JP4729273B2

JP4729273B2 - Frequency detection method, sampling device, and waveform observation system

Info

Publication number: JP4729273B2
Application number: JP2004182948A
Authority: JP
Inventors: 幸夫津田
Original assignee: Anritsu Corp
Current assignee: Anritsu Corp
Priority date: 2004-06-21
Filing date: 2004-06-21
Publication date: 2011-07-20
Anticipated expiration: 2024-06-21
Also published as: JP2006003327A

Description

本発明は、信号に対するサンプリングを行ってその波形情報を取得し、観測するためのシステムにおいて、信号の周波数を正確に検出し、安定な波形情報の取得と観測ができるようにするための技術に関する。 The present invention relates to a technique for accurately detecting the frequency of a signal and acquiring and observing stable waveform information in a system for sampling and acquiring the waveform information by observing the signal. .

例えば、高速な繰り返し信号で変調された光信号の波形のデータを取得して観測するために、図１４に示す波形観測装置１０が用いられている。 For example, the waveform observation apparatus 10 shown in FIG. 14 is used for acquiring and observing waveform data of an optical signal modulated with a high-speed repetitive signal.

この波形観測装置１０は、入力される光信号Ｐの波形の繰り返し周期ＴｘのＮ倍（Ｎは１以上の任意の整数で例えば１００、１０００等）より所定値（オフセット遅延時間）ΔＴだけ長い繰り返し周期Ｔｓ（＝Ｎ・Ｔｘ＋ΔＴ）をもち、パルス幅が狭い光サンプリングパルスＰｓを光サンプリングパルス発生手段１１によって生成する。 This waveform observing apparatus 10 repeats longer by a predetermined value (offset delay time) ΔT than N times the repetition period Tx of the waveform of the input optical signal P (N is an arbitrary integer greater than or equal to 1 such as 100, 1000, etc.). The optical sampling pulse generator 11 generates an optical sampling pulse Ps having a cycle Ts (= N · Tx + ΔT) and a narrow pulse width.

そして、その生成された光サンプリングパルスＰｓを光サンプリング部１２に入力し、光信号Ｐを光サンプリングパルスＰｓでサンプリングし、そのサンプリングによって得られたパルス光を光電変換して電気のパルス信号Ｅｏに変換し、このパルス信号Ｅｏの振幅強度をＡ／Ｄ変換器１３によってデジタルのデータに変換して波形データメモリ１４に記憶し、この波形データメモリ１４に記憶された一連の波形データを表示制御手段１５が読み出して表示器１６に波形表示する。 Then, the generated optical sampling pulse Ps is input to the optical sampling unit 12, the optical signal P is sampled by the optical sampling pulse Ps, and the pulse light obtained by the sampling is photoelectrically converted into an electrical pulse signal Eo. The amplitude intensity of the pulse signal Eo is converted into digital data by the A / D converter 13 and stored in the waveform data memory 14, and the series of waveform data stored in the waveform data memory 14 is displayed on the display control means. 15 reads out and displays the waveform on the display 16.

このようなサンプリング方式の波形観測装置１０では、図１５の（ａ）に示すように、光信号Ｐの繰り返し波形がＮ回連続して入力される毎に、光サンプリングパルスＰｓによるサンプリングタイミングが図１５の（ｂ）のように、ΔＴ時間ずつシフトしていくため、周期Ｔｘに比べて格段に低速なサンプリングで、光信号Ｐの波形を高分解能でサンプリングすることができ、これを表示器１６の画面上で観測することができる。 In the sampling type waveform observation apparatus 10 as shown in FIG. 15A, the sampling timing by the optical sampling pulse Ps is shown every time the repetitive waveform of the optical signal P is input N times continuously. As shown in (b) of FIG. 15, since the shift is performed by ΔT time, the waveform of the optical signal P can be sampled with high resolution by sampling much slower than the period Tx. Can be observed on the screen.

このようなサンプリング方式の波形観測装置は、例えば次の特許文献１に開示されている。 Such a sampling type waveform observation apparatus is disclosed in, for example, the following Patent Document 1.

特開２００２−０７１７２５号公報JP 2002-071725 A

ところで、上記のような波形観測装置１０に要求される観測モードには、パーシステンスモード、平均化モード等がある。 By the way, the observation modes required for the waveform observation apparatus 10 as described above include a persistence mode and an averaging mode.

パーシステンスモードは、光信号Ｐをサンプリングしてその取得データを表示器の画面上にある一定時間表示し、その残像によって測定波形を表示するという動作を繰り返すモードであり、光信号の波形の変化をほぼリアルタイムに観測することができる。 The persistence mode is a mode in which the optical signal P is sampled, the acquired data is displayed on the display screen for a certain period of time, and the measurement waveform is displayed by the afterimage, and the change in the waveform of the optical signal is measured. It can be observed almost in real time.

また、平均化モードは、複数のデータ取得期間分の波形データの平均化処理を行い、その平均化された波形を表示するモードであり、ノイズ成分を除去した波形観測が可能となる。 The averaging mode is a mode in which waveform data for a plurality of data acquisition periods is averaged and the averaged waveform is displayed, and waveform observation from which noise components have been removed becomes possible.

上記のように光信号の波形を残像によって表示していく観測モードの場合、サンプリングが光信号Ｐの繰り返し波形の同一位相位置から開始されないと、表示される波形が時間軸方向に毎回ずれたり、平均化モードでは平均化処理が正しく行なえず波形を正しく再現できなくなり、また、波形の位相や振幅の変動の大きさを正しく把握できなくなる。 In the observation mode in which the waveform of the optical signal is displayed as an afterimage as described above, if the sampling is not started from the same phase position of the repetitive waveform of the optical signal P, the displayed waveform is shifted every time in the time axis direction, In the averaging mode, the averaging process cannot be performed correctly, and the waveform cannot be reproduced correctly, and the magnitude of fluctuations in the phase and amplitude of the waveform cannot be grasped correctly.

このため、入力する信号の波形の繰り返し周期、あるいはその信号自体の周波数（ビットレート）が既知である必要がある。 For this reason, the repetition period of the waveform of the input signal or the frequency (bit rate) of the signal itself needs to be known.

しかし、場合によっては、観測対象の波形の繰り返し周期や周波数の概略値は分かっていても、その正確な値が不明な状況があり、このような状況では、観測対象の波形に対して正しいサンプリング周期の設定が行えず、所望の波形を観測できない。 However, there are situations where the exact value of the repetition period and frequency of the waveform to be observed is known, but the exact value is unknown. The period cannot be set and the desired waveform cannot be observed.

また、この種の波形観測装置において、狭い幅の光サンプリングパルスを生成したり、光同士のミキシングを行なう光ミキサ等が必要であり、表示部を含めると装置全体が複雑化し高価になるという別の問題がある。 In addition, this type of waveform observing apparatus requires an optical mixer that generates an optical sampling pulse with a narrow width or mixes light with each other. If the display unit is included, the entire apparatus becomes complicated and expensive. There is a problem.

本発明は、これらの問題を解決して、サンプリング結果から信号の周波数を正確に検出できる周波数検出方法およびこれを用いて安定な波形情報の取得と観測ができ、さらに、システム全体を簡易に構成することができるサンプリング装置および波形観測システムを提供することを目的としている。 The present invention solves these problems, a frequency detection method capable of accurately detecting the frequency of a signal from a sampling result, and obtains and observes stable waveform information using the method, and further easily configures the entire system. It is an object of the present invention to provide a sampling device and a waveform observation system that can perform the above.

前記目的を達成するために、本発明の請求項１の周波数検出方法は、
被測定信号を所定のサンプリング周波数（Ｆｓ）でサンプリングして得られた信号のうち、該サンプリング周波数の１／２以下の帯域に現れる特定信号の周波数（Ｆｈ）を求める段階（Ｓ１、Ｓ２）と、
前記被測定信号に対するサンプリング周波数を前記所定のサンプリング周波数から所定量（ΔＦｓ）変化させたときの前記特定信号の周波数変化量（ΔＦｈ）を求める段階（Ｓ３、Ｓ４）と、
前記所定のサンプリング周波数と、該所定のサンプリング周波数に対する前記特定信号の周波数、前記サンプリング周波数の変化量および前記特定信号の周波数変化量に基づいて、前記被測定信号の波形の繰り返し周波数（Ｆｘ）を、次式、
Ｆｘ＝Ｆｈ−Ｆｓ・ΔＦｈ／ΔＦｓ ……（０＞ΔＦｈの場合）
Ｆｘ＝−Ｆｈ＋Ｆｓ・ΔＦｈ／ΔＦｓ ……（０＜ΔＦｈの場合）
によって算出する段階（Ｓ５）とを含んでいる。 In order to achieve the object, the frequency detection method of claim 1 of the present invention comprises:
Obtaining a frequency (Fh) of a specific signal appearing in a band equal to or lower than ½ of the sampling frequency among signals obtained by sampling the signal under measurement at a predetermined sampling frequency (Fs) (S1, S2); ,
Obtaining a frequency change amount (ΔFh) of the specific signal when the sampling frequency for the signal under measurement is changed by a predetermined amount (ΔFs) from the predetermined sampling frequency (S3, S4);
Based on the predetermined sampling frequency, the frequency of the specific signal with respect to the predetermined sampling frequency, the change amount of the sampling frequency, and the frequency change amount of the specific signal, the repetition frequency (Fx) of the waveform of the signal under measurement is calculated. ,
Fx = Fh−Fs · ΔFh / ΔFs (when 0> ΔFh)
Fx = −Fh + Fs · ΔFh / ΔFs (when 0 <ΔFh)
And a step (S5) of calculating by.

また、本発明の請求項２のサンプリング装置は、
サンプリングの対象となる信号を入力するための入力端子（２１ａ）と、
指定されたサンプリング周波数のクロック信号を生成出力する信号発生手段（２４）と、
前記クロック信号に同期したサンプリングパルスを発生するサンプリングパルス発生手段（２５）と、
前記入力端子に入力された入力信号を前記サンプリングパルスによってサンプリングするサンプリング部（２６）と、
前記サンプリング部の出力信号を受け、前記サンプリング周波数の１／２以下の帯域に現れる特定信号の周波数（Ｆｈ）を検出する特定信号周波数検出手段（２７）と、
前記信号発生手段に対し、仮のサンプリング周波数（Ｆｓ′）を指定するとともに、該仮のサンプリング周波数を所定量（ΔＦｓ）変化させて、該サンプリング周波数の変化量に対する前記特定信号の周波数変化量（ΔＦｈ）を求め、前記仮のサンプリング周波数と、該仮のサンプリング周波数に対する前記特定信号の周波数（Ｆｈ′）、前記サンプリング周波数の変化量（ΔＦｓ）および前記特定信号の周波数変化量（ΔＦｈ）に基づいて、前記入力信号の波形の繰り返し周波数（Ｆｘ）を、次式、
Ｆｘ＝Ｆｈ′−Ｆｓ′・ΔＦｈ／ΔＦｓ ……（０＞ΔＦｈの場合）
Ｆｘ＝−Ｆｈ′＋Ｆｓ′・ΔＦｈ／ΔＦｓ ……（０＜ΔＦｈの場合）
によって算出する繰り返し周波数算出手段（２８）と、
前記繰り返し周波数算出手段によって算出された繰り返し周波数に対応する繰り返し周期（Ｔｘ）の整数倍に対して所定のオフセット遅延時間（ΔＴ）だけ差のある周期（Ｔｓ）に対応する周波数（Ｆｓ）を前記入力信号に対する正規のサンプリング周波数として算出し、該正規のサンプリング周波数を前記信号発生手段に指定する演算手段（２３）と、
前記クロック信号を外部へ出力するためのクロック出力端子（２１ｂ）と、
前記サンプリング部から出力された信号を外部へ出力するためのサンプル信号出力端子（２１ｃ）とを備えている。 Moreover, the sampling device of claim 2 of the present invention comprises:
An input terminal (21a) for inputting a signal to be sampled;
Signal generating means (24) for generating and outputting a clock signal having a designated sampling frequency;
Sampling pulse generating means (25) for generating a sampling pulse synchronized with the clock signal;
A sampling unit (26) for sampling an input signal input to the input terminal by the sampling pulse;
Specific signal frequency detection means (27) for receiving the output signal of the sampling unit and detecting the frequency (Fh) of the specific signal appearing in a band of 1/2 or less of the sampling frequency;
The provisional sampling frequency (Fs ′) is designated to the signal generation means, and the provisional sampling frequency is changed by a predetermined amount (ΔFs) , so that the frequency change amount of the specific signal with respect to the change amount of the sampling frequency ( ΔFh) is obtained, and based on the temporary sampling frequency, the frequency (Fh ′) of the specific signal with respect to the temporary sampling frequency, the change amount (ΔFs) of the sampling frequency, and the frequency change amount (ΔFh) of the specific signal. The repetition frequency (Fx) of the waveform of the input signal is expressed by the following equation:
Fx = Fh′−Fs ′ · ΔFh / ΔFs (when 0> ΔFh)
Fx = −Fh ′ + Fs ′ · ΔFh / ΔFs (when 0 <ΔFh)
Repetition frequency calculation means (28) for calculating by
A frequency (Fs) corresponding to a period (Ts) having a difference by a predetermined offset delay time (ΔT) with respect to an integer multiple of a repetition period (Tx) corresponding to the repetition frequency calculated by the repetition frequency calculation means A calculation means (23) for calculating as a normal sampling frequency for the input signal and designating the normal sampling frequency to the signal generation means;
A clock output terminal (21b) for outputting the clock signal to the outside;
A sample signal output terminal (21c) for outputting the signal output from the sampling unit to the outside;

また、本発明の請求項３の波形観測システムは、
サンプリングの対象となる信号を入力するための入力端子（２１ａ）と、
指定されたサンプリング周波数のクロック信号を生成出力する信号発生手段（２４）と、
前記クロック信号に同期したサンプリングパルスを発生するサンプリングパルス発生手段（２５）と、
前記入力端子に入力された入力信号を前記サンプリングパルスによってサンプリングするサンプリング部（２６）と、
前記サンプリング部の出力信号を受け、前記サンプリング周波数の１／２以下の帯域に現れる特定信号の周波数（Ｆｈ）を検出する特定信号周波数検出手段（２７）と、
前記信号発生手段に対し、仮のサンプリング周波数（Ｆｓ′）を指定するとともに、該仮のサンプリング周波数を所定量（ΔＦｓ）変化させて、該サンプリング周波数の変化量に対する前記特定信号の周波数変化量（ΔＦｈ）を求め、前記仮のサンプリング周波数と、該仮のサンプリング周波数に対する前記特定信号の周波数（Ｆｈ′）、前記サンプリング周波数の変化量および前記特定信号の周波数変化量に基づいて、前記入力信号の波形の繰り返し周波数（Ｆｘ）を、次式、
Ｆｘ＝Ｆｈ′−Ｆｓ′・ΔＦｈ／ΔＦｓ ……（０＞ΔＦｈの場合）
Ｆｘ＝−Ｆｈ′＋Ｆｓ′・ΔＦｈ／ΔＦｓ ……（０＜ΔＦｈの場合）
によって算出する繰り返し周波数算出手段（２８）と、
前記繰り返し周波数算出手段によって算出された繰り返し周波数に対応する繰り返し周期（Ｔｘ）の整数倍に対して所定のオフセット遅延時間（ΔＴ）だけ差のある周期（Ｔｓ）に対応する周波数（Ｆｓ）を前記入力信号に対する正規のサンプリング周波数として算出し、該正規のサンプリング周波数を前記信号発生手段に指定する演算手段（２３）と、
前記サンプリング部から出力される信号をデジタルのデータに変換して出力するＡ／Ｄ変換器（４３）と、
波形データを記憶するための波形データメモリ（４５）と、
前記Ａ／Ｄ変換器が出力するデータを前記クロック信号に同期して前記波形データメモリに書き込むデータ取得制御手段（４４）と、
前記波形データメモリに記憶された一連の波形データを読み出して前記オフセット遅延時間間隔の時間軸上に波形表示する波形表示手段（４６、４７）とを備えている。 The waveform observation system according to claim 3 of the present invention is
An input terminal (21a) for inputting a signal to be sampled;
Signal generating means (24) for generating and outputting a clock signal having a designated sampling frequency;
Sampling pulse generating means (25) for generating a sampling pulse synchronized with the clock signal;
A sampling unit (26) for sampling an input signal input to the input terminal by the sampling pulse;
Specific signal frequency detection means (27) for receiving the output signal of the sampling unit and detecting the frequency (Fh) of the specific signal appearing in a band of 1/2 or less of the sampling frequency;
The provisional sampling frequency (Fs ′) is designated to the signal generation means, and the provisional sampling frequency is changed by a predetermined amount (ΔFs) , so that the frequency change amount of the specific signal with respect to the change amount of the sampling frequency ( ΔFh) is calculated, and based on the temporary sampling frequency, the frequency (Fh ′) of the specific signal with respect to the temporary sampling frequency, the amount of change in the sampling frequency, and the amount of frequency change in the specific signal, the repetition frequency of the waveform (Fx), the following equation,
Fx = Fh′−Fs ′ · ΔFh / ΔFs (when 0> ΔFh)
Fx = −Fh ′ + Fs ′ · ΔFh / ΔFs (when 0 <ΔFh)
Repetition frequency calculation means (28) for calculating by
A frequency (Fs) corresponding to a period (Ts) having a difference by a predetermined offset delay time (ΔT) with respect to an integer multiple of a repetition period (Tx) corresponding to the repetition frequency calculated by the repetition frequency calculation means A calculation means (23) for calculating as a normal sampling frequency for the input signal and designating the normal sampling frequency to the signal generation means;
An A / D converter (43) for converting a signal output from the sampling unit into digital data and outputting the digital data;
A waveform data memory (45) for storing waveform data;
Data acquisition control means (44) for writing the data output from the A / D converter to the waveform data memory in synchronization with the clock signal;
Waveform display means (46, 47) for reading out a series of waveform data stored in the waveform data memory and displaying the waveform on the time axis of the offset delay time interval;

また、本発明の請求項４の波形観測システムは、請求項３の波形観測システムにおいて、
前記特定信号周波数検出手段は、前記サンプリング周波数の１／２以下の帯域に現れる複数の特定信号の周波数をそれぞれ検出し、
前記繰り返し周波数算出手段は、前記特定信号周波数検出手段によって検出された複数の特定信号についての周波数変化量に基づいて、前記入力信号に含まれる複数の周波数成分のスペクトラムを求めるように構成され、
さらに、前記波形表示手段は、前記繰り返し周波数算出手段によって得られたスペクトラムを周波数軸上に表示できるように構成されている。 The waveform observation system according to claim 4 of the present invention is the waveform observation system according to claim 3,
The specific signal frequency detection means detects the frequencies of a plurality of specific signals that appear in a band of 1/2 or less of the sampling frequency,
The repetition frequency calculation means is configured to obtain a spectrum of a plurality of frequency components included in the input signal based on a frequency change amount for a plurality of specific signals detected by the specific signal frequency detection means,
Further, the waveform display means is configured to display the spectrum obtained by the repetition frequency calculation means on the frequency axis.

このように、本発明の周波数検出方法は、サンプリング周波数を変化させたときの特定信号の周波数変化量から入力信号の繰り返し周波数を求めているので、入力信号の波形繰り返し周波数を高精度に検出でき、サンプリング装置あるいは波形観測システムにおいては、そのサンプリング構造を利用するだけで、周波数未知の信号に対するサンプリング周波数の設定を正確に行うことができる。 Thus, the frequency detection method of the present invention obtains the repetition frequency of the input signal from the amount of change in the frequency of the specific signal when the sampling frequency is changed, so that the waveform repetition frequency of the input signal can be detected with high accuracy. In the sampling device or the waveform observation system, it is possible to accurately set the sampling frequency for a signal whose frequency is unknown only by using the sampling structure.

また、本発明のサンプリング装置および波形観測システムは、上記周波数検出方法を用いて入力信号の繰り返し周波数を正確に求めて、サンプリング周波数を設定しているので、サンプリング対象の波形の繰り返し周期と装置が高い精度で同期し、波形情報の安定な取得と観測が可能となる。 Further, since the sampling apparatus and waveform observation system of the present invention accurately determine the repetition frequency of the input signal using the frequency detection method and set the sampling frequency, the repetition period and apparatus of the waveform to be sampled are determined. Synchronized with high accuracy, enabling stable acquisition and observation of waveform information.

また、本発明のサンプリング装置では、サンプリング部から出力されたパルス信号、クロック信号およびトリガ用信号を、出力端子を介して外部へ出力できるようにしているので、手持ちのデジタルオシロスコープを併用することで、波形観測システムを安価に構成することができる。 In the sampling device of the present invention, the pulse signal, clock signal and trigger signal output from the sampling unit can be output to the outside via the output terminal. The waveform observation system can be configured at a low cost.

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
始めに、本発明の周波数検出方法の原理について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
First, the principle of the frequency detection method of the present invention will be described.

被測定信号を単一周波数Ｆｘの正弦波と仮定し、これを仮のサンプリング周波数Ｆｓでサンプリングして得られる信号Ｓｘの周波数成分について考察する。 Assume that the signal under measurement is a sine wave having a single frequency Fx, and consider the frequency component of the signal Sx obtained by sampling the signal under sampling with a temporary sampling frequency Fs.

サンプリングパルスが幅無限小の理想パルスであれば、その周波数成分は、図１に示すように、周波数ｎ・Ｆｓの各スペクトラムを有する（ｎ＝０，１，２，…）。 If the sampling pulse is an ideal pulse having an infinite width, as shown in FIG. 1, the frequency component has each spectrum of frequency n · Fs (n = 0, 1, 2,...).

したがって、このサンプリングパルスでサンプリングして得られた信号Ｓｘには、被測定信号の周波数Ｆｘと各周波数ｉ・Ｆｓとの差および和の成分が含まれる。 Therefore, the signal Sx obtained by sampling with this sampling pulse includes a difference and sum component between the frequency Fx of the signal under measurement and each frequency i · Fs.

この中で最も周波数が低い成分は、図２の（ａ）、（ｂ）に示すように、周波数Ｆｘに最も近い周波数ｎ・Ｆｓのスペクトラム成分との差周波数あるいは周波数（ｎ＋１）・Ｆｓのスペクトラム成分との差周波数であり、その差周波数Ｆｈは、次のように表すことができる。 Among these, the lowest frequency component is the difference frequency from the spectrum component of the frequency n · Fs closest to the frequency Fx or the spectrum of the frequency (n + 1) · Fs, as shown in FIGS. This is the difference frequency with the component, and the difference frequency Fh can be expressed as follows.

Ｆｈ＝ｍｏｄ［Ｆｘ，Ｆｓ］ ……（ｍｏｄ［Ｆｘ，Ｆｓ］≦Ｆｓ／２の場合）
Ｆｈ＝Ｆｓ−ｍｏｄ［Ｆｘ，Ｆｓ］
……（ｍｏｄ［Ｆｘ，Ｆｓ］＞Ｆｓ／２の場合）
ただし、記号ｍｏｄ［Ａ，Ｂ］は、ＡをＢで割ったときの余りを表す。 Fh = mod [Fx, Fs] (when mod [Fx, Fs] ≦ Fs / 2)
Fh = Fs- mod [Fx, Fs]
...... (when mod [Fx, Fs]> Fs / 2)
However, the symbol mod [A, B] represents the remainder when A is divided by B.

この差周波数Ｆｈは最大でＦｓ／２なので、帯域上限Ｆｓ／２の低域通過フィルタを用いることで簡単に抽出することができる。 Since the difference frequency Fh is Fs / 2 at the maximum, it can be easily extracted by using a low-pass filter having a band upper limit Fs / 2.

ここで、サンプリング周波数Ｆｓの微小な変化∂Ｆｓに伴う差周波数Ｆｈの変化∂Ｆｈは、差周波数Ｆｈを周波数Ｆｓについて微分した次の式で与えられる。 Here, the change ∂Fh of the difference frequency Fh accompanying the minute change ∂Fs of the sampling frequency Fs is given by the following equation obtained by differentiating the difference frequency Fh with respect to the frequency Fs.

∂Ｆｈ／∂Ｆｓ＝−ｑｕｏｔｉｅｎｔ［Ｆｘ，Ｆｓ］
……（０＜ｍｏｄ［Ｆｘ，Ｆｓ］＜Ｆｓ／２の場合）
∂Ｆｈ／∂Ｆｓ＝１＋ｑｕｏｔｉｅｎｔ［Ｆｘ，Ｆｓ］
……（ｍｏｄ［Ｆｘ，Ｆｓ］＞Ｆｓ／２の場合）
ただし、記号ｑｕｏｔｉｅｎｔ［Ａ，Ｂ］は、ＡをＢで割ったときの整数商を表す。 ∂Fh / ∂Fs = −quotient [Fx, Fs]
...... (0 <mod [Fx, Fs] <Fs / 2)
∂Fh / ∂Fs = 1 + quotient [Fx, Fs]
...... (when mod [Fx, Fs]> Fs / 2)
However, the symbol quotient [A, B] represents an integer quotient when A is divided by B.

上記結果、および、次の商と余りの関係、
ｍｏｄ［Ｆｘ，Ｆｓ］＝Ｆｘ−Ｆｓ・ｑｕｏｔｉｅｎｔ［Ｆｘ，Ｆｓ］
から、被測定信号の周波数Ｆｘは、次の演算で求めることができる。 The above results, and the relationship between the following quotient and the remainder
mod [Fx, Fs] = Fx−Fs · quatient [Fx, Fs]
Thus, the frequency Fx of the signal under measurement can be obtained by the following calculation.

Ｆｘ＝Ｆｈ−Ｆｓ・∂Ｆｈ／∂Ｆｓ ……（０＞∂Ｆｈの場合）
Ｆｘ＝−Ｆｈ＋Ｆｓ・∂Ｆｈ／∂Ｆｓ ……（０＜∂Ｆｈの場合） Fx = Fh−Fs · ∂Fh / ∂Fs (when 0> ∂Fh)
Fx = −Fh + Fs · ∂Fh / ∂Fs (when 0 <∂Fh)

図３はその周波数検出の手順の一例を示すフローチャートである。
即ち、仮のサンプリング周波数Ｆｓで被測定信号をサンプリングし（Ｓ１）、そのサンプリングによって得られた信号のうち、サンプリング周波数Ｆｓの１／２以下の帯域に現れる特定信号の周波数Ｆｈを検出する（Ｓ２）。 FIG. 3 is a flowchart showing an example of the frequency detection procedure.
That is, the signal under measurement is sampled at the provisional sampling frequency Fs (S1), and the frequency Fh of the specific signal appearing in the band of 1/2 or less of the sampling frequency Fs is detected from the signals obtained by the sampling (S2). ).

そして、サンプリング周波数を所定量ΔＦｓ（例えば１Ｈｚ）だけ変化させ（Ｓ３）、そのときの特定信号の周波数変化量ΔＦｈを検出する（Ｓ４）。 Then, the sampling frequency is changed by a predetermined amount ΔFs (for example, 1 Hz) (S3), and the frequency change amount ΔFh of the specific signal at that time is detected (S4).

そして、サンプリング周波数Ｆｓとその変化量ΔＦｓ、特定信号周波数Ｆｈとその変化量ΔＦｈとを次式（１）に代入することで、被測定信号の周波数Ｆｘを算出する（Ｓ５）。 Then, the frequency Fx of the signal under measurement is calculated by substituting the sampling frequency Fs and the variation ΔFs, the specific signal frequency Fh and the variation ΔFh into the following equation (1) (S5).

Ｆｘ＝Ｆｈ−Ｆｓ・ΔＦｈ／ΔＦｓ ……（０＞ΔＦｈの場合）
Ｆｘ＝−Ｆｈ＋Ｆｓ・ΔＦｈ／ΔＦｓ ……（０＜ΔＦｈの場合）
……（１） Fx = Fh−Fs · ΔFh / ΔFs (when 0> ΔFh)
Fx = −Fh + Fs · ΔFh / ΔFs (when 0 <ΔFh)
...... (1)

波形情報を取得して観測するシステムの場合には、この周波数検出処理を被測定信号について予め行い、それによって得られた周波数Ｆｘに対応したサンプリング周波数Ｆｓを設定すれば、被測定信号の波形情報の取得および観測を正確に行うことができる。 In the case of a system for acquiring and observing waveform information, this frequency detection process is performed in advance on the signal under measurement, and the waveform information of the signal under measurement is set by setting the sampling frequency Fs corresponding to the frequency Fx obtained thereby. Can be acquired and observed accurately.

ここで、誤差について考察すると、∂Ｆｈ／∂Ｆｓの値は、上記定義から整数であるから、実際の測定で得られるΔＦｈ／ΔＦｓが整数とならない場合、その値の少数点以下を四捨五入して整数化することで、測定誤差をなくすことができる。 Here, considering the error, since the value of ∂Fh / ∂Fs is an integer from the above definition, if ΔFh / ΔFs obtained by actual measurement is not an integer, round off the decimal point of the value. By making it an integer, measurement errors can be eliminated.

また、サンプリング周波数の値は、システム自体が与える値であるため、誤差は発生しない。 Moreover, since the value of the sampling frequency is a value given by the system itself, no error occurs.

さらに、特定信号の周波数Ｆｈの測定誤差は、ＦＦＴ処理などのデジタル信号処理の分解能で決まり、容易に数Ｈｚ以下にすることができる。 Furthermore, the measurement error of the frequency Fh of the specific signal is determined by the resolution of digital signal processing such as FFT processing, and can be easily set to several Hz or less.

これらのことから、被測定信号の周波数Ｆｘの測定誤差も、数Ｈｚ以下の精度が得られる。この誤差は、例えば繰り返し周波数１０ＧＨｚに対して１０^−１０となり、極めて高精度に繰り返し周波数を検出することができる。 As a result, the measurement error of the frequency Fx of the signal under measurement can be obtained with an accuracy of several Hz or less. This error is, for example, 10 ⁻¹⁰ with respect to a repetition frequency of 10 GHz, and the repetition frequency can be detected with extremely high accuracy.

なお、上記説明は、被測定信号が単一周波数Ｆｘの正弦波と仮定したものであるが、実際の観測対象となる被測定信号には、通常複数の周波数成分が含まれている。 In the above description, the signal under measurement is assumed to be a sine wave having a single frequency Fx, but the signal under measurement to be actually observed usually includes a plurality of frequency components.

即ち、被測定信号がデータによりＮＲＺ形式で変調された信号である場合、その変調データの符号長に等しい周期（波形繰り返し周期）に対応した周波数を下限とし、多数の周波数成分Ｆｘ（ｉ）が存在する場合が考えられ、各周波数成分のレベルは変調データのパターンに依存する。 That is, when the signal under measurement is a signal modulated in data in the NRZ format, the frequency corresponding to the period (waveform repetition period) equal to the code length of the modulated data is set as the lower limit, and a large number of frequency components Fx (i) There may be a case where the frequency component exists, and the level of each frequency component depends on the pattern of the modulation data.

例えば、変調データが１０Ｇｂｐｓで（１０）の２ビットデータの場合、ビットレートの１／２の周波数成分５ＧＨｚとその高調波成分が存在するが、そのレベルは、ビットレートの１／２の周波数成分が最も高くなる。 For example, when the modulation data is 10 Gbps and 2-bit data of (10), there is a frequency component 5 GHz of 1/2 the bit rate and its harmonic component, but the level is a frequency component of 1/2 the bit rate. Is the highest.

また、変調データが１０Ｇｂｐｓで（１１１１１０００００）の１０ビットデータの場合には、ビットレートの１／１０の周波数成分１ＧＨｚとその高調波成分が存在するが、そのレベルは、ビットレートの１／１０の周波数成分１ＧＨｚが最も高くなる。 In addition, when the modulation data is 10-bit data of 10 Gbps (1111100000), there is a frequency component 1 GHz of 1/10 of the bit rate and its harmonic component, but the level is 1/10 of the bit rate. The frequency component 1 GHz is the highest.

また、上記にように１の期間と０の期間が交互に且つ等しい長さで現れるデューティ比５０パーセントの単純なパターンではなく、（１１０００１１１００）のように１符号内に１の期間や０の期間が複数回現れるパターンの場合には、ビットレートの１／２の周波数成分や符号長に等しい周期に対応した周波数成分のレベルより、ビットレートの１／５の周波数成分２ＧＨｚのレベルの方が大きくなる。 Further, as described above, the period of 1 and the period of 0 are not simple patterns with a duty ratio of 50 percent appearing alternately and of equal length, but 1 period or 0 period within one code as in (1100011100) In the case of a pattern that appears multiple times, the level of the frequency component of 2 GHz that is 1/5 of the bit rate is larger than the level of the frequency component that corresponds to a frequency component that is 1/2 the bit rate or a period equal to the code length. Become.

このように信号波形の繰り返し周波数と一致しなくても、レベルが大きい周波数成分を特定信号としてその周波数を検出する方がＳ／Ｎの点で有利となり、この特定信号の周波数から繰り返し周波数を求めたほうが精度的に有利である。 Thus, even if it does not coincide with the repetition frequency of the signal waveform, it is advantageous in terms of S / N to detect the frequency by using a frequency component having a large level as the specific signal, and the repetition frequency is obtained from the frequency of the specific signal. Is more accurate.

これを自動的に行う場合には、特定信号周波数検出処理において、サンプリングされた信号のスペクトラムを解析し、各周波数成分のうち最もレベルの高い信号成分を選択してその周波数を検出することで実現できる。また、手動で行う場合には、観測対象の波形のデータからレベルが最も高くなると思われる周波数の概略値を設定し、特定信号周波数検出処理において、その設定値に対応した信号成分の周波数を検出すればよい。 When this is done automatically, it is realized by analyzing the spectrum of the sampled signal in the specific signal frequency detection process, selecting the signal component with the highest level from each frequency component, and detecting that frequency. it can. When performing manually, set the approximate value of the frequency that seems to be the highest from the waveform data to be observed, and detect the frequency of the signal component corresponding to the set value in the specific signal frequency detection process do it.

図４は、上記の周波数検出方法を用いた波形観測システム２０の構成を示している。
この波形観測システム２０は、サンプリング装置２１とデジタルオシロスコープ６０によって構成されている。 FIG. 4 shows the configuration of the waveform observation system 20 using the above-described frequency detection method.
The waveform observation system 20 includes a sampling device 21 and a digital oscilloscope 60.

サンプリング装置２１は、入力端子２１ａから入力される光信号Ｐを幅の狭い光パルスによってサンプリングしてその波形情報を取得するためのものであり、デジタルオシロスコープ６０は、このサンプリングによって得られた波形情報を記憶し、表示する。 The sampling device 21 is for sampling the optical signal P input from the input terminal 21a with a narrow optical pulse to obtain the waveform information, and the digital oscilloscope 60 is the waveform information obtained by this sampling. Is stored and displayed.

このサンプリング装置２１は、観測対象の波形の繰り返し周期が正確に分かっているような場合に指定する手動設定モードと、観測対象の波形の繰り返し周期が不明あるいはその概略値しかわからない場合に指定する自動設定モードとを有し、図示しない操作部の操作等によってそのモードを指定できるようになっている。 This sampling device 21 has a manual setting mode that is specified when the repetition period of the waveform to be observed is accurately known, and an automatic that is specified when the repetition period of the waveform to be observed is unknown or only its approximate value is known. A setting mode, and the mode can be designated by operating an operation unit (not shown).

パラメータ指定手段２２は、図示しない操作部の操作等によって、光信号Ｐの波形の繰り返し周期Ｔｘとサンプリングのオフセット遅延時間ΔＴに対応する情報を指定するためのものであり、前記手動設定モードのときには、正確な繰り返し周期Ｔｘを指定する。また、自動設定モードの場合には、その概略値Ｔｘ′を指定するか、なにも指定しない。 The parameter designating unit 22 is for designating information corresponding to the repetition period Tx of the waveform of the optical signal P and the sampling offset delay time ΔT by operating an operation unit (not shown), and in the manual setting mode. Designate an exact repetition period Tx. In the case of the automatic setting mode, the rough value Tx ′ is designated or nothing is designated.

なお、この指定情報は、周期値だけでなく、それに対応した周波数値であってもよく、また、予め設定されている値から一つを指定する番号等の情報であってもよい。 The designation information may be not only the period value but also a frequency value corresponding to the period value, and may be information such as a number for designating one from preset values.

また、信号の周期と周波数とは、その一方が決まれば他方が一義的に特定されるので、本明細書において「周期」およびその関係を「周波数」およびその関係に置き換えたものや、逆に「周波数」およびその関係を「周期」およびその関係に置き換えたものも本発明に含まれるものとする。 In addition, when one of the signal period and frequency is determined, the other is uniquely specified. Therefore, in the present specification, “period” and its relationship are replaced with “frequency” and its relationship, and vice versa. What replaced "frequency" and its relationship with "period" and its relationship shall also be included in this invention.

演算手段２３は、パラメータ指定手段２２によって指定された情報または後述する繰り返し周波数算出手段２８によって得られた情報に基づいて、被測定信号の繰り返し周期Ｔｘ（またはその概略値）の整数（Ｎ）倍に対してオフセット遅延時間ΔＴだけ差のあるサンプリング周期Ｔｓ（サンプリング周波数Ｆｓ）を算出する。 The computing means 23 is an integer (N) times the repetition period Tx (or its approximate value) of the signal under measurement based on the information specified by the parameter specifying means 22 or the information obtained by the repetition frequency calculating means 28 described later. , A sampling period Ts (sampling frequency Fs) that is different by an offset delay time ΔT is calculated.

また、この演算手段２３は、算出したサンプリング周期で観測対象の波形の１周期分のデータをΔＴの分解能で得るのに必要な時間をトリガ周期Ｔｇ（周波数Ｆｇ）として算出する。 Further, the calculation means 23 calculates a time required to obtain data for one period of the waveform to be observed with the calculated sampling period with a resolution of ΔT as a trigger period Tg (frequency Fg).

即ち、サンプリング周波数Ｆｓ（＝１／Ｔｓ）は、Ｔｓ＝Ｎ・Ｔｘ＋ΔＴの関係から、
Ｆｓ＝Ｆｘ／（Ｎ＋Ｆｘ・ΔＴ）
の演算によって求められる。 That is, the sampling frequency Fs (= 1 / Ts) is given by the relationship of Ts = N · Tx + ΔT,
Fs = Fx / (N + Fx · ΔT)
It is calculated by the operation of

また、トリガ周波数Ｆｇは、前記したように、
Ｆｇ＝ｍｏｄ［Ｆｘ，Ｆｓ］＝Ｆｓ・Ｆｘ・ΔＴ
の演算によって得られる。 The trigger frequency Fg is as described above.
Fg = mod [Fx, Fs] = Fs · Fx · ΔT
It is obtained by the operation of

例えば、Ｆｘ＝１ＧＨｚ、ΔＴ＝０．１ｐｓ、サンプリング周波数Ｆｓの設定可能範囲を１０ＭＨｚ±１ｋＨｚとすると、
１０^９／（Ｎ＋１０^９・０．１×１０^−１２）
が、９．９９９ＭＨｚから１０．００１ＭＨｚの範囲に入る整数Ｎを求め、そのＮについてＦｓ＝Ｆｘ／（Ｎ＋Ｆｘ・ΔＴ）を満たす周波数Ｆｓを求めればよく、上記数値例では、Ｎ＝１００、Ｆｓ＝９．９９９９９ＭＨｚが得られる。 For example, when Fx = 1 GHz, ΔT = 0.1 ps, and the settable range of the sampling frequency Fs is 10 MHz ± 1 kHz,
10 ⁹ / (N + 10 ⁹ · 0.1 × 10 ⁻¹² )
However, an integer N that falls within the range of 9.999 MHz to 10.001 MHz is obtained, and a frequency Fs that satisfies Fs = Fx / (N + Fx · ΔT) may be obtained for the N. In the above numerical example, N = 100, Fs = 9.9999 MHz is obtained.

また、
Ｆｘ／Ｆｓ＝Ｎ＋Ｆｘ・ΔＴ
であるから、ＦｘをＦｓで割った余りをＤとすれば、
Ｄ／Ｆｓ＝Ｆｘ・ΔＴ（＜１）
と表すことができる。よって、余りＤは、
Ｄ＝Ｆｓ・Ｆｘ・ΔＴ
となる。 Also,
Fx / Fs = N + Fx · ΔT
Therefore, if the remainder of dividing Fx by Fs is D,
D / Fs = Fx · ΔT (<1)
It can be expressed as. Therefore, the remainder D is
D = Fs · Fx · ΔT
It becomes.

したがって、上記数値例のトリガ周波数Ｆｇは、
Ｆｇ＝９．９９９９９×１０^６・１×１０^９・０．１×１０^−１２
＝９．９９９９９×１０^２（Ｈｚ）
となる。 Therefore, the trigger frequency Fg in the above numerical example is
Fg = 9.99999 × 10 ⁶ × 1 × 10 ⁹ × 0.1 × 10 ⁻¹²
= 9.9999 × 10 ² (Hz)
It becomes.

信号発生手段２４は、演算手段２３で算出されたサンプリング周波数Ｆｓのクロック信号Ｃ、後述する光サンプリングパルス発生手段２５で幅の狭いパルス光を生成させるために必要な高い周波数の信号Ｕおよび周波数Ｆｇのトリガ用信号Ｇを生成して出力する。 The signal generating means 24 is a clock signal C having a sampling frequency Fs calculated by the calculating means 23, a high frequency signal U and a frequency Fg necessary for generating a narrow pulse light by the optical sampling pulse generating means 25 described later. The trigger signal G is generated and output.

この信号発生手段２４の構成は任意であるが、例えば安定で精度の高い基準信号（例えば１ＧＨｚ±１ＭＨｚ）を逓倍して信号Ｕを生成し、その信号Ｕを分周して上記クロック信号Ｃおよびトリガ用信号Ｇを発生するように構成されている。 The configuration of the signal generator 24 is arbitrary. For example, the signal U is generated by multiplying a stable and accurate reference signal (for example, 1 GHz ± 1 MHz), and the signal U is divided to generate the clock signal C and A trigger signal G is generated.

光サンプリングパルス発生手段２５は、信号発生手段２４が出力するクロック信号Ｃと等しい周期の光サンプリングパルスＰｓを発生する。 The optical sampling pulse generator 25 generates an optical sampling pulse Ps having a period equal to that of the clock signal C output from the signal generator 24.

この光サンプリングパルス発生手段２５が発生する光サンプリングパルスＰｓのパルス幅は、サンプリングの時間分解能の上限を決定するものであり、パルス幅が狭い程、高い時間分解能でサンプリングを行なうことができる。 The pulse width of the optical sampling pulse Ps generated by the optical sampling pulse generating means 25 determines the upper limit of the sampling time resolution. As the pulse width is narrower, the sampling can be performed with higher time resolution.

この狭い光サンプリングパルスを得るために、光サンプリングパルス発生手段２５は、例えば図５に示しているように、光源２５ａから出射される連続光ＣＷを変調器２５ｂに入射して信号Ｕで変調して、図６の（ａ）のように比較的狭い幅のパルス光Ｐａを信号Ｕの周期Ｔｕで生成し、そのパルス光Ｐａを間引手段２５ｃに入力する。 In order to obtain this narrow optical sampling pulse, the optical sampling pulse generating means 25 enters the continuous light CW emitted from the light source 25a into the modulator 25b and modulates it with the signal U as shown in FIG. Then, as shown in FIG. 6A, the pulse light Pa having a relatively narrow width is generated with the period Tu of the signal U, and the pulse light Pa is input to the thinning means 25c.

間引手段２５ｃは、クロック信号Ｃの周期で短時間だけオンする光スイッチを有し、図６の（ｂ）のようにクロック信号Ｃの周期Ｔｓのパルス光Ｐｂを出力する。このパルス光Ｐｂは自動利得制御型のファイバアンプ２５ｄに入力され、適正な強度のパルス光Ｐｂ′に増幅されて分散減少ファイバ２５ｅに入射される。この適正な強度のパルス光Ｐｂ′を受けた分散減少ファイバ２５ｅからは、図６の（ｃ）のように幅が狭い（例えば０．１ｐｓ以下）の光サンプリングパルスＰｓが周期Ｔｓで出射される。 The thinning-out means 25c has an optical switch that is turned on for a short time in the cycle of the clock signal C, and outputs the pulsed light Pb having the cycle Ts of the clock signal C as shown in FIG. This pulsed light Pb is input to an automatic gain control type fiber amplifier 25d, amplified to pulsed light Pb ′ having an appropriate intensity, and incident on the dispersion reducing fiber 25e. An optical sampling pulse Ps having a narrow width (for example, 0.1 ps or less) as shown in FIG. 6C is emitted from the dispersion reducing fiber 25e that has received the pulse light Pb ′ having the proper intensity at a period Ts. .

なお、この光サンプリングパルス発生手段２５から出射される光サンプリングパルスＰｓは、クロック信号Ｃに同期するように設定されている。 The optical sampling pulse Ps emitted from the optical sampling pulse generator 25 is set so as to be synchronized with the clock signal C.

この光サンプリングパルスＰｓは、光サンプリング部２６に入射される。
光サンプリング部２６は、例えば、図７に示しているように、光ミキサ２６ａと光電変換器２６ｂとからなり、入力端子２１ａから入力される光信号Ｐと光サンプリングパルスＰｓとを光ミキサ２６ａに入力して、光信号Ｐを光サンプリングパルスＰｓでサンプリングし、そのサンプリングによって得られたパルス光Ｐｏを光電変換器２６ｂによって電気のパルス信号Ｅｏに変換して出力する。 The optical sampling pulse Ps is incident on the optical sampling unit 26.
For example, as shown in FIG. 7, the optical sampling unit 26 includes an optical mixer 26a and a photoelectric converter 26b. The optical signal P and the optical sampling pulse Ps input from the input terminal 21a are input to the optical mixer 26a. The optical signal P is input and sampled with the optical sampling pulse Ps, and the pulsed light Po obtained by the sampling is converted into an electrical pulse signal Eo by the photoelectric converter 26b and output.

特定信号周波数検出手段２７は、後述の繰り返し周波数算出手段２８とともに自動設定モードが指定されたときに動作し、光サンプリング部２８から出力されるパルス信号Ｅｏを受け、そのパルス信号Ｅｏに含まれる信号成分のうち、サンプリング周波数の１／２以下の帯域に現れる特定信号の周波数Ｆｈを検出する。 The specific signal frequency detection unit 27 operates when the automatic setting mode is designated together with the repetition frequency calculation unit 28 described later, receives the pulse signal Eo output from the optical sampling unit 28, and includes a signal included in the pulse signal Eo Among the components, a frequency Fh of a specific signal that appears in a band of 1/2 or less of the sampling frequency is detected.

この特定信号周波数検出手段２７は、例えば、図８に示すように、パルス信号ＥｏをＡ／Ｄ変換器２７ａに入力してそのピーク値をクロック信号Ｃに同期してサンプリングしデジタル値に変換し、そのデジタル値列に対して、デジタルフィルタ２７ｂにより、サンプリング周波数の１／２以下の帯域制限処理を行い、さらに演算処理部２７ｃにより、ＦＦＴ（高速フーリエ変換）演算等の処理を行って、例えばレベルが最も高い信号成分を特定信号とし、その周波数Ｆｈを求める。 For example, as shown in FIG. 8, the specific signal frequency detecting means 27 inputs a pulse signal Eo to an A / D converter 27a, samples the peak value in synchronization with the clock signal C, and converts it into a digital value. The digital value sequence is subjected to a band limiting process of 1/2 or less of the sampling frequency by the digital filter 27b, and further subjected to processing such as FFT (Fast Fourier Transform) by the arithmetic processing unit 27c. The signal component having the highest level is set as the specific signal, and the frequency Fh is obtained.

繰り返し周波数算出手段２８は、自動設定モードが指定された場合に、信号発生手段２４を制御し、入力信号に対するサンプリング周波数を微小変化させたときの特定信号の周波数の変化量を求め、その変化量に基づいて、入力信号の正確な繰り返し周波数Ｆｘを求め、これを演算手段２３に設定する。 When the automatic setting mode is designated, the repetitive frequency calculating means 28 controls the signal generating means 24 to obtain the amount of change in the frequency of the specific signal when the sampling frequency with respect to the input signal is minutely changed. Based on the above, an accurate repetition frequency Fx of the input signal is obtained, and this is set in the computing means 23.

なお、信号発生手段２４が生成したクロック信号Ｃはクロック出力端子２１ｂを介して外部に出力できるようになっており、同様に、パルス信号Ｅｏ、トリガ用信号Ｇもそれぞれサンプル信号出力端子２１ｃ、トリガ出力端子２１ｄを介して外部へ出力できるように構成されている。 The clock signal C generated by the signal generating means 24 can be output to the outside via the clock output terminal 21b. Similarly, the pulse signal Eo and the trigger signal G are also connected to the sample signal output terminal 21c and the trigger signal G, respectively. It is configured to be able to output to the outside via the output terminal 21d.

このサンプリング装置２１の各出力端子２１ｂ〜２１ｄは、デジタルオシロスコープ６０の外部クロック入力端子６０ａ、第１チャネル入力端子６０ｂ、第２チャネル入力端子６０ｃにそれぞれ接続されている。 The output terminals 21b to 21d of the sampling device 21 are connected to the external clock input terminal 60a, the first channel input terminal 60b, and the second channel input terminal 60c of the digital oscilloscope 60, respectively.

デジタルオシロスコープ６０は、各チャネル入力端子６０ｂ、６０ｃから入力される信号に対するＡ／Ｄ変換処理を外部クロック入力端子６０ａに入力されるクロック信号に同期して行う外部クロック同期機能と、任意に指定したチャネル入力端子またはトリガ入力端子の入力信号の電圧が任意に設定したしきい値を所定方向に越えたタイミングから一定時間（後述する時間軸の表示幅および表示ポイント数等に依存する）が経過する間にＡ／Ｄ変換処理によって得られたデータを波形データとしてチャネル毎に記憶する外部トリガ機能と、その記憶した波形データを時間軸上に表示する波形表示機能とを有しており、この波形表示のモードとして、前記したパーシステンス表示モード、平均化表示モードのいずれかを任意に選択できるように構成されている。 The digital oscilloscope 60 arbitrarily designates an external clock synchronization function for performing A / D conversion processing on signals input from the channel input terminals 60b and 60c in synchronization with a clock signal input to the external clock input terminal 60a. A certain period of time (depending on the display width of the time axis and the number of display points described later) elapses from the timing at which the voltage of the input signal at the channel input terminal or trigger input terminal exceeds the arbitrarily set threshold value in the predetermined direction. It has an external trigger function for storing data obtained by A / D conversion processing as waveform data for each channel, and a waveform display function for displaying the stored waveform data on the time axis. As the display mode, any one of the persistence display mode and the averaged display mode can be arbitrarily selected. It is configured.

次に上記波形観測システム２０の動作を説明する。
始めに、例えば図９の（ａ）に示すようにデューティ比５０パーセントのほぼ矩形波の光信号Ｐを入力端子２１ａに入力し、その波形の概略の繰り返し周期Ｔｘ′（周波数Ｆｘ′）およびサンプリングのオフセット遅延時間ΔＴに対応した情報をパラメータ指定手段２２によって指定するとともに、図示しない操作部により自動設定モードを指定する。 Next, the operation of the waveform observation system 20 will be described.
First, as shown in FIG. 9A, for example, an optical signal P having a substantially rectangular wave with a duty ratio of 50% is input to the input terminal 21a, and the approximate repetition period Tx ′ (frequency Fx ′) and sampling of the waveform are performed. The information corresponding to the offset delay time ΔT is designated by the parameter designation means 22 and the automatic setting mode is designated by an operation unit (not shown).

演算手段２３は、指定された概略の繰り返し周波数Ｆｘ′とオフセット遅延時間ΔＴに基づいて、仮のサンプリング周波数Ｆｓ′、トリガ周波数Ｆｇ′をそれぞれ算出し、信号発生手段２４に設定する。なお、繰り返し周波数Ｔｘ′の指定がない状態で、自動設定モードが指定された場合、演算手段２３は、規定値、例えば１０ＭＨｚを繰り返し周波数Ｆｘ′として演算を行う。 The calculation means 23 calculates a temporary sampling frequency Fs ′ and a trigger frequency Fg ′ based on the designated approximate repetition frequency Fx ′ and offset delay time ΔT, and sets them in the signal generation means 24. When the automatic setting mode is specified without specifying the repetition frequency Tx ′, the calculation unit 23 performs calculation using a specified value, for example, 10 MHz as the repetition frequency Fx ′.

このため、信号発生手段２４からは、仮のサンプリング周波数Ｆｓ′のクロック信号Ｃが出力され、光信号Ｐに対してサンプリング周波数Ｆｓ′によるサンプリングが行われ、そのサンプリングで得られたパルス信号Ｅｏが特定信号周波数検出手段２７に入力される。 For this reason, the signal generator 24 outputs a clock signal C having a temporary sampling frequency Fs ′, the optical signal P is sampled at the sampling frequency Fs ′, and the pulse signal Eo obtained by the sampling is obtained. The signal is input to the specific signal frequency detection means 27.

特定信号周波数検出手段２７は、そのパルス信号Ｅｏに含まれる周波数成分のうち、サンプリング周波数の１／２以下の帯域に現れる最もレベルが高い周波数成分を特定信号とし、その周波数Ｆｈ′を検出する。 The specific signal frequency detection means 27 detects the frequency Fh ′ using the frequency component having the highest level appearing in a band of ½ or less of the sampling frequency among the frequency components included in the pulse signal Eo as the specific signal.

この光信号の波形の場合、サンプリングに用いられる光サンプリングパルスＰｓのスペクトラムは、図１０のように周波数Ｆｓ′間隔で現れ、光信号Ｓの波形のスペクトラムは周波数Ｆｘの間隔で現れ、しかも、高次のもの程レベルが小さくなる。
したがって、特定信号周波数検出手段２７は、最低次の周波数Ｆｘと、その周波数Ｆｘに最も近いサンプリング周波数成分ｎ・Ｆｓ′との差周波数Ｆｈ′を特定信号の周波数として求め、繰り返し周波数算出手段２８に出力する。 In the case of the waveform of this optical signal, the spectrum of the optical sampling pulse Ps used for sampling appears at intervals of the frequency Fs ′ as shown in FIG. 10, the spectrum of the waveform of the optical signal S appears at intervals of the frequency Fx, and The next level becomes smaller.
Therefore, the specific signal frequency detection unit 27 obtains the difference frequency Fh ′ between the lowest-order frequency Fx and the sampling frequency component n · Fs ′ closest to the frequency Fx as the frequency of the specific signal, and sends it to the repetition frequency calculation unit 28. Output.

このようにして仮のサンプリング周波数Ｆｓ′についての特定信号の周波数Ｆｈ′が得られると、繰り返し周波数算出手段２８は、この周波数Ｆｈ′を記憶するとともに、信号発生手段２４に対して、サンプリング周波数を所定量（例えば１Ｈｚ）変化させるように指示する。 When the frequency Fh ′ of the specific signal for the provisional sampling frequency Fs ′ is obtained in this way, the repetition frequency calculating means 28 stores this frequency Fh ′ and sets the sampling frequency to the signal generating means 24. An instruction is given to change a predetermined amount (for example, 1 Hz).

この指示を受けた信号発生手段２４により、入力信号に対する仮のサンプリング周波数が所定量ΔＦｓだけ変化し、この変化に伴って、特定信号周波数検出手段２７によって検出される特定信号の周波数がΔＦｈだけ変化することになり、この変化量から光信号の波形の繰り返し周波数Ｆｘが次式により算出され、演算手段２３に設定される。 Upon receipt of this instruction, the signal generation means 24 changes the provisional sampling frequency for the input signal by a predetermined amount ΔFs, and along with this change, the frequency of the specific signal detected by the specific signal frequency detection means 27 changes by ΔFh. Thus, the repetition frequency Fx of the waveform of the optical signal is calculated from the change amount by the following equation and set in the calculation means 23.

Ｆｘ＝Ｆｈ′−Ｆｓ′・ΔＦｈ／ΔＦｓ Fx = Fh′−Fs ′ · ΔFh / ΔF s

演算手段２３は、この繰り返し周波数算出手段２８によって算出された正確な繰り返し周波数Ｆｘに基づいて入力信号に正確に対応した正規のサンプリング周波数Ｆｓおよびトリガ周波数Ｆｇを計算し、信号発生手段２４に設定する。 The calculation means 23 calculates a normal sampling frequency Fs and a trigger frequency Fg that exactly correspond to the input signal based on the accurate repetition frequency Fx calculated by the repetition frequency calculation means 28 and sets it in the signal generation means 24. .

これによって、光信号Ｐの波形の繰り返し周期Ｔｘに対し、Ｎ・Ｔｘ＋ΔＴに等しい周期を有するクロック信号Ｃと光サンプリングパルスＰｓが図９の（ｂ）、（ｃ）のように生成され、光信号Ｐがサンプリングされ、そのサンプリングで得られたパルス信号Ｅｏが、図９の（ｄ）のように光サンプリング部２８からサンプル信号出力端子２１ｃを介してデジタルオシロスコープ６０の第１チャネル入力端子６０ｂに入力される。 Thus, the clock signal C and the optical sampling pulse Ps having a period equal to N · Tx + ΔT with respect to the repetition period Tx of the waveform of the optical signal P are generated as shown in FIGS. P is sampled, and the pulse signal Eo obtained by the sampling is input from the optical sampling unit 28 to the first channel input terminal 60b of the digital oscilloscope 60 through the sample signal output terminal 21c as shown in FIG. Is done.

また、信号発生手段２４からは、図１１の（ｂ）のようにパルス信号Ｅｏのピークを結ぶ包絡線の波形の周期と等しい周期のトリガ用信号Ｇが生成され、トリガ出力端子２１ｄを介してオシロスコープ６０の第２チャネル入力端子６０ｃに入力される。なお、図１１の（ａ）は図９の（ｄ）の波形の時間軸を縮めて示したものである。 Further, the signal generating means 24 generates a trigger signal G having a period equal to the period of the waveform of the envelope connecting the peaks of the pulse signal Eo as shown in FIG. 11B, via the trigger output terminal 21d. The signal is input to the second channel input terminal 60 c of the oscilloscope 60. FIG. 11A shows the time axis of the waveform of FIG. 9D contracted.

デジタルオシロスコープ６０は、パルス信号Ｅｏに対するＡ／Ｄ変換処理をクロック信号Ｃに同期して行い、パルス信号Ｅｏのピーク点を結ぶ包絡線のデータを光信号波形データとして順次出力し、トリガ用信号Ｇがトリガレベルを所定方向に超えるタイミングから、その波形データの取得を開始する。 The digital oscilloscope 60 performs A / D conversion processing on the pulse signal Eo in synchronization with the clock signal C, sequentially outputs envelope data connecting the peak points of the pulse signal Eo as optical signal waveform data, and trigger signal G The acquisition of the waveform data is started from the timing when the trigger level exceeds the trigger level in the predetermined direction.

このため、デジタルオシロスコープ６０の画面上に、例えば図１２のように、光信号Ｐの波形がオフセット遅延時間ΔＴ間隔のポイントで残像表示される。 For this reason, on the screen of the digital oscilloscope 60, as shown in FIG. 12, for example, the waveform of the optical signal P is displayed as an afterimage at the point of the offset delay time ΔT interval.

オシロスコープ６０は、トリガ用信号Ｇがトリガレベルを所定方向に超えるタイミング毎に波形データの取得を開始して、波形を更新表示するが、前記したように、サンプリング装置２０のサンプリング周波数やトリガ周波数は、入力される光信号Ｐの波形の繰り返し周波数に対して正確に対応しているので、常に表示される波形の位置がずれることはなく、安定な波形観測を行うことができる。 The oscilloscope 60 starts to acquire waveform data at every timing when the trigger signal G exceeds the trigger level in a predetermined direction, and updates and displays the waveform. As described above, the sampling frequency and trigger frequency of the sampling device 20 are Since it corresponds accurately to the repetition frequency of the waveform of the input optical signal P, the position of the waveform that is always displayed is not shifted, and stable waveform observation can be performed.

また、上記説明では、観測対象の波形がデューティ比５０パーセントの矩形波で、最低次の特定信号のレベルが最大となる場合について説明したが、例えばビットレート１０Ｇｂｐｓで、ＮＲＺデータ（１１０００１１１００）の１０ビットの波形が繰り返される場合、その繰り返し周波数Ｆｘは、１０／１０＝１ＧＨｚとなるが、波形に含まれる各周波数成分のレベルを考慮すると、１ＧＨｚの成分よりも、その２倍の１０／２＝２ＧＨｚの成分の方が大きい。 In the above description, the waveform to be observed is a rectangular wave with a duty ratio of 50%, and the level of the lowest specific signal is maximum. For example, 10 bits of NRZ data (1100011100) at a bit rate of 10 Gbps. When the waveform of a bit is repeated, the repetition frequency Fx is 10/10 = 1 GHz. However, considering the level of each frequency component included in the waveform, 10/2 = twice that of the 1 GHz component. The 2 GHz component is larger.

これはパルス信号Ｅｏに含まれる信号についても言えることであり、前記したように波形１周期分相当の繰り返し周波数Ｆｘについて最低次の特定信号の周波数成分は、そのレベルが低く周波数算出を正確に行えない場合があるが、このような場合でも、特定信号周波数検出手段２７は、サンプリング周波数の１／２以下の帯域内の信号成分のうち、最もレベルの高い信号成分を特定信号として選択し、その周波数を検出しているので精度の低下は起こらない。 This is also true for signals included in the pulse signal Eo. As described above, the frequency component of the lowest specific signal with respect to the repetition frequency Fx corresponding to one cycle of the waveform has a low level and can accurately calculate the frequency. Even in such a case, the specific signal frequency detecting means 27 selects the signal component having the highest level as the specific signal among the signal components in the band of 1/2 or less of the sampling frequency, and Since the frequency is detected, the accuracy does not deteriorate.

また、上記波形観測システム２０は、サンプリング装置２１とデジタルオシロスコープ６０とで構成されていたが、サンプリング装置２１とデジタルオシロスコープ６０の機能とを共通の筐体内に収容して一体化した波形観測システムを構成することも可能である。 The waveform observation system 20 is composed of the sampling device 21 and the digital oscilloscope 60. However, the waveform observation system in which the functions of the sampling device 21 and the digital oscilloscope 60 are accommodated in a common housing is integrated. It is also possible to configure.

図１３は、その波形観測システム４０の構成例を示すものであり、前記したサンプリング装置２１の各構成要素の他に、Ａ／Ｄ変換器４３、データ取得制御手段４４、波形データメモリ４５、表示制御手段４６、表示器４７および観測モード指定手段４８を備えている。 FIG. 13 shows a configuration example of the waveform observation system 40. In addition to the components of the sampling device 21, the A / D converter 43, the data acquisition control means 44, the waveform data memory 45, the display Control means 46, display 47, and observation mode designation means 48 are provided.

Ａ／Ｄ変換器４３は、光サンプリング部２６から出力されるパルス信号Ｅｏに対するＡ／Ｄ変換処理を、クロック信号Ｃ（またはクロック信号Ｃに同期したより高速のクロック信号でもよい）を受ける毎に行い、そのＡ／Ｄ変換処理によって得られたパルス信号Ｅｏのピーク値のデータＤｐをデータ取得制御手段４４に出力する。 Each time the A / D converter 43 receives the clock signal C (or a higher-speed clock signal synchronized with the clock signal C), the A / D conversion process for the pulse signal Eo output from the optical sampling unit 26 is received. And the peak value data Dp of the pulse signal Eo obtained by the A / D conversion process is output to the data acquisition control means 44.

データ取得制御手段４４は、トリガ用信号Ｇの立ち上がり（または立ち下がり）タイミングから、波形データメモリ４５に対するデータＤｐの書き込みをクロック信号Ｃに同期して開始し、所定数のデータの書き込みが終了すると、次にトリガ用信号Ｇの立ち上がるまで待機するという動作を繰り返す。なお、波形データメモリ４５に書き込むデータの数は、後述する表示器４７に表示される時間軸の表示ポイント数に対応する。 The data acquisition control unit 44 starts writing the data Dp to the waveform data memory 45 in synchronization with the clock signal C from the rising (or falling) timing of the trigger signal G, and finishes writing a predetermined number of data. Then, the operation of waiting until the trigger signal G rises is repeated. Note that the number of data written in the waveform data memory 45 corresponds to the number of display points on the time axis displayed on the display 47 described later.

表示制御手段４６は、表示器４７とともに波形表示手段を形成するものであり、時間軸と電圧軸とからなる座標画面を表示器４７に表示させ、波形データメモリ４５に記憶された一連のデータＤｐを読み出して、座標画面上にプロット表示して、その読み出した一連のデータＤｐに対応する波形を表示する。 The display control unit 46 forms a waveform display unit together with the display unit 47, displays a coordinate screen composed of a time axis and a voltage axis on the display unit 47, and a series of data Dp stored in the waveform data memory 45. Are plotted and displayed on the coordinate screen, and a waveform corresponding to the read series of data Dp is displayed.

なお、この表示制御手段４６は、観測モード指定手段４８によって指定された観測モードに応じて、波形データメモリ４５に記憶されたデータＤｐに対する加工処理および表示処理を行う。 The display control means 46 performs processing and display processing on the data Dp stored in the waveform data memory 45 in accordance with the observation mode designated by the observation mode designation means 48.

即ち、パーシステンスモードが指定された場合、波形データメモリ４５に記憶された一連のデータＤｐを残像を残すことで波形表示し、平均化モードが指定された場合、波形データメモリ４５に記憶された一連のデータＤｐを所定組求めて、その平均化処理を行い、その平均化処理で得られた一連のデータを重ねて波形として表示する。 That is, when the persistence mode is designated, a series of data Dp stored in the waveform data memory 45 is displayed by leaving an afterimage, and when the averaging mode is designated, a series of data stored in the waveform data memory 45 is displayed. A predetermined set of data Dp is obtained and averaged, and a series of data obtained by the averaging is overlaid and displayed as a waveform.

このように構成された波形観測システム４０の動作は、前記波形観測システム２０同様であり、光信号の繰り返し周波数を正確に求め、その繰り返し周波数に対応したサンプリング周波数とトリガ周波数が設定されるので、繰り返し周波数が未知あるいは概略値しかわからない波形であっても、安定に表示させることができる。 The operation of the waveform observation system 40 configured in this way is the same as that of the waveform observation system 20, and the repetition frequency of the optical signal is accurately obtained, and the sampling frequency and trigger frequency corresponding to the repetition frequency are set. Even a waveform whose repetition frequency is unknown or whose only approximate value is known can be displayed stably.

なお、被測定信号の波形の情報を単発的に取得して表示する場合には、上記のように周期的なトリガ用信号Ｇを生成する必要がなく、例えば手動のトリガ操作に応じて１回だけ立ち上がるトリガ用信号Ｇを出力すればよい。そして、サンプリング周波数を変えて被測定信号をサンプリングすることで、前記同様に光信号の繰り返し周波数を求めることができ、その正確な繰り返し周波数に正しく対応したサンプリング周波数を設定して、上記トリガ操作を行うことで、被測定信号の波形を正確に表示させることができる。 Note that when the waveform information of the signal under measurement is acquired and displayed in a single shot, it is not necessary to generate the periodic trigger signal G as described above. For example, once according to a manual trigger operation. It is only necessary to output the trigger signal G that rises only by this amount. Then, by sampling the signal under measurement while changing the sampling frequency, the repetition frequency of the optical signal can be obtained in the same manner as described above, and the sampling operation corresponding to the exact repetition frequency is set, and the trigger operation is performed. By doing so, the waveform of the signal under measurement can be accurately displayed.

また、上記した波形観測システム４０のように表示機能を有している場合、入力信号のスペクトラムを表示することも可能である。
この場合、特定信号周波数検出手段２７が、サンプリング周波数の１／２以下の帯域に現れる複数の特定信号の周波数とレベルをそれぞれ検出して、繰り返し周波数算出手段２８に出力する。 In addition, when the waveform observation system 40 has a display function, the spectrum of the input signal can be displayed.
In this case, the specific signal frequency detection unit 27 detects the frequencies and levels of a plurality of specific signals that appear in a band of ½ or less of the sampling frequency, and outputs them to the repetition frequency calculation unit 28.

また、繰り返し周波数算出手段２８が、特定信号周波数検出手段２７によって検出された複数の特定信号についての各周波数変化量に基づいて、入力信号に含まれる複数の周波数成分のスペクトラムを求め、これを図１３の点線で示すように波形表示制御手段４６に出力する。 Further, the repetition frequency calculation means 28 obtains the spectrum of the plurality of frequency components included in the input signal based on the respective frequency variation amounts for the plurality of specific signals detected by the specific signal frequency detection means 27, and calculates this. As shown by the dotted line 13, it is output to the waveform display control means 46.

波形表示制御手段４６は、自動設定モードが指定されているときに繰り返し周波数算出手段２８によって得られたスペクトラムを表示器４７の周波数軸上に表示する。 The waveform display control means 46 displays the spectrum obtained by the repetition frequency calculation means 28 on the frequency axis of the display 47 when the automatic setting mode is designated.

また、前記した各波形観測システム２０、４０は、光信号を光パルスでサンプリングするＯ／Ｏサンプリング方式であったが、電気信号を光パルスでサンプリングするＥ／Ｏサンプリング方式についても本発明を同様に適用できる。 Each of the waveform observation systems 20 and 40 described above is an O / O sampling method for sampling an optical signal with an optical pulse, but the present invention is similarly applied to an E / O sampling method for sampling an electric signal with an optical pulse. Applicable to.

本発明の周波数検出方法の原理を説明するための図The figure for demonstrating the principle of the frequency detection method of this invention 本発明の周波数検出方法の原理を説明するための図The figure for demonstrating the principle of the frequency detection method of this invention 本発明の周波数検出方法の手順を示すフローチャート図The flowchart figure which shows the procedure of the frequency detection method of this invention 本発明の実施形態の構成を示す図The figure which shows the structure of embodiment of this invention 実施形態の要部の構成例を示す図The figure which shows the structural example of the principal part of embodiment. 実施形態の要部の動作を説明するための図The figure for demonstrating the operation | movement of the principal part of embodiment. 実施形態の要部の構成例を示す図The figure which shows the structural example of the principal part of embodiment. 実施形態の要部の構成例を示す図The figure which shows the structural example of the principal part of embodiment. 実施形態の動作を説明するための図The figure for demonstrating operation | movement of embodiment 実施形態の動作を説明するための図The figure for demonstrating operation | movement of embodiment 実施形態の動作を説明するための図The figure for demonstrating operation | movement of embodiment 観測波形の一例を示す図Diagram showing an example of the observed waveform 本発明の他の実施形態の構成を示す図The figure which shows the structure of other embodiment of this invention. 従来装置の構成を示す図Diagram showing the configuration of a conventional device 従来装置の動作を説明するための図Diagram for explaining the operation of the conventional device

Explanation of symbols

２０、４０……波形観測システム、２１……サンプリング装置、２２……パラメータ指定手段、２３……演算手段、２４……信号発生手段、２５……光サンプリングパルス発生手段、２６……光サンプリング部、２７……特定信号周波数検出手段、２８……繰り返し周波数算出手段、４３……Ａ／Ｄ変換器、４４……データ取得制御手段、４５……波形データメモリ、４６……表示制御手段、４７……表示器、４８……観測モード指定手段 20, 40 ... Waveform observation system, 21 ... Sampling device, 22 ... Parameter specifying means, 23 ... Calculation means, 24 ... Signal generation means, 25 ... Optical sampling pulse generation means, 26 ... Optical sampling section 27... Specific signal frequency detection means 28... Repeat frequency calculation means 43... A / D converter 44... Data acquisition control means 45. …… Display, 48 …… Observation mode designation means

Claims

Obtaining a frequency (Fh) of a specific signal appearing in a band equal to or lower than ½ of the sampling frequency among signals obtained by sampling the signal under measurement at a predetermined sampling frequency (Fs) (S1, S2); ,
Obtaining a frequency change amount (ΔFh) of the specific signal when the sampling frequency for the signal under measurement is changed by a predetermined amount (ΔFs) from the predetermined sampling frequency (S3, S4);
Based on the predetermined sampling frequency, the frequency of the specific signal with respect to the predetermined sampling frequency, the change amount of the sampling frequency, and the frequency change amount of the specific signal, the repetition frequency (Fx) of the waveform of the signal under measurement is calculated. ,
Fx = Fh−Fs · ΔFh / ΔFs (when 0> ΔFh)
Fx = −Fh + Fs · ΔFh / ΔFs (when 0 <ΔFh)
A frequency detection method including the step of calculating by (S5).

An input terminal (21a) for inputting a signal to be sampled;
Signal generating means (24) for generating and outputting a clock signal having a designated sampling frequency;
Sampling pulse generating means (25) for generating a sampling pulse synchronized with the clock signal;
A sampling unit (26) for sampling an input signal input to the input terminal by the sampling pulse;
Specific signal frequency detection means (27) for receiving the output signal of the sampling unit and detecting the frequency (Fh) of the specific signal appearing in a band of 1/2 or less of the sampling frequency;
The provisional sampling frequency (Fs ′) is designated to the signal generation means, and the provisional sampling frequency is changed by a predetermined amount (ΔFs) , so that the frequency change amount of the specific signal with respect to the change amount of the sampling frequency ( ΔFh) is obtained, and based on the temporary sampling frequency, the frequency (Fh ′) of the specific signal with respect to the temporary sampling frequency, the change amount (ΔFs) of the sampling frequency, and the frequency change amount (ΔFh) of the specific signal. The repetition frequency (Fx) of the waveform of the input signal is expressed by the following equation:
Fx = Fh′−Fs ′ · ΔFh / ΔFs (when 0> ΔFh)
Fx = −Fh ′ + Fs ′ · ΔFh / ΔFs (when 0 <ΔFh)
Repetition frequency calculation means (28) for calculating by
A frequency (Fs) corresponding to a period (Ts) having a difference by a predetermined offset delay time (ΔT) with respect to an integer multiple of a repetition period (Tx) corresponding to the repetition frequency calculated by the repetition frequency calculation means A calculation means (23) for calculating as a normal sampling frequency for the input signal and designating the normal sampling frequency to the signal generation means;
A clock output terminal (21b) for outputting the clock signal to the outside;
A sampling apparatus comprising: a sample signal output terminal (21c) for outputting a signal output from the sampling unit to the outside.

An input terminal (21a) for inputting a signal to be sampled;
Signal generating means (24) for generating and outputting a clock signal having a designated sampling frequency;
Sampling pulse generating means (25) for generating a sampling pulse synchronized with the clock signal;
A sampling unit (26) for sampling an input signal input to the input terminal by the sampling pulse;
Specific signal frequency detection means (27) for receiving the output signal of the sampling unit and detecting the frequency (Fh) of the specific signal appearing in a band of 1/2 or less of the sampling frequency;
The provisional sampling frequency (Fs ′) is designated to the signal generation means, and the provisional sampling frequency is changed by a predetermined amount (ΔFs) , so that the frequency change amount of the specific signal with respect to the change amount of the sampling frequency ( ΔFh) is calculated, and based on the temporary sampling frequency, the frequency (Fh ′) of the specific signal with respect to the temporary sampling frequency, the amount of change in the sampling frequency, and the amount of frequency change in the specific signal, the repetition frequency of the waveform (Fx), the following equation,
Fx = Fh′−Fs ′ · ΔFh / ΔFs (when 0> ΔFh)
Fx = −Fh ′ + Fs ′ · ΔFh / ΔFs (when 0 <ΔFh)
Repetition frequency calculation means (28) for calculating by
A frequency (Fs) corresponding to a period (Ts) having a difference by a predetermined offset delay time (ΔT) with respect to an integer multiple of a repetition period (Tx) corresponding to the repetition frequency calculated by the repetition frequency calculation means A calculation means (23) for calculating as a normal sampling frequency for the input signal and designating the normal sampling frequency to the signal generation means;
An A / D converter (43) for converting a signal output from the sampling unit into digital data and outputting the digital data;
A waveform data memory (45) for storing waveform data;
Data acquisition control means (44) for writing the data output from the A / D converter to the waveform data memory in synchronization with the clock signal;
A waveform observation system comprising waveform display means (46, 47) for reading a series of waveform data stored in the waveform data memory and displaying the waveform on the time axis of the offset delay time interval.

The specific signal frequency detection means detects the frequencies of a plurality of specific signals that appear in a band of 1/2 or less of the sampling frequency,
The repetition frequency calculation means is configured to obtain a spectrum of a plurality of frequency components included in the input signal based on a frequency change amount for a plurality of specific signals detected by the specific signal frequency detection means,
4. The waveform observation system according to claim 3, wherein the waveform display means is configured to display the spectrum obtained by the repetition frequency calculation means on the frequency axis.