KR20070001116A

KR20070001116A - 위상 측정 장치, 방법, 프로그램 및 기록 매체

Info

Publication number: KR20070001116A
Application number: KR1020067015430A
Authority: KR
Inventors: 마코토 쿠로사와; 주이치 나카다
Original assignee: 가부시키가이샤 아드반테스트
Priority date: 2004-01-30
Filing date: 2005-01-19
Publication date: 2007-01-03
Also published as: US7466141B2; JPWO2005073738A1; JP4765100B2; DE112005000267T5; WO2005073738A1; US20080018322A1; KR100800385B1

Abstract

증폭기로부터 출력되는 신호의 왜곡 위상을 측정하는 것을 과제로 한다. 입력 주파수 성분 ω10, ω20을 갖는 입력 신호를 증폭기(20)에 제공한 경우의 증폭기(20)의 출력을 측정하는 위상 측정 장치(1)로서, 증폭기(20)의 출력을 ωc에 의해 직교 변환하는 승산기(34a, 34b)와, 승산기(34a, 34b)의 출력에 있어서의 입력 주파수 성분 ω10, ω20의 위상 θ1, θ2 및 왜곡 성분의 위상 θ3, θ4(3차 왜곡), θ5, θ6(5차 왜곡)을 취득하는 위상 취득부(40)와, 위상 취득부(40)의 취득 결과에 의거하여 θ1 및 θ2가 일치하는 일치 시간 △t를 측정하는 일치 시간·위상 측정부(50)와, 위상 취득부(40)의 취득 결과에 의거하여 일치 시간 △t에 있어서의 왜곡 성분의 위상 θ3∼θ6을 측정하는 왜곡 성분 위상 측정부(60)를 구비하고, 위상 취득부(40)는 θ1 및 θ2의 어느 하나이상과, θ3, θ5(θ1, θ2보다 고주파) 또는 θ4, θ6(θ1, θ2보다 저 주파)을 취득한다.

위상 측정 장치, 방법, 프로그램, 기록 매체

Description

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

본 발명은 2개 이상의 주파수 성분을 갖는 신호를 비선형 회로(측정 대상 회로)에 제공한 경우에 비선형 회로로부터 출력되는 신호의 왜곡 위상의 측정에 관한 것이다.

종래부터 증폭기에 신호를 제공하여 증폭시키는 것이 널리 행해지고 있다. 증폭기는 선형 회로인 것이 이상적이다. 그러나, 완전한 선형 회로인 바와 같은 증폭기를 제조하는 것은 곤란하기 때문에 증폭기를 일종의 비선형 회로로서 취급하게 된다. 즉, 증폭기에 신호를 제공하면 증폭된 신호 뿐만 아니라 왜곡 성분도 또한 출력되어 버린다.

이러한 왜곡 성분을 측정하는 것이, 예를 들면 특허문헌 1[일본 특허 공개 2001-285211호 공보(요약)]에 나타내는 바와 같이 행하여져 있다.

그러나, 증폭기에 2개 이상의 주파수 성분을 갖는 신호를 제공한 경우에 증폭기로부터 출력되는 왜곡 성분의 위상을 측정하는 것은 종래 행해지지 않고 있다.

따라서, 본 발명은 2개 이상의 주파수 성분을 갖는 신호를 측정 대상 회로에 제공한 경우에 측정 대상 회로로부터 출력되는 신호의 왜곡 위상을 측정하는 것을 과제로 한다.

본 발명의 일 실시형태에 의한 위상 측정 장치에 의하면, 2개 이상의 입력 주파수 성분을 갖는 입력 신호를 측정 대상 회로에 제공한 경우의 상기 측정 대상 회로의 출력을 측정하는 위상 측정 장치로서: 로컬 주파수에 의거하여 상기 입력 주파수 성분 및 왜곡 성분의 위상을 취득하는 위상 취득부와, 상기 위상 취득부의 취득 결과에 의거하여 상기 입력 주파수 성분의 위상이 일치하는 일치 시간을 측정하는 일치 시간 측정 수단과, 상기 위상 취득부의 취득 결과에 의거하여 상기 일치 시간에 있어서의 상기 왜곡 성분의 위상을 측정하는 왜곡 성분 위상 측정 수단을 구비하고; 상기 왜곡 성분은 상기 입력 주파수 성분보다도 높은 주파수를 갖는 고주파 왜곡 성분, 및 상기 입력 주파수 성분보다도 낮은 주파수를 갖는 저주파 왜곡 성분중 어느 하나 이상을 갖고; 상기 위상 취득부는 상기 입력 주파수 성분의 최고 주파수 성분 및 최저 주파수 성분의 양쪽 또는 어느 한쪽의 위상과, 상기 고주파 왜곡 성분 또는 상기 저주파 왜곡 성분의 위상을 취득하는 바와 같이 구성된다.

상기한 바와 같이 구성된 발명에 의하면, 2개 이상의 입력 주파수 성분을 갖는 입력 신호를 측정 대상 회로에 제공한 경우의 측정 대상 회로의 출력을 측정하는 위상 측정 장치가 제공된다.

위상 취득부는 로컬 주파수에 의거하여 상기 입력 주파수 성분 및 왜곡 성분의 위상을 취득한다. 일치 시간 측정 수단은 위상 취득부의 취득 결과에 의거하여 입력 주파수 성분의 위상이 일치하는 일치 시간을 측정한다. 왜곡 성분 위상 측정 수단은 위상 취득부의 취득 결과에 의거하여 일치 시간에 있어서의 왜곡 성분의 위상을 측정한다. 왜곡 성분은 입력 주파수 성분보다도 높은 주파수를 갖는 고주파 왜곡 성분, 및 입력 주파수 성분보다도 낮은 주파수를 갖는 저주파 왜곡 성분중 어느 하나 이상을 갖는다. 위상 취득부는 입력 주파수 성분의 최고 주파수 성분 및 최저 주파수 성분의 양쪽 또는 어느 한쪽의 위상과, 고주파 왜곡 성분 또는 저주파왜곡 성분의 위상을 취득한다.

본 발명에 있어서, 상기 위상 취득부는 상기 측정 대상 회로의 출력을 로컬 주파수에 의해 직교 변환하는 직교 변환 수단과, 상기 직교 변환 수단의 출력에 있어서의 상기 입력 주파수 성분 및 왜곡 성분의 위상을 취득하는 위상 취득 수단을 갖는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 위상 취득부는 (1) 입력 주파수 성분의 최고 주파수 성분 및 최저 주파수 성분의 위상과, 저주파 왜곡 성분의 위상과, (2) 입력 주파수 성분의 최고 주파수 성분 및 최저 주파수 성분의 위상과, 고주파 왜곡 성분의 위상을 취득하도록 하는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서는 로컬 주파수를 설정하는 로컬 주파수 설정 수단을 구비하고, 로컬 주파수 설정 수단은 (3) 왜곡 성분의 최저 주파수와 입력 주파수 성분의 최고 주파수의 평균치, 및 (4) 왜곡 성분의 최고 주파수와 입력 주파수 성분의 최저 주파수의 평균치의 쌍방으로 로컬 주파수를 설정하도록 하는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 위상 취득부는 (5) 입력 주파수 성분의 최저 주파수 성분 및 최고 주파수 성분의 위상과, (6) 입력 주파수 성분의 최저 주파수 성분의 위상과, 저주파 왜곡 성분의 위상과, (7) 입력 주파수 성분의 최고 주파수 성분의 위상과, 고주파 왜곡 성분의 위상을 취득하도록 하는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서는 로컬 주파수를 설정하는 로컬 주파수 설정 수단을 구비하고, 로컬 주파수 설정 수단은 입력 주파수 성분의 최저 주파수와 최고 주파수의 평균치, 및 (8) 왜곡 성분의 최저 주파수와 입력 주파수 성분의 최저 주파수의 평균치, 및 (9) 왜곡 성분의 최고 주파수와 입력 주파수 성분의 최고 주파수의 평균치로 로컬 주파수를 설정하도록 하는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서는 위상 취득부가 위상을 취득하는 성분을 변경할 때마다 이 변경에 의해 변화된 입력 주파수 성분의 최고 주파수 성분 또는 최저 주파수 성분의 위상 변화량을 취득하는 위상 변화량 취득 수단과, 위상 변화량에 의거하여 왜곡 성분 위상 측정 수단의 측정 결과를 보정하는 왜곡 성분 위상 보정 수단을 구비하도록 하는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 위상 취득부는 (10) 입력 주파수 성분의 최고 주파수 성분 및 최저 주파수 성분의 위상과, (11) 입력 주파수 성분의 최저 주파수 성분의 위상과, 저주파 왜곡 성분 내의 일부분인 인접 저주파 왜곡 성분의 위상을 취득하고, 왜곡 성분의 최저 주파수의 위상을 취득할 때까지 이미 위상을 취득한 저주파 왜곡 성분의 위상 및 그것보다도 낮은 주파수의 저주파 왜곡 성분의 위상을 취득하도록 하는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 위상 취득부는 (12) 입력 주파수 성분의 최고 주파수 성분 및 최저 주파수 성분의 위상과, (13) 입력 주파수 성분의 최고 주파수 성분의 위상과, 고주파 왜곡 성분 내의 일부분인 인접 고주파 왜곡 성분의 위상을 취득하고, 왜곡 성분의 최고 주파수의 위상을 취득할 때까지 이미 위상을 취득한 고주파왜곡 성분의 위상 및 그것보다도 높은 주파수의 고주파 왜곡 성분의 위상을 취득하도록 하는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서는 로컬 주파수를 설정하는 로컬 주파수 설정 수단을 구비하고, 로컬 주파수 설정 수단은 위상 취득시에 위상 취득의 대상이 되는 신호의 주파수의 최고치와 최저치의 평균치로 로컬 주파수를 설정하도록 하는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 위상 취득부가 위상을 취득하는 성분을 변경할 때 마다 이 변경에 의해 변화된 왜곡 성분의 위상 변화량을 취득하는 위상 변화량 취득 수단과, 위상 변화량에 의거하여 왜곡 성분 위상 측정 수단의 측정 결과를 보정하는 왜곡 성분 위상 보정 수단을 구비하도록 하는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 위상 취득부는 이산 퓨리에 변환을 하는 이산 퓨리에 변환 수단을 갖도록 하는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 표시 수단은 왜곡 성분의 위상을 각도, 왜곡 성분의 진폭을 길이로 하는 벡터를 표시하는 표시 수단을 구비하도록 하는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 표시 수단은 왜곡 성분의 진폭 대수를 길이로 하는 벡터를 표시하도록 하는 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 실시형태에 의한 위상 측정 방법에 의하면, 2개 이상의 입력 주파수 성분을 갖는 입력 신호를 측정 대상 회로에 제공한 경우의 상기 측정 대상 회로의 출력을 측정하는 위상 측정 방법으로서: 위상 취득부가 로컬 주파수에 의거하여 상기 입력 주파수 성분 및 왜곡 성분의 위상을 취득하는 위상 취득 공정과, 일치 시간 측정 수단이 상기 위상 취득부의 취득 결과에 의거하여 상기 입력 주파수 성분의 위상이 일치하는 일치 시간을 측정하는 일치 시간 측정 공정과, 왜곡 성분 위상 측정 수단이 상기 위상 취득부의 취득 결과에 의거하여 상기 일치 시간에 있어서의 상기 왜곡 성분의 위상을 측정하는 왜곡 성분 위상 측정 공정을 구비하고; 상기 왜곡 성분은 상기 입력 주파수 성분보다도 높은 주파수를 갖는 고주파왜곡 성분, 및 상기 입력 주파수 성분보다도 낮은 주파수를 갖는 저주파 왜곡 성분중 어느 하나 이상을 가지고; 상기 위상 취득부는 상기 입력 주파수 성분의 최고 주파수 성분 및 최저 주파수 성분의 양쪽 또는 어느 한쪽의 위상과, 상기 고주파 왜곡 성분 또는 상기 저주파 왜곡 성분의 위상을 취득하는 바와 같이 구성된다.

본 발명의 또 다른 실시형태에 의한 프로그램에 의하면, 2개 이상의 입력 주파수 성분을 갖는 입력 신호를 측정 대상 회로에 제공한 경우의 상기 측정 대상 회로의 출력을 측정하는 위상 측정 장치로서 로컬 주파수에 의거하여 상기 입력 주파수 성분 및 왜곡 성분의 위상을 취득하는 위상 취득부를 갖는 위상 측정 장치에 있어서의 위상 측정 처리를 컴퓨터에 의해 실행시키기 위한 프로그램으로서: 상기 위상 취득부의 취득 결과에 의거하여 상기 입력 주파수 성분의 위상이 일치하는 일치 시간을 측정하는 일치 시간 측정 처리와, 상기 위상 취득부의 취득 결과에 의거하여 상기 일치 시간에 있어서의 상기 왜곡 성분의 위상을 측정하는 왜곡 성분 위상 측정 처리를 컴퓨터에 의해 실행시키고; 상기 왜곡 성분은 상기 입력 주파수 성분보다도 높은 주파수를 갖는 고주파 왜곡 성분, 및 상기 입력 주파수 성분보다도 낮은 주파수를 갖는 저주파 왜곡 성분중 어느 하나이상을 가지며; 상기 위상 취득부는 상기 입력 주파수 성분의 최고 주파수 성분 및 최저 주파수 성분의 양쪽 또는 어느 한쪽의 위상과, 상기 고주파 왜곡 성분 또는 상기 저주파 왜곡 성분의 위상을 취득하는 프로그램이다.

본 발명의 또 다른 실시형태에 의한 기록 매체에 의하면, 2개 이상의 입력 주파수 성분을 갖는 입력 신호를 측정 대상 회로에 제공했을 경우의 상기 측정 대상 회로의 출력을 측정하는 위상 측정 장치로서 로컬 주파수에 의거하여 상기 입력 주파수 성분 및 왜곡 성분의 위상을 취득하는 위상 취득부를 갖는 위상 측정 장치에 있어서의 위상 측정 처리를 컴퓨터에 의해 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터에 의해 판독가능한 기록 매체로서: 상기 위상 취득부의 취득 결과에 의거하여 상기 입력 주파수 성분의 위상이 일치하는 일치 시간을 측정하는 일치 시간 측정 처리와, 상기 위상 취득부의 취득 결과에 의거하여 상기 일치 시간에 있어서의 상기 왜곡 성분의 위상을 측정하는 왜곡 성분 위상 측정 처리를 컴퓨터에 실행시키고; 상기 왜곡 성분은 상기 입력 주파수 성분보다도 높은 주파수를 갖는 고주파 왜곡 성분, 및 상기 입력 주파수 성분보다도 낮은 주파수를 갖는 저주파 왜곡 성분중 어느 하나 이상을 가지고; 상기 위상 취득부는 상기 입력 주파수 성분의 최고 주파수 성분 및 최저 주파수 성분의 양쪽 또는 어느 한쪽의 위상과, 상기 고주파 왜곡 성분 또는 상기 저주파 왜곡 성분의 위상을 취득하는 프로그램을 기록한 컴퓨터에 의해 판독 가능한 기록 매체이다.

도 1은 제 1 실시 형태에 의한 증폭기 측정 시스템의 구성을 나타내는 블록도이다.

도 2는 증폭기(20)의 동작을 설명하기 위한 도면이며, 증폭기(20)에 제공되는 입력 신호의 주파수 스펙트럼(도 2a), 증폭기(20)의 출력 주파수 스펙트럼(도 2b), ω0(=(ω10+ω20)/2)=0이라고 했을 경우의 증폭기(20)의 출력의 주파수 스펙트럼(도 2c)을 나타내는 도면이다.

도 3은 제 1 실시 형태에 의한 로컬 주파수 ωc의 설정법을 나타내는 도면이다.

도 4는 제 1 실시 형태에 의한 위상 취득부(40)의 구성을 나타내는 블록도이다

도 5는 제 1 실시 형태에 의한 복소 벡터 s1 및 s2의 초기 상태(시간 t=O에 있어서의 상태)를 나타내는 도면이다.

도 6은 제 1 실시 형태에 의한 복소 벡터 s1의 위상 θ1 및 복소 벡터 s2의 위상 θ2의 시간 t와의 관계를 그래프에 나타낸 것이다.

도 7은 제 1 실시 형태에 의한 복소 벡터 s1의 위상 θ1, 복소 벡터 s2의 위상 θ2 및 복소 벡터 s3의 위상 θ3의 시간 t와의 관계를 그래프로 나타낸 것이다.

도 8은 제 1 실시 형태에 의한 표시부(70)의 표시 형태를 나타내는 도면이다.

도 9는 제 1 실시 형태에 의한 표시부(70)의 표시 형태의 변형 예를 나타내는 도면이다.

도 10은 제 2 실시 형태에 의한 증폭기 측정 시스템의 구성을 나타내는 블록도이다.

도 11은 제 2 실시 형태에 의한 일치 시간·위상 측정부(50)의 구성을 나타내는 기능 블록도이다.

도 12는 제 2 실시 형태에 의한 로컬 주파수 ωc의 설정법을 나타내는 도면이다.

도 13은 제 3 실시 형태에 의한 증폭기 측정 시스템의 구성을 나타내는 블록도이다.

도 14는 제 4 실시 형태에 의한 증폭기 측정 시스템의 구성을 나타내는 블록 도이다.

도 15는 로컬 주파수 ωc의 설정법을 나타내는 도면이다.

도 16은 로컬 주파수 ωc의 설정법을 나타내는 도면이다.

이하, 본발명의 실시 형태를 도면을 참조하면서 설명한다.

제 1 실시 형태

도 1은 제 1 실시 형태에 의한 증폭기 측정 시스템의 구성을 나타내는 블록도이다. 증폭기 측정 시스템은 입력 신호 생성부(10), 증폭기(측정 대상 회로)(20), A/D 변환기(32), 승산기(34a, 34b), 로컬 주파수 설정부(36), 90도 위상 시 프터(90-degree phase shifter)(38), 위상 취득부(40), 일치 시간·위상 측정부(50), 왜곡 성분 위상 측정부(60), 표시부(70)를 구비한다.

입력 신호 생성부(10)는 2개의 입력 주파수 성분 ω1, ω2를 갖는 입력 신호를 생성한다. 입력 신호 생성부(10)는 제 1 발진기(12), 제 2 발진기(14), 가산기(16)을 갖는다. 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 가산해서 출력한다. 가산기(16)의 출력이 입력 신호이다. 입력 신호는 증폭기(20)에 제공된다.

증폭기(측정 대상 회로)(20)는 제공된 입력 신호를 증폭해서 출력한다. 증폭기(20)의 동작을 도 2를 참조해서 설명한다. 증폭기(20)에 제공되는 입력 신호의 주파수 스펙트럼은, 도 2(a)에 도시한 바와 같이, 주파수 ω10 및 주파수 ω20의 성분을 갖는다. 증폭기(20)는 입력 신호를 증폭해서 출력한다.

증폭기(20)의 출력 주파수 스펙트럼은, 도 2(b)에 도시한 바와 같은 것이다. 주파수 ω10 및 주파수 ω20의 성분의 레벨이 상승하고 있는 것을 알 수 있다. 그러나, 증폭기(20)를 완전한 선형 회로라고 하는 것은 곤란하기 때문에 증폭기(20)는 비선형 회로가 되어버린다. 따라서, 주파수 ω10 및 주파수 ω20의 성분 이외에 주파수 ω30 및 주파수 ω40의 성분(왜곡 성분이라고 한다)이 출력되어버린다.

여기에서, 주파수 ω10 및 주파수 ω20을 평균한 평균 주파수 ω0(=(ω10+ω20)/2)을 0이라고 했을 경우 증폭기(20)의 출력 주파수 스펙트럼은 도 2(c)와 같게 된다. 즉, ω10이 ω1(=ω10―ω0)으로, ω20이 ―ω1(=ω20-ω0)으로 ,ω30이 3ω 1(=ω30―ω0)으로, ω40이 ―3ω1(=ω40-ω0)이 된다. 또한, ω1>―ω1이므로 ω1이 입력 주파수 성분의 최고 주파수 성분, ―ω1이 입력 주파수 성분의 최저 주파수 성분이 된다.

3ω1 및 ―3ω1의 성분을 3차 왜곡 성분이라고 한다. 왜곡 성분은 3차로 한정되지 않고, 5차(5ω1 및 ―5ω1), 7차(7ω1 및 ―7ω1), 더욱 고차의 왜곡 성분이 존재한다.

위상 측정 장치(1)는 A/D 변환기(32), 승산기(34a, 34b), 로컬 주파수 설정부(36), 90도 위상 시프터(38), 위상 취득부(40), 일치 시간·위상 측정부(50), 왜곡 성분 위상 측정부(60) 및 표시부(70)를 구비한다.

A/D 변환기(32)는 증폭기(20)의 출력을 디지털 신호로 변환한다. 또한, A/D 변환기(32)가 대응가능한 주파수대역을 BW로 한다.

승산기(34a)는 A/D 변환기(32)의 출력에 로컬 주파수 설정부(36)가 출력한 cos(ωc·t)을 승산해서 출력한다. 승산기(34b)는 A/D 변환기(32)의 출력에 90도 위상 시프터(38)가 출력한 ―sin(ωc·t)을 승산해서 출력한다. 승산기(34a, 34b)가 주파수 ωc에 의해 직교 변환을 행하게 된다.

로컬 주파수 설정부(36)는 직교 변환을 위한 로컬 주파수 ωc를 설정한다. 로컬 주파수ωc의 설정법을 도 3에 도시한다. 도 3에 있어서는 주파수 -5ω1∼5ω1의 신호 위상의 측정을 전제로 하고 있다. 따라서, 왜곡 성분의 최고 주파수는 5ω1, 최저 주파수는 ―5ω1이 된다. 한편, ω1-(-ω1)=2ω1=ωsep이라고 한다. 우선, 도 3(a)에 도시한 바와 같이, 로컬 주파수 ωc=ω0-ωsep로 한다. 이것은 ω0=0이 라 하면 ωc=(ω1+(-5ω1))/2=―2ω1과 같은 것이다. 이어서, 도 3(b)에 도시한 바와 같이, 로컬 주파수 ωc=ωO+ωsep로 한다. 이것은, ωO=O으로 하면, ωc=((- ω 1)+5ω1)/2=2ω1과 같은 것이다.

90도 위상 시프터(38)는 로컬 주파수 설정부(36)의 출력의 위상을 90도 이동시키고 나서 출력한다.

위상 취득부(40)는 승산기(34a, 34b)의 출력에 있어서의 입력 주파수 성분(±ω1) 및 왜곡 성분(+3ω1등)의 위상을 취득한다. 도 4는 위상 취득부(40)의 구성을 나타내는 블록도이다. 위상 취득부(40)는 주파수 시프트부(44), 복소 FFT(고속 퓨리에 변환)부(46), 위상 결정부(48)를 갖는다.

주파수 시프트부(44)는 승산기(34a, 34b)의 출력 주파수를 ωc―ω0만큼 변경하여 출력한다. 예를 들면, 로컬 주파수 ωc=ω0―ωsep으로 했을 경우는(도 3a참조), ωc-ω0=-ωsep만큼 주파수를 변경하고, 로컬 주파수ωc=ωO+ωsep으로 했을 경우는(도 3b참조) ωc-ω0=ωsep만큼 주파수를 변경한다.

또한, 도 3(b)을 참조해서 설명하면 입력 주파수 성분 (-ω1)은 승산기(34a, 34b)의 출력에 있어서는 ωc를 원점으로 하여 주파수 -1.5ωsep으로서 취급된다. 입력 주파수 성분 (+ω1)은 승산기(34a, 34b)의 출력에 있어서는 ωc을 원점으로 하여 주파수 -0.5ωsep으로서 취급된다. 왜곡 성분 (+3ω1)은 승산기(34a, 34b)의 출력에 있어서는 ωc을 원점으로 해서 주파수 0.5ωsep으로서 취급된다.

그러나, 후술하는 바와 같이, 제 1 실시 형태(기타의 실시 형태도 마찬가지임)에 있어서는 입력 주파수 성분 (-ω1)의 각속도와 입력 주파수 성분 (+ω1)의 각속도는 같고(단, 정부의 부호가 다름), 왜곡 성분 (+3ω1)의 각속도는 입력 주파수 성분 (+ω1)의 각속도의 3배이다라고 하지 않으면 안된다.

따라서, 원점을 ωc(=ωO+ωsep)로부터 ωO으로 이동시킨다. 이에 따라, 승산기(34a, 34b)의 출력 주파수는 주파수 시프트부(44)에 의해 ωsep만큼 커진다. 예를 들면, 입력 주파수 성분 (―ω1)은 주파수 -1.5ωsep+ωsep=-0.5ωsep이 된다. 입력 주파수 성분 (+ω1)은 주파수 -0.5ωsep+ωsep=0.5ωsep이 된다. 왜곡 성분(+3ω1)은 주파수 0.5ωsep+ωsep=1.5ωsep이 된다.

이에 따라, 입력 주파수 성분 (-ω1)의 각속도와 입력 주파수 성분 (+ω1)의 각속도는 크기가 같고(단, 정부의 부호가 다름), 왜곡 성분 (+3ω1)의 각속도는 입력 주파수 성분 (+ω1)의 각속도의 3배다라고 할 수 있다.

복소 FFT(고속 퓨리에 변환)부(46)는 주파수 시프트부(44)의 출력에 대해서 복소 고속 퓨리에 변환을 행함으로써 입력 주파수 성분 (±ω1) 및 왜곡 성분 (+3ω1등)의 복소 벡터가 얻어진다. 또한, 복소 FFT부(46)는 이산 퓨리에 변환(DFT)을 하는 것이 바람직하다. 즉 、±ω1、±3ω1、±5ω1 ···에 대해서 이산 퓨리에 변환(DFT)을 한다.

또한, 이산 퓨리에 변환의 연산 포인트 수는 임의의 포인트 수를 선택할 수 있으므로 소망의 주파수 f=fs/N×k[fs:A/D 변환기(32)의 샘플링 주파수, N:DFT 연산 포인트 수, k:자연수)로 되는 바와 같은 N에 의해 연산함으로써 샘플링 주파수를 변경하지 않고 근방 주파수 성분의 노이즈를 받지 않고 연산할 수 있다.

위상 결정부(48)는 입력 주파수 성분 (±ω1) 및 왜곡 성분 (+3ω1등)의 복 소 벡터에 의거하여 각성분의 위상을 결정한다. 위상은 tan^-1(복소 벡터의 허수부/복소 벡터의 실수부)로서 구할 수 있다. 입력 주파수 성분 +ω1의 위상을 θ1, 입력 주파수 성분 -ω1의 위상을 θ2, 왜곡 성분 +3ω1의 위상을 θ3, 왜곡 성분 -3ω1의 위상을 θ4, 왜곡 성분 +5ω1의 위상을 θ5, 왜곡 성분 -5ω1의 위상을 θ6(제 3 도참조)이라고 한다. θ1, θ2, θ3 ···은 시간의 함수이다. 이후, 시간 t에 있어서의 위상을 예를 들면 θ1(t)등으로 표기한다.

또한, θ1은 입력 주파수 성분의 최고 주파수 성분의 위상, θ2은 입력 주파수 성분의 최저 주파수 성분의 위상이 된다. 또한, θ3 및 θ5은 왜곡 성분중 입력 주파수 성분보다도 높은 주파수를 갖는 고주파 왜곡 성분의 위상이 된다. 흔히, θ4 및 θ6은 왜곡 성분중 입력 주파수 성분보다도 낮은 주파수를 갖는 저주파 왜곡 성분의 위상이 된다.

위상 결정부(48)는, 우선, 도 3(a)을 참조하여 θ1, θ2, θ4 및 θ6을 결정한다[도 1의 (1)참조]. 이때, 로컬 주파수 설정부(36)가 설정하는 로컬 주파수 ωc를 ω0-ωsep으로 한다.

이러한 경우, 로컬 주파수 ωc을 중심으로 하여 ―5ω1로부터 +ω1까지의 대역을 측정할 수 있으면 좋다. 따라서, A/D 변환기(32)가 대응가능한 주파수 대역 BW는 BW>+ω1-(-5ω1)=6ω1=3ωsep이면 좋다.

이어서, 도 3(b)을 참조하여 θ1, θ2, θ3 및 θ5를 결정하는 [도 1의 (2) 참조]. 이때, 로컬 주파수 설정부(36)가 설정하는 로컬 주파수 ωc를 ωO+ωsep으 로 한다.

이러한 경우, 로컬 주파수 ωc을 중심으로 하여 ―ω1로부터 +5ω1까지의 대역을 측정할 수 있으면 좋다. 따라서, A/D 변환기(32)가 대응가능한 주파수 대역 BW는 BW>+5ω1―(-ω1)=6ω1=3ωsep이면 좋다.

또한, θ1, θ2, θ3, θ4, θ5 및 θ6을 동시에 계측할 경우는 ―5ω1로부터 +5ω1까지의 대역을 측정할 수 있을 필요가 있다. 따라서, A/D 변환기(32)가 대응가능한 주파수 대역 BW는 BW>+5ω1-(-5ω1)=10ω1=5ωsep으로 된다.

따라서, 제 1 실시 형태와 같이 θ1, θ2, θ4 및 θ6을 결정하고, 그 후 θ1, θ2, θ3 및 θ5를 결정하도록 하면 BW>3ωsep이 필요함으로 BW가 일정하다고 하면 ω sep 을 보다 크게 잡을 수 있다.

도 1을 다시 참조하면 일치 시간·위상 측정부(50)는 위상 취득부(40)의 취득 결과에 의거하여 입력 주파수 성분 +ω1의 위상 θ1과, 입력 주파수 성분 -ω1의 위상 θ2가 최초에 일치하는 일치 시간 △t 및 그 때의 위상 θ1(△t)(=θ2(△t))을 측정한다.

입력 주파수 성분 +ω1의 복소 벡터 s1 및 입력 주파수 성분 -ω1의 복소 벡터 s2는 하기의 식과 같이 표시된다.

(수 1)

s1=A1×e^j ^{(ω1×t+θ1(0))}

s2=A2×e^j ^{(ω1×t+θ2(0))}

상기의 식으로부터 명확한 바와 같이, 복소 벡터 s1 및 s2는 크기가 다르지만 같은 크기의 회전속도로 역방향으로 회전하고 있다. 복소 벡터 s1 및 s2의 초기 상태(시간t=0에 있어서의 상태)를 도 5에 도시한다. 도 5에 있어서는, 세로축으로 Im(허수부), 횡축으로 Re(실수부)을 잡고 있다. 복소 벡터 s1의 초기 위상은 θ1(0), 복소 벡터 s2의 초기 위상은 θ2(0)이다. 복소 벡터 s1 및 s2는 시간 △t에 서 위상이 최초로 일치한다. 그 때의 위상θ1(△t)(=θ2(△t))은 하기의 식과 같이 표시된다.

(수 2)

시간 △t에 위상이 θ1(△t)으로 된 복소 벡터 s1 및 s2는 같은 크기의 회전속도로 역 방향으로 회전하고 있기 때문에 복소 벡터 s1 및 s2가 1/2 회전하고, θ 1(△t)+π에서 위상이 일치한다. 그 때의 시간은 △t+π/ω1이다. 그 후, 더욱이 θ1(△t)에서 위상이 일치한다. 그 때의 시간은 △t+2π/ω1이다. 이렇게 하여, 시간 △t+n·π/ω1에서 위상이 일치하고(n=0,1,2, ···), 그 때의 복소 벡터 s1 및 s2의 위상은 θ1(△t)(n=0,2,4 ···) 또는 θ1(△t)+π(n=1,3,5 ···)이다.

복소 벡터 s1의 위상 θ1 및 복소 벡터 s2의 위상 θ2의 시간 t와의 관계를 그래프로 나타낸 것이 도 6이다. 단, 도시의 편의상 θ1(0)=0으로 하고 있다. 도 6으로부터도 명확한 바와 같이, 시간 △t+n·π/ω1에서 복소 벡터 s1 및 s2의 위상이 일치하고(n=0,1,2, ···), 그 때의 복소 벡터 s1 및 s2의 위상은 θ1(△ t)(n=0,2,4 ···) 또는 θ1(△t)+π(n=1,3,5 ···)이다.

왜곡 성분 위상 측정부(60)는 위상 취득부(40)의 취득 결과에 의거하여 일치 시간 △t에 있어서의 왜곡 성분 +3ω1의 위상 θ3(△t)을 측정한다. 일치 시간 △t는 일치 시간·위상 측정부(50)로부터 취득한다. 또한, 다른 왜곡 성분(예를 들면, ―3ω1、±5ω1)의 위상 θ4, θ5, θ6도 마찬가지로 취득한다. 따라서, 위상 θ3(△t)의 측정법을 예로 들어 왜곡 위상의 측정법을 설명한다. 다른 왜곡 위상의 측정법도 마찬가지이다.

왜곡 성분 +3ω1의 복소 벡터 s3은 하기의 식과 같이 표시된다.

(수 3)

s3=A3×e^j ^{(+3ω1×t+θ3(0))}

상기의 식으로부터 명확한 바와 같이, 복소 벡터 s1이 1 회전하면 복소 벡터 s3이 3 회전한다. 복소 벡터 s1이 1/2 회전하면 복소 벡터 s3이 3/2 회전한다.

따라서, 복소 벡터 s1이 위상θ1(△t)로부터 1 회전하면 복소 벡터 s3이 3 회전하므로 복소 벡터 s3의 위상은 원래대로 돌아감으로써 복소 벡터 s1이 위상 θ1(△t)로부터 n 회전하면(n=1,2, ···) 복소 벡터 s3의 위상은 일치 시간 △t에 있어서의 왜곡 성분 +3ω1의 위상 θ3(△t)으로 돌아간다.

또한, 복소 벡터 s1이 위상 θ1(△t)으로부터 1/2 회전하면 복소 벡터 s3이 3/2 회전함으로 복소 벡터 s3의 위상은 π 진행한다. 따라서, 복소 벡터 s1이 위상θ1(△t)+π이 되면 복소 벡터 s3의 위상은 θ3(△t)+π가 된다.

복소 벡터 s1의 위상 θ1, 복소 벡터 s2의 위상 θ2 및 복소 벡터 s3의 위상θ3의 시간 t와의 관계를 그래프로 나타낸 것이 도 7이다. 또한, 도 7에 있어서 θ1 및 θ2는 일점 쇄선, θ3은 실선으로 도시하고 있다. 도 7로부터도 명확한 바와 같이, 시간 △t+n·π/ω1(n=0,2,4 ···)에서 복소 벡터 s3의 위상이 θ3(△t)이 되고, 시간 △t+n·π/ω1(n=1,3,5 ···)에서 복소 벡터 s3의 위상이 θ3(△t)+π가 된다.

이와 같이, 복소 벡터 s1 및 s2이 일치하는 위상은 θ1(△t) 또는 θ1(△t)+π라는 일정한 값을 취한다. 게다가, 복소 벡터 s1 및 s2이 일치했을 때의 복소 벡터 s3의 위상도 또한, θ3(△t) 또는 θ3(△t)+π라고 한 일정한 값을 취한다. 따라서, 입력 주파수 성분±ω1의 위상을 나타내는 값으로서 θ1(△t)을, 왜곡 성분 +3ω1의 위상을 나타내는 값으로서 θ3(△t)을 측정하는 것은 의미가 있다.

또한, 복소 벡터 s1 및 s2이 일치하는 위상에 대한, 복소 벡터 s1 및 s2이 일치했을 때의 복소 벡터 s3의 상대 위상은 일정 값 θ3(△t)-θ1(△t)을 취한다.

또한, 복소 벡터 s1 및 s2이 일치했을 때의 θ4, θ5, θ6, ···도 또한, 일정한 값을 취함으로써 복소 벡터 s1 및 s2이 일치했을 때의 θ4, θ5, θ6, …의 상대위상은 일정한 값 θn(△t)-θ1(△t)을 취한다(n=4,5,6, ···).

표시부(70)는 일치 시간·위상 측정부(50)의 측정 결과 θ1(△t) 및 왜곡 성분 위상 측정부(60)의 측정 결과 θ3(△t)등을 표시한다.

도 8은 표시부(70)의 표시 형태를 나타내는 도면이다. 표시부(70)는 입력 주파수 성분 +ω1 및 왜곡 성분 ±3ω1을 표시한다. 단, 입력 주파수 성분 및 왜곡 성분의 위상을 각도, 입력 주파수 성분 및 왜곡 성분의 진폭을 길이로 하는 벡터를 표시한다. 또한, 입력 주파수 성분 +ω1의 각도는 0도로 한다. 또한, 왜곡 성분 ±5ω1은 진폭이 작으므로 대부분 원점에 오버랩되어 버려 표시할 수 없다.

도 9는 표시부(70)의 표시 형태의 변형 예를 나타내는 도면이다. 입력 주파수 성분 및 왜곡 성분의 진폭의 대수를 길이라고 하는 벡터를 표시하는 점이, 도 8에 도시하는 예와 다르다. 구체적으로는 진폭 스케일을 dBc에 대수 압축(캐리어를 기본 신호의 저주파 성분이라고 함)한다[예를 들면, 진폭의 풀 레인지(full range)를 5dBc, 원점을 ―80dBc라고 함]. 이에 따라, 왜곡 성분 ±5ω1에 대해서도 표시할 수 있게 된다.

이어서, 제 1 실시 형태의 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 가산되고, 입력 신호로서 증폭기(20)에 제공된다. 입력 신호의 주파수 스펙트럼은 도 2(a)에 도시한 것이다.

입력 신호는 증폭기(20)에 의해 증폭된다. 단, 증폭기(20)는 비선형 회로의 일종이며, 주파수 ω10 및 주파수 ω20의 성분뿐 아니라 왜곡 성분(주파수 ω30 및 주파수 ω40의 성분 등)도 출력되어 버린다[도 2(b)참조].

증폭기(20)의 출력은 위상 측정 장치(1)에 제공된다. 위상 측정 장치(1)는 증폭기(20)의 출력을 측정하기 위한 것이다.

우선, 증폭기(20)의 출력은 승산기(34a, 34b)에 의해 로컬 주파수 ωc에 의 해 직교 변환된다. 로컬 주파수 설정부(36)가 로컬 주파수 ωc를 ωO―ωsep으로 한다. 이어서, 로컬 주파수 설정부(36)가 로컬 주파수 ωc를 ω0+ωsep로 한다.

승산기(34a) 및 승산기(34b)의 출력은 복소 FFT부(46)에 제공된다. 복소 FFT부(46)는 복소 고속 퓨리에 변환을 하고, 입력 주파수 성분(±ω1) 및 왜곡 성분(+3ω1 등)의 복소 벡터를 얻는다. 위상 결정부(48)는 복소 벡터를 수신하여 각성분의 위상을 결정한다.

위상 결정부(48)의 출력에 있어서 입력 주파수 성분 +ω1의 위상 θ1 및 입력 주파수 성분 -ω1의 위상 θ2를 수신하고, 일치 시간·위상 측정부(50)가 θ1과 θ2가 최초로 일치하는 일치 시간 △t 및 그 때의 위상 θ1(△t)(=θ2(△t))을 측정한다(도 6참조).

위상 결정부(48)의 출력에 있어서 왜곡 성분 +3ω1의 위상 θ3등을 수신하고, 더욱이, 일치 시간·위상 측정부(50)로부터 일치 시간 △t를 수신하고, 왜곡 성분 위상 측정부(60)가 일치 시간 △t에 있어서의 왜곡 성분 +3ω1의 위상 θ3(△t)등을 측정한다(도 7참조).

제 1 실시 형태에 의하면 입력 주파수 성분 ±ω1의 위상을 표시하는 값으로서 의미가 있는 θ1(△t)을 일치 시간·위상 측정부(50)에 의해 측정한다. 더욱이, 왜곡 성분 +3ω1등의 위상을 나타내는 값으로서 의미가 있는 θ3(△t)등을 왜곡 성분 위상 측정부(60)에 의해 측정한다. 더욱이, θ1(△t) 및 θ3(△t)등을 표시 부(70)에 의해 표시한다. 따라서, 증폭기(20)로부터 출력되는 신호의 왜곡 및 입력 주파수 성분의 위상을 의미하는 값으로서 의미가 있는 값을 측정하고, 또한 표시할 수 있다.

더욱이, 제 1 실시 형태에 의하면 A/D 변환기(32)가 대응가능한 주파수 대역 BW>3ωsep에서 좋으므로 BW가 일정하다고 하면 θ1 , θ2, θ3, θ4, θ5 및 θ6을 동시에 계측할 경우 (BW>5ωsep)에 비해 ωsep을 보다 크게 취할 수 있다.

제 2 실시형태

제 2 실시 형태는 로컬 주파수 ωc의 설정이 3단계(ωc=ω0, ωc=ω0-1.5ωsep, ωc=ω0+1.5ωsep)인 점에서 로컬 주파수 ωc의 설정이 2단계(ωc=ωO―ωsep, ωc=ωO+ωsep)인 제 1 실시 형태와 다르다.

도 10은 제 2 실시 형태에 의한 증폭기 측정 시스템의 구성을 나타내는 블록도이다. 증폭기 측정 시스템은 입력 신호 생성부(10), 증폭기(측정 대상 회로)(20), A/D 변환기(32), 승산기(34a, 34b), 로컬 주파수 설정부(36), 90도 위상 시프터(38), 위상 취득부(40), 일치 시간·위상 측정부(50), 왜곡 성분 위상 측정부(60), 표시부(70)를 구비한다. 이하, 제 1 실시 형태와 마찬가지의 부분은 동일 번호를 붙여 설명을 생략한다.

입력 신호 생성부(10), 증폭기(측정 대상 회로)(20), A/D 변환기(32), 승산기(34a, 34b) 및 90도 위상 시프터(38)는 제 1 실시형태와 마찬가지이므로 설명을 생략한다.

로컬 주파수 설정부(36)는 직교 변환을 위한 로컬 주파수 ωc를 설정한다. 로컬 주파수 ωc의 설정법을 도 12에 도시한다. 도 12에 있어서는 주파수 -5ω1∼5ω1 신호의 위상 측정을 전제로 하고 있다. 또한, ω1-(―ω1)=2ω1=ωsep으로 한다. 우선, 도 12(a)에 도시한 바와 같이, 로컬 주파수 ωc=ω0으로 한다. 이어서, 도 12(b)에 도시한 바와 같이, 로컬 주파수 ωc=ω0-1.5ωsep으로 한다. 이것은 ω0=0이라고 하면 ωc=(-ω1+(―5ω1))/2=-3ω1과 같은 것이다. 최후에, 도 12(c)에 도시한 바와 같이, 로컬 주파수 ωc=ω0+1.5ωsep으로 한다. 이것은 ω0=0이라고 하면 ωc=(ω1+5ω1)/2=3ω1과 같은 것이다.

위상 취득부(40)는 승산기(34a, 34b)의 출력에 있어서의 입력 주파수 성분(±ω1) 및 왜곡 성분(+3ω1 등)의 위상을 취득한다. 위상 취득부(40)의 구성은 제 1 실시 형태와 마찬가지이다(도 4참조). 위상 취득부(40)는 주파수 시프트부(44), 복소 FFT(고속 퓨리에 변환)부(46), 위상 결정부(48)를 갖는다. 주파수 시프트부(44) 및 복소 FFT(고속 퓨리에 변환)부(46)는 제 1 실시 형태와 마찬가지이므로 설명을 생략한다.

위상 결정부(48)는 우선, 도 12(a)를 참조하여 θ1 및 θ2를 결정한다. 이때, 로컬 주파수 설정부(36)가 설정하는 로컬 주파수 ωc를 ω0로 한다[도 10의 (1)참조].

이러한 경우, 로컬 주파수 ωc를 중심으로 하여 ―ω1로부터 +ω1까지의 대역을 측정할 수 있으면 좋다. 따라서, A/D 변환기(32)가 대응가능한 주파수 대역 BW는 BW>+ω1-(-ω1)=2ω1=ωsep이면 좋다.

이어서, 도 12(b)를 참조하여 θ2, θ4 및 θ6을 결정한다[도 10의 (2)참조 ]. 이때, 로컬 주파수 설정부(36)가 설정하는 로컬 주파수 ωc를 ω0-1.5ωsep으로 한다.

이러한 경우, 로컬 주파수 ωc을 중심으로 하여 ―5ω1로부터 ―ω1까지의 대역을 측정할 수 있으면 좋다. 따라서, A/D 변환기(32)가 대응가능한 주파수 대역BW는 BW>―5ω1-(―ω1)=4ω1=2ωsep이면 좋다.

최후에, 도 12(c)을 참조하여 θ1, θ3 및 θ5를 결정한다[도 10의 (3)참조]. 이때, 로컬 주파수 설정부(36)가 설정하는 로컬 주파수 ωc를 ω0+1.5ωsep으로 한다.

이러한 경우, 로컬 주파수 ωc를 중심으로 하여 +ω1로부터 +5ω1까지의 대역을 측정할 수 있으면 좋다. 따라서, A/D 변환기(32)가 대응가능한 주파수 대역 BW는 BW>+5ω1-ω1=4ω1=2ωsep이면 좋다.

또한, θ1, θ2, θ3, θ4, θ5 및 θ6을 동시에 계측할 경우는 ―5ω1로부터 +5ω1까지의 대역을 측정할 수 있을 필요가 있다. 따라서, A/D 변환기(32)가 대응가능한 주파수대역 BW는 BW>+5ω1-(-5ω1)=10ω1=5ωsep로 된다.

따라서, 제 2 실시 형태와 같이, θ1 및 θ2를 결정하고, 이어서 θ2, θ4 및 θ6을 결정하여, 최후에 θ1, θ3 및 θ5를 결정하도록 하면 BW>2ωsep이 좋으므로 BW가 일정하면 ωsep을 보다 크게 취할 수 있다.

도 1을 다시 참조하면, 일치 시간·위상 측정부(50)는 위상 취득부(40)의 취득 결과에 의거하여 입력 주파수 성분 +ω1의 위상 θ1과 입력 주파수 성분 -ω1의 위상 θ2이 최초로 일치하는 일치 시간 △t 및 그 때의 위상 θ1(△t)(=θ2(△t)) 을 측정한다.

도 11는 일치 시간·위상 측정부(50)의 구성을 나타내는 기능 블록도이다. 일치 시간·위상 측정부(50)는 일치 위상 측정부(52), 일치 시간 측정부(54)를 갖는다.

일치 위상 측정부(52)는 로컬 주파수ωc=ω0으로 했을 경우의 입력 주파수 성분 +ω1의 위상 θ1과 입력 주파수 성분 -ω1의 위상 θ2가 일치했을 때의 일치 위상 θ1(△t)을 측정한다.

일치 시간 측정부(54)는 로컬 주파수ωc을 ω0-1.5ωsep으로 했을 때의 θ2가 θ1(△t)과 일치하는 시각 △t2 및 로컬 주파수 ωc을 ω0+1.5ωsep으로 했을 때의 θ1이 θ1(△t)과 일치하는 시각 △t3을 측정한다.

왜곡 성분 위상 측정부(60)는 위상 취득부(40)의 취득 결과에 의거하여 일치 시간 △t2, △t3에 있어서의 왜곡 성분 +3ω1의 위상 θ3(△t3)등을 측정한다. 일치 시간 △t2, △t3은 일치 시간·위상 측정부(50)로부터 취득한다. 또한, 다른 왜곡 성분(예를 들면, ―3ω1、±5ω1)의 위상 θ4, θ5, θ6도 마찬가지로 취득한다.

즉, 로컬 주파수 ωc을 ω0-1.5ωsep으로 했을 때의 θ2이 θ1(△t)과 일치하는 시각 △t2(이 시각에 있어서 θ2가 θ1과 일치함)에 있어서의 왜곡 성분 -3ω1, ―5ω1의 위상 θ4, θ6을 측정한다. 더욱이, 로컬 주파수 ωc를 ω0+1.5ωsep으로 했을 때의 θ1이 θ1(△t)과 일치하는 시각 △t3(이 시각에 있어서 θ2가 θ1과 일치함)에 있어서의 왜곡 성분 +3ω1, +5ω1의 위상 θ3, θ5를 측정한다.

왜곡 위상의 측정법의 상세함은 제 1 실시 형태와 마찬가지이므로 설명을 생략한다.

표시부(70)는 일치 시간·위상 측정부(50)의 측정 결과θ1(△t) 및 왜곡 성분 위상 측정부(60)의 측정 결과 θ3(△t3)등을 표시한다. 표시부(70)의 표시 형태는 제 1 실시 형태와 마찬가지이다.

이어서, 제 2 실시 형태의 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 제공된다. 입력 신호의 주파수 스펙트럼은 도 2(a)에 도시한 바와 같은 것이다.

입력 신호는 증폭기(20)에 의해 증폭된다. 단, 증폭기(20)는 비선형 회로의 일종이며, 주파수 ω10 및 주파수 ω20의 성분 뿐아니라 왜곡 성분(주파수 ω30 및 주파수 ω40의 성분 등)도 출력되어 버린다[도 2(b) 참조].

우선, 증폭기(20)의 출력은 승산기(34a, 34b)에 의해 로컬 주파수ωc에 의해 직교 변환된다. 로컬 주파수 설정부(36)가 로컬 주파수 ωc을 ω0으로 한다. 이어서, 로컬 주파수 설정부(36)가 로컬 주파수 ωc을 ω0-1.5ωsep으로 한다. 최후에, 로컬 주파수 설정부(36)가 로컬 주파수 ωc을 ω0+1.5ωsep으로 한다.

승산기(34a) 및 승산기(34b)의 출력은 복소 FFT부(46)에 제공된다. 복소 FFT 부(46)는 복소 고속 퓨리에 변환을 하고, 입력 주파수 성분 (±ω1) 및 왜곡 성분 (+3ω1 등)의 복소 벡터를 얻는다. 위상 결정부(48)는 복소 벡터를 수신하고, 각성분의 위상을 결정한다.

위상 결정부(48)의 출력에 있어서 입력 주파수 성분 +ω1의 위상 θ1 및 입력 주파수 성분 -ω1의 위상 θ2를 수신하여 일치 시간·위상 측정부(50)가 θ1과 θ2가 최초로 일치하는 일치 시간 △t 및 그 때의 위상 θ1(△t)(=θ2(△t))을 측정한다.

위상 결정부(48)의 출력에 있어서 왜곡 성분 +3ω1의 위상 θ3 등을 수신하고, 더욱이, 일치 시간·위상 측정부(50)로부터 일치 시간 △t2, △t3을 수신하고, 왜곡 성분 위상 측정부(60)가 일치 시간 △t2, △t3에 있어서의 왜곡 성분 +3ω1의 위상 θ3(△t3) 등을 측정한다.

표시부(70)는 일치 시간·위상 측정부(50)의 측정 결과 θ1(△t) 및 왜곡 성분 위상 측정부(60)의 측정 결과 θ3(△t3) 등을 표시한다.

제 2 실시 형태에 의하면 제 1 실시 형태와 마찬가지의 효과를 달성한다.

더욱이, 제 2 실시 형태에 의하면 A/D 변환기(32)가 대응가능한 주파수 대역BW>2ωsep에서 좋으므로 BW가 일정하다고 하면, θ1, θ2, θ3, θ4, θ5 및 θ6을 동시에 계측할 경우 (BW>5ωsep)에 비해 ωsep을 보다 크게 취할 수 있다.

제 3 실시 형태

제 3 실시 형태는 제 2 실시 형태에 있어서 로컬 주파수 설정부(36)가 로컬 주파수 ωc을 ω0로부터 ω0―1.5ωsep(ω0+1.5ωsep)으로 변경했을 경우에 θ1 및 θ2을 재현할 수 있도록 공통 참조 신호원(80), 위상 변화량 취득부(90) 및 왜곡 성분 위상 보정부(92)를 마련한 것이다.

도 13은 제 3 실시 형태에 의한 증폭기 측정 시스템의 구성을 나타내는 블록도이다. 증폭기 측정 시스템은 입력 신호 생성부(10), 증폭기(측정 대상 회로)(20), A/D 변환기(32), 승산기(34a, 34b), 로컬 주파수 설정부(36), 90도 위상 시프터(38), 위상 취득부(40), 일치 시간·위상 측정부(50), 왜곡 성분 위상 측정부(60), 표시부(70), 공통 참조 신호원(80), 위상 변화량 취득부(90) 및 왜곡 성분위상 보정부(92)를 구비한다. 이하, 제 2 실시 형태와 마찬가지의 부분은 동일 번호를 붙여 설명을 생략한다.

입력 신호 생성부(10), 증폭기(측정 대상 회로)(20), A/D 변환기(32), 승산기(34a, 34b), 로컬 주파수 설정부(36), 90도 위상 시프터(38), 위상 취득부(40), 일치 시간·위상 측정부(50), 왜곡 성분 위상 측정부(60) 및 표시부(70)는 제 2 실시 형태와 마찬가지이므로 설명을 생략한다. 단, 일치 시간·위상 측정부(50)의 일치 시간 측정부(54)에 대해서는 후술한다.

공통 참조 신호원(80)은 입력 신호 생성부(10) 및 A/D 변환기(32)에 공통되는 공통 참조 신호를 제공한다. 입력 신호 생성부(10)는 공통 참조 신호에 의거하여 입력 신호의 생성 타이밍을 결정한다. A/D 변환기(32)는 공통 참조 신호에 의거하여 샘플링 클록 및 트리거 신호의 생성 타이밍을 결정한다. 또한, 트리거 신호의 생성 타이밍은 입력 신호의 1주기의 정수배와 같은 주기가 되도록 한다.

위상 변화량 취득부(90)는 위상 취득부(40)가 위상을 취득하는 성분을 변경 할 때마다 그 변경에 의해 변화된 입력 주파수 성분의 최고 주파수 성분(θ1) 또는 최저 주파수 성분(θ2)의 위상 변화량을 취득한다.

구체적으로는, 위상 취득부(40)가 위상을 취득하는 성분을 θ1 및 θ2으로 했을 경우에 θ1(0) 및 θ2(0)을 위상 취득부(40)로부터 취득한다.

그리고, 위상 취득부(40)가 위상을 취득하는 성분을 θ2, θ4 및 θ6으로 변경했을 경우에 θ2(T1)을 위상 취득부(40)로부터 취득한다. 단, T1은 θ2(T1)=θ2(0)이 되는 바와 같은 값(T1=2nπ/ω1, n은 정의 정수)이다. 그러나, 위상 취득부(40)가 위상을 취득하는 성분을 변경하면 오차가 생겨버려 θ2(T1)=θ2(0)이 안된다. 오차를 △θ2로 하면 θ2(Tl)=θ2(0)+△θ2가 된다. 따라서, △θ2=θ2(T1)―θ2(0)로 해서 △θ2를 구하고, 일치 시간 측정부(54) 및 왜곡 성분 위상보정부(92)에 제공한다.

더욱이, 위상 취득부(40)가 위상을 취득하는 성분을 θ1, θ3 및 θ5로 변경했을 경우에 θ1(T2)을 위상 취득부(40)로부터 취득한다. 단, T2은 θ1(T2)=θ1(0)이 되는 바와 같은 값(T2=2nπ/ω1, n은 정의 정수)이다. 그러나, 위상 취득부(40)가 위상을 취득하는 성분을 변경하면 오차가 생겨버려 θ1(T2)=θ1(0)이 안된다. 오차를 △θ1으로 하면 θ1(T2)=θ1(0)+△θ1이 된다. 따라서, △θ1=θ1(T2)-θ1(0)로 해서 △θ1을 구하고, 일치 시간 측정부(54) 및 왜곡 성분 위상 보정부(92)에 제공한다.

일치 시간 측정부(54)는 위상 변화량 취득부(90)로부터 오차 △θ1, △θ2를 얻고, 로컬 주파수ωc을 ω0-1.5ωsep으로 했을 때의 θ2 및 로컬 주파수 ωc을 ω 0+1.5ωsep로 했을 때의 θ1을 보정한다. 즉, 오차 △θ2, △θ1을 감한다. 그리고, 오차 △θ2, △θ1을 감한 θ2, θ1이 θ1(△t)과 일치하는 시각 △t를 측정한다.

왜곡 성분 위상 보정부(92)는 위상 결정부(48)로부터 θ4 및 θ6, θ3 및 θ5을 수신한다. 그리고, θ4 및 θ6으로부터는 오차 △θ2를 감하고, θ3 및 θ5로부터는 오차 △θ1을 감하여 왜곡 성분 위상 측정부(60)에 제공한다.

이어서, 제 3 실시 형태의 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 가산되고, 입력 신호로서 증폭기(20)에 제공된다. 입력 신호의 주파수 스펙트럼은 도 2(a)에 도시하는 바와 같은 것이다.

입력 신호는 증폭기(20)에 의해 증폭된다. 단, 증폭기(20)는 비선형 회로의 일종이며, 주파수ω10 및 주파수ω20의 성분 뿐아니라 왜곡 성분(주파수 ω30 및 주파수ω40의 성분 등)도 출력되어버린다[도 2(b)참조].

우선, 증폭기(20)의 출력은 승산기(34a, 34b)에 의해 로컬 주파수 ωc에 의해 직교변환된다. 로컬 주파수 설정부(36)가 로컬 주파수 ωc을 ω0으로 한다. 이어서, 로컬 주파수 설정부(36)가 로컬 주파수 ωc을 ω0―1.5ωsep으로 한다. 최후에, 로컬 주파수 설정부(36)가 로컬 주파수 ωc을 ω0+1.5ωsep으로 한다.

승산기(34a) 및 승산기(34b)의 출력은 복소 FFT부(46)에 제공된다. 복소 FFT부(46)는 복소 고속 퓨리에 변환을 하고, 입력 주파수 성분(±ω1) 및 왜곡 성분(+3ω1 등)의 복소 벡터를 얻는다. 위상 결정부(48)는 복소 벡터를 수신하고, 각 성분의 위상을 결정한다.

위상 변화량 취득부(90)는 위상 결정부(48)로부터 θ1(0), θ2(0), θ2(T1) 및 θ1(T2)을 취득한다. 그리고, 오차 △θ2=θ2(Tl)-θ2(0)로 하여 △θ2를 구하고, 오차 △θ1=θ1(T2)-θ1(0)로 해서 △θ1을 구한다. 오차 △θ1, △θ2는 일치시간 측정부(54)에 제공된다.

위상 결정부(48)의 출력에 있어서 입력 주파수 성분 +ω1의 위상 θ1 및 입력 주파수 성분 -ω1의 위상 θ2를 수신하고, 일치 시간·위상 측정부(50)는 θ1과 θ2가 최초로 일치하는 일치 시간 △t 및 그 때의 위상 θ1(△t)(=θ2(△t))을 측정한다. 또한, 일치 시간 측정부(54)는 위상 변화량 취득부(90)로부터 제공된 오차 △θ1, △θ2에 의해 로컬 주파수 ωc을 ω0-1.5ωsep로 했을 때의 θ2 및 로컬 주파수 ωc을 ω0+1.5ωsep으로 했을 때의 θ1을 보정한다. 즉, 오차 △θ2, △θ1을 감한다.

위상 결정부(48)의 출력에 있어서 왜곡 성분 +3ω1의 위상 θ3 등을 왜곡 성분 위상 보정부(92)가 수신한다. 왜곡 성분 위상 보정부(92)에는 위상 변화량 취득부(90)로부터 오차 △θ1, △θ2가 제공된다. 왜곡 성분 위상 보정부(92)는 θ4 및 θ6로부터는 오차 △θ2를 감하고, θ3 및 θ5로부터는 오차 △θ1을 감하여 왜곡 성분 위상 측정부(60)에 제공한다.

더욱이, 왜곡 성분 위상 측정부(60)는 일치 시간·위상 측정부(50)로부터 일치 시간 △t를 수신하고, 일치 시간 △t에 있어서의 왜곡 성분 +3ω1의 위상 θ3(△t)등을 측정한다.

표시부(70)는 일치 시간·위상 측정부(50)의 측정 결과 θ1(△t) 및 왜곡 성분 위상 측정부(60)의 측정 결과 θ3(△t) 등을 표시한다.

제 3 실시 형태에 의하면 제 2 실시 형태와 마찬가지의 효과를 달성한다.

더욱이, 제 3 실시 형태에 의하면 공통 참조 신호원(80)에 의해 위상 취득부(40)가 위상을 취득하는 성분을 변경할 때마다 그 변경에 의해 변화된 입력 주파수 성분의 최고 주파수 성분 θ1 또는 최저 주파수 성분 θ2의 위상 변화량(오차 △θ1, △θ2)을 적게 할 수 있다.

더욱이, 위상 변화량 취득부(90)에 의해 위상 취득부(40)가 위상을 취득하는 성분을 변경하는 때마다 그 변경에 의해 변화된 입력 주파수 성분의 최고 주파수 성분 θ1 또는 최저 주파수 성분 θ2의 위상 변화량(오차 △θ1, △θ2)을 취득할 수 있다. 취득된 오차 △θ1, △θ2는 일치 시간 측정부(54) 및 왜곡 성분 위상 보정부(92)에 의해 사용되고, 로컬 주파수 ωc을 ω0-1.5ωsep으로 했을 때의 θ2, θ4, θ6 및 로컬 주파수 ωc을 ω0+1.5ωsep으로 했을 때의 θ1, θ3, θ5를 보정할 수 있다. 따라서, 오차 △θ1, △θ2에 의해 왜곡 성분의 위상 측정에 오차가 생기지 않는다.

제 4 실시 형태

제 4 실시 형태는 제 3 실시 형태를 7차이상의 왜곡 위상을 측정할 수 있게 개량한 것이다.

도 14는 제 4 실시 형태에 의한 증폭기 측정 시스템의 구성을 나타내는 블록도이다. 증폭기 측정 시스템은 입력 신호 생성부(10), 증폭기(측정 대상 회로)(20), A/D 변환기(32), 승산기(34a, 34b), 로컬 주파수 설정부(36), 90도 위상 시프터(38), 위상 취득부(40), 일치 시간·위상 측정부(50), 왜곡 성분 위상 측정부(60), 표시부(70), 공통 참조 신호원(80), 위상 변화량 취득부(90) 및 왜곡 성분위상 보정부(92)를 구비한다. 이하, 제 3 실시 형태와 마찬가지의 부분은 동일 번호를 붙여 설명을 생략한다.

입력 신호 생성부(10), 증폭기(측정 대상 회로)(20), A/D 변환기(32) 및 승산기(34a, 34b)는 제 3 실시 형태와 마찬가지여서 설명을 생략한다.

로컬 주파수 설정부(36)는 직교 변환을 위한 로컬 주파수 ωc을 설정한다. 로컬 주파수 ωc의 설정법을 도 15 및 도 16에 도시한다. 또한, ω1-(-ω1)=2ω1=ωsep으로 한다.

우선, 도 15(a)에 도시된 바와 같이, 로컬 주파수 ωc=ω0으로 한다. 이어서, 도 15(b)에 도시한 바와 같이, 로컬 주파수 ωc=ω0―1.5ωsep으로 한다. 이것은 ω0=0으로 하면 ωc=(―ω1+(-5ω1))/2=-3ω1과 같은 것이다. 그리고, 도 15(c)에 도시한 바와 같이, 로컬 주파수 ωc=ω0-2.5ωsep으로 한다. 이것은, ω0=0으로 하면 ωc=((-3ω1)+(-7ω1))/2=―5ω1과 같은 것이다.

더욱이, 도 16(a)에 도시한 바와 같이, 로컬 주파수 ωc=ω0+1.5ωsep으로 한다. 이것은 ω0=0으로 하면 ωc=(ω1+5ω1)/2=―3ω1과 같은 것이다. 최후에, 도 16(b)에 도시한 바와 같이, 로컬 주파수 ωc=ω0+2.5ωsep으로 한다. 이것은, ω0=0으로 하면 ωc=(3ω1+7ω1)/2=5ω1과 같은 것이다.

또한, 로컬 주파수 ωc은 위상 결정부(48)가 위상취득의 대상으로 하는 신호의 주파수의 최고값과 최저값의 평균이 된다. 예를 들면, 도 16(b)을 참조하면 θ3, θ5 및 θ7을 취득하는 것이 된다. 이때, 로컬 주파수 설정부(36)가 설정하는 로컬 주파수 ωc은 위상 결정부(48)가 위상취득의 대상으로 하는 신호의 주파수의 최고값 7ω1과 최저값 3ω1의 평균 5ω1이 된다.

위상 취득부(40)는 승산기(34a, 34b)의 출력에 있어서의 입력 주파수 성분 (±ω1) 및 왜곡 성분 (+3ω1 등)의 위상을 취득한다. 위상 취득부(40)의 구성은 제 1 실시 형태와 마찬가지이다(도 4 참조). 위상 취득부(40)는 주파수 시프트부(44), 복소 FFT(고속 퓨리에 변환)부(46), 위상 결정부(48)를 갖는다. 주파수 시프트부(44) 및 복소 FFT(고속 퓨리에 변환)부(46)는 제 1 실시 형태와 마찬가지이므로 설명을 생략한다.

위상 결정부(48)는 우선, 도 15(a)을 참조하여 θ1 및 θ2를 결정한다. 이때, 로컬 주파수 설정부(36)가 설정하는 로컬 주파수 ωc을 ω0으로 한다.

이러한 경우, 로컬 주파수 ωc을 중심으로 하여 ―ω1으로부터 +ω1까지의 대역을 측정할 수 있으면 좋다. 따라서, A/D 변환기(32)가 대응가능한 주파수 대역BW는 BW>+ω1-(-ω1)=2ω1=ωsep이면 좋다.

이어서, 도 15(b)를 참조하여 θ2, θ4 및 θ6을 결정한다. 이때, 로컬 주파수 설정부(36)가 설정하는 로컬 주파수 ωc을 ω0-1.5ωsep으로 한다.

이러한 경우, 로컬 주파수 ωc을 중심으로 하여 ―5ω1로부터 ―ω1까지의 대역을 측정할 수 있으면 좋다. 따라서, A/D 변환기(32)가 대응가능한 주파수 대역BW는 BW>―5ω1-(-ω1)=4ω1=2ωsep이면 좋다.

그리고, 도 15(c)을 참조하여 θ4, θ6 및 θ8을 결정한다. 이때, 로컬 주파수 설정부(36)가 설정하는 로컬 주파수 ωc을 ω0-2.5ωsep으로 한다.

이러한 경우, 로컬 주파수 ωc을 중심으로 하여 ―7ω1로부터 ―3ω1까지의 대역을 측정할 수 있으면 좋다. 따라서, A/D 변환기(32)가 대응가능한 주파수 대역BW는 BW>-7ω1-(-3ω1)=4ω1=2ωsep이면 좋다.

더욱이, 도 16(a)을 참조하여 θ1, θ3 및 θ5를 결정한다. 이때, 로컬 주파수 설정부(36)가 설정하는 로컬 주파수 ωc을 ω0+1.5ωsep으로 한다.

이러한 경우, 로컬 주파수ωc을 중심으로 하여 +ω1으로부터 +5ω1까지의 대역을 측정할 수 있으면 좋다. 따라서, A/D 변환기(32)가 대응가능한 주파수 대역 BW은 BW>+5ω1-ω1=4ω1=2ωsep이면 좋다.

최후에, 도 16(b)을 참조하여 θ3, θ5 및 θ7을 결정한다. 이때, 로컬 주파수 설정부(36)가 설정하는 로컬 주파수 ωc을 ω0+2.5ωsep으로 한다.

이러한 경우, 로컬 주파수 ωc을 중심으로 하여 +3ω1로부터 +7ω1까지의 대역을 측정할 수 있으면 좋다. 따라서, A/D 변환기(32)가 대응가능한 주파수 대역 BW는 BW>+7ω1-3ω1=4ω1=2ωsep이면 좋다.

또한, θ1, θ2, θ3, θ4, θ5, θ6, θ7 및 θ8을 동시에 계측할 경우는 ―7ω1로부터 +7ω1까지의 대역을 측정할 수 있을 필요가 있다. 따라서, A/D 변환 기(32)가 대응가능한 주파수 대역 BW는 BW>+7ω1-(-7ω1)=14ω1=7ωsep이 된다.

따라서, 제 4 실시 형태와 같이 θ1 및 θ2를 결정하고, θ2, θ4, θ6을 결정하고, θ4, θ6, θ8을 결정하고, θ1, θ3, θ5를 결정하고, 최후에, θ3, θ5, θ7을 결정하도록 하면 BW>2ωsep이 좋으므로 BW가 일정하다고 하면 ωsep을 보다 크게 취할 수 있다.

90도 위상 시프터(38), 위상 취득부(40), 일치 시간·위상 측정부(50), 왜곡 성분 위상 측정부(60), 표시부(70) 및 공통 참조 신호원(80)은 제 3 실시 형태와 마찬가지어서 설명을 생략한다. 단, 일치 시간·위상 측정부(50)의 일치 시간 측정부(54)에 대해서는 후술한다.

위상 변화량 취득부(90)는 위상 취득부(40)가 위상을 취득하는 성분을 θ2, θ4, θ6으로, 또는 θ1, θ3, θ5로 변경할 때에 그 변경에 의해 변화된 입력 주파수 성분의 최고 주파수 성분 θ1 또는 최저 주파수 성분 θ2의 위상 변화량을 취득한다. 이것은, 제 3 실시 형태와 마찬가지이다.

더욱이, 위상 변화량 취득부(90)는 위상 취득부(40)가 위상을 취득하는 성분을 θ4, θ6, θ8로 변경할 때에 그 변경에 의해 변화한 왜곡 성분의 위상 θ4의 위상 변화량을 취득한다.

구체적으로는, 위상 취득부(40)가 위상을 취득하는 성분을 θ2, θ4, θ6으로 했을 경우에 θ4(T1)를 위상 취득부(40)로부터 취득한다.

그리고, 위상 취득부(40)가 위상을 취득하는 성분을 θ4, θ6 및 θ8로 변경했을 경우에 θ4(T3)를 위상 취득부(40)로부터 취득한다. 단, T3은 θ4(T1)=θ 4(T3)이 되는 바와 같은 값이다. 그러나, 위상 취득부(40)가 위상을 취득하는 성분을 변경하면 오차가 생겨버려 θ4(T1)=θ4(T3)가 안된다. 오차를 △θ4로 하면 θ4(T3)=θ4(T1)+△θ4가 된다. 따라서, △θ4=θ4(T3)-θ4(T1)로 하여 △θ4를 구하고, 일치 시간 측정부(54) 및 왜곡 성분 위상 보정부(92)에 제공한다.

게다가, 위상 변화량 취득부(90)는 위상 취득부(40)가 위상을 취득하는 성분을 θ3, θ5, θ7로 변경할 때에 그 변경에 의해 변화된 왜곡 성분의 위상 θ3의 위상 변화량을 취득한다.

구체적으로는, 위상 취득부(40)가 위상을 취득하는 성분을 θ1, θ3, θ5으로 했을 경우에 θ3(T2)을 위상 취득부(40)로부터 취득한다.

그리고, 위상 취득부(40)가 위상을 취득하는 성분을 θ3, θ5 및 θ7로 변경했을 경우에 θ3(T4)을 위상 취득부(40)로부터 취득한다. 단, T4는 θ3(T4)=θ3(T2)이 되는 바와 같은 값이다. 그러나, 위상 취득부(40)가 위상을 취득하는 성분을 변경하면 오차가 생겨버려 θ3(T4)=θ3(T2)이 안된다. 오차를 △θ3으로 하면 θ3(T4)=θ3(T2)+△θ3이 된다. 따라서, △θ3=θ3(T4)-θ3(T2)으로 하여 △θ3을 구하고, 일치 시간 측정부(54) 및 왜곡 성분 위상 보정부(92)에 제공한다.

일치 시간 측정부(54)는 위상 변화량 취득부(90)로부터 오차 △θ1, △θ2를 얻고, 로컬 주파수 ωc을 ω0-1.5ωsep으로 했을 때의 θ2 및 로컬 주파수 ωc을 ω0+1.5ωsep으로 했을 때의 θ1을 보정한다. 즉, 오차 △θ2, △θ1을 감한다. 그리고, 오차 △θ2, △θ1을 감한 θ2, θ1이 θ1(△t)과 일치하는 시각 △t를 측정한다.

또한, 일치 시간 측정부(54)는 위상 변화량 취득부(90)로부터 오차 △θ3, △θ4를 얻고, 로컬 주파수 ωc을 ω0-2.5ωsep으로 했을 때의 θ4 및 로컬 주파수ωc을 ω0+2.5ωsep으로 했을 때의 θ3을 보정한다. 즉, 오차 △θ4, △θ3을 감한다. 또한, 일치 시간 측정부(54)는 왜곡 성분 위상 측정부(60)로부터 일치 시간 △t에 있어서의 위상 θ4, θ3을 취득한다.

그리고, 일치 시간 측정부(54)는 일치 시간 △t에 있어서의 위상 θ4와, 로컬 주파수 ωc을 ω0-2.5ωsep으로 했을 때의 θ4로부터 오차 △θ4를 감한 값이 일치하는 시각 △t를 측정한다. 또한, 일치 시간 측정부(54)는 일치 시간 △t에 있어서의 위상 θ3과, 로컬 주파수ωc을 ω0+2.5ωsep으로 했을 때의 θ3로부터 오차 △θ3을 감한 값이 일치하는 시각 △t를 측정한다.

더욱이, 왜곡 성분 위상 보정부(92)는 위상 결정부(48)로부터 θ4, θ6, θ8 및 θ3, θ5, θ7을 수신한다. 그리고, θ4, θ6 및 θ8로부터는 오차 △θ4를 감하고, θ3, θ5 및 θ7로부터는 오차 △θ3을 감하여 왜곡 성분 위상 측정부(60)에 제공한다.

왜곡 성분 위상 측정부(60)는 위상 취득부(40)의 취득 결과에 의거하여 일치 시간 △t에 있어서의 왜곡 성분의 위상 θ4, θ6, θ8 및 θ3, θ5, θ7을 측정한다.

이어서, 제 4 실시 형태의 동작을 설명한다.

입력 신호는 증폭기(20)에 의해 증폭된다. 단, 증폭기(20)는 비선형 회로의 일종이며, 주파수ω10 및 주파수ω20의 성분 뿐아니라 왜곡 성분(주파수ω30 및 주파수ω40의 성분 등)도 출력되어 버린다(도 2(b)참조).

우선, 증폭기(20)의 출력은 승산기(34a, 34b)에 의해 로컬 주파수 ωc에 의해 직교변환된다. 로컬 주파수 설정부(36)가 로컬 주파수 ωc을 ω0으로 한다. 이어서, 로컬 주파수 설정부(36)는 로컬 주파수 ωc을 ω0-1.5ωsep, 이어서 ω0-2.5ωsep으로 한다. 그리고, 로컬 주파수 설정부(36)는 로컬 주파수 ωc을 ω0+1.5ωsep으로 하여 최후에 ω0+2.5ωsep으로 한다.

승산기(34a) 및 승산기(34b)의 출력은 복소 FFT부(46)에 제공된다. 복소 FFT부(46)는 복소 고속 퓨리에 변환을 하고, 입력 주파수 성분(±ω1) 및 왜곡 성분(+3ω1 등)의 복소 벡터를 얻는다. 위상 결정부(48)는 복소 벡터를 수신하고, 각성분의 위상을 결정한다.

위상 변화량 취득부(90)는 위상 결정부(48)로부터 θ1(0), θ2(0), θ2(T1) 및 θ1(T2)을 취득한다. 그리고, 오차 △θ2=θ2(T1)―θ2(0)로 해서 △θ2를 구하고, 오차 △θ1=θ1(T2)-θ1(0)로 해서 △θ1을 구한다. 오차 △θ1, △θ2는 일치 시간 측정부(54)에 제공된다.

또는, 위상 변화량 취득부(90)는 오차 △θ3, △θ4를 구하고, 일치 시간 측정부(54)에 제공한다.

위상 결정부(48)의 출력에 있어서 입력 주파수 성분 +ω1의 위상 θ1 및 입력 주파수 성분 -ω1의 위상 θ2를 수신하고, 일치 시간·위상 측정부(50)는 θ1과 θ2가 최초로 일치하는 일치 시간 △t 및 그때의 위상 θ1(△t)(=θ2(△t))을 측정한다.

또한, 일치 시간 측정부(54)는 위상 변화량 취득부(90)로부터 제공된 오차 △θ1, △θ2에 의해 로컬 주파수 ωc을 ω0-1.5ωsep으로 했을 때의 θ2 및 로컬 주파수 ωc을 ω0+1.5ωsep이라고 했을 때의 θ1을 보정한다. 즉, 오차 △θ2, △θ1을 감한다.

그리고, 일치 시간 측정부(54)는 일치 시간 △t에 있어서의 위상 θ4과, 로컬 주파수 ωc을 ω0-2.5ωsep으로 했을 때의 θ4로부터 오차 △θ4를 감한 값이 일치하는 시각 △t를 측정한다. 더욱이, 일치 시간 측정부(54)는 일치 시간 △t에 있어서의 위상 θ3과, 로컬 주파수ωc을 ω0+2.5ωsep으로 했을 때의 θ3으로부터 오차 △θ3을 감한 값이 일치하는 시간 △t를 측정한다.

위상 결정부(48)의 출력에 있어서, 왜곡 성분 +3ω1의 위상 θ3 등을 왜곡 성분 위상 보정부(92)가 수신한다. 왜곡 성분 위상 보정부(92)에는 위상 변화량 취 득부(90)로부터 오차 △θ1, △θ2가 제공된다. 왜곡 성분 위상 보정부(92)는 θ4 및 θ6으로부터는 오차 △θ2를 감하고(θ2, θ4, θ6을 측정할 경우), θ3 및 θ5로부터는 오차 △θ1을 감해서(θ1, θ3, θ5를 측정할 경우) 왜곡 성분 위상 측정부(60)에 제공한다. 또는, 왜곡 성분 위상 보정부(92)는 θ4, θ6 및 θ8로부터는 오차 △θ4를 감하고(θ4, θ6 및 θ8을 측정할 경우), θ3, θ5 및 θ7로부터는 오차 △θ3을 감해서(θ3, θ5 및 θ7을 측정할 경우) 왜곡 성분 위상 측정부(60)에 제공한다.

더욱이, 왜곡 성분 위상 측정부(60)는 일치 시간·위상 측정부(50)로부터 일치 시간 △t를 수신하고, 일치 시간 △t에 있어서의 왜곡 성분 +3ω1의 위상 θ3(△t) 등을 측정한다.

제 4 실시 형태에 의하면 제 3 실시 형태와 마찬가지의 효과를 달성한다.

더욱이, 제 4 실시 형태에 의하면 7차 왜곡의 위상(θ7, θ8)을 계측할 수도 있다. 또한, 제 4 실시 형태에 의하면 7차 이상의 왜곡(예를 들면, 9차, 11차 등)의 위상 계측도 마찬가지로 한다. 이하, 9차 왜곡 성분 및 11차 왜곡 성분의 위상 계측을 예로 들어서 설명한다.

9차 왜곡의 고주파 왜곡 성분의 위상 θ9, 11차 왜곡의 고주파 왜곡 성분의 위상 θ11로 한다. 7차 왜곡의 고주파 왜곡 성분의 위상 θ7은 θ3, θ5 및 θ7의 측정 결과에 의거하여 결정된다[도 16(b) 참조]. 이것과 마찬가지로, 위상 θ9는 θ5, θ7 및 θ9의 측정 결과에 의거해 결정되고, 위상 θ11은 θ7, θ9 및 θ11의 측정 결과에 의거해 결정된다.

또한, 9차 왜곡의 저주파 왜곡 성분의 위상을 θ10, 11차 왜곡의 저주파 왜곡 성분의 위상을 θ12로 한다. 7차 왜곡의 저주파 왜곡 성분의 위상 θ8은 θ4, θ6 및 θ8의 측정 결과에 의거해 결정된다[도 15(c) 참조]. 이와 마찬가지로, 위상 θ10은 θ6, θ8 및 θ10의 측정 결과에 의거해 결정되고, 위상 θ12는 θ8, θ10 및 θ12의 측정 결과에 의거해 결정된다.

또한, 상기의 실시 형태는 이하와 같이 해서 실현될 수 있다. CPU, 하드 디스크, 미디어[플로피(등록상표)디스크, CD-ROM 등] 판독 장치를 구비한 컴퓨터의 미디어 판독 장치에 상기 각 부분(예를 들면, 일치 시간·위상 측정부 50 및 왜곡 성분 위상 측정부 60)을 실현하는 프로그램을 기록한 미디어를 판독하여 하드 디스크에 인스톨한다. 이러한 방법으로도 상기 실시 형태를 실현할 수 있다.

Claims

2개 이상의 입력 주파수 성분을 갖는 입력 신호를 측정 대상 회로에 제공한 경우의 상기 측정 대상 회로의 출력을 측정하는 위상 측정 장치로서:

로컬 주파수에 의거하여 상기 입력 주파수 성분 및 왜곡 성분의 위상을 취득하는 위상 취득부와,

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

상기 위상 취득부의 취득 결과에 의거하여 상기 일치 시간에 있어서의 상기 왜곡 성분의 위상을 측정하는 왜곡 성분 위상 측정 수단을 구비하고;

상기 왜곡 성분은,

상기 입력 주파수 성분보다도 높은 주파수를 갖는 고주파 왜곡 성분, 및

상기 입력 주파수 성분보다도 낮은 주파수를 갖는 저주파 왜곡 성분 중 어느 하나 이상을 가지며;

상기 위상 취득부는,

상기 입력 주파수 성분의 최고 주파수 성분 및 최저 주파수 성분의 양쪽 또는 어느 한쪽의 위상과,

상기 고주파 왜곡 성분 또는 상기 저주파 왜곡 성분의 위상을 취득하는 것을 특징으로 하는 위상 측정 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 위상 취득부는,

상기 측정 대상 회로의 출력을 로컬 주파수에 의해 직교 변환하는 직교 변환 수단과,

상기 직교 변환 수단의 출력에 있어서의 상기 입력 주파수 성분 및 왜곡 성분의 위상을 취득하는 위상 취득 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 위상 측정 장치.
제 2 항에 있어서,

상기 위상 취득부는,

상기 입력 주파수 성분의 최고 주파수 성분 및 최저 주파수 성분의 위상과, 상기 저주파 왜곡 성분의 위상과;

상기 입력 주파수 성분의 최고 주파수 성분 및 최저 주파수 성분의 위상과, 상기 고주파 왜곡 성분의 위상을 취득하는 것을 특징으로 하는 위상 측정 장치.
제 3 항에 있어서,

상기 로컬 주파수를 설정하는 로컬 주파수 설정 수단을 구비하고;

상기 로컬 주파수 설정 수단은,

상기 왜곡 성분의 최저 주파수와 상기 입력 주파수 성분의 최고 주파수의 평균치, 및

상기 왜곡 성분의 최고 주파수와 상기 입력 주파수 성분의 최저 주파수의 평 균치의 쌍방으로 상기 로컬 주파수를 설정하는 것을 특징으로 하는 위상 측정 장치.
제 2 항에 있어서,

상기 위상 취득부는,

상기 입력 주파수 성분의 최저 주파수 성분 및 최고 주파수 성분의 위상과;

상기 입력 주파수 성분의 최저 주파수 성분의 위상과, 상기 저주파 왜곡 성분의 위상과;

상기 입력 주파수 성분의 최고 주파수 성분의 위상과, 상기 고주파 왜곡 성분의 위상을 취득하는 것을 특징으로 하는 위상 측정 장치.
제 5 항에 있어서,

상기 로컬 주파수를 설정하는 로컬 주파수 설정 수단을 구비하고;

상기 로컬 주파수 설정 수단은,

상기 입력 주파수 성분의 최저 주파수와 최고 주파수의 평균치,

상기 왜곡 성분의 최저 주파수와 상기 입력 주파수 성분의 최저 주파수의 평균치, 및

상기 왜곡 성분의 최고 주파수와 상기 입력 주파수 성분의 최고 주파수의 평균치로 상기 로컬 주파수를 설정하는 것을 특징으로 하는 위상 측정 장치.
제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,

상기 위상 취득부는 위상을 취득하는 성분을 변경할 때마다 그 변경에 의해 변화된 상기 입력 주파수 성분의 최고 주파수 성분 또는 최저 주파수 성분의 위상 변화량을 취득하는 위상 변화량 취득 수단과,

상기 위상 변화량에 의거하여 상기 왜곡 성분 위상 측정 수단의 측정 결과를 보정하는 왜곡 성분 위상 보정 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 위상 측정 장치.
제 2 항에 있어서,

상기 위상 취득부는,

상기 입력 주파수 성분의 최고 주파수 성분 및 최저 주파수 성분의 위상과,

상기 입력 주파수 성분의 최저 주파수 성분의 위상과, 상기 저주파 왜곡 성분 내의 일부분인 인접 저주파 왜곡 성분의 위상을 취득하고,

상기 왜곡 성분의 최저 주파수의 위상을 취득할 때까지 이미 위상을 취득한 상기 저주파 왜곡 성분의 위상 및 그것보다도 낮은 주파수의 상기 저주파 왜곡 성분의 위상을 취득하는 것을 특징으로 하는 위상 측정 장치.
제 2 항에 있어서,

상기 위상 취득부는,

상기 입력 주파수 성분의 최고 주파수 성분 및 최저 주파수 성분의 위상과,

상기 입력 주파수 성분의 최고 주파수 성분의 위상과, 상기 고주파 왜곡 성 분내의 일부분인 인접 고주파 왜곡 성분의 위상을 취득하고,

상기 왜곡 성분의 최고 주파수의 위상을 취득할 때까지 이미 위상을 취득한 상기 고주파 왜곡 성분의 위상 및 그것보다도 높은 주파수의 상기 고주파 왜곡 성분의 위상을 취득하는 것을 특징으로 하는 위상 측정 장치.
제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,

상기 로컬 주파수를 설정하는 로컬 주파수 설정 수단을 구비하고;

상기 로컬 주파수 설정 수단은,

위상 취득시에 위상 취득의 대상이 되는 신호 주파수의 최고값과 최저값의 평균치로 상기 로컬 주파수를 설정하는 것을 특징으로 하는 위상 측정 장치.
제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,

상기 위상 취득부가 위상을 취득하는 성분을 변경할 때마다 그 변경에 의해변화된 상기 왜곡 성분의 위상 변화량을 취득하는 위상 변화량 취득 수단과,

상기 위상 변화량에 의거하여 상기 왜곡 성분 위상 측정 수단의 측정 결과를 보정하는 왜곡 성분 위상 보정 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 위상 측정 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 위상 취득부는 이산 퓨리에 변환을 하는 이산 퓨리에 변환 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 위상 측정 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 왜곡 성분의 위상을 각도, 상기 왜곡 성분의 진폭을 길이로 하는 벡터를 표시하는 표시 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 위상 측정 장치.
제 13 항에 있어서,

상기 표시 수단은 상기 왜곡 성분의 진폭의 대수를 길이로 하는 벡터를 표시하는 것을 특징으로 하는 위상 측정 장치.
2개 이상의 입력 주파수 성분을 갖는 입력 신호를 측정 대상 회로에 제공한 경우의 상기 측정 대상 회로의 출력을 측정하는 위상 측정 방법으로서:

위상 취득부가 로컬 주파수에 의거하여 상기 입력 주파수 성분 및 왜곡 성분의 위상을 취득하는 위상 취득 공정과,

일치 시간 측정 수단이 상기 위상 취득부의 취득 결과에 의거하여 상기 입력 주파수 성분의 위상이 일치하는 일치 시간을 측정하는 일치 시간 측정 공정과,

왜곡 성분 위상 측정 수단이 상기 위상 취득부의 취득 결과에 의거하여 상기 일치 시간에 있어서의 상기 왜곡 성분의 위상을 측정하는 왜곡 성분 위상 측정 공정을 구비하고;

상기 왜곡 성분은,

상기 입력 주파수 성분보다도 높은 주파수를 갖는 고주파 왜곡 성분, 및

상기 입력 주파수 성분보다도 낮은 주파수를 갖는 저주파 왜곡 성분중 어느하나이상을 가지며;

상기 위상 취득부는,

상기 입력 주파수 성분의 최고 주파수 성분 및 최저 주파수 성분의 양쪽 또는 어느 한쪽의 위상과,

상기 고주파 왜곡 성분 또는 상기 저주파 왜곡 성분의 위상을 취득하는 것을 특징으로 하는 위상 측정 방법.
2개 이상의 입력 주파수 성분을 갖는 입력 신호를 측정 대상 회로에 제공한 경우의 상기 측정 대상 회로의 출력을 측정하는 위상 측정 장치로서 로컬 주파수에 의거하여 상기 입력 주파수 성분 및 왜곡 성분의 위상을 취득하는 위상 취득부를 갖는 위상 측정 장치에 있어서의 위상 측정 처리를 컴퓨터에 의해 실행시키기 위한 프로그램으로서:

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

상기 위상 취득부의 취득 결과에 의거하여 상기 일치 시간에 있어서의 상기 왜곡 성분의 위상을 측정하는 왜곡 성분 위상 측정 처리를 컴퓨터에 의해 실행시키고;

상기 왜곡 성분은,

상기 입력 주파수 성분보다도 높은 주파수를 갖는 고주파 왜곡 성분, 및

상기 입력 주파수 성분보다도 낮은 주파수를 갖는 저주파 왜곡 성분중 어느 하나이상을 가지며;

상기 위상 취득부는,

상기 입력 주파수 성분의 최고 주파수 성분 및 최저 주파수 성분의 양쪽 또는 어느 한쪽의 위상과,

상기 고주파 왜곡 성분 또는 상기 저주파 왜곡 성분의 위상을 취득하는 것을 특징으로 하는 프로그램.
2개 이상의 입력 주파수 성분을 갖는 입력 신호를 측정 대상 회로에 제공한 경우의 상기 측정 대상 회로의 출력을 측정하는 위상 측정 장치로서 로컬 주파수에 의거하여 상기 입력 주파수 성분 및 왜곡 성분의 위상을 취득하는 위상 취득부를 갖는 위상 측정 장치에 있어서의 위상 측정 처리를 컴퓨터에 의해 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터에 의해 판독가능한 기록 매체로서:

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

상기 위상 취득부의 취득 결과에 의거하여 상기 일치 시간에 있어서의 상기 왜곡 성분의 위상을 측정하는 왜곡 성분 위상 측정 처리를 컴퓨터에 의해 실행시키고;

상기 왜곡 성분은,

상기 입력 주파수 성분보다도 높은 주파수를 갖는 고주파 왜곡 성분, 및

상기 입력 주파수 성분보다도 낮은 주파수를 갖는 저주파 왜곡 성분중 어느 하나이상을 가지며;

상기 위상 취득부는,

상기 입력 주파수 성분의 최고 주파수 성분 및 최저 주파수 성분의 양쪽 또는 어느 한쪽의 위상과,

상기 고주파 왜곡 성분 또는 상기 저주파 왜곡 성분의 위상을 취득하는 것을 특징으로 하는 프로그램을 기록한 판독가능한 기록 매체.