CN101789833A - 抖动传输特性测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种抖动传输特性测量装置，其可以快速测量抖动传输特性。调制用信号发生器(22)产生包括各振幅m₁～m_n已知且不同频率f₁～f_n的多个正弦波分量的调制用信号M并输出到抖动发生器(21)。通过该调制用信号M进行相位调制的时钟信号C输入到数据信号发生器(23)，与时钟信号C同步的数据信号D发送到被测设备(1)，将从被测设备(1)输出的数据信号D′输入到时钟再生器(25)并再生其时钟信号分量C′，通过相位检波器(26)对时钟信号分量C′的相位检波处理。信号振幅检测器(27)从相位检波器(26)的输出信号M′检测包含于调制用信号M的多个正弦波分量的振幅，在运算处理器(40)中分别求出该检测的振幅与各正弦波分量的已知振幅的比。

Description

抖动传输特性测量装置

技术领域

本发明涉及一种用于快速测量对输入的数据信号进行读取处理的各种装置(数据中转器等)的抖动传输特性的技术。

背景技术

在数据中转器等设备中，为了防止数据信号的波形劣化，从输入的数据信号分离时钟信号分量，在该时钟信号的电平转换时对数据信号进行读取处理，并输出其读取的数据信号。

作为在这种装置中所要求的性能，对输入的数据信号的抖动(相位起伏)的改良度，即抑制抖动的传输能力被定义为抖动传输特性。

为了测量该抖动传输特性，现有技术利用了结构如图7所示的抖动传输性测量装置10。

该抖动传输特性测量装置10具有：抖动发生器11，输出通过输入的调制用信号M进行相位调制的时钟信号C；调制用信号发生器12，产生振幅m已知和频率f的正弦波调制用信号M并输出到抖动发生器11；数据信号发生器13，产生与从抖动发生器11输出的时钟信号C同步的数据信号D(例如伪随机信号)并发送到中转器等被测设备1。而且，调制用信号发生器12根据后述的运算处理器18的指示能够改变调制用信号M的频率f。

接收该数据信号D的被测设备1在其内器进行数据读取，并且输出其读取的数据信号D′。

时钟再生器15接收被测设备1所读取的数据信号D′，再生其时钟信号分量C′，并且输出到相位检波器16。

相位检波器16对时钟信号分量C′进行相位检波处理，将由该检波处理得到的信号M′发送到振幅检测器17，振幅检测器17检波信号M′并求出振幅m′，发送到运算处理器18。

在运算处理器18中，求出由振幅检测器17得到的振幅m′与调制用信号M的已知振幅m的比：m′/m，将该对数值作为抖动频率f的被测设备1的抖动传输量Tj(f)来求出。若该运算结束，则调制用信号M的频率f变更为另外的频率，与上述相同，重复进行求出抖动传递量Tj(f)的处理，如图6所示，求出在所期望的频率范围内表示抖动传输量如何变化的抖动传输特性F。

由此得到的抖动传输特性F可以掌握对于各抖动频率的被测设备1的抖动传输量(抑制量)。

另外，如上述结构的抖动传输特性测量装置在如下专利文献1公开。

专利文献1：日本专利公开平08-220163号公报

然而，在上述现有抖动传输特性测量装置中，在求检波输出M的振幅V′时，考虑到噪声等影响，需要进行平均化处理，如上所述在每个抖动频率点进行测量时，为了得到需要的抖动频率的点数的振幅V′需要长时间，缺乏效率。

发明内容

本发明的目的在于解决上述问题，提供一种可以快速测量抖动传输特性的抖动传输特性测量装置。

为了实现所述目的，本发明的技术方案1所述的抖动传输特性测量装置具有：

抖动发生器，输出通过输入的调制用信号进行相位调制的时钟信号；

调制用信号发生器，产生包括各振幅已知且频率不同的多个正弦波分量的调制用信号并输出到所述抖动发生器；

数据信号发生器，产生与从所述抖动发生器输出的时钟信号同步的数据信号并发送到被测设备；

时钟再生器，接收由接收所述数据信号的被测设备输出的数据信号，并再生该时钟信号分量；

相位检波器，接收由所述时钟再生器再生的时钟信号进行相位检波；

信号振幅检测器，从所述相位检波器的输出信号中检测包含于所述调制用信号的多个正弦波分量的各振幅；

运算处理器，分别求出在所述信号振幅检测器中检测出的正弦波分量的振幅与该正弦波分量的所述已知振幅的比。

而且，本发明的技术方案2的抖动传输特性测量装置，在技术方案1所述的抖动传输特性测量装置中，其特征在于，所述信号振幅检测器由以下构成：

多个滤波器，从所述相位检波器的输出信号分别分离包含于所述调制用信号的多个正弦波分量；

检波器，检波通过所述多个滤波器分离出的多个正弦波分量并分别求出该振幅。

此外，本发明的技术方案3的抖动传输特性测量装置，在技术方案1所述的抖动传输特性测量装置中，其特征在于，所述信号振幅检测器由如下构成：

A/D转换器，将所述相位检波器的输出信号转换成数字信号；

快速傅里叶变换器，对所述A/D转换器的输出进行快速傅里叶变换处理，并且分别检测包含于所述调制用信号的多个正弦波分量的振幅。

这样，在本发明的抖动传输特性测量装置中，因为调制用信号发生器产生包括各振幅已知且频率不同的多个正弦波分量的调制用信号并输出到抖动发生器，并且从相位检波器的输出信号检测包含于调制用信号的多个正弦波分量的振幅，并分别求出该检测的振幅与各正弦波分量的已知振幅的比，所以可以一次性地得到对于多个抖动频率的抖动传输量，并可以非常有效地求出抖动传输特性。

附图说明

图1是本发明的实施方式的结构图。

图2是表示有关实施方式的抖动产生的重要部分的结构实例的图。

图3是表示有关实施方式的抖动产生的另外的结构实例的图。

图4是表示实施方式的振幅检测器的结构实例的图。

图5是表示实施方式的振幅检测器的另外的结构实例的图。

图6是表示抖动传输特性的例子的图。

图7是现有装置的结构图。

符号说明

1：被测设备

20：抖动传输特性测量装置

21：抖动发生器

22：调制用信号发生器

23：数据信号发生器

25：时钟再生器

26：相位检波器

27：信号振幅检测器

28：滤波器

29：检波器

30：A/D转换器

31：FFT

40：运算处理器

具体实施方式

下面根据附图对本发明的实施方式进行说明。

图1表示应用了本发明的抖动传输特性测量装置20的结构。

该抖动传输特性测量装置20的抖动发生器21接收从调制用信号发生器22输出的调制用信号M，并输出通过该调制用信号M进行相位调制的时钟信号C。

抖动发生器21的结构可以考虑各种结构，可以采用例如图2所示的正交调制器结构或图3所示的PLL结构。

图2所示的正交调制器结构的情形，将从载波信号发生器21a输出的频率为fc的载波信号Ca和通过移相器21b将该载波信号Ca相移90度的载波信号Cb分别输入到乘积型混频器21c、21d。

另一方面，在混频器21c、21d分别输入从调制用信号发生器22输出的正交调制用信号Mi(t)、Mq(t)，混频器21c、21d的输出通过加法器21e来加法运算。

其中，正交调制用信号Mi(t)、Mq(t)由下式表示：

Mi(t)＝sin[m1·sin(p₁t)+m₂·sin(p₂t)…+m_n·sin(p_nt)]

     ＝sin[∑m_i·sin(p_it)]

Mq(t)＝cos[m₁·sin(p₁t)+m₂·sin(p₂t)…+m_n·sin(p_nt)]

     ＝cos[∑m_i·sin(p_it)]

此处，p₁～p_n表示在相位调制所期望的所有不同角频率值，m₁～m_n表示相位调制所期望的深度。而且符号∑表示i＝1～n为止的总和。

使用上述的正交调制用信号Mi(t)、Mq(t)时，若将ω设为载波的角频率，则加法器21e的输出C变为以下。

C＝Mi(t)·cos(ωt)+Mq(t)·sin(ωt)

＝cos(ωt)·sin[∑m_i·sin(p_it)]

+sin(ωt)·cos[∑m_i·sin(p_it)]

＝sin[(ωt)+∑m_i·sin(p_it)]……(1)

上述式(1)表示通过振幅分别为m₁～m_n，角频率分别为p₁～p_n的n个正弦波对角频率为ω的载波信号进行相位调制后的结果。

即，上述正交调制用信号Mi(t)、Mq(t)可以说相对于正交调制器结构的抖动发生器21形成含有振幅为m₁～m_n、频率为p₁/2π～p_n/2π的正弦波的调制用信号。

例如图2所示，该正交调制用信号Mi(t)、Mq(t)在调制用信号发生器22内的波形储存器22a中储存在每n个频率的组，通过后述的运算处理器40从波形储存器22a读出并通过D/A转换器22b转换成模拟信号，通过滤波器22c除去量化噪声后输出到正交调制器结构的抖动发生器21。

而且，在图3所示的PLL结构的抖动发生器21中，通过分频器21g(或者也可以为外差式频率转换器)将在载波频率附近振荡的VCO(电压控制振荡器)21f的输出转换为低频率，与频率等于用分频器21g的分频比除载波频率的值的基准信号R一同输入到相位比较器21h，通过滤波器21i从该输出分离用于使分频输出与基准信号R同步的控制信号，通过加法器21j发送到VCO21f。通过该PLL的回路控制，VCO21f的输出频率锁定在载波频率，但是，因为来自调制用信号发生器22的调制用信号M输入到加法器21j，所以VCO21f的输出信号C的相位随调制用信号M的振幅而变化。

其中，来自调制用信号发生器22的调制用信号M如图3所示，由输出振幅m₁～m_n已知且频率分别不同的n个正弦波的正弦波发生器22d₁～22d_n和加法运算合成该输出的加法器22e产生。另外，此时，n个正弦波发生器22d₁～22d_n输出的正弦波的频率可以通过运算处理器40变化，并可以选择另外的n个频率的组合。

而且，如上所述，作为在载波振荡器如直接施加相位调制时所使用的调制用信号M，可以同时使用通过滤波器从非正弦波且包括谐波的信号分离需要的频率分量的电路，而并不限于上述图3的结构。

这样，在抖动发生器21输出的时钟信号C中包括有各振幅已知且通过频率不同的多个正弦波相位调制的抖动分量。该时钟信号C输入到数据信号发生器23。

数据信号发生器23例如由伪随机信号发生器构成，该伪随机信号与时钟信号C同步产生，将其作为串行数据信号D发送到被测设备1。因为该数据信号D与时钟信号C同步，所以赋予与时钟信号C相同的抖动。

被测设备1例如为中转器的情况，对该数据信号D进行读取处理，并输出该读取的数据信号D′。

时钟再生器25从该被测设备1所输出的串行数据信号D′再生时钟信号分量C′。

该时钟再生通过取例如NRZ方式的数据信号和将其延迟半比特的数据信号的异或逻辑，根据使BPF通过而填补时钟的遗漏部分来进行。而且，在由该时钟再生得到的时钟信号分量C′中包含有通过数据信号D′的所述BPF的未改变的抖动。

该再生的时钟信号分量C′输入到相位检波器26，输出表示其相位变化的信号M′。

其中，相位检波器26可以用模拟电路来实现相位变化的检测，也可以由用于数字信号处理的数值运算电路或逻辑电路来实现。模拟电路时，输出信号M′为电压信号，数值运算电路或逻辑电路时，输出信号M′为表示以一定间隔样本化的相位变化的数值系列。

该相位检波器26的输出信号M′输入到信号振幅检测器27。

信号振幅检测器27从相位检波器26的输出信号M′检测包括于调制用信号M的n个正弦波分量的各振幅m₁′～m_n′。

其中，信号振幅检测器27的结构，如图4所示，由从相位检波器26的输出信号M′分别分离包含于调制用信号M的n个正弦波分量的n个滤波器281～28_n和分别检测通过这些滤波器28₁～28_n分离出的n个正弦波分量并求出该振幅m₁′～m_n′的检波器29₁～29_n构成。

另外，在输出信号M′为电压信号时，该滤波处理和检波处理可以在其前级进行A/D转换处理而进行数字处理，在输出信号M′为数值系列时，可以直接进行数字处理。此外，各滤波器28₁～28_n的通过中心频率可以为固定的或变化的任一个，变化时，变更为来自后述运算处理器40的频率信息所指定的值。

而且，作为信号振幅检测器27，相位检波器26的输出信号M′为电压信号时，如图5所示通过A/D转换器30将相位检波器26的输出信号M′转换为数字信号，并输入到快速傅里叶变换器(FFT)31，由基于该快速傅里叶转换器31的傅里叶转换处理能够分别检测包含于调制用信号M的n个正弦波分量的各频率的振幅。此外，相位检波器26的输出信号M′为数值系列时，省略A/D转换器30，可以直接进行傅里叶转换处理。

这样得到的各正弦波分量的振幅m₁′～m_n′输入到运算处理器40。

在运算处理器40中，分别求出由信号振幅检测器27检测出的各正弦波分量的振幅m₁′～m_n′与该正弦波分量的已知振幅m₁～m_n的比，通过下述的运算来求出正弦波分量的各频率f_i＝p_i/2π的抖动传输量Tj。

Tj(f_i)＝20log(m_i′/m_i)

其中，在抖动传输特性中求出的频率点数K等于n时，通过对上述n个振幅m₁′～m_n′的运算处理，得到需要的所有频率点的抖动传输量Tj(f₁)～Tj(f_k)，通过在例如未图示的显示器的画面上将其抖动频率作为横轴、抖动传输量作为纵轴绘图，得到如图6所示的抖动传输特性F。

而且，在抖动传输特性中求出的频率点数K大于n，为n的倍数(k＝u·n)时，在对上述n个振幅m₁′～m_n′的运算处理结束之后，将从调制用信号发生器22输出的信号转换成对应于频率不同的另外n个正弦波分量的信号，将该各正弦波分量的频率信息发送到信号振幅检测器27，检测该振幅m_n+1′～m_2n′，通过重复u-1次上述相同的运算而求出抖动传递量Tj(f_n+1)～Tj(f_2n)的处理，可以得到对于所有频率的抖动传递量Tj(f₁)～Tj(f_k)。

另外，此时n个正弦波分量的组合为任意，但是，不管频率相隔很大还是过于接近，会产生滤波器或FFT处理的分辨率等问题，所以要求设定为在比较近的频率范围以较少的抽头数的滤波器能够分离的间隔。

这样上述实施方式的抖动传输特性测量装置20，由于调制用信号发生器22产生包括各振幅已知且频率不同的多个正弦波分量的调制用信号并输出到抖动发生器21，并且从相位检波器26的输出信号并行检测包含于调制用信号的多个正弦波分量的振幅，分别求出检测出的振幅与各正弦波分量的已知振幅的比，所以可以一次性得到对于多个抖动频率的抖动传输量，并可以非常有效地求出抖动传输特性。

Claims (8)

1.一种抖动传输特性测量装置，其特征在于，具有：

抖动发生器(21)，输出通过输入的调制用信号进行相位调制的时钟信号；

调制用信号发生器(22)，产生包括各振幅已知且频率不同的多个正弦波分量的调制用信号并输出到所述抖动发生器；

数据信号发生器(23)，产生与从所述抖动发生器输出的时钟信号同步的数据信号并发送到被测设备(1)；

时钟再生器(25)，接收由接收所述数据信号的被测设备输出的数据信号，并再生该时钟信号分量；

相位检波器(26)，接收在所述时钟再生器再生的时钟信号进行相位检波；

信号振幅检测器(27)，从所述相位检波器的输出信号检测包含于所述调制用信号的多个正弦波分量的各振幅；

运算处理器(40)，分别求出在所述信号振幅检测器中检测出的正弦波分量的振幅与该正弦波分量的所述已知振幅的比。

2.如权利要求1所述的抖动传输特性测量装置，其特征在于，所述信号振幅检测器(27)由如下构成：

多个滤波器(28₁～28_n)，从所述相位检波器的输出信号分别分离包含于所述调制用信号的多个正弦波分量；

检波器(29₁～29_n)，检波通过所述多个滤波器分离出的多个正弦波分量并分别求出该振幅。

3.如权利要求1所述的抖动传输特性测量装置，其特征在于，所述信号振幅检测器由如下构成：

A/D转换器(30)，将所述相位检波器的输出信号转换成数字信号；

快速傅里叶变换器(31)，对所述A/D转换器的输出进行快速傅里叶变换处理，并且分别检测包含于所述调制用信号的多个正弦波分量的振幅。

4.如权利要求1至3中任一项所述的抖动传输特性测量装置，其特征在于，

所述抖动发生器利用了正交调制器。

5.如权利要求4所述的抖动传输特性测量装置，其特征在于，

所述正交调制器将从载波信号发生器(21a)输出的频率的载波信号和通过移相器(21b)将该载波信号相移90度的载波信号分别输入到乘积型混频器(21c、21d)；

另一方面，在混频器(21c、21d)分别输入包含在从调制用信号发生器(22)输出的正交调制用信号的同相分量和正交分量；

所述混频器(21c、21d)的输出通过加法器(21e)来加法运算。

6.如权利要求1至3中任一项所述的抖动传输特性测量装置，其特征在于，

所述抖动发生器利用PLL(锁相回路)。

7.如权利要求6所述的抖动传输特性测量装置，其特征在于，

所述PLL(锁相回路)通过分频器(21g)将在所述载波频率附近振荡的VCO(电压控制振荡器)(21f)的输出转换为低频率，与频率等于用所述分频器(21g)的分频比除所述载波频率的值的基准信号R一同输入到相位比较器(21h)，通过滤波器(21i)从所述相位比较器的输出分离用于使分频输出与所述基准信号R同步的控制信号，并且通过加法器(21j)发送到所述VCO。

8.一种抖动传输特性测量方法，用于测量对所输入的数据信号进行读取处理的各种装置的抖动传输特性，其特征在于，具有：

产生包括各振幅已知且频率不同的多个正弦波分量的调制用信号的步骤；

接收所述调制用信号并输出通过所述调制用信号进行相位调制的时钟信号的步骤；

产生与该时钟信号同步的输入用数据信号并发送到被测设备的步骤；

接收由接收所述输入用数据信号的被测设备输出的输出结果数据信号，并再生包含在所述输出结果数据信号的时钟信号分量的步骤；

接收所述时钟信号分量并进行相位检波的步骤；

检测包含于所述调制用信号中的多个正弦波分量的各振幅的步骤；

分别求出检测出的正弦波分量的振幅与该正弦波分量的所述已知振幅的比的步骤。

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