JPWO2005073738A1 - 位相測定装置、方法、プログラムおよび記録媒体 - Google Patents
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Abstract
増幅器から出力される信号の歪みの位相を測定することを課題とする。入力周波数成分ω１０、ω２０を有する入力信号を増幅器２０に与えた場合の、増幅器２０の出力を測定する位相測定装置１であって、増幅器２０の出力を、ωｃによって直交変換する乗算器３４ａ、３４ｂと、乗算器３４ａ、３４ｂの出力における入力周波数成分ω１０、ω２０の位相θ１、θ２および歪み成分の位相θ３、θ４（３次歪み）、θ５、θ６（５次歪み）を取得する位相取得部４０と、位相取得部４０の取得結果に基づき、θ１およびθ２が一致する一致時間Δｔを測定する一致時間・位相測定部５０と、位相取得部４０の取得結果に基づき、一致時間Δｔにおける歪み成分の位相θ３〜θ６を測定する歪み成分位相測定部６０とを備え、位相取得部４０は、θ１およびθ２のいずれか一つ以上と、θ３、θ５（θ１、θ２より高周波）またはθ４、θ６（θ１、θ２より低周波）を取得する。
Description
本発明は、二つ以上の周波数成分を有する信号を非線形回路（測定対象回路）に与えた場合に、非線形回路から出力される信号の歪みの位相の測定に関する。
従来より、増幅器に信号を与えて増幅させることが広く行われている。増幅器は線形回路であることが理想的である。しかし、完全な線形回路であるような増幅器を製造することは困難であるため、増幅器を一種の非線形回路として扱うことになる。すなわち、増幅器に信号を与えると、増幅された信号のみならず、歪み成分もまた出力されてしまう。
このような歪み成分を測定することが、例えば特許文献１（特開２００１−２８５２１１号公報（要約））に示すように行われている。
しかしながら、増幅器に二つ以上の周波数成分を有する信号を与えた場合に、増幅器から出力される歪み成分の位相を測定することは、従来、行われていない。
そこで、本発明は、二つ以上の周波数成分を有する信号を測定対象回路に与えた場合に、測定対象回路から出力される信号の歪みの位相を測定することを課題とする。
このような歪み成分を測定することが、例えば特許文献１（特開２００１−２８５２１１号公報（要約））に示すように行われている。
しかしながら、増幅器に二つ以上の周波数成分を有する信号を与えた場合に、増幅器から出力される歪み成分の位相を測定することは、従来、行われていない。
そこで、本発明は、二つ以上の周波数成分を有する信号を測定対象回路に与えた場合に、測定対象回路から出力される信号の歪みの位相を測定することを課題とする。
本発明の一態様による位相測定装置によれば、二つ以上の入力周波数成分を有する入力信号を測定対象回路に与えた場合の、前記測定対象回路の出力を測定する位相測定装置であって、ローカル周波数に基づいて、前記入力周波数成分および歪み成分の位相を取得する位相取得部と、前記位相取得部の取得結果に基づき、前記入力周波数成分の位相が一致する一致時間を測定する一致時間測定手段と、前記位相取得部の取得結果に基づき、前記一致時間における前記歪み成分の位相を測定する歪み成分位相測定手段と、を備え、前記歪み成分は、前記入力周波数成分よりも高い周波数を有する高周波歪み成分、および前記入力周波数成分よりも低い周波数を有する低周波歪み成分、のいずれか一つ以上を有し、前記位相取得部は、前記入力周波数成分の最高周波数成分および最低周波数成分の両方またはいずれか一方の位相と、前記高周波歪み成分または前記低周波歪み成分の位相と、を取得するように構成される。
上記のように構成された発明によれば、二つ以上の入力周波数成分を有する入力信号を測定対象回路に与えた場合の、測定対象回路の出力を測定する位相測定装置が提供される。
位相取得部は、ローカル周波数に基づいて、前記入力周波数成分および歪み成分の位相を取得する。一致時間測定手段は、位相取得部の取得結果に基づき、入力周波数成分の位相が一致する一致時間を測定する。歪み成分位相測定手段は、位相取得部の取得結果に基づき、一致時間における歪み成分の位相を測定する。歪み成分は、入力周波数成分よりも高い周波数を有する高周波歪み成分、および入力周波数成分よりも低い周波数を有する低周波歪み成分のいずれか一つ以上を有する。位相取得部は、入力周波数成分の最高周波数成分および最低周波数成分の両方またはいずれか一方の位相と、高周波歪み成分または低周波歪み成分の位相とを取得する。
本発明においては、前記位相取得部は、前記測定対象回路の出力を、ローカル周波数によって直交変換する直交変換手段と、前記直交変換手段の出力における前記入力周波数成分および歪み成分の位相を取得する位相取得手段と、を有することが好ましい。
本発明においては、位相取得部は、（１）入力周波数成分の最高周波数成分および最低周波数成分の位相と、低周波歪み成分の位相と、（２）入力周波数成分の最高周波数成分および最低周波数成分の位相と、高周波歪み成分の位相と、を取得するようにすることが好ましい。
本発明においては、ローカル周波数を設定するローカル周波数設定手段を備え、ローカル周波数設定手段は、（３）歪み成分の最低周波数と入力周波数成分の最高周波数との平均値、および、（４）歪み成分の最高周波数と入力周波数成分の最低周波数との平均値の双方にローカル周波数を設定するようにすることが好ましい。
本発明においては、位相取得部は、（５）入力周波数成分の最低周波数成分および最高周波数成分の位相と、（６）入力周波数成分の最低周波数成分の位相と、低周波歪み成分の位相と、（７）入力周波数成分の最高周波数成分の位相と、高周波歪み成分の位相と、を取得する、ようにすることが好ましい。
本発明においては、ローカル周波数を設定するローカル周波数設定手段を備え、ローカル周波数設定手段は、入力周波数成分の最低周波数と最高周波数との平均値、および（８）歪み成分の最低周波数と入力周波数成分の最低周波数との平均値、および（９）歪み成分の最高周波数と入力周波数成分の最高周波数との平均値、にローカル周波数を設定するようにすることが好ましい。
本発明においては、位相取得部が位相を取得する成分を変更する度に、該変更により変化した入力周波数成分の最高周波数成分または最低周波数成分の位相変化量を取得する位相変化量取得手段と、位相変化量に基づき、歪み成分位相測定手段の測定結果を補正する歪み成分位相補正手段とを備えるようにすることが好ましい。
本発明においては、位相取得部は、（１０）入力周波数成分の最高周波数成分および最低周波数成分の位相と、（１１）入力周波数成分の最低周波数成分の位相と、低周波歪み成分の内の一部分である隣接低周波歪み成分との位相と、を取得し、歪み成分の最低周波数の位相を取得するまで、すでに位相を取得した低周波歪み成分の位相およびそれよりも低い周波数の低周波歪み成分の位相を取得するようにすることが好ましい。
本発明においては、位相取得部は、（１２）入力周波数成分の最高周波数成分および最低周波数成分の位相と、（１３）入力周波数成分の最高周波数成分の位相と、高周波歪み成分の内の一部分である隣接高周波歪み成分との位相と、を取得し、歪み成分の最高周波数の位相を取得するまで、すでに位相を取得した高周波歪み成分の位相およびそれよりも高い周波数の高周波歪み成分の位相を取得するようにすることが好ましい。
本発明においては、ローカル周波数を設定するローカル周波数設定手段を備え、ローカル周波数設定手段は、位相取得の際に、位相取得の対象となる信号の周波数の最高値と最低値との平均値にローカル周波数を設定するようにすることが好ましい。
本発明においては、位相取得部が位相を取得する成分を変更する度に、該変更により変化した歪み成分の位相変化量を取得する位相変化量取得手段と、位相変化量に基づき、歪み成分位相測定手段の測定結果を補正する歪み成分位相補正手段とを備えるようにすることが好ましい。
本発明においては、位相取得部は、離散フーリエ変換を行う離散フーリエ変換手段を有するようにすることが好ましい。
本発明においては、表示手段は、歪み成分の位相を角度、歪み成分の振幅を長さとするベクトルを表示する表示手段を備えるようにすることが好ましい。
本発明においては、表示手段は、歪み成分の振幅の対数を長さとするベクトルを表示するようにすることが好ましい。
本発明の他の態様による位相測定方法によれば、二つ以上の入力周波数成分を有する入力信号を測定対象回路に与えた場合の、前記測定対象回路の出力を測定する位相測定方法であって、位相取得部が、ローカル周波数に基づいて、前記入力周波数成分および歪み成分の位相を取得する位相取得工程と、一致時間測定手段が、前記位相取得部の取得結果に基づき、前記入力周波数成分の位相が一致する一致時間を測定する一致時間測定工程と、歪み成分位相測定手段が、前記位相取得部の取得結果に基づき、前記一致時間における前記歪み成分の位相を測定する歪み成分位相測定工程と、を備え、前記歪み成分は、前記入力周波数成分よりも高い周波数を有する高周波歪み成分、および前記入力周波数成分よりも低い周波数を有する低周波歪み成分、のいずれか一つ以上を有し、前記位相取得部は、前記入力周波数成分の最高周波数成分および最低周波数成分の両方またはいずれか一方の位相と、前記高周波歪み成分または前記低周波歪み成分の位相と、を取得するように構成される。
本発明のさらに他の態様によるプログラムによれば、二つ以上の入力周波数成分を有する入力信号を測定対象回路に与えた場合の、前記測定対象回路の出力を測定する位相測定装置であって、ローカル周波数に基づいて、前記入力周波数成分および歪み成分の位相を取得する位相取得部を有する位相測定装置における位相測定処理をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、前記位相取得部の取得結果に基づき、前記入力周波数成分の位相が一致する一致時間を測定する一致時間測定処理と、前記位相取得部の取得結果に基づき、前記一致時間における前記歪み成分の位相を測定する歪み成分位相測定処理と、をコンピュータに実行させ、前記歪み成分は、前記入力周波数成分よりも高い周波数を有する高周波歪み成分、および前記入力周波数成分よりも低い周波数を有する低周波歪み成分、のいずれか一つ以上を有し、前記位相取得部は、前記入力周波数成分の最高周波数成分および最低周波数成分の両方またはいずれか一方の位相と、前記高周波歪み成分または前記低周波歪み成分の位相と、を取得するプログラムである。
本発明のさらに他の態様による記録媒体によれば、二つ以上の入力周波数成分を有する入力信号を測定対象回路に与えた場合の、前記測定対象回路の出力を測定する位相測定装置であって、ローカル周波数に基づいて、前記入力周波数成分および歪み成分の位相を取得する位相取得部を有する位相測定装置における位相測定処理をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータによって読み取り可能な記録媒体であって、前記位相取得部の取得結果に基づき、前記入力周波数成分の位相が一致する一致時間を測定する一致時間測定処理と、前記位相取得部の取得結果に基づき、前記一致時間における前記歪み成分の位相を測定する歪み成分位相測定処理と、をコンピュータに実行させ、前記歪み成分は、前記入力周波数成分よりも高い周波数を有する高周波歪み成分、および前記入力周波数成分よりも低い周波数を有する低周波歪み成分、のいずれか一つ以上を有し、前記位相取得部は、前記入力周波数成分の最高周波数成分および最低周波数成分の両方またはいずれか一方の位相と、前記高周波歪み成分または前記低周波歪み成分の位相と、を取得する、プログラムを記録したコンピュータによって読み取り可能な記録媒体である。
上記のように構成された発明によれば、二つ以上の入力周波数成分を有する入力信号を測定対象回路に与えた場合の、測定対象回路の出力を測定する位相測定装置が提供される。
位相取得部は、ローカル周波数に基づいて、前記入力周波数成分および歪み成分の位相を取得する。一致時間測定手段は、位相取得部の取得結果に基づき、入力周波数成分の位相が一致する一致時間を測定する。歪み成分位相測定手段は、位相取得部の取得結果に基づき、一致時間における歪み成分の位相を測定する。歪み成分は、入力周波数成分よりも高い周波数を有する高周波歪み成分、および入力周波数成分よりも低い周波数を有する低周波歪み成分のいずれか一つ以上を有する。位相取得部は、入力周波数成分の最高周波数成分および最低周波数成分の両方またはいずれか一方の位相と、高周波歪み成分または低周波歪み成分の位相とを取得する。
本発明においては、前記位相取得部は、前記測定対象回路の出力を、ローカル周波数によって直交変換する直交変換手段と、前記直交変換手段の出力における前記入力周波数成分および歪み成分の位相を取得する位相取得手段と、を有することが好ましい。
本発明においては、位相取得部は、（１）入力周波数成分の最高周波数成分および最低周波数成分の位相と、低周波歪み成分の位相と、（２）入力周波数成分の最高周波数成分および最低周波数成分の位相と、高周波歪み成分の位相と、を取得するようにすることが好ましい。
本発明においては、ローカル周波数を設定するローカル周波数設定手段を備え、ローカル周波数設定手段は、（３）歪み成分の最低周波数と入力周波数成分の最高周波数との平均値、および、（４）歪み成分の最高周波数と入力周波数成分の最低周波数との平均値の双方にローカル周波数を設定するようにすることが好ましい。
本発明においては、位相取得部は、（５）入力周波数成分の最低周波数成分および最高周波数成分の位相と、（６）入力周波数成分の最低周波数成分の位相と、低周波歪み成分の位相と、（７）入力周波数成分の最高周波数成分の位相と、高周波歪み成分の位相と、を取得する、ようにすることが好ましい。
本発明においては、ローカル周波数を設定するローカル周波数設定手段を備え、ローカル周波数設定手段は、入力周波数成分の最低周波数と最高周波数との平均値、および（８）歪み成分の最低周波数と入力周波数成分の最低周波数との平均値、および（９）歪み成分の最高周波数と入力周波数成分の最高周波数との平均値、にローカル周波数を設定するようにすることが好ましい。
本発明においては、位相取得部が位相を取得する成分を変更する度に、該変更により変化した入力周波数成分の最高周波数成分または最低周波数成分の位相変化量を取得する位相変化量取得手段と、位相変化量に基づき、歪み成分位相測定手段の測定結果を補正する歪み成分位相補正手段とを備えるようにすることが好ましい。
本発明においては、位相取得部は、（１０）入力周波数成分の最高周波数成分および最低周波数成分の位相と、（１１）入力周波数成分の最低周波数成分の位相と、低周波歪み成分の内の一部分である隣接低周波歪み成分との位相と、を取得し、歪み成分の最低周波数の位相を取得するまで、すでに位相を取得した低周波歪み成分の位相およびそれよりも低い周波数の低周波歪み成分の位相を取得するようにすることが好ましい。
本発明においては、位相取得部は、（１２）入力周波数成分の最高周波数成分および最低周波数成分の位相と、（１３）入力周波数成分の最高周波数成分の位相と、高周波歪み成分の内の一部分である隣接高周波歪み成分との位相と、を取得し、歪み成分の最高周波数の位相を取得するまで、すでに位相を取得した高周波歪み成分の位相およびそれよりも高い周波数の高周波歪み成分の位相を取得するようにすることが好ましい。
本発明においては、ローカル周波数を設定するローカル周波数設定手段を備え、ローカル周波数設定手段は、位相取得の際に、位相取得の対象となる信号の周波数の最高値と最低値との平均値にローカル周波数を設定するようにすることが好ましい。
本発明においては、位相取得部が位相を取得する成分を変更する度に、該変更により変化した歪み成分の位相変化量を取得する位相変化量取得手段と、位相変化量に基づき、歪み成分位相測定手段の測定結果を補正する歪み成分位相補正手段とを備えるようにすることが好ましい。
本発明においては、位相取得部は、離散フーリエ変換を行う離散フーリエ変換手段を有するようにすることが好ましい。
本発明においては、表示手段は、歪み成分の位相を角度、歪み成分の振幅を長さとするベクトルを表示する表示手段を備えるようにすることが好ましい。
本発明においては、表示手段は、歪み成分の振幅の対数を長さとするベクトルを表示するようにすることが好ましい。
本発明の他の態様による位相測定方法によれば、二つ以上の入力周波数成分を有する入力信号を測定対象回路に与えた場合の、前記測定対象回路の出力を測定する位相測定方法であって、位相取得部が、ローカル周波数に基づいて、前記入力周波数成分および歪み成分の位相を取得する位相取得工程と、一致時間測定手段が、前記位相取得部の取得結果に基づき、前記入力周波数成分の位相が一致する一致時間を測定する一致時間測定工程と、歪み成分位相測定手段が、前記位相取得部の取得結果に基づき、前記一致時間における前記歪み成分の位相を測定する歪み成分位相測定工程と、を備え、前記歪み成分は、前記入力周波数成分よりも高い周波数を有する高周波歪み成分、および前記入力周波数成分よりも低い周波数を有する低周波歪み成分、のいずれか一つ以上を有し、前記位相取得部は、前記入力周波数成分の最高周波数成分および最低周波数成分の両方またはいずれか一方の位相と、前記高周波歪み成分または前記低周波歪み成分の位相と、を取得するように構成される。
本発明のさらに他の態様によるプログラムによれば、二つ以上の入力周波数成分を有する入力信号を測定対象回路に与えた場合の、前記測定対象回路の出力を測定する位相測定装置であって、ローカル周波数に基づいて、前記入力周波数成分および歪み成分の位相を取得する位相取得部を有する位相測定装置における位相測定処理をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、前記位相取得部の取得結果に基づき、前記入力周波数成分の位相が一致する一致時間を測定する一致時間測定処理と、前記位相取得部の取得結果に基づき、前記一致時間における前記歪み成分の位相を測定する歪み成分位相測定処理と、をコンピュータに実行させ、前記歪み成分は、前記入力周波数成分よりも高い周波数を有する高周波歪み成分、および前記入力周波数成分よりも低い周波数を有する低周波歪み成分、のいずれか一つ以上を有し、前記位相取得部は、前記入力周波数成分の最高周波数成分および最低周波数成分の両方またはいずれか一方の位相と、前記高周波歪み成分または前記低周波歪み成分の位相と、を取得するプログラムである。
本発明のさらに他の態様による記録媒体によれば、二つ以上の入力周波数成分を有する入力信号を測定対象回路に与えた場合の、前記測定対象回路の出力を測定する位相測定装置であって、ローカル周波数に基づいて、前記入力周波数成分および歪み成分の位相を取得する位相取得部を有する位相測定装置における位相測定処理をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータによって読み取り可能な記録媒体であって、前記位相取得部の取得結果に基づき、前記入力周波数成分の位相が一致する一致時間を測定する一致時間測定処理と、前記位相取得部の取得結果に基づき、前記一致時間における前記歪み成分の位相を測定する歪み成分位相測定処理と、をコンピュータに実行させ、前記歪み成分は、前記入力周波数成分よりも高い周波数を有する高周波歪み成分、および前記入力周波数成分よりも低い周波数を有する低周波歪み成分、のいずれか一つ以上を有し、前記位相取得部は、前記入力周波数成分の最高周波数成分および最低周波数成分の両方またはいずれか一方の位相と、前記高周波歪み成分または前記低周波歪み成分の位相と、を取得する、プログラムを記録したコンピュータによって読み取り可能な記録媒体である。
第１図は、第一の実施形態にかかる増幅器測定システムの構成を示すブロック図である。
第２図は、増幅器２０の動作を説明するための図であり、増幅器２０に与えられる入力信号の周波数スペクトル（第２図（ａ））、増幅器２０の出力の周波数スペクトル（第２図（ｂ））、ω０（＝（ω１０＋ω２０）／２）＝０とした場合の増幅器２０の出力の周波数スペクトル（第２図（ｃ））を示す図である。
第３図は、第一の実施形態にかかるローカル周波数ωｃの設定法を示す図である。
第４図は、第一の実施形態にかかる位相取得部４０の構成を示すブロック図である。
第５図は、第一の実施形態にかかる複素ベクトルｓ１およびｓ２の初期状態（時間ｔ＝０における状態）を示す図である。
第６図は、第一の実施形態にかかる複素ベクトルｓ１の位相θ１および複素ベクトルｓ２の位相θ２の時間ｔとの関係をグラフに表したものである。
第７図は、第一の実施形態にかかる複素ベクトルｓ１の位相θ１、複素ベクトルｓ２の位相θ２および複素ベクトルｓ３の位相θ３の時間ｔとの関係をグラフに表したものである。
第８図は、第一の実施形態にかかる表示部７０の表示態様を示す図である。
第９図は、第一の実施形態にかかる表示部７０の表示態様の変形例を示す図である。
第１０図は、第二の実施形態にかかる増幅器測定システムの構成を示すブロック図である。
第１１図は、第二の実施形態にかかる一致時間・位相測定部５０の構成を示す機能ブロック図である。
第１２図は、第二の実施形態にかかるローカル周波数ωｃの設定法を示す図である。
第１３図は、第三の実施形態にかかる増幅器測定システムの構成を示すブロック図である。
第１４図は、第四の実施形態にかかる増幅器測定システムの構成を示すブロック図である。
第１５図は、ローカル周波数ωｃの設定法を示す図である。
第１６図は、ローカル周波数ωｃの設定法を示す図である。
第２図は、増幅器２０の動作を説明するための図であり、増幅器２０に与えられる入力信号の周波数スペクトル（第２図（ａ））、増幅器２０の出力の周波数スペクトル（第２図（ｂ））、ω０（＝（ω１０＋ω２０）／２）＝０とした場合の増幅器２０の出力の周波数スペクトル（第２図（ｃ））を示す図である。
第３図は、第一の実施形態にかかるローカル周波数ωｃの設定法を示す図である。
第４図は、第一の実施形態にかかる位相取得部４０の構成を示すブロック図である。
第５図は、第一の実施形態にかかる複素ベクトルｓ１およびｓ２の初期状態（時間ｔ＝０における状態）を示す図である。
第６図は、第一の実施形態にかかる複素ベクトルｓ１の位相θ１および複素ベクトルｓ２の位相θ２の時間ｔとの関係をグラフに表したものである。
第７図は、第一の実施形態にかかる複素ベクトルｓ１の位相θ１、複素ベクトルｓ２の位相θ２および複素ベクトルｓ３の位相θ３の時間ｔとの関係をグラフに表したものである。
第８図は、第一の実施形態にかかる表示部７０の表示態様を示す図である。
第９図は、第一の実施形態にかかる表示部７０の表示態様の変形例を示す図である。
第１０図は、第二の実施形態にかかる増幅器測定システムの構成を示すブロック図である。
第１１図は、第二の実施形態にかかる一致時間・位相測定部５０の構成を示す機能ブロック図である。
第１２図は、第二の実施形態にかかるローカル周波数ωｃの設定法を示す図である。
第１３図は、第三の実施形態にかかる増幅器測定システムの構成を示すブロック図である。
第１４図は、第四の実施形態にかかる増幅器測定システムの構成を示すブロック図である。
第１５図は、ローカル周波数ωｃの設定法を示す図である。
第１６図は、ローカル周波数ωｃの設定法を示す図である。
以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。
第一の実施形態
第１図は、第一の実施形態にかかる増幅器測定システムの構成を示すブロック図である。増幅器測定システムは、入力信号生成部１０、増幅器（測定対象回路）２０、Ａ／Ｄ変換器３２、乗算器３４ａ、３４ｂ、ローカル周波数設定部３６、９０度移相器３８、位相取得部４０、一致時間・位相測定部５０、歪み成分位相測定部６０、表示部７０を備える。
入力信号生成部１０は、二つの入力周波数成分ω１、ω２を有する入力信号を生成する。入力信号生成部１０は、第一発振器１２、第二発振器１４、加算器１６を有する。第一発振器１２は、周波数ω１０の信号を生成する。第二発振器１４は、周波数ω２０の信号を生成する。加算器１６は、周波数ω１０の信号および周波数ω２０の信号を加算して出力する。加算器１６の出力が、入力信号である。入力信号は、増幅器２０に与えられる。
増幅器（測定対象回路）２０は、与えられた入力信号を増幅して出力する。増幅器２０の動作を第２図を参照して説明する。増幅器２０に与えられる入力信号の周波数スペクトルは、第２図（ａ）に示すように、周波数ω１０および周波数ω２０の成分を有する。増幅器２０は、入力信号を増幅して出力する。
増幅器２０の出力の周波数スペクトルは、第２図（ｂ）に示すようなものである。周波数ω１０および周波数ω２０の成分のレベルが上昇していることがわかる。しかし、増幅器２０を完全な線形回路とすることは困難なため、増幅器２０は非線形回路となってしまう。よって、周波数ω１０および周波数ω２０の成分の他に、周波数ω３０および周波数ω４０の成分（歪み成分という）が出力されてしまう。
ここで、周波数ω１０および周波数ω２０を平均した平均周波数ω０（＝（ω１０＋ω２０）／２）を０とした場合、増幅器２０の出力の周波数スペクトルは第２図（ｃ）のようになる。すなわち、ω１０がω１（＝ω１０−ω０）に、ω２０が−ω１（＝ω２０−ω０）に、ω３０が３ω１（＝ω３０−ω０）に、ω４０が−３ω１（＝ω４０−ω０）になる。なお、ω１＞−ω１なので、ω１が入力周波数成分の最高周波数成分、−ω１が入力周波数成分の最低周波数成分となる。
３ω１および−３ω１の成分を３次歪み成分という。歪み成分は３次に限らず、５次（５ω１および−５ω１）、７次（７ω１および−７ω１）、さらに高次の歪み成分が存在する。
位相測定装置１は、Ａ／Ｄ変換器３２、乗算器３４ａ、３４ｂ、ローカル周波数設定部３６、９０度移相器３８、位相取得部４０、一致時間・位相測定部５０、歪み成分位相測定部６０および表示部７０を備える。
Ａ／Ｄ変換器３２は、増幅器２０の出力をデジタル信号に変換する。なお、Ａ／Ｄ変換器３２が対応可能な周波数帯域をＢＷとする。
乗算器３４ａは、Ａ／Ｄ変換器３２の出力に、ローカル周波数設定部３６が出力したｃｏｓ（ωｃ・ｔ）を乗算して出力する。乗算器３４ｂは、Ａ／Ｄ変換器３２の出力に、９０度移相器３８が出力した−ｓｉｎ（ωｃ・ｔ）を乗算して出力する。乗算器３４ａ、３４ｂが、周波数ωｃによって、直交変換を行なうことになる。
ローカル周波数設定部３６は、直交変換のためのローカル周波数ωｃを設定する。ローカル周波数ωｃの設定法を第３図に示す。第３図においては、周波数−５ω１〜５ω１の信号の位相の測定を前提としている。よって、歪み成分の最高周波数は５ω１、最低周波数は−５ω１となる。なお、ω１−（−ω１）＝２ω１＝ωｓｅｐとする。まず、第３図（ａ）に示すように、ローカル周波数ωｃ＝ω０−ωｓｅｐとする。これは、ω０＝０とすれば、ωｃ＝（ω１＋（−５ω１））／２＝−２ω１と同じことである。次に、第３図（ｂ）に示すように、ローカル周波数ωｃ＝ω０＋ωｓｅｐとする。これは、ω０＝０とすれば、ωｃ＝（（−ω１）＋５ω１）／２＝２ω１と同じことである。
９０度移相器３８は、ローカル周波数設定部３６の出力の位相を９０度移動させてから出力する。
位相取得部４０は、乗算器３４ａ、３４ｂの出力における入力周波数成分（±ω１）および歪み成分（＋３ω１など）の位相を取得する。第４図は、位相取得部４０の構成を示すブロック図である。位相取得部４０は、周波数シフト部４４、複素ＦＦＴ（高速フーリエ変換）部４６、位相決定部４８を有する。
周波数シフト部４４は、乗算器３４ａ、３４ｂの出力の周波数を、ωｃ−ω０だけ変えて、出力する。例えば、ローカル周波数ωｃ＝ω０−ωｓｅｐとした場合は（第３図（ａ）参照）、ωｃ−ω０＝−ωｓｅｐだけ周波数を変え、ローカル周波数ωｃ＝ω０＋ωｓｅｐとした場合は（第３図（ｂ）参照）、ωｃ−ω０＝ωｓｅｐだけ周波数を変える。
さらに、第３図（ｂ）を参照して説明すると、入力周波数成分（−ω１）は、乗算器３４ａ、３４ｂの出力においては、ωｃを原点として、周波数−１．５ωｓｅｐとして扱われる。入力周波数成分（＋ω１）は、乗算器３４ａ、３４ｂの出力においては、ωｃを原点として、周波数−０．５ωｓｅｐとして扱われる。歪み成分（＋３ω１）は、乗算器３４ａ、３４ｂの出力においては、ωｃを原点として、周波数０．５ωｓｅｐとして扱われる。
しかし、後述するように、第一の実施形態（他の実施形態も同様）においては、入力周波数成分（−ω１）の角速度と入力周波数成分（＋ω１）の角速度とは大きさが等しく（ただし正負の符号が異なる）、歪み成分（＋３ω１）の角速度は入力周波数成分（＋ω１）の角速度の３倍であるということにしなければならない。
そこで、原点をωｃ（＝ω０＋ωｓｅｐ）からω０に移動させる。これにより、乗算器３４ａ、３４ｂの出力の周波数は、周波数シフト部４４によってωｓｅｐだけ大きくなる。例えば、入力周波数成分（−ω１）は、周波数−１．５ωｓｅｐ＋ωｓｅｐ＝−０．５ωｓｅｐとなる。入力周波数成分（＋ω１）は、周波数−０．５ωｓｅｐ＋ωｓｅｐ＝０．５ωｓｅｐとなる。歪み成分（＋３ω１）は、周波数０．５ωｓｅｐ＋ωｓｅｐ＝１．５ωｓｅｐとなる。
これにより、入力周波数成分（−ω１）の角速度と入力周波数成分（＋ω１）の角速度とは大きさが等しく（ただし正負の符号が異なる）、歪み成分（＋３ω１）の角速度は入力周波数成分（＋ω１）の角速度の３倍であるということにできる。
複素ＦＦＴ（高速フーリエ変換）部４６は、周波数シフト部４４の出力について複素高速フーリエ変換を行う。これにより、入力周波数成分（±ω１）および歪み成分（＋３ω１など）の複素ベクトルが得られる。なお、複素ＦＦＴ部４６は、離散フーリエ変換（ＤＦＴ）を行なうことが好ましい。すなわち、±ω１、±３ω１、±５ω１…、について離散フーリエ変換（ＤＦＴ）を行なう。
なお、離散フーリエ変換の演算ポイント数は任意のポイント数を選べるので、所望の周波数ｆ＝ｆｓ／Ｎ×ｋ（ｆｓ：Ａ／Ｄ変換器３２のサンプリング周波数、Ｎ：ＤＦＴ演算ポイント数、ｋ：自然数）となるようなＮで演算することにより、サンプリング周波数を変えることなく近傍周波数成分のノイズを受けずに演算できる。
位相決定部４８は、入力周波数成分（±ω１）および歪み成分（＋３ω１など）の複素ベクトルに基づき、各成分の位相を決定する。位相はｔａｎ−１（複素ベクトルの虚部／複素ベクトルの実部）として求めることができる。入力周波数成分＋ω１の位相をθ１、入力周波数成分−ω１の位相をθ２、歪み成分＋３ω１の位相をθ３、歪み成分−３ω１の位相をθ４、歪み成分＋５ω１の位相をθ５、歪み成分−５ω１の位相をθ６（第３図参照）とする。θ１、θ２、θ３…は、時間の関数である。以後、時間ｔにおける位相を例えばθ１（ｔ）などと表記する。
なお、θ１は、入力周波数成分の最高周波数成分の位相、θ２は、入力周波数成分の最低周波数成分の位相となる。また、θ３およびθ５は、歪み成分のうち、入力周波数成分よりも高い周波数を有する高周波歪み成分の位相となる。さらに、θ４およびθ６は、歪み成分のうち、入力周波数成分よりも低い周波数を有する低周波歪み成分の位相となる。
位相決定部４８は、まず、第３図（ａ）を参照して、θ１、θ２、θ４およびθ６を決定する（第１図の（１）参照）。このとき、ローカル周波数設定部３６が設定するローカル周波数ωｃを、ω０−ωｓｅｐとする。
このような場合、ローカル周波数ωｃを中心として、−５ω１から＋ω１までの帯域を測定できればよい。よって、Ａ／Ｄ変換器３２が対応可能な周波数帯域ＢＷは、ＢＷ＞＋ω１−（−５ω１）＝６ω１＝３ωｓｅｐであればよい。
次に、第３図（ｂ）を参照して、θ１、θ２、θ３およびθ５を決定する（第１図の（２）参照）。このとき、ローカル周波数設定部３６が設定するローカル周波数ωｃを、ω０＋ωｓｅｐとする。
このような場合、ローカル周波数ωｃを中心として、−ω１から＋５ω１までの帯域を測定できればよい。よって、Ａ／Ｄ変換器３２が対応可能な周波数帯域ＢＷは、ＢＷ＞＋５ω１−（−ω１）＝６ω１＝３ωｓｅｐであればよい。
なお、θ１、θ２、θ３、θ４、θ５およびθ６をまとめて計測する場合は、−５ω１から＋５ω１までの帯域を測定できる必要がある。よって、Ａ／Ｄ変換器３２が対応可能な周波数帯域ＢＷは、ＢＷ＞＋５ω１−（−５ω１）＝１０ω１＝５ωｓｅｐとなる。
よって、第一の実施形態のように、θ１、θ２、θ４およびθ６を決定し、その後、θ１、θ２、θ３およびθ５を決定するようにすれば、ＢＷ＞３ωｓｅｐでよいので、ＢＷが一定とすれば、ωｓｅｐをより大きくとることができる。
第１図に戻り、一致時間・位相測定部５０は、位相取得部４０の取得結果に基づき、入力周波数成分＋ω１の位相θ１と、入力周波数成分−ω１の位相θ２とが最初に一致する一致時間Δｔおよびその時の位相θ１（Δｔ）（＝θ２（Δｔ））を測定する。
入力周波数成分＋ω１の複素ベクトルｓ１および入力周波数成分−ω１の複素ベクトルｓ２は下記の式のように表される。
上記の式から明らかなように、複素ベクトルｓ１およびｓ２は、大きさこそ異なるものの、同じ大きさの回転速度で逆向きに回転している。複素ベクトルｓ１およびｓ２の初期状態（時間ｔ＝０における状態）を第５図に示す。第５図においては、縦軸にＩｍ（虚部）、横軸にＲｅ（実部）をとっている。複素ベクトルｓ１の初期位相はθ１（０）、複素ベクトルｓ２の初期位相はθ２（０）である。複素ベクトルｓ１およびｓ２は、時間Δｔに位相が最初に一致する。そのときの、位相θ１（Δｔ）（＝θ２（Δｔ））は、下記の式のように表される。
時間Δｔに位相がθ１（Δｔ）となった複素ベクトルｓ１およびｓ２は、同じ大きさの回転速度で逆向きに回転しているため、複素ベクトルｓ１およびｓ２が１／２回転し、θ１（Δｔ）＋πで位相が一致する。そのときの時間は、Δｔ＋π／ω１である。その後、さらにθ１（Δｔ）で位相が一致する。そのときの時間は、Δｔ＋２π／ω１である。このようにして、時間Δｔ＋ｎ・π／ω１で位相が一致し（ｎ＝０，１，２，…）、その時の複素ベクトルｓ１およびｓ２の位相はθ１（Δｔ）（ｎ＝０，２，４…）あるいはθ１（Δｔ）＋π（ｎ＝１，３，５…）である。
複素ベクトルｓ１の位相θ１および複素ベクトルｓ２の位相θ２の時間ｔとの関係をグラフに表したものが第６図である。ただし、図示の便宜上、θ１（０）＝０としてある。第６図からも明らかなように、時間Δｔ＋ｎ・π／ω１で複素ベクトルｓ１およびｓ２の位相が一致し（ｎ＝０，１，２，…）、その時の複素ベクトルｓ１およびｓ２の位相はθ１（Δｔ）（ｎ＝０，２，４…）あるいはθ１（Δｔ）＋π（ｎ＝１，３，５…）である。
歪み成分位相測定部６０は、位相取得部４０の取得結果に基づき、一致時間Δｔにおける歪み成分＋３ω１の位相θ３（Δｔ）を測定する。一致時間Δｔは、一致時間・位相測定部５０から取得する。なお、他の歪み成分（例えば、−３ω１、±５ω１）の位相θ４、θ５、θ６も同様に取得する。そこで、位相θ３（Δｔ）の測定法を例にとって、歪み位相の測定法を説明する。他の歪み位相の測定法も同様である。
歪み成分＋３ω１の複素ベクトルｓ３は下記の式のように表される。
上記の式から明らかなように、複素ベクトルｓ１が１回転すると、複素ベクトルｓ３が３回転する。複素ベクトルｓ１が１／２回転すると、複素ベクトルｓ３が３／２回転する。
よって、複素ベクトルｓ１が位相θ１（Δｔ）から１回転すると、複素ベクトルｓ３が３回転するので、複素ベクトルｓ３の位相は元に戻る。よって、複素ベクトルｓ１が位相θ１（Δｔ）からｎ回転すると（ｎ＝１，２，…）、複素ベクトルｓ３の位相は、一致時間Δｔにおける歪み成分＋３ω１の位相θ３（Δｔ）に戻る。
また、複素ベクトルｓ１が位相θ１（Δｔ）から１／２回転すると、複素ベクトルｓ３が３／２回転するので、複素ベクトルｓ３の位相はπ進む。よって、複素ベクトルｓ１が位相θ１（Δｔ）＋πになると、複素ベクトルｓ３の位相は、θ３（Δｔ）＋πになる。
複素ベクトルｓ１の位相θ１、複素ベクトルｓ２の位相θ２および複素ベクトルｓ３の位相θ３の時間ｔとの関係をグラフに表したものが第７図である。なお、第７図においては、θ１およびθ２は一点鎖線、θ３は実線で図示している。第７図からも明らかなように、時間Δｔ＋ｎ・π／ω１（ｎ＝０，２，４…）で複素ベクトルｓ３の位相がθ３（Δｔ）となり、時間Δｔ＋ｎ・π／ω１（ｎ＝１，３，５…）で複素ベクトルｓ３の位相がθ３（Δｔ）＋πとなる。
このように、複素ベクトルｓ１およびｓ２が一致する位相はθ１（Δｔ）あるいはθ１（Δｔ）＋πといった一定の値をとる。しかも、複素ベクトルｓ１およびｓ２が一致したときの複素ベクトルｓ３の位相もまたθ３（Δｔ）あるいはθ３（Δｔ）＋πといった一定の値をとる。よって、入力周波数成分±ω１の位相を表す値としてθ１（Δｔ）を、歪み成分＋３ω１の位相を表す値としてθ３（Δｔ）を測定することは有意義である。
なお、複素ベクトルｓ１およびｓ２が一致する位相に対する、複素ベクトルｓ１およびｓ２が一致したときの複素ベクトルｓ３の相対位相は、一定の値θ３（Δｔ）−θ１（Δｔ）をとる。
また、複素ベクトルｓ１およびｓ２が一致したときのθ４、θ５、θ６、…もまた一定の値をとる。よって、複素ベクトルｓ１およびｓ２が一致したときのθ４、θ５、θ６、…の相対位相は、一定の値θｎ（Δｔ）−θ１（Δｔ）をとる（ｎ＝４，５，６，…）。
表示部７０は、一致時間・位相測定部５０の測定結果θ１（Δｔ）および歪み成分位相測定部６０の測定結果θ３（Δｔ）等を表示する。
第８図は、表示部７０の表示態様を示す図である。表示部７０は、入力周波数成分＋ω１および歪み成分成分±３ω１を表示する。ただし、入力周波数成分および歪み成分の位相を角度、入力周波数成分および歪み成分の振幅を長さとするベクトルを表示する。なお、入力周波数成分＋ω１の角度は０度とする。また、歪み成分成分±５ω１は、振幅が小さいので、ほとんど原点に重なってしまい、表示できない。
第９図は、表示部７０の表示態様の変形例を示す図である。入力周波数成分および歪み成分の振幅の対数を長さとするベクトルを表示する点が、第８図に示す例と異なる。具体的には、振幅スケールをｄＢｃに対数圧縮（キャリアを基本信号の低周波成分とした）する（例えば、振幅のフルレンジを５ｄＢｃ、原点を−８０ｄＢｃとする）。これにより、歪み成分成分±５ω１についても、表示できるようになる。
次に、第一の実施形態の動作を説明する。
まず、第一発振器１２から出力された周波数ω１０の信号と、第二発振器１４から出力された周波数ω２０の信号とが、加算器１６により加算され、入力信号として増幅器２０に与えられる。入力信号の周波数スペクトルは第２図（ａ）に示すようなものである。
入力信号は増幅器２０により増幅される。ただし、増幅器２０は非線形回路の一種であり、周波数ω１０および周波数ω２０の成分のみならず、歪み成分（周波数ω３０および周波数ω４０の成分など）も出力されてしまう（第２図（ｂ）参照）。
増幅器２０の出力は位相測定装置１に与えられる。位相測定装置１は、増幅器２０の出力を測定するためのものである。
まず、増幅器２０の出力は、乗算器３４ａ、３４ｂにより、ローカル周波数ωｃによって直交変換される。ローカル周波数設定部３６が、ローカル周波数ωｃを、ω０−ωｓｅｐとする。ついで、ローカル周波数設定部３６が、ローカル周波数ωｃを、ω０＋ωｓｅｐとする。
乗算器３４ａおよび乗算器３４ｂの出力は、複素ＦＦＴ部４６に与えられる。複素ＦＦＴ部４６は複素高速フーリエ変換を行い、入力周波数成分（±ω１）および歪み成分（＋３ω１など）の複素ベクトルを得る。位相決定部４８は、複素ベクトルを受け、各成分の位相を決定する。
位相決定部４８の出力の内、入力周波数成分＋ω１の位相θ１および入力周波数成分−ω１の位相θ２を受けて、一致時間・位相測定部５０が、θ１とθ２とが最初に一致する一致時間Δｔおよびその時の位相θ１（Δｔ）（＝θ２（Δｔ））を測定する（第６図参照）。
位相決定部４８の出力の内、歪み成分＋３ω１の位相θ３などを受け、さらに、一致時間・位相測定部５０から一致時間Δｔを受け、歪み成分位相測定部６０が、一致時間Δｔにおける歪み成分＋３ω１の位相θ３（Δｔ）などを測定する（第７図参照）。
表示部７０は、一致時間・位相測定部５０の測定結果θ１（Δｔ）および歪み成分位相測定部６０の測定結果θ３（Δｔ）などを表示する。
第一の実施形態によれば、入力周波数成分±ω１の位相を表す値として有意義なθ１（Δｔ）を一致時間・位相測定部５０により測定する。さらに、歪み成分＋３ω１などの位相を表す値として有意義なθ３（Δｔ）などを歪み成分位相測定部６０により測定する。さらに、θ１（Δｔ）およびθ３（Δｔ）などを表示部７０により表示する。よって、増幅器２０から出力される信号の歪みおよび入力周波数成分の位相を表す値として有意義な値を測定し、かつ表示することができる。
さらに、第一の実施形態によれば、Ａ／Ｄ変換器３２が対応可能な周波数帯域ＢＷ＞３ωｓｅｐでよいので、ＢＷが一定とすれば、θ１、θ２、θ３、θ４、θ５およびθ６をまとめて計測する場合（ＢＷ＞５ωｓｅｐ）と比べて、ωｓｅｐをより大きくとることができる。
第二の実施形態
第二の実施形態は、ローカル周波数ωｃの設定が三段階（ωｃ＝ω０、ωｃ＝ω０−１．５ωｓｅｐ、ωｃ＝ω０＋１．５ωｓｅｐ）である点で、ローカル周波数ωｃの設定が二段階（ωｃ＝ω０−ωｓｅｐ、ωｃ＝ω０＋ωｓｅｐ）である第一の実施形態と異なる。
第１０図は、第二の実施形態にかかる増幅器測定システムの構成を示すブロック図である。増幅器測定システムは、入力信号生成部１０、増幅器（測定対象回路）２０、Ａ／Ｄ変換器３２、乗算器３４ａ、３４ｂ、ローカル周波数設定部３６、９０度移相器３８、位相取得部４０、一致時間・位相測定部５０、歪み成分位相測定部６０、表示部７０を備える。以下、第一の実施形態と同様な部分は同じ番号を付して説明を省略する。
入力信号生成部１０、増幅器（測定対象回路）２０、Ａ／Ｄ変換器３２、乗算器３４ａ、３４ｂおよび９０度移相器３８は、第一の実施形態と同様であり説明を省略する。
ローカル周波数設定部３６は、直交変換のためのローカル周波数ωｃを設定する。ローカル周波数ωｃの設定法を第１２図に示す。第１２図においては、周波数−５ω１〜５ω１の信号の位相の測定を前提としている。なお、ω１−（−ω１）＝２ω１＝ωｓｅｐとする。まず、第１２図（ａ）に示すように、ローカル周波数ωｃ＝ω０とする。次に、第１２図（ｂ）に示すように、ローカル周波数ωｃ＝ω０−１．５ωｓｅｐとする。これは、ω０＝０とすれば、ωｃ＝（−ω１＋（−５ω１））／２＝−３ω１と同じことである。最後に、第１２図（ｃ）に示すように、ローカル周波数ωｃ＝ω０＋１．５ωｓｅｐとする。これは、ω０＝０とすれば、ωｃ＝（ω１＋５ω１）／２＝３ω１と同じことである。
位相取得部４０は、乗算器３４ａ、３４ｂの出力における入力周波数成分（±ω１）および歪み成分（＋３ω１など）の位相を取得する。位相取得部４０の構成は、第一の実施形態と同様である（第４図参照）。位相取得部４０は、周波数シフト部４４、複素ＦＦＴ（高速フーリエ変換）部４６、位相決定部４８を有する。周波数シフト部４４および複素ＦＦＴ（高速フーリエ変換）部４６は、第一の実施形態と同様であり説明を省略する。
位相決定部４８は、まず、第１２図（ａ）を参照して、θ１およびθ２を決定する。このとき、ローカル周波数設定部３６が設定するローカル周波数ωｃを、ω０とする（第１０図の（１）参照）。
このような場合、ローカル周波数ωｃを中心として、−ω１から＋ω１までの帯域を測定できればよい。よって、Ａ／Ｄ変換器３２が対応可能な周波数帯域ＢＷは、ＢＷ＞＋ω１−（−ω１）＝２ω１＝ωｓｅｐであればよい。
次に、第１２図（ｂ）を参照して、θ２、θ４およびθ６を決定する（第１０図の（２）参照）。このとき、ローカル周波数設定部３６が設定するローカル周波数ωｃを、ω０−１．５ωｓｅｐとする。
このような場合、ローカル周波数ωｃを中心として、−５ω１から−ω１までの帯域を測定できればよい。よって、Ａ／Ｄ変換器３２が対応可能な周波数帯域ＢＷは、ＢＷ＞−５ω１−（−ω１）＝４ω１＝２ωｓｅｐであればよい。
最後に、第１２図（ｃ）を参照して、θ１、θ３およびθ５を決定する（第１０図の（３）参照）。このとき、ローカル周波数設定部３６が設定するローカル周波数ωｃを、ω０＋１．５ωｓｅｐとする。
このような場合、ローカル周波数ωｃを中心として、＋ω１から＋５ω１までの帯域を測定できればよい。よって、Ａ／Ｄ変換器３２が対応可能な周波数帯域ＢＷは、ＢＷ＞＋５ω１−ω１＝４ω１＝２ωｓｅｐであればよい。
なお、θ１、θ２、θ３、θ４、θ５およびθ６をまとめて計測する場合は、−５ω１から＋５ω１までの帯域を測定できる必要がある。よって、Ａ／Ｄ変換器３２が対応可能な周波数帯域ＢＷは、ＢＷ＞＋５ω１−（−５ω１）＝１０ω１＝５ωｓｅｐとなる。
よって、第二の実施形態のように、θ１およびθ２を決定し、次にθ２、θ４およびθ６を決定し、最後に、θ１、θ３およびθ５を決定するようにすれば、ＢＷ＞２ωｓｅｐでよいので、ＢＷが一定とすれば、ωｓｅｐをより大きくとることができる。
第１図に戻り、一致時間・位相測定部５０は、位相取得部４０の取得結果に基づき、入力周波数成分＋ω１の位相θ１と、入力周波数成分−ω１の位相θ２とが最初に一致する一致時間Δｔおよびその時の位相θ１（Δｔ）（＝θ２（Δｔ））を測定する。
第１１図は、一致時間・位相測定部５０の構成を示す機能ブロック図である。一致時間・位相測定部５０は、一致位相測定部５２、一致時間測定部５４を有する。
一致位相測定部５２は、ローカル周波数ωｃ＝ω０とした場合の、入力周波数成分＋ω１の位相θ１と、入力周波数成分−ω１の位相θ２とが一致したときの一致位相θ１（Δｔ）を測定する。
一致時間測定部５４は、ローカル周波数ωｃをω０−１．５ωｓｅｐとしたときのθ２がθ１（Δｔ）と一致する時刻Δｔ２およびローカル周波数ωｃをω０＋１．５ωｓｅｐとしたときのθ１がθ１（Δｔ）と一致する時刻Δｔ３を測定する。
歪み成分位相測定部６０は、位相取得部４０の取得結果に基づき、一致時間Δｔ２、Δｔ３における歪み成分＋３ω１の位相θ３（Δｔ３）などを測定する。一致時間Δｔ２、Δｔ３は、一致時間・位相測定部５０から取得する。なお、他の歪み成分（例えば、−３ω１、±５ω１）の位相θ４、θ５、θ６も同様に取得する。
すなわち、ローカル周波数ωｃをω０−１．５ωｓｅｐとしたときのθ２がθ１（Δｔ）と一致する時刻Δｔ２（この時刻において、θ２がθ１と一致する）における歪み成分−３ω１、−５ω１の位相θ４、θ６を測定する。さらに、ローカル周波数ωｃをω０＋１．５ωｓｅｐとしたときのθ１がθ１（Δｔ）と一致する時刻Δｔ３（この時刻において、θ２がθ１と一致する）における歪み成分＋３ω１、＋５ω１の位相θ３、θ５を測定する。
歪み位相の測定法の詳細は第一の実施形態と同様であるため、説明を省略する。
表示部７０は、一致時間・位相測定部５０の測定結果θ１（Δｔ）および歪み成分位相測定部６０の測定結果θ３（Δｔ３）等を表示する。表示部７０の表示態様は第一の実施形態と同様である。
次に、第二の実施形態の動作を説明する。
まず、第一発振器１２から出力された周波数ω１０の信号と、第二発振器１４から出力された周波数ω２０の信号とが、加算器１６により加算され、入力信号として増幅器２０に与えられる。入力信号の周波数スペクトルは第２図（ａ）に示すようなものである。
入力信号は増幅器２０により増幅される。ただし、増幅器２０は非線形回路の一種であり、周波数ω１０および周波数ω２０の成分のみならず、歪み成分（周波数ω３０および周波数ω４０の成分など）も出力されてしまう（第２図（ｂ）参照）。
増幅器２０の出力は位相測定装置１に与えられる。位相測定装置１は、増幅器２０の出力を測定するためのものである。
まず、増幅器２０の出力は、乗算器３４ａ、３４ｂにより、ローカル周波数ωｃによって直交変換される。ローカル周波数設定部３６が、ローカル周波数ωｃを、ω０とする。ついで、ローカル周波数設定部３６が、ローカル周波数ωｃを、ω０−１．５ωｓｅｐとする。最後に、ローカル周波数設定部３６が、ローカル周波数ωｃを、ω０＋１．５ωｓｅｐとする。
乗算器３４ａおよび乗算器３４ｂの出力は、複素ＦＦＴ部４６に与えられる。複素ＦＦＴ部４６は複素高速フーリエ変換を行い、入力周波数成分（±ω１）および歪み成分（＋３ω１など）の複素ベクトルを得る。位相決定部４８は、複素ベクトルを受け、各成分の位相を決定する。
位相決定部４８の出力の内、入力周波数成分＋ω１の位相θ１および入力周波数成分−ω１の位相θ２を受けて、一致時間・位相測定部５０が、θ１とθ２とが最初に一致する一致時間Δｔおよびその時の位相θ１（Δｔ）（＝θ２（Δｔ））を測定する。
位相決定部４８の出力の内、歪み成分＋３ω１の位相θ３などを受け、さらに、一致時間・位相測定部５０から一致時間Δｔ２、Δｔ３を受け、歪み成分位相測定部６０が、一致時間Δｔ２、Δｔ３における歪み成分＋３ω１の位相θ３（Δｔ３）などを測定する。
表示部７０は、一致時間・位相測定部５０の測定結果θ１（Δｔ）および歪み成分位相測定部６０の測定結果θ３（Δｔ３）などを表示する。
第二の実施形態によれば、第一の実施形態と同様な効果を奏する。
さらに、第二の実施形態によれば、Ａ／Ｄ変換器３２が対応可能な周波数帯域ＢＷ＞２ωｓｅｐでよいので、ＢＷが一定とすれば、θ１、θ２、θ３、θ４、θ５およびθ６をまとめて計測する場合（ＢＷ＞５ωｓｅｐ）と比べて、ωｓｅｐをより大きくとることができる。
第三の実施形態
第三の実施形態は、第二の実施形態において、ローカル周波数設定部３６がローカル周波数ωｃをω０からω０−１．５ωｓｅｐ（ω０＋１．５ωｓｅｐ）に変更した場合に、θ１およびθ２が再現できるように、共通参照信号源８０、位相変化量取得部９０および歪み成分位相補正部９２を設けたものである。
第１３図は、第三の実施形態にかかる増幅器測定システムの構成を示すブロック図である。増幅器測定システムは、入力信号生成部１０、増幅器（測定対象回路）２０、Ａ／Ｄ変換器３２、乗算器３４ａ、３４ｂ、ローカル周波数設定部３６、９０度移相器３８、位相取得部４０、一致時間・位相測定部５０、歪み成分位相測定部６０、表示部７０、共通参照信号源８０、位相変化量取得部９０および歪み成分位相補正部９２を備える。以下、第二の実施形態と同様な部分は同じ番号を付して説明を省略する。
入力信号生成部１０、増幅器（測定対象回路）２０、Ａ／Ｄ変換器３２、乗算器３４ａ、３４ｂ、ローカル周波数設定部３６、９０度移相器３８、位相取得部４０、一致時間・位相測定部５０、歪み成分位相測定部６０および表示部７０は、第二の実施形態と同様であり説明を省略する。ただし、一致時間・位相測定部５０の一致時間測定部５４については、後述する。
共通参照信号源８０は、入力信号生成部１０およびＡ／Ｄ変換器３２に共通する共通参照信号を与える。入力信号生成部１０は、共通参照信号に基づき、入力信号の生成タイミングを決定する。Ａ／Ｄ変換器３２は、共通参照信号に基づき、サンプリングクロックおよびトリガ信号の生成タイミングを決定する。なお、トリガ信号の生成タイミングは、入力信号の一周期の整数倍と同じ周期となるようにする。
位相変化量取得部９０は、位相取得部４０が位相を取得する成分を変更する度に、その変更により変化した入力周波数成分の最高周波数成分θ１または最低周波数成分θ２の位相変化量を取得する。
具体的には、位相取得部４０が位相を取得する成分をθ１およびθ２とした場合に、θ１（０）およびθ２（０）を位相取得部４０から取得する。
そして、位相取得部４０が位相を取得する成分をθ２、θ４およびθ６に変更した場合に、θ２（Ｔ１）を位相取得部４０から取得する。ただし、Ｔ１は、θ２（Ｔ１）＝θ２（０）となるような値（Ｔ１＝２ｎπ／ω１、ｎは正の整数）である。しかし、位相取得部４０が位相を取得する成分を変更すると誤差が生じてしまい、θ２（Ｔ１）＝θ２（０）とならない。誤差をΔθ２とすると、θ２（Ｔ１）＝θ２（０）＋Δθ２となる。そこで、Δθ２＝θ２（Ｔ１）−θ２（０）としてΔθ２を求め、一致時間測定部５４および歪み成分位相補正部９２に与える。
さらに、位相取得部４０が位相を取得する成分をθ１、θ３およびθ５に変更した場合に、θ１（Ｔ２）を位相取得部４０から取得する。ただし、Ｔ２は、θ１（Ｔ２）＝θ１（０）となるような値（Ｔ２＝２ｎπ／ω１、ｎは正の整数）である。しかし、位相取得部４０が位相を取得する成分を変更すると誤差が生じてしまい、θ１（Ｔ２）＝θ１（０）とならない。誤差をΔθ１とすると、θ１（Ｔ２）＝θ１（０）＋Δθ１となる。そこで、Δθ１＝θ１（Ｔ２）−θ１（０）としてΔθ１を求め、一致時間測定部５４および歪み成分位相補正部９２に与える。
一致時間測定部５４は、位相変化量取得部９０から誤差Δθ１、Δθ２を得て、ローカル周波数ωｃをω０−１．５ωｓｅｐとしたときのθ２およびローカル周波数ωｃをω０＋１．５ωｓｅｐとしたときのθ１を補正する。すなわち、誤差Δθ２、Δθ１を減じる。そして、誤差Δθ２、Δθ１を減じたθ２、θ１が、θ１（Δｔ）と一致する時刻Δｔを測定する。
歪み成分位相補正部９２は、位相決定部４８からθ４およびθ６、θ３およびθ５を受ける。そして、θ４およびθ６からは誤差Δθ２を減じ、θ３およびθ５からは誤差Δθ１を減じて、歪み成分位相測定部６０に与る。
次に、第三の実施形態の動作を説明する。
まず、第一発振器１２から出力された周波数ω１０の信号と、第二発振器１４から出力された周波数ω２０の信号とが、加算器１６により加算され、入力信号として増幅器２０に与えられる。入力信号の周波数スペクトルは第２図（ａ）に示すようなものである。
入力信号は増幅器２０により増幅される。ただし、増幅器２０は非線形回路の一種であり、周波数ω１０および周波数ω２０の成分のみならず、歪み成分（周波数ω３０および周波数ω４０の成分など）も出力されてしまう（第２図（ｂ）参照）。
増幅器２０の出力は位相測定装置１に与えられる。位相測定装置１は、増幅器２０の出力を測定するためのものである。
まず、増幅器２０の出力は、乗算器３４ａ、３４ｂにより、ローカル周波数ωｃによって直交変換される。ローカル周波数設定部３６が、ローカル周波数ωｃを、ω０とする。ついで、ローカル周波数設定部３６が、ローカル周波数ωｃを、ω０−１．５ωｓｅｐとする。最後に、ローカル周波数設定部３６が、ローカル周波数ωｃを、ω０＋１．５ωｓｅｐとする。
乗算器３４ａおよび乗算器３４ｂの出力は、複素ＦＦＴ部４６に与えられる。複素ＦＦＴ部４６は複素高速フーリエ変換を行い、入力周波数成分（±ω１）および歪み成分（＋３ω１など）の複素ベクトルを得る。位相決定部４８は、複素ベクトルを受け、各成分の位相を決定する。
位相変化量取得部９０は、位相決定部４８からθ１（０）、θ２（０）、θ２（Ｔ１）およびθ１（Ｔ２）を取得する。そして、誤差Δθ２＝θ２（Ｔ１）−θ２（０）としてΔθ２を求め、誤差Δθ１＝θ１（Ｔ２）−θ１（０）としてΔθ１を求める。誤差Δθ１、Δθ２は一致時間測定部５４に与えられる。
位相決定部４８の出力の内、入力周波数成分＋ω１の位相θ１および入力周波数成分−ω１の位相θ２を受けて、一致時間・位相測定部５０が、θ１とθ２とが最初に一致する一致時間Δｔおよびその時の位相θ１（Δｔ）（＝θ２（Δｔ））を測定する。なお、一致時間測定部５４は、位相変化量取得部９０から与えられた誤差Δθ１、Δθ２により、ローカル周波数ωｃをω０−１．５ωｓｅｐとしたときのθ２およびローカル周波数ωｃをω０＋１．５ωｓｅｐとしたときのθ１を補正する。すなわち、誤差Δθ２、Δθ１を減じる。
位相決定部４８の出力の内、歪み成分＋３ω１の位相θ３などを歪み成分位相補正部９２が受ける。歪み成分位相補正部９２には、位相変化量取得部９０から誤差Δθ１、Δθ２が与えられる。歪み成分位相補正部９２は、θ４およびθ６からは誤差Δθ２を減じ、θ３およびθ５からは誤差Δθ１を減じて、歪み成分位相測定部６０に与える。
さらに、歪み成分位相測定部６０が、一致時間・位相測定部５０から一致時間Δｔを受け、一致時間Δｔにおける歪み成分＋３ω１の位相θ３（Δｔ）などを測定する。
表示部７０は、一致時間・位相測定部５０の測定結果θ１（Δｔ）および歪み成分位相測定部６０の測定結果θ３（Δｔ）などを表示する。
第三の実施形態によれば、第二の実施形態と同様な効果を奏する。
さらに、第三の実施形態によれば、共通参照信号源８０により、位相取得部４０が位相を取得する成分を変更する度に、その変更により変化した入力周波数成分の最高周波数成分θ１または最低周波数成分θ２の位相変化量（誤差Δθ１、Δθ２）を少なくすることができる。
さらに、位相変化量取得部９０により、位相取得部４０が位相を取得する成分を変更する度に、その変更により変化した入力周波数成分の最高周波数成分θ１または最低周波数成分θ２の位相変化量（誤差Δθ１、Δθ２）を取得できる。取得された誤差Δθ１、Δθ２は、一致時間測定部５４および歪み成分位相補正部９２により用いられ、ローカル周波数ωｃをω０−１．５ωｓｅｐとしたときのθ２、θ４、θ６およびローカル周波数ωｃをω０＋１．５ωｓｅｐとしたときのθ１、θ３、θ５を補正できる。よって、誤差Δθ１、Δθ２により歪み成分の位相の測定に誤差を生じない。
第四の実施形態
第四の実施形態は、第三の実施形態を、７次以上の歪みの位相を測定できるように改良したものである。
第１４図は、第四の実施形態にかかる増幅器測定システムの構成を示すブロック図である。増幅器測定システムは、入力信号生成部１０、増幅器（測定対象回路）２０、Ａ／Ｄ変換器３２、乗算器３４ａ、３４ｂ、ローカル周波数設定部３６、９０度移相器３８、位相取得部４０、一致時間・位相測定部５０、歪み成分位相測定部６０、表示部７０、共通参照信号源８０、位相変化量取得部９０および歪み成分位相補正部９２を備える。以下、第三の実施形態と同様な部分は同じ番号を付して説明を省略する。
入力信号生成部１０、増幅器（測定対象回路）２０、Ａ／Ｄ変換器３２および乗算器３４ａ、３４ｂは、第三の実施形態と同様であり説明を省略する。
ローカル周波数設定部３６は、直交変換のためのローカル周波数ωｃを設定する。ローカル周波数ωｃの設定法を第１５図および第１６図に示す。なお、ω１−（−ω１）＝２ω１＝ωｓｅｐとする。
まず、第１５図（ａ）に示すように、ローカル周波数ωｃ＝ω０とする。次に、第１５図（ｂ）に示すように、ローカル周波数ωｃ＝ω０−１．５ωｓｅｐとする。これは、ω０＝０とすれば、ωｃ＝（−ω１＋（−５ω１））／２＝−３ω１と同じことである。そして、第１５図（ｃ）に示すように、ローカル周波数ωｃ＝ω０−２．５ωｓｅｐとする。これは、ω０＝０とすれば、ωｃ＝（（−３ω１）＋（−７ω１））／２＝−５ω１と同じことである。
さらに、第１６図（ａ）に示すように、ローカル周波数ωｃ＝ω０＋１．５ωｓｅｐとする。これは、ω０＝０とすれば、ωｃ＝（ω１＋５ω１）／２＝−３ω１と同じことである。最後に、第１６図（ｂ）に示すように、ローカル周波数ωｃ＝ω０＋２．５ωｓｅｐとする。これは、ω０＝０とすれば、ωｃ＝（３ω１＋７ω１）／２＝５ω１と同じことである。
なお、ローカル周波数ωｃは、位相決定部４８が位相取得の対象とする信号の周波数の最高値と最低値との平均となる。例えば、第１６図（ｂ）を参照すると、θ３、θ５およびθ７を取得することとなる。このとき、ローカル周波数設定部３６が設定するローカル周波数ωｃは、位相決定部４８が位相取得の対象とする信号の周波数の最高値７ω１と最低値３ω１との平均５ω１となる。
位相取得部４０は、乗算器３４ａ、３４ｂの出力における入力周波数成分（±ω１）および歪み成分（＋３ω１など）の位相を取得する。位相取得部４０の構成は、第一の実施形態と同様である（第４図参照）。位相取得部４０は、周波数シフト部４４、複素ＦＦＴ（高速フーリエ変換）部４６、位相決定部４８を有する。周波数シフト部４４および複素ＦＦＴ（高速フーリエ変換）部４６は、第一の実施形態と同様であり説明を省略する。
位相決定部４８は、まず、第１５図（ａ）を参照して、θ１およびθ２を決定する。このとき、ローカル周波数設定部３６が設定するローカル周波数ωｃを、ω０とする。
このような場合、ローカル周波数ωｃを中心として、−ω１から＋ω１までの帯域を測定できればよい。よって、Ａ／Ｄ変換器３２が対応可能な周波数帯域ＢＷは、ＢＷ＞＋ω１−（−ω１）＝２ω１＝ωｓｅｐであればよい。
次に、第１５図（ｂ）を参照して、θ２、θ４およびθ６を決定する。このとき、ローカル周波数設定部３６が設定するローカル周波数ωｃを、ω０−１．５ωｓｅｐとする。
このような場合、ローカル周波数ωｃを中心として、−５ω１から−ω１までの帯域を測定できればよい。よって、Ａ／Ｄ変換器３２が対応可能な周波数帯域ＢＷは、ＢＷ＞−５ω１−（−ω１）＝４ω１＝２ωｓｅｐであればよい。
そして、第１５図（ｃ）を参照して、θ４、θ６およびθ８を決定する。このとき、ローカル周波数設定部３６が設定するローカル周波数ωｃを、ω０−２．５ωｓｅｐとする。
このような場合、ローカル周波数ωｃを中心として、−７ω１から−３ω１までの帯域を測定できればよい。よって、Ａ／Ｄ変換器３２が対応可能な周波数帯域ＢＷは、ＢＷ＞−７ω１−（−３ω１）＝４ω１＝２ωｓｅｐであればよい。
さらに、第１６図（ａ）を参照して、θ１、θ３およびθ５を決定する。このとき、ローカル周波数設定部３６が設定するローカル周波数ωｃを、ω０＋１．５ωｓｅｐとする。
このような場合、ローカル周波数ωｃを中心として、＋ω１から＋５ω１までの帯域を測定できればよい。よって、Ａ／Ｄ変換器３２が対応可能な周波数帯域ＢＷは、ＢＷ＞＋５ω１−ω１＝４ω１＝２ωｓｅｐであればよい。
最後に、第１６図（ｂ）を参照して、θ３、θ５およびθ７を決定する。このとき、ローカル周波数設定部３６が設定するローカル周波数ωｃを、ω０＋２．５ωｓｅｐとする。
このような場合、ローカル周波数ωｃを中心として、＋３ω１から＋７ω１までの帯域を測定できればよい。よって、Ａ／Ｄ変換器３２が対応可能な周波数帯域ＢＷは、ＢＷ＞＋７ω１−３ω１＝４ω１＝２ωｓｅｐであればよい。
なお、θ１、θ２、θ３、θ４、θ５、θ６、θ７およびθ８をまとめて計測する場合は、−７ω１から＋７ω１までの帯域を測定できる必要がある。よって、Ａ／Ｄ変換器３２が対応可能な周波数帯域ＢＷは、ＢＷ＞＋７ω１−（−７ω１）＝１４ω１＝７ωｓｅｐとなる。
よって、第四の実施形態のように、θ１およびθ２を決定し、θ２、θ４、θ６を決定し、θ４、θ６、θ８を決定し、θ１、θ３、θ５を決定し、最後に、θ３、θ５、θ７を決定するようにすれば、ＢＷ＞２ωｓｅｐでよいので、ＢＷが一定とすれば、ωｓｅｐをより大きくとることができる。
９０度移相器３８、位相取得部４０、一致時間・位相測定部５０、歪み成分位相測定部６０、表示部７０および共通参照信号源８０は、第三の実施形態と同様であり説明を省略する。たたし、一致時間・位相測定部５０の一致時間測定部５４については、後述する。
位相変化量取得部９０は、位相取得部４０が位相を取得する成分をθ２、θ４、θ６に、あるいはθ１、θ３、θ５に変更するときに、その変更により変化した入力周波数成分の最高周波数成分θ１または最低周波数成分θ２の位相変化量を取得する。これは、第三の実施形態と同様である。
さらに、位相変化量取得部９０は、位相取得部４０が位相を取得する成分をθ４、θ６、θ８に変更するときに、その変更により変化した歪み成分の位相θ４の位相変化量を取得する。
具体的には、位相取得部４０が位相を取得する成分をθ２、θ４、θ６とした場合に、θ４（Ｔ１）を位相取得部４０から取得する。
そして、位相取得部４０が位相を取得する成分をθ４、θ６およびθ８に変更した場合に、θ４（Ｔ３）を位相取得部４０から取得する。ただし、Ｔ３は、θ４（Ｔ１）＝θ４（Ｔ３）となるような値である。しかし、位相取得部４０が位相を取得する成分を変更すると誤差が生じてしまい、θ４（Ｔ１）＝θ４（Ｔ３）とならない。誤差をΔθ４とすると、θ４（Ｔ３）＝θ４（Ｔ１）＋Δθ４となる。そこで、Δθ４＝θ４（Ｔ３）−θ４（Ｔ１）としてΔθ４を求め、一致時間測定部５４および歪み成分位相補正部９２に与える。
しかも、位相変化量取得部９０は、位相取得部４０が位相を取得する成分をθ３、θ５、θ７に変更するときに、その変更により変化した歪み成分の位相θ３の位相変化量を取得する。
具体的には、位相取得部４０が位相を取得する成分をθ１、θ３、θ５とした場合に、θ３（Ｔ２）を位相取得部４０から取得する。
そして、位相取得部４０が位相を取得する成分をθ３、θ５およびθ７に変更した場合に、θ３（Ｔ４）を位相取得部４０から取得する。ただし、Ｔ４は、θ３（Ｔ４）＝θ３（Ｔ２）となるような値である。しかし、位相取得部４０が位相を取得する成分を変更すると誤差が生じてしまい、θ３（Ｔ４）＝θ３（Ｔ２）とならない。誤差をΔθ３とすると、θ３（Ｔ４）＝θ３（Ｔ２）＋Δθ３となる。そこで、Δθ３＝θ３（Ｔ４）−θ３（Ｔ２）としてΔθ３を求め、一致時間測定部５４および歪み成分位相補正部９２に与える。
一致時間測定部５４は、位相変化量取得部９０から誤差Δθ１、Δθ２を得て、ローカル周波数ωｃをω０−１．５ωｓｅｐとしたときのθ２およびローカル周波数ωｃをω０＋１．５ωｓｅｐとしたときのθ１を補正する。すなわち、誤差Δθ２、Δθ１を減じる。そして、誤差Δθ２、Δθ１を減じたθ２、θ１が、θ１（Δｔ）と一致する時刻Δｔを測定する。
さらに、一致時間測定部５４は、位相変化量取得部９０から誤差Δθ３、Δθ４を得て、ローカル周波数ωｃをω０−２．５ωｓｅｐとしたときのθ４およびローカル周波数ωｃをω０＋２．５ωｓｅｐとしたときのθ３を補正する。すなわち、誤差Δθ４、Δθ３を減じる。また、一致時間測定部５４は、歪み成分位相測定部６０から、一致時間Δｔにおける位相θ４、θ３を取得する。
そして、一致時間測定部５４は、一致時間Δｔにおける位相θ４に、ローカル周波数ωｃをω０−２．５ωｓｅｐとしたときのθ４から誤差Δθ４を減じた値が一致する時刻Δｔを測定する。さらに、一致時間測定部５４は、一致時間Δｔにおける位相θ３に、ローカル周波数ωｃをω０＋２．５ωｓｅｐとしたときのθ３から誤差Δθ３を減じた値が一致する時刻Δｔを測定する。
歪み成分位相補正部９２は、位相決定部４８からθ４およびθ６、θ３およびθ５を受ける。そして、θ４およびθ６からは誤差Δθ２を減じ、θ３およびθ５からは誤差Δθ１を減じて、歪み成分位相測定部６０に与える。
さらに、歪み成分位相補正部９２は、位相決定部４８からθ４、θ６、θ８およびθ３、θ５、θ７を受ける。そして、θ４、θ６およびθ８からは誤差Δθ４を減じ、θ３、θ５およびθ７からは誤差Δθ３を減じて、歪み成分位相測定部６０に与える。
歪み成分位相測定部６０は、位相取得部４０の取得結果に基づき、一致時間Δｔにおける歪み成分の位相θ４、θ６、θ８およびθ３、θ５、θ７を測定する。
次に、第四の実施形態の動作を説明する。
まず、第一発振器１２から出力された周波数ω１０の信号と、第二発振器１４から出力された周波数ω２０の信号とが、加算器１６により加算され、入力信号として増幅器２０に与えられる。入力信号の周波数スペクトルは第２図（ａ）に示すようなものである。
入力信号は増幅器２０により増幅される。ただし、増幅器２０は非線形回路の一種であり、周波数ω１０および周波数ω２０の成分のみならず、歪み成分（周波数ω３０および周波数ω４０の成分など）も出力されてしまう（第２図（ｂ）参照）。
増幅器２０の出力は位相測定装置１に与えられる。位相測定装置１は、増幅器２０の出力を測定するためのものである。
まず、増幅器２０の出力は、乗算器３４ａ、３４ｂにより、ローカル周波数ωｃによって直交変換される。ローカル周波数設定部３６が、ローカル周波数ωｃを、ω０とする。ついで、ローカル周波数設定部３６が、ローカル周波数ωｃを、ω０−１．５ωｓｅｐ、ついでω０−２．５ωｓｅｐとする。そして、ローカル周波数設定部３６が、ローカル周波数ωｃを、ω０＋１．５ωｓｅｐとし、最後にω０＋２．５ωｓｅｐとする。
乗算器３４ａおよび乗算器３４ｂの出力は、複素ＦＦＴ部４６に与えられる。複素ＦＦＴ部４６は複素高速フーリエ変換を行い、入力周波数成分（±ω１）および歪み成分（＋３ω１など）の複素ベクトルを得る。位相決定部４８は、複素ベクトルを受け、各成分の位相を決定する。
位相変化量取得部９０は、位相決定部４８からθ１（０）、θ２（０）、θ２（Ｔ１）およびθ１（Ｔ２）を取得する。そして、誤差Δθ２＝θ２（Ｔ１）−θ２（０）としてΔθ２を求め、誤差Δθ１＝θ１（Ｔ２）−θ１（０）としてΔθ１を求める。誤差Δθ１、Δθ２は一致時間測定部５４に与えられる。
あるいは、位相変化量取得部９０は、誤差Δθ３、Δθ４を求めて、一致時間測定部５４に与える。
位相決定部４８の出力の内、入力周波数成分＋ω１の位相θ１および入力周波数成分−ω１の位相θ２を受けて、一致時間・位相測定部５０が、θ１とθ２とが最初に一致する一致時間Δｔおよびその時の位相θ１（Δｔ）（＝θ２（Δｔ））を測定する。
なお、一致時間測定部５４は、位相変化量取得部９０から与えられた誤差Δθ１、Δθ２により、ローカル周波数ωｃをω０−１．５ωｓｅｐとしたときのθ２およびローカル周波数ωｃをω０＋１．５ωｓｅｐとしたときのθ１を補正する。すなわち、誤差Δθ２、Δθ１を減じる。
そして、一致時間測定部５４は、一致時間Δｔにおける位相θ４に、ローカル周波数ωｃをω０−２．５ωｓｅｐとしたときのθ４から誤差Δθ４を減じた値が一致する時刻Δｔを測定する。さらに、一致時間測定部５４は、一致時間Δｔにおける位相θ３に、ローカル周波数ωｃをω０＋２．５ωｓｅｐとしたときのθ３から誤差Δθ３を減じた値が一致する時刻Δｔを測定する。
位相決定部４８の出力の内、歪み成分＋３ω１の位相θ３などを歪み成分位相補正部９２が受ける。歪み成分位相補正部９２には、位相変化量取得部９０から誤差Δθ１、Δθ２が与えられる。歪み成分位相補正部９２は、θ４およびθ６からは誤差Δθ２を減じ（θ２、θ４、θ６を測定する場合）、θ３およびθ５からは誤差Δθ１を減じて（θ１、θ３、θ５を測定する場合）、歪み成分位相測定部６０に与える。あるいは、歪み成分位相補正部９２は、θ４、θ６およびθ８からは誤差Δθ４を減じ（θ４、θ６およびθ８を測定する場合）、θ３、θ５およびθ７からは誤差Δθ３を減じて（θ３、θ５およびθ７を測定する場合）、歪み成分位相測定部６０に与える。
さらに、歪み成分位相測定部６０が、一致時間・位相測定部５０から一致時間Δｔを受け、一致時間Δｔにおける歪み成分＋３ω１の位相θ３（Δｔ）などを測定する。
表示部７０は、一致時間・位相測定部５０の測定結果θ１（Δｔ）および歪み成分位相測定部６０の測定結果θ３（Δｔ）などを表示する。
第四の実施形態によれば、第三の実施形態と同様な効果を奏する。
さらに、第四の実施形態によれば、７次歪みの位相（θ７、θ８）を計測することも可能である。なお、第四の実施形態によれば、７次以上の歪み（例えば、９次、１１次など）の位相の計測も同様に行える。以下に、９次歪み成分および１１次歪み成分の位相の計測を例にとって説明する。
９次歪みの高周波歪み成分の位相θ９、１１次歪みの高周波歪み成分の位相θ１１とする。７次歪みの高周波歪み成分の位相θ７は、θ３、θ５およびθ７の測定結果に基づき決定される（第１６図（ｂ）参照）。これと同様に、位相θ９は、θ５、θ７およびθ９の測定結果に基づき決定され、位相θ１１は、θ７、θ９およびθ１１の測定結果に基づき決定される。
また、９次歪みの低周波歪み成分の位相θ１０、１１次歪みの低周波歪み成分の位相θ１２とする。７次歪みの低周波歪み成分の位相θ８は、θ４、θ６およびθ８の測定結果に基づき決定される（第１５図（ｃ）参照）。これと同様に、位相θ１０は、θ６、θ８およびθ１０の測定結果に基づき決定され、位相θ１２は、θ８、θ１０およびθ１２の測定結果に基づき決定される。
また、上記の実施形態は、以下のようにして実現できる。ＣＰＵ、ハードディスク、メディア（フロッピー（登録商標）ディスク、ＣＤ−ＲＯＭなど）読み取り装置を備えたコンピュータのメディア読み取り装置に、上記の各部分（例えば一致時間・位相測定部５０および歪み成分位相測定部６０）を実現するプログラムを記録したメディアを読み取らせて、ハードディスクにインストールする。このような方法でも、上記の実施形態を実現できる。
第一の実施形態
第１図は、第一の実施形態にかかる増幅器測定システムの構成を示すブロック図である。増幅器測定システムは、入力信号生成部１０、増幅器（測定対象回路）２０、Ａ／Ｄ変換器３２、乗算器３４ａ、３４ｂ、ローカル周波数設定部３６、９０度移相器３８、位相取得部４０、一致時間・位相測定部５０、歪み成分位相測定部６０、表示部７０を備える。
入力信号生成部１０は、二つの入力周波数成分ω１、ω２を有する入力信号を生成する。入力信号生成部１０は、第一発振器１２、第二発振器１４、加算器１６を有する。第一発振器１２は、周波数ω１０の信号を生成する。第二発振器１４は、周波数ω２０の信号を生成する。加算器１６は、周波数ω１０の信号および周波数ω２０の信号を加算して出力する。加算器１６の出力が、入力信号である。入力信号は、増幅器２０に与えられる。
増幅器（測定対象回路）２０は、与えられた入力信号を増幅して出力する。増幅器２０の動作を第２図を参照して説明する。増幅器２０に与えられる入力信号の周波数スペクトルは、第２図（ａ）に示すように、周波数ω１０および周波数ω２０の成分を有する。増幅器２０は、入力信号を増幅して出力する。
増幅器２０の出力の周波数スペクトルは、第２図（ｂ）に示すようなものである。周波数ω１０および周波数ω２０の成分のレベルが上昇していることがわかる。しかし、増幅器２０を完全な線形回路とすることは困難なため、増幅器２０は非線形回路となってしまう。よって、周波数ω１０および周波数ω２０の成分の他に、周波数ω３０および周波数ω４０の成分（歪み成分という）が出力されてしまう。
ここで、周波数ω１０および周波数ω２０を平均した平均周波数ω０（＝（ω１０＋ω２０）／２）を０とした場合、増幅器２０の出力の周波数スペクトルは第２図（ｃ）のようになる。すなわち、ω１０がω１（＝ω１０−ω０）に、ω２０が−ω１（＝ω２０−ω０）に、ω３０が３ω１（＝ω３０−ω０）に、ω４０が−３ω１（＝ω４０−ω０）になる。なお、ω１＞−ω１なので、ω１が入力周波数成分の最高周波数成分、−ω１が入力周波数成分の最低周波数成分となる。
３ω１および−３ω１の成分を３次歪み成分という。歪み成分は３次に限らず、５次（５ω１および−５ω１）、７次（７ω１および−７ω１）、さらに高次の歪み成分が存在する。
位相測定装置１は、Ａ／Ｄ変換器３２、乗算器３４ａ、３４ｂ、ローカル周波数設定部３６、９０度移相器３８、位相取得部４０、一致時間・位相測定部５０、歪み成分位相測定部６０および表示部７０を備える。
Ａ／Ｄ変換器３２は、増幅器２０の出力をデジタル信号に変換する。なお、Ａ／Ｄ変換器３２が対応可能な周波数帯域をＢＷとする。
乗算器３４ａは、Ａ／Ｄ変換器３２の出力に、ローカル周波数設定部３６が出力したｃｏｓ（ωｃ・ｔ）を乗算して出力する。乗算器３４ｂは、Ａ／Ｄ変換器３２の出力に、９０度移相器３８が出力した−ｓｉｎ（ωｃ・ｔ）を乗算して出力する。乗算器３４ａ、３４ｂが、周波数ωｃによって、直交変換を行なうことになる。
ローカル周波数設定部３６は、直交変換のためのローカル周波数ωｃを設定する。ローカル周波数ωｃの設定法を第３図に示す。第３図においては、周波数−５ω１〜５ω１の信号の位相の測定を前提としている。よって、歪み成分の最高周波数は５ω１、最低周波数は−５ω１となる。なお、ω１−（−ω１）＝２ω１＝ωｓｅｐとする。まず、第３図（ａ）に示すように、ローカル周波数ωｃ＝ω０−ωｓｅｐとする。これは、ω０＝０とすれば、ωｃ＝（ω１＋（−５ω１））／２＝−２ω１と同じことである。次に、第３図（ｂ）に示すように、ローカル周波数ωｃ＝ω０＋ωｓｅｐとする。これは、ω０＝０とすれば、ωｃ＝（（−ω１）＋５ω１）／２＝２ω１と同じことである。
９０度移相器３８は、ローカル周波数設定部３６の出力の位相を９０度移動させてから出力する。
位相取得部４０は、乗算器３４ａ、３４ｂの出力における入力周波数成分（±ω１）および歪み成分（＋３ω１など）の位相を取得する。第４図は、位相取得部４０の構成を示すブロック図である。位相取得部４０は、周波数シフト部４４、複素ＦＦＴ（高速フーリエ変換）部４６、位相決定部４８を有する。
周波数シフト部４４は、乗算器３４ａ、３４ｂの出力の周波数を、ωｃ−ω０だけ変えて、出力する。例えば、ローカル周波数ωｃ＝ω０−ωｓｅｐとした場合は（第３図（ａ）参照）、ωｃ−ω０＝−ωｓｅｐだけ周波数を変え、ローカル周波数ωｃ＝ω０＋ωｓｅｐとした場合は（第３図（ｂ）参照）、ωｃ−ω０＝ωｓｅｐだけ周波数を変える。
さらに、第３図（ｂ）を参照して説明すると、入力周波数成分（−ω１）は、乗算器３４ａ、３４ｂの出力においては、ωｃを原点として、周波数−１．５ωｓｅｐとして扱われる。入力周波数成分（＋ω１）は、乗算器３４ａ、３４ｂの出力においては、ωｃを原点として、周波数−０．５ωｓｅｐとして扱われる。歪み成分（＋３ω１）は、乗算器３４ａ、３４ｂの出力においては、ωｃを原点として、周波数０．５ωｓｅｐとして扱われる。
しかし、後述するように、第一の実施形態（他の実施形態も同様）においては、入力周波数成分（−ω１）の角速度と入力周波数成分（＋ω１）の角速度とは大きさが等しく（ただし正負の符号が異なる）、歪み成分（＋３ω１）の角速度は入力周波数成分（＋ω１）の角速度の３倍であるということにしなければならない。
そこで、原点をωｃ（＝ω０＋ωｓｅｐ）からω０に移動させる。これにより、乗算器３４ａ、３４ｂの出力の周波数は、周波数シフト部４４によってωｓｅｐだけ大きくなる。例えば、入力周波数成分（−ω１）は、周波数−１．５ωｓｅｐ＋ωｓｅｐ＝−０．５ωｓｅｐとなる。入力周波数成分（＋ω１）は、周波数−０．５ωｓｅｐ＋ωｓｅｐ＝０．５ωｓｅｐとなる。歪み成分（＋３ω１）は、周波数０．５ωｓｅｐ＋ωｓｅｐ＝１．５ωｓｅｐとなる。
これにより、入力周波数成分（−ω１）の角速度と入力周波数成分（＋ω１）の角速度とは大きさが等しく（ただし正負の符号が異なる）、歪み成分（＋３ω１）の角速度は入力周波数成分（＋ω１）の角速度の３倍であるということにできる。
複素ＦＦＴ（高速フーリエ変換）部４６は、周波数シフト部４４の出力について複素高速フーリエ変換を行う。これにより、入力周波数成分（±ω１）および歪み成分（＋３ω１など）の複素ベクトルが得られる。なお、複素ＦＦＴ部４６は、離散フーリエ変換（ＤＦＴ）を行なうことが好ましい。すなわち、±ω１、±３ω１、±５ω１…、について離散フーリエ変換（ＤＦＴ）を行なう。
なお、離散フーリエ変換の演算ポイント数は任意のポイント数を選べるので、所望の周波数ｆ＝ｆｓ／Ｎ×ｋ（ｆｓ：Ａ／Ｄ変換器３２のサンプリング周波数、Ｎ：ＤＦＴ演算ポイント数、ｋ：自然数）となるようなＮで演算することにより、サンプリング周波数を変えることなく近傍周波数成分のノイズを受けずに演算できる。
位相決定部４８は、入力周波数成分（±ω１）および歪み成分（＋３ω１など）の複素ベクトルに基づき、各成分の位相を決定する。位相はｔａｎ−１（複素ベクトルの虚部／複素ベクトルの実部）として求めることができる。入力周波数成分＋ω１の位相をθ１、入力周波数成分−ω１の位相をθ２、歪み成分＋３ω１の位相をθ３、歪み成分−３ω１の位相をθ４、歪み成分＋５ω１の位相をθ５、歪み成分−５ω１の位相をθ６（第３図参照）とする。θ１、θ２、θ３…は、時間の関数である。以後、時間ｔにおける位相を例えばθ１（ｔ）などと表記する。
なお、θ１は、入力周波数成分の最高周波数成分の位相、θ２は、入力周波数成分の最低周波数成分の位相となる。また、θ３およびθ５は、歪み成分のうち、入力周波数成分よりも高い周波数を有する高周波歪み成分の位相となる。さらに、θ４およびθ６は、歪み成分のうち、入力周波数成分よりも低い周波数を有する低周波歪み成分の位相となる。
位相決定部４８は、まず、第３図（ａ）を参照して、θ１、θ２、θ４およびθ６を決定する（第１図の（１）参照）。このとき、ローカル周波数設定部３６が設定するローカル周波数ωｃを、ω０−ωｓｅｐとする。
このような場合、ローカル周波数ωｃを中心として、−５ω１から＋ω１までの帯域を測定できればよい。よって、Ａ／Ｄ変換器３２が対応可能な周波数帯域ＢＷは、ＢＷ＞＋ω１−（−５ω１）＝６ω１＝３ωｓｅｐであればよい。
次に、第３図（ｂ）を参照して、θ１、θ２、θ３およびθ５を決定する（第１図の（２）参照）。このとき、ローカル周波数設定部３６が設定するローカル周波数ωｃを、ω０＋ωｓｅｐとする。
このような場合、ローカル周波数ωｃを中心として、−ω１から＋５ω１までの帯域を測定できればよい。よって、Ａ／Ｄ変換器３２が対応可能な周波数帯域ＢＷは、ＢＷ＞＋５ω１−（−ω１）＝６ω１＝３ωｓｅｐであればよい。
なお、θ１、θ２、θ３、θ４、θ５およびθ６をまとめて計測する場合は、−５ω１から＋５ω１までの帯域を測定できる必要がある。よって、Ａ／Ｄ変換器３２が対応可能な周波数帯域ＢＷは、ＢＷ＞＋５ω１−（−５ω１）＝１０ω１＝５ωｓｅｐとなる。
よって、第一の実施形態のように、θ１、θ２、θ４およびθ６を決定し、その後、θ１、θ２、θ３およびθ５を決定するようにすれば、ＢＷ＞３ωｓｅｐでよいので、ＢＷが一定とすれば、ωｓｅｐをより大きくとることができる。
第１図に戻り、一致時間・位相測定部５０は、位相取得部４０の取得結果に基づき、入力周波数成分＋ω１の位相θ１と、入力周波数成分−ω１の位相θ２とが最初に一致する一致時間Δｔおよびその時の位相θ１（Δｔ）（＝θ２（Δｔ））を測定する。
入力周波数成分＋ω１の複素ベクトルｓ１および入力周波数成分−ω１の複素ベクトルｓ２は下記の式のように表される。
複素ベクトルｓ１の位相θ１および複素ベクトルｓ２の位相θ２の時間ｔとの関係をグラフに表したものが第６図である。ただし、図示の便宜上、θ１（０）＝０としてある。第６図からも明らかなように、時間Δｔ＋ｎ・π／ω１で複素ベクトルｓ１およびｓ２の位相が一致し（ｎ＝０，１，２，…）、その時の複素ベクトルｓ１およびｓ２の位相はθ１（Δｔ）（ｎ＝０，２，４…）あるいはθ１（Δｔ）＋π（ｎ＝１，３，５…）である。
歪み成分位相測定部６０は、位相取得部４０の取得結果に基づき、一致時間Δｔにおける歪み成分＋３ω１の位相θ３（Δｔ）を測定する。一致時間Δｔは、一致時間・位相測定部５０から取得する。なお、他の歪み成分（例えば、−３ω１、±５ω１）の位相θ４、θ５、θ６も同様に取得する。そこで、位相θ３（Δｔ）の測定法を例にとって、歪み位相の測定法を説明する。他の歪み位相の測定法も同様である。
歪み成分＋３ω１の複素ベクトルｓ３は下記の式のように表される。
よって、複素ベクトルｓ１が位相θ１（Δｔ）から１回転すると、複素ベクトルｓ３が３回転するので、複素ベクトルｓ３の位相は元に戻る。よって、複素ベクトルｓ１が位相θ１（Δｔ）からｎ回転すると（ｎ＝１，２，…）、複素ベクトルｓ３の位相は、一致時間Δｔにおける歪み成分＋３ω１の位相θ３（Δｔ）に戻る。
また、複素ベクトルｓ１が位相θ１（Δｔ）から１／２回転すると、複素ベクトルｓ３が３／２回転するので、複素ベクトルｓ３の位相はπ進む。よって、複素ベクトルｓ１が位相θ１（Δｔ）＋πになると、複素ベクトルｓ３の位相は、θ３（Δｔ）＋πになる。
複素ベクトルｓ１の位相θ１、複素ベクトルｓ２の位相θ２および複素ベクトルｓ３の位相θ３の時間ｔとの関係をグラフに表したものが第７図である。なお、第７図においては、θ１およびθ２は一点鎖線、θ３は実線で図示している。第７図からも明らかなように、時間Δｔ＋ｎ・π／ω１（ｎ＝０，２，４…）で複素ベクトルｓ３の位相がθ３（Δｔ）となり、時間Δｔ＋ｎ・π／ω１（ｎ＝１，３，５…）で複素ベクトルｓ３の位相がθ３（Δｔ）＋πとなる。
このように、複素ベクトルｓ１およびｓ２が一致する位相はθ１（Δｔ）あるいはθ１（Δｔ）＋πといった一定の値をとる。しかも、複素ベクトルｓ１およびｓ２が一致したときの複素ベクトルｓ３の位相もまたθ３（Δｔ）あるいはθ３（Δｔ）＋πといった一定の値をとる。よって、入力周波数成分±ω１の位相を表す値としてθ１（Δｔ）を、歪み成分＋３ω１の位相を表す値としてθ３（Δｔ）を測定することは有意義である。
なお、複素ベクトルｓ１およびｓ２が一致する位相に対する、複素ベクトルｓ１およびｓ２が一致したときの複素ベクトルｓ３の相対位相は、一定の値θ３（Δｔ）−θ１（Δｔ）をとる。
また、複素ベクトルｓ１およびｓ２が一致したときのθ４、θ５、θ６、…もまた一定の値をとる。よって、複素ベクトルｓ１およびｓ２が一致したときのθ４、θ５、θ６、…の相対位相は、一定の値θｎ（Δｔ）−θ１（Δｔ）をとる（ｎ＝４，５，６，…）。
表示部７０は、一致時間・位相測定部５０の測定結果θ１（Δｔ）および歪み成分位相測定部６０の測定結果θ３（Δｔ）等を表示する。
第８図は、表示部７０の表示態様を示す図である。表示部７０は、入力周波数成分＋ω１および歪み成分成分±３ω１を表示する。ただし、入力周波数成分および歪み成分の位相を角度、入力周波数成分および歪み成分の振幅を長さとするベクトルを表示する。なお、入力周波数成分＋ω１の角度は０度とする。また、歪み成分成分±５ω１は、振幅が小さいので、ほとんど原点に重なってしまい、表示できない。
第９図は、表示部７０の表示態様の変形例を示す図である。入力周波数成分および歪み成分の振幅の対数を長さとするベクトルを表示する点が、第８図に示す例と異なる。具体的には、振幅スケールをｄＢｃに対数圧縮（キャリアを基本信号の低周波成分とした）する（例えば、振幅のフルレンジを５ｄＢｃ、原点を−８０ｄＢｃとする）。これにより、歪み成分成分±５ω１についても、表示できるようになる。
次に、第一の実施形態の動作を説明する。
まず、第一発振器１２から出力された周波数ω１０の信号と、第二発振器１４から出力された周波数ω２０の信号とが、加算器１６により加算され、入力信号として増幅器２０に与えられる。入力信号の周波数スペクトルは第２図（ａ）に示すようなものである。
入力信号は増幅器２０により増幅される。ただし、増幅器２０は非線形回路の一種であり、周波数ω１０および周波数ω２０の成分のみならず、歪み成分（周波数ω３０および周波数ω４０の成分など）も出力されてしまう（第２図（ｂ）参照）。
増幅器２０の出力は位相測定装置１に与えられる。位相測定装置１は、増幅器２０の出力を測定するためのものである。
まず、増幅器２０の出力は、乗算器３４ａ、３４ｂにより、ローカル周波数ωｃによって直交変換される。ローカル周波数設定部３６が、ローカル周波数ωｃを、ω０−ωｓｅｐとする。ついで、ローカル周波数設定部３６が、ローカル周波数ωｃを、ω０＋ωｓｅｐとする。
乗算器３４ａおよび乗算器３４ｂの出力は、複素ＦＦＴ部４６に与えられる。複素ＦＦＴ部４６は複素高速フーリエ変換を行い、入力周波数成分（±ω１）および歪み成分（＋３ω１など）の複素ベクトルを得る。位相決定部４８は、複素ベクトルを受け、各成分の位相を決定する。
位相決定部４８の出力の内、入力周波数成分＋ω１の位相θ１および入力周波数成分−ω１の位相θ２を受けて、一致時間・位相測定部５０が、θ１とθ２とが最初に一致する一致時間Δｔおよびその時の位相θ１（Δｔ）（＝θ２（Δｔ））を測定する（第６図参照）。
位相決定部４８の出力の内、歪み成分＋３ω１の位相θ３などを受け、さらに、一致時間・位相測定部５０から一致時間Δｔを受け、歪み成分位相測定部６０が、一致時間Δｔにおける歪み成分＋３ω１の位相θ３（Δｔ）などを測定する（第７図参照）。
表示部７０は、一致時間・位相測定部５０の測定結果θ１（Δｔ）および歪み成分位相測定部６０の測定結果θ３（Δｔ）などを表示する。
第一の実施形態によれば、入力周波数成分±ω１の位相を表す値として有意義なθ１（Δｔ）を一致時間・位相測定部５０により測定する。さらに、歪み成分＋３ω１などの位相を表す値として有意義なθ３（Δｔ）などを歪み成分位相測定部６０により測定する。さらに、θ１（Δｔ）およびθ３（Δｔ）などを表示部７０により表示する。よって、増幅器２０から出力される信号の歪みおよび入力周波数成分の位相を表す値として有意義な値を測定し、かつ表示することができる。
さらに、第一の実施形態によれば、Ａ／Ｄ変換器３２が対応可能な周波数帯域ＢＷ＞３ωｓｅｐでよいので、ＢＷが一定とすれば、θ１、θ２、θ３、θ４、θ５およびθ６をまとめて計測する場合（ＢＷ＞５ωｓｅｐ）と比べて、ωｓｅｐをより大きくとることができる。
第二の実施形態
第二の実施形態は、ローカル周波数ωｃの設定が三段階（ωｃ＝ω０、ωｃ＝ω０−１．５ωｓｅｐ、ωｃ＝ω０＋１．５ωｓｅｐ）である点で、ローカル周波数ωｃの設定が二段階（ωｃ＝ω０−ωｓｅｐ、ωｃ＝ω０＋ωｓｅｐ）である第一の実施形態と異なる。
第１０図は、第二の実施形態にかかる増幅器測定システムの構成を示すブロック図である。増幅器測定システムは、入力信号生成部１０、増幅器（測定対象回路）２０、Ａ／Ｄ変換器３２、乗算器３４ａ、３４ｂ、ローカル周波数設定部３６、９０度移相器３８、位相取得部４０、一致時間・位相測定部５０、歪み成分位相測定部６０、表示部７０を備える。以下、第一の実施形態と同様な部分は同じ番号を付して説明を省略する。
入力信号生成部１０、増幅器（測定対象回路）２０、Ａ／Ｄ変換器３２、乗算器３４ａ、３４ｂおよび９０度移相器３８は、第一の実施形態と同様であり説明を省略する。
ローカル周波数設定部３６は、直交変換のためのローカル周波数ωｃを設定する。ローカル周波数ωｃの設定法を第１２図に示す。第１２図においては、周波数−５ω１〜５ω１の信号の位相の測定を前提としている。なお、ω１−（−ω１）＝２ω１＝ωｓｅｐとする。まず、第１２図（ａ）に示すように、ローカル周波数ωｃ＝ω０とする。次に、第１２図（ｂ）に示すように、ローカル周波数ωｃ＝ω０−１．５ωｓｅｐとする。これは、ω０＝０とすれば、ωｃ＝（−ω１＋（−５ω１））／２＝−３ω１と同じことである。最後に、第１２図（ｃ）に示すように、ローカル周波数ωｃ＝ω０＋１．５ωｓｅｐとする。これは、ω０＝０とすれば、ωｃ＝（ω１＋５ω１）／２＝３ω１と同じことである。
位相取得部４０は、乗算器３４ａ、３４ｂの出力における入力周波数成分（±ω１）および歪み成分（＋３ω１など）の位相を取得する。位相取得部４０の構成は、第一の実施形態と同様である（第４図参照）。位相取得部４０は、周波数シフト部４４、複素ＦＦＴ（高速フーリエ変換）部４６、位相決定部４８を有する。周波数シフト部４４および複素ＦＦＴ（高速フーリエ変換）部４６は、第一の実施形態と同様であり説明を省略する。
位相決定部４８は、まず、第１２図（ａ）を参照して、θ１およびθ２を決定する。このとき、ローカル周波数設定部３６が設定するローカル周波数ωｃを、ω０とする（第１０図の（１）参照）。
このような場合、ローカル周波数ωｃを中心として、−ω１から＋ω１までの帯域を測定できればよい。よって、Ａ／Ｄ変換器３２が対応可能な周波数帯域ＢＷは、ＢＷ＞＋ω１−（−ω１）＝２ω１＝ωｓｅｐであればよい。
次に、第１２図（ｂ）を参照して、θ２、θ４およびθ６を決定する（第１０図の（２）参照）。このとき、ローカル周波数設定部３６が設定するローカル周波数ωｃを、ω０−１．５ωｓｅｐとする。
このような場合、ローカル周波数ωｃを中心として、−５ω１から−ω１までの帯域を測定できればよい。よって、Ａ／Ｄ変換器３２が対応可能な周波数帯域ＢＷは、ＢＷ＞−５ω１−（−ω１）＝４ω１＝２ωｓｅｐであればよい。
最後に、第１２図（ｃ）を参照して、θ１、θ３およびθ５を決定する（第１０図の（３）参照）。このとき、ローカル周波数設定部３６が設定するローカル周波数ωｃを、ω０＋１．５ωｓｅｐとする。
このような場合、ローカル周波数ωｃを中心として、＋ω１から＋５ω１までの帯域を測定できればよい。よって、Ａ／Ｄ変換器３２が対応可能な周波数帯域ＢＷは、ＢＷ＞＋５ω１−ω１＝４ω１＝２ωｓｅｐであればよい。
なお、θ１、θ２、θ３、θ４、θ５およびθ６をまとめて計測する場合は、−５ω１から＋５ω１までの帯域を測定できる必要がある。よって、Ａ／Ｄ変換器３２が対応可能な周波数帯域ＢＷは、ＢＷ＞＋５ω１−（−５ω１）＝１０ω１＝５ωｓｅｐとなる。
よって、第二の実施形態のように、θ１およびθ２を決定し、次にθ２、θ４およびθ６を決定し、最後に、θ１、θ３およびθ５を決定するようにすれば、ＢＷ＞２ωｓｅｐでよいので、ＢＷが一定とすれば、ωｓｅｐをより大きくとることができる。
第１図に戻り、一致時間・位相測定部５０は、位相取得部４０の取得結果に基づき、入力周波数成分＋ω１の位相θ１と、入力周波数成分−ω１の位相θ２とが最初に一致する一致時間Δｔおよびその時の位相θ１（Δｔ）（＝θ２（Δｔ））を測定する。
第１１図は、一致時間・位相測定部５０の構成を示す機能ブロック図である。一致時間・位相測定部５０は、一致位相測定部５２、一致時間測定部５４を有する。
一致位相測定部５２は、ローカル周波数ωｃ＝ω０とした場合の、入力周波数成分＋ω１の位相θ１と、入力周波数成分−ω１の位相θ２とが一致したときの一致位相θ１（Δｔ）を測定する。
一致時間測定部５４は、ローカル周波数ωｃをω０−１．５ωｓｅｐとしたときのθ２がθ１（Δｔ）と一致する時刻Δｔ２およびローカル周波数ωｃをω０＋１．５ωｓｅｐとしたときのθ１がθ１（Δｔ）と一致する時刻Δｔ３を測定する。
歪み成分位相測定部６０は、位相取得部４０の取得結果に基づき、一致時間Δｔ２、Δｔ３における歪み成分＋３ω１の位相θ３（Δｔ３）などを測定する。一致時間Δｔ２、Δｔ３は、一致時間・位相測定部５０から取得する。なお、他の歪み成分（例えば、−３ω１、±５ω１）の位相θ４、θ５、θ６も同様に取得する。
すなわち、ローカル周波数ωｃをω０−１．５ωｓｅｐとしたときのθ２がθ１（Δｔ）と一致する時刻Δｔ２（この時刻において、θ２がθ１と一致する）における歪み成分−３ω１、−５ω１の位相θ４、θ６を測定する。さらに、ローカル周波数ωｃをω０＋１．５ωｓｅｐとしたときのθ１がθ１（Δｔ）と一致する時刻Δｔ３（この時刻において、θ２がθ１と一致する）における歪み成分＋３ω１、＋５ω１の位相θ３、θ５を測定する。
歪み位相の測定法の詳細は第一の実施形態と同様であるため、説明を省略する。
表示部７０は、一致時間・位相測定部５０の測定結果θ１（Δｔ）および歪み成分位相測定部６０の測定結果θ３（Δｔ３）等を表示する。表示部７０の表示態様は第一の実施形態と同様である。
次に、第二の実施形態の動作を説明する。
まず、第一発振器１２から出力された周波数ω１０の信号と、第二発振器１４から出力された周波数ω２０の信号とが、加算器１６により加算され、入力信号として増幅器２０に与えられる。入力信号の周波数スペクトルは第２図（ａ）に示すようなものである。
入力信号は増幅器２０により増幅される。ただし、増幅器２０は非線形回路の一種であり、周波数ω１０および周波数ω２０の成分のみならず、歪み成分（周波数ω３０および周波数ω４０の成分など）も出力されてしまう（第２図（ｂ）参照）。
増幅器２０の出力は位相測定装置１に与えられる。位相測定装置１は、増幅器２０の出力を測定するためのものである。
まず、増幅器２０の出力は、乗算器３４ａ、３４ｂにより、ローカル周波数ωｃによって直交変換される。ローカル周波数設定部３６が、ローカル周波数ωｃを、ω０とする。ついで、ローカル周波数設定部３６が、ローカル周波数ωｃを、ω０−１．５ωｓｅｐとする。最後に、ローカル周波数設定部３６が、ローカル周波数ωｃを、ω０＋１．５ωｓｅｐとする。
乗算器３４ａおよび乗算器３４ｂの出力は、複素ＦＦＴ部４６に与えられる。複素ＦＦＴ部４６は複素高速フーリエ変換を行い、入力周波数成分（±ω１）および歪み成分（＋３ω１など）の複素ベクトルを得る。位相決定部４８は、複素ベクトルを受け、各成分の位相を決定する。
位相決定部４８の出力の内、入力周波数成分＋ω１の位相θ１および入力周波数成分−ω１の位相θ２を受けて、一致時間・位相測定部５０が、θ１とθ２とが最初に一致する一致時間Δｔおよびその時の位相θ１（Δｔ）（＝θ２（Δｔ））を測定する。
位相決定部４８の出力の内、歪み成分＋３ω１の位相θ３などを受け、さらに、一致時間・位相測定部５０から一致時間Δｔ２、Δｔ３を受け、歪み成分位相測定部６０が、一致時間Δｔ２、Δｔ３における歪み成分＋３ω１の位相θ３（Δｔ３）などを測定する。
表示部７０は、一致時間・位相測定部５０の測定結果θ１（Δｔ）および歪み成分位相測定部６０の測定結果θ３（Δｔ３）などを表示する。
第二の実施形態によれば、第一の実施形態と同様な効果を奏する。
さらに、第二の実施形態によれば、Ａ／Ｄ変換器３２が対応可能な周波数帯域ＢＷ＞２ωｓｅｐでよいので、ＢＷが一定とすれば、θ１、θ２、θ３、θ４、θ５およびθ６をまとめて計測する場合（ＢＷ＞５ωｓｅｐ）と比べて、ωｓｅｐをより大きくとることができる。
第三の実施形態
第三の実施形態は、第二の実施形態において、ローカル周波数設定部３６がローカル周波数ωｃをω０からω０−１．５ωｓｅｐ（ω０＋１．５ωｓｅｐ）に変更した場合に、θ１およびθ２が再現できるように、共通参照信号源８０、位相変化量取得部９０および歪み成分位相補正部９２を設けたものである。
第１３図は、第三の実施形態にかかる増幅器測定システムの構成を示すブロック図である。増幅器測定システムは、入力信号生成部１０、増幅器（測定対象回路）２０、Ａ／Ｄ変換器３２、乗算器３４ａ、３４ｂ、ローカル周波数設定部３６、９０度移相器３８、位相取得部４０、一致時間・位相測定部５０、歪み成分位相測定部６０、表示部７０、共通参照信号源８０、位相変化量取得部９０および歪み成分位相補正部９２を備える。以下、第二の実施形態と同様な部分は同じ番号を付して説明を省略する。
入力信号生成部１０、増幅器（測定対象回路）２０、Ａ／Ｄ変換器３２、乗算器３４ａ、３４ｂ、ローカル周波数設定部３６、９０度移相器３８、位相取得部４０、一致時間・位相測定部５０、歪み成分位相測定部６０および表示部７０は、第二の実施形態と同様であり説明を省略する。ただし、一致時間・位相測定部５０の一致時間測定部５４については、後述する。
共通参照信号源８０は、入力信号生成部１０およびＡ／Ｄ変換器３２に共通する共通参照信号を与える。入力信号生成部１０は、共通参照信号に基づき、入力信号の生成タイミングを決定する。Ａ／Ｄ変換器３２は、共通参照信号に基づき、サンプリングクロックおよびトリガ信号の生成タイミングを決定する。なお、トリガ信号の生成タイミングは、入力信号の一周期の整数倍と同じ周期となるようにする。
位相変化量取得部９０は、位相取得部４０が位相を取得する成分を変更する度に、その変更により変化した入力周波数成分の最高周波数成分θ１または最低周波数成分θ２の位相変化量を取得する。
具体的には、位相取得部４０が位相を取得する成分をθ１およびθ２とした場合に、θ１（０）およびθ２（０）を位相取得部４０から取得する。
そして、位相取得部４０が位相を取得する成分をθ２、θ４およびθ６に変更した場合に、θ２（Ｔ１）を位相取得部４０から取得する。ただし、Ｔ１は、θ２（Ｔ１）＝θ２（０）となるような値（Ｔ１＝２ｎπ／ω１、ｎは正の整数）である。しかし、位相取得部４０が位相を取得する成分を変更すると誤差が生じてしまい、θ２（Ｔ１）＝θ２（０）とならない。誤差をΔθ２とすると、θ２（Ｔ１）＝θ２（０）＋Δθ２となる。そこで、Δθ２＝θ２（Ｔ１）−θ２（０）としてΔθ２を求め、一致時間測定部５４および歪み成分位相補正部９２に与える。
さらに、位相取得部４０が位相を取得する成分をθ１、θ３およびθ５に変更した場合に、θ１（Ｔ２）を位相取得部４０から取得する。ただし、Ｔ２は、θ１（Ｔ２）＝θ１（０）となるような値（Ｔ２＝２ｎπ／ω１、ｎは正の整数）である。しかし、位相取得部４０が位相を取得する成分を変更すると誤差が生じてしまい、θ１（Ｔ２）＝θ１（０）とならない。誤差をΔθ１とすると、θ１（Ｔ２）＝θ１（０）＋Δθ１となる。そこで、Δθ１＝θ１（Ｔ２）−θ１（０）としてΔθ１を求め、一致時間測定部５４および歪み成分位相補正部９２に与える。
一致時間測定部５４は、位相変化量取得部９０から誤差Δθ１、Δθ２を得て、ローカル周波数ωｃをω０−１．５ωｓｅｐとしたときのθ２およびローカル周波数ωｃをω０＋１．５ωｓｅｐとしたときのθ１を補正する。すなわち、誤差Δθ２、Δθ１を減じる。そして、誤差Δθ２、Δθ１を減じたθ２、θ１が、θ１（Δｔ）と一致する時刻Δｔを測定する。
歪み成分位相補正部９２は、位相決定部４８からθ４およびθ６、θ３およびθ５を受ける。そして、θ４およびθ６からは誤差Δθ２を減じ、θ３およびθ５からは誤差Δθ１を減じて、歪み成分位相測定部６０に与る。
次に、第三の実施形態の動作を説明する。
まず、第一発振器１２から出力された周波数ω１０の信号と、第二発振器１４から出力された周波数ω２０の信号とが、加算器１６により加算され、入力信号として増幅器２０に与えられる。入力信号の周波数スペクトルは第２図（ａ）に示すようなものである。
入力信号は増幅器２０により増幅される。ただし、増幅器２０は非線形回路の一種であり、周波数ω１０および周波数ω２０の成分のみならず、歪み成分（周波数ω３０および周波数ω４０の成分など）も出力されてしまう（第２図（ｂ）参照）。
増幅器２０の出力は位相測定装置１に与えられる。位相測定装置１は、増幅器２０の出力を測定するためのものである。
まず、増幅器２０の出力は、乗算器３４ａ、３４ｂにより、ローカル周波数ωｃによって直交変換される。ローカル周波数設定部３６が、ローカル周波数ωｃを、ω０とする。ついで、ローカル周波数設定部３６が、ローカル周波数ωｃを、ω０−１．５ωｓｅｐとする。最後に、ローカル周波数設定部３６が、ローカル周波数ωｃを、ω０＋１．５ωｓｅｐとする。
乗算器３４ａおよび乗算器３４ｂの出力は、複素ＦＦＴ部４６に与えられる。複素ＦＦＴ部４６は複素高速フーリエ変換を行い、入力周波数成分（±ω１）および歪み成分（＋３ω１など）の複素ベクトルを得る。位相決定部４８は、複素ベクトルを受け、各成分の位相を決定する。
位相変化量取得部９０は、位相決定部４８からθ１（０）、θ２（０）、θ２（Ｔ１）およびθ１（Ｔ２）を取得する。そして、誤差Δθ２＝θ２（Ｔ１）−θ２（０）としてΔθ２を求め、誤差Δθ１＝θ１（Ｔ２）−θ１（０）としてΔθ１を求める。誤差Δθ１、Δθ２は一致時間測定部５４に与えられる。
位相決定部４８の出力の内、入力周波数成分＋ω１の位相θ１および入力周波数成分−ω１の位相θ２を受けて、一致時間・位相測定部５０が、θ１とθ２とが最初に一致する一致時間Δｔおよびその時の位相θ１（Δｔ）（＝θ２（Δｔ））を測定する。なお、一致時間測定部５４は、位相変化量取得部９０から与えられた誤差Δθ１、Δθ２により、ローカル周波数ωｃをω０−１．５ωｓｅｐとしたときのθ２およびローカル周波数ωｃをω０＋１．５ωｓｅｐとしたときのθ１を補正する。すなわち、誤差Δθ２、Δθ１を減じる。
位相決定部４８の出力の内、歪み成分＋３ω１の位相θ３などを歪み成分位相補正部９２が受ける。歪み成分位相補正部９２には、位相変化量取得部９０から誤差Δθ１、Δθ２が与えられる。歪み成分位相補正部９２は、θ４およびθ６からは誤差Δθ２を減じ、θ３およびθ５からは誤差Δθ１を減じて、歪み成分位相測定部６０に与える。
さらに、歪み成分位相測定部６０が、一致時間・位相測定部５０から一致時間Δｔを受け、一致時間Δｔにおける歪み成分＋３ω１の位相θ３（Δｔ）などを測定する。
表示部７０は、一致時間・位相測定部５０の測定結果θ１（Δｔ）および歪み成分位相測定部６０の測定結果θ３（Δｔ）などを表示する。
第三の実施形態によれば、第二の実施形態と同様な効果を奏する。
さらに、第三の実施形態によれば、共通参照信号源８０により、位相取得部４０が位相を取得する成分を変更する度に、その変更により変化した入力周波数成分の最高周波数成分θ１または最低周波数成分θ２の位相変化量（誤差Δθ１、Δθ２）を少なくすることができる。
さらに、位相変化量取得部９０により、位相取得部４０が位相を取得する成分を変更する度に、その変更により変化した入力周波数成分の最高周波数成分θ１または最低周波数成分θ２の位相変化量（誤差Δθ１、Δθ２）を取得できる。取得された誤差Δθ１、Δθ２は、一致時間測定部５４および歪み成分位相補正部９２により用いられ、ローカル周波数ωｃをω０−１．５ωｓｅｐとしたときのθ２、θ４、θ６およびローカル周波数ωｃをω０＋１．５ωｓｅｐとしたときのθ１、θ３、θ５を補正できる。よって、誤差Δθ１、Δθ２により歪み成分の位相の測定に誤差を生じない。
第四の実施形態
第四の実施形態は、第三の実施形態を、７次以上の歪みの位相を測定できるように改良したものである。
第１４図は、第四の実施形態にかかる増幅器測定システムの構成を示すブロック図である。増幅器測定システムは、入力信号生成部１０、増幅器（測定対象回路）２０、Ａ／Ｄ変換器３２、乗算器３４ａ、３４ｂ、ローカル周波数設定部３６、９０度移相器３８、位相取得部４０、一致時間・位相測定部５０、歪み成分位相測定部６０、表示部７０、共通参照信号源８０、位相変化量取得部９０および歪み成分位相補正部９２を備える。以下、第三の実施形態と同様な部分は同じ番号を付して説明を省略する。
入力信号生成部１０、増幅器（測定対象回路）２０、Ａ／Ｄ変換器３２および乗算器３４ａ、３４ｂは、第三の実施形態と同様であり説明を省略する。
ローカル周波数設定部３６は、直交変換のためのローカル周波数ωｃを設定する。ローカル周波数ωｃの設定法を第１５図および第１６図に示す。なお、ω１−（−ω１）＝２ω１＝ωｓｅｐとする。
まず、第１５図（ａ）に示すように、ローカル周波数ωｃ＝ω０とする。次に、第１５図（ｂ）に示すように、ローカル周波数ωｃ＝ω０−１．５ωｓｅｐとする。これは、ω０＝０とすれば、ωｃ＝（−ω１＋（−５ω１））／２＝−３ω１と同じことである。そして、第１５図（ｃ）に示すように、ローカル周波数ωｃ＝ω０−２．５ωｓｅｐとする。これは、ω０＝０とすれば、ωｃ＝（（−３ω１）＋（−７ω１））／２＝−５ω１と同じことである。
さらに、第１６図（ａ）に示すように、ローカル周波数ωｃ＝ω０＋１．５ωｓｅｐとする。これは、ω０＝０とすれば、ωｃ＝（ω１＋５ω１）／２＝−３ω１と同じことである。最後に、第１６図（ｂ）に示すように、ローカル周波数ωｃ＝ω０＋２．５ωｓｅｐとする。これは、ω０＝０とすれば、ωｃ＝（３ω１＋７ω１）／２＝５ω１と同じことである。
なお、ローカル周波数ωｃは、位相決定部４８が位相取得の対象とする信号の周波数の最高値と最低値との平均となる。例えば、第１６図（ｂ）を参照すると、θ３、θ５およびθ７を取得することとなる。このとき、ローカル周波数設定部３６が設定するローカル周波数ωｃは、位相決定部４８が位相取得の対象とする信号の周波数の最高値７ω１と最低値３ω１との平均５ω１となる。
位相取得部４０は、乗算器３４ａ、３４ｂの出力における入力周波数成分（±ω１）および歪み成分（＋３ω１など）の位相を取得する。位相取得部４０の構成は、第一の実施形態と同様である（第４図参照）。位相取得部４０は、周波数シフト部４４、複素ＦＦＴ（高速フーリエ変換）部４６、位相決定部４８を有する。周波数シフト部４４および複素ＦＦＴ（高速フーリエ変換）部４６は、第一の実施形態と同様であり説明を省略する。
位相決定部４８は、まず、第１５図（ａ）を参照して、θ１およびθ２を決定する。このとき、ローカル周波数設定部３６が設定するローカル周波数ωｃを、ω０とする。
このような場合、ローカル周波数ωｃを中心として、−ω１から＋ω１までの帯域を測定できればよい。よって、Ａ／Ｄ変換器３２が対応可能な周波数帯域ＢＷは、ＢＷ＞＋ω１−（−ω１）＝２ω１＝ωｓｅｐであればよい。
次に、第１５図（ｂ）を参照して、θ２、θ４およびθ６を決定する。このとき、ローカル周波数設定部３６が設定するローカル周波数ωｃを、ω０−１．５ωｓｅｐとする。
このような場合、ローカル周波数ωｃを中心として、−５ω１から−ω１までの帯域を測定できればよい。よって、Ａ／Ｄ変換器３２が対応可能な周波数帯域ＢＷは、ＢＷ＞−５ω１−（−ω１）＝４ω１＝２ωｓｅｐであればよい。
そして、第１５図（ｃ）を参照して、θ４、θ６およびθ８を決定する。このとき、ローカル周波数設定部３６が設定するローカル周波数ωｃを、ω０−２．５ωｓｅｐとする。
このような場合、ローカル周波数ωｃを中心として、−７ω１から−３ω１までの帯域を測定できればよい。よって、Ａ／Ｄ変換器３２が対応可能な周波数帯域ＢＷは、ＢＷ＞−７ω１−（−３ω１）＝４ω１＝２ωｓｅｐであればよい。
さらに、第１６図（ａ）を参照して、θ１、θ３およびθ５を決定する。このとき、ローカル周波数設定部３６が設定するローカル周波数ωｃを、ω０＋１．５ωｓｅｐとする。
このような場合、ローカル周波数ωｃを中心として、＋ω１から＋５ω１までの帯域を測定できればよい。よって、Ａ／Ｄ変換器３２が対応可能な周波数帯域ＢＷは、ＢＷ＞＋５ω１−ω１＝４ω１＝２ωｓｅｐであればよい。
最後に、第１６図（ｂ）を参照して、θ３、θ５およびθ７を決定する。このとき、ローカル周波数設定部３６が設定するローカル周波数ωｃを、ω０＋２．５ωｓｅｐとする。
このような場合、ローカル周波数ωｃを中心として、＋３ω１から＋７ω１までの帯域を測定できればよい。よって、Ａ／Ｄ変換器３２が対応可能な周波数帯域ＢＷは、ＢＷ＞＋７ω１−３ω１＝４ω１＝２ωｓｅｐであればよい。
なお、θ１、θ２、θ３、θ４、θ５、θ６、θ７およびθ８をまとめて計測する場合は、−７ω１から＋７ω１までの帯域を測定できる必要がある。よって、Ａ／Ｄ変換器３２が対応可能な周波数帯域ＢＷは、ＢＷ＞＋７ω１−（−７ω１）＝１４ω１＝７ωｓｅｐとなる。
よって、第四の実施形態のように、θ１およびθ２を決定し、θ２、θ４、θ６を決定し、θ４、θ６、θ８を決定し、θ１、θ３、θ５を決定し、最後に、θ３、θ５、θ７を決定するようにすれば、ＢＷ＞２ωｓｅｐでよいので、ＢＷが一定とすれば、ωｓｅｐをより大きくとることができる。
９０度移相器３８、位相取得部４０、一致時間・位相測定部５０、歪み成分位相測定部６０、表示部７０および共通参照信号源８０は、第三の実施形態と同様であり説明を省略する。たたし、一致時間・位相測定部５０の一致時間測定部５４については、後述する。
位相変化量取得部９０は、位相取得部４０が位相を取得する成分をθ２、θ４、θ６に、あるいはθ１、θ３、θ５に変更するときに、その変更により変化した入力周波数成分の最高周波数成分θ１または最低周波数成分θ２の位相変化量を取得する。これは、第三の実施形態と同様である。
さらに、位相変化量取得部９０は、位相取得部４０が位相を取得する成分をθ４、θ６、θ８に変更するときに、その変更により変化した歪み成分の位相θ４の位相変化量を取得する。
具体的には、位相取得部４０が位相を取得する成分をθ２、θ４、θ６とした場合に、θ４（Ｔ１）を位相取得部４０から取得する。
そして、位相取得部４０が位相を取得する成分をθ４、θ６およびθ８に変更した場合に、θ４（Ｔ３）を位相取得部４０から取得する。ただし、Ｔ３は、θ４（Ｔ１）＝θ４（Ｔ３）となるような値である。しかし、位相取得部４０が位相を取得する成分を変更すると誤差が生じてしまい、θ４（Ｔ１）＝θ４（Ｔ３）とならない。誤差をΔθ４とすると、θ４（Ｔ３）＝θ４（Ｔ１）＋Δθ４となる。そこで、Δθ４＝θ４（Ｔ３）−θ４（Ｔ１）としてΔθ４を求め、一致時間測定部５４および歪み成分位相補正部９２に与える。
しかも、位相変化量取得部９０は、位相取得部４０が位相を取得する成分をθ３、θ５、θ７に変更するときに、その変更により変化した歪み成分の位相θ３の位相変化量を取得する。
具体的には、位相取得部４０が位相を取得する成分をθ１、θ３、θ５とした場合に、θ３（Ｔ２）を位相取得部４０から取得する。
そして、位相取得部４０が位相を取得する成分をθ３、θ５およびθ７に変更した場合に、θ３（Ｔ４）を位相取得部４０から取得する。ただし、Ｔ４は、θ３（Ｔ４）＝θ３（Ｔ２）となるような値である。しかし、位相取得部４０が位相を取得する成分を変更すると誤差が生じてしまい、θ３（Ｔ４）＝θ３（Ｔ２）とならない。誤差をΔθ３とすると、θ３（Ｔ４）＝θ３（Ｔ２）＋Δθ３となる。そこで、Δθ３＝θ３（Ｔ４）−θ３（Ｔ２）としてΔθ３を求め、一致時間測定部５４および歪み成分位相補正部９２に与える。
一致時間測定部５４は、位相変化量取得部９０から誤差Δθ１、Δθ２を得て、ローカル周波数ωｃをω０−１．５ωｓｅｐとしたときのθ２およびローカル周波数ωｃをω０＋１．５ωｓｅｐとしたときのθ１を補正する。すなわち、誤差Δθ２、Δθ１を減じる。そして、誤差Δθ２、Δθ１を減じたθ２、θ１が、θ１（Δｔ）と一致する時刻Δｔを測定する。
さらに、一致時間測定部５４は、位相変化量取得部９０から誤差Δθ３、Δθ４を得て、ローカル周波数ωｃをω０−２．５ωｓｅｐとしたときのθ４およびローカル周波数ωｃをω０＋２．５ωｓｅｐとしたときのθ３を補正する。すなわち、誤差Δθ４、Δθ３を減じる。また、一致時間測定部５４は、歪み成分位相測定部６０から、一致時間Δｔにおける位相θ４、θ３を取得する。
そして、一致時間測定部５４は、一致時間Δｔにおける位相θ４に、ローカル周波数ωｃをω０−２．５ωｓｅｐとしたときのθ４から誤差Δθ４を減じた値が一致する時刻Δｔを測定する。さらに、一致時間測定部５４は、一致時間Δｔにおける位相θ３に、ローカル周波数ωｃをω０＋２．５ωｓｅｐとしたときのθ３から誤差Δθ３を減じた値が一致する時刻Δｔを測定する。
歪み成分位相補正部９２は、位相決定部４８からθ４およびθ６、θ３およびθ５を受ける。そして、θ４およびθ６からは誤差Δθ２を減じ、θ３およびθ５からは誤差Δθ１を減じて、歪み成分位相測定部６０に与える。
さらに、歪み成分位相補正部９２は、位相決定部４８からθ４、θ６、θ８およびθ３、θ５、θ７を受ける。そして、θ４、θ６およびθ８からは誤差Δθ４を減じ、θ３、θ５およびθ７からは誤差Δθ３を減じて、歪み成分位相測定部６０に与える。
歪み成分位相測定部６０は、位相取得部４０の取得結果に基づき、一致時間Δｔにおける歪み成分の位相θ４、θ６、θ８およびθ３、θ５、θ７を測定する。
次に、第四の実施形態の動作を説明する。
まず、第一発振器１２から出力された周波数ω１０の信号と、第二発振器１４から出力された周波数ω２０の信号とが、加算器１６により加算され、入力信号として増幅器２０に与えられる。入力信号の周波数スペクトルは第２図（ａ）に示すようなものである。
入力信号は増幅器２０により増幅される。ただし、増幅器２０は非線形回路の一種であり、周波数ω１０および周波数ω２０の成分のみならず、歪み成分（周波数ω３０および周波数ω４０の成分など）も出力されてしまう（第２図（ｂ）参照）。
増幅器２０の出力は位相測定装置１に与えられる。位相測定装置１は、増幅器２０の出力を測定するためのものである。
まず、増幅器２０の出力は、乗算器３４ａ、３４ｂにより、ローカル周波数ωｃによって直交変換される。ローカル周波数設定部３６が、ローカル周波数ωｃを、ω０とする。ついで、ローカル周波数設定部３６が、ローカル周波数ωｃを、ω０−１．５ωｓｅｐ、ついでω０−２．５ωｓｅｐとする。そして、ローカル周波数設定部３６が、ローカル周波数ωｃを、ω０＋１．５ωｓｅｐとし、最後にω０＋２．５ωｓｅｐとする。
乗算器３４ａおよび乗算器３４ｂの出力は、複素ＦＦＴ部４６に与えられる。複素ＦＦＴ部４６は複素高速フーリエ変換を行い、入力周波数成分（±ω１）および歪み成分（＋３ω１など）の複素ベクトルを得る。位相決定部４８は、複素ベクトルを受け、各成分の位相を決定する。
位相変化量取得部９０は、位相決定部４８からθ１（０）、θ２（０）、θ２（Ｔ１）およびθ１（Ｔ２）を取得する。そして、誤差Δθ２＝θ２（Ｔ１）−θ２（０）としてΔθ２を求め、誤差Δθ１＝θ１（Ｔ２）−θ１（０）としてΔθ１を求める。誤差Δθ１、Δθ２は一致時間測定部５４に与えられる。
あるいは、位相変化量取得部９０は、誤差Δθ３、Δθ４を求めて、一致時間測定部５４に与える。
位相決定部４８の出力の内、入力周波数成分＋ω１の位相θ１および入力周波数成分−ω１の位相θ２を受けて、一致時間・位相測定部５０が、θ１とθ２とが最初に一致する一致時間Δｔおよびその時の位相θ１（Δｔ）（＝θ２（Δｔ））を測定する。
なお、一致時間測定部５４は、位相変化量取得部９０から与えられた誤差Δθ１、Δθ２により、ローカル周波数ωｃをω０−１．５ωｓｅｐとしたときのθ２およびローカル周波数ωｃをω０＋１．５ωｓｅｐとしたときのθ１を補正する。すなわち、誤差Δθ２、Δθ１を減じる。
そして、一致時間測定部５４は、一致時間Δｔにおける位相θ４に、ローカル周波数ωｃをω０−２．５ωｓｅｐとしたときのθ４から誤差Δθ４を減じた値が一致する時刻Δｔを測定する。さらに、一致時間測定部５４は、一致時間Δｔにおける位相θ３に、ローカル周波数ωｃをω０＋２．５ωｓｅｐとしたときのθ３から誤差Δθ３を減じた値が一致する時刻Δｔを測定する。
位相決定部４８の出力の内、歪み成分＋３ω１の位相θ３などを歪み成分位相補正部９２が受ける。歪み成分位相補正部９２には、位相変化量取得部９０から誤差Δθ１、Δθ２が与えられる。歪み成分位相補正部９２は、θ４およびθ６からは誤差Δθ２を減じ（θ２、θ４、θ６を測定する場合）、θ３およびθ５からは誤差Δθ１を減じて（θ１、θ３、θ５を測定する場合）、歪み成分位相測定部６０に与える。あるいは、歪み成分位相補正部９２は、θ４、θ６およびθ８からは誤差Δθ４を減じ（θ４、θ６およびθ８を測定する場合）、θ３、θ５およびθ７からは誤差Δθ３を減じて（θ３、θ５およびθ７を測定する場合）、歪み成分位相測定部６０に与える。
さらに、歪み成分位相測定部６０が、一致時間・位相測定部５０から一致時間Δｔを受け、一致時間Δｔにおける歪み成分＋３ω１の位相θ３（Δｔ）などを測定する。
表示部７０は、一致時間・位相測定部５０の測定結果θ１（Δｔ）および歪み成分位相測定部６０の測定結果θ３（Δｔ）などを表示する。
第四の実施形態によれば、第三の実施形態と同様な効果を奏する。
さらに、第四の実施形態によれば、７次歪みの位相（θ７、θ８）を計測することも可能である。なお、第四の実施形態によれば、７次以上の歪み（例えば、９次、１１次など）の位相の計測も同様に行える。以下に、９次歪み成分および１１次歪み成分の位相の計測を例にとって説明する。
９次歪みの高周波歪み成分の位相θ９、１１次歪みの高周波歪み成分の位相θ１１とする。７次歪みの高周波歪み成分の位相θ７は、θ３、θ５およびθ７の測定結果に基づき決定される（第１６図（ｂ）参照）。これと同様に、位相θ９は、θ５、θ７およびθ９の測定結果に基づき決定され、位相θ１１は、θ７、θ９およびθ１１の測定結果に基づき決定される。
また、９次歪みの低周波歪み成分の位相θ１０、１１次歪みの低周波歪み成分の位相θ１２とする。７次歪みの低周波歪み成分の位相θ８は、θ４、θ６およびθ８の測定結果に基づき決定される（第１５図（ｃ）参照）。これと同様に、位相θ１０は、θ６、θ８およびθ１０の測定結果に基づき決定され、位相θ１２は、θ８、θ１０およびθ１２の測定結果に基づき決定される。
また、上記の実施形態は、以下のようにして実現できる。ＣＰＵ、ハードディスク、メディア（フロッピー（登録商標）ディスク、ＣＤ−ＲＯＭなど）読み取り装置を備えたコンピュータのメディア読み取り装置に、上記の各部分（例えば一致時間・位相測定部５０および歪み成分位相測定部６０）を実現するプログラムを記録したメディアを読み取らせて、ハードディスクにインストールする。このような方法でも、上記の実施形態を実現できる。
Claims (17)
- 二つ以上の入力周波数成分を有する入力信号を測定対象回路に与えた場合の、前記測定対象回路の出力を測定する位相測定装置であって、
ローカル周波数に基づいて、前記入力周波数成分および歪み成分の位相を取得する位相取得部と、
前記位相取得部の取得結果に基づき、前記入力周波数成分の位相が一致する一致時間を測定する一致時間測定手段と、
前記位相取得部の取得結果に基づき、前記一致時間における前記歪み成分の位相を測定する歪み成分位相測定手段と、
を備え、
前記歪み成分は、
前記入力周波数成分よりも高い周波数を有する高周波歪み成分、および
前記入力周波数成分よりも低い周波数を有する低周波歪み成分、
のいずれか一つ以上を有し、
前記位相取得部は、
前記入力周波数成分の最高周波数成分および最低周波数成分の両方またはいずれか一方の位相と、
前記高周波歪み成分または前記低周波歪み成分の位相と、
を取得する、
位相測定装置。 - 請求項１に記載の位相測定装置であって、
前記位相取得部は、
前記測定対象回路の出力を、ローカル周波数によって直交変換する直交変換手段と、
前記直交変換手段の出力における前記入力周波数成分および歪み成分の位相を取得する位相取得手段と、
を有する位相測定装置。 - 請求項２に記載の位相測定装置であって、
前記位相取得部は、
前記入力周波数成分の最高周波数成分および最低周波数成分の位相と、前記低周波歪み成分の位相と、
前記入力周波数成分の最高周波数成分および最低周波数成分の位相と、前記高周波歪み成分の位相と、
を取得する、
位相測定装置。 - 請求項３に記載の位相測定装置であって、
前記ローカル周波数を設定するローカル周波数設定手段を備え、
前記ローカル周波数設定手段は、
前記歪み成分の最低周波数と前記入力周波数成分の最高周波数との平均値、および
前記歪み成分の最高周波数と前記入力周波数成分の最低周波数との平均値、
の双方に前記ローカル周波数を設定する、
位相測定装置。 - 請求項２に記載の位相測定装置であって、
前記位相取得部は、
前記入力周波数成分の最低周波数成分および最高周波数成分の位相と、
前記入力周波数成分の最低周波数成分の位相と、前記低周波歪み成分の位相と、
前記入力周波数成分の最高周波数成分の位相と、前記高周波歪み成分の位相と、
を取得する、
位相測定装置。 - 請求項５に記載の位相測定装置であって、
前記ローカル周波数を設定するローカル周波数設定手段を備え、
前記ローカル周波数設定手段は、
前記入力周波数成分の最低周波数と最高周波数との平均値、および
前記歪み成分の最低周波数と前記入力周波数成分の最低周波数との平均値、および
前記歪み成分の最高周波数と前記入力周波数成分の最高周波数との平均値、
に前記ローカル周波数を設定する、
位相測定装置。 - 請求項５または６に記載の位相測定装置であって、
前記位相取得部が位相を取得する成分を変更する度に、該変更により変化した前記入力周波数成分の最高周波数成分または最低周波数成分の位相変化量を取得する位相変化量取得手段と、
前記位相変化量に基づき、前記歪み成分位相測定手段の測定結果を補正する歪み成分位相補正手段と、
を備えた位相測定装置。 - 請求項２に記載の位相測定装置であって、
前記位相取得部は、
前記入力周波数成分の最高周波数成分および最低周波数成分の位相と、
前記入力周波数成分の最低周波数成分の位相と、前記低周波歪み成分の内の一部分である隣接低周波歪み成分との位相と、
を取得し、
前記歪み成分の最低周波数の位相を取得するまで、すでに位相を取得した前記低周波歪み成分の位相およびそれよりも低い周波数の前記低周波歪み成分の位相を取得する、
位相測定装置。 - 請求項２に記載の位相測定装置であって、
前記位相取得部は、
前記入力周波数成分の最高周波数成分および最低周波数成分の位相と、
前記入力周波数成分の最高周波数成分の位相と、前記高周波歪み成分の内の一部分である隣接高周波歪み成分との位相と、
を取得し、
前記歪み成分の最高周波数の位相を取得するまで、すでに位相を取得した前記高周波歪み成分の位相およびそれよりも高い周波数の前記高周波歪み成分の位相を取得する、
位相測定装置。 - 請求項８または９に記載の位相測定装置であって、
前記ローカル周波数を設定するローカル周波数設定手段を備え、
前記ローカル周波数設定手段は、
位相取得の際に、位相取得の対象となる信号の周波数の最高値と最低値との平均値に前記ローカル周波数を設定する、
位相測定装置。 - 請求項８または９に記載の位相測定装置であって、
前記位相取得部が位相を取得する成分を変更する度に、該変更により変化した前記歪み成分の位相変化量を取得する位相変化量取得手段と、
前記位相変化量に基づき、前記歪み成分位相測定手段の測定結果を補正する歪み成分位相補正手段と、
を備えた位相測定装置。 - 請求項１に記載の位相測定装置であって、
前記位相取得部は、離散フーリエ変換を行う離散フーリエ変換手段を有する、
位相測定装置。 - 請求項１に記載の位相測定装置であって、
前記歪み成分の位相を角度、前記歪み成分の振幅を長さとするベクトルを表示する表示手段を備えた位相測定装置。 - 請求項１３に記載の位相測定装置であって、
前記表示手段は、前記歪み成分の振幅の対数を長さとするベクトルを表示する、
位相測定装置。 - 二つ以上の入力周波数成分を有する入力信号を測定対象回路に与えた場合の、前記測定対象回路の出力を測定する位相測定方法であって、
位相取得部が、ローカル周波数に基づいて、前記入力周波数成分および歪み成分の位相を取得する位相取得工程と、
一致時間測定手段が、前記位相取得部の取得結果に基づき、前記入力周波数成分の位相が一致する一致時間を測定する一致時間測定工程と、
歪み成分位相測定手段が、前記位相取得部の取得結果に基づき、前記一致時間における前記歪み成分の位相を測定する歪み成分位相測定工程と、
を備え、
前記歪み成分は、
前記入力周波数成分よりも高い周波数を有する高周波歪み成分、および
前記入力周波数成分よりも低い周波数を有する低周波歪み成分、
のいずれか一つ以上を有し、
前記位相取得部は、
前記入力周波数成分の最高周波数成分および最低周波数成分の両方またはいずれか一方の位相と、
前記高周波歪み成分または前記低周波歪み成分の位相と、
を取得する、
位相測定方法。 - 二つ以上の入力周波数成分を有する入力信号を測定対象回路に与えた場合の、前記測定対象回路の出力を測定する位相測定装置であって、ローカル周波数に基づいて、前記入力周波数成分および歪み成分の位相を取得する位相取得部を有する位相測定装置における位相測定処理をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
前記位相取得部の取得結果に基づき、前記入力周波数成分の位相が一致する一致時間を測定する一致時間測定処理と、
前記位相取得部の取得結果に基づき、前記一致時間における前記歪み成分の位相を測定する歪み成分位相測定処理と、
をコンピュータに実行させ、
前記歪み成分は、
前記入力周波数成分よりも高い周波数を有する高周波歪み成分、および
前記入力周波数成分よりも低い周波数を有する低周波歪み成分、
のいずれか一つ以上を有し、
前記位相取得部は、
前記入力周波数成分の最高周波数成分および最低周波数成分の両方またはいずれか一方の位相と、
前記高周波歪み成分または前記低周波歪み成分の位相と、
を取得する、
プログラム。 - 二つ以上の入力周波数成分を有する入力信号を測定対象回路に与えた場合の、前記測定対象回路の出力を測定する位相測定装置であって、ローカル周波数に基づいて、前記入力周波数成分および歪み成分の位相を取得する位相取得部を有する位相測定装置における位相測定処理をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータによって読み取り可能な記録媒体であって、
前記位相取得部の取得結果に基づき、前記入力周波数成分の位相が一致する一致時間を測定する一致時間測定処理と、
前記位相取得部の取得結果に基づき、前記一致時間における前記歪み成分の位相を測定する歪み成分位相測定処理と、
をコンピュータに実行させ、
前記歪み成分は、
前記入力周波数成分よりも高い周波数を有する高周波歪み成分、および
前記入力周波数成分よりも低い周波数を有する低周波歪み成分、
のいずれか一つ以上を有し、
前記位相取得部は、
前記入力周波数成分の最高周波数成分および最低周波数成分の両方またはいずれか一方の位相と、
前記高周波歪み成分または前記低周波歪み成分の位相と、
を取得する、
プログラムを記録したコンピュータによって読み取り可能な記録媒体。
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