KR20060012313A

KR20060012313A - 위상 측정 장치, 방법, 프로그램 및 기록 매체

Info

Publication number: KR20060012313A
Application number: KR1020057022262A
Authority: KR
Inventors: 주이치 나카다
Original assignee: 가부시키가이샤 아드반테스트
Priority date: 2003-05-23
Filing date: 2004-05-19
Publication date: 2006-02-07
Also published as: US20070069766A1; KR100706218B1; JP4656652B2; US7323883B2; DE112004000905T5; WO2004104603A1; JPWO2004104603A1

Abstract

2개 이상의 주파수 성분을 가지는 신호를 측정 대상 회로에 부여한 경우에, 측정 대상 회로로부터 출력되는 신호의 위상을 측정한다. 위상 측정 장치(1)는, 2개의 입력 주파수 성분(ω10 및 ω20)을 가지는 입력 신호를 증폭기(측정 대상 회로)(20)에 부여하여 출력을 측정한다. 위상 측정 장치(1)는, 증폭기(20)의 출력을 ω10 및 ω20의 평균인 평균 주파수(ω0)를 사용하여 직교 변환하는 직교 변환부(30)와; 직교 변환부(30)의 출력으로부터 입력 주파수 성분의 위상 (θ1, θ2) 및 왜곡 성분의 위상(θ3)을 취득하는 위상 취득부(40)와; θ1 및 θ2가 일치하는 일치 시간(Δt) 및 그 때의 위상 θ1(Δt)를 측정하는 일치 시간/위상 측정부(50)와; 일치 시간(Δt)에 있어서의 왜곡 성분의 위상 θ3(Δt)를 측정하는 왜곡 성분 위상 측정부(60)와; θ1(Δt) 및 θ3(Δt)를 표시하는 표시부(70)를 구비한다.

위상, 주파수, 왜곡, 직교변환, 푸리에변환

Description

위상 측정 장치, 방법, 프로그램 및 기록 매체{PHASE MEASUREMENT DEVICE, METHOD, PROGRAM, AND RECORDING MEDIUM}

본 발명은, 2개 이상의 주파수 성분을 가지는 신호를 비선형 회로(측정 대상 회로)에 부여한 경우에, 비선형 회로로부터 출력되는 신호 왜곡의 위상을 측정하는 것에 관한 것이다.

종래부터, 증폭기에 신호를 부여해서 신호를 증폭시키는 것이 널리 행해지고 있다. 이 증폭기는 선형 회로인 것이 이상적이다. 그러나, 완전한 선형 증폭기를 제조하는 것은 곤란하기 때문에, 증폭기를 일종의 비선형 회로로서 취급하게 된다. 즉, 증폭기에 신호를 부여하면, 증폭된 신호 뿐만 아니라, 왜곡 성분도 출력된다.

이러한 왜곡 성분의 측정은, 예를 들어 특허 문헌 1{일본 공개특허 공보 제 2001-285211호(요약)}에 개시되어 있는 바와 같이 행해지고 있다.

그러나, 증폭기에 2개 이상의 주파수 성분을 가지는 신호를 부여한 경우에, 증폭기로부터 출력되는 왜곡 성분의 위상을 측정하는 것은 종래에는 행해지고 있지 않았다.

따라서, 본 발명의 목적은, 2개 이상의 주파수 성분을 가지는 신호를 측정 대상 회로에 부여한 경우에, 측정 대상 회로로부터 출력되는 신호 왜곡의 위상을 측정하는 데 있다.

본 발명의 제1양태에 의한 위상 측정 장치에 따르면, 2개 이상의 입력 주파수 성분을 가지는 입력 신호를 측정 대상 회로에 부여한 경우의, 상기 측정 대상 회로의 출력을 측정하는 위상 측정 장치에 있어서, 상기 입력 주파수 성분의 평균인 평균 주파수에 의거해서 상기 입력 주파수 성분 및 왜곡 성분의 위상을 취득하는 위상 취득부와; 상기 위상 취득부의 취득 결과에 의거해서 상기 입력 주파수 성분의 위상이 일치하는 일치 시간을 측정하는 일치 시간 측정 수단과; 상기 위상 취득부의 취득 결과에 의거해서 상기 일치 시간에 있어서의 상기 왜곡 성분의 위상을 측정하는 왜곡 성분 위상 측정 수단;을 구비하여 구성된다.

상기와 같이 구성되는 위상 측정 장치에 따르면, 2개 이상의 입력 주파수 성분을 가지는 입력 신호를 측정 대상 회로에 부여한 경우의, 상기 측정 대상 회로의 출력을 측정한다. 위상 취득부는, 상기 입력 주파수 성분의 평균인 평균 주파수에 의거해서 상기 입력 주파수 성분 및 왜곡 성분의 위상을 취득하고, 일치 시간 측정부는, 상기 위상 취득부의 취득 결과에 의거해서 상기 입력 주파수 성분의 위상이 일치하는 일치 시간을 측정한다. 또, 왜곡 성분 위상 측정부는, 상기 위상 취득부의 취득 결과에 의거해서 상기 일치 시간에 있어서의 상기 왜곡 성분의 위상을 측정한다.

또, 본 발명에 의한 위상 측정 장치에 따르면, 상기 위상 취득부는, 상기 입력 주파수 성분의 평균인 평균 주파수를 사용하여 상기 측정 대상 회로의 출력을 직교 변환하는 직교 변환 수단과; 상기 직교 변환 수단의 출력으로부터 상기 입력 주파수 성분 및 왜곡 성분의 위상을 취득하는 위상 취득부를 구비하는 것이 바람직하다.

또, 본 발명에 의한 위상 측정 장치에 따르면, 상기 일치 시간에 있어서의 상기 입력 주파수 성분의 위상을 측정하는 일치 위상 측정 수단을 구비하는 것이 바람직하다.

또, 본 발명에 의한 위상 측정 장치에 따르면, 상기 측정 대상 회로는 증폭기인 것이 바람직하다.

또, 본 발명에 의한 위상 측정 장치에 따르면, 상기 위상 취득 수단은, 복소 고속 푸리에 변환을 행하는 복소 고속 푸리에 변환 수단을 구비하는 것이 바람직하다.

또, 본 발명에 의한 위상 측정 장치에 따르면, 상기 복소 고속 푸리에 변환수단은 디지털 신호의 복소 벡터를 취득하는 것이 바람직하다.

또, 본 발명에 의한 위상 측정 장치에 따르면, 상기 왜곡 성분 위상 측정 수단의 측정 결과를 표시하는 표시부를 구비하는 것이 바람직하다.

또, 본 발명에 의한 위상 측정 장치에 따르면, 상기 일치 위상 측정 수단에 의한 측정 결과 및 상기 왜곡 성분 위상 측정 수단에 의한 측정 결과를 표시하는 표시부를 구비하는 것이 바람직하다.

본 발명의 또 다른 양태에 의한 위상 측정 장치에 따르면, 2개 이상의 입력 주파수 성분을 가지는 입력 신호를 측정 대상 회로에 부여한 경우의, 상기 측정 대상 회로의 출력을 측정하는 위상 측정 방법에 있어서, 상기 입력 주파수 성분의 평균인 평균 주파수에 의거해서 상기 입력 주파수 성분 및 왜곡 성분의 위상을 취득하는 위상 취득 단계와; 상기 위상 취득 단계의 취득 결과에 의거해서 상기 입력 주파수 성분의 위상이 일치하는 일치 시간을 측정하는 일치 시간 측정 단계와; 상기 위상 취득 단계의 취득 결과에 의거해서 상기 일치 시간에 있어서의 상기 왜곡 성분의 위상을 측정하는 왜곡 성분 위상 측정 단계;를 구비하여 구성된다.

또한, 본 발명의 또 다른 양태에 의한 위상 측정 장치에 따르면, 2개 이상의 입력 주파수 성분을 가지는 입력 신호를 측정 대상 회로에 부여한 경우의, 상기 측정 대상 회로의 출력을 측정하는 위상 측정 장치에 있어서, 상기 입력 주파수 성분의 평균인 평균 주파수에 의거해서 상기 입력 주파수 성분 및 왜곡 성분의 위상을 취득하는 위상 취득 수단을 갖는 상기 위상 측정 장치에 있어서의 위상 측정 처리를 컴퓨터에서 실행시키기 위한 명령 프로그램에 있어서, 상기 위상 취득부의 취득 결과에 의거해서 상기 입력 주파수 성분의 위상이 일치하는 일치 시간을 측정하는 일치 시간 측정 처리와; 상기 위상 취득부의 취득 결과에 의거해서 상기 일치 시간에 있어서의 상기 왜곡 성분의 위상을 측정하는 왜곡 성분 위상 측정 처리;를 컴퓨터에서 실행시키도록 구성된다.

또한, 본 발명의 또 다른 양태에 의한 위상 측정 장치에 따르면, 2개 이상의 입력 주파수 성분을 가지는 입력 신호를 측정 대상 회로에 부여한 경우의, 상기 측정 대상 회로의 출력을 측정하는 위상 측정 장치에 있어서, 상기 입력 주파수 성분의 평균인 평균 주파수에 의거해서 상기 입력 주파수 성분 및 왜곡 성분의 위상을 취득하는 위상 취득 수단을 갖는 상기 위상 측정 장치에 있어서의 위상 측정 처리를 컴퓨터에서 실행시키기 위한 명령 프로그램을 기록한, 컴퓨터에 의해 독취가능한 기록 매체에 있어서, 상기 위상 취득부의 취득 결과에 의거해서 상기 입력 주파수 성분의 위상이 일치하는 일치 시간을 측정하는 일치 시간 측정 처리와; 상기 위상 취득부의 취득 결과에 의거해서 상기 일치 시간에 있어서의 상기 왜곡 성분의 위상을 측정하는 왜곡 성분 위상 측정 처리;를 컴퓨터에 의해 실행시키기 위한 프로그램을 기록하여, 컴퓨터에 의해 독취가능하게 구성된다.

도 1은, 본 발명의 실시예에 따른 증폭기 측정 시스템의 구성을 나타내는 블록도이다.

도 2는, 증폭기(20)의 동작을 설명하기 위한 도면으로서, 증폭기(20)에 부여되는 입력 신호의 주파수 스펙트럼(도 2(a)), 증폭기(20)로부터 나오는 출력의 주파수 스펙트럼(도 2(b)), 주파수 ω0(=(ω10+ω20)/2)가 0으로 설정된 경우 증폭기(20)로부터 나오는 출력의 주파수 스펙트럼(도 2(c))을 나타내는 도면이다.

도 3은, 위상 취득부(40)의 구성을 나타내는 블록도이다.

도 4는 복소 벡터(s1 및 s2)의 초기 상태(시간 t=0에 있어서의 상태)를 나타내는 도면이다.

도 5는, 복소 벡터(s1)의 위상(θ1) 및 복소 벡터(s2)의 위상(θ2)과 시간(t) 사이의 관계를 나타내는 그래프이다.

도 6은, 복소 벡터(s1)의 위상(θ1), 복소 벡터(s2)의 위상(θ2) 및 복소 벡 터(s3)의 위상(θ3)과 시간(t) 사이의 관계를 나타내는 그래프이다.

이하, 본 발명의 실시예를 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

도 1은, 본 발명의 실시예에 따른 증폭기 측정 시스템의 구성을 도시하는 블럭도이다. 증폭기 측정 시스템은, 입력 신호 생성부(10), 증폭기(측정 대상 회로)(20), 직교 변환부(30), 위상 취득부(40), 일치 시간/위상 측정부(50), 왜곡 성분 위상 측정부(60) 및 표시부(70)를 구비한다. 직교 변환부(30), 위상 취득부(40), 일치 시간/위상 측정부(50), 왜곡 성분 위상 측정부(60) 및 표시부(70)는, 위상 측정 장치(1)를 구성한다.

입력 신호 생성부(10)는, 두 개의 입력 주파수 성분(ω1, ω2)을 가지는 입력 신호를 생성한다. 입력 신호 생성부(10)는, 제 1 발진기(12), 제 2 발진기(14), 및 가산기(16)를 구비한다. 제 1 발진기(12)는, 주파수 ω10의 신호를 생성한다. 제 2 발진기(14)는, 주파수 ω20의 신호를 생성한다. 가산기(16)는, 주파수 ω10의 신호 및 주파수 ω20의 신호를 가산하며 그 가산 결과를 출력한다. 가산기(16)의 출력은 입력 신호이다. 입력 신호는 증폭기(20)에 부여된다.

증폭기(측정 대상 회로)(20)는, 주어진 입력 신호를 증폭하며 증폭한 결과를 출력한다. 이제 증폭기(20)의 동작을 도 2를 참조해 설명한다. 증폭기(20)에 제공되는 입력 신호의 주파수 스펙트럼은, 도 2(a)에 도시하는 바와 같이, 주파수 ω10 및 주파수 ω20의 성분을 구비한다. 증폭기(20)는, 이 입력 신호를 증폭해 증폭된 결과를 출력한다.

증폭기(20) 출력의 주파수 스펙트럼은, 도 2(b)에 도시하는 바와 같이, 주파수 ω10 및 주파수 ω20의 성분의 레벨이 상승하고 있는 것을 알 수 있다. 그러나, 증폭기(20)를 완전한 선형 회로로 제조하는 것은 곤란하며, 따라서 증폭기(20)는 비선형 회로이기 때문에, 주파수 ω10 및 주파수 ω20의 성분 외에, 주파수 ω30 및 주파수 ω40 성분(왜곡 성분이라고 한다)이 출력된다.

이 경우, 주파수 ω10 및 주파수 ω20을 평균한 평균 주파수(ω0){= (ω10 + ω20)/2}를 0으로 설정하는 경우, 증폭기(20) 출력의 주파수 스펙트럼은 도 2(c)와 같이 표시된다. 즉,ω10은 ω1 (= ω10 -ω0)으로 표시되고; ω20은 -ω1 (=ω20-ω0)으로 표시되며; ω30은 3ω1 (=ω30 -ω0)으로 표시되고; ω40은 -3ω1 (=ω40 -ω0)으로 표시된다.

위상 측정 장치(1)는, 증폭기(측정 대상 회로)(20)의 출력을 측정한다. 위상 측정 장치(1)는, 직교 변환부(30), 위상 취득부(40), 일치 시간/위상 측정부(50), 왜곡 성분 위상 측정부(60) 및 표시부(70)를 구비한다.

직교 변환부(30)는, 입력 주파수 성분(주파수 ω10 및 주파수 ω20)의 평균인 평균 주파수(ω0)를 사용하여 증폭기(20)로부터의 출력을 직교 변환한다. 그 결과, 도 2(b)에 도시되어 있는 증폭기(20) 출력의 주파수 스펙트럼은 도 2(c)에 도시된 주파수 스펙트럼으로 취급될 수 있다. 직교 변환부(30)는 승산기(32, 34)를 가지고 있다. 승산기(32)는, 증폭기(20)로부터의 출력에 cos(ω0·t)를 곱셈해 그 곱셈 결과를 출력한다. 승산기(34)는, 증폭기(20)로부터의 출력에 -sin (ω0·t)을 곱셈해 그 곱셈 결과를 출력한다.

위상 취득부(40)는, 직교 변환부(30)의 출력으로부터 입력 주파수 성분(+ω1) 및 왜곡 성분 (+ 3ω1)의 위상을 취득한다. 도 3은, 위상 취득부(40)의 구성을 나타내는 블록도이다. 위상 취득부(40)는, 저역통과 필터(42a, 42b), A/D 변환기(44a, 44b), 복소 FFT(고속 푸리에 변환)부(46), 위상 결정부(48)를 구비한다.

저역통과 필터(42a)는, 승산기(32)로부터의 출력의 저주파 성분을 통과시키고 고주파 성분을 차단한다. 저역통과 필터(42b)는, 승산기(34)로부터의 출력의 저주파 성분을 통과시키고 고주파 성분을 차단한다.

A/D 변환기(44a)는, 저역통과 필터(42a)로부터의 출력을 디지털 신호로 변환한다. A/D 변환기(44b)는, 저역통과 필터(42b)로부터의 출력을 디지털 신호로 변환한다. 여기서 A/D 변환기(44a, 44b)의 샘플링 주파수는, ω10 -ω20 = 2ω1을 2π로 나눈 것의 정수배로 한다는 것을 유념해야 한다. 즉, 샘플링 주파수는 ω1/π의 정수배이다.

복소 FFT (고속 푸리에 변환)부(46)는, A/D 변환기(44a, 44b)로부터의 출력에 대해 복소 고속 푸리에 변환을 실시한다. 그 결과, 입력 주파수 성분(±ω1) 및 왜곡 성분 (+ 3ω1)에 대한 복소 벡터를 얻을 수 있다.

위상 결정부(48)는, 입력 주파수 성분 (±ω1) 및 왜곡 성분 (+ 3ω1)의 복소 벡터에 의거해서 각 성분의 위상을 결정한다. 이 위상은 tan^-1(복소 벡터의 허수부/복소 벡터의 실수부)로서 계산된다. 입력 주파수 성분(+ω1)의 위상을 θ1이라 하고, 입력 주파수 성분(-ω1)의 위상을 θ2라 하며, 왜곡 성분(+3ω1)의 위상을 θ3이라 한다. θ1, θ2 및 θ3은 시간의 함수이다. 이후에는, 시간 t에 있어서의 위상을, 예를 들어 θ1(t)로 표기한다.

도 1을 다시 참조하면, 일치 시간/위상 측정부(50)는, 위상 취득부(40)에 의한 취득 결과에 의거해서, 입력 주파수 성분(+ω1)의 위상(θ1)과 입력 주파수 성분(-ω1)의 위상(θ2)이 최초로 일치하는 일치 시간(Δt) 및 그 때의 위상 θ1(Δt) {= θ2 (Δt)}를 측정한다.

입력 주파수 성분(+ω1)에 대한 복소 벡터(s1) 및 입력 주파수 성분(-ω1)에 대한 복소 벡터(s2)는 아래의 수식으로 나타내어진다.

[수식 1]

s1 = A1 x e ^j ^{(ω1 x t + θ1(0))}

s2 = A2 x e ^{j(-ω1 x t + θ2(0))}

상기의 식으로부터 분명한 바와 같이, 복소 벡터(s1 및 s2)는, 크기에 있어서는 다르지만, 이들 복소 벡터는 서로 반대 방향으로 동일한 회전 속도로 회전한다. 도 4는 복소 벡터(s1 및 s2)의 초기 상태(시간 t=0에 있어서의 상태)를 나타낸다. 도 4에서, 수직축에 Im(허수부), 수평축에 Re(실수부)를 취하고 있다. 복소 벡터(s1)의 초기 위상은 θ1(0)이고, 복소 벡터(s2)의 초기 위상은 θ2(0)이다. 복소 벡터(s1 및 s2)의 위상은, 시간 Δt에서 최초로 일치한다. 이 경우, 위상 θ1(Δt) {=θ2 (Δt)}는 아래의 수식으로 나타내어진다.

[수식 2]

{- θ1(0)+ θ2(0)}/2 + θ1(0) = θ1(Δt)

시간 Δt에서 위상이 θ1(Δt)인 복소 벡터(s1 및 s2)는, 서로 반대 방향으로 동일한 회전 속도로 회전하기 때문에, 복소 벡터(s1 및 s2)의 위상은, 1/2만큼 회전했을 때, 즉, θ1(Δt) + π에서 일치한다. 이 때의 시간은 Δt + π/ω1이다. 그 후, 위상은 θ1(Δt)에서 다시 일치한다. 그 때의 시간은, Δt + 2π/ω1이다. 이와 같이, 시간 Δt + n·π/ω1 (n =0,1,2,…)에서 위상이 일치하며, 그 때의 복소 벡터(s1 및 s2)의 위상은 θ1(Δt) (n = 0,2,4, …) 또는 θ1(Δt) + π ( n = 1,3,5,…)이다.

도 5는 복소 벡터(s1)의 위상(θ1) 및 복소 벡터(s2)의 위상(θ2)과 시간(t) 사이의 관계를 그래프로 나타낸 것으로, 예시의 편의상, θ1(0) = 0로 나타내고 있다. 도 5에 분명히 도시된 바와 같이, 복소 벡터(s1 및 s2)의 위상은 시간 Δt + n·π/ω1 (n = 0, 1,2,…)에서 일치하며, 그 때의 복소 벡터(s1 및 s2)의 위상은 θ1(Δt) (n = 0,2,4, … ) 또는 θ1(Δt) + π (n = 1,3,5,…)이다.

왜곡 성분 위상 측정부(60)는, 위상 취득부(40)에 의한 취득 결과에 의거해서, 일치 시간(Δt)에 있어서의 왜곡 성분(+3ω1)의 위상(θ3(Δt))을 측정한다. 일치 시간(Δt)은 일치 시간/위상 측정부(50)로부터 취득된다.

왜곡 성분(+3ω1)의 복소 벡터(s3)는 아래의 수식으로 나타내어진다.

[수식 3]

s3 = A3 x e ^{j(3ω1 x t + θ3(0))}

상기의 식으로부터 분명한 것 같이, 복소 벡터(s1)가 1 회전하면, 복소 벡터(s3)는 3 회전한다. 복소 벡터(s1)가 1/2 회전하면, 복소 벡터(s3)는 3/2 회전한다.

따라서, 복소 벡터(s1)가 위상 θ1(Δt)로부터 1 회전하면, 복소 벡터(s3)는 3 회전하므로, 복소 벡터(s3)의 위상은 초기 위상으로 되돌아온다. 따라서, 복소 벡터(s1)가 위상 θ1(Δt)로부터 "n"(n = 1, 2, …) 회전한다면, 복소 벡터(s3)의 위상은, 일치 시간(Δt)에 있어서의 왜곡 성분(+3ω1)의 위상 (θ3(Δt))로 되돌아온다.

또, 복소 벡터(s1)가 위상 θ1(Δt)로부터 1/2 회전하면, 복소 벡터(s3)는 3/2 회전하므로, 복소 벡터(s3)의 위상은 π만큼 진행한다. 따라서, 복소 벡터(s1)의 위상이 θ1(Δt) + π가 되면, 복소 벡터(s3)의 위상은 θ3(Δt) + π가 된다.

도 6은 복소 벡터(s1)의 위상(θ1), 복소 벡터(s2)의 위상(θ2) 및 복소 벡터(s3)의 위상(θ3)과 시간(t) 사이의 관계를 그래프로 나타낸 것이다. 도 6에서 θ1 및 θ2는 일점쇄선으로 도시하고, θ3은 실선으로 도시하고 있음을 유념해야 한다. 도 6으로부터 분명한 것 같이, 복소 벡터(s3)의 위상은 시간 Δt + n·π/ω1 (n = 0, 2,4, …)에서는 θ3(Δt)이며, 복소 벡터(s3)의 위상은 시간 Δt + n·π/ω1 (n = 1,3,5, … )에서는 θ3(Δt) + π이다.

이와 같이, 복소 벡터(s1 및 s2)가 일치하는 위상은 θ1(Δt) 혹은 θ1(Δt) + π와 같은 일정한 값을 취한다. 동시에, 복소 벡터(s1 및 s2)가 일치할 때의 복소 벡터(s3)의 위상 또한 θ3(Δt) 혹은 θ3(Δt) + π와 같은 일정한 값을 취한 다. 따라서, 입력 주파수 성분(±ω1)의 위상을 나타내는 값으로 θ1(Δt)를 측정하고, 왜곡 성분(±3ω1)의 위상을 나타내는 값으로 θ3(Δt)을 측정하는 것이 중요하다.

또한, 복소 벡터(s1 및 s2)가 일치하는 위상에 대해, 복소 벡터(s1 및 s2)가 일치했을 때의 복소 벡터(s3)의 상대적 위상은, 일정한 값{θ3(Δt)-θ1(Δt)}을 갖게 된다는 점에 유념해야 한다.

표시부(70)는, 일치 시간/위상 측정부(50)에 의한 측정 결과(θ1(Δt)) 및 왜곡 성분 위상 측정부(60)의 측정 결과(θ3(Δt))를 표시한다.

다음에, 본 발명의 실시예의 동작을 설명한다.

우선, 제 1 발진기(12)로부터 출력된 주파수 ω10의 신호와 제 2 발진기(14)로부터 출력된 주파수 ω20의 신호가, 가산기(16)에 의해 가산되어, 입력 신호로서 증폭기(20)에 부여된다. 입력 신호의 주파수 스펙트럼은 도 2(a)에 나타낸 것과 같다.

입력 신호는 증폭기(20)에 의해 증폭된다. 증폭기(20)는, 비선형 회로의 일종이므로 주파수 ω10 및 주파수 ω20의 성분 이외에 왜곡 성분(주파수 ω30 및 주파수 ω40의 성분)도 출력한다는 것을 유념해야 한다(도 2(b) 참조 ).

증폭기(20)로부터의 출력은 위상 측정 장치(1)에 부여된다. 위상 측정 장치(1)는, 증폭기(20)로부터의 출력을 측정하는 역할을 한다.

우선, 증폭기(20)의 출력은, 직교 변환부(30)에 의해, 입력 주파수 성분(주파수 ω10 및 주파수 ω20)의 평균인 평균 주파수(ω0)를 사용하여 직교 변환된다. 이것에 의해, 증폭기(20)의 출력은, 입력 주파수 성분(±ω1), 왜곡 주파수 성분(±3ω1)으로서 취급할 수가 있다(도 2(c) 참조). 직교 변환부(30)의 출력에는 2 종류의 출력, 즉 승산기(32)의 출력과 승산기(34)의 출력이 있다.

승산기(32)의 출력은, 저역통과 필터(42a)에 의해 고주파 성분이 차단되어 고주파 성분이 차단된 신호가 A/D 변환기(44a)에 의해 디지털 신호로 변환되고, 이후 복소 FFT부(46)에 부여된다. 승산기(34)의 출력은, 저역통과 필터(42b)에 의해 고주파 성분이 차단되어 고주파 성분이 차단된 신호가 A/D 변환기(44b)에 의해 디지털 신호로 변환되고, 이후 복소 FFT부(46)에 부여된다. 복소 FFT부(46)는 복소 고속 푸리에 변환을 실시해, 입력 주파수 성분(+ω1) 및 왜곡 성분 (+ 3ω1)에 대한 복소 벡터를 얻는다. 위상 결정부(48)는, 복소 벡터를 수신하여 각 성분의 위상을 결정한다.

일치 시간/위상 측정부(50)는, 위상 결정부(48)의 출력 중, 입력 주파수 성분(+ω1)의 위상(θ1) 및 입력 주파수 성분(-ω1)의 위상(θ2)을 수신하여, θ1과 θ2가 최초로 일치하는 일치 시간(Δt) 및 그 때의 위상 θ1(Δt){= θ2(Δt)}를 측정한다 (도 5 참조).

왜곡 성분 위상 측정부(60)는, 위상 결정부(48)의 출력 중, 왜곡 성분(+3ω1)의 위상(θ3)을 수신하고, 일치 시간/위상 측정부(50)로부터 일치시간(Δt)을 수신하여, 일치 시간(Δt)에 있어서의 왜곡 성분(+3ω1)의 위상(θ3(Δt))을 측정한다 (도 6 참조 ).

표시부(70)는, 일치 시간/위상 측정부(50)에 의한 측정 결과(θ1(Δt)) 및 왜곡 성분 위상 측정부(60)에 의한 측정 결과(θ3(Δt))를 표시한다.

본 발명의 실시예에 의하면, 입력 주파수 성분(±ω1)의 위상을 나타내는 값으로 의미가 있는 θ1(Δt)가 일치 시간/위상 측정부(50)에 의해 측정된다. 또, 왜곡 성분(+3ω1)의 위상을 나타내는 값으로 의미가 있는 θ3(Δt)가 왜곡 성분 위상 측정부(60)에 의해 측정된다. 또한 θ1(Δt) 및 θ3(Δt)가 표시부(70)에 의해 표시된다. 그리하여, 증폭기(20)로부터 출력되는 신호의 왜곡 및 입력 주파수 성분의 위상을 나타내는 값으로 의미가 있는 값을 측정하고 또한 표시하는 것이 가능하게 된다.

한편, A/D 변환기(44a, 44b)는, 저역통과 필터(42a, 44b)와 복소 FFT부(46) 사이에 배치하는 대신에, 증폭기(20)와 위상 측정 장치(1) 사이에 배치할 수도 있다.

또, 상기의 실시예는, 이하와 같이 구현될 수도 있다. CPU, 하드 디스크, 미디어 (플로피 디스크(등록상표), CD-ROM 등) 독취 장치를 구비한 컴퓨터의 미디어 독취 장치에, 상기의 각 부분 {예를 들면 일치 시간/위상 측정부(50) 및 왜곡 성분 위상 측정부(60)}을 실현하는 프로그램을 기록한 미디어를 읽어내게 해서, 하드 디스크에 이 프로그램을 인스톨 한다. 이러한 방법에 의해서도 상기의 실시예를 구현할 수 있다.

전술된 바와 같이, 본 발명은 측정 대상 회로로부터 출력되는 신호의 왜곡의 위상을 측정하는데 사용할 수 있다.

Claims

2개 이상의 입력 주파수 성분을 가지는 입력 신호를 측정 대상 회로에 부여한 경우의, 상기 측정 대상 회로로부터의 출력을 측정하는 위상 측정 장치에 있어서,

상기 입력 주파수 성분의 평균인 평균 주파수에 의거해서 상기 입력 주파수 성분 및 왜곡성분의 위상을 취득하는 위상 취득부와;

상기 위상 취득부의 취득 결과에 의거해서 상기 입력 주파수 성분의 위상이 일치하는 일치 시간을 측정하는 일치 시간 측정 수단과;

상기 위상 취득부의 취득 결과에 의거해서 상기 일치 시간에 있어서의 상기 왜곡 성분의 위상을 측정하는 왜곡 성분 위상 측정 수단;

을 구비하는 것을 특징으로 하는 위상 측정 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 위상 취득부는,

상기 입력 주파수 성분의 평균인 평균 주파수를 사용하여 상기 측정 대상 회로의 출력을 직교 변환하는 직교 변환 수단과,

상기 직교 변환 수단의 출력으로부터 상기 입력 주파수 성분 및 상기 왜곡 성분의 위상을 취득하는 위상 취득 수단

을 구비하는 것을 특징으로 하는 위상 측정 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 일치 시간에 있어서의 상기 입력 주파수 성분의 위상을 측정하는 일치 위상 측정 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 위상 측정 장치.
제 l 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 측정 대상 회로는 증폭기인 것을 특징으로 하는 위상 측정 장치.
제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 위상 취득 수단은, 복소 고속 푸리에 변환을 행하는 복소 고속 푸리에 변환 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 위상 측정 장치.
제 5 항에 있어서, 상기 복소 고속 푸리에 변환 수단은 디지털 신호의 복소 벡터를 취득하는 것을 특징으로 하는 위상 측정 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 왜곡 성분 위상 측정 수단에 의한 측정 결과를 표시하는 표시 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 위상 측정 장치.
제 3 항에 있어서,

상기 일치 위상 측정 수단에 의한 측정 결과 및 상기 왜곡 성분 위상 측정 수단에 의한 측정 결과를 표시하는 표시 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 위상 측정 장치.
2개 이상의 입력 주파수 성분을 가지는 입력 신호를 측정 대상 회로에 부여한 경우의, 상기 측정 대상 회로의 출력을 측정하는 위상 측정 방법에 있어서,

상기 입력 주파수 성분의 평균인 평균 주파수에 의거해서 상기 입력 주파수 성분 및 왜곡 성분의 위상을 취득하는 위상 취득 단계와;

상기 위상 취득 단계의 취득 결과에 의거해서 상기 입력 주파수 성분의 위상이 일치하는 일치 시간을 측정하는 일치 시간 측정 단계와;

상기 위상 취득 단계의 취득 결과에 의거해서 상기 일치 시간에 있어서의 상기 왜곡 성분의 위상을 측정하는 왜곡 성분 위상 측정 단계;

를 구비하는 것을 특징으로 하는 위상 측정 방법.
2개 이상의 입력 주파수 성분을 가지는 입력 신호를 측정 대상 회로에 부여한 경우의, 상기 측정 대상 회로의 출력을 측정하는 위상 측정 장치에 있어서, 상기 입력 주파수 성분의 평균인 평균 주파수에 의거해서 상기 입력 주파수 성분 및 왜곡 성분의 위상을 취득하는 위상 취득 수단을 갖는 상기 위상 측정 장치에 있어서의 위상 측정 처리를 컴퓨터에서 실행시키기 위한 명령 프로그램에 있어서,

상기 위상 취득부의 취득 결과에 의거해서 상기 입력 주파수 성분의 위상이 일치하는 일치 시간을 측정하는 일치 시간 측정 처리와;

상기 위상 취득부의 취득 결과에 의거해서 상기 일치 시간에 있어서의 상기 왜곡 성분의 위상을 측정하는 왜곡 성분 위상 측정 처리;를 컴퓨터에서 실행시키기 위한 명령 프로그램.
2개 이상의 입력 주파수 성분을 가지는 입력 신호를 측정 대상 회로에 부여한 경우의, 상기 측정 대상 회로의 출력을 측정하는 위상 측정 장치에 있어서, 상기 입력 주파수 성분의 평균인 평균 주파수에 의거해서 상기 입력 주파수 성분 및 왜곡 성분의 위상을 취득하는 위상 취득 수단을 갖는 상기 위상 측정 장치에 있어서의 위상 측정 처리를 컴퓨터에서 실행시키기 위한 명령 프로그램을 기록한, 컴퓨터에 의해 독취가능한 기록 매체에 있어서,

상기 위상 취득부의 취득 결과에 의거해서 상기 입력 주파수 성분의 위상이 일치하는 일치 시간을 측정하는 일치 시간 측정 처리와;

상기 위상 취득부의 취득 결과에 의거해서 상기 일치 시간에 있어서의 상기 왜곡 성분의 위상을 측정하는 왜곡 성분 위상 측정 처리;

를 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한, 컴퓨터에 의해 독취가능한 기록 매체.