JP2004200868A

JP2004200868A - ジッタ測定装置およびジッタ測定方法

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Publication number: JP2004200868A
Application number: JP2002365138A
Authority: JP
Inventors: Masanori Nishiohara; 匡則西小原; Kazuhiko Ishibe; 和彦石部
Original assignee: Anritsu Corp
Current assignee: Anritsu Corp
Priority date: 2002-12-17
Filing date: 2002-12-17
Publication date: 2004-07-15
Anticipated expiration: 2022-12-17
Also published as: JP3790741B2; EP1431770B1; US7010444B2; EP1431770A1; US20040143406A1

Abstract

【課題】パターン依存性ジッタを正確に測定できるようにする。
【解決手段】波形情報取得手段２３は、パターン発生手段２２から出力されたデータ信号Ｄｔを受けた測定対象１が出力する被測定データ信号Ｄｒと、クロック発生手段２１から出力されるクロック信号ＣＫの同一時間領域における波形情報を取得する。平均化手段２４は、取得された波形情報を平均化処理してクロック信号ＣＫと被測定データ信号Ｄｒのランダムノイズ性のジッタ成分を除去する。位相差検出手段２５は、ランダムノイズ性ジッタが除去されたクロック信号と被測定データ信号の各ビット毎の位相差を１フレーム分求める。帯域制限手段２６は、位相差検出手段２５によって得られた位相差の情報に対して所定の帯域制限処理を行い、測定結果出力手段２７は、帯域制限処理の結果を、データ信号Ｄｔに対して測定対象１が発生したパターン依存性ジッタとして出力する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、データ信号に含まれるジッタ成分のうち、データ信号のパターンに依存して発生するパターン依存性ジッタを測定するための技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
データ伝送システムでは、そのデータ信号の位相の揺らぎ（ジッタ）が大きくなると、正常にデータ信号を伝達できなくなる。
【０００３】
このため、データ伝送システムやそれらを構成する機器のジッタ特性を予め測定しておく必要がある。
【０００４】
図１０は、このような目的で使用される従来のジッタ測定装置１０の構成を示すものであり、図１０において、クロック発生手段１１は所定周波数のクロック信号ＣＫを出力し、パターン発生手段１２は、クロック信号ＣＫに同期した所定ビット（Ｎ）長で所定パターンのデータ信号Ｄｔを出力する。
【０００５】
測定対象１は、例えば、データ伝送システムに用いられるクロック・データ再生器であり、パターン発生手段１２からのデータ信号Ｄｔを波形整形して出力する。
【０００６】
この測定対象１から出力されるデータ信号Ｄｒは、被測定データ信号として波形観測器１３に入力される。
【０００７】
波形観測器１３は、入力された被測定データ信号Ｄｒの波形を表示する。
ここで、波形観測器１３は、例えばクロック信号ＣＫを内部でＰ（データ信号Ｄｔのデータ長Ｎより少ない数）分周し、その分周信号のレベル変化タイミングをトリガタイミングとして、被測定データ信号Ｄｒの波形を重書き表示する。
【０００８】
ここで、データ信号Ｄｔのパターンがランダムであれば、波形観測器１３には、例えば図１１に示すように、１ビット幅で立ち上がりと立ち下がりが交差する波形が表示される。
【０００９】
この波形はアイ（ｅｙｅ）パターンと呼ばれており、被測定データ信号Ｄｒのジッタが大きいと、アイパターンの立ち上がりと立ち下がりの交差部分の幅Ｗが大きくなる。
【００１０】
したがって、この波形観測器１３に表示されるアイパターンの交差部の幅Ｗから被測定データ信号Ｄｒのジッタ量を把握できる。
【００１１】
なお、上記のようにデータ信号のアイパターンを観測してジッタを求める方法は、例えば、特許文献１に記載されている。
【００１２】
【特許文献１】
特開平５−１４５５８２
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のように波形観測器１３に表示されるアイパターンの幅Ｗに基づいてジッタを測定する方法では、データ信号のパターンに依存して発生するパターン依存性ジッタを把握することはできない。
【００１４】
即ち、ジッタには、機器自身の雑音や外来雑音等に起因して発生するランダムノイズ性のものと、伝送するデータ信号のパターンに起因して発生するパターン依存性ジッタとがある。
【００１５】
パターン依存性ジッタは、測定対象１のデータ伝送通過帯域が高い（数ＧＨｚ）場合に、直流成分が通過できないために生じる波形歪み、データ信号のデューティサイクル歪み、伝送される信号周波数に対して、機器の周波数特性が十分でないことによって生じる波形歪み等に起因して発生するジッタである。
【００１６】
このパターン依存性ジッタは、データ信号が擬似ランダムパターンのようにランダム性の強い場合には大きな問題にならないが、実際にデータ伝送で用いるフレーム、例えばＳＤＨフレームやＳＯＮＥＴフレームのように常に先頭位置にスクランブルされていない特定のパターンが存在するデータ信号の場合、そのフレーム間隔（例えば、１２５μｓ間隔）で大きなパターン依存性ジッタが発生する。
【００１７】
しかも、このフレーム間隔で発生するジッタの周波数は一般的にジッタ測定で規定されている周波数帯域内に入ってしまうため、他のランダムノイズ性のジッタと区別することができない。
【００１８】
また、上記のようにデータ信号のパターンに依存するジッタの測定では、データの位置とジッタとの関連性が把握できる必要があるが、上記したようなアイパターンの観測では、その関連性の正確な把握も困難である。
【００１９】
このため、パターン依存性ジッタを正確に把握できるジッタ測定装置およびジッタ測定方法の実現が強く望まれていた。
【００２０】
本発明は、この課題を解決して、パターン依存性ジッタを正確に把握できるジッタ測定装置およびジッタ測定方法を提供することを目的としている。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明の請求項１のジッタ測定装置は、
所定周波数のクロック信号を発生するクロック発生手段（２１）と、
所定ビットで１フレームが構成される所定パターンのデータ信号を前記クロック信号に同期して出力するパターン発生手段（２２）と、
前記パターン発生手段から出力されるデータ信号を受けた測定対象が出力する被測定データ信号と前記クロック発生手段から出力されているクロック信号とを受け、該被測定データ信号とクロック信号の同一時間領域における波形の情報を取得する波形情報取得手段（２３、３２）と、
前記波形情報取得手段によって取得された波形に対する平均化処理を行なう平均化手段（２４、３２）と、
前記平均化手段によって平均化された波形の情報に基づいて、前記被測定データ信号と前記クロック信号の位相差を各ビット毎に求める位相差検出手段（２５）と、
前記位相差検出手段によって求められた各ビット毎の位相差の情報に対して、所定の帯域制限処理を行なう帯域制限手段（２６）と、
前記帯域制限手段によって帯域制限された位相差の情報をパターン依存性ジッタとして出力する測定結果出力手段（２７）とを備えている。
【００２２】
また、本発明の請求項２のジッタ測定装置は、請求項１のジッタ測定装置において、
前記パターン発生手段は、出力するデータ信号の１フレーム中の任意のビット位置のデータ出力タイミングに同期したフレーム同期信号を前記波形情報取得手段に出力するように構成されており、
前記波形情報取得手段は、前記フレーム同期信号が入力されたタイミングを基準タイミングとして前記被測定データ信号とクロック信号の波形情報を取得するように構成されている。
【００２３】
また、本発明の請求項３のジッタ測定装置は、請求項２のジッタ測定装置において、
前記波形情報取得手段と前記平均化手段とが、サンプリングオシロスコープによって構成されている。
【００２４】
また、本発明の請求項４のジッタ測定方法は、
所定周波数のクロック信号に同期した所定ビット長の所定パターンのデータ信号を測定対象に入力する段階（Ｓ１、Ｓ１１）と、
前記測定対象から出力される被測定データ信号と前記クロック信号の同一時間領域の波形の情報を取得する段階（Ｓ２、Ｓ１２）と、
前記取得された波形に対する平均化処理を行なう段階（Ｓ３、Ｓ１３）と、
前記平均化処理によって得られた波形に基づいて、前記被測定データ信号と前記クロック信号の位相差を、前記被測定データ信号の各ビット毎に求める段階（Ｓ４、Ｓ１４）と、
前記求めた各ビット毎の位相差の情報に対して、所定の帯域制限処理を行なう段階（Ｓ５、Ｓ１７）と、
前記帯域制限された位相差の情報をパターン依存性ジッタとして出力する段階（Ｓ６、Ｓ１８）とを含んでいる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明を適用したジッタ測定装置２０の基本構成を示している。
【００２６】
図１において、クロック発生手段２１は、測定対象１のデータ伝送レート（例えば約２．５Ｇｂｐｓや約９．９５Ｇｂｐｓ）に対応した所定周波数のクロック信号ＣＫを出力する。
【００２７】
パターン発生手段２２は、所定ビットＮで１フレーム（例えば前記したＳＤＨ／ＳＯＮＥＴフレーム）が構成される所定パターンのデータ信号Ｄｔをクロック信号ＣＫに同期して繰り返し出力する。また、このパターン発生手段２２は、データ信号Ｄｔの所定ビット位置（例えば先頭位置）のデータ出力タイミングに同期したフレーム同期信号Ｓを出力する。
【００２８】
なお、ここではデータ信号Ｄｔを電気信号とするが、後述するように光のデータ信号であってもよい。
【００２９】
また、上記クロック発生手段２１とパターン発生手段２２としては、それらの機能を有する１体型のパターン発生器（前記したように出力するデータ信号は電気信号でも光信号でもよい）で構成することができる。
【００３０】
このデータ信号Ｄｔは出力端子２０ａを介して測定対象１に入力される。
測定対象１は、データ伝送システムに用いられる各種の機器であり、ここでは、前記同様にデータ信号Ｄｔを波形整形して出力するクロック・データ再生器として説明する。
【００３１】
測定対象１から出力される被測定データ信号Ｄｒは、入力端子２０ｂを介して波形情報取得手段２３に入力される。
【００３２】
波形情報取得手段２３は、フレーム同期信号Ｓの入力タイミングを基準にして、被測定データ信号Ｄｒおよびクロック信号ＣＫの同一時間領域における波形情報を複数（Ｍ）フレーム分取得する（例えばＭ＝１６）。
【００３３】
平均化手段２４は、波形情報取得手段２３によって取得された波形に対する次数Ｍの平均化処理を行う。
【００３４】
この平均化処理により、被測定データ信号Ｄｒおよびクロック信号ＣＫに含まれるランダムノイズ性のジッタ成分が除去され、パターン依存性ジッタの成分のみが残る。
【００３５】
上記波形情報取得手段２３と平均化手段２４は、後述するようにディジタル型のサンプリングオシロスコープを用いて構成することができる。
【００３６】
位相差検出手段２５は、平均化手段２４によって平均化処理された被測定データ信号Ｄｒおよびクロック信号ＣＫの波形に基づいて、被測定データ信号Ｄｒとクロック信号ＣＫの各ビット毎の位相差を時間の単位で、被測定データ信号Ｄｒの１フレーム分（Ｎビット分）求める。
【００３７】
帯域制限手段２６は、位相差検出手段２５によって検出された各ビット毎の位相差の情報に対して、前記ビットレートによって予め決められた帯域制限処理を行なう。
【００３８】
例えば前記したＳＤＨ／ＳＯＮＥＴの場合、伝送レートが約２．５Ｇｂｐｓの場合、５ｋＨｚ〜２０ＭＨｚ、１２ｋＨｚ〜２０ＭＨｚ、１ＭＨｚ〜２０ＭＨｚのいずれかの帯域制限処理を行なう。また、伝送レートが約９．９５Ｇｂｐｓの場合、２０ｋＨｚ〜８０ＭＨｚ、５０ｋＨｚ〜８０ＭＨｚ、４ＭＨｚ〜８０ＭＨｚのいずれかの帯域制限処理を行なう。
【００３９】
測定結果出力手段２７は、表示器、プリンタあるいは外部装置へ情報の送信を行なう送信器等で構成されており、帯域制限手段２６によって帯域制限された位相差の情報を、データ信号Ｄｔに対して測定対象１が発生させたパターン依存性ジッタＪｄｐとして表示出力、印刷出力あるいは外部装置へ出力する。
【００４０】
次に、このジッタ測定装置２０の動作を説明する。
図２の（ｂ）に示すようにクロック発生手段２１から出力されるクロック信号ＣＫに対して、パターン発生手段２２からは、図２の（ａ）に示すフレーム同期信号Ｓとデータ信号Ｄｔ（例えば前記したＳＤＨフレームデータ）とが出力され、そのデータ信号Ｄｔを受けた測定対象１からは、図２の（ｃ）のような被測定データ信号Ｄｒが出力される。
【００４１】
なお、クロック信号ＣＫ、データ信号Ｄｔ、被測定データ信号Ｄｒおよびフレーム同期信号Ｓには、ランダムノイズ性のジッタＪｎが含まれている。
【００４２】
また、測定対象１に入力されるデータ信号Ｄｔにはパターン依存性ジッタが含まれている場合もあるが、測定対象１のクロック・データ再生器の内部での波形整形処理によってそのパターン依存性ジッタの成分は無くなる。
【００４３】
したがって、被測定データ信号Ｄｒには、ランダムノイズ性のジッタと測定対象１自身（出力部）が発生したパターン依存性のジッタとが含まれている。
【００４４】
この被測定データ信号Ｄｒは、クロック信号ＣＫとともに波形情報取得手段２３に入力され、両信号の同一時間領域における波形情報（時間毎の振幅値の情報）が取得される。
【００４５】
ここで、波形情報取得手段２３は、例えば、フレーム同期信号Ｓが入力されたタイミングを基準としてそのタイミングから次のフレーム同期信号Ｓが入力されるまでの間に入力される被測定データ信号Ｄｒとクロック信号ＣＫの波形情報を取得するという処理をＭフレーム分行なう。
【００４６】
平均化手段２４は、このＭフレーム分の波形情報を平均化処理して、図２の（（ｄ）、（ｅ）のように、ランダムノイズ性のジッタ成分が除去されたクロック信号ＣＫ′と被測定データ信号Ｄｒ′の波形情報を１フレーム分（図２では一部のみを示す）求める。
【００４７】
位相差検出手段２５は、図２の（ｆ）に示すように、このランダムノイズ性のジッタ成分が除去されたクロック信号ＣＫ′のレベル変位タイミング（ここでは立ち下がりタイミング）と被測定データ信号Ｄｒ′の符号境界との位相差（時間差）ΔＴ（ｉ）を各ビット毎に求め、２ビット目以降の位相差ΔＴ（２）〜ΔＴ（Ｎ）を、１ビット目の位相差ΔＴ（１）分だけ補正して、各ビット毎の位相差ΔＴ（ｉ）′を以下のように求める。
【００４８】
ΔＴ（１）′＝０
ΔＴ（ｉ）′＝ΔＴ（ｉ）−ΔＴ（１）（ｉ＝２〜Ｎ）
【００４９】
なお、各タイミングの検出は、信号振幅があるしきい値を越えたか否かを判断して行なうが、被測定データ信号Ｄｒ′の符号が変化しない（同一符号が連続する）場合には、波形からその符号境界のタイミングを検出することは困難である。
【００５０】
そこで、実際には、被測定データ信号Ｄｒ′の符号が変化したときだけ、そのタイミングを検出してクロック信号ＣＫ′のレベル変位タイミングとの時間差を位相差として求め、被測定データ信号Ｄｒ′の符号が変化しない場合には、その前のビットの位相差を割当てる。
【００５１】
このようにして得られた１フレーム分の位相差ΔＴ（１）′〜ΔＴ（Ｎ）′の情報は、パターン依存性ジッタによって生じたものであり、これを１フレーム分求めると、例えば図３に示すようなジッタ波形が得られる。
【００５２】
そして、このジッタ波形に対し、帯域制限手段２６により例えばビットレート約９．９５Ｇｂｐｓに対応した４ＭＨｚ〜８０ＭＨｚの帯域制限処理を行なうと、図４のジッタ波形が得られる。この帯域制限処理は、図３のビット毎のジッタ波形を、ビットレートに基づいて時間軸上のジッタ波形に変換して、ディジタルフィルタにより上記帯域制限を行なって得られたものである。
【００５３】
このジッタ波形の先頭部には、ＳＤＨ／ＳＯＮＥＴフレームの先頭部のスクランブルされていない特定パターンに起因して、大きなパターン依存性ジッタが発生していることが判る。
【００５４】
測定結果出力手段２７は、図４のように帯域制限処理されたジッタの波形を、データ信号Ｄｔに対して測定対象１が発生したパターン依存性ジッタとして画面に表示したり、印刷出力、あるいは他装置へ送信する。
【００５５】
なお、この測定結果は、上記のように位相差を時間の単位で表したもののほかに、ＵＩｐｐ（ユニットインターバル）の単位に換算して出力してもよい。
【００５６】
図５は、上記したパターン依存性ジッタの測定方法の手順をまとめたものである。
【００５７】
即ち、所定周波数のクロック信号ＣＫに同期したＮビット長の所定パターンのデータ信号Ｄｔを測定対象１に与えて（Ｓ１）、測定対象１から出力される被測定データ信号Ｄｒと、クロック発生手段２１からのクロック信号ＣＫの同一時間領域の波形の情報を取得する（Ｓ２）。
【００５８】
そして、取得された波形に対する平均化処理を行ない（Ｓ３）、ランダムノイズ性ジッタを除去し、その平均化処理によって得られた波形に基づいて、クロック信号ＣＫ′と被測定データ信号Ｄｒ′の位相差ΔＴ（ｉ）′を、被測定データ信号の各ビット毎に１フレーム分求める（Ｓ４）。
【００５９】
続いて、求めた１フレーム分の位相差の情報に対して、所定の帯域制限処理を行ない（Ｓ５）、測定対象１のパターン依存性ジッタを求め、これを測定結果として出力する（Ｓ６）。
【００６０】
このように実施形態のジッタ測定装置２０および測定方法では、測定対象１から出力される被測定データ信号Ｄｒとクロック信号ＣＫの同一時間領域における波形情報を取得し、その波形情報を平均化処理してランダムノイズ性のジッタ成分を除去し、そのノイズ性ジッタが除去されたクロック信号ＣＫ′と被測定データ信号Ｄｒ′の各ビット毎の位相差を１フレーム分求め、その位相差の情報に対して所定の帯域制限処理を行なうことで、パターン依存性ジッタを測定している。
【００６１】
このため、従来のようなアイパターンの観測では不可能であったパターン依存性ジッタのみを正確に測定することができる。
【００６２】
また、データ信号の位置とパターン依存性ジッタとの関連を容易に把握できる。
【００６３】
上記説明は、本発明のジッタ測定装置の基本的な構成について説明したものであるが、次に、より具体的なジッタ測定装置の構成例について説明する。
【００６４】
図６に示すジッタ測定装置２０′は、電気のデータ信号を光のデータ信号に変換して出射する光送信機（電気光変換器）を測定対象１とするものであり、測定対象１に対して電気のデータ信号Ｄｔを与えるとともに、出力端子２０ｃを介してクロック信号ＣＫを与えている。
【００６５】
この種の測定対象１の場合、一般的に入力するデータ信号のジッタの影響を受けないように、クロック信号ＣＫを内部で適度に遅延し、遅延したクロック信号でデータ信号Ｄｔの波形整形を行い、その波形整形後の信号で光を強度変調して光の被測定データ信号Ｄｐを出射している。
【００６６】
したがって、パターン発生手段２２から出力されるデータ信号Ｄｔにパターン依存性ジッタが含まれていても、上記データの波形整形処理によってそのジッタ成分は無視できる程度に小さくなり、測定対象１から出力される被測定データ信号Ｄｐに含まれるパターン依存性ジッタは、測定対象１自体（主に変調部や出力部）で発生したものと見なすことができる。
【００６７】
ジッタ測定装置２０′はこの光の被測定データ信号Ｄｐを入力端子２０ｄで受け、光電変換器３１によって電気の被測定データ信号Ｄｒに変換する。なお、後述するようにサンプリングオシロスコープ３２が光信号を直接受けて内部で光電変換する機能を有している場合には、この光電変換器３１を省略して、光の被測定データ信号Ｄｐをサンプリングオシロスコープ３２に直接入力することができる。
【００６８】
このジッタ測定装置２０′では、前記した波形情報取得手段２３と平均化手段２４の代わりに、高速なデータ信号の波形情報の取得機能と、取得した波形の平均化処理機能を備えたディジタル型のサンプリングオシロスコープ３２を用いている。
【００６９】
サンプリングオシロスコープ３２は、例えば図７の（ａ）、（ｂ）に示すように入力されるクロック信号ＣＫと被測定データ信号Ｄｒに対して、図７の（ｃ）のように、データ信号Ｄｔのフレーム周期Ｔｆ（クロック信号ＣＫの周期をＴｃとすればＮ・Ｔｃ）のＫ倍（Ｋは任意の整数で図７ではＫ＝１の場合を示している）の周期Ｋ・Ｔｆに対して僅かな時間ΔＴｒだけ異なる周期Ｔｓ（＝Ｋ・Ｔｆ＋ΔＴｒまたは＝Ｋ・Ｔｆ−ΔＴｒ）でサンプリングを行うように構成されており、図７の（ｄ）、（ｅ）のように、クロック信号ＣＫおよび被測定データ信号Ｄｒの波形情報Ｈｃ、ＨｄをΔＴｒの時間分解能で求める。
【００７０】
このサンプリングオシロスコープ３２は、外部トリガ端子（図示せず）に入力される信号のレベル変位タイミングに同期あるいはそのタイミングから任意時間経過したタイミングから、波形情報の取得を開始できる外部トリガ機能を有している。
【００７１】
ただし、この種のサンプリングオシロスコープの場合、観測できる波形の長さ（時間幅）は、時間分解能ΔＴｒと波形情報を記憶するためのメモリの容量とで決まり、上記のように被測定データ信号Ｄｒやクロック信号ＣＫの位相差を精度よく検出するためには、時間分解能ΔＴｒを小さくする必要がある。
【００７２】
したがって、被測定データ信号Ｄｒの１フレーム分の波形の情報を一挙に取得したり、平均化処理することは通常困難である。
【００７３】
そこで、ここでは、被測定データ信号Ｄｒとクロック信号ＣＫの波形情報の取得開始タイミング（取得範囲）をＱビット分ずつシフトさせている。なお、値Ｑは、前記したように小さい時間分解能ΔＴｒで波形情報を取得して平均化処理を行なうことが可能な波形のビット長以下で１以上の値であればよい。
【００７４】
この波形情報の取得タイミングのシフトは、パターン発生手段２２から出力されるフレーム同期信号Ｓを遅延手段３３によってＱビット長に相当する時間（Ｑ・Ｔｃ）単位で遅延し、その遅延したフレーム同期信号Ｓｄを前記したサンプリングオシロスコープ３２の外部トリガ端子に入力することで実現している。
【００７５】
一方、位相差検出手段２５は、サンプリングオシロスコープ３２によって取得され、平均化処理された被測定データ信号Ｄｒ′とクロック信号ＣＫ′の波形情報を受けて、被測定データ信号Ｄｒ′とクロック信号ＣＫのＱビット分の位相差ΔＴ（ｉ）′〜ΔＴ（ｉ＋Ｑ−１）′を求めてから、遅延手段３３の遅延量をＱビット分増加させて、被測定データ信号Ｄｒ′とクロック信号ＣＫに対するサンプリングオシロスコープ３２の波形情報の取得領域をＱビット分シフトさせ、その状態でサンプリングオシロスコープ３２によって取得され平均化処理された被測定データ信号Ｄｒ′とクロック信号ＣＫの波形情報を受けて、その位相差ΔＴ（ｉ＋Ｑ）′〜ΔＴ（ｉ＋２Ｑ−１）′を求めるという動作を繰り返して、前記同様に１フレーム分の位相差ΔＴ（１）′〜ΔＴ（Ｎ）′を求める。
【００７６】
このようにして得られた各ビット毎の位相差ΔＴ（１）′〜ΔＴ（Ｎ）′の情報は、前記同様に帯域制限手段２６に出力されて、ビットレートによって予め決められた帯域制限処理がなされ、その処理結果が測定結果出力手段２７に出力され、データ信号Ｄｔに対して測定対象１が発生させたパターン依存性ジッタＪｄｐとして時間単位あるいはＵＩｐｐ単位で表示出力、印刷出力あるいは外部装置へ出力される。
【００７７】
図８は、上記したサンプリングオシロスコープ３２を用いたパターン依存性ジッタの測定方法の手順をまとめたものである。
【００７８】
即ち、所定周波数のクロック信号ＣＫと、そのクロック信号ＣＫに同期したＮビット長の所定パターンのデータ信号Ｄｔを測定対象１に与えて（Ｓ１１）、測定対象１から出射され光電変換された被測定データ信号Ｄｒとクロック信号ＣＫの同一時間領域の波形の情報をＱビット分取得する（Ｓ１２）。
【００７９】
そして、取得された波形に対する平均化処理を行ない（Ｓ１３）、ランダムノイズ性ジッタを除去し、その平均化処理によって得られた波形に基づいて、クロック信号ＣＫ′と被測定データ信号Ｄｒ′のＱビット分の位相差ΔＴ（ｉ）′を求める（Ｓ１４）。
【００８０】
以下、Ｓ１２〜Ｓ１４までの処理を、波形取得範囲をＱビット分ずつずらしながら（Ｓ１６）、Ｎ／Ｑ回繰り返して、全ビット分（１フレーム分）の位相差が得られると（Ｓ１５）、その１フレーム分の位相差の情報に対して、所定の帯域制限処理を行ない（Ｓ１７）、その処理結果を測定対象１のパターン依存性ジッタとして出力する（Ｓ１８）。
【００８１】
なお、前記したように、サンプリングオシロスコープ３２自体に波形情報の取得タイミング（取得範囲）を任意にずらすシフト機能がある場合には、外部に遅延手段を設けずに、サンプリングオシロスコープのシフト機能を位相差検出手段２５によって制御して、波形情報の取得タイミングをずらしてもよい。
【００８２】
また、パターン発生手段２２側にフレーム同期信号Ｓの出力タイミングをずらすシフト機能がある場合にも、外部に遅延手段を設けずに、その機能を位相差検出手段２５によって制御することで、前記同様に波形情報の取得タイミングをずらすことができる。
【００８３】
また、サンプリングオシロスコープ３２とパターン発生手段２２の両方に前記したシフト機能が有る場合には、その両者を位相差検出手段２５によって制御することで、波形情報の取得タイミングをずらすことができる。
【００８４】
例えば、サンプリングオシロスコープ３２側のシフト機能が１ビット単位でＮより少ないビット数（例えば１６ビット分）までシフトでき、パターン発生手段２２側のシフト機能が１６ビット単位でシフトできるような場合には、サンプリングオシロスコープ３２側のシフト機能で１ビットずつ１６ビット分シフトして各ビットの位相差を求めてから初期状態に戻し、パターン発生手段側２２のシフト機能で１６ビット分シフトしてから、再び、サンプリングオシロスコープ３２側のシフト機能で１ビットずつ１６ビット分シフトして各ビットの位相差を求めるという処理を行なう。
【００８５】
また、サンプリングオシロスコープ３２に、入力される２つの信号ＣＫ、Ｄｒの位相を相対的に可変できる機能がある場合には、その機能を位相差検出手段２５によって制御して、被測定データ信号Ｄｒの最初のレベル変位タイミングをクロック信号ＣＫのレベル変位タイミングに合わせることで、前記した初期位相差ΔＴ（１）を０に設定することができる。このようにすれば、前記した初期位相差ΔＴ（１）による減算補正を行なう必要がなく、それ以降のビットについて、クロック信号ＣＫのレベル変位タイミングと被測定データ信号Ｄｒのレベル変位タイミング（符号変化タイミング）の時間差をそのまま位相差として用いることができる。
【００８６】
また、前記したジッタ測定装置２０′では、電気のデータ信号Ｄｔを測定対象１に与え、測定対象１から出力される光の被測定データ信号Ｄｐを、電気の被測定データ信号Ｄｒに変換して波形情報を取得していたが、図９に示すジッタ測定装置２０″のように、データ信号Ｄｔを電気光変換器３５によって光のデータ信号Ｄｔ′に変換して出力端子２０ｅから例えば光増幅器のような測定対象１に与え、測定対象１から出射される光の被測定データ信号Ｄｐを光電変換器３１で電気の被測定データ信号Ｄｒに変換して波形情報を取得することもできる。
【００８７】
また、この場合でも、サンプリングオシロスコープ３２が光信号を直接受けて内部で光電変換する機能を有している場合には、この光電変換器３１を省略して、光の被測定データ信号Ｄｐをサンプリングオシロスコープ３２に直接入力することができる。
【００８８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のジッタ測定装置および測定方法は、測定対象から出力される被測定データ信号とクロック信号の同一時間領域における波形情報を取得し、その波形情報を平均化処理してランダムノイズ性のジッタ成分を除去し、そのランダムノイズ性ジッタが除去されたクロック信号と被測定データ信号の各ビット毎の位相差を１フレーム分求め、その位相差の情報に対して所定の帯域制限処理を行なうことで、パターン依存性ジッタを測定している。
【００８９】
このため、従来のようなアイパターンの観測では不可能であったパターン依存性ジッタのみを正確に測定することができ、また、データの位置とパターン依存性ジッタの関連性を容易に把握できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の基本構成を示す図
【図２】本発明の実施形態の動作を説明するための信号図
【図３】本発明の実施形態によって得られた帯域制限処理前のジッタ波形図
【図４】本発明の実施形態によって得られた帯域制限処理後のジッタ波形図
【図５】実施形態の処理手順を示すフローチャート
【図６】本発明の実施形態の具体的な構成例を示す図
【図７】図６の実施形態の要部の動作を説明するための図
【図８】実施形態の処理手順を示すフローチャート
【図９】他の実施形態の構成を示す図
【図１０】従来のジッタ測定システムを示す図
【図１１】従来のジッタ測定方法を説明するための図
【符号の説明】
１……測定対象、２０、２０′２０″……ジッタ測定装置、２１……クロック発生手段、２２……パターン発生手段、２３……波形情報取得手段、２４……平均化手段、２５……位相差検出手段、２６……帯域制限手段、２７……測定結果出力手段、３１……光電変換器、３２……サンプリングオシロスコープ、３３……遅延手段、３５……電気光変換器

Claims

所定周波数のクロック信号を発生するクロック発生手段（２１）と、
所定ビットで１フレームが構成される所定パターンのデータ信号を前記クロック信号に同期して出力するパターン発生手段（２２）と、
前記パターン発生手段から出力されるデータ信号を受けた測定対象が出力する被測定データ信号と前記クロック発生手段から出力されているクロック信号とを受け、該被測定データ信号とクロック信号の同一時間領域における波形の情報を取得する波形情報取得手段（２３、３２）と、
前記波形情報取得手段によって取得された波形に対する平均化処理を行なう平均化手段（２４、３２）と、
前記平均化手段によって平均化された波形の情報に基づいて、前記被測定データ信号と前記クロック信号の位相差を各ビット毎に求める位相差検出手段（２５）と、
前記位相差検出手段によって求められた各ビット毎の位相差の情報に対して、所定の帯域制限処理を行なう帯域制限手段（２６）と、
前記帯域制限手段によって帯域制限された位相差の情報をパターン依存性ジッタとして出力する測定結果出力手段（２７）とを備えたジッタ測定装置。
前記パターン発生手段は、出力するデータ信号の１フレーム中の任意のビット位置のデータ出力タイミングに同期したフレーム同期信号を前記波形情報取得手段に出力するように構成されており、
前記波形情報取得手段は、前記フレーム同期信号が入力されたタイミングを基準タイミングとして前記被測定データ信号とクロック信号の波形情報を取得するように構成されていることを特徴とする請求項１記載のジッタ測定装置。
前記波形情報取得手段と前記平均化手段とが、サンプリングオシロスコープによって構成されていることを特徴とする請求項２記載のジッタ測定装置。
所定周波数のクロック信号に同期した所定ビット長の所定パターンのデータ信号を測定対象に入力する段階（Ｓ１、Ｓ１１）と、
前記測定対象から出力される被測定データ信号と前記クロック信号の同一時間領域の波形の情報を取得する段階（Ｓ２、Ｓ１２）と、
前記取得された波形に対する平均化処理を行なう段階（Ｓ３、Ｓ１３）と、
前記平均化処理によって得られた波形に基づいて、前記被測定データ信号と前記クロック信号の位相差を、前記被測定データ信号の各ビット毎に求める段階（Ｓ４、Ｓ１４）と、
前記求めた各ビット毎の位相差の情報に対して、所定の帯域制限処理を行なう段階（Ｓ５、Ｓ１７）と、
前記帯域制限された位相差の情報をパターン依存性ジッタとして出力する段階（Ｓ６、Ｓ１８）とを含むジッタ測定方法。