JP5475484B2 - 波形観測装置及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、入力した被測定信号のサンプリングを行って取得した波形データの波形観測を行う波形観測装置に係り、特に被測定信号の周波数特性の測定が行え、且つ測定した周波数特性や波形データを任意に調整した際の予測結果が関連付けできる波形観測装置及び方法に関するものである。

従来より、例えば被試験デバイス（Device Under Test ：ＤＵＴ）を介して入力した被測定信号の波形データを所定の周期で順次サンプリングし、サンプリングした波形データを適宜読み出して表示画面にアイパターンを再生表示することにより被測定信号の波形を観測する装置として、例えば下記特許文献１に開示されるものが公知である。

特開２００８−２６７９９４号公報

ところで、特許文献１に開示される装置を含む一般的な波形観測装置では、通常、サンプリングした被測定信号のアイ波形表示のみが表示され、この波形形状に応じて信号の品質を観測している。よって、例えば高周波回路網における被試験デバイスの周波数特性（特に、測定頻度が高い周波数特性としてＳ２１透過特性）を測定する場合には、別機器としてネットワークアナライザを接続して測定する必要がある。

しかしながら、被試験デバイスの周波数特性を測定するには、波形観測装置の他にネットワークアナライザを別途用意しなければならず、測定コストが嵩むという問題があった。また、測定項目を変更する際に、その都度新たな機器へケーブル等の配線を引き回して系の変更をしなければならず測定作業が煩雑であった。

また、波形観測装置とネットワークアナライザとでは、同一の信号を測定した場合であっても測定系が異なるため、例えば周波数特性として測定したＳ２１特性と波形観測装置で観測したアイ波形において測定した周波数特性の成分と波形部分とを関連付けして把握することが困難であった。

そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、一般的な波形観測機能に加えて周波数特性の測定が行え、且つ測定した周波数特性や波形データを調整した際の予測結果を容易に把握することのできる波形観測装置及び方法提供することを目的とするものである。

上記した目的を達成するために、請求項１記載の波形観測装置は、周期波形である任意のパターン信号と当該パターン信号に同期したトリガ信号を出力するパルスパターン発生部１０と、
該パルスパターン発生部からのパターン信号に基づく被測定信号を前記パルスパターン発生部からのトリガ信号に応じてサンプリングして時系列データである離散デジタル波形データを取得する波形観測部２０と、
を備えた波形観測装置１であって、
前記波形観測部からの前記離散デジタル波形データをフーリエ変換してその線スペクトル周波数のみを抽出するスペクトル抽出部３１と、
前記パルスパターン発生部から前記波形観測部に直接入力された前記被測定信号から得た離散デジタル波形データから抽出した線スペクトルを校正用線スペクトルとして少なくとも記憶する記憶部３２と、
前記スペクトル抽出部で抽出される前記波形観測部が被試験デバイス７０を介して入力した前記被測定信号の離散デジタル波形データにおける線スペクトルと、前記記憶部に記憶した前記校正用線スペクトルとからそれぞれ抽出した各線スペクトルにおける基本波の高調波線スペクトルの差分から得たＳ２１実測データを補間処理した後に平滑化処理して得たＳ２１計測データを出力するＳ２１算出処理部３３と、
該Ｓ２１算出処理部からの前記Ｓ２１計測データを表示部６０にスペクトラム表示する表示制御部５０と、
を備えたことを特徴とする。

請求項２記載の波形観測装置は、請求項１記載の波形観測装置において、さらに、前記Ｓ２１計測データに対し変分を与える際の操作内容に基づく調整情報を出力する設定入力部４０と、
該設定入力部からの前記調整情報に基づき前記Ｓ２１計測データの周波数を変分した後、再度移動平均を取って算出して得たＳ２１調整データを出力するＳ２１調整処理部３４と、
前記波形観測部２０が前記パルスパターン発生部１０から直接入力した前記被測定信号から得た離散デジタル波形データ若しくは任意に設定された時系列波形データをフーリエ変換して得た演算用スペクトルと、前記Ｓ２１調整処理部からの前記Ｓ２１調整データとを用いて乗算によるフィルタ処理を施して得た予測波形スペクトルを逆フーリエ変換し、予測波形データとして出力する波形予測処理部３５とを備え、
前記表示制御部５０の制御によって、前記Ｓ２１計測データのスペクトラム、前記Ｓ２１調整データのスペクトラム、前記予測波形データの波形を前記表示部６０の表示画面上に並列表示することを特徴とする。

請求項３記載の波形観測装置は、請求項１載の波形観測装置において、さらに、前記波形観測部２０でサンプリングした前記離散デジタル波形データの波形形状を調整する際の操作内容に基づく調整情報を出力する設定入力部４０と、
前記波形観測部でサンプリングした前記離散デジタル波形データを前記設定入力部からの調整情報に基づくＴｒ／Ｔｆとなるように書き換えて得た波形調整データを出力する波形調整処理部３６と、
該波形調整処理部からの前記波形調整データをフーリエ変換して得た波形調整スペクトルと、前記記憶部３２に記憶された離散デジタル波形データをフーリエ変換して得た実測波形スペクトルとを出力するＦＴ処理部３７と、
該ＦＴ処理部でフーリエ変換された前記実測波形スペクトルと前記波形調整スペクトルとの差分を算出して得たＳ２１変化量データを出力するスペクトル算出処理部３８と、
前記Ｓ２１算出処理部３３で得た前記Ｓ２１計測データに、前記スペクトル算出処理部で得た前記Ｓ２１変化量データを加算処理し、Ｓ２１予測データとして出力するＳ２１予測処理部３９と、
前記表示制御部５０の制御によって、前記波形観測部でサンプリングした前記離散デジタル波形データに基づく実測波形データの波形、前記Ｓ２１計測データのスペクトラム、前記Ｓ２１予測データに基づくＳ２１推定結果のスペクトラムを前記表示部６０の表示画面上に並列表示することを特徴とする。

請求項４記載の波形観測方法は、周期波形である任意のパターン信号と当該パターン信号に同期したトリガ信号を出力するパルスパターン発生ステップと、
該パルスパターン発生ステップからのパターン信号に基づく被測定信号を前記パルスパターン発生ステップからのトリガ信号に応じてサンプリングして時系列データである離散デジタル波形データを取得する波形観測ステップと、
を備えた波形観測方法であって、
前記波形観測ステップからの前記離散デジタル波形データをフーリエ変換してその線スペクトル周波数のみを抽出するスペクトル抽出ステップと、
前記波形観測ステップで前記パルスパターン発生ステップから直接出力された前記被測定信号から得た離散デジタル波形データから前記スペクトル抽出ステップで抽出した校正用線スペクトルを少なくとも記憶する記憶ステップと、
被試験デバイス７０を介して入力した前記被測定信号における離散デジタル波形データの線スペクトルと前記記憶ステップで記憶した前記校正用線スペクトルとからそれぞれ抽出した各線スペクトルにおける基本波の高調波線スペクトルを差分して得たＳ２１実測データを補間処理した後に平滑化処理して得たＳ２１計測データを出力するＳ２１算出処理ステップと、
該Ｓ２１算出処理ステップからの前記Ｓ２１計測データを表示部６０にスペクトラム表示する表示制御ステップと、
を有することを特徴とする。

請求項５記載の波形観測方法は、請求項４記載の波形観測方法において、さらに、前記Ｓ２１計測データに対し変分を与える際の操作内容に基づく調整情報を出力する設定入力ステップと、
該設定入力ステップからの前記調整情報に基づき前記Ｓ２１計測データの周波数を変分した後、再度移動平均を取って算出したＳ２１調整データを出力するＳ２１調整処理ステップと、
前記パルスパターン発生ステップから出力された前記被測定信号から直接前記波形観測ステップで得た若しくは任意に設定された時系列波形データをフーリエ変換して得られた演算用スペクトルと、前記Ｓ２１調整処理ステップからの前記Ｓ２１調整データとを用いて乗算によるフィルタ処理を施して得られた予測波形スペクトルを逆フーリエ変換して予測波形データを取得する波形予測処理ステップと、
前記Ｓ２１計測データのスペクトラム、前記Ｓ２１調整データのスペクトラム、前記予測波形データの波形を前記表示部６０の表示画面上に並列表示する表示制御ステップと、
を有することを特徴とする。

請求項６記載の波形観測方法は、請求項４載の波形観測方法において、さらに、前記波形観測ステップでサンプリングした前記離散デジタル波形データの波形形状を調整する際の操作内容に基づく調整情報を出力する設定入力ステップと、
前記波形観測ステップでサンプリングした前記離散デジタル波形データを設定入力ステップからの調整情報に基づくＴｒ／Ｔｆとなるように書き換え波形調整データとして出力する波形調整処理ステップと、
該波形調整処理ステップからの前記波形調整データをフーリエ変換して得た波形調整スペクトルと、記憶部３２に記憶される前記離散デジタル波形データをフーリエ変換して得た実測波形スペクトルとを出力するＦＴ処理ステップと、
該ＦＴ処理ステップでフーリエ変換された前記実測波形スペクトルと前記波形調整スペクトルとの差分を算出して得たＳ２１変化量データを出力するスペクトル算出処理ステップと、
前記Ｓ２１算出処理ステップで得た前記Ｓ２１計測データに、前記スペクトル算出処理ステップで得た前記Ｓ２１変化量データを加算処理し、Ｓ２１予測データとして出力するＳ２１予測処理ステップと、
前記波形観測ステップでサンプリングした前記離散デジタル波形データに基づく実測波形データの波形、前記Ｓ２１計測データのスペクトラム、前記Ｓ２１予測データに基づくＳ２１推定結果のスペクトラムを前記表示部６０の表示画面上に並列表示する表示制御ステップと、
を有することを特徴とする。

本発明波形観測装置によれば、周波数特性であるＳ２１特性を測定する際に、その都度ネットワークアナライザを用意する必要がなくなるため、測定コストが安価になる。また、周波数特性を測定する機能を備えているため、新たな機器の接続に伴うケーブル等の配線を引き回しすることなく、簡便に周波数特性の測定処理と波形観測処理を行うことができる。

また、第１形態では、ユーザの操作による調整前及び調整後のＳ２１特性と、調整後のＳ２１特性に基づく予測波形データとが同一画面上に並列表示されるため、ユーザはＳ２１特性のどの成分が波形に対してどのように影響するかを関連付けしながら視覚的に把握することができる。

さらに、第２形態では、ユーザの操作により調整された離散デジタル波形データのアイ波形と、波形調整前及び調整後の離散デジタル波形データに基づくＳ２１特性とが同一画面上に並列表示されるため、ユーザは実測した離散デジタル波形データのアイ波形をどの部分を調整することでＳ２１特性のどの成分に影響するかを関連付けしながら視覚的に把握することができる。
する効果を奏する。

本発明に係る第１形態の波形観測装置の構成を示す概略ブロック図である。 （ａ）〜（ｃ） 同装置における表示内容を示す説明図である。 本発明に係る第２形態の波形観測装置の構成を示す概略ブロック図である。 （ａ）〜（ｃ） 同装置における表示内容を示す説明図である。

以下、本発明を実施するための形態について、添付した図面を参照しながら詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではなく、この形態に基づいて当業者等によりなされる実施可能な他の形態、実施例及び運用技術等はすべて本発明の範疇に含まれる。

［第１形態］
本発明に係る第１形態の波形観測装置の構成について、図１、２を参照しながら説明する。

＜装置構成＞
図１に示すように、本例の波形観測装置１は、パルスパターン発生部１０、波形観測部２０、波形データ処理部３０、設定入力部４０、表示制御部５０、表示部６０を備えて概略構成される。また、波形観測装置１は、前述した構成要件の他に、パルスパターン発生部１０からのパターン信号（テスト信号）を被試験デバイス７０を介して入力して符号誤り率を測定する誤り率検出部（不図示）も備えている。

パルスパターン発生部１０は、パルスパターン発生器（Pulse Pattern Generator ：ＰＰＧ）の機能を有し、クロック発生手段１１と、パターン生成手段１２と、トリガ生成手段１３とで構成されている。

クロック発生手段１１は、リファレンスクロック（周期波形）を発生し、このクロックをパターン生成手段１２とトリガ生成手段１３に出力している。

パターン生成手段１２は、クロック発生手段１１からのリファレンスクロックに同期して、固有の周期を持つランダムな「０」と「１」のパターン（例えばＰＲＢＳ（Pseudorandom Binary (Bit) Sequence）パターン、「００１１…」や「０１０１…」等の予め設定されたパターン）のうち任意に選択されたパルスパターンのパターン信号（テスト信号）を被試験デバイス７０に向けて出力している。また、パターン生成手段１２は、波形データ処理部３０でＳ２１算出処理時に用いる校正用の離散デジタル波形データを取得する際に、波形観測部２０と直結した状態でパターン信号を被測定信号として出力している。

トリガ生成手段１３は、後段の処理（Ｓ２１算出処理又はアイ波形表示処理）に応じた波形データをサンプリングするためのクロック発生手段１１からのリファレンスクロックをパターン生成手段１２で生成したパターン信号に同期した同期クロック（例えば１０Ｇｂｉｔで１／１６クロック）を生成し、この同期クロックをトリガ信号として波形観測部２０に出力している。

波形観測部２０は、入力する被測定信号をサンプリングするサンプリング処理手段２１を備え、トリガ生成部からのトリガ信号の周期（分周比）に基づき被測定信号をサンプリングして時系列データである離散デジタル波形データを取得し、この離散デジタル波形データを波形データ処理部３０に出力している。さらに、波形観測部２０は、取得した離散デジタル波形データをアイ波形として表示部６０に表示するため表示制御部５０に出力している。

なお、サンプリング処理手段２１は、トリガ生成手段１３からのトリガ信号の周期に応じて被測定信号をサンプリングするため、例えばトリガ信号が１／ｎ（例えば１／１６）クロックである場合はサンプリングされる波形はアイ波形となり、トリガ信号としてパターントリガ（パターン生成手段１２の１周期に１回だけ先頭にパルスを出す信号）である場合はサンプリングされる波形は時系列波形となる。従って、表示部６０に表示したい内容に応じて、サンプリングする波形がアイ波形又は時系列波形となるように、ユーザはトリガ生成手段１３からのトリガ信号を調整する必要がある。

波形データ処理部３０は、スペクトル抽出部３１と、記憶部３２と、Ｓ２１算出処理部３３と、Ｓ２１調整処理部３４と、波形予測処理部３５とを備えて構成されている。

スペクトル抽出部３１は、時系列の波形データを基に周波数領域のスペクトラム生成するフーリエ変換（Fourier transform ：ＦＴ）機能を有している。スペクトル抽出部３１は、波形観測部２０からの離散デジタル波形データのフーリエ変換を行い、そのスペクトルを算出して線スペクトル周波数のみを抽出し、抽出した線スペクトルをＳ２１算出処理部３３に出力している。また、スペクトル抽出部３１は、波形観測部２０から校正用の離散デジタル波形データを入力すると、この波形データをフーリエ変換して得られる線スペクトル（以下、校正用線スペクトルという）を記憶部３２に格納している。

記憶部３２は、スペクトル抽出部３１で校正用の離散デジタル波形データから抽出された校正用線スペクトルを記憶している。また、記憶部３２は、波形観測部２０でサンプリングされた離散デジタル波形データや校正用の離散デジタル波形データも必要に応じて併せて記憶している。

Ｓ２１算出処理部３３は、Ｓ２１算出手段３３ａと、補間処理手段３３ｂと、平滑化処理手段３３ｃとを備えている。

Ｓ２１算出手段３３ａは、被試験デバイス７０を介して入力した被測定信号の離散デジタル波形データにおける線スペクトルと記憶部３２に記憶した校正用線スペクトルから、基本波の高調波線スペクトルをそれぞれ抽出し、この抽出した各線スペクトルの差分から被試験デバイス７０の透過特性であるＳ２１実測データ（周波数軸に対して非等間隔）を算出し、補間処理手段３３ｂに出力している。なお、高調波スペクトルの抽出は、ノイズフロアよりも高く、ピークで、且つ変曲点である部分を抽出することが好ましい。

補間処理手段３３ｂは、Ｓ２１算出手段３３ａで算出されたＳ２１実測データを補間処理（例えば、重複周波数の検出・削除による直線補間）により周波数軸に等間隔なＳ２１データ列を再生し、Ｓ２１補間データとして平滑化処理手段３３ｃに出力している。

平滑化処理手段３３ｃは、補間処理手段３３ｂからのＳ２１補間データの移動平均を取って異常点を除去することで平滑化処理をし、この平滑化処理によって得られた離散配列であるＳ２１計測データをＳ２１調整処理部３４に出力している。
なお、平滑化処理の際に移動平均が取れないとき（前後サンプルが無い等）は、前後サンプルとの平均を算出することで平滑化処理を行っている。また、平滑化処理手段３３ｃで得られたＳ２１計測データのスペクトラム表示を行う場合は、このＳ２１計測データを表示制御部５０に出力している。

Ｓ２１調整処理部３４は、平滑化処理手段３３ｃからのＳ２１計測データを設定入力部４０からの調整情報に基づき周波数を変分した後、再度移動平均を取ってＳ２１調整データを算出し、この算出したＳ２１調整データを波形予測処理部３５に出力している。設定入力部４０からの調整情報とは、表示部６０に表示されたＧＵＩ（Graphical User Interface）の表示画面上で、離散配列のＳ２１計測データを設定入力部４０から所定操作し、Ｓ２１計測データにおけるある周波数に変分を与えるための情報である。
なお、Ｓ２１計測データの調整処理において移動平均を取る際に重み付けを考慮して処理することが好ましい。

また、演算用波形データは、任意に設定可能な離散デジタル波形データを設定する必要はなく、予め記憶部３２に記憶された校正用の離散デジタル波形データや予めユーザが設定調整した時系列波形データを演算用波形データとして用いることもできる。

波形予測処理部３５は、ＦＴ処理手段３５ａと、フィルタ処理手段３５ｂと、ＩＦＴ処理手段３５ｃとを備えている。

ＦＴ処理手段３５ａは、設定入力部４０からの時系列データである演算用波形データをフーリエ変換（Fourier transform ：ＦＴ）してスペクトルを算出し、この算出したスペクトルを演算用スペクトルとしてフィルタ処理手段３５ｂに出力している。

フィルタ処理手段３５ｂは、Ｓ２１調整処理部３４からのＳ２１調整データとＦＴ処理手段３５ａからの演算用スペクトルとを用いて乗算してフィルタ処理を施して予測波形スペクトルを算出し、この予測波形スペクトルをＩＦＴ処理手段３５ｃに出力している。

ＩＦＴ処理手段３５ｃは、フィルタ処理手段３５ｂからの予測波形スペクトルを逆フーリエ変換（Inverse Fourier transform ：ＩＦＴ）処理して実部を取ることでアイ波形の予測結果である予測波形データを取得し、この予測波形データを表示制御部５０に出力している。

設定入力部４０は、テンキーや各種操作キー、表示部６０の表示画面上に表示された表示要素の画像領域を操作するマウス又はタッチパネル等のポインティングデバイスで構成される。設定入力部４０は、ユーザにより表示画面上に表示されたＳ２１計測データに対し変分を与える操作が行われると、この操作内容に基づく調整情報をＳ２１調整処理部３４に出力している。具体的には、表示部６０に表示されたＧＵＩ（Graphical User Interface）の表示画面上に表示されたＳ２１計測データを直感的に操作して周波数特性を変化させている。

また、任意に設定可能な時系列データである離散デジタル波形データに対し、ユーザが設定入力部４０を所定操作することで波形に関する各種設定（Ｔｒ／Ｔｆ、振幅、ジッタ、遷移形状等）を行い、この設定された時系列波形データを演算用波形データとして波形予測処理部３５に出力している。

表示制御部５０は、離散デジタル波形データに基づく実測波形データの表示制御、Ｓ２１算出処理部３３からの線スペクトルの表示制御、波形予測処理部３５からの予測結果内容の表示制御等、波形観測装置１の駆動に必要な表示内容を表示部６０の表示画面上に表示制御している。

表示制御例としては、例えば図２（ａ）に示すように測定したＳ２１計測データのスペクトラム表示制御、図２（ｂ）に示すようにユーザが任意に調整したＳ２１調整データのスペクトラム表示制御、図２（ｃ）に示すようにＳ２１調整データに基づき予測された予測波形データの波形表示制御（アイ波形）を行っている。このような表示制御を行うことで、測定した周波数特性のどの成分が波形観測装置１に影響を及ぼしているかを視覚的に把握することができる。

表示部６０は、例えば液晶表示器で構成され、表示制御部５０の制御により、離散デジタル波形データに基づく実測波形データ表示、Ｓ２１計測データのスペクトラム表示、予測波形データの波形表示等、波形観測装置１の駆動に必要な表示内容を表示画面上に表示している。

＜処理動作＞
次に、上述した第１形態の波形観測装置１における処理動作について説明する。

まず、Ｓ２１算出時に用いる校正用の離散デジタル波形データを取得するため、被試験デバイス７０を介さずパルスパターン発生部１０と波形観測部２０とを直結し、パルスパターン発生部１０からのトリガ信号に基づきパターン生成手段１２で生成されたパターン信号を出力する。波形観測部２０は、パルスパターン発生部１０からのトリガ信号に基づき、入力するパターン信号をサンプリングして校正用の離散デジタル波形データを取得する。この取得した校正用の離散デジタル波形データは、波形データ処理部３０の記憶部３２に格納される。

次に、被試験デバイス７０に対してテスト信号を送信し、被試験デバイス７０を介して入力した被測定信号を、パルスパターン発生部１０からのトリガ信号に基づきサンプリングして離散デジタル波形データを取得して波形データ処理部３０に出力する。

波形データ処理部３０は、波形観測部２０からの離散デジタル波形データをフーリエ変換してそのスペクトルを算出し、線スペクトル周波数のみを抽出する。そして、抽出した線スペクトルをＳ２１算出処理部３３に出力する。

Ｓ２１算出処理部３３において、離散デジタル波形データの線スペクトルと記憶部３２に記憶された線スペクトルとの差分からＳ２１実測データを算出する。次に、算出したＳ２１実測データを補間処理してＳ２１補間データとした後、平滑化処理を施してＳ２１計測データを取得してＳ２１調整処理部３４に出力する。

Ｓ２１調整処理部３４は、ユーザが設定入力部４０を操作した際の調整情報に基づき周波数を変分した後、再度移動平均を取ってＳ２１調整データを算出し、この算出したＳ２１調整データを波形予測処理部３５に出力する。

波形予測処理部３５では、設定入力部４０からの時系列データである演算用波形データをフーリエ変換して演算用スペクトルを算出する。次に、Ｓ２１調整処理部３４からのＳ２１調整データとを用いて乗算してフィルタ処理を施すことで予測波形スペクトルを算出し、この予測波形スペクトルを逆フーリエ変換処理して実部を取ることで予測波形データを取得する。

そして、図２（ａ）〜（ｃ）に示すような実測値であるＳ２１計測データのスペクトラム、ユーザが設定入力部４０を介して任意に調整したＳ２１調整データのスペクトラム、Ｓ２１調整データに基づき予測された予測波形データの波形を表示部６０の表示画面上に並列表示する。これにより、測定したＳ２１特性のどの成分が波形に影響するかを視覚的に把握すること可能となっている。

［第２形態］
次に、本発明に係る第２形態の波形観測装置１の構成について、図３、４を参照しながら説明する。なお、以下に説明する第２形態の波形観測装置１では、上述した第１形態の波形観測装置１と同様の構成要件については同一の番号を付してその説明を省略し、相違する構成要件についてのみ説明する。

＜装置構成＞
第２形態の波形観測装置１は、波形観測部２０でサンプリングした離散デジタル波形データを調整することでＳ２１特性がどのように変化するかを予測するための装置形態であり、これを実現する構成要件として図３に示すように波形調整処理部３６、ＦＴ処理部３７、スペクトル算出処理部３８、Ｓ２１予測処理部３９を備えている。また、第２形態では、表示部６０に表示する離散デジタル波形データがアイ波形となるよう、波形観測時に必要なトリガ信号が予め調整されている。

波形調整処理部３６は、記憶部３２に記憶した離散デジタル波形データを設定入力部４０からの調整情報に基づきユーザが設定したＴｒ／Ｔｆとなるように時系列データを書き換え、この書き換えたデータを波形調整データとしてＦＴ処理部３７に出力している。

設定入力部４０からの調整情報とは、表示部６０に表示されたＧＵＩ（Graphical User Interface）の表示画面上で、実測した離散デジタル波形データのアイ波形を設定入力部４０から所定操作して波形形状を調整し、アイ波形のＴｒ／Ｔｆを変化させた波形形状にするための調整情報である。なお、波形形状を調整する場合には、相似形に調整することが条件となるが、部分的にある範囲の相似波形であってもよい。

ＦＴ処理部３７は、波形調整処理部３６からの波形調整データをフーリエ変換してスペクトルを算出し、この算出したスペクトルを波形調整スペクトルとしてスペクトル算出処理部３８に出力している。また、ＦＴ処理部３７は、記憶部３２に記憶される離散デジタル波形データをフーリエ変換してスペクトルを算出し、この算出した実測波形スペクトルとしてスペクトル算出処理部３８に出力している。

スペクトル算出処理部３８は、ＦＴ処理部３７で変換処理された実測波形スペクトルと波形調整スペクトルとの差分を算出してＳ２１の変化量であるＳ２１変化量データを取得し、Ｓ２１予測処理部３９に出力している。

Ｓ２１予測処理部３９は、Ｓ２１算出処理部３３で得られたＳ２１計測データにスペクトル算出処理部３８で得られたＳ２１変化量データを加算処理してＳ２１予測データを取得し、この取得したＳ２１予測データを表示制御部５０に出力している。

そして、表示制御部５０は、例えば図４（ａ）に示すように波形観測部２０でサンプリングした離散デジタル波形データに基づく実測波形データの波形表示制御、図４（ｂ）に示すようにＳ２１算出処理部３３で測定したＳ２１計測データのスペクトラム表示制御、図４（ｃ）に示すようにＳ２１予測処理部３９で得られたＳ２１予測データに基づくＳ２１推定結果のスペクトラム表示制御を行っている。

＜処理動作＞
次に、第２形態の波形観測装置１における処理動作について説明する。なお、以下の説明では、第１形態と同様の処理内容についてはその説明を省略し、本形態に関する処理動作のみを説明する。

波形観測部２０で離散デジタル波形データをサンプリングすると、波形調整処理部３６は、ユーザが設定入力部４０を操作した際の調整情報に基づきユーザが設定したＴｒ／Ｔｆとなるように離散デジタル波形データを時系列データに書き換えて波形調整データを取得する。次に、波形調整データをフーリエ変換した後、スペクトル算出処理部３８に出力する。また、波形調整処理部３６で調整される前の離散デジタル波形データをフーリエ変換した後、スペクトル算出処理部３８に出力する。

スペクトル算出処理部３８は、ＦＴ処理部３７で変換処理された実測波形スペクトルと波形調整スペクトルとの差分を算出してＳ２１の変化量であるＳ２１変化量データを取得し、Ｓ２１予測処理部３９において、Ｓ２１算出処理部３３で得られたＳ２１計測データにＳ２１変化量データを加算処理してＳ２１予測データを取得する。

そして、図４（ａ）〜（ｃ）に示すような波形観測部２０でサンプリングした離散デジタル波形データに基づく実測波形データの波形、Ｓ２１算出処理部３３で測定したＳ２１計測データのスペクトラム、Ｓ２１予測処理部３９で得られたＳ２１予測データに基づくＳ２１推定結果のスペクトラムを表示部６０の表示画面上に並列表示する。これにより、測定した離散デジタル波形データのアイ波形を調整した際に、Ｓ２１特性のどの成分が影響するかを視覚的に把握すること可能となる。

以上説明したように、上述した第１形態の波形観測装置１は、パルスパターン発生部１０から直結して入力したパターン信号をサンプリングしたＳ２１算出時に用いる校正用の離散デジタル波形データと、試験デバイスを介して入力した被測定信号をサンプリングした離散デジタル波形データを取得し、波形データ処理部３０に出力する。波形データ処理部３０において、波形観測部２０からの離散デジタル波形データをフーリエ変換してそのスペクトルを算出し、線スペクトル周波数のみを抽出する。そして、Ｓ２１算出処理部３３において、抽出した線スペクトルからＳ２１の算出、補間処理、平滑化処理を施してＳ２１計測データを取得している。

これにより、周波数特性であるＳ２１特性を測定する際に、その都度ネットワークアナライザを用意する必要がなくなるため、測定コストが安価になる。また、周波数特性を測定する機能を備えているため、新たな機器の接続に伴うケーブル等の配線を引き回しすることなく、簡便に周波数特性の測定処理と波形観測処理とを行うことができる。

また、波形予測処理部３５において、Ｓ２１算出処理部３３で取得したＳ２１計測データと設定入力部４０からの演算用波形データをフーリエ変換して得られた演算用スペクトルとをフィルタ処理して予測波形スペクトルを算出し、この予測波形スペクトルを逆フーリエ変換処理して予測波形データを取得する。そして、実測値であるＳ２１計測データのスペクトラム、ユーザが設定入力部４０を介して任意に調整したＳ２１調整データのスペクトラム、Ｓ２１調整データに基づき予測された予測波形データの波形を表示部６０の表示画面上に並列表示している。

これにより、ユーザの操作による調整前及び調整後のＳ２１特性と、調整後のＳ２１特性に基づく予測波形データとが同一画面上に並列表示されるため、ユーザはＳ２１特性のどの成分が波形に対してどのように影響するかを関連付けしながら視覚的に把握することができる。

また、第２形態の波形観測装置１は、波形観測部２０で離散デジタル波形データをサンプリングすると、波形調整処理部３６においてユーザが設定入力部４０を操作した際の調整情報に基づきユーザが設定したＴｒ／Ｔｆとなるように離散デジタル波形データを時系列データに書き換えて波形調整データを取得する。そして、波形調整データをフーリエ変換した後、スペクトル算出処理部３８に出力するとともに、波形調整処理部３６で調整される前の離散デジタル波形データをフーリエ変換した後、スペクトル算出処理部３８に出力する。

スペクトル算出処理部３８は、実測波形スペクトルと波形調整スペクトルからＳ２１変化量データを取得し、Ｓ２１予測処理部３９において、Ｓ２１算出処理部３３で得られたＳ２１計測データにＳ２１変化量データを加算処理してＳ２１予測データを取得する。そして、実測した離散デジタル波形データに基づく実測波形データの波形、Ｓ２１算出処理部３３で測定したＳ２１計測データのスペクトラム、Ｓ２１予測処理部３９で得られたＳ２１予測データに基づくＳ２１推定結果のスペクトラムを表示部６０の表示画面上に並列表示している。

これにより、ユーザの操作により調整された離散デジタル波形データのアイ波形と、波形調整前及び調整後の離散デジタル波形データに基づくＳ２１特性とが同一画面上に並列表示されるため、ユーザは実測した離散デジタル波形データのアイ波形をどの部分を調整することでＳ２１特性のどの成分に影響するかを関連付けしながら視覚的に把握することができる。

ところで、上述した各形態において、図２、４を用いて表示画面上に表示するＳ２１特性や予測波形データなどの表示内容を並列表示する例で説明したが、ユーザが表示内容を関連付けして視覚的に把握することができればよいため、表示データの表示数や表示形式は任意に設定可能である。

１…波形観測装置
１０…パルスパターン発生部
１１…クロック発生手段
１２…パターン生成手段
１３…トリガ生成手段
２０…波形観測部
２１…サンプリング手段
３０…波形データ処理部
３１…スペクトル抽出部
３２…記憶部
３３…Ｓ２１算出処理部（３３ａ…Ｓ２１算出手段３３、３３ｂ…補間処理手段、３３ｃ…平滑化処理手段）
３４…Ｓ２１調整処理部
３５…波形予測処理部（３５ａ…ＦＴ処理手段、３５ｂ…フィルタ処理手段、３３ｃ…ＩＦＴ処理手段）
３６…波形調整処理部
３７…ＦＴ処理部
３８…スペクトル算出処理部
３９…Ｓ２１予測処理部
４０…設定入力部
５０…表示制御部
６０…表示部
７０…被試験デバイス

Claims (6)

1. 周期波形である任意のパターン信号と当該パターン信号に同期したトリガ信号を出力するパルスパターン発生部（１０）と、
   該パルスパターン発生部からのパターン信号に基づく被測定信号を前記パルスパターン発生部からのトリガ信号に応じてサンプリングして時系列データである離散デジタル波形データを取得する波形観測部（２０）と、
   を備えた波形観測装置（１）であって、
   前記波形観測部からの前記離散デジタル波形データをフーリエ変換してその線スペクトル周波数のみを抽出するスペクトル抽出部（３１）と、
   前記パルスパターン発生部から前記波形観測部に直接入力された前記被測定信号から得た離散デジタル波形データから抽出した線スペクトルを校正用線スペクトルとして少なくとも記憶する記憶部（３２）と、
   前記スペクトル抽出部で抽出される前記波形観測部が被試験デバイス（７０）を介して入力した前記被測定信号の離散デジタル波形データにおける線スペクトルと、前記記憶部に記憶した前記校正用線スペクトルとからそれぞれ抽出した各線スペクトルにおける基本波の高調波線スペクトルの差分から得たＳ２１実測データを補間処理した後に平滑化処理して得たＳ２１計測データを出力するＳ２１算出処理部（３３）と、
   該Ｓ２１算出処理部からの前記Ｓ２１計測データを表示部（６０）にスペクトラム表示する表示制御部（５０）と、
   を備えたことを特徴とする波形観測装置。
2. さらに、前記Ｓ２１計測データに対し変分を与える際の操作内容に基づく調整情報を出力する設定入力部（４０）と、
   該設定入力部からの前記調整情報に基づき前記Ｓ２１計測データの周波数を変分した後、再度移動平均を取って算出して得たＳ２１調整データを出力するＳ２１調整処理部（３４）と、
   前記波形観測部（２０）が前記パルスパターン発生部（１０）から直接入力した前記被測定信号から得た離散デジタル波形データ若しくは任意に設定された時系列波形データをフーリエ変換して得た演算用スペクトルと、前記Ｓ２１調整処理部からの前記Ｓ２１調整データとを用いて乗算によるフィルタ処理を施して得た予測波形スペクトルを逆フーリエ変換し、予測波形データとして出力する波形予測処理部（３５）とを備え、
   前記表示制御部（５０）の制御によって、前記Ｓ２１計測データのスペクトラム、前記Ｓ２１調整データのスペクトラム、前記予測波形データの波形を前記表示部（６０）の表示画面上に並列表示することを特徴とする請求項１記載の波形観測装置。
3. さらに、前記波形観測部（２０）でサンプリングした前記離散デジタル波形データの波形形状を調整する際の操作内容に基づく調整情報を出力する設定入力部（４０）と、
   前記波形観測部でサンプリングした前記離散デジタル波形データを前記設定入力部からの調整情報に基づくＴｒ／Ｔｆとなるように書き換えて得た波形調整データを出力する波形調整処理部（３６）と、
   該波形調整処理部からの前記波形調整データをフーリエ変換して得た波形調整スペクトルと、前記記憶部（３２）に記憶された離散デジタル波形データをフーリエ変換して得た実測波形スペクトルとを出力するＦＴ処理部（３７）と、
   該ＦＴ処理部でフーリエ変換された前記実測波形スペクトルと前記波形調整スペクトルとの差分を算出して得たＳ２１変化量データを出力するスペクトル算出処理部（３８）と、
   前記Ｓ２１算出処理部（３３）で得た前記Ｓ２１計測データに、前記スペクトル算出処理部で得た前記Ｓ２１変化量データを加算処理し、Ｓ２１予測データとして出力するＳ２１予測処理部（３９）と、
   前記表示制御部（５０）の制御によって、前記波形観測部でサンプリングした前記離散デジタル波形データに基づく実測波形データの波形、前記Ｓ２１計測データのスペクトラム、前記Ｓ２１予測データに基づくＳ２１推定結果のスペクトラムを前記表示部（６０）の表示画面上に並列表示することを特徴とする請求項１載の波形観測装置。
4. 周期波形である任意のパターン信号と当該パターン信号に同期したトリガ信号を出力するパルスパターン発生ステップと、
   該パルスパターン発生ステップからのパターン信号に基づく被測定信号を前記パルスパターン発生ステップからのトリガ信号に応じてサンプリングして時系列データである離散デジタル波形データを取得する波形観測ステップと、
   を備えた波形観測方法であって、
   前記波形観測ステップからの前記離散デジタル波形データをフーリエ変換してその線スペクトル周波数のみを抽出するスペクトル抽出ステップと、
   前記波形観測ステップで前記パルスパターン発生ステップから直接出力された前記被測定信号から得た離散デジタル波形データから前記スペクトル抽出ステップで抽出した校正用線スペクトルを少なくとも記憶する記憶ステップと、
   被試験デバイス（７０）を介して入力した前記被測定信号における離散デジタル波形データの線スペクトルと、前記記憶ステップで記憶した前記校正用線スペクトルとからそれぞれ抽出した各線スペクトルにおける基本波の高調波線スペクトルを差分して得たＳ２１実測データを補間処理した後に平滑化処理して得たＳ２１計測データを出力するＳ２１算出処理ステップと、
   該Ｓ２１算出処理ステップからの前記Ｓ２１計測データを表示部（６０）にスペクトラム表示する表示制御ステップと、
   を有することを特徴とする波形観測方法。
5. さらに、前記Ｓ２１計測データに対し変分を与える際の操作内容に基づく調整情報を出力する設定入力ステップと、
   該設定入力ステップからの前記調整情報に基づき前記Ｓ２１計測データの周波数を変分した後、再度移動平均を取って算出したＳ２１調整データを出力するＳ２１調整処理ステップと、
   前記パルスパターン発生ステップから出力された前記被測定信号から直接前記波形観測ステップで得た離散デジタル波形データ若しくは任意に設定された時系列波形データをフーリエ変換して得た演算用スペクトルと前記Ｓ２１調整処理ステップからの前記Ｓ２１調整データとを用いて乗算によるフィルタ処理を施して得た予測波形スペクトルを逆フーリエ変換し、予測波形データとして出力する波形予測処理ステップと、
   前記Ｓ２１計測データのスペクトラム、前記Ｓ２１調整データのスペクトラム、前記予測波形データの波形を前記表示部（６０）の表示画面上に並列表示する表示制御ステップと、
   を有することを特徴とする請求項４記載の波形観測方法。
6. さらに、前記波形観測ステップでサンプリングした前記離散デジタル波形データの波形形状を調整する際の操作内容に基づく調整情報を出力する設定入力ステップと、
   前記波形観測ステップでサンプリングした前記離散デジタル波形データを前記設定入力ステップからの調整情報に基づくＴｒ／Ｔｆとなるように書き換えて波形調整データとして出力する波形調整処理ステップと、
   該波形調整処理ステップからの前記波形調整データをフーリエ変換して得た波形調整スペクトルと、記憶部（３２）に記憶される前記離散デジタル波形データをフーリエ変換して得た実測波形スペクトルとを出力するＦＴ処理ステップと、
   該ＦＴ処理ステップでフーリエ変換された前記実測波形スペクトルと前記波形調整スペクトルとの差分を算出して得たＳ２１変化量データを出力するスペクトル算出処理ステップと、
   前記Ｓ２１算出処理ステップで得た前記Ｓ２１計測データに、前記スペクトル算出処理ステップで得た前記Ｓ２１変化量データを加算処理し、Ｓ２１予測データとして出力するＳ２１予測処理ステップと、
   前記波形観測ステップでサンプリングした前記離散デジタル波形データに基づく実測波形データの波形、前記Ｓ２１計測データのスペクトラム、前記Ｓ２１予測データに基づくＳ２１推定結果のスペクトラムを前記表示部（６０）の表示画面上に並列表示する表示制御ステップと、
   を有することを特徴とする請求項４記載の波形観測方法。

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