JP6785899B2 - 周波数特性表示装置および周波数特性表示方法 - Google Patents

Description

本発明は、ＩＳＩ（InterSymbol Interference：符号間干渉）キャリブレーションチャネル（Calibration Channel ：校正チャネル）の周波数特性を表示する周波数特性表示装置および周波数特性表示方法に関する。

例えば下記特許文献１に開示されるように、誤り率測定装置は、光電変換部品等の被測定物に固定データを含むテスト信号を送信し、被測定物を介して入力される被測定信号と基準となる参照信号とをビット単位で比較してビット誤り率（ＢＥＲ：Bit Error Rate）を測定する装置として従来から知られている。

ところで、この種の誤り率測定装置の被測定物として、例えばＰＣＩｅ Ｇｅｎ４．０、ＵＳＢ３．０／３．１、Ｔｈｕｎｄｅｒｂｏｌｔなどのデジタル信号の伝送規格に対応したデバイスにおいては、伝送規格毎のテストボード（Test Board）の特性を評価するため、テストボードへの入力に規定の伝送線路損失を模擬したテストフィクスチャであるＩＳＩキャリブレーションチャネルを導入する必要がある。

しかしながら、ＦＩＲ（Finite impulse response ：有限インパルス応答）フィルタを用いてＩＳＩキャリブレーションチャネルを模擬しようとした場合、例えば４タップなどのようにタップ数が少ないＦＩＲフィルタでは原理的に大きい傾きの周波数特性を模擬することができない。そのため、ＩＳＩキャリブレーションチャネルを模擬する場合は、何かしらＩＳＩボードを用意した上でそこにＦＩＲフィルタによる微調整を行い、規格に即したＩＳＩキャリブレーションチャネルを構成する必要がある。

そして、最終的に規格に即したＩＳＩキャリブレーションチャネルとなっているかどうかはその周波数特性を確認する必要があるが、そのためにはＩＳＩボードの周波数特性とＦＩＲフィルタの周波数特性を足し合わせる必要がある。

特開２００７−２７４４７４号公報

しかしながら、ＩＳＩボードの周波数特性とＦＩＲフィルタの周波数特性は、どちらも数式となっているわけではなく、個々に所定のサンプリング間隔でサンプリングされたデータのため簡単に足し合わせることができない。このため、ＩＳＩキャリブレーションチャネルの周波数特性を簡単に確認することができなかった。しかも、ナイキスト周波数が変更されるたびにＦＩＲフィルタの周波数特性のサンプリング間隔が変わるため、その都度サンプリング間隔を合わせる必要がある。

そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであって、所望のＩＳＩキャリブレーションチャネルの周波数特性を表示することができる周波数特性表示装置および周波数特性表示方法を提供することを目的としている。

上記目的を達成するため、本発明の請求項１に係る周波数特性表示装置は、ＦＩＲフィルタ１２とＩＳＩボードを用いてキャリブレーションチャネルを模擬するために必要なナイキスト周波数と前記ＦＩＲフィルタの損失量を設定する設定手段２と、
デジタル信号の伝送規格に基づく信号の周波数特性の逆特性から伝達関数の逆特性を算出する逆特性算出手段３と、
前記逆特性算出手段にて算出した前記伝達関数の逆特性を逆フーリエ変換してインパルス応答を算出する逆フーリエ変換手段４と、
前記逆フーリエ変換手段にて算出した前記インパルス応答から所定タップ数分のポイントを切り出すインパルス応答切出手段５と、
前記インパルス応答切出手段にて前記インパルス応答から切り出したタップ数分のポイントが有する値に基づいて前記ＦＩＲフィルタの周波数特性を算出する周波数特性算出手段６と、
前記ＩＳＩボードの周波数特性を取得する周波数特性取得手段７と、
前記周波数特性取得手段にて取得した前記ＩＳＩボードの周波数特性のデータを、前記設定手段にて設定された前記ナイキスト周波数まで２のべき乗のサンプリングポイントのデータに変換するデータ変換手段８と、
前記周波数特性算出手段にて算出された前記ＦＩＲフィルタの周波数特性と前記データ変換手段によるデータ変換後の前記ＩＳＩボードの周波数特性とを合算する周波数特性合算手段９と、
前記周波数特性合算手段にて合算された周波数特性を表示する表示手段１１とを備えたことを特徴とする。

本発明の請求項２に係る周波数特性表示装置は、請求項１の周波数特性表示装置において、
前記周波数特性取得手段７は、前記ＩＳＩボードのＳパラメータファイルから周波数特性を取得することを特徴とする。

本発明の請求項３に係る周波数特性表示装置は、請求項１または２の周波数特性表示装置において、
横軸を周波数、縦軸を振幅とし、色、線種、線の太さの少なくとも１つを変えて、理想的なキャリブレーションチャネルの周波数特性と前記周波数特性合算手段９にて合算された周波数特性とを識別可能にグラフ表示する表示制御手段１０を備えたことを特徴とする。

本発明の請求項４に係る周波数特性表示方法は、ＦＩＲフィルタ１２とＩＳＩボードを用いてキャリブレーションチャネルを模擬するために必要なナイキスト周波数と前記ＦＩＲフィルタの損失量を設定するステップと、
デジタル信号の伝送規格に基づく信号の周波数特性の逆特性から伝達関数の逆特性を算出するステップと、
前記伝達関数の逆特性を逆フーリエ変換してインパルス応答を算出するステップと、
前記インパルス応答から所定タップ数分のポイントを切り出すステップと、
前記インパルス応答から切り出したタップ数分のポイントが有する値に基づいて前記ＦＩＲフィルタの周波数特性を算出するステップと、
前記ＩＳＩボードの周波数特性を取得するステップと、
前記ＩＳＩボードの周波数特性のデータを、前記ナイキスト周波数まで２のべき乗のサンプリングポイントのデータに変換するステップと、
前記ＦＩＲフィルタの周波数特性と前記データ変換後の前記ＩＳＩボードの周波数特性とを合算するステップと、
前記合算された周波数特性を表示するステップとを含むことを特徴とする。

本発明の請求項５に係る周波数特性表示方法は、請求項４の周波数特性表示方法において、
前記ＩＳＩボードのＳパラメータファイルから周波数特性を取得することを特徴とする。

本発明の請求項６に係る周波数特性表示方法は、請求項４または５の周波数特性表示方法において、
横軸を周波数、縦軸を振幅とし、色、線種、線の太さの少なくとも１つを変えて、理想的なキャリブレーションチャネルの周波数特性と前記合算された周波数特性とを識別可能にグラフ表示するステップを含むことを特徴とする。

本発明によれば、所望のＩＳＩキャリブレーションチャネルの周波数特性を表示することにより、最終的に規格に即したＩＳＩキャリブレーションチャネルとなっているかどうかを容易に確認することができる。

本発明に係る周波数特性表示装置の概略構成を示すブロック図である。 本発明に用いられるＦＩＲフィルタの構成例を示す図である。 所定のＩＳＩキャリブレーションチャネルの周波数特性の表示例を示す図である。 本発明に係る周波数特性表示方法のフローチャートである。

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。

［周波数特性表示装置の構成について］
図１に示すように、本実施の形態の周波数特性表示装置１は、設定手段２、逆特性算出手段３、逆フーリエ変換手段４、インパルス応答切出手段５、周波数特性算出手段６、周波数特性取得手段７、データ変換手段８、周波数特性合算手段９、表示制御手段１０、表示手段１１を備えて概略構成される。

なお、本例では、ハード的な制約により半導体が実装できない、消費電力が大きくなる、コスト面などの理由により、十分なタップ数を確保できない場合に対応してＩＳＩキャリブレーションチャネルを模擬するため、タップ数の少ないＦＩＲフィルタが用いられる。

具体的には、図２に示すように、４タップのＦＩＲフィルタ１２を用いる。４タップのＦＩＲフィルタ１２は、Ｄ型フリップフロップなどの４個の遅延回路１２ａ−１，１２ａ−２，１２ａ−３，１２ａ−４と、４個の乗算器１２ｂ−１，１２ｂ−２，１２ｂ−３，１２ｂ−４と、３個の加算器１２ｃ−１，１２ｃ−２，１２ｃ−３とを備え、入力端子１３と出力端子１４との間に４個の遅延回路１２ａ−１，１２ａ−２，１２ａ−３，１２ａ−４を直列に接続して４個のタップを形成する。各タップには設定されたタップ係数を乗算するための４個の乗算器１２ｂ−１，１２ｂ−２，１２ｂ−３，１２ｂ−４が接続される。また、４個の乗算器１２ｂ−１，１２ｂ−２，１２ｂ−３，１２ｂ−４の前後の段の出力は、３個の加算器１２ｃ−１，１２ｃ−２，１２ｃ−３の対応する段に接続される。そして、４個の乗算器１２ｂ−１，１２ｂ−２，１２ｂ−３，１２ｂ−４の乗算結果の総和を算出して出力する。

設定手段２は、ナイキスト周波数、ＦＩＲフィルタ１２の損失量を設定する。例えばＦＩＲフィルタ１２とＩＳＩボードの合算でナイキスト周波数の挿入損失６ｄＢ、１／２ナイキスト周波数の挿入損失３ｄＢのキャリブレーションチャネルを実現する場合には、ナイキスト周波数が１６ＧＨｚ、ＦＩＲフィルタの損失量が１ｄＢに設定される。

逆特性算出手段３は、デジタル信号の伝送規格に基づく信号であって、実際に模擬するデバイス（被測定物）の周波数特性を入力データとし、この入力データの周波数特性の逆特性から伝達関数及びその逆特性を算出する。

逆フーリエ変換手段４は、逆特性算出手段３にて実際に模擬する周波数特性の逆特性から算出された伝達関数の逆特性を逆フーリエ変換し、複数のポイントからなるインパルス応答を算出する。

インパルス応答切出手段５は、逆フーリエ変換手段４にて求めたインパルス応答の振幅のピークを基準として所望の範囲のタップ数分（例えば４タップ分：１ｐｏｓｔ ２ｐｒｅ）のポイントをインパルス応答から切り出す。

なお、インパルス応答切出手段５にてインパルス応答から切り出した値（タップ値）は、伝送規格毎のテストボードの特性を評価するため、テストボードへの入力波形を歪ませるＦＩＲフィルタ１２のフィルタ係数となり、タップ係数を求めるのに使用される。

周波数特性算出手段６は、インパルス応答切出手段５にて切り出したインパルス応答のタップ値から逆フーリエ変換によりＦＩＲフィルタ１２の周波数特性を算出する。

周波数特性取得手段７は、複数種類のＩＳＩボードから選択して使用されるＩＳＩボードのＳパラメータファイル（Ｓ₂₁：透過特性）から周波数特性を読み取って取得する。

データ変換手段８は、周波数特性取得手段７にて取得したＩＳＩボードの周波数特性のデータ変換を行う。以下、データの変換方法について説明する。

本例で使用されるＦＩＲフィルタ１２の周波数特性は、２のべき乗のサンプリングポイントで算出される。例えばナイキスト周波数の２倍までを１０２４ポイントで表現することになる。ＦＩＲフィルタ１２で模擬できるのはナイキスト周波数までなので、１０２４ポイントの半分である５１２ポイントが有効なデータである。

これに対し、ＩＳＩボードの周波数特性は、測定するネットワークアナライザの設定にもよるが、例えば４０ＧＨｚまでを８０１ポイントで分割しているデータとした場合、このデータをナイキスト周波数まで５１２ポイントのデータに変換する。この変換は、例えば隣り合う点のデータ同士で線形補完を行う。例えば補完後のＸ軸の値の前後にある補完前のＸ軸の値を探し、その２点を結ぶ直線の方程式を算出し、補完後のＸ軸の値を代入して補完後のＹ軸の値を算出する。これにより、データ変換されたＩＳＩボードの周波数特性を得ることができる。

なお、データの変換方法は、線形補完に限定されるものではなく、ＦＩＲフィルタ１２の周波数特性とデータ変換後のＩＳＩボードの周波数特性のＸ軸（周波数軸）の値が合えば何でもよい。すなわち、ＩＳＩボードの周波数特性からＦＩＲフィルタ１２と同様の２のべき乗のサンプリングポイントのデータが得られる変換方法であればよい。

周波数特性合算手段９は、周波数特性算出手段６にて算出したＦＩＲフィルタ１２の周波数特性とデータ変換手段８にてデータ変換されたＩＳＩボードの周波数特性とを足し合わせる。

表示制御手段１０は、周波数特性合算手段９によりＦＩＲフィルタ１２の周波数特性とデータ変換後のＩＳＩボードの周波数特性とを足し合わせて得られるキャリブレーションチャネルの周波数特性が理想的なキャリブレーションチャネルの周波数特性とともに表示手段１０の表示画面１０ａ上のグラフ（横軸：周波数［ＧＨｚ］、縦軸：振幅［ｄＢ］）に識別表示されるように、表示手段１１を表示制御する。

すなわち、表示制御手段１０は、横軸を周波数、縦軸を振幅とし、例えば色、線種、線の太さの少なくとも１つを変えて、理想的なキャリブレーションチャネルの周波数特性と周波数特性合算手段９にて合算されたキャリブレーションチャネルの周波数特性とを識別可能にグラフ表示するように表示手段１１を表示制御する。

表示手段１１は、例えば装置本体に設けられる液晶表示器などの表示器で構成され、表示制御手段１０の制御により、周波数特性合算手段９によりＦＩＲフィルタ１２の周波数特性とデータ変換後のＩＳＩボードの周波数特性とを足し合わせて得られるキャリブレーションチャネルの周波数特性を、理想的なキャリブレーションチャネルの周波数特性とともに図３に示す表示形式により表示画面１１ａ上のグラフ（横軸：周波数［ＧＨｚ］、縦軸：振幅［ｄＢ］）に識別表示する。

なお、図３の表示画面１１ａ上のグラフにおいて、理想的なキャリブレーションチャネルの周波数特性を実線Ａで示し、周波数特性合算手段９によりＦＩＲフィルタ１２の周波数特性とデータ変換後のＩＳＩボードの周波数特性を足し合わせて得られるキャリブレーションチャネルの周波数特性を点線Ｂで示している。

［周波数特性表示方法について］
次に、上記のように構成される周波数特性表示装置１によりＩＳＩキャリブレーションチャネルをＦＩＲフィルタ１２で模擬する場合の周波数特性表示方法について図４を参照しながら説明する。

ＩＳＩキャリブレーションチャネルをＦＩＲフィルタ１２で模擬する場合、まず、設定手段２にてナイキスト周波数、ＦＩＲフィルタ１２の損失量を設定する（ＳＴ１）。例えば図３に示すように、ナイキスト周波数（Ｎｙｑｕｉｓｔ Ｆｒｅｑ．）を１６ＧＨｚ、ＦＩＲフィルタ１２の損失量（Ｔｕｎｉｎｇ ＮＦ Ｉｎｓｅｒｔｉｏｎ Ｌｏｓｓ）を１ｄＢに設定する。

また、周波数特性取得手段７は、複数種類のＩＳＩボードから選択して使用するＩＳＩボードのＳパラメータファイルから周波数特性を取得する（ＳＴ２）。

そして、データ変換手段８は、周波数特性取得手段７にて取得したＩＳＩボードの周波数特性のデータを、設定手段２にて設定されたナイキスト周波数（例えば１６ＧＨｚ）まで２のべき乗のポイントのデータに変換する（ＳＴ３）。

一方、逆特性算出手段３は、ＦＩＲフィルタ１２で模擬する周波数特性の逆特性から伝達関数及びその逆特性を算出する（ＳＴ４）。

そして、逆フーリエ変換手段４は、逆特性算出手段３にて算出した伝達関数の逆特性を逆フーリエ変換して複数ポイントのインパルス応答を算出する（ＳＴ５）。

続いて、インパルス応答切出手段５は、逆フーリエ変換手段４にて算出したインパルス応答から所定タップ数分のポイントを切り出す（ＳＴ６）。

そして、周波数特性算出手段６は、インパルス応答切出手段５にてインパルス応答から切り出したタップ数分のポイントが有する値から逆フーリエ変換によりＦＩＲフィルタ１２の周波数特性を算出する（ＳＴ７）。

そして、周波数特性合算手段９は、データ変換手段８によるデータ変換後のＩＳＩボードの周波数特性と周波数特性算出手段６にて算出されたＦＩＲフィルタ１２の周波数特性とを足し合わせる（ＳＴ８）。

そして、表示手段１１は、表示制御手段１０の制御により、周波数特性合算手段９によりＦＩＲフィルタ１２の周波数特性とデータ変換後のＩＳＩボードの周波数特性とを足し合わせて得られるキャリブレーションチャネルの周波数特性を、理想的なキャリブレーションチャネルの周波数特性とともに図３に示す表示形式により表示画面１１ａ上のグラフ（横軸：周波数［ＧＨｚ］、縦軸：振幅［ｄＢ］）に識別表示する（ＳＴ９）。

以上の方法により、例えば図３に示すように、ＦＩＲフィルタ１２とＩＳＩボードの合算でナイキスト周波数１６ＧＨｚの挿入損失６ｄＢ、１／２ナイキスト周波数８ＧＨｚの挿入損失３ｄＢのＩＳＩキャリブレーションチャネルを実現することができる。

なお、図４のフローチャートにおいて、データ変換されたＩＳＩボードの周波数特性を算出する処理（ＳＴ２，ＳＴ３）と、ＦＩＲフィルタ１２の周波数特性を算出する処理（ＳＴ４〜ＳＴ７）とは並行して処理されるものである。

その後、ナイキスト周波数、ＦＩＲフィルタ１２の損失量、ＩＳＩボードの何れかが変更されると、ＩＳＩボードとＦＩＲフィルタ１２どちらか一方、もしくは両方の再計算を行い、再計算後の周波数特性を足し合わせてキャリブレーションチャネルの周波数特性を表示画面１１ａ上のグラフに表示する。

このように、本実施の形態によれば、所望のＩＳＩキャリブレーションチャネルの周波数特性を表示画面上に表示するので、最終的に規格に即したＩＳＩキャリブレーションチャネルとなっているかどうかを容易に確認することができる。

しかも、ＩＳＩボード、ナイキスト周波数、ＦＩＲフィルタ１２の損失量の変更があった場合でも、この変更に合わせて再計算を行い、再計算後のＩＳＩキャリブレーションチャネルの周波数特性を表示画面上に表示することができる。

以上、本発明に係る周波数特性表示装置および周波数特性表示方法の最良の形態について説明したが、この形態による記述および図面により本発明が限定されることはない。すなわち、この形態に基づいて当業者等によりなされる他の形態、実施例および運用技術などはすべて本発明の範疇に含まれることは勿論である。

１ 周波数特性表示装置
２ 設定手段
３ 逆特性算出手段
４ 逆フーリエ変換手段
５ インパルス応答切出手段
６ 周波数特性算出手段
７ 周波数特性取得手段
８ データ変換手段
９ 周波数特性合算手段
１０ 表示制御手段
１１ 表示手段
１１ａ 表示画面
１２ ＦＩＲフィルタ
１３ 入力端子
１４ 出力端子

Claims (6)

1. ＦＩＲフィルタ（１２）とＩＳＩボードを用いてキャリブレーションチャネルを模擬するために必要なナイキスト周波数と前記ＦＩＲフィルタの損失量を設定する設定手段（２）と、
   デジタル信号の伝送規格に基づく信号の周波数特性の逆特性から伝達関数の逆特性を算出する逆特性算出手段（３）と、
   前記逆特性算出手段にて算出した前記伝達関数の逆特性を逆フーリエ変換してインパルス応答を算出する逆フーリエ変換手段（４）と、
   前記逆フーリエ変換手段にて算出した前記インパルス応答から所定タップ数分のポイントを切り出すインパルス応答切出手段（５）と、
   前記インパルス応答切出手段にて前記インパルス応答から切り出したタップ数分のポイントが有する値に基づいて前記ＦＩＲフィルタの周波数特性を算出する周波数特性算出手段（６）と、
   前記ＩＳＩボードの周波数特性を取得する周波数特性取得手段（７）と、
   前記周波数特性取得手段にて取得した前記ＩＳＩボードの周波数特性のデータを、前記設定手段にて設定された前記ナイキスト周波数まで２のべき乗のサンプリングポイントのデータに変換するデータ変換手段（８）と、
   前記周波数特性算出手段にて算出された前記ＦＩＲフィルタの周波数特性と前記データ変換手段によるデータ変換後の前記ＩＳＩボードの周波数特性とを合算する周波数特性合算手段（９）と、
   前記周波数特性合算手段にて合算された周波数特性を表示する表示手段（１１）とを備えたことを特徴とする周波数特性表示装置。
2. 前記周波数特性取得手段（７）は、前記ＩＳＩボードのＳパラメータファイルから周波数特性を取得することを特徴とする請求項１に記載の周波数特性表示装置。
3. 横軸を周波数、縦軸を振幅とし、色、線種、線の太さの少なくとも１つを変えて、理想的なキャリブレーションチャネルの周波数特性と前記周波数特性合算手段（９）にて合算された周波数特性とを識別可能にグラフ表示する表示制御手段（１０）を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の周波数特性表示装置。
4. ＦＩＲフィルタ（１２）とＩＳＩボードを用いてキャリブレーションチャネルを模擬するために必要なナイキスト周波数と前記ＦＩＲフィルタの損失量を設定するステップと、
   デジタル信号の伝送規格に基づく信号の周波数特性の逆特性から伝達関数の逆特性を算出するステップと、
   前記伝達関数の逆特性を逆フーリエ変換してインパルス応答を算出するステップと、
   前記インパルス応答から所定タップ数分のポイントを切り出すステップと、
   前記インパルス応答から切り出したタップ数分のポイントが有する値に基づいて前記ＦＩＲフィルタの周波数特性を算出するステップと、
   前記ＩＳＩボードの周波数特性を取得するステップと、
   前記ＩＳＩボードの周波数特性のデータを、前記ナイキスト周波数まで２のべき乗のサンプリングポイントのデータに変換するステップと、
   前記ＦＩＲフィルタの周波数特性と前記データ変換後の前記ＩＳＩボードの周波数特性とを合算するステップと、
   前記合算された周波数特性を表示するステップとを含むことを特徴とする周波数特性表示方法。
5. 前記ＩＳＩボードのＳパラメータファイルから周波数特性を取得することを特徴とする請求項４に記載の周波数特性表示方法。
6. 横軸を周波数、縦軸を振幅とし、色、線種、線の太さの少なくとも１つを変えて、理想的なキャリブレーションチャネルの周波数特性と前記合算された周波数特性とを識別可能にグラフ表示するステップを含むことを特徴とする請求項４または５に記載の周波数特性表示方法。

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