JP2972993B2 - タイムデビエーション測定装置 - Google Patents

タイムデビエーション測定装置

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JP2972993B2 JP8354127A JP35412796A JP2972993B2 JP 2972993 B2 JP2972993 B2 JP 2972993B2 JP 8354127 A JP8354127 A JP 8354127A JP 35412796 A JP35412796 A JP 35412796A JP 2972993 B2 JP2972993 B2 JP 2972993B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、クロック信号の位
相変動のうち10Hz以下の位相変動成分をワンダー成
分として抽出し、このワンダー成分のタイムデビエーシ
ョン(以下、TDEV)の値を演算処理によって求めて
表示するTDEV測定装置において、測定開始からTD
EV表示までの待ち時間を短縮するための技術に関す
る。
【0002】
【従来の技術】網同期システム等のクロック信号の位相
変動を評価する一つの項目として、TDEVがある。
【0003】TDEVは、基準クロック信号に対する被
測定クロック信号の位相変動成分のうちの10Hz以下
の成分(これをワンダー成分と称する)を規定のサンプ
リング周期T(<30ミリ秒)で規定時間3000秒以
上サンプリングして得た総数N個(100000以上)
のデータX(0)、X(1)、…、X(N−1)の累計
データW(0)〔=X(0)〕、W(1)〔=X(0)
+X(1)〕、…、W(N−1)〔=X(0)+X
(1)…+X(N−1)〕を用いて算出される。
【0004】一般に、TDEVの演算には、二重差分法
と三重差分法とがあり、三重差分法によるTDEVの演
算は、nを1〜N/3までの値、記号Σをm=0からN
−3nまでの総和、W(−1)を0として、次式(1)
で定義されている。 TDEV(nT) ={〔1/6n2 (N−3n+1)〕Σyn 2 (m)}1/2 ……(1) ただし、 yn (m)=W(m+3n−1)−3W(m+2n−
1)+3W(m+n−1)−W(m−1)
【0005】即ち、TDEVを計算するということは、
n=1のTDEV(T)、n=2のTDEV(2T)、
…、n=N/3のTDEV(NT/3)をそれぞれ求め
るということであり、前記式(1)によってTDEVを
実際に求めるためには、各累計データを用いて〔y
n (m)〕2 の値を先に求める必要がある。
【0006】即ち、n=1のTDEV(T)を求めるた
めには、 y1 2 (0)=〔W(2)−3W(1)+3W(0)−W(−1)〕2 ……(2−1) y1 2 (1)=〔W(3)−3W(2)+3W(1)−W(0)〕2 ……(2−2) y1 2 (2)=〔W(4)−3W(3)+3W(2)−W(1)〕2 ……(2−3) ……………… y1 2 (N−3)=〔W(N−1)−3W(N−2) +3W(N−3)−W(N−4)〕2 ……(2−A) を求めて、これらの総和から算出する。
【0007】また、同様にn=2のTDEV(2T)を
求める場合には、 y2 2 (0)=〔W(5)−3W(3)+3W(1)−W(−1)〕2 ……(3−1) y2 2 (1)=〔W(6)−3W(4)+3W(2)−W(0)〕2 ……(3−2) y2 2 (2)=〔W(7)−3W(5)+3W(3)−W(1)〕2 ……(3−3) ……………… y2 2 (N−3)=〔W(N−1)−3W(N−2) +3W(N−3)−W(N−4)〕2 ……(3−B) を求めて、これらの総和から算出する。
【0008】また、n=N/3のTDEV(NT/3)
を求める場合には、 yN/3 2 (0)=〔W(N−1)−3W(2N/3−1) +3W(N/3−1)−W(−1)〕2 ……(4) を求めて算出する。
【0009】上記した計算から明らかなように、各TD
EV(T)〜TDEV(NT/3)を求めるためには、
最終の累計データW(N−1)まで得られている必要が
ある。このために、従来のTDEV測定装置では、N個
目のデータX(N−1)がサンプリングされてその累計
データW(N−1)が得られてから各TDEVの演算を
開始して、その演算によって得られた各TDEV
(T)、TDEV(2T)、…、TDEV(NT/3)
を例えば、図5に示すように横軸を時間とする画面上に
表示して、その表示からTDEVの評価ができるように
している。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記し
たような従来のTDEV測定装置では、3000秒(約
50分)間のサンプリングが終了してから、全てのTD
EVの計算を行っているので、サンプリングを開始して
から各TDEVの演算結果が得られるまでに非常に長い
時間がかかってしまい、しかも、その間表示画面上に何
も表示されず、測定の進行状態やTDEVの概略等を把
握することができないという不便さがあった。
【0011】本発明は、サンプリングの途中からTDE
Vの概略値の表示ができるようにして、サンプリング開
始からTDEV表示までの待ち時間を短くしたタイムデ
ビエーション測定装置を提供することを目的としてい
る。
【0012】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明のタイムデビエーション測定装置は、基準ク
ロック信号に対する被測定クロック信号の位相変動成分
を検出し、該検出した位相変動成分から所定周波数以下
のワンダー成分を抽出し、該ワンダー成分を所定のサン
プリング周期でサンプリングしてディジタルのデータに
変換して出力するワンダー測定部(21)と、前記ワン
ダー測定部から出力されるデータを該ワンダー測定部で
サンプリングが行われる毎に累計して累計された各累計
データを順次出力する累計データ算出手段(25)と、
前記累計データ算出手段から出力される各累計データ記
憶する累計データメモリ(27)と、前記累計データメ
モリに記憶された累計データの数を検出するデータ数検
出手段(26)と、演算指令を受ける毎に、該演算指令
を受けた段階で検出されている累計データの数を仮の総
サンプル数としてその段階の累計データに基づいて三重
差分法による演算を行うことによってタイムデビエーシ
ョンの値を算出するタイムデビエーション演算手段(3
0)と、前記データ数検出手段によって検出される累計
データの数が3に達した時点からタイムデビエーション
測定の規定総サンプル数に達するまでの間に、前記タイ
ムデビエーション演算手段に対して演算指令を複数回出
力し、その最終の演算指令によって前記タイムデビエー
ション演算手段から前記規定総サンプル数によるタイム
デビエーションの値を出力させる演算指令手段(29)
と、タイムデビエーションの値を表示するための表示器
(36)と、前記タイムデビエーション演算手段によっ
て算出されるタイムデビエーションの値を新たに算出さ
れるタイムデビエーションの値で順次更新しながら前記
表示器に表示せしめる表示制御手段(35)とを備えて
いる。
【0013】なお、本発明では、累計データの数がタイ
ムデビエーション測定で規定されている規定総サンプル
数に達する前の途中段階で、タイムデビエーション演算
手段が、その段階でのサンプル数を「仮の総サンプル
数」としてタイムデビエーションを算出しているが、前
記式(1)〜(4)について説明している通り、規定数
に満たないサンプル数では本来のTDEVを求めること
はできないが、この発明では、そのTDEVの概略値を
途中段階のサンプル数を用いて計算することから「仮の
総サンプル数」と称している。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の一
実施形態を説明する。図1は、一実施形態のTDEV測
定装置20の構成を示す図である。
【0015】図1において、ワンダー測定部21は、入
力端子20aから入力される被測定クロック信号Cと基
準クロック信号Rとの位相差を位相比較器22で検出
し、その位相差成分から10Hz以下の成分をローパス
フィルタ23によって抽出し、抽出したワンダー成分を
A/D変換器24によって、30ミリ秒以下のサンプリ
ング周期、例えば12.5ミリ秒毎にサンプリングして
ディジタルのデータX(0)、X(1)、…に変換して
順次出力する。
【0016】ワンダー測定部21から出力されるデータ
は、累計データ算出手段25へ入力される。累計データ
算出手段25は、バッファ25aに一時記憶されている
値(初期値は0)とワンダー測定部21から出力される
データとを加算器25bで加算し、その加算結果でバッ
ファ25aの記憶内容を更新して、そのバッファ25a
の内容を累計データW(0)、W(1)、…として出力
する。
【0017】データ数検出手段26は、累計データ算出
手段25から出力される累計データの数、即ち、ワンダ
ー測定部21のA/D変換器24がサンプリングしたデ
ータの数を計数しながらその計数値pを出力する。
【0018】累計データ算出手段25から順次出力され
る各累計データは、累計データメモリ27に順次記憶さ
れる。累計データメモリ27は、データ数検出手段26
の計数値pに対応するアドレスに各累計データを順次記
憶する。
【0019】演算指令手段29は、データ数検出手段2
6の計数値pを監視し、その計数値pが3に達してか
ら、TDEVの測定で規定されている規定総サンプル数
N(例えば100000)に達するまでの間、計数値p
が1つ増加する毎に後述するTDEV演算手段30に対
して演算指令を出力する。
【0020】TEDV演算手段30は、演算指令手段2
9からの演算指令を受ける毎に、その指令を受けた段階
でデータ数検出手段26から出力されている計数値pを
仮の総サンプル数とするTEDVの計算を行う。
【0021】この計算にあたって本発明では、前記定義
式(1)をもとに、計算しやすいように、次式(5)で
示す一般式を採用している。 TDEV′(nT)=〔(1/6n2 )(1/k)Σyn 2 (m)〕1/2 ……(5) ここで記号Σはm=0〜k−1の総和をとるものとす
る。
【0022】上式(5)は、前記したTDEVの定義式
(1)の 〔1/(N−3n+1)〕Σyn 2 (m) ……(6) の項の(N−3n+1)をkに置き換えたものである。
この項(6)はyn 2 (0)〜yn 2 (N−3n)の総
和をその個数(N−3n+1)で除算しているからyn
2 (m)の最終平均値を表したものであり、ここではそ
の平均化数(N−3n+1)をkに置き換えことによっ
てその平均値が見かけ上規定総サンプル数Nに依存しな
い形式に変換して、少ない個数での平均値演算を可能に
したものである。このような式に置き換えることによっ
て、取得した現段階のデータ数を総サンプル数と仮定し
たTDEVの概略計算が可能になる。
【0023】上記のように、このTDEV演算手段30
は、データ数検出手段26から出力されている計数値p
を仮の総サンプル数としたときに算出可能なy
n 2 (m)の値を求めて、前記式(5)の演算を行う。
【0024】例えば、計数値pが3に達したとき、この
値3を総サンプル数Nと仮定すれば、前記各式(2−
1)〜(2−A)のうち、有効な項は式(2−1)のy
1 2 (0)だけとなり、この計算に必要な累計データW
(0)〜W(2)は計数値pが3に達した段階で累計デ
ータメモリ27に記憶されているので、y1 2 (0)の
計算から第1回目のTDEV′(T)を算出できる。
【0025】また、計数値pが4に達したとき、この値
4を総サンプル数Nと仮定すれば、前記式(2−1)〜
(2−A)のうち、有効な項は式(2−1)、式(2−
2)のy1 2 (0)、y1 2 (1)のみとなり、y1 2
(0)は前回の計算で求められており、y1 2 (1)の
計算に必要な累計データW(3)は、p=4の段階で累
計データメモリ27に記憶されているので、この2つの
項からn=1に対する第2回目のTDEV′(T)を算
出できる。
【0026】以下、同様にして、計数値pが1つ増す毎
にn=1に対する新たなTDEV′(T)の値が求まる
ことになり、計数値pが規定の総サンプル数Nに達した
ときには、前記定義式(1)のn=1におけるTDEV
(T)が算出されることになる。
【0027】また、計数値pが6に達した段階からは、
n=2に対するTDEV′(2T)の算出が可能にな
る。即ち、計数値p=6のとき、この値6を総サンプル
数と仮定すれば、前記各式(3−1)〜(3−B)のう
ち、有効な項は、式(3−1)のy2 2 (0)だけとな
り、この計算に必要な6番目までの累計データW(0)
〜W(5)は得られているから、第1回目のTDEV′
(2T)を求めることができる。そして、前記同様に、
計数値pが6から1つずつ増加する毎に新たなTDE
V′(2T)を求めることができ、計数値pが規定の総
サンプル数Nに達したときには、定義式(1)のn=2
の真のTDEV(2T)が求まる。また、計数値pが9
に達したときには、TDEV′(3T)の算出が可能と
なる。
【0028】つまり、計数値pが3の倍数に達した段階
で、次の時間軸のTDEV′の計算を開始することがで
きる。なお、この演算手段では、前段階の計算結果を次
段階の計算に用いることによって計算の簡単化を図って
いる。
【0029】前記TDEV演算手段30は、上記の演算
を行うために、図1に示しているように、第1の演算手
段31と、第2の演算手段32と、演算結果を記憶する
ための演算結果メモリ33とを有している。
【0030】第1の演算手段31は、演算指令を受ける
毎にそのときの計数値pを仮の総サンプル数としたとき
に算出が可能となったyn (m)の値を求め、この値を
演算結果メモリ33に順次記憶する。
【0031】また、第2の演算手段32は、第1の演算
手段31によって算出されたyn (m)が演算結果メモ
リ33に記憶される毎に、その演算結果メモリ33に記
憶されている各yn (m)の値から、前記式(5)にし
たがってTDEV′(nT)を計算して、表示制御手段
35へ出力する。
【0032】表示制御手段35は、TDEV演算手段3
0から出力されるTDEV′(nT)を受けると、その
TDEV′(nT)が新規の場合には、この値を表示器
36の画面の時間軸の座標nTの上にポイント表示し、
前回の値がある場合には、その前回の値に代えて新たな
TDEV′(nT)を表示器36の画面の時間軸の座標
nTの上にポイント表示して、時間の経過に対するTD
EV′(nT)の推移をグラフ表示する。
【0033】図2は、TDEV演算手段30の処理手順
を示すフローチャートである。以下、このフローチャー
トに基づいてこのTDEV測定装置20の動作を説明す
る。
【0034】例えば、図示しない測定開始キー等が操作
されると、データ数検出手段26の計数値pが0にリセ
ットされ、累計データメモリ27の内容がクリアされて
から、ワンダー測定部21によるワンダー成分のサンプ
リングが開始される。
【0035】一方、TDEV演算手段30は、図2に示
しているように、この測定の開始時に演算結果メモリ3
3の記憶内容をクリアし、変数maxを0にリセットし
てから、演算指令手段29からの演算指令を待つ(S
1、S2)。
【0036】そして、データ数検出手段26の計数値p
が3に達して演算指令手段29から最初の演算指令が入
力されると、この計数値pが3の倍数であるか否かが判
定され、3の倍数のときには変数maxが1だけ増加更
新されてから変数iが1にセットされ、計数値pが3の
倍数でないときには、変数maxの更新がなされずに変
数iが1にセットされて、変数maxの値と変数iの値
とが比較される(S3〜S6)。
【0037】そして、変数maxが変数i以上のときに
は、yi (p−3i)の計算を行い、その結果を演算結
果メモリ33のアドレスiへ記憶する(S7、S8)。
【0038】例えば、最初の演算指令を受けたときには
p=3であるから、max=i=1となり、前述したよ
うに、y1 (0)が現段階で得られている3つの累計デ
ータW(0)〜W(2)から算出され、演算結果メモリ
33に記憶される。
【0039】yi (p−3i)の演算結果が演算結果メ
モリ33に記憶されると、この演算結果からTDEV′
(iT)が計算され、その計算結果が表示制御手段35
に出力されて表示器36の時間軸iTの位置に表示さ
れ、変数iが1だけ更新されて、処理S6へ戻る(S
9、S10)。
【0040】例えば前記したようにp=3のときには、
n=1についての第1回目のTDEV1 ′(T)が算出
されることになり、この値が図3の(a)に示すように
t=Tの位置にポイント表示される。そして、変数iが
2に増加更新されて変数maxより大きくなると、pの
値が規定総サンプル数に達しているか否かが判定され、
達していなければ、処理S2へ戻って次の演算指令を待
つ(S11)。
【0041】以下、演算指令が入力される毎に、上記し
た一連の処理が繰り返されて、TDEV′(iT)の値
が算出されることになる。
【0042】例えば、計数値pが4に達した段階で演算
指令を受けると、y1 (1)が算出されて演算結果メモ
リ33に記憶され、このy1 (1)と前回算出したy1
(0)とから、第2回目のTDEV2 ′(T)が算出さ
れ、この算出結果が第1回目のTDEV′(T)に代わ
ってt=Tの位置にポイント表示される。
【0043】また、計数値pが5に達したときには、y
1 (2)が算出されて演算結果メモリ33に記憶され、
このy1 (2)と前回までに算出したy1 (0)、y1
(1)から、第3回目のTDEV3 ′(T)が算出さ
れ、この算出結果が第2回目のTDEV′(T)に代わ
ってt=Tの位置にポイント表示される。
【0044】そして、計数値pが3の倍数の6に達した
ときには、前記同様にy1 (3)が算出されて、第4回
目のTDEV4 ′(T)が更新表示されるとともに、変
数maxが2に増えるのでy2 (0)が算出されて、n
=2に対応した第1回目のTDEV1 ′(2T)が算出
され、この算出値が図3の(b)に示すように、t=2
Tの位置にポイント表示される。以下、図4に示すよう
に、計数値pが1つ増える毎に同一のnのyn (m)の
値が新たに算出されてTDEV′の値が更新されて表示
されていき、計数値pが3の倍数に達する毎に次のnに
ついてのyn (m)の値の算出が開始されて、そのnに
対応した時間軸のTDEV′が表示されていく。そし
て、計数値pが規定総サンプル数Nに達した段階で演算
指令がなされると、全てのnについての規定総サンプル
数におけるTDEVが算出されて図3の(c)に示すよ
うに表示される。
【0045】このように、ワンダーに対するサンプリン
グが行われている間、そのサンプリングしたデータの累
計データに基づいてTDEVの概略値(TDEV′)が
表示画面に更新されながら表示されるので、測定者は、
測定の進行状態およびTDEVの大まかな評価をするこ
とができ、しかも、取得したデータの数が規定総サンプ
ル数に達した段階にはその規定総サンプル数におけるT
DEVの値が求まっていて、その値が表示器36の画面
上に表示されるので、測定に要する総時間がほぼ規定の
サンプリング時間(3000秒)だけで済み、規定総サ
ンプル数のデータを取得してからTDEVの演算を開始
する従来装置に比べて、サンプリング開始から計算終了
までの時間を大幅に短縮できる。
【0046】また、キー等の操作でサンプリングを途中
で中断した場合でも、それまでサンプリングしたデータ
に基づく概略のTDEVを知ることができる。また、上
記のように、前回の計算結果を次段階の計算に用いるこ
とにより、計算が簡単化される。
【0047】
【他の実施の形態】前記実施形態では、計数値pが3に
達したときから規定総サンプル数Nに達するまでの間、
計数値pが1つ増す毎に演算指令を行ってTDEV′を
算出表示するようにしていたが、これは本発明を限定す
るものでない。
【0048】例えば、計数値pが3の倍数に達する毎に
演算指令を行って各TDEV′の値を求め、この値の表
示を次にpが3の倍数になるまで保持するようにしても
よく、また、3の倍数に限らずより大きな間隔、例えば
計数値pが100の倍数や1000の倍数に達する毎あ
るいは計数値pがN/3に達したときに演算指令を行っ
て各TDEVを算出表示してもよい。
【0049】また、TDEV′の算出とその表示を必ず
しも同期させる必要はなく、例えばTDEV′の算出が
複数回行われる毎、あるいは所定時間毎に表示を更新す
るようにしてもよい。
【0050】また、測定状況に応じて、従来の一括演算
型の測定モードと、前記した逐次演算型の測定モードと
を切り換えられるようにしてもよい。
【0051】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のタイムデ
ビエーション測定装置では、検出されている累計データ
の数を仮の総サンプル数とするタイムデビエーションの
値を累計データメモリに記憶されている累計データに基
づいて算出するタイムデビエーション演算手段に対し、
取得データ数検出手段によって検出される累計データの
数が3に達した段階から規定総サンプル数に達するまで
の間に途中段階の演算指令を複数回出力して、最終の演
算指令によってタイムデビエーション演算手段から規定
総サンプル数によるタイムデビエーションの値を出力さ
せる構成とし、途中段階の演算指令に応じて算出された
タイムデビエーションの値を表示器の画面上に表示でき
るようにした。
【0052】このため、規定総サンプル数のデータが得
られる前にタイムデビエーションの概略値が判り測定の
進行状態を把握することができ、しかも最終の演算指令
が出力された時点、つまり規定総サンプル数のデータが
得られた時点で、その規定総サンプル数におけるタイム
デビエーションの算出を完了することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態の構成を示すブロック図
【図2】一実施形態の要部の処理手順を示すフローチャ
ート
【図3】一実施形態の動作を説明するための表示画面
【図4】一実施形態の動作を説明するためのタイミング
チャート
【図5】従来装置の動作を説明するための表示画面
【符号の説明】
20 TDEV測定装置 21 ワンダー測定部 25 累計データ算出手段 26 データ数検出手段 27 累計データメモリ 29 演算指令手段 30 TDEV演算手段 31 第1の演算手段 32 第2の演算手段 33 演算結果メモリ 35 表示制御手段 36 表示器

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】基準クロック信号に対する被測定クロック
    信号の位相変動成分を検出し、該検出した位相変動成分
    から所定周波数以下のワンダー成分を抽出し、該ワンダ
    ー成分を所定のサンプリング周期でサンプリングしてデ
    ィジタルのデータに変換して出力するワンダー測定部
    (21)と、 前記ワンダー測定部から出力されるデータを該ワンダー
    測定部でサンプリングが行われる毎に累計して累計され
    た各累計データを順次出力する累計データ算出手段(2
    5)と、 前記累計データ算出手段から出力される各累計データ記
    憶する累計データメモリ(27)と、 前記累計データメモリに記憶された累計データの数を検
    出するデータ数検出手段(26)と、 演算指令を受ける毎に、該演算指令を受けた段階で検出
    されている累計データの数を仮の総サンプル数としてそ
    の段階の累計データに基づいて三重差分法による演算を
    行うことによってタイムデビエーションの値を算出する
    タイムデビエーション演算手段(30)と、 前記データ数検出手段によって検出される累計データの
    数が3に達した時点からタイムデビエーション測定の規
    定総サンプル数に達するまでの間に、前記タイムデビエ
    ーション演算手段に対して演算指令を複数回出力し、そ
    の最終の演算指令によって前記タイムデビエーション演
    算手段から前記規定総サンプル数によるタイムデビエー
    ションの値を出力させる演算指令手段(29)と、 タイムデビエーションの値を表示するための表示器(3
    6)と、 前記タイムデビエーション演算手段によって算出される
    タイムデビエーションの値を新たに算出されるタイムデ
    ビエーションの値で順次更新しながら前記表示器に表示
    せしめる表示制御手段(35)とを備えたタイムデビエ
    ーション測定装置。
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