JP2002055124A - 波形測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 低いジッタ発生量で、信号波形を任意の分解
精度で測定する。 【解決手段】 繰り返し周期を有する被測定信号を、繰
り返し周期より長い周期を有するサンプリング信号でサ
ンプリングして被測定信号の包絡線波形を求め、包絡線
波形から被測定信号の信号波形を求める。そして、基準
信号入力端子に印加されている基準信号を用いて被測定
信号の繰り返し周波数の１／ｎに等しい周波数を有する
周波数信号を出力する周波数信号発生器１５と、周波数
信号の位相と被測定信号の位相との位相差を検出して位
相差信号として出力する位相比較器１４と、位相比較器
から出力された位相差信号に基づいて被測定信号に位相
同期した基準信号を発生して周波数信号発生器の基準信
号入力端子へ帰還させる電圧制御発振器１７と、電圧制
御発振器から出力される基準信号を用いてサンプリング
信号を発生するサンプリング信号発生手段１８とを備え
ている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、入力された任意の
繰り返し周期を有する被測定信号の信号波形を求める波
形測定装置に関する、

【０００２】

【従来の技術】入力された任意の繰り返し周期を有する
電気信号や光信号等からなる被測定信号の信号波形を測
定する種々の測定手法が提唱されている。しかし、被測
定信号の繰り返し周期、すなわち繰り返し周波数が１０
ＧHzを超える高周波信号の場合、被測定信号の信号波形
を直接オシロスコープ等の表示画面上で観察できないの
で、その波形測定手法の選択範囲は自ずと制限がある。

【０００３】この繰り返し周波数が１０ＧHzを超える被
測定信号の信号波形を測定する代表的手法を図７を用い
て説明する。繰り返し周期Ｔａ（例えば、繰り返し周波
数ｆa＝１０ＧHz）を有する被測定信号ａを、この被測
定信号ａの繰り返し周期Ｔaより長い周期Ｔｂ（例え
ば、繰り返し周波数ｆb＝９９９．９ＭHz）のサンプリ
ング信号ｂでサンプリングする。この場合、繰り返し周
期Ｔa、Ｔｂ相互間の関係を調整して、図７に示すよう
に、時間経過と共に、被測定信号ａの繰り返し周期Ｔａ
内の信号波形におけるサンプリング信号ｂのサンプリン
グ位置が微少時間ΔＴずつずれていくようにする。

【０００４】したがって、このサンプリング信号ｂでサ
ンプリングされた後の被測定信号ｃは、図示するよう
に、サンプリング信号ｂに同期した位置にパルス状波形
が出現する離散的波形となる。そして、この各パルス状
波形の包絡線波形が被測定信号運ａの時間軸方向に拡大
された信号波形ｄとなる。

【０００５】図７に示したサンプリング手法の原理で被
測定信号ａの信号波形ｄを測定する波形測定装置は例え
ば図８に示すように構成されている。繰り返し周期Ｔａ
（繰り返し周波数ｆa）を有する被測定信号ａはサンプ
リング回路１及びタイマ回路２へ入力される。タイマ回
路２は、自己内部に有する基準時間信号を用いて、サン
プリング信号発生回路３へサンプリング信号ｂの各パル
スの発生タイミングを出力する。この場合、サンプリン
グ信号ｂの各パルスの発生タイミングは被測定信号ａの
繰り返し周期Ｔａの開始時刻からΔＴづつずれる必要が
あるので、基準時間信号を入力された被測定信号ａに同
期させている。

【０００６】サンプリング信号発生回路３は、タイマ回
路２から発生タイミングが入力する毎にパルスが発生す
るサンプリング信号ｂをサンプリング回路１へ印加す
る。サンプリング回路１は、入力された被測定信号ａを
サンプリング信号発生回路３から入力されたサンプリン
グ信号ｂでサンプリングして、サンプリングされた被測
定信号ｃを信号処理・波形表示部４へ送出する。

【０００７】信号処理・波形表示部４は、入力されたサ
ンプリングされた被測定信号ｃの包絡線波形を算出し
て、この包絡線波形の時間軸の目盛りを元の被測定信号
aの目盛りに変換して、被測定信号aの信号波形ｄとして
表示出力する。

【０００８】図９は、図７に示したサンプリング手法の
原理で被測定信号ａの信号波形ｄを測定する別の波形測
定装置の概略構成を示す図である。繰り返し周波数ｆa
（繰り返し周期Ｔa）を有する被測定信号ａはサンプリ
ング回路１及び分周器５へ入力される。分周器５は、被
測定信号ａの繰り返し周波数ｆaを１／ｎに分周して位
相比較器６へ送出する。電圧制御発振器（ＶＣＯ）７
は、繰り返し周波数ｆaの１／ｎ（ｎ；正整数）の周波
数（ｆa／ｎ）を有する信号を発生して位相比較器６へ
帰還させる。

【０００９】位相比較器６は、電圧制御発振器（ＶＣ
Ｏ）の出力信号の位相と分周器５の出力信号の位相との
位相差を検出して位相差信号として電圧制御発振器（Ｖ
ＣＯ）７へ送出する。このＰＬＬループによって、電圧
制御発振器（ＶＣＯ）７からの出力信号の位相は被測定
信号ａの位相に同期する。

【００１０】電圧制御発振器（ＶＣＯ）７から出力され
た周波数（ｆa／ｎ）を有する出力信号の周波数（ｆa／
ｎ）は次の固定の分周器８ａと固定の逓（てい）倍器８
ｂとで［（ｆa／ｎ）―Δｆ］の周波数に変換されて、
サンプリング信号発生回路３ａへ入力される。

【００１１】サンプリング信号発生回路３ａは、入力さ
れた出力信号に同期する 繰り返し周波数ｆb＝［（ｆa／ｎ）―Δｆ］ …(1) 繰り返し周期 Ｔb＝［（ｎＴa）＋ΔＴ］ …(2) を有するサンプリング信号ｂをサンプリング回路１へ印
加する。但し、ΔｆとΔＴとの関係は近似的に下式で示
される。

【００１２】 Δｆ／ΔＴ＝ｆa²／ｎ² …(3) サンプリング回路１は、入力された被測定信号ａをサン
プリング信号発生回路３から入力されたサンプリング信
号ｂでサンプリングして、サンプリングされた被測定信
号ｃを信号処理・波形表示部４へ送出する。

【００１３】信号処理・波形表示部４は、入力されたサ
ンプリングされた被測定信号ｃの包絡線波形を算出し
て、この包絡線波形の時間軸の目盛りを元の被測定信号
aの目盛りに変換して、被測定信号aの信号波形ｄとして
表示出力する。この場合、測定された包絡線波形の被測
定信号aの信号波形ｄに対する拡大率は（ｆa／ｎΔｆ）
である。

【００１４】なお、被測定信号ａが電気信号でなくて、
光信号の場合、この光信号を電気信号に変換して、タイ
マ回路２又は分周器５へ印加する。また、サンプリング
回路１の代りに、電界吸収型光変調器を用いる。この電
界吸収型光変調器は、入射された光信号の進行方向に対
してサンプリング信号によるパルス状の電界を印加する
ことによって、入力された光信号からなるパルス状の被
測定信号ａをサンプリングすることが可能である。そし
て、このサンプリングされた光信号からなる被測定信号
ｃを電気信号に変換して信号処理・波形表示部４へ送出
する。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図８及
び図９に示すサンプリング手法を用いた波形測定装置に
おいてもまだ解消すべき次のような課題があった。

【００１６】すなわち、図８に示す波形測定装置におい
ては、タイマ回路２が出力するタイミング信号の出力タ
イミングは、このタイマ回路２内に有する基準時間信号
を用いて設定される。すなわち、発振器から出力される
基準時間信号と、被測定信号ａの繰り返し周期Ｔａを決
定する基準信号とは、ハード的に異なる信号発生器で作
成された信号であるので、位相まで検証すると、全ての
タイミングで常に一致していることはない。

【００１７】そのために、サンプリング回路１でサンプ
リングされた後の被測定信号ｃの包絡線波形に大きなジ
ッタが発生し、被測定信号ａの信号波形ｄの測定精度が
低下する。例えば、被測定信号ａの繰り返し周波数ｆa
が１０ＧHz程度の場合、発生するジッタ量は数ｐｓ（ピ
コ・セカンド）に達し、受光器及び電気処理回路の帯域
制限も考慮した最終の被測定信号ａの信号波形ｄにおい
て、波形の誤差範囲が１０ｐｓ〜２０ｐｓにも達する。

【００１８】また、図９に示す波形測定装置において
は、サンプリング信号発生回路３ａから出力される繰り
返し周波数ｆb＝［（ｆa／ｎ）―Δｆ］を有するサンプ
リング信号ｂを作成するための逓（てい）倍器８ｂから
の出力信号は、被測定信号ａを分周する分周器５と、位
相比較器６と電圧制御発振器（ＶＣＯ）７とで構成され
たＰＬＬ回路で作成される。

【００１９】すなわち、サンプリング信号ｂは測定対象
の被測定信号ａを加工して作成されるので、サンプリン
グ信号ｂは被測定信号ａに対して常に位相同期してい
る。よって、図８の波形測定装置のように、サンプリン
グ信号ｂを作成するための発振器を別途設けることはな
い。よって、ジッタの発生量が大幅に抑制される。

【００２０】しかしながら、サンプリング信号ｂの繰り
返し周波数ｆbは、前述した(1)、(3)式からも明らかの
ように、被測定信号ａの繰り返し周波数ｆaの関数で示
される。このことは、サンプリング信号ｂの繰り返し周
波数ｆbを被測定信号ａの繰り返し周波数ｆaに対して独
立して任意に設定できない。よって、被測定信号ａの繰
り返し周波数ｆaが変化すると、測定された被測定信号
ａの信号波形ｄの時間分解能、すなわち測定精度が自動
的に変化する。

【００２１】このことは、被測定信号ａの信号波形ｄを
任意の時間分解能で測定できないことを示す。また、各
分周器５，８の仕様特性等に起因してサンプリング信号
ｂの繰り返し周波数ｆbの選択範囲も大きく制限され
る。

【００２２】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
ものであり、サンプリング信号の周波数を得るための周
波数信号を周波数信号発生器を用いて生成するととも
に、この生成した周波数信号をＰＬＬ手法を用いて被測
定信号に対して常時位相同期させることにより、被測定
信号をサンプリングするサンプリング信号の周波数を被
測定信号の繰り返し周波数に対して独立して任意に設定
でき、ジッタ発生量を大幅に抑制した状態で、被測定信
号の信号波形の測定精度を向上できるとともに、信号波
形を任意の分解精度で測定できる波形測定装置を提供す
ることを目的とする。

【００２３】

【課題を解決するための手段】本発明は、入力された任
意の繰り返し周期を有する被測定信号を、この被測定信
号の繰り返し周期より長い周期を有するサンプリング信
号でサンプリングし、このサンプリングされた被測定信
号の包絡線波形を求め、この包絡線波形から被測定信号
の信号波形を求める波形測定装置に適用される。

【００２４】そして、上記課題を解消するために、本発
明の波形測定装置においては、基準信号入力端子に印加
されている基準信号を用いて被測定信号の繰り返し周波
数の１／ｎ（ｎ；１を含む正整数）に等しい周波数を有
する周波数信号を出力する周波数信号発生器と、周波数
信号発生器から出力された周波数信号の位相と被測定信
号の位相との位相差を検出して位相差信号として出力す
る位相比較器と、位相比較器から出力された位相差信号
に基づいて被測定信号に位相同期した基準信号を発生し
て周波数信号発生器の基準信号入力端子へ帰還させる電
圧制御発振器と、電圧制御発振器から出力される基準信
号を用いてサンプリング信号を発生するサンプリング信
号発生手段とを備えている。

【００２５】このように構成された波形測定装置におい
ては、サンプリング信号発生手段にて生成されるサンプ
リング信号は、電圧制御発振器から出力される基準信号
に基づいて作成される。さらに、この基準信号の周波数
は周波数信号発生器にて、被測定信号の繰り返し周波数
に対して独立に任意の値に設定可能である。さらに、こ
の基準信号の位相は、周波数信号発生器と位相比較器と
電圧制御発振器とで構成されるＰＬＬ回路でもって、被
測定信号の位相と常時位相同期が取れている状態であ
る。

【００２６】よって、被測定信号をサンプリングするサ
ンプリング信号の周波数を、被測定信号の繰り返し周波
数に独立して任意に設定でき、かつ被測定信号に対して
常時位相同期が取れているので、ジッタ発生が抑制され
る。

【００２７】また、別の発明の波形測定装置において
は、基準信号入力端子に印加されている基準信号を用い
て被測定信号の繰り返し周波数の１／ｎ（ｎ；正整数）
の周波数と基準信号の周波数のｍ（ｍ；１を含む正整
数）てい倍の周波数とを加算又は減算した周波数を有す
る周波数信号を出力する周波数信号発生器と、周波数信
号発生器から出力された周波数信号と被測定信号とを信
号合成するミキサ回路と、ミキサ回路の出力信号の位相
と基準信号入力端子に印加されている基準信号の周波数
のｍてい倍の周波数を有する信号の位相との位相差を検
出して位相差信号として出力する位相比較器と、位相比
較器から出力された位相差信号に基づいて被測定信号に
位相同期した基準信号を発生して周波数信号発生器及び
位相比較器の各基準信号入力端子へ帰還させる電圧制御
発振器と、電圧制御発振器から出力される基準信号を用
いてサンプリング信号を発生するサンプリング信号発生
手段とを備えている。

【００２８】このように構成された波形測定装置におい
ては、周波数信号発生器と位相比較器との間にミキサ回
路が介挿されている。ミキサ回路は、周波数信号発生器
から出力された周波数信号と被測定信号とを信号合成し
て位相比較器へ送出している。周波数信号発生器が発生
する周波数信号の周波数を被測定信号の繰り返し周波数
と基準信号の周波数とを加算又は減算した周波数とする
ことによって、ミキサ回路から位相比較器へ送出される
出力信号の周波数成分を基準信号の周波数成分に低下で
きるので、高速処理可能な位相比較器を採用する必要は
ない。

【００２９】さらに、別の発明は、上述した各発明の波
形測定装置に対して、被測定信号の繰り返し周波数を測
定する周波数測定手段と、周波数測定手段で測定された
繰り返し周波数に基づいて、周波数信号発生器に対して
出力する周波数信号の周波数を設定する周波数設定手段
とを付加している。

【００３０】このように構成された波形測定装置におい
ては、たとえ被測定信号の繰り返し周波数が不明であっ
たとしても、周波数測定手段でこの繰り返し周波数が測
定されて、この測定された繰り返し周波数に基づいて周
波数信号発生器の出力周波数信号が自動的に設定され
る。

【００３１】よって、たとえ被測定信号の繰り返し周波
数が不明であったとしても、この被測定信号の信号波形
を正確に測定できる。

【００３２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の各実施形態を図面
を用いて説明する。 （第１実施形態）図１は本発明の第１実施形態に係わる
波形測定装置の概略構成を示すブロック図である。

【００３３】入力端子から入力された、例えば図７に示
す繰り返し周期Ｔａ（繰り返し周波数ｆa）を有する光
信号からなる被測定信号ａは分波器１１で２方向に分波
されて、一方はサンプリング回路としての電界吸収型変
調器１２へ入射され、他方はクロック再生器１３へ入射
される。なお、この実施形態装置においては、被測定信
号ａの繰り返し周波数ｆaは１０ＧHzに設定されてい
る。

【００３４】クロック再生器１３は、入射された光信号
からなる被測定信号ａにおける繰り返し周期Ｔａの開始
タイミング、すなわち、繰り返し周期Ｔａのクロックを
検出して、入射された光信号からなる被測定信号ａを、
周波数ｆa（繰り返し周波数）を有する正弦波波形の電
気信号の被測定信号ａ₁に変換して次の位相比較器１４
へ送出する。

【００３５】周波数信号発生器１５は、例えばシンセサ
イザ等で形成されており、基準信号入力端子に印加され
ている基準信号ｅを逓倍又は分周することによって、任
意の周波数を有した周波数信号ｇを作成可能である。具
体的には、電圧制御発振器（ＶＣＯ）１７から印加され
ている１０ＭHzの基準信号ｅを用いて、コンピュータか
らなる制御部１６から指示された被測定信号ａの繰り返
し周波数である１０ＧＨｚの周波数ｆaを有する周波数
信号ｇを作成して出力する。この場合、基準信号ｅを１
０００倍に逓倍している。そして、当然、出力される周
波数信号ｇの位相は基準信号ｅの位相に１対１で完全に
同期している。

【００３６】周波数信号発生器１５から出力された周波
数ｆaを有する周波数信号ｇは位相比較器１４へ印加さ
れる。位相比較器１４は、クロック再生器１３から入力
された電気信号に変換された周波数ｆaを有する被測定
信号ａ₁の位相と周波数ｆaを有する周波数信号ｇの位相
との位相差を検出して位相差信号ｈとして、電圧制御発
振器（ＶＣＯ）１７へ送出する。

【００３７】電圧制御発振器（ＶＣＯ）１７は、前述し
た１０ＭHzの基準信号ｅを発生して周波数信号発生器１
５の基準信号入力端子へ印加する。位相比較器１４と電
圧制御発振器（ＶＣＯ）１７と周波数信号発生器１５と
はＰＬＬ回路を構成するので、電圧制御発振器（ＶＣ
Ｏ）１７から出力される基準信号ｅの位相は、常時、被
測定信号ａ₁の位相に同期している。

【００３８】電圧制御発振器（ＶＣＯ）１７から出力さ
れる基準信号ｅは周波数信号発生器１５に帰還されると
共に、サンプリング信号ｂを発生するサンプリング信号
発生回路１８へ入力される。サンプリング信号発生回路
１８は、信号発生器１９と波形整形回路２０とで構成さ
れている。

【００３９】信号発生器１９は、前出した周波数信号発
生器１５と同様に、例えばシンセサイザ等で形成されて
おり、基準信号入力端子に印加されている基準信号ｅを
逓倍又は分周することによって、任意の周波数を有した
信号を作成可能である。具体的には、電圧制御発振器
（ＶＣＯ）１７から印加されている１０ＭHzの基準信号
ｅを用いて、制御部１６から指示されたサンプリング信
号ｂの周波数ｆbである９９９．９ＭHzの周波数を有す
る信号を作成して出力する。

【００４０】ここで、サンプリング信号ｂの周波数ｆb
と被測定信号ａの繰り返し周波数ｆaとの関係を検証す
ると、前述した(1)式に、ｆa＝１０ＧHz、ｆb＝９９
９．９ＭHzを代入すると、 ｆb＝（ｆa／ｎ）―Δｆ …(1) 例えば、ｎ＝１０、Δｆ＝０．１ＭHzで(1)式が成立す
る。

【００４１】信号発生器１９から出力された正弦波形の
信号は、次の波形整形回路２０で、図７に示すような繰
り返し周波数ｆb（繰り返し周期Ｔb）を有するパルス波
形状のサンプリング信号ｂに波形整形される。サンプリ
ング信号発生回路１８から出力された周波数ｆbを有す
るサンプリング信号ｂは電界吸収型変調器１２へ入力さ
れる。

【００４２】電界吸収型変調器１２は、前述したよう
に、入力された光信号の被測定信号ａをサンプリング信
号発生回路１８から入力されたサンプリング信号ｂでサ
ンプリングして、サンプリングされた光信号の被測定信
号ｃを受光器２１へ送出する。

【００４３】受光器２１は、入射されたサンプリング後
の光信号の被測定信号ｃを電気信号の被測定信号ｃ₁に
変換する。受光器２１から出力された被測定信号ｃ₁は
Ａ／Ｄ器２１でデジタルのサンプリングされた被測定信
号ｃ_2にＡ／Ｄ変換されて、データ処理部２３へ入力さ
れる。

【００４４】データ処理部２３は、入力されたサンプリ
ングされた被測定信号ｃ₁の包絡線波形を算出して、こ
の包絡線波形の時間軸の目盛りを元の被測定信号aの目
盛りに変換して、被測定信号aの信号波形ｄとして表示
器２４に表示出力する。

【００４５】このように構成された第１実施形態の波形
測定装置においては、この波形測定装置の操作者は制御
部１６を介して、サンプリング信号発生回路１８の信号
発生器１９に対して、被測定信号ａの繰り返し周波数ｆ
aに対して、全く独立して、サンプリング信号ｂの繰り
返し周波数ｆbを設定可能である。

【００４６】この場合、サンプリング信号発生回路１８
の信号発生器１９に印加される基準信号ｅの位相は、位
相比較器１４と電圧制御発振器（ＶＣＯ）１７と周波数
信号発生器１５とで構成されるＰＬＬ回路の位相制御機
能により、被測定信号aの位相と常時完全に一致してい
る。

【００４７】したがって、被測定信号をサンプリングす
るサンプリング信号ｂの周波数ｆbを、被測定信号ａの
繰り返し周波数ｆaに独立して任意に設定でき、かつサ
ンプリング信号ｂは被測定信号ａに対して常時位相同期
が取れているので、ジッタ発生量が抑制される。よっ
て、ジッタ発生量を大幅に抑制した状態で、被測定信号
ａの信号波形ｄの測定精度を向上できるとともに、信号
波形ｄを任意の分解精度で測定できる。

【００４８】（第２実施形態）図２は本発明の第２実施
形態に係わる波形測定装置の概略構成を示すブロック図
である。図１に示した第１実施形態の波形測定装置と同
一部には同一符号を付して、重複する部分の詳細説明を
省略する。

【００４９】この第２実施形態の波形測定装置において
は、クロック再生器１３から出力された電気信号の被測
定信号ａ₁は位相比較器１４へ入力されると共に分波器
２５で分波されて、周波数カウンタ２６へ入力される。
周波数カウンタ２６は、入力された電気信号の被測定信
号ａ₁の繰り返し周波数ｆaを測定して、測定された繰り
返し周波数ｆaのデータを制御部１６へ送出する。な
お、周波数カウンタ２６には、被測定信号ａ₁のクロッ
ク（波形）のタイミングとクロックカウントのタイミン
グの同期を取るために、電圧制御発振器１７から基準信
号ｅが入力されている。

【００５０】制御部１６は、周波数カウンタ２６から入
力された被測定信号ａの繰り返し周波数ｆaを周波数信
号発生器１５に対して、出力される周波数信号ｇの周波
数として設定する。したがって、周波数信号発生器１５
は、図１に示す第１実施形態の波形測定装置における周
波数信号発生器１５と同様に、被測定信号ａの繰り返し
周波数と同一の周波数ｆaを有する周波数信号ｇを次の
位相比較器１４へ送出する。これ以降の動作は、図１に
示した第１実施形態の波形測定装置の動作と同じであ
る。

【００５１】このように構成された第２実施形態の波形
測定装置においては、周波数カウンタ２６で、被測定信
号ａの繰り返し周波数ｆaを測定して、周波数信号発生
器１５に設定しているので、第１実施形態の波形測定装
置と同様に、ジッタの発生量を抑制した状態で、被測定
信号ａの信号波形ｄを任意の分解精度で測定できる。

【００５２】さらに、この第２実施形態の波形測定装置
においては、たとえ被測定信号ａの繰り返し周波数ｆa
が不明であったとしても、被測定信号ａの信号波形ｄを
正しく測地できる。

【００５３】（第３実施形態）図３は本発明の第３実施
形態に係わる波形測定装置の概略構成を示すブロック図
である。図１に示した第１実施形態の波形測定装置と同
一部には同一符号を付して、重複する部分の詳細説明を
省略する。

【００５４】この第３実施形態の波形測定装置において
は、周波数信号発生器１５と位相比較器１４との間にミ
キサ回路２７が介挿されている。そして、クロック再生
器１３から出力された電気信号の被測定信号ａ₁は、位
相比較器１４へ入力されずに、ミキサ回路２７へ入力さ
れる。電圧制御発振器（ＶＣＯ）１７は、１０ＭHzの周
波数を有した基準信号ｅを周波数信号発生器１５の基準
信号入力端子へ印加すると共に、位相比較器１４の他方
の入力端へ印加される。さらに、周波数信号発生器１５
には、制御部１６から被測定信号ａの繰り返し周波数ｆ
aに基準信号の周波数を加算した周波数が設定周波数と
して入力される。

【００５５】このような構成の第３実施形態の波形測定
装置において、周波数信号発生器１５は、被測定信号ａ
の繰り返し周波数ｆaに基準信号の周波数を加算した周
波数を有する周波数信号ｇを出力する。この実施形態装
置においては、被測定信号ａの繰り返し周波数ｆaが１
０ＧHzであり、基準信号ｅの周波数が１０ＭHzであるの
で、（１０ＧHz＋１０ＭHz）の周波数を有した周波数信
号ｇが次のミキサ回路２７へ送出される。

【００５６】ミキサ回路２７は周波数信号発生器１５か
ら出力された周波数信号ｇとクロック再生器１３から出
力された被測定信号ａ₁とを信号合成する。したがっ
て、ミキサ回路２７の出力信号ｊは、周波数信号ｇの周
波数（１０ＧHz＋１０ＭHz）と被測定信号ａ₁の周波数
（１０ＧHz）との差の周波数（１０ＭHz）の成分を有す
る。ミキサ回路２７の出力信号ｊは位相比較器１４へ送
出される。したがって、この出力信号ｊには、被測定信
号ａ₁と周波数信号ｇ内の基準信号ｅとの位相差成分が
含まれる。

【００５７】位相比較器１４は、ミキサ回路２７の出力
信号ｊの位相と基準信号ｅの位相との位相差を検出して
位相差信号ｈとして、電圧制御発振器（ＶＣＯ）１７へ
印加する。電圧制御発振器（ＶＣＯ）１７は、前述した
１０ＭHzの基準信号ｅを発生して周波数信号発生器１５
の基準信号入力端子と位相比較器１４へ印加する。ミキ
サ回路２７と位相比較器１４と電圧制御発振器（ＶＣ
Ｏ）１７と周波数信号発生器１５とはＰＬＬ回路を構成
するので、電圧制御発振器（ＶＣＯ）１７から出力され
る基準信号ｅの位相は、常時、被測定信号ａ₁の位相に
同期している。

【００５８】電圧制御発振器（ＶＣＯ）１７から出力さ
れる１０ＭHzの基準信号ｅは周波数信号発生器１５に帰
還されると共に、サンプリング信号発生貌路１８へ入力
される。サンプリング信号発生貌路１８は、図７に示す
サンプリング信号ｂを発生して電界吸収型変調器１２へ
印加する。

【００５９】したがって、この第３実施形態の波形測定
装置においても、入力された被測定信号ａの信号波形ｄ
を測定できる。さらに、この第３実施形態の波形測定装
置においては、ミキサ回路２７を周波数信号発生器１５
と位相比較器１４との間に介挿することによって、位相
比較器１４へ入力されるミキサ回路２７の出力信号ｊの
周波数成分を基準信号ｅの周波数成分に低下できるの
で、高速処理可能な位相比較器１４を採用する必要はな
い。したがって、波形測定装置の製造費を低下できると
共に、測定された信号波形ｄの測定精度を向上できる。

【００６０】（第４実施形態）図４は本発明の第４実施
形態に係わる波形測定装置の概略構成を示すブロック図
である。図２に示した第２実施形態の波形測定装置及び
図３に示した第３実施形態の波形測定装置と同一部には
同一符号を付して、重複する部分の詳細説明を省略す
る。

【００６１】この第４実施形態の波形測定装置において
は、図３に示した第３実施形態の波形測定装置に対し
て、図２に示した第２実施形態の波形測定装置における
分波器２５及び周波数カウンタ２６を付加している。

【００６２】すなわち、クロック再生器１３から出力さ
れた被測定信号ａ₁はミキサ回路２７へ入力されると共
に分波器２５で分波されて、周波数カウンタ２６へ入力
される。周波数カウンタ２６は、入力された電気信号の
被測定信号ａ₁の繰り返し周波数ｆaを測定して、測定さ
れた繰り返し周波数ｆaのデータを制御部１６へ送出す
る。

【００６３】制御部１６は、周波数カウンター２６から
入力された被測定信号ａの繰り返し周波数ｆaに基準信
号ｅの周波数を加算した周波数を波数信号発生器１５に
対して設定する。したがって、周波数信号発生器１５
は、図３に示す第３実施形態の波形測定装置における周
波数信号発生器１５と同様に、被測定信号ａの繰り返し
周波数ｆaに基準信号の周波数を加算した周波数を有す
る周波数信号ｇを出力する。

【００６４】よつて、第３実施形態装置と同様に、入力
された被測定信号ａの信号波形ｄを測定できる。さら
に、この第４実施形態の波形測定装置においては、たと
え被測定信号ａの繰り返し周波数ｆaが不明であったと
しても、被測定信号ａの信号波形ｄを正しく測地でき
る。

【００６５】（第５実施形態）図５は本発明の第５実施
形態に係わる波形測定装置の概略構成を示すブロック図
である。図１に示した第１実施形態の波形測定装置と同
一部には同一符号を付して、重複する部分の詳細説明を
省略する。

【００６６】この実施形態装置においては、クロック再
生器１３と位相比較器１４との間に分周器２８が介挿さ
れている。この分周器２８は、クロック再生器１３から
出力される周波数ｆaを有する電気信号ａ₁を周波数信号
発生器１５から出力される周波数信号ｇの周波数に一致
させる機能を有する。

【００６７】このように、クロック再生器１３と位相比
較器１４との間に分周器２８を設けることによって、周
波数信号発生器１５から出力される周波数信号ｇの周波
数を必ずしも被測定信号ａの周波数周ｆaに一致させる
必要はない。図５の実施形態装置においては、被測定信
号ａの周波数周ｆaが４０ＧHzで、周波数信号発生器１
５の周波数信号ｇの周波数が１／４（ｎ＝４）の１０Ｇ
Hzであるので、分周器２８の分周比は４に設定されてい
る。

【００６８】（第６実施形態）図６は本発明の第６実施
形態に係わる波形測定装置の概略構成を示すブロック図
である。図３に示した第３実施形態の波形測定装置と同
一部には同一符号を付して、重複する部分の詳細説明を
省略する。

【００６９】この実施形態装置においては、電圧制御発
振器１７と位相比較器１４との間に逓（てい）倍器２９
が介挿されている。この逓（てい）倍器２９は電圧制御
発振器１７から出力される１０ＭHzの基準信号ｅの周波
数をＮ倍（ｍ＝Ｎ）に逓（てい）倍して、位相比較器１
４へ印加される基準信号ｅの周波数をミキサ回路２７か
ら位相比較器１４へ出力される出力信号ｊの周波数に一
致させる機能を有する。

【００７０】したがって、制御部１６から周波数信号発
生器１５へ設定する周波数は（１０ＧHz＋１０ＭHz）で
なくて、［１０ＧHz＋（Ｎ×１０）ＭHz］となり、設定
の自由度が上昇する。

【００７１】なお、本発明は上述した各実施形態に限定
されるものではない。各実施形態装置においては、被測
定信号ａは光信号であると仮定した。しかし、被測定信
号ａは通常の電気信号であってもよい。

【００７２】この場合、電界吸収型変調器１２への電気
入力信号を被測定信号とし、光入力信号をサンプリング
信号とすることにより、電気信号のサンプリングも可能
である。このとき、サンプリング信号発生回路１８は短
パルス光源などを用いた光信号を出力する信号発生回路
となる。また、電界吸収型変調器１２の代りに、図７、
図９に示す通常の電気信号に適用されるサンプリング回
路１を採用することもできる。

【００７３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の波形測定
装置においては、サンプリング信号の繰り返し周波数を
得るための周波数信号を周波数信号発生器を用いて生成
するとともに、この生成した周波数信号をＰＬＬ手法を
用いて被測定信号に対して常時位相同期するようにして
いる。

【００７４】したがって、被測定信号をサンプリングす
るサンプリング信号の周波数を任意に設定でき、ジッタ
発生量を大幅に抑制した状態で、被測定信号の信号波形
の測定精度を向上できるともに、信号波形を任意の分解
精度で測定できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係わる波形測定装置の
概略構成を示すブロック図

【図２】本発明の第２実施形態に係わる波形測定装置の
概略構成を示すブロック図

【図３】本発明の第３実施形態に係わる波形測定装置の
概略構成を示すブロック図

【図４】本発明の第４実施形態に係わる波形測定装置の
概略構成を示すブロック図

【図５】本発明の第５実施形態に係わる波形測定装置の
概略構成を示すブロック図

【図６】本発明の第５実施形態に係わる波形測定装置の
概略構成を示すブロック図

【図７】被測定信号の信号波形をサンプリング手法を用
いて求める原理を説明するための図

【図８】従来の波形測定装置の概略構成を示すブロック
図

【図９】別の従来の波形測定装置の概略構成を示すブロ
ック図

【符号の説明】

ａ…被測定信号 ｂ…サンプリング信号 ｄ…信号波形 ｅ…基準信号 ｇ…周波数信号 ｈ…位相差信号 １１，２５…分波器 １２…電界吸収型変調器 １３…クロック再生器 １４…位相比較器 １５…周波数信号発生器 １６…制御部 １７…電圧制御発振器 １８…サンプリング信号発生回路 １９…信号発生器 ２０…波形整形回路 ２１…受光器 ２３…データ処理部 ２４…表示器 ２６…周波数カウンタ ２７…ミキサ回路

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力された任意の繰り返し周期を有する
   被測定信号を、この被測定信号の繰り返し周期より長い
   周期を有するサンプリング信号でサンプリングし、この
   サンプリングされた被測定信号の包絡線波形を求め、こ
   の包絡線波形から前記被測定信号の信号波形を求める波
   形測定装置において、 基準信号入力端子に印加されている基準信号を用いて前
   記被測定信号の繰り返し周波数の１／ｎ（ｎ；正整数）
   に等しい周波数を有する周波数信号を出力する周波数信
   号発生器（１５）と、 この周波数信号発生器から出力された周波数信号の位相
   と前記被測定信号の位相との位相差を検出して位相差信
   号として出力する位相比較器（１４）と、 この位相比較器から出力された位相差信号に基づいて前
   記被測定信号に位相同期した基準信号を発生して前記周
   波数信号発生器の基準信号入力端子へ帰還させる電圧制
   御発振器（１７）と、 この電圧制御発振器から出力される基準信号を用いて前
   記サンプリング信号を発生するサンプリング信号発生手
   段（１８）とを備えた波形測定装置。
2. 【請求項２】 入力された任意の繰り返し周期を有する
   被測定信号を、この被測定信号の繰り返し周期より長い
   周期を有するサンプリング信号でサンプリングし、この
   サンプリングされた被測定信号の包絡線波形を求め、こ
   の包絡線波形から前記被測定信号の信号波形を求める波
   形測定装置において、 基準信号入力端子に印加されている基準信号を用いて前
   記被測定信号の繰り返し周波数の１／ｎ（ｎ；正整数）
   の周波数と前記基準信号の周波数のｍ（ｍ；正整数）て
   い倍の周波数とを加算又は減算した周波数を有する周波
   数信号を出力する周波数信号発生器（１５）と、 この周波数信号発生器から出力された周波数信号と前記
   被測定信号とを信号合成するミキサ回路（２７）と、 このミキサ回路の出力信号の位相と基準信号入力端子に
   印加されている基準信号の周波数のｍてい倍の周波数を
   有する信号の位相との位相差を検出して位相差信号とし
   て出力する位相比較器（１４）と、 この位相比較器から出力された位相差信号に基づいて前
   記被測定信号に位相同期した基準信号を発生して前記周
   波数信号発生器及び位相比較器の各基準信号入力端子へ
   帰還させる電圧制御発振器（１７）と、 この電圧制御発振器から出力される基準信号を用いて前
   記サンプリング信号を発生するサンプリング信号発生手
   段（１８）とを備えた波形測定装置。
3. 【請求項３】 前記被測定信号の繰り返し周波数を測定
   する周波数測定手段（２６）と、 この周波数測定手段で測定された繰り返し周波数に基づ
   いて、前記周波数信号発生器に対して前記出力する周波
   数信号の周波数を設定する周波数設定手段（１６）とを
   備えた請求項１又は２記載の波形測定装置。