JP6935370B2 - 信号発生装置および該装置を用いた周波数特性表示方法 - Google Patents

Description

本発明は、デジタル信号の伝送規格に対応したデバイス（ＤＵＴ：被測定物）を試験するために、所望のロス値を与えた信号を発生させる信号発生装置および該装置を用いた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（Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ Ｃｈａｎｎｅｌ：校正チャネル）を導入する必要がある。

しかしながら、ＩＳＩキャリブレーションチャネルの損失量は伝送規格により様々である。このため、ユーザは伝送規格毎のテストボードとは別に伝送規格に合致したＩＳＩキャリブレーションチャネルのロスボードを用意する必要があった。

特開２００７−２７４４７４号公報

ところで、ＦＩＲ（Finite impulse response ：有限インパルス応答）フィルタでＩＳＩキャリブレーションチャネルの周波数特性を模擬する場合、ＦＩＲフィルタのタップ数が理想的な周波数特性からのズレに影響し、タップ数が少なくなればなるほど理想的な周波数特性からのズレ量が大きくなる。また、ＦＩＲフィルタはタップ数が少ないと急峻な周波数特性を模擬することができないため、模擬する周波数特性によっては再現しきれない場合がある。

このように、ＦＩＲフィルタで周波数特性を模擬する以上、模擬できる限界があるにも関わらず、その指標がユーザには見えず視認することができなかった。このため、正しく周波数特性を模擬できているか否かをユーザ自身が判断できなかった。

そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであって、ＦＩＲフィルタによる波形の再現度合いを視覚化することができる信号発生装置および該装置を用いた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に記載された信号発生装置は、デジタル信号の伝送規格に対応した被測定物を試験するために、所望のロス値を与えた信号を発生させる信号発生装置１であって、
前記所望のロス値として前記デジタル信号の伝送規格に基づく信号であって、かつ、実際に模擬する前記被測定物の周波数特性を入力データとし、前記入力データの周波数特性の逆特性から前記被測定物の伝達関数の逆特性を算出する逆特性算出手段２と、
前記逆特性算出手段にて算出した前記被測定物の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逆フーリエ変換手段３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４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周波数特性を算出する周波数特性算出手段８と、
前記周波数特性算出手段にて算出した周波数特性と前記被測定物のＳパラメータファイルから読み取った理想的な周波数特性とを表示画面１０ａ上に識別表示する表示制御手段９とを備えたことを特徴とする。

請求項２に記載された信号発生装置を用いた周波数特性表示方法は、デジタル信号の伝送規格に対応した被測定物を試験するために、所望のロス値を与えた信号を発生させる信号発生装置１を用いた周波数特性表示方法であって、
前記所望のロス値として前記デジタル信号の伝送規格に基づく信号であって、かつ、実際に模擬する前記被測定物の周波数特性を入力データとし、前記入力データの周波数特性の逆特性から前記被測定物の伝達関数の逆特性を算出するステップと、
前記被測定物の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周波数特性を算出するステップと、
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算出した周波数特性と前記被測定物のＳパラメータファイルから読み取った理想的な周波数特性とを表示画面１０ａ上に識別表示するステップとを含むことを特徴とする。

本発明によれば、ＦＩＲフィルタによる波形の再現度合いを視覚化することができ、正しく周波数特性を模擬できているか否かをユーザが表示を見て直接判断することができる。

本発明に係る信号発生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。 本発明に係る信号発生装置を用いた周波数特性表示方法のフローチャートである。 ＦＩＲフィルタによる波形の再現が可能な状態の表示例を示す図である。 ＦＩＲフィルタによる波形の再現が不可能な状態の表示例を示す図である。 本発明に係る信号発生装置を用いたＩＳＩ信号の発生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。

本発明に係る信号発生装置は、デジタル信号の伝送規格に対応したデバイス（ＤＵＴ：被測定物）を試験するために、デジタル信号の伝送規格に基づく所望のロス値（損失量）によるＩＳＩ（InterSymbol Interference：符号間干渉）を印加した信号（以下、ＩＳＩ信号という）を発生するものである。なお、本発明が適用されるデジタル信号の伝送規格には、例えばＰＣＩｅ Ｇｅｎ４．０、ＵＳＢ３．０／３．１、Ｔｈｕｎｄｅｒｂｏｌｔなどがある。

図１に示すように、本実施の形態の信号発生装置１は、理想的な周波数特性と実際に模擬する周波数特性とをユーザが一目で分かるプラットフォームを提供するため、逆特性算出手段２、逆フーリエ変換手段３、インパルス応答切出手段４、タップ係数算出手段５、信号発生手段６、記憶手段７、周波数特性算出手段８、表示制御手段９、表示手段１０を備えて概略構成される。

逆特性算出手段２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３は、逆特性算出手段２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４は、逆フーリエ変換手段３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１０タップ分：６ｐｏｓｔ ３ｐｒｅ）のポイントをインパルス応答から切り出す。

上記インパルス応答から切り出した値（タップ値）は、テストボードへの入力波形を歪ませる後述するＦＩＲフィルタ６ａ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。

タップ係数算出手段５は、インパルス応答切出手段４にてインパルス応答から切り出したポイントが有する値を用い、後述するＦＩＲフィルタ６ａのＭａｉｎのタップを基準として、そこからのゲイン／損失の割合を求めてタップ係数を算出する。

信号発生手段６は、ＦＩＲフィルタ６ａを含んで構成され、タップ係数算出手段５にて算出したタップ係数をＦＩＲフィルタ６ａに設定し、テストボードへの入力波形を歪ませる所望の伝送規格に応じた周波数特性のＩＳＩ信号を発生する。

ＦＩＲフィルタ６ａは、例えば１０タップの場合、図２に示すように、Ｄ型フリップフロップなどの１０個の遅延回路２１（２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅ，２１ｆ，２１ｇ，２１ｈ，２１ｉ，２１ｊ）と、１０個の乗算器２２（２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，２２ｅ，２２ｆ，２２ｇ，２２ｈ，２２ｉ，２２ｊ）と、９個の加算器２３（２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ，２３ｅ，２３ｆ，２３ｇ，２３ｈ，２３ｉ）とを備え、入力端子２４と出力端子２５との間に１０個の遅延回路２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅ，２１ｆ，２１ｇ，２１ｈ，２１ｉ，２１ｊを直列に接続して１０個のタップを形成する。

ＦＩＲフィルタ６ａの各タップには、設定されたタップ係数を乗算するための１０個の乗算器２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，２２ｅ，２２ｆ，２２ｇ，２２ｈ，２２ｉ，２２ｊが接続される。また、１０個の乗算器２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，２２ｅ，２２ｆ，２２ｇ，２２ｈ，２２ｉ，２２ｊの前後の段の出力は、９個の加算器２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ，２３ｅ，２３ｆ，２３ｇ，２３ｈ，２３ｉの対応する段に接続される。そして、ＦＩＲフィルタ６ａは、１０個の乗算器２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，２２ｅ，２２ｆ，２２ｇ，２２ｈ，２２ｉ，２２ｊの乗算結果の総和を算出して出力する。

記憶手段７は、ＩＳＩキャリブレーションチャネルの模擬対象となるデバイスの周波数特性を示すＳパラメータファイル（Ｓ₂₁：透過特性）を入力データとし、このデバイスのＳパラメータファイルを記憶する。

周波数特性算出手段８は、インパルス応答切出手段４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周波数特性を算出する。

表示制御手段９は、記憶手段７に記憶されたＩＳＩキャリブレーションチャネルの模擬対象となるデバイスのＳパラメータファイル（Ｓ₂₁：透過特性）から理想的な周波数特性を読み取り、読み取った理想的な周波数特性が表示手段１０の表示画面１０ａ上のグラフ（横軸：周波数［ＧＨｚ］、縦軸：振幅［ｄＢ］）に表示されるように、表示手段１０を表示制御する。

また、表示制御手段９は、周波数特性算出手段８にて算出した周波数特性が、理想的な周波数特性と識別可能に表示手段１０の表示画面１０ａ上のグラフに表示されるように、表示手段１０を表示制御する。

表示手段１０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９の制御により、Ｓパラメータファイルから読み取った理想的な周波数特性Ｆ１と、周波数特性算出手段８にて算出した周波数特性Ｆ２とを、例えば色分け、線種や線の太さなどを変えて表示画面１０ａ上のグラフ（横軸：周波数［ＧＨｚ］、縦軸：振幅［ｄＢ］）に識別可能に表示する。例えば図４や図５に示す表示形態の表示画面１０ａ上のグラフに対し、理想的な周波数特性（ＤＵＴ Ｓ−Ｐａｒａｍｅｔｅｒ）Ｆ１を実線、周波数特性算出手段８にて算出した周波数特性（Ｅｍｕｌａｔｅ Ｓ−Ｐａｒａｍｅｔｅｒ）Ｆ２を点線で識別表示する。

なお、本実施の形態では、記憶手段７にデバイスのＳパラメータファイルを記憶しているが、ＩＳＩキャリブレーションチャネルをＦＩＲフィルタ６ａで模擬するときに、外部装置や外部媒体などから模擬対象となるデバイスのＳパラメータファイルを取り込む構成としてもよい。

［周波数特性表示方法］
次に、上記のように構成される信号発生装置１を用いた周波数特性表示方法について図３〜図５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６ａで模擬する場合、表示制御手段９は、記憶手段７から模擬対象となるデバイスのＳパラメータファイルを読み出し、読み出したＳパラメータファイルから理想的な周波数特性を読み取って表示手段１０の表示画面１０ａ上のグラフに表示する（ＳＴ１）。例えば図４や図５に示す表示形態の表示画面１０ａ上のグラフに理想的な周波数特性（実線）Ｆ１を表示する。なお、記憶手段７に記憶されたデバイスのＳパラメータファイルは、例えば図４や図５の表示画面１０ａ上のソフトキーで構成される「Ｏｐｅｎ」を押下することで読み出すことができる。

次に、逆特性算出手段２は、ＦＩＲフィルタ６ａ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（ＳＴ２）。そして、逆フーリエ変換手段３は、逆特性算出手段２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（ＳＴ３）。

次に、インパルス応答切出手段４は、逆フーリエ変換手段３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（ＳＴ４）。続いて、周波数特性算出手段８は、インパルス応答切出手段４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周波数特性を算出する（ＳＴ５）。

そして、表示制御手段９は、周波数特性算出手段８にて算出した周波数特性を、理想的な周波数特性と識別できるように表示手段１０の表示画面１０ａ上のグラフに重ねて表示する（ＳＴ６）。例えば図４や図５に示す表示形態の表示画面１０ａ上のグラフに対し、周波数特性算出手段８にて算出した周波数特性（点線）Ｆ２と理想的な周波数特性（実線）Ｆ１とを識別可能に重ねて表示する。

ここで、図４はＦＩＲフィルタ６ａによる波形の再現が可能な状態の表示例を示し、図５はＦＩＲフィルタ６ａによる波形の再現が不可能な状態の表示例を示している。

ＦＩＲフィルタ６ａのタップ数に対して十分模擬できる周波数特性であった場合には、図４に示すように、周波数特性算出手段８にて算出した周波数特性（Ｅｍｕｌａｔｅ Ｓ−Ｐａｒａｍｅｔｅｒ：点線）Ｆ２と理想的な周波数特性（ＤＵＴ Ｓ−Ｐａｒａｍｅｔｅｒ：実線）Ｆ１とが近い値を示すことが分かる。

これに対し、例えばナイキスト周波数における損失量が図４と同じ場合でも、その周波数特性変化が急峻となる場合には、図５に示すように、周波数特性算出手段８にて算出した周波数特性（Ｅｍｕｌａｔｅ Ｓ−Ｐａｒａｍｅｔｅｒ：点線）Ｆ２と理想的な周波数特性（ＤＵＴ Ｓ−Ｐａｒａｍｅｔｅｒ：実線）Ｆ１とが近い値を示さず、ＦＩＲフィルタ６ａによる波形が再現しきれていないことが分かる。

なお、この他にもＬＰＦなどの急峻な周波数特性を持つデバイスの特性を再現することは不可能であるが、本実施の形態のように理想的な周波数特性と実際に模擬した周波数特性とを識別表示することにより、それが一目で分かるようになる。

［ＩＳＩ信号の発生方法］
次に、上記信号発生装置１によるＩＳＩ信号の発生方法について図６を参照しながら説明する。

逆特性算出手段２は、上述した周波数特性表示方法によりＦＩＲフィルタ６ａによる波形の再現が可能な状態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（ＳＴ１１）。

次に、逆フーリエ変換手段３は、逆特性算出手段２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（ＳＴ１２）。

次に、インパルス応答切出手段４は、逆フーリエ変換手段３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（ＳＴ１３）。

次に、タップ係数算出手段５は、インパルス応答切出手段４にてインパルス応答から切り出したポイントが有する値を用い、ＦＩＲフィルタ６ａのＭａｉｎのタップを基準として、そこからのゲイン／損失の割合によりタップ係数を算出する（ＳＴ１４）。

そして、信号発生手段６は、タップ係数算出手段５にて算出したタップ係数をＦＩＲフィルタ６ａに設定し、所望の周波数特性のＩＳＩ信号を発生する（ＳＴ１５）。

このように、本実施の形態によれば、模擬対象となるデバイスのＳパラメータファイルから理想的な周波数特性を読み取ってグラフに表示する。また、ＦＩＲフィルタにより理想的な周波数特性を模擬した場合のインパルス応答のタップ値から逆フーリエ変換により求められる周波数特性を算出し、算出した周波数特性と理想的な周波数特性とを識別可能にグラフに表示する。これにより、ＦＩＲフィルタによる波形の再現度合いを視覚化することができ、表示画面上の理想的な周波数特性と実際に模擬した周波数特性とを見比べることにより、実際に模擬した周波数特性が理想的な周波数特性に対してどの程度模擬できているかを容易に確認することができる。

ところで、表示制御手段９は、記憶手段７に記憶されたデバイスのＳパラメータファイルから読み取った理想的な周波数特性に対し、周波数特性算出手段８にて算出した周波数特性の逆特性を加えて表示手段１０に表示制御することもできる。この場合、表示手段１０の表示画面上には、周波数特性算出手段８にて算出した周波数特性と理想的な周波数特性との振幅の差が表示される。これにより、ユーザは、表示画面上の振幅の差を見て、振幅の差が許容範囲内に収まっているか否か、正しくロスを補正することができるか否かを判断することができる。

以上、本発明に係る信号発生装置および該装置を用いた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 信号発生装置
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 タップ係数算出手段
６ 信号発生手段
６ａ ＦＩＲフィルタ
７ 記憶手段
８ 周波数特性算出手段
９ 表示制御手段
１０ 表示手段
１０ａ 表示画面
２１（２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅ，２１ｆ，２１ｇ，２１ｈ，２１ｉ，２１ｊ） 遅延回路
２２（２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，２２ｅ，２２ｆ，２２ｇ，２２ｈ，２２ｉ，２２ｊ） 乗算器
２３（２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ，２３ｅ，２３ｆ，２３ｇ，２３ｈ，２３ｉ，２３ｊ） 加算器
２４ 入力端子
２５ 出力端子
Ｆ１ 理想的な周波数特性（実線）
Ｆ２ 模擬した周波数特性（点線）

Claims (2)

1. デジタル信号の伝送規格に対応した被測定物を試験するために、所望のロス値を与えた信号を発生させる信号発生装置（１）であって、
   前記所望のロス値として前記デジタル信号の伝送規格に基づく信号であって、かつ、実際に模擬する前記被測定物の周波数特性を入力データとし、前記入力データの周波数特性の逆特性から前記被測定物の伝達関数の逆特性を算出する逆特性算出手段（２）と、
   前記逆特性算出手段にて算出した前記被測定物の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逆フーリエ変換手段（３）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（４）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周波数特性を算出する周波数特性算出手段（８）と、
   前記周波数特性算出手段にて算出した周波数特性と前記被測定物のＳパラメータファイルから読み取った理想的な周波数特性とを表示画面（１０ａ）上に識別表示する表示制御手段（９）とを備えたことを特徴とする信号発生装置。
2. デジタル信号の伝送規格に対応した被測定物を試験するために、所望のロス値を与えた信号を発生させる信号発生装置（１）を用いた周波数特性表示方法であって、
   前記所望のロス値として前記デジタル信号の伝送規格に基づく信号であって、かつ、実際に模擬する前記被測定物の周波数特性を入力データとし、前記入力データの周波数特性の逆特性から前記被測定物の伝達関数の逆特性を算出するステップと、
   前記被測定物の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周波数特性を算出するステップと、
   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算出した周波数特性と前記被測定物のＳパラメータファイルから読み取った理想的な周波数特性とを表示画面（１０ａ）上に識別表示するステップとを含むことを特徴とする信号発生装置を用いた周波数特性表示方法。

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