JP2018054417A - Phase fluctuation measuring device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、高安定な信号発生器からの単一スペクトルの信号の位相変動を評価する測定装置であって、その被測定装置自身の過去に発生した信号と現在の信号とを比較することで基準信号源を用いずにその測定を行うことのできる位相変動測定装置に関する。 The present invention is a measuring device that evaluates the phase fluctuation of a single spectrum signal from a highly stable signal generator, and compares the signal generated in the past of the device under test itself with the current signal. The present invention relates to a phase fluctuation measuring apparatus capable of performing the measurement without using a reference signal source.
発振器から出力される信号(被測定信号)の位相変動の測定には、被測定信号に対して十分に低位相変動で生成周波数の高安定な基準信号源を用い、この基準信号源からの信号と位相比較して被測定信号の位相変動を評価する方法がある。DMTD(Dual Mixer Time Difference)法もその一つで測定精度は基準信号の精度に依存する。そのほか、スペアナ法、オシロスコープ法、PLL法(Phase Lock Loop)などの測定技術がある。 To measure the phase fluctuation of the signal (signal under measurement) output from the oscillator, use a reference signal source with a sufficiently low phase fluctuation and a high generation frequency for the signal under measurement. There is a method for evaluating the phase variation of the signal under measurement by comparing the phase with the signal. The DMTD (Dual Mixer Time Difference) method is one of them, and the measurement accuracy depends on the accuracy of the reference signal. In addition, there are measurement techniques such as the spectrum analyzer method, oscilloscope method, and PLL method (Phase Lock Loop).
上記DMTD法は、位相基準の信号を用い位相比較器でその位相基準の信号との位相差を計測する手法で、位相比較の基準となる発振器の信号精度が測定精度の限界となる。 The DMTD method is a technique in which a phase reference signal is used to measure a phase difference from the phase reference signal using a phase comparator, and the signal accuracy of an oscillator serving as a reference for phase comparison is the limit of measurement accuracy.
また、相互相関法による解析手法もある。この相互相関法はPLL法の一つであり、位相変動の計測用に2系統のサンプリング回路を用いるものである。2系統の信号として、それぞれ異なる発振器からサンプリングクロックを入力する。そこに被測定信号を分岐して入力し、各系統でサンプリングした後、相関器を用いて相関のある被測定信号の位相変動成分のみを抽出する。 There is also an analysis method using a cross-correlation method. This cross-correlation method is one of the PLL methods, and uses two systems of sampling circuits for measuring phase fluctuations. Sampling clocks are input from two different oscillators as two types of signals. A signal under measurement is branched and input there, and after sampling in each system, only a phase fluctuation component of the signal under measurement having a correlation is extracted using a correlator.
この解析手法のメリットの1つは、サンプリング回路で発生する位相変動は相関がないので相関器から出力されないことである。サンプリングしたデータの相関を計算して結果を積算することで測定時間は長くなるが、積算回数に応じて測定器の位相変動を低減できるという利点がある。例えば、100回の積算で測定系の位相変動を10dB、1000回で15dB、1万回で20dB低減できる。但し、測定時間は、相互相関法を適用しない場合に比べて100倍、1000倍、1万倍に延びる。 One of the merits of this analysis method is that phase fluctuations generated in the sampling circuit are not output from the correlator because there is no correlation. By calculating the correlation of the sampled data and accumulating the results, the measurement time becomes longer, but there is an advantage that the phase fluctuation of the measuring device can be reduced according to the number of integrations. For example, the phase fluctuation of the measurement system can be reduced by 10 dB, integration by 100 times, 15 dB by 1000 times, and 20 dB by 10,000 times. However, the measurement time is 100 times, 1000 times, and 10,000 times longer than when the cross-correlation method is not applied.
位相比較の基準信号に利用できる高安定かつ高精度の発振器を提供する技術としては、以下のものがある。
例えば、特許文献1(国際公開2008/099735号公報)に、位相雑音が共通で異なる周波数の出力できる発振器を利用する手法が開示されている。この開示では、例えば10MHzと5MHzの基準信号の両方を出力する発振器において、位相雑音が共通したものが出力できるものが用いられている。この構成で、10MHzを分周して5MHzを生成し、元々出力されている5MHzとの位相差をとると、発振器自身の位相雑音の1/2の位相変化分が得られる。従って、生成した5MHzを2倍した後、10MHzや5MHzの信号の位相から差し引けば、位相雑音の抑圧された基準信号が得られる。このように、位相雑音を補正した信号を基準信号に使用して被測定信号との位相差を計測すれば、被測定信号の位相雑音を直接求めることができる。
Techniques for providing a highly stable and highly accurate oscillator that can be used as a reference signal for phase comparison include the following.
For example, Patent Document 1 (International Publication No. 2008/099735) discloses a technique using an oscillator that can output different frequencies with common phase noise. In this disclosure, for example, an oscillator that outputs both 10 MHz and 5 MHz reference signals that can output a common phase noise is used. With this configuration, when 10 MHz is divided to generate 5 MHz and the phase difference from the originally output 5 MHz is obtained, a phase change of ½ of the phase noise of the oscillator itself can be obtained. Therefore, after the generated 5 MHz is doubled and subtracted from the phase of the 10 MHz or 5 MHz signal, a reference signal in which phase noise is suppressed can be obtained. In this way, if the phase difference from the signal under measurement is measured using the signal with the phase noise corrected as a reference signal, the phase noise of the signal under measurement can be directly obtained.
本発明は、被測定信号の所定の期間の累積位相について、所定時間隔てた位相差分を計測し、その計測した位相差分の累積である時間和分を求めることで、被測定信号の位相変動を検出する測定装置を提供するものである。 The present invention measures the phase difference at a predetermined time interval with respect to the accumulated phase of the signal under measurement for a predetermined period, and obtains the time sum that is the accumulation of the measured phase difference, thereby reducing the phase fluctuation of the signal under measurement. A measuring device for detection is provided.
本発明の位相変動測定装置は、単一周波数の電気信号を生成する信号源、
上記信号源からの信号を遅延させる遅延手段、
上記遅延手段からの信号と上記信号源からの信号との位相比較を行う位相検出手段、
上記位相検出手段からの出力を、上記遅延手段の遅延時間間隔で接続して、上記位相検出手段からの出力の累積を出力するデータ処理手段、
上記遅延手段による遅延時間を少なくとも上記信号源と上記位相検出手段とを用いて計測するための回路切換手段、
を備え、上記電気信号の位相変動を測定するものである。
A phase fluctuation measuring apparatus according to the present invention includes a signal source that generates an electric signal having a single frequency,
Delay means for delaying a signal from the signal source;
Phase detection means for performing phase comparison between the signal from the delay means and the signal from the signal source;
Data processing means for connecting the output from the phase detection means at a delay time interval of the delay means, and outputting the accumulated output from the phase detection means,
Circuit switching means for measuring a delay time by the delay means using at least the signal source and the phase detection means;
The phase variation of the electric signal is measured.
また、本発明においては、上記回路切換手段は、上記遅延手段を迂回した回路を構成するものであり、上記位相検出手段の入力を上記遅延手段と上記信号源とで切り替える第1スイッチ手段、上記信号源から上記遅延手段への信号を断続する第2スイッチ手段、を備え、
(1)第1スイッチ手段で上記位相検出手段の入力と上記信号源とを接続し、第2スイッチ手段を閉じて上記信号源と上記遅延手段とを接続して基準位相を測定し、
(2)上記第2スイッチ手段を断続して、上記遅延手段の遅延時間または遅延位相を求めるものでもある。
In the present invention, the circuit switching means constitutes a circuit bypassing the delay means, and the first switch means for switching the input of the phase detection means between the delay means and the signal source, Second switch means for interrupting the signal from the signal source to the delay means,
(1) The first switch means connects the input of the phase detection means and the signal source, closes the second switch means and connects the signal source and the delay means to measure the reference phase,
(2) The second switch means is intermittently determined to determine the delay time or delay phase of the delay means.
また、上記信号源からの信号を上記遅延手段に入力する構成は、
独立に信号を生成するか、あるいは、上記信号源からの信号に同期した信号を生成する信号生成手段と、
上記信号生成手段からの信号を少なくとも第1分岐信号と第2分岐信号とに分岐する分岐手段と、
を備え、第1分岐信号を上記遅延手段に入力する構成であり、
上記位相検出手段は、
第1分岐信号を入力した上記遅延手段からの信号を第1位相検出手段に入力し、第2分岐信号を第2位相検出手段に入力し、第1位相検出手段の出力と第2位相検出手段の出力の位相比較を行うことで、上記遅延手段からの信号と上記信号源からの信号との位相比較を行う位相検出手段でもある。
The configuration for inputting the signal from the signal source to the delay means is as follows:
A signal generating means for generating a signal independently or generating a signal synchronized with the signal from the signal source;
Branching means for branching the signal from the signal generating means into at least a first branch signal and a second branch signal;
And the first branch signal is input to the delay means,
The phase detection means includes
A signal from the delay means to which the first branch signal is input is input to the first phase detection means, a second branch signal is input to the second phase detection means, and the output of the first phase detection means and the second phase detection means This is also a phase detection means for performing phase comparison between the signal from the delay means and the signal from the signal source by comparing the phases of the outputs.
また、上記信号源からの信号を位相検出手段に入力する構成は、
上記信号源からの信号に同期した信号を生成する信号生成手段と、
上記信号生成手段からの信号を少なくとも第1分岐信号と第2分岐信号とに分岐する分岐手段と、
第1分岐信号を上記遅延手段に通した信号と、上記第2分岐信号とを合成する信号合成手段と、
上記信号生成手段からの信号を上記分岐手段に入力する前に第1周波数信号で周波数変換する第1周波数変換手段と、
第1分岐信号を上記信号合成手段に入力する前に上記信号源からの信号に同期した第2周波数信号で周波数変換する第2周波数変換手段と、
上記信号合成手段の出力を、第1周波数変換手段の上記周波数変換と増減逆に第3周波数信号で周波数変換を行う第3周波数変換手段と、
を備え、
上記第3周波数変換手段の出力を上記位相検出手段に入力する構成であり、
上記位相検出手段は、
上記第3周波数変換手段からの信号を量子化してデジタル信号に変換し、デジタル信号処理によって上記第1分岐信号の位相検出と上記第2分岐信号の位相検出とを同時に行なうと共に検出したこれらの位相について位相比較を行なうことで、上記遅延手段からの信号と上記信号源からの信号との位相比較を行う位相検出手段でもある。
Further, the configuration for inputting the signal from the signal source to the phase detection means is as follows:
Signal generating means for generating a signal synchronized with the signal from the signal source;
Branching means for branching the signal from the signal generating means into at least a first branch signal and a second branch signal;
Signal combining means for combining the signal obtained by passing the first branch signal through the delay means and the second branch signal;
First frequency converting means for converting the frequency of the signal from the signal generating means with a first frequency signal before inputting the signal to the branching means;
Second frequency conversion means for converting the frequency with a second frequency signal synchronized with the signal from the signal source before inputting the first branch signal to the signal synthesis means;
A third frequency converting means for performing frequency conversion on the output of the signal synthesizing means with a third frequency signal in a manner opposite to that of the frequency conversion of the first frequency converting means;
With
The output of the third frequency conversion means is input to the phase detection means,
The phase detection means includes
The phase from the third frequency converting means is quantized and converted into a digital signal, and the phase detection of the first branch signal and the phase of the second branch signal are simultaneously performed and detected by digital signal processing. Is also phase detection means for performing phase comparison between the signal from the delay means and the signal from the signal source.
また、上記遅延手段へ入力する信号を、一旦、上記遅延手段の使用可能な周波数帯に周波数変換し、上記遅延手段を通過後に、その周波数変換と逆周波数変換を行って元の周波数に戻すことを特徴とするものでもある。 The signal input to the delay means is once converted into a frequency band that can be used by the delay means, and after passing through the delay means, the frequency conversion and the inverse frequency conversion are performed to return to the original frequency. It is also a feature.
また、上記分岐手段に入力する前に上記周波数変換を行い、
第1分岐信号は上記分岐手段を通過後に、第2分岐信号は上記遅延手段を通過後に、上記逆周波数変換を行うことを特徴とするものでもある。
Also, before inputting to the branching means, perform the frequency conversion,
The first branch signal is subjected to the inverse frequency conversion after passing through the branch means, and the second branch signal is subjected to the inverse frequency conversion after passing through the delay means.
また、上記信号生成手段は、上記信号源からの信号に同期したマルチキャリア信号を生成するものでもある。 The signal generation means generates a multicarrier signal synchronized with the signal from the signal source.
本発明では、直接比較するための基準信号を用いないため、その基準信号の位相変動による影響を除外することができ、直接比較の基準となる発振器の周波数安定度が測定精度の限界となるという従来の問題を、解決することができる。 In the present invention, since the reference signal for direct comparison is not used, the influence due to the phase fluctuation of the reference signal can be excluded, and the frequency stability of the oscillator serving as a reference for direct comparison becomes the limit of measurement accuracy. Conventional problems can be solved.
以下に本発明について、ブロック図を用いて詳細に説明する。なお、ブロック図における符号については、同様の機能をもったブロックには、特別な事情のない限り、同じ符号を用いるものとする。 The present invention will be described in detail below with reference to block diagrams. In addition, about the code | symbol in a block diagram, the same code | symbol shall be used for the block with the same function unless there is special circumstances.
図1に、本発明の位相変動測定装置を適用した構成例を示す。この構成例は、信号源1、遅延手段2、位相検出手段3、データ処理手段4、回路切換手段5を備え、上記信号源1の生成する電気信号の位相変動を測定するためのものである。但し、電源部や測定データの表示部や伝送を行う通信部等の記載が省略されている。ここで、信号源1は、単一周波数の連続スペクトルの電気信号を生成する信号源であり、遅延手段2は、上記信号源からの信号を遅延させる遅延手段であり、位相検出手段3は、上記遅延手段からの信号と上記信号源からの信号との位相比較を行う位相検出手段であり、データ処理手段4は、上記位相検出手段からの出力を、上記遅延手段の遅延時間間隔で接続して、上記位相検出手段からの出力の累積を出力するデータ処理手段であり、回路切換手段5は、上記遅延手段による遅延時間を計測するための回路切換手段である。 FIG. 1 shows a configuration example to which the phase variation measuring apparatus of the present invention is applied. This configuration example includes a signal source 1, a delay unit 2, a phase detection unit 3, a data processing unit 4, and a circuit switching unit 5, and is for measuring the phase fluctuation of the electric signal generated by the signal source 1. . However, descriptions of a power supply unit, a display unit for measurement data, a communication unit for performing transmission, and the like are omitted. Here, the signal source 1 is a signal source that generates an electric signal having a single-frequency continuous spectrum, the delay unit 2 is a delay unit that delays a signal from the signal source, and the phase detection unit 3 is Phase detection means for performing phase comparison between the signal from the delay means and the signal from the signal source, and the data processing means 4 connects the output from the phase detection means at the delay time interval of the delay means. The circuit processing unit 5 is a circuit switching unit for measuring the delay time by the delay unit.
上記位相検出手段を用いて位相変動を測定するには、例えば以下の手順による。ここでいう位相変動とは、位相の漂動や乱雑な変化を含めた位相変動である。
(1)上記回路切換手段5によって遅延手段の回路の切換えや信号源の生成する信号形態の切換えを行って、遅延手段の遅延特性である遅延時間を測定できるモードにする。
(2)遅延手段の遅延特性を測定する。
(3)上記回路切換手段5によって遅延手段の回路の切換えや信号源の生成する信号形態の切換えを行って、上記遅延時間分の遅延の有無の場合で、位相比較を行って上記遅延時間における位相変動を測定する。
(4)特定の時点を基準にし、上記位相変動を上記の遅延時間の経過ごとに累積することで、上記時点からの位相の変動値を求める。
In order to measure the phase fluctuation using the phase detection means, for example, the following procedure is used. The term “phase fluctuation” as used herein refers to phase fluctuation including phase drift and random changes.
(1) By switching the circuit of the delay means and the signal form generated by the signal source by the circuit switching means 5, a mode in which the delay time which is the delay characteristic of the delay means can be measured is set.
(2) The delay characteristic of the delay means is measured.
(3) The circuit switching means 5 switches the circuit of the delay means or the signal form generated by the signal source, and in the case of the presence or absence of a delay corresponding to the delay time, the phase comparison is performed to determine the delay time. Measure phase variation.
(4) The phase fluctuation value from the time point is obtained by accumulating the phase fluctuation every time the delay time elapses with reference to a specific time point.
また、図1に示す構成では、位相検出手段3が最も複雑な構成となるが、この部分の機能を、図2に示す様に、例えば、分岐手段7を経て上記遅延手段による遅延を受けた信号と信号源1からの信号とを比較してその位相差を検出する第1位相検出手段3aによる機能と、分岐手段7を経たが上記遅延手段による遅延を受けない信号と信号源1からの信号とを比較してその位相差を検出する第2位相検出手段3bによる機能とを併せ、位相比較手段8で比較することで実現してもよい。
図2の制御部9は、上記遅延時間の測定のための制御やデータ処理のための制御を行うためのものである。
Further, in the configuration shown in FIG. 1, the phase detection means 3 has the most complicated configuration. As shown in FIG. 2, the function of this portion is delayed by the delay means via the branch means 7, for example. The function of the first phase detecting means 3a for comparing the signal and the signal from the signal source 1 to detect the phase difference, and the signal from the signal source 1 that has passed through the branching means 7 but is not subject to the delay by the delay means. It may be realized by combining the function of the second phase detecting means 3b for comparing the signals and detecting the phase difference and comparing them by the phase comparing means 8.
The control unit 9 in FIG. 2 is for performing control for measuring the delay time and control for data processing.
図3は、図1のブロック図に沿ったもので、さらに詳細なブロックからなる構成を持った例を示す。また、図3の構成で位相変動を測定する手順を、以下に示す。測定対象は、高安定な発振器である。 FIG. 3 is based on the block diagram of FIG. 1 and shows an example having a configuration composed of more detailed blocks. The procedure for measuring the phase fluctuation with the configuration of FIG. 3 is shown below. The object to be measured is a highly stable oscillator.
(イ) 信号源1において、発振器1−1の出力信号(非測定信号)は信号発生器(SG)1−2の同期回路に入力される。SG1−2は、例えば、10MHz(本測定系の基準信号の周波数と定義)の基準信号を生成して出力する。この基準信号は、遅延手段2で遅延させた後、位相検出手段3のA/D(アナログデジタル)変換器3−1に入力し量子化する。この量子化におけるサンプリング信号(量子化クロック)は、上記の基準信号に同期した信号で、その基準信号の2倍以上である。この量子化によってデジタル信号に変換された上記基準信号は、直交復調アルゴリズムにしたがって直交復調され、振幅情報と位相情報が出力される。この位相情報につき、継続的に順次時間軸に沿って位相変動を測定する。
(ロ) 上記の位相変動の測定にあたり、上記遅延手段2を除外した基準位相を予め求めておくことが望ましい。このためには、回路切換手段5のSW5−1を切換えて、上記A/D変換器3−1が上記信号発生器1−2の出力から直接入力する。この様に位相検出手段3において上記信号発生器1−2からの信号の位相を読み取り、基準位相とする。
(ハ) 次に、SW5−1を切換えて上記A/D変換器3−1を遅延手段2に接続する。遅延手段2の遅延時間の計測は、遅延時間計測/制御器17による周波数の計数値と、上記基準位相からの位相差による周波数分を加えることで行う。
(ニ) 具体的には、まずSW5−2をオープン(解放)にする。次に、上記A/D変換器3−1からの出力をモニタして上記信号発生器1−2からの波が零(off)になった後に、計測を開始すべくSW5−2をショート(短絡)し、同時に上記遅延時間計測/制御器17による計数を開始する。
(ホ) この計数は、上記A/D変換器3−1からの出力に上記信号発生器1−2からの信号の所定の値への立ち上がりを検出することで上記計数を停止する。
(ヘ) クロックカウントを停止した時点の上記信号発生器1−2からの信号の立ち上がりの位相角を求める。上記計数に、上記基準位相からの位相差を上記計数に変換した分を加え、この結果にサンプリング間隔時間を乗じることで、遅延時間が求まる。
(ト) 上記A/D変換器3−1の出力から位相検出器が上記の位相差を求める。この位相差角度は、クロックジッタの変化差分に相当する位相角度であり、上記遅延時間を隔てた時点での位相差である。この位相差は、上記直交復調の度に出力されるが、これを、例えば、上記遅延時間間隔ごとに出力するように制限することも可能である。
(チ) 上記位相差が遅延時間間隔ごとに出力される場合、データ処理手段4で、一つの位相差データ系列が得られる。この位相差データ系列について、その位相差データの値を順次累積したものが位相変動出力となる。
また、上記位相差が上記直交復調の度に出力される場合、1つの遅延時間間隔内に複数の前記出力が含まれるが、その出力の各データについて上記と同様の位相差データ系列を各々対応させることができる。この各々の位相差データ系列について、その位相差データの値を順次累積することで各々の位相変動出力を得ることが出来る。このようにして得られた複数の位相変動出力については、データ処理手段4で平均化などの統計処理を行うことで、測定ノイズを抑制することができることは明らかである。
(A) In the signal source 1, the output signal (non-measurement signal) of the oscillator 1-1 is input to the synchronizing circuit of the signal generator (SG) 1-2. SG1-2 generates and outputs a reference signal of 10 MHz (defined as the frequency of the reference signal of this measurement system), for example. This reference signal is delayed by the delay means 2 and then input to the A / D (analog / digital) converter 3-1 of the phase detection means 3 and quantized. The sampling signal (quantization clock) in this quantization is a signal synchronized with the reference signal, and is twice or more the reference signal. The reference signal converted into a digital signal by this quantization is orthogonally demodulated according to an orthogonal demodulation algorithm, and amplitude information and phase information are output. For this phase information, the phase variation is continuously measured along the time axis.
(B) In measuring the phase fluctuation, it is desirable to obtain in advance a reference phase excluding the delay means 2. For this purpose, the A / D converter 3-1 is directly input from the output of the signal generator 1-2 by switching the SW 5-1 of the circuit switching means 5. In this way, the phase detection means 3 reads the phase of the signal from the signal generator 1-2 and sets it as the reference phase.
(C) Next, the SW 5-1 is switched to connect the A / D converter 3-1 to the delay means 2. The delay time of the delay means 2 is measured by adding the frequency count value by the delay time measurement / controller 17 and the frequency component due to the phase difference from the reference phase.
(D) Specifically, first, SW5-2 is opened (released). Next, after the output from the A / D converter 3-1 is monitored and the wave from the signal generator 1-2 becomes zero, the SW5-2 is short-circuited to start the measurement ( At the same time, the delay time measuring / controlling unit 17 starts counting.
(E) This counting is stopped by detecting the rising of the signal from the signal generator 1-2 to a predetermined value at the output from the A / D converter 3-1.
(F) The rising phase angle of the signal from the signal generator 1-2 at the time when the clock count is stopped is obtained. A delay time is obtained by adding the amount obtained by converting the phase difference from the reference phase to the count to the count and multiplying the result by the sampling interval time.
(G) The phase detector obtains the phase difference from the output of the A / D converter 3-1. This phase difference angle is a phase angle corresponding to a clock jitter change difference, and is a phase difference when the delay time is separated. This phase difference is output every time the quadrature demodulation is performed, but can be limited to be output at each delay time interval, for example.
(H) When the phase difference is output for each delay time interval, the data processing means 4 obtains one phase difference data series. With respect to this phase difference data series, a phase fluctuation output is obtained by sequentially accumulating the values of the phase difference data.
In addition, when the phase difference is output each time the quadrature demodulation is performed, a plurality of the outputs are included in one delay time interval, and the same phase difference data series as described above corresponds to each data of the output. Can be made. With respect to each phase difference data series, each phase fluctuation output can be obtained by sequentially accumulating the values of the phase difference data. It is clear that the measurement noise can be suppressed by performing statistical processing such as averaging on the plurality of phase fluctuation outputs obtained in this way by the data processing means 4.
図4から図6の構成は、実質的に信号源1からの信号を2分岐し、その一方のみを意図的に遅延させ、遅延有りの信号と遅延なしの信号とを比較するようにすることで、連続波を含めて任意の変調方式の参照信号を使用して位相変動を計測するものである。 4 to 6 substantially splits the signal from the signal source 1 into two, only one of them is intentionally delayed, and the delayed signal is compared with the undelayed signal. Thus, the phase fluctuation is measured using a reference signal of an arbitrary modulation system including a continuous wave.
まず、図4の構成について説明する。信号源1において、発振器1−1の出力信号(非測定信号)は信号発生器1−2の同期回路に入力される。信号発生器1−2は、例えば、10MHz(本測定系の基準信号の周波数と定義)の基準信号を生成して出力する。この例における信号発生器1−2の役割は、発振器1−1からのほぼ任意の周波数の信号に同期した上記の様な基準信号を生成する点にある。 First, the configuration of FIG. 4 will be described. In the signal source 1, the output signal (non-measurement signal) of the oscillator 1-1 is input to the synchronization circuit of the signal generator 1-2. The signal generator 1-2 generates and outputs a reference signal of 10 MHz (defined as the frequency of the reference signal of this measurement system), for example. The role of the signal generator 1-2 in this example is to generate the reference signal as described above that is synchronized with a signal of almost arbitrary frequency from the oscillator 1-1.
(イ) 生成された上記基準信号を信号発生器10に入力して、上記基準信号に同期した信号を生成する。ここで生成する信号は、連続波を含めて任意の変調方式の信号であってもよい。一般にマルチキャリア信号を用いることで測定における平均化を一挙に進め測定値の信号対雑音比を改善することができる。
(ロ) 上記信号発生器10で生成され出力される信号は、回路切換手段5を経由して分岐手段7で2分岐される。分岐された一方の信号は、上記基準信号に同期させたA/D変換器3a1で量子化され、量子化された信号の区切りを見出すためにシンボル同期部3a2に通し、復調部3a3で直交復調して同期復調を行う。分岐されたもう一方の信号は、遅延手段2で信号遅延を受けた後、上記基準信号に同期させたA/D変換器3b1で量子化され、量子化された信号の区切りを見出すためにシンボル同期部3b2に通し、復調部3b3で直交復調して同期復調を行う。
(ハ) 上記の位相変動の測定にあたり、上記遅延手段の遅延時間を正確に計測しておくことが望まれる。このために、まず、回路切換手段5のSWを開放(オープン)する。これにより、A/D変換器3a1、3b1の信号出力値が零になったら、上記回路切換手段5のSWを短絡(ショート)する。そして、A/D変換器3a1、3b1からのデータが零から所定の信号レベルに立ち上がった時点の時間差を計測して遅延時間とする。
(ニ) 次に位相変動の測定のため、回路切換手段5のSWを短絡(ショート)にて、信号発生器10からの信号を分岐手段7で分岐することで、上記(ロ)に記載の処理を行う。
(ホ) これにより同期復調された信号は同一時刻に観測されたそれぞれの分岐信号の位相を含むので、位相比較手段8でこれらの位相の差から分岐信号間の位相差を求めることが出来る。
(ヘ) 上記の場合と同様に、上記位相差が遅延時間間隔ごとに出力される場合一つの位相差データ系列が得られる。この位相差データ系列について、データ処理手段6においてその位相差データの値を順次累積したものが位相変動出力となる。
(A) The generated reference signal is input to the signal generator 10 to generate a signal synchronized with the reference signal. The signal generated here may be a signal of any modulation system including a continuous wave. In general, by using a multi-carrier signal, it is possible to improve the signal-to-noise ratio of the measured value by proceeding with averaging in the measurement.
(B) The signal generated and output by the signal generator 10 is branched into two by the branching means 7 via the circuit switching means 5. One of the branched signals is quantized by the A / D converter 3a1 synchronized with the reference signal, passed through the symbol synchronizer 3a2 to find the delimiter of the quantized signal, and orthogonal demodulated by the demodulator 3a3 Then, synchronous demodulation is performed. The other branched signal is subjected to a signal delay by the delay means 2 and then quantized by the A / D converter 3b1 synchronized with the reference signal, and a symbol is used to find a delimiter of the quantized signal. Through the synchronization unit 3b2, the demodulation unit 3b3 performs quadrature demodulation and performs synchronous demodulation.
(C) In measuring the phase fluctuation, it is desirable to accurately measure the delay time of the delay means. For this purpose, first, the SW of the circuit switching means 5 is opened (opened). Thereby, when the signal output values of the A / D converters 3a1 and 3b1 become zero, the SW of the circuit switching means 5 is short-circuited. Then, the time difference when the data from the A / D converters 3a1 and 3b1 rises from zero to a predetermined signal level is measured to obtain a delay time.
(D) Next, in order to measure the phase fluctuation, the SW of the circuit switching means 5 is short-circuited, and the signal from the signal generator 10 is branched by the branching means 7, so that Process.
(E) As a result, the signals demodulated synchronously include the phases of the respective branch signals observed at the same time, so that the phase comparison means 8 can obtain the phase difference between the branch signals from the difference between these phases.
(F) Similarly to the above case, when the phase difference is output at every delay time interval, one phase difference data series is obtained. With respect to this phase difference data series, the data processing means 6 sequentially accumulates the values of the phase difference data becomes the phase fluctuation output.
上記位相差が上記直交復調の度に出力される場合、1つの遅延時間間隔内に複数の前記出力が含まれるが、その出力の各データについて上記と同様の位相差データ系列を各々対応させることができる。この各々の位相差データ系列について、その位相差データの値を順次累積することで各々の位相変動出力を得ることが出来る。このようにして得られた複数の位相変動出力について平均化などの統計処理を行うことで、測定ノイズを抑制することができることは明らかである。 When the phase difference is output each time the quadrature demodulation is performed, a plurality of the outputs are included in one delay time interval, and the same phase difference data series as described above is associated with each data of the output. Can do. With respect to each phase difference data series, each phase fluctuation output can be obtained by sequentially accumulating the values of the phase difference data. It is clear that measurement noise can be suppressed by performing statistical processing such as averaging for a plurality of phase fluctuation outputs obtained in this way.
図4に示されているように、上記A/D変換器3a1、シンボル同期部3a2、復調部3a3、A/D変換器3b1、シンボル同期部3b2、復調部3b3、位相比較手段8、データ処理手段6および制御部9は、コンピュータシステム内に構成されたものである。ここで制御部9については、上記コンピュータ内の制御に加えて、回路切換手段5のSWの制御も行なう。 As shown in FIG. 4, the A / D converter 3a1, symbol synchronizer 3a2, demodulator 3a3, A / D converter 3b1, symbol synchronizer 3b2, demodulator 3b3, phase comparator 8, data processing The means 6 and the control unit 9 are configured in a computer system. Here, the control unit 9 controls the SW of the circuit switching means 5 in addition to the control in the computer.
図5は、信号発生手段10が対応できない特定の帯域のみで使用できる遅延器を用いたい場合を想定したもので、信号発生手段10からの信号の搬送波周波数を任意の周波数に変換して測定する構成を示している。
図5の構成では、分岐手段7の直前で、周波数変換手段11で周波数変換(例えばアップコンバージョン)を行い、分岐手段7で分岐後に周波数変換手段12で周波数変換(例えばダウンコンバージョン)を行なうが、遅延手段のある方の分岐では遅延手段の後に、それが無い方の分岐では前記分岐の後に、実施する。これらのアップコンバージョンやダウンコンバージョンは、周波数的に互いに相殺するものである必要はない。
FIG. 5 assumes a case where it is desired to use a delay device that can be used only in a specific band that cannot be handled by the signal generating means 10. The carrier frequency of the signal from the signal generating means 10 is converted into an arbitrary frequency and measured. The configuration is shown.
In the configuration of FIG. 5, frequency conversion (for example, up-conversion) is performed by the frequency conversion unit 11 immediately before the branching unit 7, and frequency conversion (for example, down-conversion) is performed by the frequency conversion unit 12 after branching by the branching unit 7. In the branch having the delay means, the process is executed after the delay means. In the branch having no delay means, the process is executed after the branch. These up-conversion and down-conversion do not need to cancel each other in frequency.
また、この周波数変換は、遅延手段2の使用可能な周波数帯域に、それに通す信号の周波数帯域を合わせるために行うこともできる。この周波数帯域が低周波数帯域にある場合は、周波数変換手段11でダウンコンバージョンを行い、周波数変換手段12でアップコンバージョンを行うことで、比較的低周波数帯域にある遅延手段の帯域に適合させることができる。この場合も上記の場合と同様に、これらのアップコンバージョンやダウンコンバージョンは、互いに相殺するものである必要はない。 This frequency conversion can also be performed in order to match the frequency band of the signal passed through to the usable frequency band of the delay means 2. When this frequency band is in a low frequency band, down conversion is performed by the frequency conversion unit 11 and up conversion is performed by the frequency conversion unit 12 so that the frequency band can be adapted to the band of the delay unit in the relatively low frequency band. it can. Also in this case, as in the case described above, these up-conversion and down-conversion do not have to cancel each other.
図6は、信号発生手段10からの信号を2分岐した後に、図5の構成の様に互いに独立した位相検出手段3を用いるのではなく、一つの位相検出手段を共用して、位相変動を測定するものである。 FIG. 6 does not use the phase detection means 3 independent of each other as in the configuration of FIG. 5 after branching the signal from the signal generation means 10, but uses one phase detection means to share the phase fluctuation. Measure.
このためには、図6に示す様に、分岐前に周波数変換手段11で周波数アップコンバージョンを行い、信号合成手段14による合波後に周波数変換手段12で周波数ダウンコンバージョンを行う、あるいはその逆の変換を行う構成とする。また、分岐手段7によって分岐された信号の一方を遅延手段2で遅延させる。さらに、これらの2つの分岐における信号の周波数を互いに僅かに異なる様にするために、その分岐の一方の信号の周波数を僅かに増加あるいは低減する周波数変換を周波数変換手段13で行う。この周波数変換は上記分岐のどちら側で行ってもよい。これら2つの分岐の信号は、信号合成手段14で合成する。 For this purpose, as shown in FIG. 6, the frequency conversion means 11 performs frequency upconversion before branching, and the frequency conversion means 12 performs frequency downconversion after combining by the signal synthesis means 14, or vice versa. It is set as the structure which performs. One of the signals branched by the branching means 7 is delayed by the delay means 2. Furthermore, in order to make the frequency of the signals in these two branches slightly different from each other, the frequency conversion means 13 performs frequency conversion for slightly increasing or decreasing the frequency of one signal in the branch. This frequency conversion may be performed on either side of the branch. These two branched signals are synthesized by the signal synthesis means 14.
合成された2つの分岐信号は、上記の様に周波数変換手段12で周波数変換される。この周波数変換は、必ずしも周波数変換手段11の効果を相殺するものである必要はない。周波数変換された信号は、位相検出手段3aで位相が検出されるが、ここでは、前記の2つの分岐信号が同時に量子化され、シンボル同期、復調に加えて位相差検出が行われる。この量子化におけるサンプリング周波数は、その分岐信号の最大周波数の2倍以上の周波数であることが望ましい。 The synthesized two branch signals are frequency-converted by the frequency converting means 12 as described above. This frequency conversion does not necessarily cancel the effect of the frequency conversion means 11. The phase of the frequency-converted signal is detected by the phase detection means 3a. Here, the two branch signals are simultaneously quantized, and phase difference detection is performed in addition to symbol synchronization and demodulation. The sampling frequency in this quantization is desirably a frequency that is at least twice the maximum frequency of the branch signal.
一般に、発振器の示す緩慢な位相変動成分を検出するには、なるべく遅延時間特性の大きい遅延素子が望まれる。従来の遅延素子としては、一時期コンピュータの記憶装置として用いられた水銀遅延素子や個体の表面波伝搬やバルク中の音波伝搬を用いた遅延素子は既によく知られており、本発明でもこれらの遅延素子を用いることができる。 Generally, in order to detect a slow phase fluctuation component exhibited by an oscillator, a delay element having a delay time characteristic as large as possible is desired. As a conventional delay element, a mercury delay element that has been used as a computer storage device for a period of time and a delay element that uses the propagation of a surface wave of an individual or a sound wave in a bulk are already well known. An element can be used.
上記図4、5、6において、信号発生手段10からの信号は、媒介変数として使用されるだけで、やがて消去されるものであるので、種々の変調波を用いることができる。例えば、連続波(CW)の他に、振幅変調(AM)、周波数変調(FM)、位相シフトキーイング変調(PSK)、直角位相振幅変調(QAM)、直交周波数分割多重変調(OFDM)などである。 4, 5 and 6, the signal from the signal generation means 10 is only used as a parameter and is eventually erased. Therefore, various modulation waves can be used. For example, in addition to continuous wave (CW), amplitude modulation (AM), frequency modulation (FM), phase shift keying modulation (PSK), quadrature amplitude modulation (QAM), orthogonal frequency division multiplex modulation (OFDM), etc. .
また、これらの遅延素子に比べてさらに大きな遅延時間を実現するには、気体中の音波伝搬を利用することができる。空気を用いた場合の遅延ユニット例を図7(b)に、また、この遅延ユニットを遅延手段2に用いた位相変動測定装置例を図7(a)に示す。例えば、1気圧0℃での音速は、乾燥空気は331m/秒、二酸化炭素では258m/秒であることが知られており、1mの伝搬で、それぞれ約3ミリ秒、約4ミリ秒の遅延になる。 Further, in order to realize a delay time larger than those of these delay elements, sound wave propagation in gas can be used. FIG. 7B shows an example of a delay unit when air is used, and FIG. 7A shows an example of a phase variation measuring apparatus using this delay unit for the delay means 2. For example, the speed of sound at 1 atm 0 ° C. is known to be 331 m / sec for dry air and 258 m / sec for carbon dioxide. become.
図7(b)に示す遅延手段は、外部の雑音から分離するための容器に入れられ、発音器から超音波を発し受音器で受音するまでの音波伝搬時間を遅延時間とする遅延ユニットである。また、音波伝搬速度の温度依存性等による影響を抑制することは、恒温槽を用いたり、頻繁に遅延時間を測定したりすることで可能であるが、上記遅延ユニット中に、気温、気圧、湿度等のセンサーを備え、そこから得られるデータを基にデータ処理手段で上記の遅延時間を補正することによって、上記の様に頻繁に遅延時間を測定することを抑制することも可能である。 The delay means shown in FIG. 7 (b) is placed in a container for separating from external noise, and a delay unit whose delay time is a sound wave propagation time until an ultrasonic wave is emitted from a sound generator and received by a sound receiver. It is. In addition, it is possible to suppress the influence due to the temperature dependency of the sound wave propagation speed by using a thermostatic bath or by frequently measuring the delay time, but in the delay unit, the temperature, atmospheric pressure, By providing a sensor such as humidity and correcting the delay time by the data processing means based on data obtained therefrom, it is possible to suppress frequent measurement of the delay time as described above.
図7(a)に示す構成では、超音波の気体中の伝搬を用いることから、信号発生手段10では、信号源1からの例えば10MHzの信号に同期して、例えば40kHzの信号を生成する。これは遅延手段7の透過帯域特性に適合させるための実質的な周波数ダウンコンバージョンである。この例では、周波数変換後に2分岐し、一方には遅延を加えず、他方を遅延素子で遅延する。これから先の処理は、図4における各A/D変換以降の処理と同様である。 In the configuration shown in FIG. 7A, since the propagation of ultrasonic waves in the gas is used, the signal generating means 10 generates a signal of, for example, 40 kHz in synchronization with a signal of, for example, 10 MHz from the signal source 1. This is a substantial frequency down-conversion for adapting to the transmission band characteristic of the delay means 7. In this example, two branches are made after frequency conversion, one is not delayed and the other is delayed by a delay element. The subsequent processing is the same as the processing after each A / D conversion in FIG.
本発明は、信号発生器(発振器)単体で、自らの位相変動を測定する機能が特長であるが、実験では基準位相と比較する位相差計を用いて検証する。そのため、本発明の基本回路を2系統並行に用いる。まず、各系統から1つで2つの発振器からの信号の位相差を位相差系DPMで計測し、各系統で独立に遅延ユニットとAD変換器を介して発振器の位相を計測してその位相変動を求め、同時に、位相差計DMTDにより各系統から1つで2つの遅延ユニットの各出力信号の位相差を計測する。ここでは、遅延ユニットにデジタル遅延回路を用いたため、遅延回路内のクロックによるジッタが生じて位相計測に誤差を生じる。これを相殺するため、2つの遅延ユニットの出力信号を位相差計DMTDで計測しておく。
つまり、信号源Aからの信号と信号源Bからの信号の位相は、位相差計DPMでその位相差が計測される。同様に、遅延ユニットAの出力と遅延ユニットBの出力との位相差は、位相差計DMTDで計測される。
The present invention is characterized by the function of measuring its own phase fluctuation with a signal generator (oscillator) alone, but in the experiment, it is verified using a phase difference meter that compares with a reference phase. Therefore, two basic circuits of the present invention are used in parallel. First, the phase difference between the signals from the two oscillators is measured with the phase difference system DPM, one from each system, and the phase of the oscillator is measured independently through the delay unit and AD converter in each system. At the same time, the phase difference between the output signals of the two delay units is measured one by one from each system by the phase difference meter DMTD. Here, since the digital delay circuit is used as the delay unit, jitter due to the clock in the delay circuit occurs, and an error occurs in the phase measurement. In order to cancel this, the output signals of the two delay units are measured with a phase difference meter DMTD.
That is, the phase difference between the signal from the signal source A and the signal from the signal source B is measured by the phase difference meter DPM. Similarly, the phase difference between the output of the delay unit A and the output of the delay unit B is measured by the phase difference meter DMTD.
図8は、本発明の動作原理を確認するための装置構成を示すブロックである。この装置構成では、信号源Aからの連続波を遅延ユニットAを介してAD変換器αに入力しており、そのサンプリングはオーバーサンプリングでサンプリング信号には、上記信号源Aからの信号を用いている。AD変換器αの出力はCPU-Aでデータ処理を行う。これと同様に、信号源Bからの連続波を遅延ユニットBを介してAD変換器βに入力しており、そのサンプリングはオーバーサンプリングでサンプリング信号は、上記信号源Bからの信号に同期している。AD変換器βの出力はCPU-Bでデータ処理を行う。 FIG. 8 is a block diagram showing an apparatus configuration for confirming the operation principle of the present invention. In this apparatus configuration, the continuous wave from the signal source A is input to the AD converter α via the delay unit A, the sampling is oversampling, and the signal from the signal source A is used as the sampling signal. Yes. The output of the AD converter α is processed by the CPU-A. Similarly, the continuous wave from the signal source B is input to the AD converter β via the delay unit B, the sampling is oversampling, and the sampling signal is synchronized with the signal from the signal source B. Yes. The output of the AD converter β is processed by CPU-B.
信号源A、Bの出力時tの位相変動を含めた位相を各々Φ1(t)、Φ2(t)、遅延ユニットA、B自体による位相の変化をΨ1(t)、Ψ2(t)、CPU−A、Bで抽出される位相差をΔΘ1(t)、ΔΘ2(t)、遅延ユニットによる遅延時間をτとすると、次の関係がある。 Φ 1 (t) and Φ 2 (t) are the phases including the phase fluctuation at the output time t of the signal sources A and B, respectively, and the phase changes due to the delay units A and B themselves are Ψ 1 (t) and Ψ 2 ( t), where ΔΘ 1 (t) and ΔΘ 2 (t) are the phase differences extracted by CPU-A and B, and τ is the delay time by the delay unit, the following relationship is established.
また、位相差計DMTD、DPMの出力ΘDMTD(t)、ΘDPM(t)は、次の様になる。 Further, the outputs Θ DMTD (t) and Θ DPM (t) of the phase difference meters DMTD and DPM are as follows.
ここで、数1および数2から、次の関係を得ることができる。 Here, from the equations 1 and 2, the following relationship can be obtained.
この検証では、数3の結果は、数2の下段の式と右辺が一致することから、これらの式の左辺が一致するかどうかを実験で確認することを行う。 In this verification, since the result of Expression 3 matches the lower expression of Expression 2 and the right side, it is confirmed by experiment whether or not the left side of these expressions match.
ここで、Ψ1(t)、Ψ2(t)がゼロの場合、ΘDMTD(t)はΘDPM(t)がτだけ遅延したものであることが分かる。
また、このとき、t=Nτ(Nは自然数)について、次の式が成り立つ。
Here, when Ψ 1 (t) and Ψ 2 (t) are zero, it is understood that Θ DMTD (t) is obtained by delaying Θ DPM (t) by τ.
At this time, the following equation holds for t = Nτ (N is a natural number).
数4の関係から、位相差をΔΘ1(t)を累積し符号を正負反転することで位相変動を含むΦ1(t)が得られることが分かる。Φ2(t)についても同様の処理で得ることが出来る。 From the relationship of Equation 4, it can be seen that Φ 1 (t) including phase variation can be obtained by accumulating the phase difference ΔΘ 1 (t) and inverting the sign. Φ 2 (t) can be obtained by the same process.
図9(a)に、(イ)ΔΘ1(t)とΔΘ2(t)との測定値の差と、(ロ)ΘDMTD(t)の測定値と、(ハ)上記(イ)の測定値の差と(ロ)のΘDMTD(t)との差を示す。図9(b)は、上記(ハ)を縦軸方向に拡大し移動平均をとったものである。図9(c)は、上記図9(b)の移動平均をとった結果を再掲載し、さらに信号源A、Bの位相差を直接計測した差分位相計(DPM)の結果を示す。それぞれ10秒の移動平均値である。
この図9(c)の2つは、本質的には、ほぼ一致するものであり数3の関係にあることが確認できる。従って、遅延素子の遅延特性に変動が生じなければ、上記の測定原理に基づく位相変動の測定が可能である。
FIG. 9A shows (a) the difference between the measured values of ΔΘ 1 (t) and ΔΘ 2 (t), (b) the measured value of Θ DMTD (t), and (c) The difference between the measured value difference and (b) Θ DMTD (t) is shown. FIG. 9B is a moving average obtained by enlarging (c) in the vertical axis direction. FIG. 9C shows the result of the differential phase meter (DPM) in which the result obtained by taking the moving average of FIG. 9B is reprinted and the phase difference between the signal sources A and B is directly measured. Each is a moving average of 10 seconds.
It can be confirmed that the two in FIG. 9 (c) are essentially the same and have a relation of number 3. Therefore, if fluctuation does not occur in the delay characteristics of the delay element, phase fluctuation can be measured based on the above measurement principle.
本発明は、高安定な信号発生器からの単一スペクトルの信号の位相変動を評価する測定装置であるので、計測機器の基準信号の高安定度のリアルタイム補償にも利用できる。
これにより、従来困難であった独立した計測システムでの長時間の高精度の連続的な計測が可能となる。
例えば、電波を利用した気象計測は、大気中の水蒸気変動をその空間を通過する電波の僅かな伝搬変動として計測する。従来は水蒸気変動の成分が位相変動に埋もれてしまうため計測が困難であったが、本装置の計測データを利用して位相変動を相殺することにより水蒸気変動の計測が可能になるため、ゲリラ豪雨(記録的短時間大雨)などのリアルタイム計測が期待できる。
Since the present invention is a measuring apparatus that evaluates the phase fluctuation of a single spectrum signal from a highly stable signal generator, it can also be used for real-time compensation of high stability of a reference signal of a measuring instrument.
As a result, it is possible to perform continuous measurement with high accuracy for a long time using an independent measurement system, which has been difficult in the past.
For example, meteorological measurement using radio waves measures water vapor fluctuations in the atmosphere as slight propagation fluctuations of radio waves passing through the space. Previously, it was difficult to measure because the component of water vapor fluctuation was buried in the phase fluctuation, but it was possible to measure the water vapor fluctuation by canceling the phase fluctuation using the measurement data of this device, so guerrilla heavy rain Real-time measurement such as (record heavy short-time heavy rain) can be expected.
1 信号源
2 遅延手段
3、3a、3b 位相検出手段
3a1、3b1 A/D変換器
4 データ処理手段
5 回路切換手段
6 データ処理手段
7 分岐手段
8 位相比較手段
9 制御部
10 信号発生手段
11、12、13 周波数変換手段
14 信号合成手段
15 信号発生手段
16 A/D変換器
17 遅延時間計測/制御器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Signal source 2 Delay means 3, 3a, 3b Phase detection means 3a1, 3b1 A / D converter 4 Data processing means 5 Circuit switching means 6 Data processing means 7 Branch means 8 Phase comparison means 9 Control part 10 Signal generation means 11, 12, 13 Frequency conversion means 14 Signal synthesis means 15 Signal generation means 16 A / D converter 17 Delay time measurement / control device
Claims (7)
上記信号源からの信号を遅延させる遅延手段、
上記遅延手段からの信号と上記信号源からの信号との位相比較を行う位相検出手段、
上記位相検出手段からの出力を、上記遅延手段の遅延時間間隔で接続して、上記位相検出手段からの出力の累積を出力するデータ処理手段、
上記遅延手段による遅延時間を少なくとも上記信号源と上記位相検出手段とを用いて計測するための回路切換手段、
を備え、上記電気信号の位相ドリフトを測定する位相変動測定装置。 A signal source that generates a single frequency electrical signal,
Delay means for delaying a signal from the signal source;
Phase detection means for performing phase comparison between the signal from the delay means and the signal from the signal source;
Data processing means for connecting the output from the phase detection means at a delay time interval of the delay means, and outputting the accumulated output from the phase detection means,
Circuit switching means for measuring a delay time by the delay means using at least the signal source and the phase detection means;
A phase fluctuation measuring device for measuring a phase drift of the electric signal.
(1)第1スイッチ手段で上記位相検出手段の入力と上記信号源とを接続し、第2スイッチ手段を閉じて上記信号源と上記遅延手段とを接続して基準位相を測定し、
(2)上記第2スイッチ手段を断続して、上記遅延手段の遅延時間または遅延位相を求めるものである、
ことを特徴とする請求項1に記載の位相変動測定装置。 The circuit switching means constitutes a circuit bypassing the delay means, and is a first switch means for switching the input of the phase detection means between the delay means and the signal source, from the signal source to the delay means. A second switch means for interrupting the signal of
(1) The first switch means connects the input of the phase detection means and the signal source, closes the second switch means and connects the signal source and the delay means to measure the reference phase,
(2) The second switch means is intermittently determined to obtain a delay time or a delay phase of the delay means.
2. The phase variation measuring apparatus according to claim 1, wherein
独立に信号を生成するか、あるいは、上記信号源からの信号に同期した信号を生成する信号生成手段と、
上記信号生成手段からの信号を少なくとも第1分岐信号と第2分岐信号とに分岐する分岐手段と、
を備え、第1分岐信号を上記遅延手段に入力する構成であり、
上記位相検出手段は、
第1分岐信号を入力した上記遅延手段からの信号を第1位相検出手段に入力し、第2分岐信号を第2位相検出手段に入力し、第1位相検出手段の出力と第2位相検出手段の出力の位相比較を行うことで、上記遅延手段からの信号と上記信号源からの信号との位相比較を行う位相検出手段である、
ことを特徴とする請求項1に記載の位相変動測定装置。 The configuration for inputting the signal from the signal source to the delay means is as follows.
A signal generating means for generating a signal independently or generating a signal synchronized with the signal from the signal source;
Branching means for branching the signal from the signal generating means into at least a first branch signal and a second branch signal;
And the first branch signal is input to the delay means,
The phase detection means includes
A signal from the delay means to which the first branch signal is input is input to the first phase detection means, a second branch signal is input to the second phase detection means, and the output of the first phase detection means and the second phase detection means Phase detection means for performing phase comparison between the signal from the delay means and the signal from the signal source by performing phase comparison of the output of
2. The phase variation measuring apparatus according to claim 1, wherein
上記信号源からの信号に同期した信号を生成する信号生成手段と、
上記信号生成手段からの信号を少なくとも第1分岐信号と第2分岐信号とに分岐する分岐手段と、
第1分岐信号を上記遅延手段に通した信号と、上記第2分岐信号とを合成する信号合成手段と、
上記信号生成手段からの信号を上記分岐手段に入力する前に第1周波数信号で周波数変換する第1周波数変換手段と、
第1分岐信号を上記信号合成手段に入力する前に上記信号源からの信号に同期した第2周波数信号で周波数変換する第2周波数変換手段と、
上記信号合成手段の出力を、第1周波数変換手段の上記周波数変換と増減逆に第3周波数信号で周波数変換を行う第3周波数変換手段と、
を備え、
上記第3周波数変換手段の出力を上記位相検出手段に入力する構成であり、
上記位相検出手段は、
上記第3周波数変換手段からの信号を量子化してデジタル信号に変換し、デジタル信号処理によって上記第1分岐信号の位相検出と上記第2分岐信号の位相検出とを同時に行なうと共に検出したこれらの位相について位相比較を行なうことで、上記遅延手段からの信号と上記信号源からの信号との位相比較を行う位相検出手段である、
ことを特徴とする請求項1に記載の位相変動測定装置。 The configuration for inputting the signal from the signal source to the phase detection means is as follows:
Signal generating means for generating a signal synchronized with the signal from the signal source;
Branching means for branching the signal from the signal generating means into at least a first branch signal and a second branch signal;
Signal combining means for combining the signal obtained by passing the first branch signal through the delay means and the second branch signal;
First frequency converting means for converting the frequency of the signal from the signal generating means with a first frequency signal before inputting the signal to the branching means;
Second frequency conversion means for converting the frequency with a second frequency signal synchronized with the signal from the signal source before inputting the first branch signal to the signal synthesis means;
A third frequency converting means for performing frequency conversion on the output of the signal synthesizing means with a third frequency signal in a manner opposite to that of the frequency conversion of the first frequency converting means;
With
The output of the third frequency conversion means is input to the phase detection means,
The phase detection means includes
The phase from the third frequency converting means is quantized and converted into a digital signal, and the phase detection of the first branch signal and the phase of the second branch signal are simultaneously performed and detected by digital signal processing. Phase detection means for performing phase comparison between the signal from the delay means and the signal from the signal source by performing phase comparison for
2. The phase variation measuring apparatus according to claim 1, wherein
第1分岐信号は上記分岐手段を通過後に、第2分岐信号は上記遅延手段を通過後に、上記逆周波数変換を行うことを特徴とする請求項3に記載の位相変動測定装置。 Perform the frequency conversion before entering the branching means,
4. The phase fluctuation measuring apparatus according to claim 3, wherein the inverse frequency conversion is performed after the first branch signal has passed through the branch means and the second branch signal has passed through the delay means.
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