JPH0886816A - Voltage measuring apparatus - Google Patents
Voltage measuring apparatusInfo
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- JPH0886816A JPH0886816A JP6223618A JP22361894A JPH0886816A JP H0886816 A JPH0886816 A JP H0886816A JP 6223618 A JP6223618 A JP 6223618A JP 22361894 A JP22361894 A JP 22361894A JP H0886816 A JPH0886816 A JP H0886816A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は印加電界の変化に対応し
て屈折率が変化する電気光学材料を用いて被測定物の電
圧を測定する電圧測定装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a voltage measuring device for measuring a voltage of an object to be measured by using an electro-optical material whose refractive index changes in response to a change in an applied electric field.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、この種の電圧測定装置としては、
例えば、サンプリング法を用いた図４に示す電圧測定装
置がある。このサンプリング法を用いた電圧測定装置で
は、被測定電気信号とプローブパルス光との相対的な時
間関係が少しずつずらされ、電圧波形の計測が行われ
る。このため、タイミング制御装置１からレーザ点燈装
置２へタイミング制御信号が出力され、短パルス光源で
あるパルスレーザ３から出射されるプローブパルス光の
発光タイミングが制御される。このプローブパルス光は
偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）４を通って直線偏光に
され、波長板５によって光学バイアスを与えられ、集光
レンズ６を介してＥ−Ｏプローブ７に入射する。電気光
学材料からなるＥ−Ｏプローブ７に入射したプローブ光
は、被測定デバイス８からの印加電界に応じてその偏光
状態を変化させ、Ｅ−Ｏプローブ７の先端で反射する。
反射したこのプローブ光は入射してきた光路を戻り、波
長板を往復することで円偏光となり、入射時と直交する
偏光成分がＰＢＳ４で直角に反射して光検出器９で検出
される。ここで、被測定デバイス８は、駆動装置１０の
出力する駆動電気信号で動作させられるが、被測定電気
信号に変調を与えるため、駆動装置１０の出力がパルス
変調装置１１でパルス変調されている。光検出器９の出
力は、パルス変調装置１１からの参照信号を用いて、ロ
ックインアンプ１２で狭帯域同期検出される。この検出
結果は表示装置１３において表示される。2. Description of the Related Art Conventionally, as this type of voltage measuring device,
For example, there is a voltage measuring device shown in FIG. 4 that uses a sampling method. In the voltage measuring device using this sampling method, the relative time relationship between the electrical signal to be measured and the probe pulse light is gradually shifted to measure the voltage waveform. Therefore, a timing control signal is output from the timing control device 1 to the laser lighting device 2, and the emission timing of the probe pulse light emitted from the pulse laser 3 which is a short pulse light source is controlled. The probe pulse light is linearly polarized through the polarization beam splitter (PBS) 4, is given an optical bias by the wave plate 5, and is incident on the EO probe 7 via the condenser lens 6. The probe light incident on the EO probe 7 made of an electro-optic material changes its polarization state according to the electric field applied from the device under measurement 8, and is reflected by the tip of the EO probe 7.
The reflected probe light returns to the incident optical path and travels back and forth through the wave plate to become circularly polarized light, and a polarization component orthogonal to the time of incidence is reflected by the PBS 4 at a right angle and detected by the photodetector 9. Here, the device under test 8 is operated by the drive electric signal output from the drive device 10. However, since the device under test 8 is modulated, the output of the drive device 10 is pulse-modulated by the pulse modulator 11. . The output of the photodetector 9 is narrow-band synchronously detected by the lock-in amplifier 12 using the reference signal from the pulse modulator 11. The detection result is displayed on the display device 13.
【０００３】この電圧測定装置は、非接触で高い時間分
解能で電圧波形を計測できるという特徴を持つため、高
周波で動作するマイクロ波デバイスを評価するのに適し
ている。This voltage measuring device is suitable for evaluating a microwave device operating at a high frequency because it has a feature that it can measure a voltage waveform with high time resolution in a non-contact manner.
【０００４】通常、このようなマイクロ波デバイスを評
価する場合には、スペクトラムアナライザやネットワー
クアナライザ等が用いられ、回路上の信号のある周波数
成分における電圧振幅や位相が測定され、周波数軸にお
ける計測が行われる。例えば、スペクトラムアナライザ
を用いたこの周波数軸における計測は次のように行われ
る。Usually, in the case of evaluating such a microwave device, a spectrum analyzer, a network analyzer or the like is used to measure the voltage amplitude and phase at a certain frequency component of the signal on the circuit, and the measurement along the frequency axis. Done. For example, measurement on this frequency axis using a spectrum analyzer is performed as follows.
【０００５】スペクトラムアナライザを使用する場合に
は、まず、掃引する周波数範囲と測定帯域幅を設定す
る。例えば、図５に示すグラフにおいて、掃引開始周波
数を１０ＭＨｚ、掃引終了周波数を１０ＧＨｚとする。
ここで、同グラフの横軸は周波数、縦軸は対数表示で表
した出力を示している。一般に低周波数領域では１／ｆ
ノイズが大きいため、掃引開始周波数は直流（ＤＣ）か
らにはしない。また、周波数帯域幅は例えば１０ＭＨｚ
とする。このような設定は、周波数１０ＭＨｚから１０
ＧＨｚまでを１０ＭＨｚのステップで１０ＭＨｚの周波
数フィルタを用い、被測定電気信号の出力振幅を測定す
ることを意味している。この１０ＭＨｚの周波数フィル
タによる測定帯域幅は同グラフ中における太い実線で示
されている。この設定による実効的な測定点数は１００
０点（＝１０ＧＨｚ／１０ＭＨｚ）になる。測定帯域幅
を狭くすると、計測のＳ／Ｎ比は測定帯域幅の平方根に
反比例して向上するが、実効的な測定点数が増加するた
め、測定に時間がかかるという欠点も生じる。測定の結
果は、同グラフに示すように、所々に信号がピークとし
て見られ、その間はノイズレベルで埋まったようなもの
が得られている。When using a spectrum analyzer, first, the frequency range to be swept and the measurement bandwidth are set. For example, in the graph shown in FIG. 5, the sweep start frequency is 10 MHz and the sweep end frequency is 10 GHz.
Here, the horizontal axis of the graph shows the frequency, and the vertical axis shows the output in logarithmic display. Generally 1 / f in the low frequency range
Since the noise is large, the sweep start frequency is not set to direct current (DC). The frequency bandwidth is, for example, 10 MHz.
And Such a setting is for frequencies from 10 MHz to 10 MHz.
This means that the output amplitude of the electrical signal to be measured is measured by using a 10 MHz frequency filter in steps of 10 MHz up to GHz. The measurement bandwidth of the 10 MHz frequency filter is indicated by a thick solid line in the graph. The effective number of measurement points by this setting is 100
It becomes 0 point (= 10 GHz / 10 MHz). When the measurement bandwidth is narrowed, the S / N ratio of the measurement is improved in inverse proportion to the square root of the measurement bandwidth, but the number of effective measurement points is increased, so that there is a drawback that the measurement takes time. As shown in the graph, the result of the measurement shows that the signal is seen as peaks in some places and the noise level fills the gap.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】前述した従来の電圧測
定装置はマイクロ波デバイスの評価には適しているが、
時間的に変化する波形の測定、即ち時間軸における計測
しかできなかった。従って、上述した周波数軸における
測定結果を得るためには、上記従来の電圧測定装置によ
って得られた時間波形を一旦フーリエ変換し、この測定
結果を周波数軸の情報へ変換させる必要があった。この
ため、フーリエ変換による計算結果が得られるまでに時
間がかかったり、また、時間波形のＳ／Ｎ比が良くない
場合にはフーリエ変換を行う際に計算誤差を生じたりす
るといった問題が生じた。Although the above-mentioned conventional voltage measuring apparatus is suitable for the evaluation of microwave devices,
It was only possible to measure time-varying waveforms, that is, measurements on the time axis. Therefore, in order to obtain the measurement result on the frequency axis described above, it is necessary to once perform Fourier transform on the time waveform obtained by the conventional voltage measuring device and convert the measurement result to information on the frequency axis. Therefore, there is a problem that it takes a long time to obtain a calculation result by the Fourier transform, and a calculation error occurs when performing the Fourier transform when the S / N ratio of the time waveform is not good. .
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明はこのような課題
を解消するためになされたもので、被測定物を駆動する
駆動手段と、電界が印加されると屈折率が変化する電気
光学材料からなるＥ−Ｏプローブと、Ｅ−Ｏプローブに
測定光を入射する光源と、被測定物の電界によって変化
した測定光を検出する光検出手段とを備えた電圧測定装
置において、上記駆動手段の出力信号の基本周波数を抽
出する基本周波数抽出装置と、この基本周波数の整数倍
の測定周波数を生成する周波数逓倍装置と、上記光検出
手段の出力をこの測定周波数で狭帯域増幅する狭帯域増
幅装置とを備えたことを特徴とするものである。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and includes driving means for driving an object to be measured and an electro-optical material whose refractive index changes when an electric field is applied. In the voltage measuring device, the voltage measuring device comprises: an E-O probe including the following; a light source for injecting the measuring light into the E-O probe; and a light detecting unit for detecting the measuring light changed by the electric field of the object to be measured. A fundamental frequency extracting device for extracting a fundamental frequency of an output signal, a frequency multiplying device for producing a measurement frequency that is an integral multiple of this fundamental frequency, and a narrow band amplifying device for narrow band amplifying the output of the photodetection means at this measurement frequency. It is characterized by having and.
【０００８】また、上記光検出手段の出力を取り込むス
ペクトラムアナライザと、このスペクトラムアナライザ
の掃引を所定の掃引開始周波数から開始して始めに検出
された上記光検出手段のピーク出力が持つ周波数を基本
周波数として抽出する基本周波数抽出手段と、この基本
周波数の整数倍の測定周波数を生成する周波数逓倍手段
と、上記光検出手段の出力をこの測定周波数で狭帯域増
幅する狭帯域増幅手段とを備えたことを特徴とするもの
である。Further, a spectrum analyzer for taking in the output of the photodetector and a frequency of the peak output of the photodetector detected first after starting the sweep of the spectrum analyzer from a predetermined sweep start frequency are the fundamental frequencies. A fundamental frequency extraction means for extracting as a frequency, a frequency multiplication means for generating a measurement frequency that is an integral multiple of the fundamental frequency, and a narrow band amplification means for narrow band amplifying the output of the photo detection means at the measurement frequency. It is characterized by.
【０００９】[0009]
【作用】光検出器の出力はその基本周波数の整数倍の測
定周波数ごとに狭帯域増幅され、光検出器出力の周波数
軸における特性が電圧測定装置内で直接測定される。The output of the photodetector is narrow-band amplified for each measurement frequency that is an integral multiple of its fundamental frequency, and the characteristics of the photodetector output on the frequency axis are directly measured in the voltage measuring device.
【００１０】[0010]
【実施例】図１は本発明の第１の実施例による電圧測定
装置の構成を示すブロック図である。1 is a block diagram showing the configuration of a voltage measuring device according to a first embodiment of the present invention.
【００１１】この電圧測定装置に用いられる光源はＣＷ
レーザ２１であり、光源駆動装置２０によって駆動され
る。ＣＷレーザ２１から出射された測定光は、ＰＢＳ２
２および波長板などの光学素子２３を通過した後、対物
レンズ２４でＥ−Ｏプローブ２５の底面の反射膜上に集
光される。Ｅ−Ｏプローブ２５は電界が印加されると屈
折率が変化する電気光学材料からなる。また、Ｅ−Ｏプ
ローブ２５は被測定デバイス２６の近傍に配置されてお
り、この被測定デバイス２６は駆動回路２７の出力する
駆動電気信号によって動作している。従って、Ｅ−Ｏプ
ローブ２５の屈折率は、被測定デバイス２６からの印加
電界すなわち被測定デバイス２６の被測定電圧に応じて
変化する。このため、測定光がＥ−Ｏプローブ２５を通
過する時、測定光の偏光状態は変化する。偏光状態が変
化した測定光はＥ−Ｏプローブ２５の底面の反射膜（図
示せず）で反射し、入射経路を遡ってＰＢＳ２２に戻
る。ＰＢＳ２２に戻った測定光は入射した時と直交する
成分のみが反射し、偏光状態の変化が出力光の強度変化
に変換されてＰＢＳ２２から出力される。この出力光は
高速光検出器２８で光電変換されて狭帯域増幅器２９に
入力される。The light source used in this voltage measuring device is a CW
The laser 21 is driven by the light source driving device 20. The measurement light emitted from the CW laser 21 is PBS2.
After passing through the optical element 23 such as the optical disc 2 and the wave plate, it is focused on the reflection film on the bottom surface of the EO probe 25 by the objective lens 24. The EO probe 25 is made of an electro-optical material whose refractive index changes when an electric field is applied. Further, the EO probe 25 is arranged in the vicinity of the device under test 26, and the device under test 26 is operated by the drive electric signal output from the drive circuit 27. Therefore, the refractive index of the EO probe 25 changes according to the applied electric field from the device under test 26, that is, the voltage under test of the device under test 26. Therefore, when the measurement light passes through the EO probe 25, the polarization state of the measurement light changes. The measurement light whose polarization state has changed is reflected by a reflection film (not shown) on the bottom surface of the EO probe 25, and returns to the PBS 22 by tracing back the incident path. In the measurement light returned to the PBS 22, only the component orthogonal to the time of incidence is reflected, the change in the polarization state is converted into the change in intensity of the output light, and the measurement light is output from the PBS 22. This output light is photoelectrically converted by the high-speed photodetector 28 and input to the narrow band amplifier 29.
【００１２】この狭帯域増幅器２９はその中心周波数を
可変することができる構成になっている。このような狭
帯域増幅器２９としては、複数の狭帯域フィルタが多数
並列に配置して構成されたものや、周波数可変の狭帯域
フィルタと広帯域増幅器とが組み合わされて構成された
ものなどが考えられる。一般に、マイクロ波デバイスは
Ｘ帯（８〜１２ＧＨｚ），Ｋ帯（１８〜２６ＧＨｚ）な
ど、ある限られた周波数帯域のみに限定して用いられる
ため、狭帯域増幅器２９の構成は用いられる周波数帯域
に合わせて最適な構成にすれば良い。The narrow band amplifier 29 is constructed so that its center frequency can be varied. As such a narrow band amplifier 29, a plurality of narrow band filters arranged in parallel or a combination of a frequency variable narrow band filter and a wide band amplifier can be considered. . Generally, since the microwave device is used only in a limited frequency band such as X band (8 to 12 GHz) and K band (18 to 26 GHz), the configuration of the narrow band amplifier 29 depends on the frequency band to be used. The optimum configuration may be combined.
【００１３】駆動回路２７から被測定デバイス２６へ出
力される駆動電気信号波形が繰り返し波形である場合、
被測定電気信号の波形が持つ周波数成分はその基本クロ
ックの整数倍のみに限定されている。従って、光検出器
２８の出力はこれらの周波数のみで計測されれば良い。
このために、本実施例では被測定デバイス２６を駆動し
ている駆動回路２７の出力を基本周波数抽出装置３０に
入力し、その基本クロックｆ0 を取り出している。この
基本クロックｆ0 は周波数逓倍装置３１に入力され、そ
の整数倍の周波数ｆn ＝ｎｆ0 （ただし、ｎ＝１，２，
３，４，…）が測定周波数として生成される。狭帯域増
幅器２９はこの測定周波数を取り込み、これらの周波数
で動作する。つまり、狭帯域増幅器２９は高速光検出器
２８の出力の中からこれら各測定周波数を持つ出力成分
を狭帯域増幅する。この狭帯域増幅器２９の出力は解析
装置３２に入力され、狭帯域増幅された信号の振幅が計
測される。また、この解析装置３２には基本周波数抽出
装置３０から上記の基本クロックｆ0 も入力されてお
り、狭帯域増幅器２９の出力の位相がこの基本クロック
ｆ0 を基準にして計測される。このように解析装置３２
では予め決められておいた測定周波数における被測定電
気信号の振幅と位相が計測される。この計測結果はＳパ
ラメータなどの表示方法で表示装置３３に表示される。When the drive electric signal waveform output from the drive circuit 27 to the device under test 26 is a repetitive waveform,
The frequency component of the waveform of the electric signal under measurement is limited to only an integral multiple of its basic clock. Therefore, the output of the photodetector 28 need only be measured at these frequencies.
For this reason, in this embodiment, the output of the drive circuit 27 that drives the device under test 26 is input to the basic frequency extraction device 30 and its basic clock f 0 is extracted. This basic clock f 0 is input to the frequency multiplication device 31, and an integer multiple of the frequency f n = nf 0 (where n = 1, 2,
3, 4, ...) are generated as measurement frequencies. Narrowband amplifier 29 takes in this measurement frequency and operates at these frequencies. That is, the narrow band amplifier 29 narrow-band amplifies the output component having each of these measurement frequencies from the output of the high-speed photodetector 28. The output of the narrow band amplifier 29 is input to the analyzer 32, and the amplitude of the narrow band amplified signal is measured. Further, the basic clock f 0 is also input from the basic frequency extraction device 30 to the analysis device 32, and the phase of the output of the narrow band amplifier 29 is measured with the basic clock f 0 as a reference. In this way, the analysis device 32
Then, the amplitude and phase of the electrical signal under measurement at a predetermined measurement frequency are measured. This measurement result is displayed on the display device 33 by a display method such as an S parameter.
【００１４】本実施例による電圧測定装置によれば、被
測定電気信号の測定周波数は上記のように限定されてい
るため、狭帯域増幅器２９の周波数帯域幅を非常に狭く
しても測定時間はそれ程かからない。すなわち、被測定
デバイス２６を駆動する被測定電気信号の基本周波数は
予め既知の情報であるから、既知の周波数域の出力のみ
を狭帯域増幅検出することによって測定時間が短縮され
る。例えば、基本クロックｆ0 が１ＧＨｚである場合、
１０ＧＨｚまでの測定点は僅かに１０点であり、測定は
非常に短時間で終了することができる。もし、従来技術
で説明したようにスペクトルアナライザーを用いて全て
の周波数領域を掃引して測定した場合であれば、前述し
たように１０００点測定する必要があり、測定時間は本
実施例に比べて１００倍かかってしまう。また、一つの
測定点を測定するために必要な時間は周波数帯域幅に反
比例して長くなるため、同じ測定時間をかけるのであれ
ば、周波数帯域幅を狭くして高いＳ／Ｎ比で信号を計測
することができる。According to the voltage measuring device of the present embodiment, the measuring frequency of the electric signal to be measured is limited as described above. Therefore, even if the frequency bandwidth of the narrow band amplifier 29 is extremely narrowed, the measuring time will be small. Not so much. That is, since the fundamental frequency of the electric signal under measurement that drives the device under measurement 26 is known information in advance, the measurement time is shortened by performing narrow-band amplification detection of only the output in the known frequency range. For example, when the basic clock f 0 is 1 GHz,
There are only 10 measurement points up to 10 GHz, and the measurement can be completed in a very short time. If all frequency regions are swept and measured using a spectrum analyzer as described in the prior art, it is necessary to measure 1000 points as described above, and the measurement time is longer than that of the present embodiment. It takes 100 times. Also, since the time required to measure one measurement point increases in inverse proportion to the frequency bandwidth, if the same measurement time is applied, the frequency bandwidth should be narrowed to obtain a signal with a high S / N ratio. It can be measured.
【００１５】このように本実施例によれば、光検出器２
８の出力は、その基本周波数ｆ0 の整数倍の測定周波数
ｎｆ0 ごとに狭帯域増幅される。よって、光検出器２８
の出力の周波数軸における特性が電圧測定装置内で直接
測定される。このため、Ｅ−Ｏプローブを用いた非接触
電圧測定装置によってマイクロ波デバイスを評価する際
に、時間波形のフーリエ変換を行うことなく、周波数軸
における測定結果を短時間でかつ高いＳ／Ｎ比で得るこ
とが可能となる。As described above, according to this embodiment, the photodetector 2
The output of 8 is narrow-band amplified for each measurement frequency nf 0 that is an integral multiple of its fundamental frequency f 0 . Therefore, the photodetector 28
The characteristic of the output of the output on the frequency axis is measured directly in the voltage measuring device. Therefore, when the microwave device is evaluated by the non-contact voltage measuring device using the EO probe, the measurement result on the frequency axis can be obtained in a short time and with a high S / N ratio without performing the Fourier transform of the time waveform. Can be obtained at.
【００１６】なお、光検出器２８、および狭帯域増幅器
２９の振幅と位相の周波数特性が平坦でない場合には、
予め特性の知られている被測定デバイスを測定して装置
の補正データを用意しておけば、解析装置３２でこれら
の周波数特性を補正することができる。When the frequency characteristics of the amplitude and phase of the photodetector 28 and the narrow band amplifier 29 are not flat,
If the device under test whose characteristics are known is measured in advance and the correction data of the apparatus is prepared, these frequency characteristics can be corrected by the analyzer 32.
【００１７】また、被測定電気信号の時間波形を求めた
い場合には、解析装置３２で与えられた周波数軸の測定
結果をフーリエ変換すれば良い。When it is desired to obtain the time waveform of the electric signal to be measured, the frequency axis measurement result given by the analyzer 32 may be Fourier transformed.
【００１８】次に、本発明の第２の実施例による電圧測
定装置について説明する。図２はこの第２実施例による
電圧測定装置の構成を示すブロック図である。なお、同
図において、図１と同一または相当する部分には同一符
号を付してその説明は省略する。Next, a voltage measuring device according to a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the voltage measuring device according to the second embodiment. In the figure, parts that are the same as or correspond to those in FIG. 1 are assigned the same reference numerals and explanations thereof are omitted.
【００１９】この第２実施例による電圧測定装置と上記
の第１実施例による電圧測定装置との相違は、本実施例
では高速光検出器２８の出力にスペクトラムアナライザ
４１が接続されており、このスペクトラムアナライザ４
１にコンピュータ４２が接続されている点である。本実
施例では、上記第１実施例における狭帯域増幅器２９、
基本周波数抽出装置３０および周波数逓倍装置３１が使
用されていない。この代わりに、スペクトラムアナライ
ザ４１およびコンピュータ４２により、スペクトラムア
ナライザ４１の掃引を所定の掃引開始周波数から開始し
て始めに検出されたピーク出力が持つ周波数を基本周波
数として抽出する基本周波数抽出手段、この基本周波数
の整数倍の測定周波数を生成する周波数逓倍手段および
光検出器２８の出力をこの測定周波数で狭帯域増幅する
狭帯域増幅手段が構成されている。つまり、スペクトラ
ムアナライザ４１はコンピュータ４２によって制御さ
れ、第１実施例と同様な動作をする。この動作を図３の
各グラフを参照して以下に説明する。ここで、同図の各
グラフの縦軸は光検出器２８の出力を対数表示で示して
おり、横軸は周波数を示している。The difference between the voltage measuring device according to the second embodiment and the voltage measuring device according to the first embodiment is that the spectrum analyzer 41 is connected to the output of the high-speed photodetector 28 in this embodiment. Spectrum analyzer 4
1 is connected to the computer 42. In this embodiment, the narrow band amplifier 29 in the first embodiment,
The fundamental frequency extraction device 30 and the frequency multiplication device 31 are not used. Instead of this, the spectrum analyzer 41 and the computer 42 start a sweep of the spectrum analyzer 41 from a predetermined sweep start frequency, and extract a frequency having a peak output detected first as a fundamental frequency. A frequency multiplication means for generating a measurement frequency that is an integral multiple of the frequency and a narrow band amplification means for narrow band amplifying the output of the photodetector 28 at this measurement frequency are configured. That is, the spectrum analyzer 41 is controlled by the computer 42 and operates in the same manner as in the first embodiment. This operation will be described below with reference to each graph of FIG. Here, the vertical axis of each graph in the figure shows the output of the photodetector 28 in logarithmic display, and the horizontal axis shows the frequency.
【００２０】図３（ａ）は理想的な被測定電気信号の周
波数特性を示している。すなわち、基本周波数がｆ1 で
あり、その整数倍の高調波成分ｆ2 ，ｆ3 ，ｆ4 …が存
在している。計測を開始すると、スペクトラムアナライ
ザ４１は被測定電気信号の基本周波数を探すために、周
波数帯域幅Ｂを例えば１００ＭＨｚと広くして、開始周
波数１０ＭＨｚから掃引を開始する。この掃引を開始し
て光検出器２８のピーク出力が同図（ｂ）に示すように
始めて検出された時、このピーク検出出力が持つ周波数
ｆ1 が基本周波数とされる。一旦、このピーク出力が検
出されると、次にスペクトラムアナライザ４１の周波数
帯域幅Ｂが例えば１ＭＨｚと狭くされ、同図（ｃ）に示
すように検出されたピーク出力の周辺のみが再度精度良
く測定される。このため、基本周波数ｆ1 は精度良く求
められる。このように基本周波数ｆ1 が得られると、コ
ンピュータ４２はスペクトラムアナライザ４１を制御し
て、基本周波数ｆ1 の整数倍の高調波周波数ｆ2 ，
ｆ3 ，ｆ4 …のみを同図（ｄ），（ｅ），（ｆ）に示す
ように飛び飛びに計測していく。これらの計測において
も、スペクトラムアナライザ４１の周波数帯域幅Ｂは１
ＭＨｚと狭くしてある。よって、この飛び飛びの計測に
おいてもＳ／Ｎ比良い計測が行われ、第２高調波ｆ2 ＝
２ｆ1 ，第３高調波ｆ3 ＝３ｆ1 ，第４高調波ｆ4 ＝４
ｆ1 …が精度良く測定される。解析装置３２はコンピュ
ータ４２からこの測定結果を取り込み、集計して被測定
電気信号の振幅および位相を計測する。この位相は基本
周波数ｆ1を基準にして計測される。計測された被測定
電気信号の振幅および位相は表示装置３３において表示
される。FIG. 3A shows an ideal frequency characteristic of the electrical signal under measurement. That is, the fundamental frequency is f 1 and harmonic components f 2 , f 3 , f 4, ... When the measurement is started, the spectrum analyzer 41 widens the frequency bandwidth B to, for example, 100 MHz in order to search for the fundamental frequency of the electric signal under measurement, and starts the sweep from the starting frequency of 10 MHz. When this sweep is started and the peak output of the photodetector 28 is detected for the first time as shown in FIG. 7B, the frequency f 1 of this peak detection output is set as the fundamental frequency. Once this peak output is detected, the frequency bandwidth B of the spectrum analyzer 41 is narrowed to 1 MHz, for example, and only the periphery of the detected peak output is accurately measured again as shown in FIG. To be done. Therefore, the fundamental frequency f 1 can be obtained with high accuracy. With such fundamental frequency f 1 is obtained, the computer 42 controls the spectrum analyzer 41, an integral multiple of the harmonic frequency f 2 of the fundamental frequency f 1,
f 3, f 4 ... only to FIG (d), (e), continue to measure at intervals as shown in (f). Also in these measurements, the frequency bandwidth B of the spectrum analyzer 41 is 1
It is as narrow as MHz. Therefore, the measurement with a good S / N ratio is performed even in this scattered measurement, and the second harmonic f 2 =
2f 1 , 3rd harmonic f 3 = 3f 1 , 4th harmonic f 4 = 4
f 1 ... Is accurately measured. The analysis device 32 takes in the measurement results from the computer 42, aggregates the measurement results, and measures the amplitude and phase of the electrical signal under measurement. This phase is measured with reference to the fundamental frequency f 1 . The measured amplitude and phase of the measured electrical signal to be measured are displayed on the display device 33.
【００２１】この第２実施例においても、測定する点は
非常に少ないので、短時間で計測が終了する。よって、
この第２実施例による電圧測定装置でも上記の第１実施
例と同様な効果が奏され、短時間でしかも精度良く被測
定電気信号を周波数軸上で測定することが可能になる。Also in this second embodiment, since the number of points to be measured is very small, the measurement is completed in a short time. Therefore,
The voltage measuring device according to the second embodiment also has the same effects as those of the first embodiment, and it becomes possible to measure the electrical signal to be measured on the frequency axis in a short time and with high accuracy.
【００２２】ところで、本発明者による別途の特許出願
である特開平３−１７０８７４号公報には、同じくＥ−
Ｏプローブを用いた電圧測定装置で、狭帯域検出装置と
してスペクトラムアナライザを用いた技術が開示されて
いる。しかし、同公報に示される技術では、スペクトラ
ムアナライザは単なる検出器の一例として開示されてい
るに過ぎず、その使い方の詳細は記載されていない。す
なわち、本発明によるこの第２実施例による電圧測定装
置の特徴は、スペクトラムアナライザの使い方、つま
り、スペクトラムアナライザをコンピュータで制御する
手段に特徴があり、かかる特徴の技術は同公報には何ら
開示されておらず、同公報に示される技術はこの第２実
施例と異なるものである。By the way, Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-170874, which is a separate patent application filed by the present inventor, also describes E-
A technique of using a spectrum analyzer as a narrow band detection device in a voltage measurement device using an O probe is disclosed. However, in the technique disclosed in the publication, the spectrum analyzer is disclosed merely as an example of the detector, and the details of its usage are not described. That is, the characteristic of the voltage measuring device according to the second embodiment of the present invention is the way of using the spectrum analyzer, that is, the means for controlling the spectrum analyzer by the computer, and the technique of such characteristic is disclosed in the publication. However, the technique disclosed in the publication is different from the second embodiment.
【００２３】[0023]
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、光
検出器の出力はその基本周波数の整数倍の測定周波数ご
とに狭帯域増幅され、光検出器出力の周波数軸における
特性が電圧測定装置内で直接測定される。このため、周
波数軸における被測定物の電圧情報を得るために、従来
のように一旦得られた時間波形をフーリエ変化する必要
はなくなり、短時間にしかも計算誤差を含むことなく被
測定物の電圧を周波数軸において計測することが可能に
なる。As described above, according to the present invention, the output of the photodetector is narrow-band amplified at each measurement frequency that is an integral multiple of its fundamental frequency, and the characteristic of the photodetector output on the frequency axis is measured by voltage. It is measured directly in the device. Therefore, in order to obtain the voltage information of the DUT on the frequency axis, it is not necessary to perform Fourier transformation of the temporal waveform once obtained as in the conventional case, and the voltage of the DUT can be calculated in a short time without any calculation error. Can be measured on the frequency axis.
【図１】本発明の第１の実施例による電圧測定装置の構
成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a voltage measuring device according to a first embodiment of the present invention.
【図２】本発明の第２の実施例による電圧測定装置の構
成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a voltage measuring device according to a second embodiment of the present invention.
【図３】第２実施例における被測定電気信号の周波数軸
における計測を示すグラフである。FIG. 3 is a graph showing measurement on a frequency axis of an electric signal under measurement in the second example.
【図４】従来の電圧測定装置の構成を示すブロック図で
ある。FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a conventional voltage measuring device.
【図５】従来のスペクトラムアナライザを用いた周波数
軸における計測を示すグラフである。FIG. 5 is a graph showing measurement on the frequency axis using a conventional spectrum analyzer.
２０…光源駆動装置、２１…ＣＷレーザ、２２…偏光ビ
ームスプリッタ（ＰＢＳ）、２３…波長板などの光学素
子、２４…対物レンズ、２５…Ｅ−Ｏプローブ、２６…
被測定デバイス、２７…駆動回路、２８…高速光検出
器、２９…狭帯域増幅器、３０…基本周波数抽出装置、
３１…周波数逓倍装置、３２…解析装置、３３…表示装
置。20 ... Light source drive device, 21 ... CW laser, 22 ... Polarization beam splitter (PBS), 23 ... Optical element such as wave plate, 24 ... Objective lens, 25 ... EO probe, 26 ...
Device under test, 27 ... Driving circuit, 28 ... High-speed photodetector, 29 ... Narrow band amplifier, 30 ... Basic frequency extraction device,
31 ... Frequency multiplication device, 32 ... Analysis device, 33 ... Display device.
Claims (4)
印加されると屈折率が変化する電気光学材料からなるＥ
−Ｏプローブと、このＥ−Ｏプローブに測定光を入射す
る光源と、前記Ｅ−Ｏプローブに入射して被測定物の電
界によって変化した測定光を検出する光検出手段とを備
えた電圧測定装置において、 前記駆動手段の出力信号の基本周波数を抽出する基本周
波数抽出装置と、この基本周波数の整数倍の測定周波数
を生成する周波数逓倍装置と、前記光検出手段の出力を
前記測定周波数で狭帯域増幅する狭帯域増幅装置とを備
えたことを特徴とする電圧測定装置。1. A drive unit for driving an object to be measured, and an electro-optical material made of an electro-optical material whose refractive index changes when an electric field is applied.
-O probe, a light source for injecting the measurement light into the EO probe, and a photodetector for detecting the measurement light incident on the EO probe and changed by the electric field of the object to be measured. In the device, a fundamental frequency extracting device that extracts a fundamental frequency of the output signal of the driving means, a frequency multiplying device that generates a measurement frequency that is an integral multiple of this fundamental frequency, and an output of the light detecting means is narrowed at the measurement frequency. A voltage measuring device comprising a narrow band amplifying device for band amplifying.
印加されると屈折率が変化する電気光学材料からなるＥ
−Ｏプローブと、このＥ−Ｏプローブに測定光を入射す
る光源と、前記Ｅ−Ｏプローブに入射して被測定物の電
界によって変化した測定光を検出する光検出手段とを備
えた電圧測定装置において、 前記光検出手段の出力を取り込むスペクトラムアナライ
ザと、このスペクトラムアナライザの掃引を所定の掃引
開始周波数から開始して始めに検出された前記光検出手
段のピーク出力が持つ周波数を基本周波数として抽出す
る基本周波数抽出手段と、この基本周波数の整数倍の測
定周波数を生成する周波数逓倍手段と、前記光検出手段
の出力を前記測定周波数で狭帯域増幅する狭帯域増幅手
段とを備えたことを特徴とする電圧測定装置。2. E comprising a driving means for driving an object to be measured and an electro-optical material whose refractive index changes when an electric field is applied.
-O probe, a light source for injecting the measurement light into the EO probe, and a photodetector for detecting the measurement light incident on the EO probe and changed by the electric field of the object to be measured. In the device, a spectrum analyzer that takes in the output of the photodetector, and the frequency of the peak output of the photodetector that is detected first after starting the sweep of the spectrum analyzer from a predetermined sweep start frequency is extracted as the fundamental frequency. A basic frequency extracting means, a frequency multiplying means for generating a measurement frequency that is an integral multiple of the basic frequency, and a narrow band amplifying means for narrow band amplifying the output of the photo detection means at the measurement frequency. And voltage measuring device.
幅手段で得られた信号の振幅と位相を計測する解析装置
をさらに備えたことを特徴とする請求項１または請求項
２記載の電圧測定装置。3. The voltage measurement according to claim 1, further comprising an analysis device for measuring the amplitude and phase of the signal obtained by the narrow band amplification device or the narrow band amplification means. apparatus.
は前記基本周波数抽出手段で抽出された基本周波数を基
準に計測されることを特徴とする請求項３記載の電圧測
定装置。4. The voltage measuring device according to claim 3, wherein the phase is measured with reference to the fundamental frequency extracted by the fundamental frequency extracting device or the fundamental frequency extracting means.
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22361894A JP3352244B2 (en) | 1994-09-19 | 1994-09-19 | Voltage measuring device |
| US08/531,542 US5666062A (en) | 1994-09-19 | 1995-09-19 | Voltage measuring using electro-optic material's change in refractive index |
| EP95306599A EP0702236A3 (en) | 1994-09-19 | 1995-09-19 | Voltage measurement system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22361894A JP3352244B2 (en) | 1994-09-19 | 1994-09-19 | Voltage measuring device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0886816A true JPH0886816A (en) | 1996-04-02 |
| JP3352244B2 JP3352244B2 (en) | 2002-12-03 |
Family
ID=16801031
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22361894A Expired - Fee Related JP3352244B2 (en) | 1994-09-19 | 1994-09-19 | Voltage measuring device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3352244B2 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015105851A (en) * | 2013-11-29 | 2015-06-08 | 浜松ホトニクス株式会社 | Semiconductor device measuring apparatus and semiconductor device measuring method |
| CN106324342A (en) * | 2016-08-22 | 2017-01-11 | 江苏南自通华电力自动化股份有限公司 | Harmonic wave detecting method based on table look-up |
| JPWO2018198221A1 (en) * | 2017-04-26 | 2020-01-09 | 三菱電機株式会社 | Deterioration diagnosis device and air conditioner |
| JP2020091209A (en) * | 2018-12-06 | 2020-06-11 | 株式会社日立製作所 | Contactless voltage measurement device and contactless voltage measurement method |
-
1994
- 1994-09-19 JP JP22361894A patent/JP3352244B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015105851A (en) * | 2013-11-29 | 2015-06-08 | 浜松ホトニクス株式会社 | Semiconductor device measuring apparatus and semiconductor device measuring method |
| CN106324342A (en) * | 2016-08-22 | 2017-01-11 | 江苏南自通华电力自动化股份有限公司 | Harmonic wave detecting method based on table look-up |
| JPWO2018198221A1 (en) * | 2017-04-26 | 2020-01-09 | 三菱電機株式会社 | Deterioration diagnosis device and air conditioner |
| JP2020091209A (en) * | 2018-12-06 | 2020-06-11 | 株式会社日立製作所 | Contactless voltage measurement device and contactless voltage measurement method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3352244B2 (en) | 2002-12-03 |
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