JPS6112550B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、自動歪測定装置、特に実施している
相互変調（以下IMと略す。）歪試験の型式によつ
て出力を自動的に切換えるIM歪解析装置に関す
る。

IMは、次のように定義できる。すなわち、非
直線回路素子において、これら素子を介して伝達
される基本波と２以上の高調波との和及び差の周
波数を発生することである。よつて、２周波数を
可聴周波数機器の入力に印加すると、両基本周波
数が出力として表われるのみならず、原則として
これら基本波と高調波的に関連しない和及び差の
周波数も現われる。

IM歪測定のために、種々の技法及び機器が開
発されている。代表的な２例を挙げると、
SMPTE（映画及びテレビジヨン技術者協会）と
CCIF（国際電話諮問委員会）試験法である。

SMPTE試験法は、フレイン及びスコーピルに
より米国で発表されたものである（SMPTEジヤ
ーナル、32（1939年６月），648〜673頁「可変密
度記録歪の解析及び測定」参照）。両氏は、可変
密度のフイルム上への音声記録の歪について考察
している。このSMPTE試験に使用した試験信号
は、約40〜100Hz間の低周波と約１〜12kHz間の
高周波とを４対１の振幅比で加算したものであ
る。時により、他の振幅比を使用している。

1933年にフオン・ブラウンミユール及びウエー
バーにより紹介されたCCIF試験法は、互いに周
波数の近接した１対の等振幅信号を被試験装置
（以下DUTと略す。）に印加する点でSMPTE試験
法と相違する（エレクトロテヒニツシエ・ツアイ
トシユリフト（Elektrotechnishe Zeitschrift）
1933年54巻「マイクロホンの非直線歪」参照）。
DUTの非直線性は両入力信号間の相互変調を生
ぜしめ、これを後で測定する。入力信号が14kHz
と15kHzの代表的な場合には、IM成分は1kHz，
2kHz，3kHz，……及び13kHz，16kHz，12kHz等
となる。偶数次すなわち非対称歪は低周波成分を
生じ、奇数次すなわち対称歪は入力信号付近の周
波数成分を生ずる。測定は、偶数次周波数成分の
みとするのが一般的である。

従来、SMPTE及びCCIF両方のIM試験を行な
う試験装置が設計されている。しかし、これらの
装置は両試験を手動切換えしなければならない欠
点があつた。

したがつて、本発明の目的は、入力信号として
SMPTE又はCCIFいずれのIM歪試験信号が存在
するかを自動的に決定する歪解析装置を提供する
にある。

本発明の他の目的は、入力信号の型式により
IM歪解析装置の出力を切換える装置を提供する
ことである。

これらの目的及びその他の目的並びに本発明の
作用効果、特徴等は、添付図を参照して行なう以
下の説明から明らかになるであろう。しかし、以
下説明する具体例は、単に例示にすぎず、本発明
の技術的範囲を何ら制限するものではないことに
留意されたい。

本発明によると、SMPTE又はCCIFいずれの
IM試験信号が存在しているかを決め、歪解析装
置の出力回路を所定の適当なモードに切換える装
置が得られる。SMPTE試験法は、低及び高周波
を使用するので、DUTに非直線歪があれば高周
波に側波帯が生ずることとなり、CCIF試験方法
は、高周波の２信号を使用するので、非直線歪が
あると両信号の周波数差に対応する信号を生ず
る。

SMPTE及びCCIF試験信号の周波数スペクト
ルを解析すると、SMPTE信号には常に多量の低
周波エネルギが存在することが分かるが、CCIF
信号中に多量の低周波エネルギが存在するのは、
約30％すなわち−10dB以上の多量の歪が生ずる
ときである。よつて、歪測定を30％以下に制限
し、低周波エネルギを測定して基準値と比較し、
低周波エネルギ含有が基準レベル以上の場合は
SMPTE試験法であり、それ以外の場合はCCIF
試験法であるとする。この比較は比較器により行
ない、その出力によりスイツチ手段を駆動して歪
解析装置の出力回路を切換える。

以下、添付図を参照して本発明の自動歪測定装
置を具体的に説明する。第１図は、本発明IM解
析装置（以下IMAという。）の好適な実施例を示
すブロツク図である。

第１図のIMAへの入力信号は、DUTからの出
力信号である。すなわち、この入力信号は、
SMPTE又はCCIF試験信号がDUTを通過した結
果を示すものである。入力信号は先ず入力増幅器
１０へ結合され、この増幅器１０のシングルエン
ド出力は下記の２信号路に供給される。

増幅器１０の出力の一方の信号路は、高域通過
波器（HPF）２０を介して復調器３０へ至
る。復調された信号の搬送波成分は、レベル設定
回路３５で設定される。レベル設定回路３５は、
従来の手動調節器（例えばポテンシヨメータ）又
は本件と同日に出願したＲ・Ｃ・カボツト発明の
「相互変調歪分析器」に開示する自動制御回路で
あつてもよい。この復調信号は、低域通過波器
（LPF）２５に結合される。上述の素子（２０，
３０，３５及び２５）は、第１歪測定回路すなわ
ちSMPTE・IMAを構成する。他方の信号路は、
他のレベル設定回路５０を介してLPF６０へ至
る。レベル設定回路５０は、任意の従来レベル制
御回路でよい。これら素子５０，６０は、第２歪
測定回路すなわちCCIF・IMAを構成する。

LPF６０の出力端は双極単投形に図示されたス
イツチ９０の端子Ｂへ接続され、LPF２５の出力
端はスイツチ９０の端子Ａに接続される。スイツ
チ９０は、電子スイツチ（例えばトランジスタ又
はCMOSスイツチ）、第１図に示すようなリレー
接点、又はその他の等価スイツチ手段であるを可
とする。LPF６０の出力端は、スイツチ９０の端
子Ｂに接続されると共に整流器８０を介して比較
器７０にも接続される。比較器７０の他の入力は
LPF６０の出力と比較される外部基準レベルであ
る。整流器８０、コンデンサ８５、比較器７０、
リレーコイル７５及びスイツチ９０は、選択的に
動作するスイツチング手段を構成する。すなわ
ち、LPF６０の出力が基準レベル以下であれば、
これをコイル７５を介して端子Ｂに接続しLPF６
０の出力を歪増幅器４０に印加させるが、LPF６
０の出力が基準レベル以上であれば、スイツチ９
０を端子Ａに接続し振幅変調検出器３０の出力を
歪増幅器４０に印加させる。次いで、増幅した歪
成分をRMS検出器兼表示器１００に印加し、歪
のRMS（実効）値を測定して従来方法で表示す
る。この歪は、百分率又はdBで表示できる。

本発明装置の動作を述べる前に、SMPTE及び
CCIF試験信号の周波数について簡単に説明す
る。両周波数を_１，_２とすると、IMは、２
次項（_１＋_２）及び（_１−_２）、３次項
（２_１＋_２）、（２_１−_２）、（_１＋２
_２）及び（_１−２_２）、……の如く順次高次
の和及び差の周波数を生ずる。

第２図は、SMPTE試験信号をDUTに印加した
とき増幅器１０の入力に現われる周波数スペクト
ラムの一部を示す。図では説明の便宜上、基本波
周波数を60Hz及び7kHzとする。他の表示周波数
は、いずれもDUT内で発生した周波数和及び差
である。図ではまた、低基本周波数_１の振幅を
100％とし、他の周波数成分はすべてこの周波数
成分との相対振幅で示している。基本周波数_２
の振幅は、−12dBすなわち25％振幅レベルであ
る。これが前述した４対１の振幅比である。和及
び差周波数成分の振幅は、DUTのIM歪量によつ
て決まる。IM歪率（％）は、高周波数信号の振
幅を基準として定められる。_２以上及び以下の
他の周波数も生成されるが、簡単のため第２図で
は省略した。

CCIF試験方法には、SMPTE試験方法の場合
と同様に２つの基本周波数_１及び_２を使用す
るが、両周波数成分は等振幅で周波数差が30Hz〜
1kHz程度である。IM歪は、DUT内で各基本周波
数と他の基本周波数の第２高調波間で発生され
る。第３図は、DUTにCCIF試験信号を印加した
とき増幅器１０の入力に現われる周波数スペクト
ラムの一部を示す。説明の都合上、基本周波数を
14kHz及び15kHzとする。他の周波数は、DUTで
発生したこれらの和及び差の周波数である。_１
及び_２は共に100％の振幅レベルであり、他の
周波数の振幅はDUT中に存在するIM歪の量によ
つて決まる。

SMPTE及びCCIF試験信号のスペクトルを比
較すると、SMPTE信号の場合は、例えば100Hz
以下の低周波エネルギが常に相当量存在すること
が判る。CCIFスペクトル中に相当量の低周波エ
ネルギが存在するのは、DUTに多量の歪が存在
するときのみである。よつて、解析装置のCCIF
部が約30％すなわち−10dB以上の大きな歪を測
定する必要がないとすれば、低周波エネルギを検
出し第１図の基準レベルと比較すればよいことに
なる。

次に、動作を説明する。DUTの出力信号を増
幅器１０にて所定レベルに増幅した後、SMPTE
及びCCIF解析装置へ印加する。SMPTE解析装
置は、HPF２０、復調器３０、レベル設定回路
３５及びLPF２５より成る。SMPTE信号により
生じたIM歪を測定するには、最初の低周波信号
成分_１を排除しなければならない。このため
HPF２０を使用する。その出力は、搬送波及び
派生する側波帯から成るということができる。こ
の搬送波は、復調器３０により復調する。搬送波
のレベルは、100％の搬送波レベルとなるように
手動又は自動的に調整する。こうすると、変調率
が百分比で直読できる。スイツチ９０がＡ位置の
ときは、復調器３０の出力は、LPF２５を介して
伝達される。LPF２５は、搬送波を除去すると共
に変調包絡線をRMSコンバータ兼表示器１００
へ歪増幅器４０を介して伝達する。

CCIF解析装置は、レベル設定回路５０及び
LPF６０より成る。レベル設定回路５０は、入力
信号を調節して基本周波数信号の振幅を100％と
し、変調率を直読できるようにする。この信号は
LPF６０により波し、スイツチ９０がＢ位置に
あるとき、その出力を歪増幅器４０を介して
RMS検出及び表示装置１００に印加する。

LPF６０の出力は、実質的にDUTで生じた非
対称歪による低周波の差周波数成分であり、更に
ダイオード８０により整流され比較器７０の入力
に結合される。比較器７０への他の入力は、
SMPTE・IM試験信号の典型的な低周波エネルギ
含有量を表わす基準レル９５である。LPF６０か
らの信号が基準レベル９５以下であれば、比較器
７０の出力は、コイル７５を介してスイツチ９０
を駆動してＢ位置へ切換え、LPF６０の出力を歪
増幅器４０の入力へ切換える。しかし、LPF６０
の信号が基準レベル９５以上であれば、コイル７
５は、スイツチ９０を駆動してＡ位置へ切換え、
LPF２５の出力を歪増幅器４０の入力へ切換え
る。歪信号は、増幅器４０で増幅されてRMS検
出器で測定され、表示器で表示される。この測定
器は、変調率或いはdBで校正することができ
る。また、用途によつては、RMS検出器の代わ
りに平均値検出及び表示とすることもできる。

上述の説明から明らかな如く、本発明による
と、複合IM解析装置の出力回路の切換えを自動
化する新規な装置が得られる。しかし、上述にお
いては、タイミング及びバイアス回路等の詳細に
ついては当業者に自明と考えられるので説明を省
略した。ここに図示し且つ説明した特定の実施例
は、単に例示にすぎず、何ら本発明を限定するも
のではない。よつて、本発明の技術的範囲には、
用途に応じて行なわれる種々の変更・変形が含ま
れることはいうまでもない。

以上説明したとおり、本発明の自動歪測定装置
においては、所定振幅比の低周波と高周波の信号
を使用するSMPTE標準歪試験技法、又は等振幅
の高周波２信号を使用するCCIF標準試験技法の
いずれによる試験信号であるかを問わず、
SMPTE及びCCIFの両歪測定回路に入力し、通
常の歪状態（約30％以下）ではCCIF歪測定回路
からの低周波信号振幅は一定値以下であるという
特性を意図的積極的に活用し、両歪測定回路から
の出力を自動的に選択して共通の測定表示手段に
印加している。したがつて、SMPTE又はCCIF
いずれの試験技法による被測定入力信号であつて
も自動的に正しい測定が可能であり、測定が迅
速・正確であると共に両測定に共通の測定表示手
段が使用でき、装置が小型且つ安価になるという
顕著な効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例を示すブロツク図、
第２図は、SMPTE試験信号をスペクトラム・ア
ナライザに表示した場合の部分的周波数スペクト
ル図、第３図は、CCIF試験信号をスペクトラ
ム・アナライザに表示した場合の部分的周波数ス
ペクトル図を示す。 ２０……高域通過波器、２５，６０……低域
通過波器、３０……復調器、７０……比較手
段、９０……選択スイツチ、１００……検出表示
手段。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 高周波の２信号を被試験装置に印加する
   CCIF標準試験法又は低及び高周波の２信号を被
   試験装置に印加するSMPTE標準試験法のいずれ
   かにより、自動的に上記被試験装置より出力され
   る相互変調歪成分を測定する装置であつて、 上記被試験装置の出力信号が入力され低域通過
   波器を有するCCIF歪測定回路と、 上記被試験装置の出力が入力され高域通過波
   器、復調器及び低域通過波器を有するSMPTE
   歪測定回路と、 選択スイツチを介して上記CCIF又はSMPTE
   歪測定回路の出力に接続される検出表示手段と、 上記CCIF歪測定回路の出力を基準信号と比較
   してその比較出力により上記選択スイツチを制御
   する比較手段とを具えた自動歪測定装置。