JP3921035B2 - 位相雑音伝達特性解析装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、クロック信号またはディジタル信号を伝送する機器等の位相雑音を有する信号に対する伝達特性を解析するための位相雑音伝達特性解析装置において、短い測定時間で解析対象の位相雑音伝達特性を正しく評価できようにするための技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
クロックおよびデータを伝送する伝送システムでは、伝送される信号の位相雑音（位相揺らぎ）が大きくなると、データを正しく再生することができなくなる。
【０００３】
このため、この種の伝送システムに使用される機器を製造したり、メンテナンスを行う場合、位相雑音をもつ信号に対する伝達特性を調べる必要がある。
【０００４】
なお、位相雑音のうち、その揺らぎの周波数が１０Ｈｚ以上の成分をジッタ、１０Ｈｚ以下の成分をワンダと呼んでいるが、ここでは、両者を含めて位相雑音と言う。また、ここで位相雑音とは、周波数および振幅が一定である単一の正弦波信号等の周期関数信号ではなく、広帯域にわたり周波数特性をもつ雑音信号とする。
【０００５】
位相雑音の特性は、一般に、
（ａ）ＴＤＥＶ（Ｔｉｍｅ ＤＥＶｉａｔｉｏｎ）
（ｂ）ＴＩＥｒｍｓ（Ｒｏｏｔ Ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅ Ｔｉｍｅ Ｉｎｔｅｒｖａｌ Ｅｒｒｏｒ）
（ｃ）ＭＡＤＥＶ（Ｍｏｄｉｆｉｅｄ Ａｌｌａｎ ＤＥＶｉａｔｉｏｎ）
（ｄ）ＡＤＥＶ（Ａｌｌａｎ ＤＥＶｉａｔｉｏｎ）
等で表されるが、近年ではこれらの特性に対して規格化が進んでいる。
【０００６】
したがって、機器の位相雑音伝達特性の評価を行う場合には、これらの規格特性に準じた特性のジッタやワンダを有する試験信号を解析対象機器に入力し、その出力の位相雑音特性を測定し、測定によって得られた位相雑音特性が規格特性に対してどのように変化したかを調べる必要がある。
【０００７】
このような位相雑音伝達特性を解析するために、従来では、図１１に示す位相雑音伝達特性解析装置１０が用いられていた。
【０００８】
この位相雑音伝達特性解析装置１０は、前記した規格化された特性を含む任意の位相雑音特性を指定するための特性指定手段１１と、指定された位相雑音特性を有する試験信号を生成するために必要なパラメータを算出するパラメータ算出手段１２と、算出されたパラメータに対応する位相雑音特性を有する試験信号を生成して出力端子１０ａから出力する試験信号生成手段１３と、出力端子１０ａから出力される試験信号を受けた解析対象機器１の出力信号を入力端子１０ｂを介して受け、その位相雑音特性を測定する位相雑音特性測定手段１４と、特性指定手段１１によって指定された位相雑音特性と、位相雑音特性測定手段１４によって測定された位相雑音特性とを対比可能に表示する表示手段１５とによって構成されている。
【０００９】
この位相雑音伝達特性解析装置１０を用いて、ワンダのＴＤＥＶについての伝達特性を解析する場合について説明すると、例えば図１２に示すように、積分時間τ１とτ２を境界にして傾きが変化するＴＤＥＶの特性Ｒが特性指定手段１１によって指定されると、パラメータ設定手段１２によってこの特性Ｒに対応するパラメータが算出されて試験信号生成手段１３に設定され、試験信号生成手段１３がこのパラメータによって決まる位相雑音特性の試験信号Ｓｔを生成して、出力端子１０ａを介して解析対象機器１に入力する。
【００１０】
試験信号Ｓｔを受けた解析対象機器１の出力信号Ｓｒは、入力端子１０ｂを介して位相雑音特性測定手段１４に入力され、その信号ＳｒのＴＤＥＶの特性Ｍが測定される。
【００１１】
そして、特性指定手段１１によって指定された特性Ｒと位相雑音特性測定手段１４によって測定された特性Ｍとが、図１３に示すように表示手段１５によって表示され、この表示された２つの特性を対比することで、解析対象機器１のワンダ伝達特性の評価を行うことができる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、実際に解析対象機器１に入力される試験信号Ｓｔの位相雑音特性を、特性指定手段１１によって指定した特性Ｒに完全に一致させることはできない。
【００１３】
即ち、図１２に示しているように、位相雑音を評価するときに一般的に用いられる特性Ｒは傾きが不連続に変化する折れ線で示される理論特性であって、このような理論特性を実際の電子回路で実現することは極めて困難であり、試験信号生成手段１３から実際に出力される試験信号Ｓｔは、図１２のＲ′のように特性Ｒの傾き変化部分が曲線で近似された特性になっている。
【００１４】
したがって、表示手段１５で表示される特性を対比する場合には、この近似による特性の誤差をオペレータ自身が考慮して解析しなければならず、正確な対比が行えない。
【００１５】
これを解決するために、図１１に破線で示しているように、予め出力端子１０ａと入力端子１０ｂの間を直結して試験信号Ｓｔの位相雑音特性を位相雑音特性測定手段１４によって測定し、この試験信号Ｓｔの位相雑音特性と特性指定手段１１で指定した特性との近似誤差を求めておき、解析対象機器１を測定したときに得られた位相雑音特性を近似誤差で補正することが考えられる。
【００１６】
しかしながら、このように試験信号の位相雑音特性を求めてから解析対象機器１の位相雑音特性を求める方法では、測定時間が２倍になってしまい、特に、長い測定時間が必要なワンダについての伝達特性を解析する場合には、測定結果がでるまでの待ち時間が非常に長くなってしまう。
【００１７】
本発明は、この問題を解決し、短い測定時間で、指定した特性に対して正しい評価ができる位相雑音伝達特性解析装置を提供することを目的としている。
【００１８】
【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の位相雑音伝達特性解析装置は、
任意の位相雑音特性を指定する特性指定手段と、
前記特性指定手段によって指定された位相雑音特性の試験信号を生成するために必要なパラメータを算出するパラメータ算出手段と、
前記パラメータ算出手段によって算出されたパラメータに基づいて位相雑音特性を有する試験信号を生成する試験信号生成手段と、
前記試験信号生成手段が生成した試験信号の位相雑音特性を測定する第１の位相雑音特性測定手段と、
前記試験信号生成手段が生成した試験信号を外部の解析対象に出力するための出力端子と、
前記試験信号を受けた解析対象から出力される信号を入力させるための入力端子と、
前記試験信号に対する前記第１の位相雑音特性測定手段の位相雑音特性の測定と並行して、前記入力端子から入力される信号の位相雑音特性を測定する第２の位相雑音特性測定手段と、
前記特性指定手段によって指定された位相雑音特性と前記第１の位相雑音特性測定手段によって測定された位相雑音特性との差を近似誤差として求める近似誤差算出手段と、
前記第２の位相雑音特性測定手段によって測定された位相雑音特性を前記近似誤差算出手段によって算出された近似誤差で補正して、前記解析対象が前記特性指定手段によって指定された位相雑音特性の試験信号を受けたと仮定したときに出力する信号の仮想位相雑音特性を算出する仮想特性算出手段とを備え、
前記特性指定手段によって指定された位相雑音特性と前記仮想特性算出手段によって算出された仮想位相雑音特性との差を把握できるようにしている。
【００１９】
また、本発明の請求項２の位相雑音伝達特性解析装置は、
任意の位相雑音特性を指定する特性指定手段と、
前記特性指定手段によって指定された位相雑音特性の試験信号を生成するために必要なパラメータを算出するパラメータ算出手段と、
前記パラメータ算出手段によって算出されたパラメータに基づいて位相雑音特性を有する試験信号を生成する試験信号生成手段と、
前記パラメータ算出手段によって算出されたパラメータに基づいて、前記試験信号生成手段が生成する試験信号の位相雑音特性を算出する位相雑音特性算出手段と、
前記試験信号生成手段が生成した試験信号を外部の解析対象に出力するための出力端子と、
前記試験信号を受けた解析対象から出力される信号を入力させるための入力端子と、
前記入力端子から入力される信号の位相雑音特性を測定する位相雑音特性測定手段と、
前記特性指定手段によって指定された位相雑音特性と前記位相雑音特性算出手段によって算出された位相雑音特性との差を近似誤差として求める近似誤差算出手段と、
前記位相雑音特性測定手段によって測定された位相雑音特性を前記近似誤差算出手段によって算出された近似誤差で補正して、前記解析対象が前記特性指定手段によって指定された位相雑音特性の試験信号を受けたと仮定したときに出力する信号の仮想位相雑音特性を算出する仮想特性算出手段とを備え、
前記特性指定手段によって指定された位相雑音特性と前記仮想特性算出手段によって算出された仮想位相雑音特性との差を把握できるようにしている。
【００２０】
【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、本発明の請求項１に対応する実施の形態の位相雑音伝達特性解析装置２０の構成を示している。
【００２１】
図１において、特性指定手段２１は図示しない操作部等の操作によって前記した規格化された特性を含む任意の位相雑音特性Ｒを指定するためのものであり、例えばワンダの評価に用いるＴＤＥＶの特性等を指定する。
【００２２】
パラメータ算出手段２２は、特性指定手段２１から指定された位相雑音特性の試験信号を試験信号生成手段２３に生成させるために必要なパラメータを算出して試験信号生成手段２３に出力する。
【００２３】
試験信号生成手段２３は、パラメータ算出手段によって算出されたパラメータによって決定される位相雑音特性を有する試験信号Ｓｔを生成して、出力端子２０ａから出力する。
【００２４】
ここで、試験信号生成手段２３は、例えば、図２に示すように、白色雑音発生器２４、フィルタ２５、クロック変調器２６およびデータ発生器２７によって構成されている。
【００２５】
白色雑音発生器２４は、広帯域にわたって振幅が一様に分布する白色ガウス性のディジタルの雑音信号Ｎを出力する。この白色雑音発生器２４は、例えば互いの符号が無相関となるように出力符号の位相をずらした同一符号系列の複数の擬似ランダム信号発生器の出力を加算合成して雑音信号Ｎを生成する。
【００２６】
フィルタ２５は、ディジタル信号列を内部の複数の記憶素子に順次シフトしながら記憶し、その複数の記憶素子の記憶内容についての積和演算を行うディジタルフィルタを有しており、雑音発生器２４から出力された雑音信号Ｎを予め設定された係数に対応する周波数特性の雑音信号Ｎ′に変換して出力する。
【００２７】
このフィルタ２５は、周波数特性がフィルタ係数によって決定される単一のディジタルフィルタで構成したものや、入力信号を複数のディジタルフィルタで帯域分割し、各帯域の信号に重み付け係数を乗算して合成するように構成したものが使用できる。
【００２８】
クロック変調器２６は、例えばＤＤＳ（ダイレクトディジタルシンセサイザ）やＰＬＬ発振器等で構成されており、所定の中心周波数をもち、フィルタ２５からの雑音信号Ｎ′に応じて位相が変調されたクロック信号ＣＫをデータ発生器２７に出力する。
【００２９】
データ発生器２７は、クロック信号ＣＫに同期した所定のパターン信号を試験信号Ｓｔとして出力する。
【００３０】
なお、ここでは、クロック信号ＣＫに同期したパターン信号を試験信号Ｓｔとしているが、データ発生器２７を介さずに、クロック変調器２６から出力されるクロック信号ＣＫを試験信号として直接出力してもよい。
【００３１】
このようにフィルタ２５によって帯域制限された雑音信号によって位相変調された試験信号を生成する試験信号生成手段２３では、その試験信号の位相雑音特性はフィルタ２５の特性に依存し、このフィルタ２５の特性は、前記したフィルタ係数あるいは重み付け係数等のパラメータによって決定される。
【００３２】
このため、パラメータ算出手段２２は、試験信号Ｓｔの位相雑音特性を特性指定手段２１によって指定された位相雑音特性Ｒに近似させるためのフィルタ係数あるいは重み付け係数をパラメータとして算出して、フィルタ２５に設定している。
【００３３】
試験信号生成手段２３が生成した試験信号Ｓｔは、出力端子２０ａを介して解析対象機器１に入力されるとともに、第１の位相雑音特性測定手段３０に入力される。
【００３４】
第１の位相雑音特性測定手段３０は、試験信号生成手段２３から出力された試験信号Ｓｔの位相雑音特性Ｒ′を測定するためのものであり、例えば図３に示すように、クロック抽出回路３１によって試験信号Ｓｔからクロック信号ＣＫを抽出し、このクロック信号ＣＫと基準クロックＣＫｒとの位相差を位相比較器３２によって検出し、この検出信号からフィルタ３３によってワンダ成分あるいはジッタ成分を抽出し、抽出した信号成分をＡ／Ｄ変換器３４によって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値に変換し、これをＴＩＥデータとして特性演算部３５に出力する。
【００３５】
なお、クロック抽出回路３１を省略して、試験信号生成手段２３のクロック変調器２６から出力されるクロック信号ＣＫを位相比較器３２に直接入力してもよい。
【００３６】
特性演算部３５は、ＴＩＥデータに基づいて試験信号Ｓｔの位相雑音特性Ｒ′を算出する。例えばワンダのＴＤＥＶ特性を求める場合には、ＴＩＥデータに対して次の演算を行う。
【００３７】
ＴＤＥＶ（τ）
＝｛（１／６ｎ２）（１／ｍ）・ｊ＝１Σｍ［ｉ＝ｊΣｎ＋ｊ−１（χｉ＋２ｎ−２χｉ＋ｎ＋χｉ）］２｝１／２
【００３８】
ここで、ｍ＝Ｎ−３ｎ＋１、χｉはＴＩＥデータ、Ｎは全サンプル数、τは積分時間（τ＝ｎτ０）、ｎはサンプリング数（ｎ＝１〜３／Ｎ）、τ０はサンプリング周期、記号Ｐ＝ＺΣＱはＰ＝Ｚ〜Ｑまでの総和を示す。
【００３９】
なお、ＴＤＥＶ（τ）は、最大積分時間の１２倍の測定時間の全ＴＩＥデータを基にして算出する。例えばサンプリング周期τ０が１／８０秒（１２．５ｍＳ）のときに、τ＝１０００秒のＴＤＥＶ（１０００）を求める場合、１２０００秒（８０サンプル／秒×１０００秒×１２＝９６００００サンプル）分のデータを使って上記式を計算する。
【００４０】
試験信号Ｓｔを受けた解析対象機器１から出力される信号Ｓｒは、入力端子２０ｂを介して第２の位相雑音特性測定手段４０に入力される。
【００４１】
第２の位相雑音特性測定手段４０は、第１の位相雑音特性測定手段３０と同一構成であり、第１の位相雑音特性測定手段３０による試験信号Ｓｔの測定と並行して、入力される信号Ｓｒの位相雑音特性Ｍを測定する。
【００４２】
なお、後述するように、第１の位相雑音特性測定手段３０の代わりに、パラメータ算出手段２２から出力されるパラメータに基づいて試験信号Ｓｔの位相雑音特性Ｒ′を演算によって求める位相雑音特性算出手段５１を用いてもよい。
【００４３】
近似誤差算出手段４１は、特性指定手段２１によって指定された位相雑音特性Ｒと第１の位相雑音特性測定手段３０によって測定された位相雑音特性Ｒ′との差を近似誤差Ｅとして求める。
【００４４】
仮想特性算出手段４２は、第２の位相雑音特性測定手段４０によって測定された位相雑音特性Ｍを近似誤差算出手段４１によって算出された近似誤差Ｅで補正して、解析対象機器１が特性指定手段１２によって指定された位相雑音特性Ｒの試験信号を受けたと仮定したときに出力する信号の仮想位相雑音特性Ｍ′を算出する。
【００４５】
表示手段４３は、特性指定手段２１によって指定された位相雑音特性Ｒと仮想特性算出手段４２によって算出された仮想位相雑音特性Ｍ′との差を把握できるように表示する。なお、この表示手段４３は特性を視認できるように出力する画像表示器やプリンタを含んでいる。
【００４６】
次に、この位相雑音伝達特性解析装置２０の動作を説明する。
前記したようにワンダについてのＴＤＥＶ特性についての伝達特性を解析するために、特性指定手段２１によって例えば図４に示すように、積分時間τ１、τ２を境界にして傾きｋがα、β、γと変化するＴＤＥＶの特性Ｒが指定されると、パラメータ算出手段２２は、この特性の積分時間τ１、τ２および傾きｋの値等に基づいて、試験信号生成手段２３がこの特性Ｒに近似した位相雑音特性の試験信号Ｓｔを生成するために必要なパラメータを算出して試験信号生成手段２３に設定する。
【００４７】
このため、試験信号生成手段２３からは、図５に示すように、特性Ｒに近似した特性Ｒ′を有する試験信号Ｓｔが生成され、この試験信号Ｓｔが出力端子２０ａを介して解析対象機器１に入力される。
【００４８】
また、このとき、第１の位相雑音特性測定手段３０には試験信号Ｓｔが入力され、第２の位相雑音特性測定手段４０には入力端子２０ｂを介して解析対象機器１の出力信号Ｓｒが入力され、両位相雑音特性測定手段３０、４０による位相雑音特性の測定が並行して行われる。
【００４９】
そして、両位相雑音特性測定手段３０、４０による位相雑音特性の測定が終了すると、第１の位相雑音特性測定手段３０によって図５で示した試験信号ＳｔのＴＤＥＶの特性Ｒ′が得られる。
【００５０】
第１の位相雑音特性測定手段３０によって得られた特性Ｒ′は、特性指定手段２１によって指定された特性Ｒとともに近似誤差算出手段４１に入力され、特性Ｒに対する特性Ｒ′の近似誤差Ｅが例えば図６に示すように算出される。
【００５１】
一方、第２の位相雑音特性測定手段４０からは、例えば図７に示すように、試験信号Ｓｔの特性Ｒ′に対してＴＤＥＶの値が全域で大きい出力信号ＳｒのＴＤＥＶの特性Ｍが得られる。
【００５２】
この特性Ｍは、近似誤差Ｅとともに仮想特性算出手段４２に入力され、近似誤差Ｅによって特性Ｍが補正されて、図８に示すように、特性Ｒの試験信号が解析対象機器１に入力されたと仮定したときの出力信号の仮想特性Ｍ′が得られ、この仮想特性Ｍ′と特性指定手段２１によって指定された特性Ｒとが図９に示すように対比表示される。
【００５３】
この表示された２つの特性はともに実測されたものでなく、理論的な特性であるが互いに対応したものであるから、両者を単純に対比することでその差異を正確に把握できる。
【００５４】
このように、実施形態の位相雑音伝達特性解析装置２０では、解析対象機器１に実際に入力される試験信号Ｓｔの位相雑音特性Ｒ′と、解析対象機器１の出力信号Ｓｒの位相雑音特性Ｍとを、第１の位相雑音特性測定手段３０および第２の位相雑音特性測定手段４０によって並行して測定し、その測定結果から求めた仮想位相雑音特性Ｍ′と指定された位相雑音特性Ｒとの差を把握できるように表示しているため、短い測定時間で、指定された位相雑音特性Ｒと仮想特性Ｍとの差、即ち、指定された位相雑音特性Ｒについての解析対象機器１の位相雑音伝達特性を正確に把握できる。
【００５５】
上記した位相雑音伝達特性解析装置２０では、２つの位相雑音特性測定手段３０、４０を有しているため構成がやや複雑になる。
【００５６】
次に、この点を改善した本発明の請求項２に対応する位相雑音伝達特性解析装置５０を図１０に基づいて説明する。
【００５７】
この位相雑音伝達特性解析装置５０は、前記した位相雑音伝達特性解析装置２０の第１の位相雑音特性測定手段３０の代わりに位相雑音特性算出手段５１を用いており、その他の構成は位相雑音伝達特性解析装置２０と同一であるので、同一符号を付して説明を省略する。
【００５８】
この位相雑音特性算出手段５１は、パラメータ算出手段２２によって算出されたパラメータに基づいて、試験信号生成手段２３が出力する試験信号Ｓｔの位相雑音特性Ｒ′を演算によって求めている。
【００５９】
即ち、前記した位相雑音のＴＤＥＶ、ＴＩＥｒｍｓ、ＭＡＤＥＶ、ＡＤＥＶ等の特性を求める場合には次の演算を行う。
【００６０】
ＴＤＥＶ（ｎτ０）
＝｛（１６／３ｎ２）∫〔ｓｉｎ６（πｆτ０）／ｓｉｎ２（πｆτ０）〕Ｓｘ（ｆ ）ｄｆ｝１／２ （ｎ＝０，１，２，…，Ｎ）
【００６１】
ＴＩＥｒｍｓ（τ）
＝〔８∫Ｓｘ（ｆ）ｓｉｎ２（πｆτ）ｄｆ〕１／２
【００６２】
ＡＤＥＶ（τ）
＝〔（１６／τ２）∫Ｓｘ（ｆ）ｓｉｎ４（πｆτ）ｄｆ〕１／２
【００６３】
ＭＡＤＥＶ（ｎτ０）
＝｛〔１６／（ｎ２τ０）２〕∫〔ｓｉｎ６（πｆτ０）／ｓｉｎ２（πｆτ０）〕 ・Ｓｘ（ｆ）ｄｆ｝１／２ （ｎ＝０，１，２，…，Ｎ）
【００６４】
ここで、
Ｓｘ（ｆ）
＝ｆｃ〔（σａ・ｕ・Ａ）ｓｉｎ（πｆ／ｆｓ）
／２πｆｓｉｎ（πｆ／ｆｃ）〕２・｜Ｈ（ｅｊπｆ／ｆｓ）｜２
【００６５】
また、記号∫はｆ＝０〜ｆ＝ｆｈまでの積分をとるものとし、パラメータｆｈは雑音最大周波数、τは測定時間、τ０は測定サンプリング時間、σａは白色雑音の標準偏差、ｆｓは雑音発生器２４のサンプリング周波数、ｕはクロック変調器２６をＤＤＳで構成した場合のＤＤＳの量子化ステップ、ｆｃはＤＤＳの出力を２値化する際に用いるＤ／Ａコンバータのクロック周波数である。
【００６６】
Ａは雑音信号Ｎ′の振幅係数、｜Ｈ（ｅｊπｆ／ｆｓ）｜は、パラメータ算出手段２２から出力されたパラメータに基づいて算出される周波数特性、Ｓｘ（ｆ）はパラメータ算出手段２２から出力されたパラメータに基づいて算出される時間誤差のパワースペクトルである。
【００６７】
上記のように、パラメータ算出手段２２から出力されるパラメータから得られた時間誤差のパワースペクトルＳｘ（ｆ）を用いて算出した位相雑音特性Ｒ′は、実際の試験信号生成用の回路構成に対応したものであるので、試験信号Ｓｔの位相雑音特性をよく表している。
【００６８】
したがって、前記した位相雑音伝達特性解析装置２０と同様に、指定された位相雑音特性Ｒに対する試験信号Ｓｔの位相雑音特性Ｒ′の近似誤差Ｅを近似誤差算出手段４１によって求め、位相雑音特性測定手段４０の測定によって得られた位相雑音特性Ｍを仮想特性算出手段４２によって近似誤差Ｅで補正して、指定された位相雑音特性Ｒの試験信号を受けたと仮定したときに解析対象機器１から出力される信号の仮想位相雑音特性Ｍ′を求め、この仮想位相雑音特性Ｍ′と指定された位相雑音特性Ｒととの差を把握できるように表示手段４３によって表示すれば、前記同様に単純な特性比較によってその差異（位相雑音伝達特性）を正確に把握できる。
【００６９】
また、この場合でも、特性を求めるための測定を１回分だけ行えばよいので、短い測定時間で、解析対象機器１の位相雑音伝達特性を正確に把握できる。
【００７０】
なお、前記した位相雑音伝達特性解析装置２０、５０では、指定された位相雑音特性Ｒと仮想特性Ｍ′との差を把握できるように表示手段４３によって両特性を表示していたが、指定された位相雑音特性Ｒと仮想特性Ｍ′との差を演算装置によって求め、その結果を前記のようにグラフや数値で出力してもよい。
【００７１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の請求項１の位相雑音伝達特性解析装置は、
任意の位相雑音特性を指定する特性指定手段と、
前記特性指定手段によって指定された位相雑音特性の試験信号を生成するために必要なパラメータを算出するパラメータ算出手段と、
前記パラメータ算出手段によって算出されたパラメータに基づいて位相雑音特性を有する試験信号を生成する試験信号生成手段と、
前記試験信号生成手段が生成した試験信号の位相雑音特性を測定する第１の位相雑音特性測定手段と、
前記試験信号生成手段が生成した試験信号を外部の解析対象に出力するための出力端子と、
前記試験信号を受けた解析対象から出力される信号を入力させるための入力端子と、
前記試験信号に対する前記第１の位相雑音特性測定手段の位相雑音特性の測定と並行して、前記入力端子から入力される信号の位相雑音特性を測定する第２の位相雑音特性測定手段と、
前記特性指定手段によって指定された位相雑音特性と前記第１の位相雑音特性測定手段によって測定された位相雑音特性との差を近似誤差として求める近似誤差算出手段と、
前記第２の位相雑音特性測定手段によって測定された位相雑音特性を前記近似誤差算出手段によって算出された近似誤差で補正して、前記解析対象が前記特性指定手段によって指定された位相雑音特性の試験信号を受けたと仮定したときに出力する信号の仮想位相雑音特性を算出する仮想特性算出手段とを備え、
前記特性指定手段によって指定された位相雑音特性と前記仮想特性算出手段によって算出された仮想位相雑音特性との差を把握できるようにしている。
【００７２】
また、本発明の請求項２の位相雑音伝達特性解析装置は、
任意の位相雑音特性を指定する特性指定手段と、
前記特性指定手段によって指定された位相雑音特性の試験信号を生成するために必要なパラメータを算出するパラメータ算出手段と、
前記パラメータ算出手段によって算出されたパラメータに基づいて位相雑音特性を有する試験信号を生成する試験信号生成手段と、
前記パラメータ算出手段によって算出されたパラメータに基づいて、前記試験信号生成手段が生成する試験信号の位相雑音特性を算出する位相雑音特性算出手段と、
前記試験信号生成手段が生成した試験信号を外部の解析対象に出力するための出力端子と、
前記試験信号を受けた解析対象から出力される信号を入力させるための入力端子と、
前記入力端子から入力される信号の位相雑音特性を測定する位相雑音特性測定手段と、
前記特性指定手段によって指定された位相雑音特性と前記位相雑音特性算出手段によって算出された位相雑音特性との差を近似誤差として求める近似誤差算出手段と、
前記位相雑音特性測定手段によって測定された位相雑音特性を前記近似誤差算出手段によって算出された近似誤差で補正して、前記解析対象が前記特性指定手段によって指定された位相雑音特性の試験信号を受けたと仮定したときに出力する信号の仮想位相雑音特性を算出する仮想特性算出手段とを備え、
前記特性指定手段によって指定された位相雑音特性と前記仮想特性算出手段によって算出された仮想位相雑音特性との差を把握できるようにしている。
【００７３】
このため、短い測定時間で、特性指定手段によって指定された位相雑音特性と仮想特性算出手段によって算出された仮想位相雑音特性との差、即ち、指定された位相雑音特性についての解析対象の位相雑音伝達特性を正確に把握できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の構成を示すブロック図
【図２】図１に示した実施の形態の要部の構成を示すブロック図
【図３】図１に示した実施の形態の要部の構成を示すブロック図
【図４】指定された特性の一例を示す特性図
【図５】試験信号の特性図
【図６】近似誤差を示す図
【図７】解析対象機器の出力信号の特性図
【図８】近似誤差の補正によって得られた仮想特性図
【図９】特性の表示例を示す図
【図１０】本発明の他の実施の形態を示すブロック図
【図１１】従来装置の構成を示すブロック図
【図１２】指定した特性と実際に出力される信号の特性を示す図
【図１３】特性の表示例を示す図
【符号の説明】
１ 解析対象機器
２０、５０ 位相雑音伝達特性解析装置
２１ 特性指定手段
２２ パラメータ算出手段
２３ 試験信号生成手段
２４ 雑音発生器
２５ フィルタ
２６ クロック変調器
２７ データ発生器
３０ 第１の位相雑音特性測定手段
３１ クロック抽出回路
３２ 位相比較器
３３ フィルタ
３４ Ａ／Ｄ変換器
３５ 特性演算部
４０ 第２の位相雑音特性測定手段
４１ 近似誤差算出手段
４２ 仮想特性算出手段
４３ 表示手段
５１ 位相雑音特性算出手段
【発明の属する技術分野】
本発明は、クロック信号またはディジタル信号を伝送する機器等の位相雑音を有する信号に対する伝達特性を解析するための位相雑音伝達特性解析装置において、短い測定時間で解析対象の位相雑音伝達特性を正しく評価できようにするための技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
クロックおよびデータを伝送する伝送システムでは、伝送される信号の位相雑音（位相揺らぎ）が大きくなると、データを正しく再生することができなくなる。
【０００３】
このため、この種の伝送システムに使用される機器を製造したり、メンテナンスを行う場合、位相雑音をもつ信号に対する伝達特性を調べる必要がある。
【０００４】
なお、位相雑音のうち、その揺らぎの周波数が１０Ｈｚ以上の成分をジッタ、１０Ｈｚ以下の成分をワンダと呼んでいるが、ここでは、両者を含めて位相雑音と言う。また、ここで位相雑音とは、周波数および振幅が一定である単一の正弦波信号等の周期関数信号ではなく、広帯域にわたり周波数特性をもつ雑音信号とする。
【０００５】
位相雑音の特性は、一般に、
（ａ）ＴＤＥＶ（Ｔｉｍｅ ＤＥＶｉａｔｉｏｎ）
（ｂ）ＴＩＥｒｍｓ（Ｒｏｏｔ Ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅ Ｔｉｍｅ Ｉｎｔｅｒｖａｌ Ｅｒｒｏｒ）
（ｃ）ＭＡＤＥＶ（Ｍｏｄｉｆｉｅｄ Ａｌｌａｎ ＤＥＶｉａｔｉｏｎ）
（ｄ）ＡＤＥＶ（Ａｌｌａｎ ＤＥＶｉａｔｉｏｎ）
等で表されるが、近年ではこれらの特性に対して規格化が進んでいる。
【０００６】
したがって、機器の位相雑音伝達特性の評価を行う場合には、これらの規格特性に準じた特性のジッタやワンダを有する試験信号を解析対象機器に入力し、その出力の位相雑音特性を測定し、測定によって得られた位相雑音特性が規格特性に対してどのように変化したかを調べる必要がある。
【０００７】
このような位相雑音伝達特性を解析するために、従来では、図１１に示す位相雑音伝達特性解析装置１０が用いられていた。
【０００８】
この位相雑音伝達特性解析装置１０は、前記した規格化された特性を含む任意の位相雑音特性を指定するための特性指定手段１１と、指定された位相雑音特性を有する試験信号を生成するために必要なパラメータを算出するパラメータ算出手段１２と、算出されたパラメータに対応する位相雑音特性を有する試験信号を生成して出力端子１０ａから出力する試験信号生成手段１３と、出力端子１０ａから出力される試験信号を受けた解析対象機器１の出力信号を入力端子１０ｂを介して受け、その位相雑音特性を測定する位相雑音特性測定手段１４と、特性指定手段１１によって指定された位相雑音特性と、位相雑音特性測定手段１４によって測定された位相雑音特性とを対比可能に表示する表示手段１５とによって構成されている。
【０００９】
この位相雑音伝達特性解析装置１０を用いて、ワンダのＴＤＥＶについての伝達特性を解析する場合について説明すると、例えば図１２に示すように、積分時間τ１とτ２を境界にして傾きが変化するＴＤＥＶの特性Ｒが特性指定手段１１によって指定されると、パラメータ設定手段１２によってこの特性Ｒに対応するパラメータが算出されて試験信号生成手段１３に設定され、試験信号生成手段１３がこのパラメータによって決まる位相雑音特性の試験信号Ｓｔを生成して、出力端子１０ａを介して解析対象機器１に入力する。
【００１０】
試験信号Ｓｔを受けた解析対象機器１の出力信号Ｓｒは、入力端子１０ｂを介して位相雑音特性測定手段１４に入力され、その信号ＳｒのＴＤＥＶの特性Ｍが測定される。
【００１１】
そして、特性指定手段１１によって指定された特性Ｒと位相雑音特性測定手段１４によって測定された特性Ｍとが、図１３に示すように表示手段１５によって表示され、この表示された２つの特性を対比することで、解析対象機器１のワンダ伝達特性の評価を行うことができる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、実際に解析対象機器１に入力される試験信号Ｓｔの位相雑音特性を、特性指定手段１１によって指定した特性Ｒに完全に一致させることはできない。
【００１３】
即ち、図１２に示しているように、位相雑音を評価するときに一般的に用いられる特性Ｒは傾きが不連続に変化する折れ線で示される理論特性であって、このような理論特性を実際の電子回路で実現することは極めて困難であり、試験信号生成手段１３から実際に出力される試験信号Ｓｔは、図１２のＲ′のように特性Ｒの傾き変化部分が曲線で近似された特性になっている。
【００１４】
したがって、表示手段１５で表示される特性を対比する場合には、この近似による特性の誤差をオペレータ自身が考慮して解析しなければならず、正確な対比が行えない。
【００１５】
これを解決するために、図１１に破線で示しているように、予め出力端子１０ａと入力端子１０ｂの間を直結して試験信号Ｓｔの位相雑音特性を位相雑音特性測定手段１４によって測定し、この試験信号Ｓｔの位相雑音特性と特性指定手段１１で指定した特性との近似誤差を求めておき、解析対象機器１を測定したときに得られた位相雑音特性を近似誤差で補正することが考えられる。
【００１６】
しかしながら、このように試験信号の位相雑音特性を求めてから解析対象機器１の位相雑音特性を求める方法では、測定時間が２倍になってしまい、特に、長い測定時間が必要なワンダについての伝達特性を解析する場合には、測定結果がでるまでの待ち時間が非常に長くなってしまう。
【００１７】
本発明は、この問題を解決し、短い測定時間で、指定した特性に対して正しい評価ができる位相雑音伝達特性解析装置を提供することを目的としている。
【００１８】
【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の位相雑音伝達特性解析装置は、
任意の位相雑音特性を指定する特性指定手段と、
前記特性指定手段によって指定された位相雑音特性の試験信号を生成するために必要なパラメータを算出するパラメータ算出手段と、
前記パラメータ算出手段によって算出されたパラメータに基づいて位相雑音特性を有する試験信号を生成する試験信号生成手段と、
前記試験信号生成手段が生成した試験信号の位相雑音特性を測定する第１の位相雑音特性測定手段と、
前記試験信号生成手段が生成した試験信号を外部の解析対象に出力するための出力端子と、
前記試験信号を受けた解析対象から出力される信号を入力させるための入力端子と、
前記試験信号に対する前記第１の位相雑音特性測定手段の位相雑音特性の測定と並行して、前記入力端子から入力される信号の位相雑音特性を測定する第２の位相雑音特性測定手段と、
前記特性指定手段によって指定された位相雑音特性と前記第１の位相雑音特性測定手段によって測定された位相雑音特性との差を近似誤差として求める近似誤差算出手段と、
前記第２の位相雑音特性測定手段によって測定された位相雑音特性を前記近似誤差算出手段によって算出された近似誤差で補正して、前記解析対象が前記特性指定手段によって指定された位相雑音特性の試験信号を受けたと仮定したときに出力する信号の仮想位相雑音特性を算出する仮想特性算出手段とを備え、
前記特性指定手段によって指定された位相雑音特性と前記仮想特性算出手段によって算出された仮想位相雑音特性との差を把握できるようにしている。
【００１９】
また、本発明の請求項２の位相雑音伝達特性解析装置は、
任意の位相雑音特性を指定する特性指定手段と、
前記特性指定手段によって指定された位相雑音特性の試験信号を生成するために必要なパラメータを算出するパラメータ算出手段と、
前記パラメータ算出手段によって算出されたパラメータに基づいて位相雑音特性を有する試験信号を生成する試験信号生成手段と、
前記パラメータ算出手段によって算出されたパラメータに基づいて、前記試験信号生成手段が生成する試験信号の位相雑音特性を算出する位相雑音特性算出手段と、
前記試験信号生成手段が生成した試験信号を外部の解析対象に出力するための出力端子と、
前記試験信号を受けた解析対象から出力される信号を入力させるための入力端子と、
前記入力端子から入力される信号の位相雑音特性を測定する位相雑音特性測定手段と、
前記特性指定手段によって指定された位相雑音特性と前記位相雑音特性算出手段によって算出された位相雑音特性との差を近似誤差として求める近似誤差算出手段と、
前記位相雑音特性測定手段によって測定された位相雑音特性を前記近似誤差算出手段によって算出された近似誤差で補正して、前記解析対象が前記特性指定手段によって指定された位相雑音特性の試験信号を受けたと仮定したときに出力する信号の仮想位相雑音特性を算出する仮想特性算出手段とを備え、
前記特性指定手段によって指定された位相雑音特性と前記仮想特性算出手段によって算出された仮想位相雑音特性との差を把握できるようにしている。
【００２０】
【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、本発明の請求項１に対応する実施の形態の位相雑音伝達特性解析装置２０の構成を示している。
【００２１】
図１において、特性指定手段２１は図示しない操作部等の操作によって前記した規格化された特性を含む任意の位相雑音特性Ｒを指定するためのものであり、例えばワンダの評価に用いるＴＤＥＶの特性等を指定する。
【００２２】
パラメータ算出手段２２は、特性指定手段２１から指定された位相雑音特性の試験信号を試験信号生成手段２３に生成させるために必要なパラメータを算出して試験信号生成手段２３に出力する。
【００２３】
試験信号生成手段２３は、パラメータ算出手段によって算出されたパラメータによって決定される位相雑音特性を有する試験信号Ｓｔを生成して、出力端子２０ａから出力する。
【００２４】
ここで、試験信号生成手段２３は、例えば、図２に示すように、白色雑音発生器２４、フィルタ２５、クロック変調器２６およびデータ発生器２７によって構成されている。
【００２５】
白色雑音発生器２４は、広帯域にわたって振幅が一様に分布する白色ガウス性のディジタルの雑音信号Ｎを出力する。この白色雑音発生器２４は、例えば互いの符号が無相関となるように出力符号の位相をずらした同一符号系列の複数の擬似ランダム信号発生器の出力を加算合成して雑音信号Ｎを生成する。
【００２６】
フィルタ２５は、ディジタル信号列を内部の複数の記憶素子に順次シフトしながら記憶し、その複数の記憶素子の記憶内容についての積和演算を行うディジタルフィルタを有しており、雑音発生器２４から出力された雑音信号Ｎを予め設定された係数に対応する周波数特性の雑音信号Ｎ′に変換して出力する。
【００２７】
このフィルタ２５は、周波数特性がフィルタ係数によって決定される単一のディジタルフィルタで構成したものや、入力信号を複数のディジタルフィルタで帯域分割し、各帯域の信号に重み付け係数を乗算して合成するように構成したものが使用できる。
【００２８】
クロック変調器２６は、例えばＤＤＳ（ダイレクトディジタルシンセサイザ）やＰＬＬ発振器等で構成されており、所定の中心周波数をもち、フィルタ２５からの雑音信号Ｎ′に応じて位相が変調されたクロック信号ＣＫをデータ発生器２７に出力する。
【００２９】
データ発生器２７は、クロック信号ＣＫに同期した所定のパターン信号を試験信号Ｓｔとして出力する。
【００３０】
なお、ここでは、クロック信号ＣＫに同期したパターン信号を試験信号Ｓｔとしているが、データ発生器２７を介さずに、クロック変調器２６から出力されるクロック信号ＣＫを試験信号として直接出力してもよい。
【００３１】
このようにフィルタ２５によって帯域制限された雑音信号によって位相変調された試験信号を生成する試験信号生成手段２３では、その試験信号の位相雑音特性はフィルタ２５の特性に依存し、このフィルタ２５の特性は、前記したフィルタ係数あるいは重み付け係数等のパラメータによって決定される。
【００３２】
このため、パラメータ算出手段２２は、試験信号Ｓｔの位相雑音特性を特性指定手段２１によって指定された位相雑音特性Ｒに近似させるためのフィルタ係数あるいは重み付け係数をパラメータとして算出して、フィルタ２５に設定している。
【００３３】
試験信号生成手段２３が生成した試験信号Ｓｔは、出力端子２０ａを介して解析対象機器１に入力されるとともに、第１の位相雑音特性測定手段３０に入力される。
【００３４】
第１の位相雑音特性測定手段３０は、試験信号生成手段２３から出力された試験信号Ｓｔの位相雑音特性Ｒ′を測定するためのものであり、例えば図３に示すように、クロック抽出回路３１によって試験信号Ｓｔからクロック信号ＣＫを抽出し、このクロック信号ＣＫと基準クロックＣＫｒとの位相差を位相比較器３２によって検出し、この検出信号からフィルタ３３によってワンダ成分あるいはジッタ成分を抽出し、抽出した信号成分をＡ／Ｄ変換器３４によって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値に変換し、これをＴＩＥデータとして特性演算部３５に出力する。
【００３５】
なお、クロック抽出回路３１を省略して、試験信号生成手段２３のクロック変調器２６から出力されるクロック信号ＣＫを位相比較器３２に直接入力してもよい。
【００３６】
特性演算部３５は、ＴＩＥデータに基づいて試験信号Ｓｔの位相雑音特性Ｒ′を算出する。例えばワンダのＴＤＥＶ特性を求める場合には、ＴＩＥデータに対して次の演算を行う。
【００３７】
ＴＤＥＶ（τ）
＝｛（１／６ｎ２）（１／ｍ）・ｊ＝１Σｍ［ｉ＝ｊΣｎ＋ｊ−１（χｉ＋２ｎ−２χｉ＋ｎ＋χｉ）］２｝１／２
【００３８】
ここで、ｍ＝Ｎ−３ｎ＋１、χｉはＴＩＥデータ、Ｎは全サンプル数、τは積分時間（τ＝ｎτ０）、ｎはサンプリング数（ｎ＝１〜３／Ｎ）、τ０はサンプリング周期、記号Ｐ＝ＺΣＱはＰ＝Ｚ〜Ｑまでの総和を示す。
【００３９】
なお、ＴＤＥＶ（τ）は、最大積分時間の１２倍の測定時間の全ＴＩＥデータを基にして算出する。例えばサンプリング周期τ０が１／８０秒（１２．５ｍＳ）のときに、τ＝１０００秒のＴＤＥＶ（１０００）を求める場合、１２０００秒（８０サンプル／秒×１０００秒×１２＝９６００００サンプル）分のデータを使って上記式を計算する。
【００４０】
試験信号Ｓｔを受けた解析対象機器１から出力される信号Ｓｒは、入力端子２０ｂを介して第２の位相雑音特性測定手段４０に入力される。
【００４１】
第２の位相雑音特性測定手段４０は、第１の位相雑音特性測定手段３０と同一構成であり、第１の位相雑音特性測定手段３０による試験信号Ｓｔの測定と並行して、入力される信号Ｓｒの位相雑音特性Ｍを測定する。
【００４２】
なお、後述するように、第１の位相雑音特性測定手段３０の代わりに、パラメータ算出手段２２から出力されるパラメータに基づいて試験信号Ｓｔの位相雑音特性Ｒ′を演算によって求める位相雑音特性算出手段５１を用いてもよい。
【００４３】
近似誤差算出手段４１は、特性指定手段２１によって指定された位相雑音特性Ｒと第１の位相雑音特性測定手段３０によって測定された位相雑音特性Ｒ′との差を近似誤差Ｅとして求める。
【００４４】
仮想特性算出手段４２は、第２の位相雑音特性測定手段４０によって測定された位相雑音特性Ｍを近似誤差算出手段４１によって算出された近似誤差Ｅで補正して、解析対象機器１が特性指定手段１２によって指定された位相雑音特性Ｒの試験信号を受けたと仮定したときに出力する信号の仮想位相雑音特性Ｍ′を算出する。
【００４５】
表示手段４３は、特性指定手段２１によって指定された位相雑音特性Ｒと仮想特性算出手段４２によって算出された仮想位相雑音特性Ｍ′との差を把握できるように表示する。なお、この表示手段４３は特性を視認できるように出力する画像表示器やプリンタを含んでいる。
【００４６】
次に、この位相雑音伝達特性解析装置２０の動作を説明する。
前記したようにワンダについてのＴＤＥＶ特性についての伝達特性を解析するために、特性指定手段２１によって例えば図４に示すように、積分時間τ１、τ２を境界にして傾きｋがα、β、γと変化するＴＤＥＶの特性Ｒが指定されると、パラメータ算出手段２２は、この特性の積分時間τ１、τ２および傾きｋの値等に基づいて、試験信号生成手段２３がこの特性Ｒに近似した位相雑音特性の試験信号Ｓｔを生成するために必要なパラメータを算出して試験信号生成手段２３に設定する。
【００４７】
このため、試験信号生成手段２３からは、図５に示すように、特性Ｒに近似した特性Ｒ′を有する試験信号Ｓｔが生成され、この試験信号Ｓｔが出力端子２０ａを介して解析対象機器１に入力される。
【００４８】
また、このとき、第１の位相雑音特性測定手段３０には試験信号Ｓｔが入力され、第２の位相雑音特性測定手段４０には入力端子２０ｂを介して解析対象機器１の出力信号Ｓｒが入力され、両位相雑音特性測定手段３０、４０による位相雑音特性の測定が並行して行われる。
【００４９】
そして、両位相雑音特性測定手段３０、４０による位相雑音特性の測定が終了すると、第１の位相雑音特性測定手段３０によって図５で示した試験信号ＳｔのＴＤＥＶの特性Ｒ′が得られる。
【００５０】
第１の位相雑音特性測定手段３０によって得られた特性Ｒ′は、特性指定手段２１によって指定された特性Ｒとともに近似誤差算出手段４１に入力され、特性Ｒに対する特性Ｒ′の近似誤差Ｅが例えば図６に示すように算出される。
【００５１】
一方、第２の位相雑音特性測定手段４０からは、例えば図７に示すように、試験信号Ｓｔの特性Ｒ′に対してＴＤＥＶの値が全域で大きい出力信号ＳｒのＴＤＥＶの特性Ｍが得られる。
【００５２】
この特性Ｍは、近似誤差Ｅとともに仮想特性算出手段４２に入力され、近似誤差Ｅによって特性Ｍが補正されて、図８に示すように、特性Ｒの試験信号が解析対象機器１に入力されたと仮定したときの出力信号の仮想特性Ｍ′が得られ、この仮想特性Ｍ′と特性指定手段２１によって指定された特性Ｒとが図９に示すように対比表示される。
【００５３】
この表示された２つの特性はともに実測されたものでなく、理論的な特性であるが互いに対応したものであるから、両者を単純に対比することでその差異を正確に把握できる。
【００５４】
このように、実施形態の位相雑音伝達特性解析装置２０では、解析対象機器１に実際に入力される試験信号Ｓｔの位相雑音特性Ｒ′と、解析対象機器１の出力信号Ｓｒの位相雑音特性Ｍとを、第１の位相雑音特性測定手段３０および第２の位相雑音特性測定手段４０によって並行して測定し、その測定結果から求めた仮想位相雑音特性Ｍ′と指定された位相雑音特性Ｒとの差を把握できるように表示しているため、短い測定時間で、指定された位相雑音特性Ｒと仮想特性Ｍとの差、即ち、指定された位相雑音特性Ｒについての解析対象機器１の位相雑音伝達特性を正確に把握できる。
【００５５】
上記した位相雑音伝達特性解析装置２０では、２つの位相雑音特性測定手段３０、４０を有しているため構成がやや複雑になる。
【００５６】
次に、この点を改善した本発明の請求項２に対応する位相雑音伝達特性解析装置５０を図１０に基づいて説明する。
【００５７】
この位相雑音伝達特性解析装置５０は、前記した位相雑音伝達特性解析装置２０の第１の位相雑音特性測定手段３０の代わりに位相雑音特性算出手段５１を用いており、その他の構成は位相雑音伝達特性解析装置２０と同一であるので、同一符号を付して説明を省略する。
【００５８】
この位相雑音特性算出手段５１は、パラメータ算出手段２２によって算出されたパラメータに基づいて、試験信号生成手段２３が出力する試験信号Ｓｔの位相雑音特性Ｒ′を演算によって求めている。
【００５９】
即ち、前記した位相雑音のＴＤＥＶ、ＴＩＥｒｍｓ、ＭＡＤＥＶ、ＡＤＥＶ等の特性を求める場合には次の演算を行う。
【００６０】
ＴＤＥＶ（ｎτ０）
＝｛（１６／３ｎ２）∫〔ｓｉｎ６（πｆτ０）／ｓｉｎ２（πｆτ０）〕Ｓｘ（ｆ ）ｄｆ｝１／２ （ｎ＝０，１，２，…，Ｎ）
【００６１】
ＴＩＥｒｍｓ（τ）
＝〔８∫Ｓｘ（ｆ）ｓｉｎ２（πｆτ）ｄｆ〕１／２
【００６２】
ＡＤＥＶ（τ）
＝〔（１６／τ２）∫Ｓｘ（ｆ）ｓｉｎ４（πｆτ）ｄｆ〕１／２
【００６３】
ＭＡＤＥＶ（ｎτ０）
＝｛〔１６／（ｎ２τ０）２〕∫〔ｓｉｎ６（πｆτ０）／ｓｉｎ２（πｆτ０）〕 ・Ｓｘ（ｆ）ｄｆ｝１／２ （ｎ＝０，１，２，…，Ｎ）
【００６４】
ここで、
Ｓｘ（ｆ）
＝ｆｃ〔（σａ・ｕ・Ａ）ｓｉｎ（πｆ／ｆｓ）
／２πｆｓｉｎ（πｆ／ｆｃ）〕２・｜Ｈ（ｅｊπｆ／ｆｓ）｜２
【００６５】
また、記号∫はｆ＝０〜ｆ＝ｆｈまでの積分をとるものとし、パラメータｆｈは雑音最大周波数、τは測定時間、τ０は測定サンプリング時間、σａは白色雑音の標準偏差、ｆｓは雑音発生器２４のサンプリング周波数、ｕはクロック変調器２６をＤＤＳで構成した場合のＤＤＳの量子化ステップ、ｆｃはＤＤＳの出力を２値化する際に用いるＤ／Ａコンバータのクロック周波数である。
【００６６】
Ａは雑音信号Ｎ′の振幅係数、｜Ｈ（ｅｊπｆ／ｆｓ）｜は、パラメータ算出手段２２から出力されたパラメータに基づいて算出される周波数特性、Ｓｘ（ｆ）はパラメータ算出手段２２から出力されたパラメータに基づいて算出される時間誤差のパワースペクトルである。
【００６７】
上記のように、パラメータ算出手段２２から出力されるパラメータから得られた時間誤差のパワースペクトルＳｘ（ｆ）を用いて算出した位相雑音特性Ｒ′は、実際の試験信号生成用の回路構成に対応したものであるので、試験信号Ｓｔの位相雑音特性をよく表している。
【００６８】
したがって、前記した位相雑音伝達特性解析装置２０と同様に、指定された位相雑音特性Ｒに対する試験信号Ｓｔの位相雑音特性Ｒ′の近似誤差Ｅを近似誤差算出手段４１によって求め、位相雑音特性測定手段４０の測定によって得られた位相雑音特性Ｍを仮想特性算出手段４２によって近似誤差Ｅで補正して、指定された位相雑音特性Ｒの試験信号を受けたと仮定したときに解析対象機器１から出力される信号の仮想位相雑音特性Ｍ′を求め、この仮想位相雑音特性Ｍ′と指定された位相雑音特性Ｒととの差を把握できるように表示手段４３によって表示すれば、前記同様に単純な特性比較によってその差異（位相雑音伝達特性）を正確に把握できる。
【００６９】
また、この場合でも、特性を求めるための測定を１回分だけ行えばよいので、短い測定時間で、解析対象機器１の位相雑音伝達特性を正確に把握できる。
【００７０】
なお、前記した位相雑音伝達特性解析装置２０、５０では、指定された位相雑音特性Ｒと仮想特性Ｍ′との差を把握できるように表示手段４３によって両特性を表示していたが、指定された位相雑音特性Ｒと仮想特性Ｍ′との差を演算装置によって求め、その結果を前記のようにグラフや数値で出力してもよい。
【００７１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の請求項１の位相雑音伝達特性解析装置は、
任意の位相雑音特性を指定する特性指定手段と、
前記特性指定手段によって指定された位相雑音特性の試験信号を生成するために必要なパラメータを算出するパラメータ算出手段と、
前記パラメータ算出手段によって算出されたパラメータに基づいて位相雑音特性を有する試験信号を生成する試験信号生成手段と、
前記試験信号生成手段が生成した試験信号の位相雑音特性を測定する第１の位相雑音特性測定手段と、
前記試験信号生成手段が生成した試験信号を外部の解析対象に出力するための出力端子と、
前記試験信号を受けた解析対象から出力される信号を入力させるための入力端子と、
前記試験信号に対する前記第１の位相雑音特性測定手段の位相雑音特性の測定と並行して、前記入力端子から入力される信号の位相雑音特性を測定する第２の位相雑音特性測定手段と、
前記特性指定手段によって指定された位相雑音特性と前記第１の位相雑音特性測定手段によって測定された位相雑音特性との差を近似誤差として求める近似誤差算出手段と、
前記第２の位相雑音特性測定手段によって測定された位相雑音特性を前記近似誤差算出手段によって算出された近似誤差で補正して、前記解析対象が前記特性指定手段によって指定された位相雑音特性の試験信号を受けたと仮定したときに出力する信号の仮想位相雑音特性を算出する仮想特性算出手段とを備え、
前記特性指定手段によって指定された位相雑音特性と前記仮想特性算出手段によって算出された仮想位相雑音特性との差を把握できるようにしている。
【００７２】
また、本発明の請求項２の位相雑音伝達特性解析装置は、
任意の位相雑音特性を指定する特性指定手段と、
前記特性指定手段によって指定された位相雑音特性の試験信号を生成するために必要なパラメータを算出するパラメータ算出手段と、
前記パラメータ算出手段によって算出されたパラメータに基づいて位相雑音特性を有する試験信号を生成する試験信号生成手段と、
前記パラメータ算出手段によって算出されたパラメータに基づいて、前記試験信号生成手段が生成する試験信号の位相雑音特性を算出する位相雑音特性算出手段と、
前記試験信号生成手段が生成した試験信号を外部の解析対象に出力するための出力端子と、
前記試験信号を受けた解析対象から出力される信号を入力させるための入力端子と、
前記入力端子から入力される信号の位相雑音特性を測定する位相雑音特性測定手段と、
前記特性指定手段によって指定された位相雑音特性と前記位相雑音特性算出手段によって算出された位相雑音特性との差を近似誤差として求める近似誤差算出手段と、
前記位相雑音特性測定手段によって測定された位相雑音特性を前記近似誤差算出手段によって算出された近似誤差で補正して、前記解析対象が前記特性指定手段によって指定された位相雑音特性の試験信号を受けたと仮定したときに出力する信号の仮想位相雑音特性を算出する仮想特性算出手段とを備え、
前記特性指定手段によって指定された位相雑音特性と前記仮想特性算出手段によって算出された仮想位相雑音特性との差を把握できるようにしている。
【００７３】
このため、短い測定時間で、特性指定手段によって指定された位相雑音特性と仮想特性算出手段によって算出された仮想位相雑音特性との差、即ち、指定された位相雑音特性についての解析対象の位相雑音伝達特性を正確に把握できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の構成を示すブロック図
【図２】図１に示した実施の形態の要部の構成を示すブロック図
【図３】図１に示した実施の形態の要部の構成を示すブロック図
【図４】指定された特性の一例を示す特性図
【図５】試験信号の特性図
【図６】近似誤差を示す図
【図７】解析対象機器の出力信号の特性図
【図８】近似誤差の補正によって得られた仮想特性図
【図９】特性の表示例を示す図
【図１０】本発明の他の実施の形態を示すブロック図
【図１１】従来装置の構成を示すブロック図
【図１２】指定した特性と実際に出力される信号の特性を示す図
【図１３】特性の表示例を示す図
【符号の説明】
１ 解析対象機器
２０、５０ 位相雑音伝達特性解析装置
２１ 特性指定手段
２２ パラメータ算出手段
２３ 試験信号生成手段
２４ 雑音発生器
２５ フィルタ
２６ クロック変調器
２７ データ発生器
３０ 第１の位相雑音特性測定手段
３１ クロック抽出回路
３２ 位相比較器
３３ フィルタ
３４ Ａ／Ｄ変換器
３５ 特性演算部
４０ 第２の位相雑音特性測定手段
４１ 近似誤差算出手段
４２ 仮想特性算出手段
４３ 表示手段
５１ 位相雑音特性算出手段
Claims (2)
- 任意の位相雑音特性を指定する特性指定手段と、
前記特性指定手段によって指定された位相雑音特性の試験信号を生成するために必要なパラメータを算出するパラメータ算出手段と、
前記パラメータ算出手段によって算出されたパラメータに基づいて位相雑音特性を有する試験信号を生成する試験信号生成手段と、
前記試験信号生成手段が生成した試験信号の位相雑音特性を測定する第１の位相雑音特性測定手段と、
前記試験信号生成手段が生成した試験信号を外部の解析対象に出力するための出力端子と、
前記試験信号を受けた解析対象から出力される信号を入力させるための入力端子と、
前記試験信号に対する前記第１の位相雑音特性測定手段の位相雑音特性の測定と並行して、前記入力端子から入力される信号の位相雑音特性を測定する第２の位相雑音特性測定手段と、
前記特性指定手段によって指定された位相雑音特性と前記第１の位相雑音特性測定手段によって測定された位相雑音特性との差を近似誤差として求める近似誤差算出手段と、
前記第２の位相雑音特性測定手段によって測定された位相雑音特性を前記近似誤差算出手段によって算出された近似誤差で補正して、前記解析対象が前記特性指定手段によって指定された位相雑音特性の試験信号を受けたと仮定したときに出力する信号の仮想位相雑音特性を算出する仮想特性算出手段とを備え、
前記特性指定手段によって指定された位相雑音特性と前記仮想特性算出手段によって算出された仮想位相雑音特性との差を把握できるようにしたことを特徴とする位相雑音伝達特性解析装置。 - 任意の位相雑音特性を指定する特性指定手段と、
前記特性指定手段によって指定された位相雑音特性の試験信号を生成するために必要なパラメータを算出するパラメータ算出手段と、
前記パラメータ算出手段によって算出されたパラメータに基づいて位相雑音特性を有する試験信号を生成する試験信号生成手段と、
前記パラメータ算出手段によって算出されたパラメータに基づいて、前記試験信号生成手段が生成する試験信号の位相雑音特性を算出する位相雑音特性算出手段と、
前記試験信号生成手段が生成した試験信号を外部の解析対象に出力するための出力端子と、
前記試験信号を受けた解析対象から出力される信号を入力させるための入力端子と、
前記入力端子から入力される信号の位相雑音特性を測定する位相雑音特性測定手段と、
前記特性指定手段によって指定された位相雑音特性と前記位相雑音特性算出手段によって算出された位相雑音特性との差を近似誤差として求める近似誤差算出手段と、
前記位相雑音特性測定手段によって測定された位相雑音特性を前記近似誤差算出手段によって算出された近似誤差で補正して、前記解析対象が前記特性指定手段によって指定された位相雑音特性の試験信号を受けたと仮定したときに出力する信号の仮想位相雑音特性を算出する仮想特性算出手段とを備え、
前記特性指定手段によって指定された位相雑音特性と前記仮想特性算出手段によって算出された仮想位相雑音特性との差を把握できるようにしたことを特徴とする位相雑音伝達特性解析装置。
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