DE112017002721T5

DE112017002721T5 - Kohärente Abtastung

Info

Publication number: DE112017002721T5
Application number: DE112017002721.7T
Authority: DE
Inventors: Takahide Sakamoto
Original assignee: National Institute of Information and Communications Technology
Current assignee: National Institute of Information and Communications Technology
Priority date: 2016-05-31
Filing date: 2017-05-12
Publication date: 2019-02-21
Also published as: US10944481B2; JP6684399B2; JP2017216604A; WO2017208780A1; US20200322060A1

Abstract

[Problem] Die Aufgabe besteht darin, eine Abtastung (Signalmessung) und Analyse eines zu messenden Signals einfach und kostengünstig durch Erfassen einer optischen Phasenschwankung selbst dann zu realisieren, wenn eine Niedriggeschwindigkeitsabtastung durchgeführt wird.
[Lösung] Dieses Abtastverfahren beinhaltet: einen Schritt zum Erfassen von Hauptabtastpunkten mit einer Wiederholungsperiode, die gleich oder kleiner als die Hälfte der Bandfrequenz eines zu messenden Signals beträgt; einen Schritt zum Erfassen von Unterabtastpunkten durch Ausführen von Abtastungen getrennt von denen, die für die Hauptabtastpunkte ausgeführt werden; einen Schritt zum Erfassen einer Amplitudendifferenz, einer Phasendifferenz und einer Frequenzdifferenz zwischen dem zu messenden Signal an jedem der Unterabtastpunkte und einem Referenzsignal; einen Schritt zum Erfassen einer Zeitdifferenz, einer Amplitudendifferenz (ΔA), einer Phasendifferenz (Δφ) und einer Frequenzdifferenz (Δf) zwischen jedem der Hauptabtastpunkte und jedem der Unterabtastpunkte; und einen Schritt zum Erfassen der Amplitudenschwankung, der Phasenschwankung und der Frequenzschwankung des zu messenden Signals durch Verwenden der Zeitdifferenz (Δt), der Amplitudendifferenz (ΔA), der Phasendifferenz (Δφ) und der Frequenzdifferenz (Δf) zwischen jedem der Hauptabtastpunkte und jedem der Unterabtastpunkte.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abtasten eines Signals und ein System zum Abtasten.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Das Multiplexing von Signalen zeigt eine rasante Entwicklung. Zum Beispiel werden derzeit 10 bis 100 optische Signalkanäle in der Zeitdomäne gemultiplext, und die optische Übertragungsgeschwindigkeit nähert sich Werten von 100 Gigabit/Sekunde bis mehrere Terabit/Sekunde. Noch kompliziertere optische Multiplexverfahren ziehen ebenfalls Aufmerksamkeit auf sich. Beispiele solcher optischen Multiplexverfahren sind kohärente optische Übertragungsverfahren wie optische Phasenumtastung (optisches Phase Shift Keying, PSK) und optische Quadraturamplitudenmodulation (optische Quadrature Amplitude Modulation, QAM) und so weiter, sowie optisches Orthogonal-Frequenzmultiplexing (optisches Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM) und optisches Codemultiplexing (Optical Code Division Multiplexing, OCDM). Um derartige optische Signale zu messen, werden kohärente optische Messgeräte auf der Grundlage von Echtzeit-(Vollraten-)Abtastoszilloskopen eingesetzt. Dies sind Vorrichtungen, die eine Hochgeschwindigkeitsabtastung eines zu messenden optischen Signals mit einer Frequenz ausführen, die mindestens so hoch wie die Symbolrate auf der Zeitachse ist, und die das zu messende Signal auf der Grundlage der Abtastpunkte auswerten.
Beim Ausführen der Abtastung eines kohärenten optischen Signals ist insbesondere eine optische Phasensynchronisation mit dem Trägersignal des zu messenden Signals erforderlich, und dieser Signalverarbeitungsschritt wird durch digitale Signalverarbeitung ausgeführt. In diesem Fall ist die Frequenz (d. h. die Rate) der Erfassung von Abtastpunkten hoch, so dass eine Signalverarbeitung in Echtzeit schwierig ist. Aufgrund dessen wird parallel die Signalverarbeitungsschaltung bereitgestellt. Darüber hinaus wird die tatsächliche Verarbeitung dementsprechend offline ausgeführt, da die an den Abtastpunkten erfassten Daten verarbeitet werden, nachdem sie temporär in einem großen Speicher gespeichert worden sind. Daher war es bei bekannten Vorrichtungen notwendig, ein Hochgeschwindigkeitsabtastsystem oder einen Analog/Digital-Wandler bereitzustellen, dessen Symbolrate mindestens die des zu messenden Signals ist.
Da die Phaseninformationen verloren gehen, wenn eine Niedriggeschwindigkeitsabtastung eines kohärenten Signals ausgeführt wird, wird es dementsprechend unmöglich, Phasenschwankungen zu messen und auszuwerten. Wenn beispielsweise eine optische Faserkommunikation angenommen wird, ist als ein Beispiel eine Phasenvariation eines Lasersignals, das als optischer Träger oder lokales Licht verwendet wird, eine Hauptursache optischer Phasenschwankungen. Darüber hinaus schwankt die optische Phase auch aufgrund der Wellenlängendispersion und aufgrund nichtlinearer Effekte in der optischen Faser. Und diese Schwankungen treten bei extrem hoher Geschwindigkeit auf, was eine Wellenformverzerrung der Symbole verursacht. Wie vorstehend beschrieben, wird es unmöglich, die vorstehend beschriebenen optischen Phasenschwankungen zu erfassen, wenn eine Niedriggeschwindigkeitsabtastung ausgeführt wird.
Andererseits kann ein Abtastoszilloskop zum Messen eines nicht kohärenten optischen Signals verwendet werden. In diesem Verfahren wird durch Niedriggeschwindigkeitsabtastung die Zeitwellenform des optischen Signals dezimiert und dessen Zeitwellenform wird erfasst und ausgewertet. Da dieses Verfahren eine Zeitwellenformmessung durch Augenmustermessung oder durch ein festes Muster ausführt, wird es dementsprechend als Standardmessverfahren für optische Hochgeschwindigkeitssignale angewendet. Da jedoch bei diesem Verfahren das gemessene Signallicht auf intensitätsmoduliertes Licht beschränkt ist, ist es dementsprechend nicht möglich, seine optische Phase zu messen, obwohl Veränderungen seiner Intensität gemessen werden können.
Ein Demodulator ist in dem japanischen Patent 5,598,958 beschrieben. Dieser Demodulator tastet ein optisches Ultrahochgeschwindigkeitsmehrpegelsignal ab und konvertiert es auf niedrige Geschwindigkeit herunter und ist in der Lage, die komplexen Informationen mit einer Niedriggeschwindigkeits-Komplexdemodulationsschaltung zu demodulieren, indem das komplexe Signal auf der Grundlage dieser Niedriggeschwindigkeitsabtastung elektrisch demoduliert wird und ein Phasensynchronisationsvorgang ausgeführt wird, indem das emittierte lokale Licht auf der Grundlage dieses komplexen Signals, das demoduliert worden ist, rückgekoppelt wird, wodurch bewirkt wird, dass das Ultrahochgeschwindigkeitsmehrpegelsignal und das phasensynchronisierte Signal miteinander interferieren.
Ein optisches Abtast- und Demodulationsverfahren der optischen MSK-Modulation / des willkürlichen Verschiebungsbetrags des CPFSK-Typs ist in dem japanischen Patent 5,522,572 beschrieben. Bei dieser Technik wird eine ausgeglichene Demodulation sowohl für die I-Komponente als auch die Q-Komponente eines kontinuierlichen phasenfrequenzmodulierten (CPFSK) optischen Signals ausgeführt, und es ist möglich, das CPFSK-Signal durch Ableiten der Phase der Trägerwelle unter Verwendung eines abgetasteten Signals und durch Ausführen einer phasensynchronisierten Demodulation zu demodulieren.
LITERATURLISTE
Patentliteratur

Patentdokument Nr. 1: Japanisches Patent 5,598,958 .
Patentdokument Nr. 2: Japanisches Patent 5,522,572 .

NICHT-PATENT-LITERATUR

Nicht-Patent-Dokument Nr. 1: D. Derickson, Preventive Hall PTR, 1998.
Nicht-Patent-Dokument Nr. 2: H. Takara et al., Electron lett., 1152-1153 (1994).

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Technisches Problem
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Erfassung optischer Phasenschwankungen eines zu messenden Hochfrequenzsignals zu implementieren und eine Abtastung (d. h. Signalmessung) und Analyse des Signals einfach und kostengünstig zu implementieren, selbst wenn die Abtastung bei niedriger Geschwindigkeit ausgeführt wird.
Lösung des Technischen Problems
Grundsätzlich basiert die vorliegende Erfindung auf der Erkenntnis, dass es möglich ist, die Amplitudenschwankungen, die Phasenschwankungen und die Frequenzschwankungen des zu messenden Signals auf statistisch akkurate Weise durch Kombinieren des Ausführens einer Abtastung mit einem extrem niedrigen Zyklus einer Wiederholungsperiode von der Hälfte oder weniger des Frequenzbandes des zu messenden Signals, das Gegenstand der Messung ist, mit einer vorbestimmten Unterabtastung zu erhalten.
Eine Erfindung dieser Anmeldung, die sich auf ein Abtastverfahren bezieht, wird nun erläutert. Dieses Abtastverfahren ist ein Verfahren zum Erhalten der Amplitudenschwankungen, der Phasenschwankungen und der Frequenzschwankungen des zu messenden Signals und beinhaltet die folgenden Prozesse:

einen Prozess (S110) zum Erhalten von Hauptabtastpunkten mit einer Wiederholungsperiode, die die Hälfte oder weniger des Frequenzbandes des zu messenden Signals beträgt, das Gegenstand der Messung ist;
einen Prozess (S120) zum Erhalten von Unterabtastpunkten durch Ausführen einer Abtastung, die sich von den Hauptabtastpunkten unterscheidet;
einen Prozess (S130) zum Erhalten der Amplitudendifferenz oder des Amplitudenverhältnisses, der Phasendifferenz oder des Phasenverhältnisses und der Frequenzdifferenz oder des Frequenzverhältnisses des zu messenden Signals und eines Referenzsignals an jedem Abtastpunkt;
einen Prozess (S140) zum Erhalten der Zeitdifferenzen (Δt) zwischen den Hauptabtastpunkten und den Unterabtastpunkten;
einen Prozess (S150) zum Erhalten der Amplitudendifferenzen (ΔA), der Phasendifferenzen (Δφ) und der Frequenzdifferenzen (Δf) zwischen den Hauptabtastpunkten und den Unterabtastpunkten; und
einen Prozess (S160) zum Erhalten der Amplitudenschwankungen, der Phasenschwankungen und der Frequenzschwankungen des zu messenden Signals durch Anwenden der Zeitdifferenzen (Δt), der Amplitudendifferenzen (ΔA), der Phasendifferenzen (Δφ) und der Frequenzdifferenzen (Δf) zwischen den Hauptabtastpunkten und den Unterabtastpunkten.

Die Anzahl der Unterabtastpunkte für jeden der Hauptabtastpunkte kann einer oder zwei oder mehr betragen; und während in einer bevorzugten Variante des Abtastverfahrens der vorliegenden Erfindung ein einzelner Unterabtastpunkt für jeden der Hauptabtastpunkte vorhanden ist, wäre es auch akzeptabel, dass zwei oder mehr vorhanden sind.
Eine bevorzugte Spezialisierung des Abtastverfahrens der vorliegenden Erfindung beinhaltet ferner die folgenden Prozesse:

Einen Prozess (S 131) zum Erhalten der Amplitudenschwankungen, der Phasenschwankungen und der Frequenzschwankungen des Referenzsignals zwischen den Hauptabtastpunkten und den Unterabtastpunkten;
Einen Prozess (S 133) zum Erhalten von Abtastkorrekturwerten an den Hauptabtastpunkten und den Unterabtastpunkten durch Anwenden der Amplitudenschwankungen, der Phasenschwankungen und der Frequenzschwankungen des Referenzsignals, die erhalten wurden;
Und einen Prozess (S140) zum Erhalten der Amplitudendifferenzen (ΔA), der Phasendifferenzen (Δφ) und der Frequenzdifferenzen (Δf) zwischen den Hauptabtastpunkten und den Unterabtastpunkten, der ein Prozess zum Erhalten der Amplitudendifferenzen (ΔA), der Phasendifferenzen (Δφ) und der Frequenzdifferenzen (Δf) zwischen den Hauptabtastpunkten und den Unterabtastpunkten durch Anwenden der Abtastkorrekturwerte und der Amplitudendifferenzen (oder der Amplitudenverhältnisse), der Phasendifferenzen (oder der Phasenverhältnisse) und der Frequenzdifferenzen (oder der Frequenzverhältnisse) zwischen dem zu messenden Signal und dem Referenzsignal an jedem der Abtastpunkte ist.

Als nächstes wird eine Erfindung dieser Anmeldung erläutert, die sich auf ein Abtastsystem bezieht. Dieses Abtastsystem umfasst einen Mischabschnitt 17, einen Zeitverzögerungssteuerungsabschnitt 19, einen Abtastabschnitt 21 und einen Signalverarbeitungsabschnitt 23.
Der Mischabschnitt 17 ist ein Element, das in einem Übertragungspfad 13 verbunden ist, entlang dessen ein zu messendes Signal 11 übertragen wird, und welches das entlang des Übertragungspfads 13 übertragene Signal 11 und ein Referenzsignal 15 mischt.
Der Zeitverzögerungssteuerungsabschnitt 19 ist ein Element, um aus dem zu messenden Signal und dem Referenzsignal, die durch den Mischabschnitt gemischt wurden, Hauptabtastpunkte mit einer Wiederholungsperiode zu erhalten, die die Hälfte oder weniger des Frequenzbandes des zu messenden Signals beträgt, und Unterabtastpunkte zu erhalten, bei denen eine Abtastung ausgeführt wird, die sich von den Hauptabtastpunkten unterscheidet.
Der Abtastabschnitt 21 ist ein Element, das an jedem Abtastpunkt (d. h. an jedem Hauptabtastpunkt und an jedem Unterabtastpunkt) die Amplitudendifferenz oder das Amplitudenverhältnis, die Phasendifferenz oder das Phasenverhältnis und die Frequenzdifferenz oder das Frequenzverhältnis des zu messenden Signals und des Referenzsignals erhält.
Und der Signalverarbeitungsabschnitt 23:

erhält die Zeitdifferenzen (Δt) zwischen den Hauptabtastpunkten und den Unterabtastpunkten;
erhält Amplitudendifferenzen (ΔA), die die Amplitudendifferenzen oder Verhältnisdifferenzen des zu messenden Signals und des Referenzsignals an den Hauptabtastpunkten und den Unterabtastpunkten sind, Phasendifferenzen (Δφ), die die Phasendifferenzen oder Verhältnisdifferenzen des zu messenden Signals und des Referenzsignals an den Hauptabtastpunkten und den Unterabtastpunkten sind, und Frequenzdifferenzen (Δf), die die Frequenzdifferenzen oder Verhältnisdifferenzen des zu messenden Signals und des Referenzsignals an den Hauptabtastpunkten und den Unterabtastpunkten sind; und
erhält die Amplitudenschwankungen, die Phasenschwankungen und die Frequenzschwankungen des zu messenden Signals durch Anwenden der Zeitdifferenzen (Δt), der Amplitudendifferenzen (ΔA), der Phasendifferenzen (Δφ) und der Frequenzdifferenzen (Δf) zwischen den Hauptabtastpunkten und den Unterabtastpunkten.

Es ist wünschenswert, dass dieses Abtastsystem 25 ferner umfasst:

einen Referenzsignalschwankungs-Erfassungsabschnitt 27, der die Amplitudenschwankungen, die Phasenschwankungen und die Frequenzschwankungen des Referenzsignals zwischen den Hauptabtastpunkten und den Unterabtastpunkten erhält; und
einen Kompensationsabschnitt 29, der die Abtastsignale kompensiert, die durch den Abtastabschnitt 21 oder den Signalverarbeitungsabschnitt 23 abgetastet wurden, indem die Amplitudenschwankungen, die Phasenschwankungen und die Frequenzschwankungen des Referenzsignals angewendet werden.

Eine andere Struktur für das Abtastsystem 25 als die vorstehend beschriebene ist eine, wie nachfolgend beschrieben.
Das heißt, dieses Abtastsystem 25 umfasst einen Zeitverzögerungssteuerungsabschnitt 35, einen Mischabschnitt 39, einen Abtastabschnitt 41 und einen Signalverarbeitungsabschnitt 43.
Der Zeitverzögerungssteuerungsabschnitt 35 ist ein Element, das in einem Übertragungspfad 33 verbunden ist, entlang dessen ein zu messendes Signal 31 übertragen wird, zum Erhalten von Hauptabtastpunkten mit einer Wiederholungsperiode, die die Hälfte oder weniger des Frequenzbandes des zu messenden Signals beträgt, sowie zum Erhalten von Unterabtastpunkten durch Ausführen einer Abtastung mit einer vorbestimmten Zeitdifferenz von den Hauptabtastpunkten.
Der Mischabschnitt 39 ist ein Element, welches das von dem Zeitverzögerungssteuerungsabschnitt 35 ausgegebene Signal und ein Referenzsignal 37 mischt.
Der Abtastabschnitt 41 ist ein Element, das an jedem Abtastpunkt die Amplitudendifferenz oder das Amplitudenverhältnis, die Phasendifferenz oder das Phasenverhältnis und die Frequenzdifferenz oder das Frequenzverhältnis des zu messenden Signals und des Referenzsignals erhält.
Und der Signalverarbeitungsabschnitt 43 ist ein Element zum:

Erhalten der Zeitdifferenzen (Δt) zwischen den Hauptabtastpunkten und den Unterabtastpunkten;
Erhalten von Amplitudendifferenzen (ΔA), die die Amplitudendifferenzen oder Verhältnisdifferenzen des zu messenden Signals und des Referenzsignals an den Hauptabtastpunkten und den Unterabtastpunkten sind, Phasendifferenzen (Δφ), die die Phasendifferenzen oder Verhältnisdifferenzen des zu messenden Signals und des Referenzsignals an den Hauptabtastpunkten und den Unterabtastpunkten sind, und Frequenzdifferenzen (Δf), die die Frequenzdifferenzen oder Verhältnisdifferenzen des zu messenden Signals und des Referenzsignals an den Hauptabtastpunkten und den Unterabtastpunkten sind; und
Erhalten der Amplitudenschwankungen, der Phasenschwankungen und der Frequenzschwankungen des zu messenden Signals durch Anwenden der Zeitdifferenzen (Δt), der Amplitudendifferenzen (ΔA), der Phasendifferenzen (Δφ) und der Frequenzdifferenzen (Δf) zwischen den Hauptabtastpunkten und den Unterabtastpunkten.

Vorteilhafte Auswirkungen der Erfindung
Selbst wenn die Abtastung bei niedriger Geschwindigkeit ausgeführt wird, ist es möglich, die Erfassung der optischen Phasenschwankungen des zu messenden Signals zu implementieren und die Abtastung (d. h. Signalmessung) und Analyse des Signals einfach und kostengünstig zu implementieren.
Figurenliste

1 ist ein Flussdiagramm zur Erläuterung eines Abtastverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung;
2 ist ein Blockdiagramm zur Erläuterung eines Abtastsystems gemäß der vorliegenden Erfindung;
3 ist ein Blockdiagramm zur Erläuterung eines anderen Abtastsystems gemäß der vorliegenden Erfindung;
4 ist eine Figur, die einen Teil eines bevorzugten Beispiels dieses Abtastsystems zeigt, das einen Referenzsignalschwankungs-Erfassungsabschnitt beinhaltet;
5 ist ein Blockdiagramm zur Erläuterung eines weiteren Abtastsystems der vorliegenden Erfindung;
6 ist ein Blockdiagramm, das Komponenten zum Bereitstellen einer Zeitverzögerung zeigt;
7 ist ein weiteres Blockdiagramm, das Komponenten zum Bereitstellen einer Zeitverzögerung zeigt;
8 ist ein Blockdiagramm, das ein Überwachungssystem für ein QPSK-Signal zeigt, das die duale Abtasttechnik der vorliegenden Erfindung anwendet;
9 ist eine Figur zur Erläuterung kohärenter Abtastung;
10 ist eine weitere Figur zur Erläuterung kohärenter Abtastung;
11 ist eine Figur, die ein Beispiel einer gemessenen Konstellation zeigt;
12 ist eine weitere Figur, die ein Beispiel einer gemessenen Konstellation zeigt; und
13 ist eine Figur, die eine Fehlervektorgröße (Error Vector Magnitude, EVM) zeigt, die für Laserphasenrauschen beobachtet wird, wenn Phasenrauschen zu dem vorstehend beschriebenen Emulator hinzugefügt wurde.

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Ausführungsformen der Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die nachfolgend erläuterten Ausführungsformen beschränkt; geeignete Variationen der folgenden Ausführungsformen, die für qualifizierte Fachleute naheliegend sind, werden als ebenso in diesen Bereich fallend angesehen.
1 ist ein Flussdiagramm zur Erläuterung des Abtastverfahrens der vorliegenden Erfindung. „S“ in der Figur bezeichnet einen Schritt (d. h. einen Prozess); diese Prozesse sind konzeptionelle Konstrukte zur Erläuterung des Abtastverfahrens der vorliegenden Erfindung und sind nicht notwendigerweise in der gezeigten Reihenfolge auszuführen. Dieses Abtastverfahren erhält die Amplitudenschwankungen, die Phasenschwankungen und die Frequenzschwankungen eines zu messenden Signals und beinhaltet die verschiedenen in 1 beschriebenen Prozesse.
Der Hauptabtastprozess (S110)
Der Hauptabtastprozess ist ein Prozess zum Erhalten von Abtastpunkten mit einer Wiederholungsperiode von der Hälfte oder weniger des Frequenzbandes des zu messenden Signals, das Gegenstand der Messung ist. „Erhalten von Abtastpunkten“ bedeutet das Ausführen einer Messung (d. h. eine Abtastung) und das Erhalten von Daten verschiedener Typen zu diesen Zeitpunkten. Das zu messende Signal und ein Referenzsignal können optische Signale, drahtlose Signale oder elektrische Signale sein. Ein bevorzugtes Beispiel des zu messenden Signals ist ein kohärentes Signal, und insbesondere ist es vorzugsweise ein kohärentes optisches Signal oder ein kohärentes Hochgeschwindigkeitssignal. Ein konkretes Beispiel eines kohärenten Signals ist ein kohärentes Signal von 100 Gigabit/Sekunde; und ein kohärentes Signal von 1000 Gigabit/Sekunde oder mehr wäre ebenfalls akzeptabel. Beispiele für Signale sind ein optisches PSK-Signal, ein optisches QAM-Signal, ein optisches ASK-Signal, ein optisches FSK-Signal, ein optisches CPFSK-Signal, ein optisches APSK-Signal und ein optisches MSK-Signal (siehe japanisches Patent 5099506 ). Und Beispiele für Referenzlicht sind kontinuierliches (CW-) Licht, Impulslicht und optische Kammsignale (siehe die japanischen Patente 5665038 und 5299859 ).
Beim Hauptabtastprozess werden beispielsweise für ein Signal, bei dem das zu messende Signal und das Referenzsignal miteinander gemischt werden, die Amplitude, die Phase und die Frequenz des zu messenden Signals und des Referenzsignals gemessen. Zu diesem Zeitpunkt könnten auch die Zeiten gespeichert werden, zu denen die Hauptabtastung ausgeführt wird. Es versteht sich, dass es möglich wäre, dass sämtliche Amplituden, Phasen und Frequenzen gemessen werden, oder dass eine oder mehrere von diesen gemessen werden, oder dass ein oder mehrere andere Faktoren ebenfalls gemessen werden.
Das „Frequenzband“ des zu messenden Signals steht für den Frequenzbereich zwischen der niedrigsten Frequenz und der höchsten Frequenz des Signals, das für die Übertragung angewendet wird. Das Frequenzband könnte auch ein Wert sein, der gemäß des Typs des zu messenden Signals bestimmt wird.
Beispiele für das Frequenzband des zu messenden Signals sind 106 MHz und 48 MHz. Das Frequenzband des zu messenden Signals kann zwischen 1 Hz und einschließlich 10 THz liegen oder zwischen 1 MHz und einschließlich 1 THz liegen oder zwischen 1 MHz und einschließlich 1 GHz liegen oder zwischen 1 MHz und 100 MHz liegen. Es wäre auch akzeptabel, dass das Frequenzband des zu messenden Signals größer oder gleich der DC-Frequenz (0 Hz) ist.
Der Hauptabtastvorgang wird mit einer Wiederholungsperiode von der Hälfte oder weniger des Frequenzbandes des zu messenden Signals, d. h. des Signals, das Gegenstand der Messung ist, ausgeführt. Diese Periode kann auch 1/3 oder weniger, 1/10 oder weniger oder 1/20 oder weniger von der Frequenz des zu messenden Signals betragen. Wenn die Abtastung bei niedriger Frequenz ausgeführt wird, ist es möglich, die Wärmeerzeugung der Schaltung zu reduzieren, da die Häufigkeit, mit der die Verarbeitung ausgeführt wird, reduziert wird, und als Ergebnis ist es möglich, Schwankungen oder Verzerrungen aufgrund von Erwärmung zu verringern.
Die Abtastung kann durch Anwenden einer Abtastvorrichtung eines an sich bekannten Typs ausgeführt werden.
Der Unterabtastprozess (S120)
Der Unterabtastprozess (S120) ist ein Prozess zum Ausführen einer Abtastung an Punkten, die von den Hauptabtastpunkten getrennt sind, und zum Erhalten dieser Unterabtastpunkte.
Die Unterabtastung kann in demselben Zyklus wie die Hauptabtastung ausgeführt werden, oder sie kann nicht in dem gleichen Zyklus ausgeführt werden. Außerdem können die Unterabtastpunkte entweder zeitlich vor den Hauptabtastpunkten oder danach liegen. Während die Figur schematisch zeigt, dass der Unterabtastprozess (S120) nach dem Hauptabtastprozess ausgeführt wird (S 110), werden diese Prozesse normalerweise parallel (d. h. gleichzeitig) ausgeführt.
Bei dem Unterabtastprozess werden beispielsweise für ein Signal, bei dem das zu messende Signal und das Referenzsignal miteinander gemischt werden, die Amplitude, die Phase und die Frequenz des zu messenden Signals und des Referenzsignals gemessen. Zu diesem Zeitpunkt können auch die Zeiten gespeichert werden, zu denen die Unterabtastung ausgeführt wurde. Es versteht sich, dass es möglich wäre, dass sämtliche Amplituden, Phasen und Frequenzen gemessen werden, oder dass eine oder mehrere von diesen gemessen werden, oder dass ein oder mehrere andere Faktoren ebenfalls gemessen werden.
Es ist wünschenswert, dass die Zeitdifferenz (Δt) jedes Unterabtastpunkts relativ zu einem Hauptabtastpunkt kurz ist. Konkret ist es wünschenswert, dass die Phasenschwankung zwischen dem Referenzsignal an dem Hauptabtastpunkt und an dem Unterabtastpunkt im Bereich von 1/10 oder weniger liegt. Diese Tatsache, dass die Phasenschwankung des Referenzsignals an dem Hauptabtastpunkt und an dem Unterabtastpunkt im Bereich von 1/10 oder weniger liegt, bedeutet, dass der Wert, der durch Subtrahieren der kleineren unter den Phasen des Referenzsignals an dem Hauptabtastpunkt und an dem Unterabtastpunkt von der größeren davon, und dann Dividieren durch die größere davon erhalten wird, 1/10 oder weniger beträgt. Diese Phasenvariation kann auf 1/15 oder weniger, 1/20 oder weniger, 1/50 oder weniger oder 1/100 oder weniger eingestellt werden. Die vorstehende Beschreibung ist ein Beispiel zum Einstellen der Zeitdifferenz (Δt) gemäß beispielsweise der Phasenschwankung, und es wäre auch akzeptabel, die Zeitdifferenz durch Anwenden der Amplitudenschwankung oder der Frequenzschwankung einzustellen, statt die Phasenschwankung anzuwenden. Da die Größe der Phasenschwankung im Vergleich zu der Amplitudenschwankung oder der Frequenzschwankung groß ist, kann dementsprechend, vorausgesetzt, dass die Phasenschwankung ein vorbestimmter Wert oder kleiner ist, statistisch abgeleitet werden, dass die Amplitudenschwankung und die Frequenzschwankung nicht größer als dieser Wert sind. Aufgrund dessen ist es wünschenswert, wenn die Zeitdifferenz (Δt) durch Anwenden eines beliebigen der vorstehenden Schwankungswerte gesteuert wird, die Zeitdifferenz (Δt) durch Anwenden des Wertes der Phasenschwankung zu steuern. Es wäre jedoch natürlich auch akzeptabel, die Zeitdifferenz (Δt) so einzustellen, dass zwei oder mehr der Phasenschwankungen, der Amplitudenschwankungen und der Frequenzschwankungen des Referenzsignals 1/10 oder weniger, (1/15 oder weniger, 1/20 oder weniger, 1/50 oder weniger oder 1/100 oder weniger betragen).
Wenn eine Hypothese auf der Grundlage des gemessenen Schwankungsbetrags der Zeitdifferenz (Δt) formuliert wurde, ist es auch möglich, Beträge in statistischen Tests verschiedener Typen (zum Beispiel einen t-Test) einzustellen, um in einen Zurückweisungsbereich einzutreten und zu einem Betrag zu werden, bei der die Hypothese zurückgewiesen wird.
Wenn die vorstehend beschriebene Zeitdifferenz qualitativ ausgedrückt wird, soll die Zeitdifferenz zwischen den Hauptabtastpunkten und den Unterabtastpunkten kürzer sein als die Kohärenzzeit des zu messenden Signals (d. h. die Kohärenzzeit der Schwebungskomponente zwischen dem zu messenden Signal und dem Referenzsignal). Wenn das zu messende Signal und das Referenzsignal als kontinuierliches Licht genommen werden, dann kann die an dem Hauptabtastpunkt und dem Unterabtastpunkt gemessene optische Phasendifferenz, wenn der Phasenschwankungsbetrag kleiner als oder gleich plus oder minus π ist, als der Betrag der Variation (d. h. der Schwankungsbetrag) der optischen Phase angesehen werden.
Die Anzahl von Unterabtastpunkten für jeden einzelnen Hauptabtastpunkt kann eins sein oder kann zwei oder mehr betragen. Wenn die Anzahl von Unterabtastpunkten für jeden einzelnen Hauptabtastpunkt zwei beträgt, besteht der technische Vorteil, dass es möglich ist, eine Messung eines Signals auszuführen, das in Bezug auf die Zeitachse asymmetrisch ist. Darüber hinaus bedeutet in diesem Fall, wenn eine Dreipunktmessung ausgeführt wird, bei der es möglich ist, Gewichtungen aufgrund einer Messung an drei Punkten zuzuweisen, die Tatsache, dass es möglich ist, anomale Werte als nicht zu verwendende Punkte zu behandeln, dass es möglich ist, die Messgenauigkeit zu verbessern.
Egal ob die Zeitdifferenz (Δt) der Unterabtastpunkte relativ zu ihren Hauptabtastpunkten kurz ist oder nicht, ist es möglich, die Abtastung in geeigneter Weise durch Anwenden der nachfolgend beschriebenen Verarbeitung auszuführen.
Die Unterabtastung kann durch Anwenden einer an sich bekannten Abtastvorrichtung ausgeführt werden. Die Unterabtastung könnte durchgeführt werden, indem dieselbe Abtastvorrichtung wie jene angewendet wird, die für die Hauptabtastung angewendet wird, oder indem eine andere Abtastvorrichtung als die Unterabtastvorrichtung angewendet wird. In jedem Fall ist es wünschenswert, dass alle Ergebnisse der Abtastung zu einer einzelnen Signalverarbeitungsvorrichtung (zum Beispiel einem Computer) gesendet werden.
Prozess zum Erhalten der Differenzen oder der Verhältnisse Zwischen dem zu messenden Signal und dem Referenzsignal (S 130)
Der Prozess (S130) zum Erhalten der Differenzen oder der Verhältnisse zwischen dem zu messenden Signal und dem Referenzsignal ist ein Prozess zum Erhalten der Amplitudendifferenz oder des Amplitudenverhältnisses zwischen dem zu messenden Signal und dem Referenzsignal an jedem Abtastpunkt (d. h. an jedem Hauptabtastpunkt und jedem Unterabtastpunkt) oder deren Phasendifferenz oder deren Phasenverhältnis und deren Frequenzdifferenz oder deren Frequenzverhältnis. Konkreter ausgedrückt ist dies, da ein Unterabtastpunkt oder eine Vielzahl von Unterabtastpunkten entsprechend jedem der Hauptabtastpunkte vorhanden ist, ein Prozess zum Erhalten der Amplitudendifferenz, der Phasendifferenz und der Frequenzdifferenz oder alternativ des Amplitudenverhältnisses, des Phasenverhältnisses und des Frequenzverhältnisses zwischen dem zu messenden Signal und dem Referenzsignal durch Anwenden der Abtastdaten (die Amplituden-, Phasen- und Frequenzwerte des zu messenden Signals und des Referenzsignals) für die Hauptabtastpunkte und die Unterabtastpunkte. Die Amplitudendifferenzen, die Phasendifferenzen und die Frequenzdifferenzen sind die Differenzen zwischen den Amplituden, den Phasen und den Frequenzen des zu messenden Signals und des Referenzsignals. Und die Amplitudenverhältnisse, die Phasenverhältnisse und die Frequenzverhältnisse sind die Verhältnisse zwischen den Amplituden, den Phasen und den Frequenzen des zu messenden Signals und des Referenzsignals. Beispielsweise können die Amplitudendifferenzen zwischen dem zu messenden Signal und dem Referenzsignal erhalten werden, indem die Differenzen zwischen den Amplituden des zu messenden Signals und den Amplituden des Referenzsignals an Hauptabtastpunkten oder an Unterabtastpunkten erhalten werden. Und die Amplitudenverhältnisse zwischen dem zu messenden Signal und dem Referenzsignal können durch Dividieren der Amplituden des zu messenden Signals durch die Amplituden des Referenzsignals an Hauptabtastpunkten oder an Unterabtastpunkten erhalten werden.
Eine bevorzugte Version des Abtastverfahrens der vorliegenden Erfindung beinhaltet ferner die folgenden Prozesse:

PROZESS ZUM ERHALTEN DER AMPLITUDENSCHWANKUNG, DER PHASENSCHWANKUNG UND DER FREQUENZSCHWANKUNG DES REFERENZSIGNALS ZWISCHEN DEN HAUPTABTASTPUNKTEN UND DEN UNTERABTASTPUNKTEN (S131) und
PROZESS ZUM ERHALTEN VON ABTASTKORREKTURWERTEN FÜR DIE HAUPTABTASTPUNKTE UND DIE UNTERABTASTPUNKTE DURCH ANWENDEN DER AMPLITUDENSCHWANKUNGEN, DER PHASENSCHWANKUNGEN UND DER FREQUENZSCHWANKUNGEN DES REFERENZSIGNALS, DIE ERHALTEN WURDEN (S133)

Prozess zum Erhalten der Schwankung des Referenzsignals (S131)
Der Prozess zum Erhalten der Schwankung des Referenzsignals ist ein Prozess zum Erhalten der Amplitudenschwankungen, der Phasenschwankungen und der Frequenzschwankungen des Referenzsignals zwischen den Hauptabtastpunkten und den Unterabtastpunkten. In diesem Prozess werden beispielsweise die Phasenschwankungen des Referenzsignals zwischen den Hauptabtastpunkten und den Unterabtastpunkten tatsächlich gemessen; und es wäre auch möglich, aus den tatsächlich gemessenen Werten die Amplitudenschwankungen und die Phasenschwankungen zu erhalten. Es wäre auch akzeptabel zu veranlassen, dass die anderen Schwankungen statistisch aus den tatsächlich gemessenen Werten geschätzt werden oder dass die den Phasenschwankungen entsprechenden Amplitudenschwankungen und/oder Frequenzschwankungen im Voraus gespeichert werden und die Amplitudenschwankungen und/oder Frequenzschwankungen durch Anwenden der tatsächlich gemessenen Phasenschwankungen erhalten werden. In ähnlicher Weise wäre es auch akzeptabel, die Amplitudenschwankungen oder die Frequenzschwankungen tatsächlich zu messen und die anderen Schwankungen daraus zu erhalten.
Prozess zum Erhalten der Abtastkorrekturwerte (S133)
Der Prozess zum Erhalten der Abtastkorrekturwerte (S133) ist ein Prozess zum Erhalten von Abtastkorrekturwerten an den Hauptabtastpunkten und an den Unterabtastpunkten durch Anwenden der Amplitudenschwankungen, der Phasenschwankungen und der Frequenzschwankungen des Referenzsignals, die in dem vorstehend beschriebenen Prozess (S131) zum Erhalten der Schwankungen des Referenzsignals erhalten wurden.
Prozess zum Erhalten der Zeitdifferenzen (ΔT) (S140)
Der Prozess zum Erhalten der Zeitdifferenzen (Δt) (S140) ist ein Prozess zum Erhalten der Zeitdifferenzen (Δt) zwischen den Hauptabtastpunkten und den Unterabtastpunkten.
In diesem Prozess wäre es akzeptabel, wenn die Hauptabtastpunkte und die Unterabtastpunkte mit einer im Voraus eingestellten Zeitdifferenz abgetastet werden, diese Zeitdifferenzen (Δt) zwischen den Hauptabtastpunkten und den Unterabtastpunkten durch Anwenden dieser eingestellten Zeitdifferenz abzuleiten. Außerdem wäre es auch akzeptabel zu veranlassen, die Abtastzeiten der Hauptabtastpunkte und der Unterabtastpunkte zu messen und ihre Zeitdifferenzen (Δt) durch Anwenden der Differenzen zwischen ihnen abzuleiten.
Prozess zum Erhalten der Differenzen zwischen den Hauptabtastpunkten und den Unterabtastpunkten (S150)
Der Prozess zum Erhalten der Differenzen zwischen den Hauptabtastpunkten und den Unterabtastpunkten (S150) ist ein Prozess zum Erhalten der Amplitudendifferenzen (ΔA), der Phasendifferenzen (Δφ) und der Frequenzdifferenzen (Δf) zwischen den Hauptabtastpunkten und den Unterabtastpunkten. Anders ausgedrückt ist dieser Prozess ein Prozess zum Erhalten der Amplitudendifferenzen oder -verhältnisse des zu messenden Signals und des Referenzsignals (ΔA), deren Phasendifferenzen oder -verhältnisse (Δφ) und deren Frequenzdifferenzen oder -verhältnisse (Δf) für die Hauptabtastpunkte und für die Unterabtastpunkte. Anders gesagt werden in dem Prozess (S130) zum Erhalten der Differenzen zwischen dem zu messenden Signal und dem Referenzsignal, da die Amplitudendifferenzen oder -verhältnisse zwischen dem zu messenden Signal und dem Referenzsignal an den Hauptabtastpunkten, deren Phasendifferenzen oder -verhältnisse und deren Frequenzdifferenzen oder -verhältnisse, und/oder die Amplitudendifferenzen oder -verhältnisse zwischen dem zu messenden Signal und dem Referenzsignal an den Unterabtastpunkten, deren Phasendifferenzen oder -verhältnisse und deren Frequenzdifferenzen oder -verhältnisse erhalten werden, dementsprechend die den Hauptabtastpunkten entsprechenden Amplitudendifferenzen oder -verhältnisse der Unterabtastpunkte, deren Phasendifferenzen oder -verhältnisse und deren Frequenzdifferenzen oder -verhältnisse miteinander verglichen und ihre Amplitudendifferenzen (ΔA), ihre Phasendifferenzen (Δφ) und ihre Frequenzdifferenzen (Δf), welche die Differenzen zwischen ihnen sind, dadurch erhalten.
Es wäre auch akzeptabel, die Amplitudendifferenzen (ΔA), die Phasendifferenzen (Δφ) und die Frequenzdifferenzen (Δf) der Hauptabtastpunkte und der Unterabtastpunkte durch Anwenden der Abtastkorrekturwerte und der Amplitudendifferenzen oder -verhältnisse, der Phasendifferenzen oder -verhältnisse und der Frequenzdifferenzen oder -verhältnisse des zu messenden Signals und des Referenzsignals an jedem der Abtastpunkte zu erhalten.
Prozess zum Erhalten der Amplitudenschwankungen, der Phasenschwankungen und der Frequenzschwankungen des zu messenden Signals (S160)
Der Prozess zum Erhalten der Amplitudenschwankungen, der Phasenschwankungen und der Frequenzschwankungen des zu messenden Signals (S160) ist ein Prozess zum Erhalten der Amplitudenschwankungen, der Phasenschwankungen und der Frequenzschwankungen des zu messenden Signals durch Anwenden der Zeitdifferenzen (Δt), der Amplitudendifferenzen (ΔA), der Phasendifferenzen (Δφ) und der Frequenzdifferenzen (Δf) der Hauptabtastpunkte und der Unterabtastpunkte.
In einer bevorzugten Variation des Abtastverfahrens der vorliegenden Erfindung sind zwei Unterabtastpunkte für jeden der Hauptabtastpunkte vorhanden. Wenn zwei Unterabtastpunkte vorhanden sind, dann ist es möglich, Unterabtastpunkte, deren Werte im Vergleich zu den Werten an den Hauptabtastpunkten anomal sind, aus dem Messprozess auszuschließen. Darüber hinaus ist es möglich, wenn zwei Unterabtastpunkte vorhanden sind, genauere Schwankungswerte zu Erhalten, da Messwerte an drei Punkten, einschließlich jedes der Hauptabtastpunkte, erhalten werden.
Als Nächstes werden die Verzerrungsbeträge (d. h. Kompensationswerte) des empfangenen zu messenden Signals durch Anwenden von einem oder zwei oder mehreren beliebigen Schwankungsbeträgen des zu messenden Signals erhalten, die somit erhalten wurden, d. h. die Amplitudenschwankungen, die Phasenschwankungen und die Frequenzschwankungen. Dieser Prozess des Erhaltens der Verzerrungsbeträge (d. h. Kompensationswerte) des zu messenden Signals auf der Grundlage seiner Amplitudenschwankungen, seiner Phasenschwankungen und seiner Frequenzschwankungen ist an sich bekannt. Anders gesagt, da die Schwankungswerte Verzerrungen des Signals darstellen, wird es dementsprechend möglich, wenn nur diese Verzerrungsbeträge kompensiert werden, das ursprüngliche Signal zu rekonstruieren (d. h. zu demodulieren), wobei die Verzerrungskomponenten entfernt werden.
Anders gesagt wird die vorliegende Erfindung zum Erhalten der Verzerrungsbeträge des zu messenden Signals (d. h. der Kompensationswerte) durch Anwenden der wie vorstehend beschrieben erhaltenen Amplitudenschwankungen, der Phasenschwankungen und der Frequenzschwankungen des zu messenden Signals verwendet. Und es wäre auch akzeptabel, die Verzerrung des zu messenden Signals durch Anwenden der auf diese Weise erhaltenen Verzerrungsbeträge (d. h. der Kompensationswerte) des zu messenden Signals zu kompensieren oder, wenn das zu messende Signal gemessen wird, die Verzerrung zu korrigieren, wodurch das zu messende Signal erhalten wird.
Weiterhin kann die vorliegende Erfindung auch einen Prozess zum Erhalten einer Transferfunktion für das Übertragungsmedium durch Anwenden der Verzerrungsbeträge (d. h. der Kompensationswerte) beinhalten, die wie vorstehend beschrieben erhalten wurden. Wenn eine Transferfunktion für das Übertragungsmedium erhalten wird, dann wird es möglich, Verzerrungsbeträge (d. h. die Kompensationswerte) zu prognostizieren, wenn in der Zukunft ein anderes zu messendes Signal demoduliert wird, vorausgesetzt, es wird das gleiche Übertragungsmedium angewendet.
Als nächstes wird die Erfindung dieser Anmeldung in Bezug auf ein Abtastsystem erläutert.
2 ist ein Blockdiagramm zur Erläuterung des Abtastsystems der vorliegenden Erfindung.
Wie in 2 gezeigt, umfasst dieses Abtastsystem einen Mischabschnitt 17, einen Zeitverzögerungssteuerungsabschnitt 19, einen Abtastabschnitt 21 und einen Signalverarbeitungsabschnitt 23. In 2 werden optische Signale durch den Mischabschnitt gemischt. Jedoch wäre es auch akzeptabel zu veranlassen, eine photoelektrische Umwandlung bei den optischen Signalen auszuführen und diese als elektrische Signale zu verarbeiten.
Der Mischabschnitt 17 ist ein Abschnitt, der in dem Übertragungspfad 13 verbunden ist, entlang dessen das zu messende Signal 11 übertragen wird, und der das entlang des Übertragungspfads 13 übertragene zu messende Signal 11 mit einem Referenzsignal 15 mischt. Wenn ein optisches Signal gehandhabt wird, dann kann der Mischabschnitt ein Koppler oder ein komplexer optischer Mischer sein. Darüber hinaus kann außer einem homodynen Mischer ein heterodyner Mischer oder ein rein optischer Mischer für den Mischabschnitt 17 verwendet werden. Der Zeitverzögerungssteuerungsabschnitt 19 ist ein Element zum Erhalten von Hauptabtastpunkten mit einer Wiederholungsperiode von der Hälfte oder weniger des Frequenzbandes des zu messenden Signals aus dem zu messenden Signal und dem Referenzsignal, die miteinander gemischt wurden, und zum Ausführen einer Abtastung zum Erhalten von Unterabtastpunkten, die von diesen Hauptabtastpunkten getrennt sind. In dem in 2 gezeigten Beispiel sind die optischen Signale verzweigt, und jedes der verzweigten Signale ist einer Zeitverzögerung unterworfen. Die Zeitverzögerung kann durch Einstellen der optischen Pfadlänge geändert werden, oder alternativ kann dem Signal durch Anwenden eines an sich bekannten Verfahrens eine vorbestimmte Zeitverzögerung auferlegt werden, wie beispielsweise ein elektrisches Verfahren zum Anlegen einer Spannung an den Wellenleiter oder Ändern der Temperatur des Wellenleiters oder dergleichen.
Der Abtastabschnitt 21 ist ein Abschnitt zum Erhalten der Differenz oder des Verhältnisses der Amplituden des zu messenden Signals und des Referenzsignals und der Differenz oder des Verhältnisses ihrer Phasen und der Differenz oder des Verhältnisses ihrer Frequenzen für jeden Abtastpunkt (d. h. für jeden Hauptabtastpunkt und jeden Unterabtastpunkt). Der Abtastabschnitt 21 beinhaltet ein Detektionssystem, wie z. B. einen Abtaster oder dergleichen, so dass er in der Lage ist, die gewünschte Information zu messen. Ein an sich bekannter Typ von Abtaster ist ein Beispiel für einen solchen Abtastabschnitt 21. Es ist wünschenswert, dass ein derartiger Abtaster ein Band aufweist, das mindestens so breit wie das Frequenzband des zu messenden Signals ist (d. h. ein Band, welches das Frequenzband des zu messenden Signals abdeckt). Wenn das Band des Abtasters schmaler ist als das Frequenzband des zu messenden Signals, dann ist es wünschenswert, dass es eine Verzerrung des zu messenden Signals erlaubt oder ferner mit einem Mechanismus versehen ist, der eine solche Verzerrung kompensiert.
Der Signalverarbeitungsabschnitt 23 ist ein Element zum Erhalten der Zeitdifferenzen (Δt), der Amplitudendifferenzen (ΔA) und der Phasendifferenzen (Δφ) zwischen den Hauptabtastpunkten und den Unterabtastpunkten und zum Erhalten der Amplitudenschwankungen, der Phasenschwankungen und der Frequenzschwankungen des zu messenden Signals durch Anwenden dieser Zeitdifferenzen (Δt), Amplitudendifferenzen (ΔA) und Phasendifferenzen (Δφ) zwischen den Hauptabtastpunkten und den Unterabtastpunkten. Ein Beispiel für den Signalverarbeitungsabschnitt 23 ist ein Computer. Neben einer Ein-/Ausgabeeinheit umfasst ein solcher Computer eine Speichereinheit, eine Recheneinheit und eine Steuereinheit und ist auf der Grundlage von Befehlen in einem Steuerprogramm in der Lage, erforderliche Informationen auszulesen, Berechnungen verschiedenen Typs auszuführen, die Ergebnisse in einer geeigneten Speichereinheit zu speichern und die Ergebnisse seiner Berechnungen aus der Ein-/Ausgabeeinheit auszugeben.
3 ist ein anderes Blockdiagramm zur Erläuterung eines Abtastsystems der vorliegenden Erfindung. In diesem Beispiel werden ein elektrisches Signal und ein Referenzsignal in einen komplexen Mischer eingegeben und durch den komplexen Mischer gemischt. Die nachfolgende Verarbeitung ist die gleiche wie in dem Fall des Systems aus 2.
4 ist eine Figur, die einen Teil eines bevorzugten Beispiels dieses Abtastsystems zeigt, das einen Referenzsignalschwankungs-Erfassungsabschnitt beinhaltet. Dieses Abtastsystem umfasst ferner einen Referenzsignalschwankungs-Erfassungsabschnitt 27, der die Amplitudenschwankungen, die Phasenschwankungen und die Frequenzschwankungen des Referenzsignals zwischen den Hauptabtastpunkten und den Unterabtastpunkten erhält, und einen Kompensationsabschnitt 29, der das von dem Abtastabschnitt 21 oder dem Signalverarbeitungsabschnitt 23 abgetastete Abtastsignal durch Anwenden der Amplitudenschwankungen, der Phasenschwankungen und der Frequenzschwankungen des Referenzsignals kompensiert. Da der Kompensationsabschnitt 29 beinhaltet ist, wird dieses System dementsprechend in der Lage sein, Schwankungen des Referenzsignals zu kompensieren. Ein Abtastsystem, das einen Kompensationsabschnitt beinhaltet, ist an sich bekannt, wie beispielsweise in der japanischen Patentveröffentlichung 5,598,958 und der japanischen Patentveröffentlichung 5,522,572 beschrieben. Ein Feedback-Signal in 4 wird beispielsweise von dem Signalverarbeitungsabschnitt 23 oder von dem Kompensationsabschnitt 27 aus 2 oder 3 ausgegeben. Das Feedback-Signal aus 4 könnte auch durch Berechnen der Kompensationswerte durch Anwenden der Amplituden und der Amplitudenschwankungen des Referenzsignals, der Phasen und der Phasenschwankungen des Referenzsignals und der Frequenzen und der Frequenzschwankungen des Referenzsignals und durch Anwenden dieser Kompensationswerte als Feedback-Signal erhalten werden. Es wäre auch möglich, dass Messwerte von separat bereitgestellten Sensoren einer Berechnungsverarbeitung durch den Signalverarbeitungsabschnitt unterworfen werden und diese Werte als Feedback-Signal angewendet werden. Da Informationen, die sich auf die Werte und die Schwankungen des Referenzsignals beziehen, in dem Feedback-Signal beinhaltet sind, kann dementsprechend eine geeignete Kompensation durch Verwenden dieser Werte ausgeführt werden. Es wäre auch möglich zu veranlassen, diese Kompensation durch Kompensieren des Eingangssignals selbst auszuführen, bevor es in die Abtaster eingegeben wird; oder es wäre auch möglich, geeignete Kompensation auf die von den Abtastern ausgegebenen Signale anzuwenden.
5 ist ein Blockdiagramm zur Erläuterung eines anderen Abtastsystems gemäß der vorliegenden Erfindung. Wie in 5 gezeigt, umfasst dieses Abtastsystem 25 einen Zeitverzögerungssteuerungsabschnitt 35, einen Mischabschnitt 39, einen Abtastabschnitt 41 und einen Signalverarbeitungsabschnitt 43. Der Zeitverzögerungssteuerungsabschnitt 35 ist in dem Übertragungspfad 33 verbunden, entlang dessen das zu messende Signal 31 übertragen wird, und ist ein Element zum Erhalten von Hauptabtastpunkten mit einer Wiederholungsperiode von der Hälfte oder weniger des Frequenzbandes des zu messenden Signals und auch zum Erhalten von Unterabtastpunkten durch Ausführen einer Abtastung mit einer vorbestimmten Zeitdifferenz von den Hauptabtastpunkten.
Der Mischabschnitt 39 ist ein Element zum Mischen des zu messenden Signals, das von dem Zeitverzögerungssteuerungsabschnitt 35 ausgegeben wird, mit einem Referenzsignal 37. Der Abtastabschnitt 41 ist ein Element, das an jedem Abtastpunkt die Amplitudendifferenz oder das Amplitudenverhältnis, die Phasendifferenz oder das Phasenverhältnis und die Frequenzdifferenz oder das Frequenzverhältnis des zu messenden Signals und des Referenzsignals erhält. Der Signalverarbeitungsabschnitt 43 ist ein Element zum Erhalten der Zeitdifferenzen (Δt) zwischen den Hauptabtastpunkten und den Unterabtastpunkten, zum Erhalten der Amplitudendifferenzen (ΔA), der Phasendifferenzen (Δφ) und der Frequenzdifferenzen (Δf) zwischen den Hauptabtastpunkten und den Unterabtastpunkten und zum Erhalten der Amplitudenschwankungen, der Phasenschwankungen und der Frequenzschwankungen des zu messenden Signals durch Anwenden der Zeitdifferenzen (Δt), der Amplitudendifferenzen (ΔA), der Phasendifferenzen (Δφ) und der Frequenzdifferenzen (Δf) zwischen den Hauptabtastpunkten und den Unterabtastpunkten.
6 ist ein Blockdiagramm, das Elemente zum Bereitstellen von Zeitverzögerungen zeigt. Dieses Beispiel ist eines, in dem Zeitverzögerungen durch ein anderes Verfahren als das vorstehend erläuterte auf das Signal angewendet werden. In diesem Beispiel werden Signale von einem Mischabschnitt, wie einem komplexen Mischer oder dergleichen, verzweigt, und nach dem Anwenden von Verzögerungen auf jedes der Signale, die somit verzweigt worden sind, wird jedes Signal in einen entsprechenden Abtaster eingegeben. Ein Taktsignal wird in die Abtaster eingegeben, um Synchronisation herzustellen.
7 ist ein weiteres Blockdiagramm, das Komponenten zum Bereitstellen von Zeitverzögerungen zeigt. Dieses Beispiel ist eines, in dem Zeitverzögerungen durch ein anderes Verfahren als das vorstehend erläuterte auf das Signal angewendet werden. In diesem Beispiel werden Signale von einem Mischabschnitt, wie einem komplexen Mischer oder dergleichen, verzweigt, und jedes verzweigte Signal wird in einen entsprechenden Abtaster eingegeben. Andererseits wird das Taktsignal auch zu jedem der Abtaster verzweigt, und ein Verzögerungssignal wird in jedes der verzweigten Taktsignale gemischt, wobei das Ergebnis dann in den jeweiligen Abtaster eingegeben wird.
Das Abtastsystem der vorliegenden Erfindung kann auch Komponenten zum Erhalten der Signalverzerrungsbeträge des zu messenden Signals (d. h. zum Erhalten von Kompensationswerten) beinhalten, indem eine oder zwei oder mehrere der erhaltenen Amplitudenschwankungen, der Phasenschwankungen und der Frequenzschwankungen des zu messenden Signals verwendet werden. Dieser Komponententyp kann Teil des Signalverarbeitungsabschnitts sein oder kann getrennt von dem Signalverarbeitungsabschnitt bereitgestellt sein.
Es wäre akzeptabel zu veranlassen, dass das Abtastsystem der vorliegenden Erfindung eine Verzerrung des zu messenden Signals durch Anwenden des erhaltenen Verzerrungsbetrags des zu messenden Signals (d. h. eines Kompensationswertes) kompensiert, oder einen Demodulationsabschnitt zum Erhalten des zu messenden Signals durch Korrigieren der Verzerrung während des Messens des zu messenden Signals umfasst.
Es wäre auch akzeptabel, zu veranlassen, dass das Abtastsystem der vorliegenden Erfindung ferner einen Medieninformationserfassungsabschnitt umfasst, der durch Anwenden des wie vorstehend beschrieben erhaltenen Verzerrungsbetrags (d. h. des Kompensationswertes) eine Transferfunktion für das Übertragungsmedium erhält.
Ausführungsform Nr. 1
8 ist ein Blockdiagramm, das ein Überwachungssystem für ein QPSK-Signal zeigt, das die duale Abtasttechnik der vorliegenden Erfindung anwendet.
Hier wurde die duale Abtasttechnik der vorliegenden Erfindung durch Anwenden eines Hochgeschwindigkeits-Echtzeit-Oszilloskops und einer Offline-Signalverarbeitung ausgewertet. Mit dieser Vorrichtung wurde ein QPSK-Signal bei 10 GBd, das durch einen I/Q-Modulator auf der Senderseite erzeugt wurde, mit lokalem Licht, das kontinuierliches Licht war, durch Anwenden eines Phasendiversitätssystems (ein 90°-Hybridkoppler nach ausgeglichener Demodulation) gemischt. Die Komponenten I und Q des detektierten Signals wurden mit einem 50 GSa/s-Echtzeit-Oszilloskop beobachtet und wurden an eine Offline-DSP-Einheit gesendet. Die folgenden Funktionen wurden in der Offline-DSP-Einheit emuliert: (a) Erzeugung von Phasenrauschen (optional); (b) duale kohärente Abtastung; und (c) Niedriggeschwindigkeits-DSP zum Schätzen der Trägerphase. In dem ersten Teil wurde das empfangene Signal mit numerisch gesteuertem, lokalem kontinuierlichem Licht gemischt. In diesem Teil wurde, um den Einfluss des Phasenrauschens des Lasers einfach auszuwerten, das homodyne Mischen emuliert, indem das kontinuierliche Licht und ein vorbestimmter Betrag von Phasenrauschen zusammengemischt wurden. In diesem Teil wurde der Laserfrequenzoffset zwischen dem empfangenen Signal und dem lokalen Licht durch Einstellen der Wellenlänge des numerisch gesteuerten lokalen Lichts aufgehoben.
Ein 90°-Hybridoptokoppler trennt ein eingegebenes Signal in seine Q-Komponente und seine I-Komponente. Abtaster detektieren sowohl die Q-Komponente als auch die I-Komponente, in die der Hybridkoppler das Signal getrennt hat. Es können verschiedene Typen von Mehrpegelsignalen, wie QPSK (Quadrature Phase Shift Keying), 16QAM und so weiter, angewendet werden. Konkrete Beispiele für solche Mehrpegelsignale sind 8PSK, 32QAM, 64QAM, 128QAM und 256QAM.
Bei dem optischen Phasendetektorsystem werden die I-Komponente und die Q-Komponente, welche die projektierten Komponenten des empfangenen Signals auf dem optischen Oszillator sind, durch den 90°-Hybridkoppler und anschließende ausgeglichene Demodulation beobachtet.
Um die Trägerphase zurückzugewinnen, werden die beobachteten I- und Q-Komponenten in ein digitales Signalprozessor-(DSP)-System eingegeben. In diesem System wird durch Anwenden eines Satzes elektrischer Abtaster eine Niedriggeschwindigkeitsabtastung bei B/n Hz ausgeführt. In dem DSP-System wird die Trägerphase des empfangenen Systems durch Anwenden der I-Komponente und der Q-Komponente zurückgewonnen, die mit einem digitalen Signalverarbeitungsalgorithmus abgetastet wurden, der der digitalen kohärenten Demodulation ähnelt (S. Tsukamoto, et al., OFC2005, PDP29; C. Zhang et al., OFC'09, OTuG3, 2009; H. Sun et al., Opt. Express 16, Seiten 873-879 (2008)).
In diesem Fall wird durch den DSP eine Detektionsantriebs-Feedback-Technik implementiert. Eine Signalverarbeitung für diesen Typ von Trägerphasenrückgewinnung kann zu geringen Kosten in Echtzeit ausgeführt werden, selbst durch Anwenden eines elektrischen Niedriggeschwindigkeits-DSP, dessen Abtastgeschwindigkeit einige MHz beträgt. Ein solcher DSP weist ein Schleifenfilter zum Erhalten eines Fehlersignals für ein Feedback auf.
In dem nächsten Abschnitt wird eine duale kohärente Abtastung bei 500 MSa/s numerisch emuliert, um das 10 GBd I/Q-Signal, das empfangen wurde, herunterzukonvertieren. In dieser Ausführungsform wurde die Zeitdifferenz τ zwischen der Hauptabtastung und der Unterabtastung auf 9 Nanosekunden eingestellt. Die Konstellation wurde aus dem abwärts abgetasteten I/Q-Signal rekonstruiert, indem eine Verarbeitung mit einem 500 MHz-DSP-Taktsignal ausgeführt wurde. Die Haupt- und Unter-DSPs arbeiteten zusammen, um mit dem Mittelwert der Phase des Trägers übereinzustimmen, wie aus den Hauptsignalen und den Unterabtastsignalen geschätzt. Wenn alle Funktionen implementiert werden, die durch Offline-Verarbeitung in einem tatsächlichen System mit einer realen Vorrichtung emuliert werden, können sie beispielsweise durch Anwenden eines optischen Systems und elektronischer Hardware implementiert werden.
Nimmt man an, dass die Frequenz des Mehrpegelsignals f Hz ist, führt jeder der Abtaster eine Abtastung des Mehrpegelsignals bei f/n Hz aus (wobei n eine ganze Zahl größer als oder gleich 2 ist, mit konkreten Beispiele von n gleich 10² oder größer und 10⁷ oder kleiner, und 5 × 10² oder größer und 10⁵ oder kleiner). Die komplexen Komponenten werden durch diese Abtaster herunterkonvertiert und werden bei niedriger Geschwindigkeit abgetastet. Anders gesagt funktionieren die Niedriggeschwindigkeitsabtaster als Breitbandratenwandler.
Ein digitaler Signalprozessor (DSP) rekonstruiert die jeweiligen komplexen Komponenten elektrisch aus dem durch die Abtaster abgetasteten Mehrpegelsignal.
9 und 10 sind Figuren zur Erläuterung kohärenter Abtastung. 9(a) zeigt die Vollratenabtastung (Überabtastung), wie sie typischerweise bei der digitalen homodynen (intradynen) Detektion angewendet wird, die eine an sich bekannte Technik ist. Die Trägerphase des empfangenen Signals wird auf der Grundlage einer Vielzahl von Abtastpunkten geschätzt, die nacheinander erfasst werden, und zusätzlich zu der Funktion des Erhaltens der Konstellation wird auch die Phasendrift des Trägers aufgrund von Laserphasenrauschen analysiert. Und 9(b) zeigt eine äquivalente Abtastung mit einem einzelnen kohärenten Abtastsystem, das ebenfalls eine an sich bekannte Technik ist. Die Abtastung zum Erhalten der Konstellation wird beispielsweise mit einer ziemlich niedrigen Geschwindigkeit äquivalent zu etwa 10 bis 100 MSa/s ausgeführt. Mit diesem Verfahren ist es jedoch nicht möglich, die Phasenschwankungen an den Abtastpunkten zu ermitteln. Dementsprechend können die Phasenschwankungen des Trägers nicht analysiert werden. Andererseits zeigt 10 das Konzept der dualen Abtastung der vorliegenden Erfindung. Mit diesem Verfahren sind zusätzlich zu den Hauptabtastpunkten „Unter“-Abtastpunkte in vorbestimmten Zeitintervallen von den Hauptabtastpunkten vorhanden. Da diese Unterabtastung innerhalb von Zeitintervallen ausgeführt wird, in denen die Kohärenz des empfangenen Signals aufrechterhalten wird, gibt es dementsprechend keinen Informationsverlust über die relative Phasendifferenz von den Abtastsignalen. Dementsprechend ist es im Vergleich zur Vollratenabtastung bei der bisher bekannten digitalen homodynen Detektion möglich, die Phasendrift des Trägers statistisch durch Anwenden dieser Informationen über die relativen Phasendifferenzen zu Erhalten, selbst wenn der DSP mit einer Taktrate mit eher niedriger Geschwindigkeit betrieben wird.
In dem Beispiel von 10 wird geschätzt, dass ein Wert zwischen der Phase an dem Hauptabtastpunkt und der Phase an dem Unterabtastpunkt die Trägerphase ist.
11 und 12 sind Figuren, die Beispiele von Konstellationen zeigen, wenn ein auf σ=0,012 eingestelltes Phasenrauschen hinzugefügt wurde, wobei σ als die Standardphasenabweichung für jede 20 Pikosekunden definiert wird. 11(a) zeigt eine Konstellation, die durch Anwenden einer intradynen Detektion nach dem Stand der Technik gemessen wurde. Dies war ein Fall, in dem die Anzahl von Abtastpunkten n zum Schätzen der Trägerphase auf 64 eingestellt wurde. Und 11(b) zeigt eine Konstellation, die mit einem einzelnen kohärenten Abtastsystem bei 500 MSa/s gemessen wurde. Mit diesem Verfahren ist es nicht möglich, eine Verfolgung der Phasendrift auszuführen, und aus diesem Ergebnis ist klar ersichtlich, dass die Phasendrift nicht ermittelt wird. Bei diesem Beispiel von N=64, mit diesem Beispiel einer digitalen kohärenten Empfangsvorrichtung wie in 11(c) gezeigt, wird die Konstellation nicht zurückgewonnen, selbst wenn ein Trägerphasenschätzungsalgorithmus angewendet wird, da die Abtastrate im Vergleich zu der Geschwindigkeit der Laserdrift langsam ist.
Andererseits zeigt 12 eine Konstellation, die durch Anwenden des dualen kohärenten Abtastsystems der vorliegenden Erfindung erhalten wurde. Durch Anwenden einer dualen kohärenten Abtastung und eines an sich bekannten digitalen homodynen Empfängers wird die QPSK-Konstellation, die aufgrund einer Laserdrift verloren gegangen ist, klar rekonstruiert.
13 zeigt ein Beispiel einer Fehlervektorgröße (EVM), die für Laserphasenrauschen beobachtet wird, wenn Phasenrauschen zu dem vorstehend beschriebenen Emulator hinzugefügt wurde. Dieses doppelte Diagramm zeigt die Werte, die durch ein digitales Abtastverfahren gemessen werden, sowie die Werte, die durch das duale kohärente Abtastverfahren gemessen werden. Die Diskrepanz zwischen diesen beiden EVM-Typen ist insbesondere in dem Niedrigphasenrauschbereich zu sehen. Dies liegt daran, dass in dem dualen Abtastprozess einerseits der Quadrupolbegriff des ASE-Rauschens oder eines anderen Gaußschen Rauschens auf die Hälfte seines tatsächlichen Wertes geschätzt wird, während andererseits die Laserphasendrift durch den Random-Walk-Rauschprozess akkurat ausgewertet wird. Es wird davon ausgegangen, dass diese Diskrepanz nur durch einen Prozessor korrigiert werden kann, der in der Lage ist, den Beitrag aufgrund des ASE-Rauschens zu Erhalten.
Industrielle Anwendbarkeit
Die vorliegende Erfindung kann auf den Gebieten der optischen Kommunikation, drahtlosen Kommunikation und elektrischen Kommunikation angewendet werden.
Bezugszeichenliste
11: zu messendes Signal; 13: Übertragungspfad; 15: Referenzsignal; 17: Mischabschnitt; 19: Zeitverzögerungssteuerungsabschnitt; 21: Abtastabschnitt; 23: Signalverarbeitungsabschnitt; 25: Abtastsystem; 27: Kompensationsabschnitt; 31: zu messendes Signal; 33: Übertragungspfad; 35: Zeitverzögerungssteuerungsabschnitt; 37: Referenzsignal; 39: Mischabschnitt; 41: Abtastabschnitt; 43: Signalverarbeitungsabschnitt; 45: Abtastsystem.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 5598958 [0006, 0007]
JP 5522572 [0007]
JP 5099506 [0028]
JP 5665038 [0028]
JP 5299859 [0028]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

Nicht-Patent-Dokument Nr. 1: D. Derickson, Preventive Hall PTR, 1998 [0007]
Nicht-Patent-Dokument Nr. 2: H. Takara et al., Electron lett., 1152-1153 (1994) [0007]
S. Tsukamoto, et al., OFC2005, PDP29; C. Zhang et al., OFC'09, OTuG3, 2009; H. Sun et al., Opt. Express 16, Seiten 873-879 (2008)) [0075]

Claims

Abtastverfahren, umfassend: einen Prozess zum Erhalten von Hauptabtastpunkten mit einer Wiederholungsperiode, die die Hälfte oder weniger des Frequenzbandes des zu messenden Signals beträgt, das Gegenstand der Messung ist; einen Prozess zum Erhalten von Unterabtastpunkten durch Ausführen einer Abtastung, die sich von den Hauptabtastpunkten unterscheidet; einen Prozess zum Erhalten der Amplitudendifferenz oder des Amplitudenverhältnisses, der Phasendifferenz oder des Phasenverhältnisses und der Frequenzdifferenz oder des Frequenzverhältnisses des zu messenden Signals und eines Referenzsignals an jedem Abtastpunkt; einen Prozess zum Erhalten der Zeitdifferenzen (Δt) zwischen den Hauptabtastpunkten und den Unterabtastpunkten; einen Prozess zum Erhalten von Amplitudendifferenzen (ΔA), Phasendifferenzen (Δφ) und Frequenzdifferenzen (Δf) zwischen den Hauptabtastpunkten und den Unterabtastpunkten, wobei die Amplitudendifferenzen (ΔA), die Phasendifferenzen (Δφ) und die Frequenzdifferenzen (Δf) jeweils die Amplitudendifferenzen oder Verhältnisdifferenzen des zu messenden Signals und des Referenzsignals, die Phasendifferenzen oder Verhältnisdifferenzen des zu messenden Signals und des Referenzsignals und die Frequenzdifferenzen oder Verhältnisdifferenzen des zu messenden Signals und des Referenzsignals an den Hauptabtastpunkten und den Unterabtastpunkten sind; und einen Prozess zum Erhalten der Amplitudenschwankungen, der Phasenschwankungen und der Frequenzschwankungen des zu messenden Signals durch Anwenden der Zeitdifferenzen (Δt), der Amplitudendifferenzen (ΔA), der Phasendifferenzen (Δφ) und der Frequenzdifferenzen (Δf) zwischen den Hauptabtastpunkten und den Unterabtastpunkten.
Abtastverfahren nach Anspruch 1, wobei zwei Unterabtastpunkte für jeden der Hauptabtastpunkte vorhanden sind.
Abtastverfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend: einen Prozess zum Erhalten der Amplitudenschwankungen, der Phasenschwankungen und der Frequenzschwankungen des Referenzsignals zwischen den Hauptabtastpunkten und den Unterabtastpunkten; und einen Prozess zum Erhalten von Abtastkorrekturwerten an den Hauptabtastpunkten und den Unterabtastpunkten durch Anwenden der Amplitudenschwankungen, der Phasenschwankungen und der Frequenzschwankungen des Referenzsignals, die erhalten wurden; und wobei der Prozess zum Erhalten der Amplitudendifferenzen (ΔA), der Phasendifferenzen (Δφ) und der Frequenzdifferenzen (Δf) zwischen den Hauptabtastpunkten und den Unterabtastpunkten ein Prozess zum Erhalten der Amplitudendifferenzen (ΔA), der Phasendifferenzen (Δφ) und der Frequenzdifferenzen (Δf) zwischen den Hauptabtastpunkten und den Unterabtastpunkten durch Anwenden der Abtastkorrekturwerte und der Amplitudendifferenzen, der Phasendifferenzen und der Frequenzdifferenzen zwischen dem zu messenden Signal und dem Referenzsignal an jedem der Abtastpunkte ist.
Abtastsystem (25), umfassend: einen Mischabschnitt (17), der in einem Übertragungspfad (13) verbunden ist, entlang dessen ein zu messendes Signal (11) übertragen wird, und der das entlang des Übertragungspfads (13) übertragene Signal (11) und ein Referenzsignal (15) mischt; einen Zeitverzögerungssteuerungsabschnitt (19) zum Erhalten von Hauptabtastpunkten, aus dem zu messenden Signal und dem Referenzsignal, die durch den Mischabschnitt (17) gemischt wurden, mit einer Wiederholungsperiode, die die Hälfte oder weniger des Frequenzbandes des zu messenden Signals beträgt, und Erhalten von Unterabtastpunkten, bei denen eine Abtastung ausgeführt wird, die sich von den Hauptabtastpunkten unterscheidet; einen Abtastabschnitt (21), der an jedem Abtastpunkt die Amplitudendifferenz oder das Amplitudenverhältnis, die Phasendifferenz oder das Phasendifferenz und die Frequenzdifferenz oder das Frequenzverhältnis des zu messenden Signals und des Referenzsignals erhält; und einen Signalverarbeitungsabschnitt (23); und wobei der Signalverarbeitungsabschnitt (23): die Zeitdifferenzen (Δt) zwischen den Hauptabtastpunkten und den Unterabtastpunkten erhält; Amplitudendifferenzen (ΔA), die die Amplitudendifferenzen oder Verhältnisdifferenzen des zu messenden Signals und des Referenzsignals an den Hauptabtastpunkten und den Unterabtastpunkten sind, Phasendifferenzen (Δφ), die die Phasendifferenzen oder Verhältnisdifferenzen des zu messenden Signals und des Referenzsignals an den Hauptabtastpunkten und den Unterabtastpunkten sind, und Frequenzdifferenzen (Δf), die die Frequenzdifferenzen oder Verhältnisdifferenzen des zu messenden Signals und des Referenzsignals an den Hauptabtastpunkten und den Unterabtastpunkten sind, erhält; und die Amplitudenschwankungen, die Phasenschwankungen und die Frequenzschwankungen des zu messenden Signals durch Anwenden der Zeitdifferenzen (Δt), der Amplitudendifferenzen (ΔA), der Phasendifferenzen (Δφ) und der Frequenzdifferenzen (Δf) zwischen den Hauptabtastpunkten und den Unterabtastpunkten erhält.
Abtastsystem (25) nach Anspruch 4, ferner umfassend: einen Referenzsignalschwankungs-Erfassungsabschnitt (27), der die Amplitudenschwankungen, die Phasenschwankungen und die Frequenzschwankungen des Referenzsignals zwischen den Hauptabtastpunkten und den Unterabtastpunkten erhält; und einen Kompensationsabschnitt (29), der die Abtastsignale kompensiert, die durch den Abtastabschnitt (21) oder den Signalverarbeitungsabschnitt (23) abgetastet wurden, indem die Amplitudenschwankungen, die Phasenschwankungen und die Frequenzschwankungen des Referenzsignals angewendet werden.
Abtastsystem (45), umfassend: einen Zeitverzögerungssteuerungsabschnitt (35), der in einem Übertragungspfad (33) verbunden ist, entlang dessen ein zu messendes Signal (31) übertragen wird, zum Erhalten von Hauptabtastpunkten mit einer Wiederholungsperiode, die die Hälfte oder weniger des Frequenzbandes des zu messenden Signals beträgt, sowie zum Erhalten von Unterabtastpunkten durch Ausführen einer Abtastung mit einer vorbestimmten Zeitdifferenz von den Hauptabtastpunkten; einen Mischabschnitt (39) zum Mischen des von dem Zeitverzögerungssteuerungsabschnitt (35) ausgegebenen Signals und eines Referenzsignals (37); einen Abtastabschnitt (41), der an jedem Abtastpunkt die Amplitudendifferenz oder das Amplitudenverhältnis, die Phasendifferenz oder das Phasenverhältnis und die Frequenzdifferenz oder das Frequenzverhältnis des zu messenden Signals und des Referenzsignals erhält; und einen Signalverarbeitungsabschnitt (43); wobei der Signalverarbeitungsabschnitt (43): die Zeitdifferenzen (Δt) zwischen den Hauptabtastpunkten und den Unterabtastpunkten erhält; Amplitudendifferenzen (ΔA), die die Amplitudendifferenzen oder Verhältnisdifferenzen des zu messenden Signals und des Referenzsignals an den Hauptabtastpunkten und den Unterabtastpunkten sind, Phasendifferenzen (Δφ), die die Phasendifferenzen oder Verhältnisdifferenzen des zu messenden Signals und des Referenzsignals an den Hauptabtastpunkten und den Unterabtastpunkten sind, und Frequenzdifferenzen (Δf), die die Frequenzdifferenzen oder Verhältnisdifferenzen des zu messenden Signals und des Referenzsignals an den Hauptabtastpunkten und den Unterabtastpunkten sind, erhält; und die Amplitudenschwankungen, die Phasenschwankungen und die Frequenzschwankungen des zu messenden Signals durch Anwenden der Zeitdifferenzen (Δt), der Amplitudendifferenzen (ΔA), der Phasendifferenzen (Δφ) und der Frequenzdifferenzen (Δf) zwischen den Hauptabtastpunkten und den Unterabtastpunkten erhält.