DE102010000133B4 - Vorrichtung zum Messen der Jittertransferkennlinie - Google Patents

Abstract

Vorrichtung (20) zum Messen einer Jittertransferkennlinie (F) diverser Elemente, die einen Leseprozess an einem Eingangsdatensignal durchführen, wobei die Vorrichtung (20) Folgendes umfasst:einen Modulationssignalgenerator (22; 22d, ..., 22d), der ein Modulationssignal (M; Mi, Mq) mit einer Vielzahl (n) von Sinuswellenkomponenten erzeugt, die bekannte Amplituden (m, ..., m) und verschiedene Frequenzen (p/2π, ..., p/2π) haben,einen Jittergenerator (21), der das Modulationssignal (M; Mi, Mq) von dem Modulationssignalgenerator (22) empfängt und ein von dem Modulationssignal (M; Mi, Mq) phasenmoduliertes Taktsignal (C) ausgibt,einen Datensignalgenerator (23), der ein mit dem Taktsignal (C) synchronisiertes Eingangsdatensignal (D) erzeugt und das Eingangsdatensignal (D) an ein zu prüfendes Element (1) anlegt,eine Taktrückgewinnungseinheit (25), die ein Ergebnisdatensignal (D') von dem das Eingangsdatensignal (D) empfangenden zu prüfenden Element (1) empfängt und eine in dem Ergebnisdatensignal (D') enthaltene Taktsignalkomponente (C') zurückgewinnt,einen Phasendetektor (26), der die Taktsignalkomponente (C') von der Taktrückgewinnungseinheit (25) empfängt, die Phase der Taktsignalkomponente (C') vergleicht und ein eine Phasenänderung anzeigendes Signal (M') ausgibt, einen Signalamplitudendetektor (27), der jede der Amplituden (m', ..., m') der Vielzahl von Sinuswellenkomponenten, die in dem die Phasenänderung anzeigenden Signal (M') enthalten sind, detektiert und die Amplituden (m', ..., m') nach der Detektion an einen Operationsprozessor (40) ausgibt, den Operationsprozessor (40),• wobei der Operationsprozessor (40) ein Verhältnis (m'/m, ..., m'/m) von jeder der von dem Signalamplitudendetektor (27) detektierten Amplituden (m' bis m') der Sinuskomponenten zu der jeweils bekannten Amplitude (mbis m) der jeweiligen Sinuskomponente berechnet,• wobei der Operationsprozessor (40) einen Jitterübertragungsbetrag Tj auf jeder Frequenz f(f=p/2π) der jeweiligen Sinuskomponente mit der GleichungTj(fi) = 20log(mi'/mi) berechnet,wobei mi' eine detektierte Amplitude einer Sinuskomponente ist und mi eine bekannte Amplitude der jeweiligen Sinuskomponente im Modulationssignal (M) ist,• wobei, wenn die in der Jittertransferkennlinie (F) berechnete Anzahl (k) von Frequenzpunkten gleich der Anzahl n der Sinuswellenkomponenten ist, der Operationsprozessor (40) den Jitterübertragungsbetrag Tj (Tj(f), ...,Tj(f)) aller erforderlichen Frequenzpunkte durch Berechnen der n Amplituden (m', ...,m') berechnet,• wobei, wenn die in der Jittertransferkennlinie (F) berechnete Anzahl (k) der Frequenzpunkte ein u-faches von n ist, der Operationsprozessor (40) die Jitterübertragungsbeträge Tj (Tj(f), ...,Tj(f)) für alle Frequenzen berechnet, indem ein Prozess zum Umsetzen eines von dem Modulationssignalgenerator (22) ausgegebenen Signals (M) in ein Signal, das einer anderen Anzahl n von Sinuskomponenten mit verschiedenen Frequenzen entspricht, u-1-mal wiederholt wird,wobei Frequenzinformationen für jede der Sinuskomponenten an den Signalamplitudendetektor (27) angelegt werden, um die jeweiligen Amplituden (m' bis m') zu detektieren, undwobei die Jitterübertragungsbeträge (Tj(f) bis Tj(f)) unter Verwendung der Gleichung Tj(fi) = 20log(mi'/mi) berechnet, werden, wobei mi' eine detektierte Amplitude einer Sinuskomponente ist und mi eine bekannte Amplitude der Sinuskomponente im Modulationssignal (M) ist,• und wobei der der Signalamplitudendetektor (27) eine Vielzahl von Filtern (28) bis (28) umfasst, die jeweils eine der Vielzahl der in dem die Phasenänderung anzeigenden Signal (M') enthaltenen Sinuswellenkomponenten herausfiltern, und eine Vielzahl von Detektoren (29) bis (29), die jeweils eine der Vielzahl der von jedem der Vielzahl von Filtern (28) bis (28) herausgefilterten Sinuswellenkomponenten detektieren und eine der Amplituden (m', ..., m') der Vielzahl von Sinuswellenkomponenten berechnen.

Description

• Gebiet der Erfindung
• Die vorliegende Erfindung betrifft eine Methode zum schnellen Messen einer Jittertransferkennlinie diverser Elemente wie einem Datenrelais und dergleichen, die einen Messprozess an einem Eingangsdatensignal durchführen.
• Stand der Technik
• Um eine Verschlechterung des Signalverlaufs eines Datensignals zu verhindern, entnimmt ein Element wie ein Datenrelais oder dergleichen einem Eingangsdatensignal eine Taktsignalkomponente, liest das Datensignal an einem Pegelübergangszeitpunkt des Taktsignals und gibt das gelesene Datensignal aus.
• Als die für diesen Typ von Element erforderliche Leistung wird der Verbesserungsgrad des Jitter (d.h. Phasenschwankung) des Eingangsdatensignals, d.h. die Fähigkeit zur Unterdrückung der Jitterübertragung, als Jittertransferkennlinie definiert.
• Konventionell wird zum Messen der Jittertransferkennlinie eine Vorrichtung 10 zum Messen der Jittertransferkennlinie mit der in 7 gezeigten Konfiguration verwendet.
• Die Vorrichtung 10 zum Messen der Jittertransferkennlinie umfasst einen Jittergenerator 11, der ein von einem Eingangsmodulationssignal M phasenmoduliertes Taktsignal C ausgibt, einen Modulationssignalgenerator 12, der ein sinusförmiges Modulationssignal M mit einer bekannten Amplitude und einer Frequenz f erzeugt und das sinusförmige Modulationssignal M an den Jittergenerator 11 ausgibt, und einen Datensignalgenerator 13, der ein Datensignal D (z.B. ein Pseudozufallssignal) erzeugt, das mit dem von dem Jittergenerator 11 ausgegebenen Taktsignal C synchronisiert ist, und das Datensignal D an ein zu prüfendes Element 1 wie z.B. ein Relais oder dergleichen anlegt. Der Modulationssignalgenerator 12 ist indessen zum Ändern der Frequenz f des Modulationssignals M gemäß einer Anweisung von einem Operationsprozessor 18, der an späterer Stelle beschrieben wird, konfiguriert.
• Das das Datensignal D empfangende zu prüfende Element 1 führt an dem Datensignal D einen Leseprozess durch und gibt das gelesene Datensignal D' aus.
• Eine Taktrückgewinnungseinheit 15 empfängt das gelesene Datensignal D' von dem zu prüfenden Element 1, gewinnt aus dem Datensignal D' eine Taktsignalkomponente C zurück und gibt die Taktsignalkomponente C an einen Phasendetektor 16 aus.
• Der Phasendetektor 16 vergleicht die Phase der Taktsignalkomponente C und legt ein durch die Phasendetektion erhaltenes Signal M' an einen Amplitudendetektor 17 an. Der Amplitudendetektor 17 berechnet eine Amplitude m' durch Detektieren des Signals M' und legt die Amplitude m' an den Operationsprozessor 18 an.
• Der Operationsprozessor 18 berechnet das Verhältnis m'/m der von dem Amplitudendetektor 17 beschafften Amplitude m' zu der bekannten Amplitude m des Modulationssignals M und berechnet den Jitterübertragungsbetrag Tj(f) des zu prüfenden Elements 1 auf der Jitterfrequenz f als einen Logarithmus des Verhältnisses. Nach Abschluss der Berechnung setzt der Operationsprozessor 18 die Frequenz f des Modulationssignals M in eine andere Frequenz um und wiederholt den Prozess zur Berechnung des Jitterübertragungsbetrags Tj(f), wodurch er eine Jittertransferkennlinie F erhält, die anzeigt, wie sich der Jitterübertragungsbetrag in einem gewünschten Frequenzbereich ändert, wie in 6 gezeigt.
• Anhand der so erhaltenen Jittertransferkennlinie F lässt sich der Jitterübertragungsbetrag (den Unterdrückungsbetrag) des zu prüfenden Elements 1 auf jeder Jitterfrequenz ermitteln.
• Die Vorrichtung zum Messen einer Jittertransferkennlinie mit der oben beschriebenen Konfiguration wird z.B. in der Japanischen Offenlegungschrift JP H08 - 220 163 A .
• DE 10 2004 061 510 A1 betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Prüfen des Jitter-Verhaltens einer elektronischen Vorrichtung. Um zu vermeiden, dass ein von Amplitudenmodulationskomponenten bewirkter Bitfehler mit erfasst wird, wird in dieser Schrift eine Vorrichtung vorgeschlagen, bei der eine Hinzufügungseinheit zum Hinzufügen von deterministischem Zittern zu einem gegebenen Eingangssignal betätigt werden kann, ohne eine Amplitudenmodulationskomponente zu bewirken.
• US 2003/0179766 A1 bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Eliminieren von Übersprechen bei Frequenzmultiplex-Systemen. Um bei einem Vielkanal-System mit überlappenden Kanälen eine verbesserte Eliminierung von Übersprechen zu erreichen, wird ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem eine Bandbreitenkompression unter Verwendung einer n-Level-Amplitudenmodulation durchgeführt wird.
• Gegenstand von DE 10 2005 024 649 A1 ist eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Messen von Jitter. Um eine Testvorrichtung und ein Verfahren zu erreichen, mit denen Jitter in Signalen weniger aufwändig und somit billiger gemessen werden kann, wird in dieser eine Modulation mit einer „Noise-Shaping“-Eigenschaft vorgeschlagen, wodurch ein Fehlersignal zu hohen Frequenzen verschoben wird, das Leistungsdichtespektrum an sich aber im Basisband verbleibt.
• US 2005/0231292 A1 betrifft einen Jitter-Generator, bei dem unter Verwendung eines PLL-Kreises und eines Quadraturmodulators ein reduziertes Phasenrauschen und eine verbesserte Genauigkeit erreicht wird.
• Aufgabe der Erfindung
• Die oben beschriebene konventionelle Vorrichtung zum Messen der Jittertransferkennlinie erfordert aber einen Mittelungsprozess in Anbetracht des Einflusses von Rauschen beim Berechnen der Amplitude V' des detektierten Modulationssignals M. Die konventionelle Vorrichtung braucht daher eine lange Zeit zum Erhalten der Amplituden V', so viel wie die Anzahl von Punkten der erforderlichen Jitterfrequenzen, wenn die Messung auf die oben beschriebene Weise an jedem Jitterfrequenzpunkt vorgenommen wird, was ineffizient ist.
• Die vorliegende Erfindung entstand in der Bemühung, die mit dem Stand der Technik verbundenen oben beschriebenen Probleme zu lösen, und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Messen einer Jittertransferkennlinie bereitzustellen, die eine Jittertransferkennlinie schnell messen kann.
• Kurze Beschreibung der Erfindung
• Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zum Messen der Jittertransferkennlinie vorgesehen, wobei die Vorrichtung Folgendes aufweist: einen Modulationssignalgenerator, der ein Modulationssignal mit einer Vielzahl von Sinuswellenkomponenten erzeugt, die bekannte Amplituden und verschiedene Frequenzen haben, einen Jittergenerator, der das Modulationssignal von dem Modulationssignalgenerator empfängt und ein von dem Modulationssignal phasenmoduliertes Taktsignal ausgibt, einen Datensignalgenerator, der ein mit dem Taktsignal synchronisiertes Eingangsdatensignal erzeugt und das Eingangsdatensignal an ein zu prüfendes Element anlegt, eine Taktrückgewinnungseinheit, die ein Ergebnisdatensignalausgang von dem das Eingangsdatensignal empfangenden zu prüfenden Element empfängt und eine in dem resultierenden Datensignal enthaltene Taktsignalkomponente zurückgewinnt, einen Phasendetektor, der die Taktsignalkomponente von der Taktrückgewinnungseinheit empfängt, die Phase der Taktsignalkomponente vergleicht und ein Phasenänderung anzeigendes Signal ausgibt, einen Signalamplitudendetektor, der jede der Amplituden der Vielzahl von Sinuswellenkomponenten, die in dem die Phasenänderung anzeigenden Signal enthalten sind, detektiert, und einen Operationsprozessor, der ein Verhältnis von jeder der von dem Signalamplitudendetektor detektierten Amplituden der Sinuswellenkomponenten zu jeder der bekannten Amplituden der Sinuswellenkomponenten berechnet.
• Der Signalamplitudendetektor kann eine Vielzahl von Filtern, die jeweils jede der Vielzahl der in dem die Phasenänderung anzeigenden Signal enthaltenen Sinuswellenkomponenten herausfiltern, und eine Vielzahl von Detektoren aufweisen, die jeweils jede der Vielzahl der von jedem der Vielzahl von Filtern herausgefilterten Sinuswellenkomponenten detektieren und jede der Amplituden der Vielzahl von Sinuswellenkomponenten berechnen.
• Der Signalamplitudendetektor kann einen Analog-Digital-Wandler, der das die Phasenänderung anzeigende Signal in ein Digitalsignal umsetzt, und einen Fast-Fourier-Transformator (FFT) aufweisen, der eine schnelle Fourier-Transformation an dem Digitalsignal durchführt und jede der Amplituden der Vielzahl von Sinuswellenkomponenten, die in dem eine Phasenänderung anzeigenden Signal enthalten sind, detektiert.
• Der Jittergenerator kann einen Quadraturmodulator aufweisen.
• Der Quadraturmodulator kann ein von einem Trägersignalgenerator ausgegebenes Trägersignal mit einer Frequenz und ein von einem Phasenschieber durch Phasenverschiebung des Trägersignals um 90 Grad erzeugtes Trägersignal an jeweilige multiplizierende Mischer anlegen. Eine in von dem Modulationssignalgenerator ausgegebenen Quadraturmodulationssignalen enthaltene Kophasal- und Quadraturkomponente kann in den jeweiligen Mischer eingespeist werden und Ausgaben der Mischer können von einem Addierwerk addiert werden.
• Der Jittergenerator kann eine Phasenregelschleife (PLL: Phase Locked Loop) aufweisen.
• Die Phasenregelschleife (PLL) kann ein Ausgangssignal eines spannungsgesteuerten Oszillators (VCO), das um die Trägerfrequenz oszilliert, durch einen Frequenzteiler in ein Niederfrequenzsignal umsetzen, das umgesetzte Signal zusammen mit einem Referenzsignal, das die gleiche Frequenz hat wie der durch Teilen der Trägerfrequenz mit einem Frequenzteilungsverhältnis des Frequenzteilers erhaltene Wert, in einen Phasenvergleicher eingeben, ein Steuersignal zur Synchronisierung des Ausgangs des Frequenzteilers mit dem Referenzsignal durch ein Filter entnehmen, das ein Ausgangssignal des Phasenvergleichers empfängt, das von dem Filter aus einem Ausgangssignal des Phasenvergleichers entnommen wurde, und das Steuersignal durch das Addierwerk an den VCO anlegen.
• Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Messen einer Jittertransferkennlinie vorgesehen, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Erzeugen eines Modulationssignals mit einer Vielzahl von Sinuswellenkomponenten, die bekannte Amplituden und verschiedene Frequenzen haben, Empfangen des Modulationssignals aus dem Modulationssignalgenerator und Ausgeben eines von dem Modulationssignal phasenmodulierten Taktsignals, Erzeugen eines mit dem Taktsignal synchronisierten Eingangsdatensignals und Anlegen des Eingangsdatensignals an ein zu prüfendes Element, Empfangen eines Ergebnisdatensignalausgangs von dem das Eingangsdatensignal empfangenden zu prüfenden Element und Zurückgewinnen einer in dem Ergebnisdatensignal enthaltenen Taktsignalkomponente, Empfangen der Taktsignalkomponente, Vergleichen der Phase der Taktsignalkomponente und Ausgeben eines eine Phasenänderung anzeigenden Signals, Detektieren jeder der Amplituden der Vielzahl von Sinuswellenkomponenten, die das die Phasenänderung anzeigende Signal enthalten, und Berechnen eines Verhältnisses von jeder der Amplituden der detektierten Sinuswellenkomponenten jeweils zu jeder der bekannten Amplituden der Sinuswellenkomponenten.
• Der Vorrichtung zum Messen der Jittertransferkennlinie der vorliegenden Erfindung gemäß ist der Modulationssignalgenerator zum Erzeugen eines Modulationssignals mit einer Vielzahl von Sinuskomponenten, die bekannte Amplituden und verschiedene Frequenzen haben, und zum Ausgeben des Modulationssignals an den Jittergenerator konfiguriert, der Signalamplitudendetektor ist zum Detektieren der Amplituden der in dem Modulationssignal enthaltenen Vielzahl von Sinuskomponenten aus dem Ausgangssignal des Phasendetektors konfiguriert und der Operationsprozessor ist zum Berechnen des Verhältnisses von jeder der detektierten Amplituden jeweils zu jeder der bekannten Amplituden der Sinuskomponenten konfiguriert. Es ist daher möglich, jeweils den Jitterübertragungsbetrag für eine Vielzahl von Jitterfrequenzen zu erhalten, und so ist es möglich, die Jittertransferkennlinie sehr effektiv zu messen.
• Figurenliste
• Die obigen und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden für den Durchschnittsfachmann durch die ausführliche Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen von ihr mit Bezug auf die Begleitzeichnungen offensichtlicher. Es zeigen:
• 1 ein Diagramm, das eine Konfiguration einer Vorrichtung zum Messen einer Jittertransferkennlinie gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt,
• 2 ein Diagramm, das eine mit der Jittererzeugung verwandte Konfiguration gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt,
• 3 ein Diagramm, das eine weitere mit der Jittererzeugung verwandte Konfiguration gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt,
• 4 ein Diagramm, das eine Konfiguration eines Amplitudendetektors gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt,
• 5 ein Diagramm, das eine weitere Konfiguration eines Amplitudendetektors gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt,
• 6 ein Diagramm, das ein Beispiel für eine Jittertransferkennlinie zeigt, und
• 7 ein Diagramm, das eine Konfiguration einer konventionellen Vorrichtung zum Messen einer Jittertransferkennlinie zeigt.
• Detaillierte Beschreibung der Erfindung
• Im Folgenden werden beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unten mit Bezug auf die Begleitzeichnungen ausführlich beschrieben, so dass ein Fachmann auf dem Gebiet, auf das sich die vorliegende Erfindung bezieht, die vorliegende Erfindung leicht umsetzen kann.
• 1 zeigt eine Konfiguration einer Vorrichtung 20 zum Messen der Jittertransferkennlinie gemäß der vorliegenden Erfindung.
• Die Vorrichtung 20 zum Messen der Jittertransferkennlinie weist einen Jittergenerator 21 auf, der ein von einem Modulationssignalgenerator 22 ausgegebenes Modulationssignal M empfängt und ein von dem Modulationssignal M phasenmoduliertes Taktsignal C ausgibt.
• Der Jittergenerator 21 kann unterschiedlich konfiguriert sein, wie z.B. als eine in 2 gezeigte Quadraturmodulatorkonfiguration oder eine in 3 gezeigte Phasenregelschleifen-(PLL)-Konfiguration.
• Im Fall der in 2 gezeigten Quadraturmodulatorkonfiguration werden ein von einem Trägersignalgenerator 21a ausgegebenes Trägersignal Ca mit der Frequenz fc und ein durch Phasenverschiebung des Trägersignals Ca um 90 Grad durch einen Phasenschieber 21b erzeugtes Trägersignal Cb an multiplizierende Mischer 21c bzw. 21d angelegt.
• Indessen werden von dem Modulationssignalgenerator 22 ausgegebene Quadraturmodulationssignale Mi(t) und Mq(t) an die Mischer 21c bzw. 21d angelegt und die Ausgaben der Mischer 21c und 21d werden von einem Addierwerk 21e addiert.
• Hier werden die Quadraturmodulationssignale Mi(t) und Mq(t) mit den folgenden Gleichungen dargestellt: $$\begin{array}{l}\text{Mi}\left(\text{t}\right)=\text{sin}\left[{\text{m}}_1\cdot \text{sin}\left({\text{p}}_{\text{1}}\text{t}\right)+{\text{m}}_2\cdot \text{sin}\left({\text{p}}_2\text{t}\right)\cdots +{\text{m}}_{\text{n}}\cdot \text{sin}\left({\text{p}}_{\text{n}}\text{t}\right)\right]\\ =\text{sin}\left[{\displaystyle \sum {\text{m}}_1\cdot \text{sin}\left({\text{p}}_{\text{1}}\text{t}\right)}\right]\end{array}$$

  

  $$\begin{array}{l}\text{Mq}\left(\text{t}\right)=\text{cos}\left[{\text{m}}_1\cdot \text{sin}\left({\text{p}}_{\text{1}}\text{t}\right)+{\text{m}}_2\cdot \text{sin}\left({\text{p}}_2\text{t}\right)\cdots +{\text{m}}_{\text{n}}\cdot \text{sin}\left({\text{p}}_{\text{n}}\text{t}\right)\right]\\ =\text{sin}\left[{\displaystyle \sum {\text{m}}_1\cdot \text{sin}\left({\text{p}}_{\text{1}}\text{t}\right)}\right]\end{array}$$

  
• Hierin stellen P₁ bis P_n gewünschte verschiedene Winkelgeschwindigkeiten der Phasenmodulation dar, m₁ bis m_n stellen die gewünschten Tiefen der Phasenmodulation dar und das Symbol Σ stellt die Summe von i = 1 bis n dar.
• Falls die Quadraturmodulationssignale Mi(t) und Mq(t) verwendet werden, wird eine Ausgabe C des Addierwerks 21e durch die folgende Gleichung (1) dargestellt, wobei ω die Winkelgeschwindigkeit darstellt: $$\begin{array}{l}\text{C}=\text{Mi}\left(\text{t}\right)\cdot \text{cos}\left(\mathrm{\omega }\text{t}\right)+\text{Mq}\left(\text{t}\right)\cdot \text{sin}\left(\mathrm{\omega }\text{t}\right)\\ =\text{cos}\left(\mathrm{\omega }\text{t}\right)\cdot \text{sin}\left[{\displaystyle \sum {\text{m}}_1\cdot \text{sin}\left({\text{p}}_{\text{1}}\text{t}\right)}\right]+\text{sin}\left(\mathrm{\omega }\text{t}\right)\cdot \text{cos}\left[{\displaystyle \sum {\text{m}}_1\cdot \text{sin}\left({\text{p}}_{\text{1}}\text{t}\right)}\right]\\ =\text{sin}\left[\left(\mathrm{\omega }\text{t}\right)+{\displaystyle \sum {\text{m}}_1\cdot \text{sin}\left({\text{p}}_{\text{1}}\text{t}\right)}\right]\end{array}$$

  
• Die obige Gleichung stellt das Ergebnis der Modulation der Phase des Trägersignals mit der Winkelgeschwindigkeit ω durch eine Vielzahl (n) von Sinuswellen, die Amplituden m₁ bis m_n und Winkelgeschwindigkeiten p₁ bis p_n haben, dar.
• Das heißt, dass gesagt werden kann, dass die Quadraturmodulationssignale Mi(t) und Mq(t) das Modulationssignal mit den Sinuswellen, welche die Amplituden m₁ bis m_n und die Frequenzen p₁/2π bis p_n/2π haben, mit Bezug auf den Jittergenerator 21 der Quadraturmodulatorkonfiguration bilden.
• Zum Beispiel werden, wie in 2 gezeigt wird, die Quadaraturmodulationssignale Mi(t) und Mq(t) mit Bezug auf jede Gruppe von n Frequenzen in einem Signalformspeicher 22a des Modulationssignalgenerators 22 gespeichert. Diese Signale werden von einem Betriebsprozessor 40, der an späterer Stelle noch beschrieben wird, aus dem Signalformspeicher 22a gelesen und von einem DA-Wandler 22b in Analogsignale umgesetzt. Dann werden die Analogsignale, aus denen das Quantisierungsrauschen mit einem Filter 22c entfernt wurde, an den Jittergenerator 21 der Quadraturmodulatorkonfiguration ausgegeben.
• Im Fall eines Jittergenerators 21 der in 3 gezeigten PLL-Konfiguration wird darüber hinaus ein Ausgangssignal eines spannungsgesteuerten Oszillators (VCO) 21f, das um die Trägerfrequenz oszilliert, von einem Frequenzteiler 21g (oder einem Heterodyn-Frequenzwandler) in ein Niederfrequenzsignal umgesetzt und das umgesetzte Signal wird zusammen mit einem Referenzsignal R, das die gleiche Frequenz wie der Wert hat, der durch Teilen der Trägerfrequenz durch ein Frequenzteilungsverhältnis des Frequenzteilers 21g erhalten wird, an einen Phasenvergleicher 21h angelegt. Dann wird ein Steuersignal zur Synchronisierung des Ausgangs des Frequenzteilers 21g mit dem Referenzsignal R von einem Filter 21 i aus einem Ausgangssignal des Phasenvergleichers 21h entnommen und durch ein Addierwerk 21j an den VCO 21f angelegt. Die Ausgangsfrequenz des VCO 21f wird von einer Regelschleife des PLL an die Trägerfrequenz gebunden. Da aber das Modulationssignal M aus dem Modulationssignalgenerator 22 an das Addierwerk 21j angelegt wird, variiert die Phase des Ausgangssignals C des VCO 21f gemäß der Amplitude des Modulationssignals M.
• Das Modulationssignal M von dem Modulationssignalgenerator 22 wird, wie z.B. in 3 gezeigt wird, von einer Vielzahl von Sinuswellengeneratoren 22d₁ bis 22d_n , die eine Vielzahl (n) von Sinuswellen mit bekannten Amplituden m₁ bis m_n und verschiedenen Frequenzen ausgeben, und einem Addierwerk 22e erzeugt, das die Ausgaben der Sinuswellengeneratoren 22d₁ bis 22d_n addiert. In diesem Fall können die Frequenzen der von den n Sinuswellengeneratoren 22d₁ bis 22d_n ausgegebenen Sinuswellen durch den Operationsprozessor 40 variiert werden, um eine andere Gruppe von n Frequenzen auszuwählen.
• Des Weiteren kann auch eine Schaltung zum Entnehmen der gewünschten Frequenzkomponenten aus einem Signal mit einer Oberwelle als nicht sinusförmige Welle durch ein Filter verwendet werden und das Modulationssignal M, das in dem Fall verwendet wird, dass eine Phasenmodulation auf die oben beschriebene Weise direkt auf den Oszillator des Trägers angewendet wird, ist daher nicht auf die in 3 gezeigte Konfiguration begrenzt.
• Infolgedessen weist das von dem Jittergenerator 21 ausgegebene Taktsignal C eine von der Vielzahl (n) von Sinuswellen, die die bekannten Amplituden und verschiedenen Frequenzen haben, phasenmodulierte Jitterkomponente auf. Dieses Taktsignal C wird in einen Datensignalgenerator 23 eingegeben.
• Der Datensignalgenerator 23, der einen Pseudozufallssignalgenerator umfassen kann, erzeugt z.B. ein mit dem Taktsignal C synchronisiertes Pseudozufallssignal und legt das Pseudozufallssignal als ein serielles Datensignal D an ein zu prüfendes Element 1 an. Da das Datensignal D mit dem Taktsignal C synchronisiert ist, erhält es den gleichen Jitter wie das Taktsignal C.
• In dem Fall, dass das zu prüfende Element 1 ein Relais ist, führt es einen Leseprozess an den Datensignalen D durch und gibt die gelesenen Datensignale D' aus.
• Die Taktrückgewinnungseinheit 25 gewinnt eine Taktsignalkompomente C' aus dem von dem zu prüfenden Element 1 ausgegebenen seriellen Datensignal D' zurück.
• Diese Taktrückgewinnung wird z.B. durch Ergänzen eines ausgelassenen Teils des Takts auf eine Weise durchgeführt, um eine Exklusiv-ODER-Verknüpfung eines Datensignals durchzuführen, das ein Non-Return-to-Zero-(NRZ)-Format hat, und das Datensignal um ein halbes Bit davon zu verzögern und durch ein Bandpassfilter (BPF) zu leiten. Der Jitter des durch das BFP geleiteten Datensignals D' wird indessen so, wie er ist, in die durch diese Taktrückgewinnung erhaltene Taktsignalkompomente C' aufgenommen.
• Die zurückgewonnene Taktsignalkomponente C' wird an den Phasendetektor 26 angelegt und ein die Phasenänderung anzeigendes Signal M' wird ausgeben.
• Hier kann der Phasendetektor 26 die Phasenänderung unter beliebiger Verwendung einer analogen Schaltung, einer arithmetischen Schaltung oder einer Logikschaltung für einen Digitalsignalprozess detektieren. Im Fall der analogen Schaltung ist das Ausgangssignal M' des Phasendetektors 26 ein Spannungssignal und im Fall der arithmetischen Schaltung oder der Logikschaltung ist es eine die Phasenänderung anzeigende numerische Folge, die in regelmäßigen Abständen abgetastet wird.
• Das Ausgangssignal M' des Phasendetektors 26 wird an einen Signalamplitudendetektor 27 angelegt.
• Der Signalamplitudendetektor 27 detektiert jede der Amplituden m₁' bis m_n' der Vielzahl (n) von Sinuskomponenten, die in dem Modulationssignal M enthalten sind, aus dem Ausgangssignal M' des Phasendetektors 26.
• Hier, wie in 4 gezeigt, kann der Signalamplitudendetektor 27 eine Vielzahl von Filtern 28₁ bis 28_n , die jeweils jede der Vielzahl (n) von Sinuskomponenten, die in dem Modulationssignal M enthalten sind, aus dem Ausgangssignal M' des Phasendetektors 26 herausfiltern, und eine Vielzahl von Detektoren 29₁ bis 29_n , die jeweils jede der Vielzahl (n) von Sinuskomponenten, die von der Vielzahl von Filtern 28₁ bis 28_n herausgefiltert wurden, detektieren und die Amplituden m₁ ' bis m_n' davon berechnen, aufweisen.
• Diese Filter- und Detektionsprozesse können indessen in dem Fall, in dem das Ausgangssignal M' ein Spannungssignal ist, durch eine Analog-Digital-Umsetzung vor dem Signalamplitudendetektor 27 und dann digitale Verarbeitung durchgeführt werden und in dem Fall, in dem das Ausgangssignal M' eine numerische Folge ist, können sie direkt durch digitale Verarbeitung durchgeführt werden. Eine Durchlass-Mittenfrequenz jedes Filters 28₁ bis 28_n kann indessen fest oder variabel sein. Wenn die Durchlass-Mittenfrequenz variabel ist, wird sie auf einen durch Frequenzinformationen von einem an späterer Stelle noch beschriebenen Operationsprozessor 40 vorgegebenen Wert geändert.
• Darüber hinaus kann, wie in 5 gezeigt, in dem Fall, in dem das Ausgangssignal M' des Phasendetektors 26 ein Spannungssignal ist, der Signalamplitudendetektor 27 das Ausgangssignal M' des Phasendetektors 26 durch einen AD-Wandler 30 in ein Digitalsignal umsetzen, das Digitalsignal an einen Fast-Fourier-Transformator (FFT) 31 anlegen und die Amplitude jeder Frequenz der in dem Modulationssignal M enthaltenen Vielzahl (n) von Sinuskomponenten durch die Fourier-Transformation des FFT 31 detektieren. Außerdem ist es in dem Fall, in dem das Ausgangssignal M' des Phasendetektors 26 eine numerische Folge ist, möglich, den AD-Wandler 30 auszuschließen und die Fourier-Transformation direkt durchzuführen.
• Die auf die oben beschriebene Weise erhaltenen Amplituden m₁' bis m_n' der Sinuskomponenten werden in den Operationsprozessor 40 eingegeben.
• Der Operationsprozessor 40 berechnet das Verhältnis von jeder der von dem Signalamplitudendetektor 27 detektierten Amplituden m₁ ' bis m_n' der Sinuskomponenten zu jeweils jeder der bekannten Amplituden m₁ bis m_n der Sinuskomponenten und berechnet den Jitterübertragungsbetrag Tj auf jeder Frequenz f₁=P₁/2π der Sinuskomponente mit der folgenden Gleichung: $$\text{Ti}\left(\text{fi}\right)=20\text{log}\left(\text{mi}\text{'}\text{/mi}\right)$$

  
• Hier erhält man, wenn die in der Jittertransferkennlinie berechnete Anzahl k von Frequenzpunkten gleich n ist, den Jitterübertragungsbetrag Tj(f₁) bis Tj(f_1k) aller erforderlichen Frequenzpunkte durch Berechnen der n Amplituden m₁ ' bis m_n'. Zum Beispiel erhält man beim Darstellen der Jitterfrequenzen auf der horizontalen Achse des Bildschirms einer Anzeigeeinrichtung (nicht gezeigt) und des Jitterübertragungsbetrags auf der vertikalen Achse eine Jittertransferkennlinie F, wie in 6 gezeigt.
• Auch kann man in dem Fall, in dem die in der Jittertransferkennlinie berechnete Anzahl k der Frequenzpunkte größer als n ist und ein Mehrfaches von n (k = u·n) ist, die Jitterübertragungsbeträge Tj(f₁) bis Tj(fk) für alle Frequenzen erhalten, indem ein Prozess zum Umsetzen des von dem Modulationssignalgenerator 22 ausgegebenen Signals in ein Signal, das einer anderen Anzahl n von Sinuskomponenten mit verschiedenen Frequenzen entspricht, u-l-mal wiederholt wird, wobei Frequenzinformationen für jede der Sinsukomponenten an den Signalamplitudendetektor 27 angelegt werden, um ihre Amplituden m_n+1' bis m_2n' zu detektieren, und die Jitterübertragungsbeträge Tj(f_n+1) bis Tj(f_2n) auf die oben beschriebene Weise erhalten werden.
• Es ist zwar jede Kombination der n Sinuskomponenten möglich, wenn die Frequenzen indessen zu weit auseinander oder zu eng zusammen liegen, kann dies die Frequenzauflösung der Filter oder des Fast-Fourier-Transformators verringern. Vorzugsweise wird daher das Intervall der n Sinuskomponenten so bestimmt, dass sie in einem engen Frequenzbereich durch einige Filterabgriffspunkte getrennt sind.
• Gemäß der Vorrichtung 20 zum Messen der Jittertransferkennlinie nach einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Modulationssignalgenerator 22 zum Erzeugen des Modulationssignals mit der Vielzahl von Sinuskomponenten, die die bekannten Amplituden und verschiedenen Frequenzen haben, und zur Ausgabe des Modulationssignals an den Jittergenerator 21 konfiguriert, der Signalamplitudendetektor 27 ist zum Detektieren der Amplituden der in dem Modulationssignal enthaltenen Vielzahl von Sinuskomponenten aus dem Ausgangssignal des Phasendetektors 26 konfiguriert und der Operationsprozessor 40 ist zum Berechnen des Verhältnisses von jeder der detektierten Amplituden zu jeweils jeder der bekannten Amplituden der Sinuskomponenten konfiguriert. Daher ist es möglich, jeweils die Jitterübertragungsbeträge für eine Vielzahl von Jitterfrequenzen zu erhalten, und es ist daher möglich, die Jittertransferkennlinie sehr effektiv zu messen.
• Der Fachmann wird erkennen, dass an den oben beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung diverse Modifikationen vorgenommen werden können, ohne von Sinn oder Umfang der Erfindung abzuweichen. Es ist daher vorgesehen, dass die vorliegende Erfindung alle derartigen Modifikationen abdeckt, sofern sie in den Umfang der angehängten Ansprüche und ihrer Entsprechungen fallen.

Claims (7)

1. Vorrichtung (20) zum Messen einer Jittertransferkennlinie (F) diverser Elemente, die einen Leseprozess an einem Eingangsdatensignal durchführen, wobei die Vorrichtung (20) Folgendes umfasst: einen Modulationssignalgenerator (22; 22d₁, ..., 22d_n), der ein Modulationssignal (M; Mi, Mq) mit einer Vielzahl (n) von Sinuswellenkomponenten erzeugt, die bekannte Amplituden (m₁, ..., m_n) und verschiedene Frequenzen (p₁/2π, ..., p_n/2π) haben, einen Jittergenerator (21), der das Modulationssignal (M; Mi, Mq) von dem Modulationssignalgenerator (22) empfängt und ein von dem Modulationssignal (M; Mi, Mq) phasenmoduliertes Taktsignal (C) ausgibt, einen Datensignalgenerator (23), der ein mit dem Taktsignal (C) synchronisiertes Eingangsdatensignal (D) erzeugt und das Eingangsdatensignal (D) an ein zu prüfendes Element (1) anlegt, eine Taktrückgewinnungseinheit (25), die ein Ergebnisdatensignal (D') von dem das Eingangsdatensignal (D) empfangenden zu prüfenden Element (1) empfängt und eine in dem Ergebnisdatensignal (D') enthaltene Taktsignalkomponente (C') zurückgewinnt, einen Phasendetektor (26), der die Taktsignalkomponente (C') von der Taktrückgewinnungseinheit (25) empfängt, die Phase der Taktsignalkomponente (C') vergleicht und ein eine Phasenänderung anzeigendes Signal (M') ausgibt, einen Signalamplitudendetektor (27), der jede der Amplituden (m'₁, ..., m'_n) der Vielzahl von Sinuswellenkomponenten, die in dem die Phasenänderung anzeigenden Signal (M') enthalten sind, detektiert und die Amplituden (m'₁, ..., m'_n) nach der Detektion an einen Operationsprozessor (40) ausgibt, den Operationsprozessor (40), • wobei der Operationsprozessor (40) ein Verhältnis (m'₁/m₁, ..., m'_n/m_n) von jeder der von dem Signalamplitudendetektor (27) detektierten Amplituden (m₁' bis m_n') der Sinuskomponenten zu der jeweils bekannten Amplitude (m₁ bis m_n) der jeweiligen Sinuskomponente berechnet, • wobei der Operationsprozessor (40) einen Jitterübertragungsbetrag Tj auf jeder Frequenz f_i(f_i=p_i/2π) der jeweiligen Sinuskomponente mit der Gleichung Tj(fi) = 20log(mi'/mi) berechnet, wobei mi' eine detektierte Amplitude einer Sinuskomponente ist und mi eine bekannte Amplitude der jeweiligen Sinuskomponente im Modulationssignal (M) ist, • wobei, wenn die in der Jittertransferkennlinie (F) berechnete Anzahl (k) von Frequenzpunkten gleich der Anzahl n der Sinuswellenkomponenten ist, der Operationsprozessor (40) den Jitterübertragungsbetrag Tj (Tj(f₁), ...,Tj(f_k)) aller erforderlichen Frequenzpunkte durch Berechnen der n Amplituden (m₁', ...,m_n') berechnet, • wobei, wenn die in der Jittertransferkennlinie (F) berechnete Anzahl (k) der Frequenzpunkte ein u-faches von n ist, der Operationsprozessor (40) die Jitterübertragungsbeträge Tj (Tj(f₁), ...,Tj(f_k)) für alle Frequenzen berechnet, indem ein Prozess zum Umsetzen eines von dem Modulationssignalgenerator (22) ausgegebenen Signals (M) in ein Signal, das einer anderen Anzahl n von Sinuskomponenten mit verschiedenen Frequenzen entspricht, u-1-mal wiederholt wird, wobei Frequenzinformationen für jede der Sinuskomponenten an den Signalamplitudendetektor (27) angelegt werden, um die jeweiligen Amplituden (m_n+1' bis m_2n') zu detektieren, und wobei die Jitterübertragungsbeträge (Tj(f_n+1) bis Tj(f_2n)) unter Verwendung der Gleichung Tj(fi) = 20log(mi'/mi) berechnet, werden, wobei mi' eine detektierte Amplitude einer Sinuskomponente ist und mi eine bekannte Amplitude der Sinuskomponente im Modulationssignal (M) ist, • und wobei der der Signalamplitudendetektor (27) eine Vielzahl von Filtern (28₁) bis (28_n) umfasst, die jeweils eine der Vielzahl der in dem die Phasenänderung anzeigenden Signal (M') enthaltenen Sinuswellenkomponenten herausfiltern, und eine Vielzahl von Detektoren (29₁) bis (29_n), die jeweils eine der Vielzahl der von jedem der Vielzahl von Filtern (28₁) bis (28_n) herausgefilterten Sinuswellenkomponenten detektieren und eine der Amplituden (m'₁, ..., m'_n) der Vielzahl von Sinuswellenkomponenten berechnen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Signalamplitudendetektor (27) Folgendes umfasst: einen Analog-Digital-Wandler (30), der das die Phasenänderung anzeigende Signal (M') in ein Digitalsignal umsetzt, einen Fast-Fourier-Transformator (31), der eine schnelle Fourier-Transformation (FFT) an dem Digitalsignal durchführt und jede der Amplituden (m'₁, ..., m'_n) der Vielzahl von Sinuswellenkomponenten, die in dem die Phasenänderung anzeigenden Signal (M') enthalten sind, detektiert.
3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, bei der der Jittergenerator (21) einen Quadraturmodulator (22a, 22b, 22c) umfasst.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, bei der der Quadraturmodulator (22a, 22b, 22c) ein von einem Trägersignalgenerator (21a) ausgegebenes Trägersignal (Ca) mit der Frequenz fc und ein durch Phasenverschiebung des Trägersignals (Ca) um 90 Grad durch einen Phasenschieber (21b) erzeugtes Trägersignal (Cb) an multiplizierende Mischer (21c, 21d) anlegt, wobei eine in von dem Modulationssignalgenerator (22) ausgegebenen Quadraturmodulationssignalen (Mi, Mq) enthaltene Kophasal- und Quadraturkomponente in die Mischer (21c, 21d) eingespeist wird und wobei Ausgaben der Mischer (21c, 21d) von einem Addierwerk (21e) addiert werden.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, bei der der Jittergenerator (21) eine Phasenregelschleife (PLL) umfasst.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, bei der die Phasenregelschleife (PLL) • ein Ausgangssignal (C) eines spannungsgesteuerten Oszillators (VCO, 21f), das um die Trägerfrequenz oszilliert, durch einen Frequenzteiler (21g) in ein Niederfrequenzsignal umsetzt, • das umgesetzte Signal zusammen mit einem Referenzsignal (R), das die gleiche Frequenz hat wie der durch Teilen der Trägerfrequenz mit einem Frequenzteilungsverhältnis des Frequenzteilers (21g) erhaltene Wert, in einen Phasenvergleicher (21h) eingibt, • ein Steuersignal zur Synchronisierung des Ausgangs des Frequenzteilers (21g) mit dem Referenzsignal (R) durch ein Filter (21 i) entnimmt, das ein Ausgangssignal des Phasenvergleichers (21h) empfängt, das von dem Filter (21i) aus einem Ausgangssignal des Phasenvergleichers (21h) entnommen wurde, und • das Steuersignal durch ein Addierwerk (21j) an den spannungsgesteuerten Oszillator (VCO, 21f) anlegt.
7. Verfahren zum Messen einer Jittertransferkennlinie (F) diverser Elemente, die einen Leseprozess an einem Eingangsdatensignal durchführen, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Erzeugen eines Modulationssignals (M; Mi, Mq) mit einer Vielzahl (n) von Sinuswellenkomponenten, die bekannte Amplituden (m₁, ..., m_n) und verschiedene Frequenzen (p₁/2π, ..., p_n/2π) haben, Empfangen des Modulationssignals (M; Mi, Mq) aus einem Modulationssignalgenerator (22) und Ausgeben eines von dem Modulationssignal (M; Mi, Mq) phasenmodulierten Taktsignals (C), Erzeugen eines mit dem Taktsignal (C) synchronisierten Eingangsdatensignals (D) und Anlegen des Eingangsdatensignals (D) an ein zu prüfendes Element (1), Empfangen eines Ergebnisdatensignals (D') von dem das Eingangsdatensignal (D) empfangenden zu prüfenden Element (1) und Zurückgewinnen einer in dem Ergebnisdatensignal (D') enthaltenen Taktsignalkomponente (C'), Empfangen der Taktsignalkomponente (C'), Vergleichen der Phase der Taktsignalkomponente (C') und Ausgeben eines eine Phasenänderung anzeigenden Signals (M'), Detektieren jeder der Amplituden (m'₁, ..., m'_n) der Vielzahl von Sinuswellenkomponenten, die das die Phasenänderung anzeigende Signal (M') enthält, • Berechnen eines Verhältnisses (m'₁/m₁, ..., m'_n/m_n) von jeder der von dem Signalamplitudendetektor (27) detektierten Amplituden (m₁' bis m_n') der Sinuskomponenten zu der jeweils bekannten Amplitude (m₁ bis m_n) der jeweiligen Sinuskomponente, • Berechnen eines Jitterübertragungsbetrags Tj auf jeder Frequenz f_i (f_i=p_i/2π) der jeweiligen Sinuskomponente mit der Gleichung Tj(fi) = 20log(mi'/mi), wobei mi' eine detektierte Amplitude einer Sinuskomponente ist und mi eine bekannte Amplitude der jeweiligen Sinuskomponente im Modulationssignal (M) ist, • wobei, wenn die in der Jittertransferkennlinie (F) berechnete Anzahl (k) von Frequenzpunkten gleich der Anzahl n der Sinuswellenkomponenten ist, der Jitterübertragungsbetrag Tj (Tj(f₁), ...,Tj(f_k)) aller erforderlichen Frequenzpunkte durch Berechnen der n Amplituden (m₁', ...,m_n') berechnet wird, und • wobei, wenn die in der Jittertransferkennlinie (F) berechnete Anzahl (k) der Frequenzpunkte ein u-faches von n ist, die Jitterübertragungsbeträge Tj (Tj(f₁), ...,Tj(f_k)) für alle Frequenzen berechnet werden, indem ein Prozess zum Umsetzen eines von dem Modulationssignalgenerator (22) ausgegebenen Signals (M) in ein Signal, das einer anderen Anzahl n von Sinuskomponenten mit verschiedenen Frequenzen entspricht, u-1-mal wiederholt wird, wobei Frequenzinformationen für jede der Sinuskomponenten an den Signalamplitudendetektor (27) angelegt werden, um die jeweiligen Amplituden (m_n+1' bis m_2n') zu detektieren, und wobei die Jitterübertragungsbeträge (Tj(f_n+1) bis Tj(f_2n)) unter Verwendung der Gleichung Tj(fi) = 20log(mi'/mi) berechnet, werden, wobei mi' eine detektierte Amplitude einer Sinuskomponente ist und mi eine bekannte Amplitude der Sinuskomponente im Modulationssignal (M) ist • und wobei eine Vielzahl von Filtern (28₁) bis (28_n) des Signalamplitudendetektors (27), die jeweils eine der Vielzahl der in dem die Phasenänderung anzeigenden Signal (M') enthaltenen Sinuswellenkomponenten herausfiltern, und eine Vielzahl von Detektoren (29₁) bis (29_n), die jeweils eine der Vielzahl der von jedem der Vielzahl von Filtern (28₁) bis (28_n) herausgefilterten Sinuswellenkomponenten detektieren und eine der Amplituden (m'₁, ..., m'_n) der Vielzahl von Sinuswellenkomponenten berechnen.

Images