄとして被測定物１に与える。このデータ信号Ｄは、クロック信号Ｃに同期しているため、クロック信号Ｃと同等のジッタが付与されていることになる。
【００３７】
被測定物１が例えば中継器の場合、このデータ信号Ｄに対する読取処理を行い、その読み取ったデータ信号Ｄ′を出力する。
【００３８】
クロック再生部２５は、この被測定物１が出力したシリアルのデータ信号Ｄ′からクロック信号成分Ｃ′を再生する。
【００３９】
このクロック再生は、例えばＮＲＺ方式のデータ信号とそれを半ビット分の遅延したデータ信号との排他的論理和をとり、ＢＰＦを通過させることによりクロックの抜け部分を補うことで行う。なお、このクロック再生によって得られたクロック信号成分Ｃ′には、データ信号Ｄ′の前記ＢＰＦを通過するジッタがそのまま含まれている。
【００４０】
この再生されたクロック信号成分Ｃ′は位相検波器２６に入力され、その位相変化を表す信号Ｍ′が出力される。
【００４１】
ここで、位相検波器２６は、位相変化の検出をアナログ回路で実現してもよいし、デジタル信号処理のための数値演算回路や論理回路で実現してもよい。アナログ回路の場合、出力信号Ｍ′は電圧信号であり、数値演算回路や論理回路の場合、出力信号Ｍ′は一定間隔でサンプリングされた位相変化を表す数値系列である。
【００４２】
この位相検波器２６の出力信号Ｍ′は、信号振幅検出部２７に入力される。
信号振幅検出部２７は、位相検波器の出力信号Ｍ′から、変調用信号Ｍに含まれる複数ｎの正弦波成分の各振幅ｍ１′〜ｍｎ′を検出する。
【００４３】
ここで、信号振幅検出部２７の構成としては、例えば図４のように、位相検波器２６の出力信号Ｍ′から変調用信号Ｍに含まれる複数ｎの正弦波成分をそれぞれ抽出する複数ｎのフィルタ２８１〜２８ｎと、それらのフィルタ２８１〜２８ｎによって抽出された複数ｎの正弦波成分をそれぞれ検波してその振幅ｍ１′〜ｍｎ′を求める検波器２９１〜２９ｎとで構成する。
【００４４】
なお、このフィルタ処理と検波処理は、出力信号Ｍ′が電圧信号の場合には、その前段でＡ／Ｄ変換処理してデジタル処理で行うこともでき、出力信号Ｍ′が数値系列の場合には直接デジタル処理を行うことができる。なお、各フィルタ２８１〜２８ｎの通過中心周波数は固定、可変のいずれでもよく、可変の場合、後述する演算処理部４０からの周波数情報で指定された値に変更される。
【００４５】
また、信号振幅検出部２７として、位相検波器２６の出力信号Ｍ′が電圧信号の場合には、図５のように位相検波器２６の出力信号Ｍ′をＡ／Ｄ変換器３０によりデジタル信号に変換して高速フーリエ変換器（ＦＦＴ）３１に入力し、その高速フーリエ変換器３１によるフーリエ変換処理で、変調用信号Ｍに含まれる複数ｎの正弦波成分の各周波数における振幅をそれぞれ検出することも可能である。また、位相検波器２６の出力信号Ｍ′が数値系列の場合には、Ａ／Ｄ変換器３０を省略して、フーリエ変換処理を直接行うことができる。
【００４６】
このようにして得られた各正弦波成分の振幅ｍ１′〜ｍｎ′は、演算処理部４０に入力される。
【００４７】
演算処理部４０では、信号振幅検出部２７で検出された各正弦波成分の振幅ｍ１′〜ｍｎ′と、その正弦波成分についての既知の振幅ｍ１〜ｍｎとの比をそれぞれ求め、正弦波成分の各周波数ｆｉ＝ｐｉ／２πにおけるジッタ伝達量Ｔｊを次の演算により求める。
【００４８】
Ｔｉ（ｆｉ）＝２０log（ｍｉ′／ｍｉ）
【００４９】
ここで、ジッタ伝達特性において求められている周波数ポイント数ｋがｎに等しい場合には、上記ｎ個の振幅ｍ１′〜ｍｎ′に対する演算処理により、必要な全ての周波数ポイントのジッタ伝達量Ｔｊ（ｆ１）〜Ｔｊ（ｆｋ）が得られ、これを例えば図示しない表示器の画面上に横軸ジッタ周波数、縦軸ジッタ伝達量としてプロットすることで、図６のようなジッタ伝達特性Ｆが得られる。
【００５０】
また、ジッタ伝達特性において求められている周波数ポイント数ｋがｎより大きく、ｎの倍数（ｋ＝ｕ・ｎ）である場合には、上記ｎ個の振幅ｍ１′〜ｍｎ′についての演算処理が終わった後に、変調用信号発生部２２から出力される信号を周波数が異なる別のｎ個の正弦波成分に対応した信号に切り替え、その各正弦波成分の周波数情報を信号振幅検出部２７に与えて、その振幅ｍｎ＋１′〜ｍ２ｎ′を検出させ、上記同様の演算を行ってジッタ伝達量Ｔｊ（ｆｎ＋１）〜Ｔｊ（ｆ２ｎ）を求めるという処理をｕ−１回繰り返すことで、全ての周波数についてのジッタ伝達量Ｔｊ（ｆ１）〜Ｔｊ（ｆｋ）を得ることができる。
【００５１】
なお、この場合ｎ個の正弦波成分の組合せは任意であるが、周波数が大きくかけ離れていても近過ぎても、フィルタやＦＦＴ処理の分解能等の問題が生じるので、比較的近い周波数範囲で少ないタップ数のフィルタで分離可能な間隔に設定することが望ましい。
【００５２】
このように上記実施形態のジッタ伝達特性測定装置２０は、変調用信号発生部２２が、それぞれの振幅が既知で周波数が異なる複数の正弦波成分が含まれる変調用信号を生成してジッタ発生部２１に出力するように構成され、位相検波器２６の出力信号から変調用信号に含まれる複数の正弦波成分の振幅を並行して検出し、その検出した振幅と、各正弦波成分の既知の振幅との比をそれぞれ求めるようにしているので、一度に複数のジッタ周波数についてのジッタ伝達量が得られ、格段に効率的にジッタ伝達特性を求めることができる。
【符号の説明】
【００５３】
１……被測定物、２０……ジッタ伝達特性測定装置、２１……ジッタ発生部、２２……変調用信号発生部、２３……データ信号発生部、２５……クロック再生部、２６……位相検波器、２７……信号振幅検出部、２８……フィルタ、２９……検波器、３０……Ａ／Ｄ変換器、３１……ＦＦＴ、４０……演算処理部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力された変調用信号により位相変調されたクロック信号を出力するジッタ発生部（２１）と、
それぞれの振幅が既知で周波数が異なる複数の正弦波成分が含まれる変調用信号を生成して前記ジッタ発生部に出力する変調用信号発生部（２２）と、
前記ジッタ発生部から出力されたクロック信号に同期したデータ信号を生成して被測定物（１）に与えるデータ信号発生部（２３）と、
前記データ信号を受けた被測定物より出力されたデータ信号を受け、そのクロック信号成分を再生するクロック再生部（２５）と、
前記クロック再生部で再生されたクロック信号を受けて位相検波する位相検波器（２６）と、
前記位相検波器の出力信号から前記変調用信号に含まれる複数の正弦波成分の各振幅を検出する信号振幅検出部（２７）と、
前記信号振幅検出部で検出された正弦波成分の振幅と、その正弦波成分の前記既知の振幅との比をそれぞれ求める演算処理部（４０）とを有するジッタ伝達特性測定装置。
【請求項２】
前記信号振幅検出部（２７）は、
前記位相検波器の出力信号から前記変調用信号に含まれる複数の正弦波成分をそれぞれ抽出する複数のフィルタ（２８１〜２８ｎ）と、
前記複数のフィルタによって抽出された複数の正弦波成分を検波してその振幅をそれぞれ求める検波器（２９１〜２９ｎ）とにより構成されていることを特徴とする請求項１記載のジッタ伝達特性測定装置。
【請求項３】
前記信号振幅検出部は、
前記位相検波器の出力信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器（３０）と、
前記Ａ／Ｄ変換器の出力に対して高速フーリエ変換処理を行い、前記変調用信号に含まれる複数の正弦波成分の振幅をそれぞれ検出する高速フーリエ変換器（３１）とによって構成されていることを特徴とする請求項１記載のジッタ伝達特性測定装置。
【請求項１】
入力された変調用信号により位相変調されたクロック信号を出力するジッタ発生部（２１）と、
それぞれの振幅が既知で周波数が異なる複数の正弦波成分が含まれる変調用信号を生成して前記ジッタ発生部に出力する変調用信号発生部（２２）と、
前記ジッタ発生部から出力されたクロック信号に同期したデータ信号を生成して被測定物（１）に与えるデータ信号発生部（２３）と、
前記データ信号を受けた被測定物より出力されたデータ信号を受け、そのクロック信号成分を再生するクロック再生部（２５）と、
前記クロック再生部で再生されたクロック信号を受けて位相検波する位相検波器（２６）と、
前記位相検波器の出力信号から前記変調用信号に含まれる複数の正弦波成分の各振幅を検出する信号振幅検出部（２７）と、
前記信号振幅検出部で検出された正弦波成分の振幅と、その正弦波成分の前記既知の振幅との比をそれぞれ求める演算処理部（４０）とを有するジッタ伝達特性測定装置。
【請求項２】
前記信号振幅検出部（２７）は、
前記位相検波器の出力信号から前記変調用信号に含まれる複数の正弦波成分をそれぞれ抽出する複数のフィルタ（２８１〜２８ｎ）と、
前記複数のフィルタによって抽出された複数の正弦波成分を検波してその振幅をそれぞれ求める検波器（２９１〜２９ｎ）とにより構成されていることを特徴とする請求項１記載のジッタ伝達特性測定装置。
【請求項３】
前記信号振幅検出部は、
前記位相検波器の出力信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器（３０）と、
前記Ａ／Ｄ変換器の出力に対して高速フーリエ変換処理を行い、前記変調用信号に含まれる複数の正弦波成分の振幅をそれぞれ検出する高速フーリエ変換器（３１）とによって構成されていることを特徴とする請求項１記載のジッタ伝達特性測定装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１０−１６９５０４（Ｐ２０１０−１６９５０４Ａ）
【公開日】平成２２年８月５日（２０１０．８．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１１６３３（Ｐ２００９−１１６３３）
【出願日】平成２１年１月２２日（２００９．１．２２）
【出願人】（００００００５７２）アンリツ株式会社 (838)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年８月５日（２０１０．８．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１月２２日（２００９．１．２２）
【出願人】（００００００５７２）アンリツ株式会社 (838)
【Ｆターム（参考）】
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