(57)【要約】【課題】周波数デルタシグマ変調で発生するアイドルトーンに起因する量子化雑音を抑制することができるアイドルトーン分散装置および周波数比計測装置を提供すること。【解決手段】基準信号と被測定信号とのいずれか一方を用いて他方を周波数デルタシグマ変調してアイドルトーンを分散させた周波数デルタシグマ変調信号を出力するアイドルトーン分散装置であって、ｎ（ｎは２以上の任意の自然数）個の周波数デルタシグマ変調部と、前記ｎ個の周波数デルタシグマ変調部の出力信号を加算して前記周波数デルタシグマ変調信号を出力する加算部と、を備え、前記ｎ個の周波数デルタシグマ変調部の各々は、前記基準信号と前記被測定信号とのいずれか一方を用いて他方を周波数デルタシグマ変調し、前記基準信号と前記被測定信号との少なくとも一方は、前記周波数デルタシグマ変調部の出力信号のアイドルトーンの周波数よりも高い周波数成分を含むジッターを有する。【選択図】図１
2018201142.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基準信号と被測定信号とのいずれか一方を用いて他方を周波数デルタシグマ変調してアイドルトーンを分散させた周波数デルタシグマ変調信号を出力するアイドルトーン分散装置であって、
ｎ（ｎは２以上の任意の自然数）個の周波数デルタシグマ変調部と、
前記ｎ個の周波数デルタシグマ変調部の出力信号を加算して前記周波数デルタシグマ変調信号を出力する加算部と、を備え、
前記ｎ個の周波数デルタシグマ変調部の各々は、前記基準信号と前記被測定信号とのいずれか一方を用いて他方を周波数デルタシグマ変調し、
前記基準信号と前記被測定信号との少なくとも一方は、前記周波数デルタシグマ変調部の出力信号のアイドルトーンの周波数よりも高い周波数成分を含むジッターを有することを特徴とするアイドルトーン分散装置。
【請求項２】
基準信号と被測定信号とのいずれか一方を用いて他方を周波数デルタシグマ変調してアイドルトーンを分散させた周波数デルタシグマ変調信号を出力するアイドルトーン分散装置であって、
ｎ（ｎは２以上の任意の自然数）個の周波数デルタシグマ変調部と、
前記被測定信号と前記基準信号との位相を調整して、ｎ組の出力被測定信号および出力基準信号を生成して、各組の前記出力被測定信号および前記出力基準信号を前記ｎ個の周波数デルタシグマ変調部の各々に供給する位相調整部と、
前記ｎ個の周波数デルタシグマ変調部の出力信号を加算して前記周波数デルタシグマ変調信号を出力する加算部と、を備え、
前記位相調整部は、前記ｎ個の周波数デルタシグマ変調部のうちの少なくとも一部の前記周波数デルタシグマ変調部の出力信号のアイドルトーンの位相が互いに異なるように、前記被測定信号と前記基準信号との位相を調整して、前記ｎ組の出力被測定信号および出力基準信号を生成し、
前記ｎ個の周波数デルタシグマ変調部の各々は、前記位相調整部から供給される前記出力基準信号と前記出力被測定信号とのいずれか一方を用いて他方を周波数デルタシグマ変調し、
前記出力基準信号と前記出力被測定信号とのうちの少なくとも１つは、前記アイドルトーンの周波数よりも高い周波数成分を含むジッターを有することを特徴とするアイドルトーン分散装置。
【請求項３】
所定時間をＤ、前記被測定信号の１周期または前記基準信号の１周期をＴ、ｍをｎ以下の任意の自然数、ｍＤ／ｎＴを整数、ｍＤ／ｎＴとｍとが互いに素、ｉ（ｉはｎ−１以下の任意の自然数）番目の周波数デルタシグマ変調部に供給する出力被測定信号と出力基準信号との位相差をＰｉとしたとき、
前記位相調整部は、Ｄ／ｎ＝Ｐｉ＋１−Ｐｉとなるように、前記被測定信号と前記基準信号との位相を調整して、前記ｎ組の出力被測定信号および出力基準信号を生成する請求項２に記載のアイドルトーン分散装置。
【請求項４】
前記位相調整部は、前記ｎ個の周波数デルタシグマ変調部のうちの一部の前記周波数デルタシグマ変調部の出力信号のアイドルトーンの位相が互いに異なるように、前記被測定信号と前記基準信号との位相を調整して、前記ｎ組の出力被測定信号および出力基準信号を生成する請求項２に記載のアイドルトーン分散装置。
【請求項５】
所定時間をＤ、前記被測定信号の１周期または前記基準信号の１周期をＴ、ｍをｎ以下の任意の自然数、ｍＤ／ｎＴを整数、ｍＤ／ｎＴとｍとが互いに素、ｉ（ｉはｎ−１以下の任意の自然数）番目の周波数デルタシグマ変調部に供給する出力被測定信号と出力基準信号との位相差をＰｉとしたとき、
Ｄ／ｎ≠Ｐｉ＋１−Ｐｉである請求項２に記載のアイドルトーン分散装置。
【請求項６】
前記ジッターは、前記アイドルトーンが有する周波数成分のうち、強度の最も大きい成分の周波数よりも高い周波数成分を含む請求項１ないし５のいずれか１項に記載のアイドルトーン分散装置。
【請求項７】
前記ジッターを生成するジッター生成部を有する請求項１ないし６のいずれか１項に記載のアイドルトーン分散装置。
【請求項８】
前記ジッターの大きさは、前記基準信号の周波数、前記被測定信号の周波数、前記被測定信号の測定帯域および前記周波数デルタシグマ変調部の個数のうちの少なくとも１つに基づいて決定される請求項１ないし７のいずれか１項に記載のアイドルトーン分散装置。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれか１項に記載のアイドルトーン分散装置を備え、
前記被測定信号と前記基準信号との周波数比を測定することを特徴とする周波数比計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アイドルトーン分散装置および周波数比計測装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
基準信号（基準クロック）の周波数と被測定信号の周波数との比に対応する信号を生成する周波数比測定装置（周波数カウンター）が知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、基準信号と被測定信号とのいずれか一方を用いて他方を周波数デルタシグマ変調してアイドルトーンを分散させた周波数デルタシグマ変調信号を出力するアイドルトーン分散装置が開示されている。特許文献１に記載されたアイドルトーン分散装置は、並列に接続された複数の周波数デルタシグマ変調部（以下、「ＦＤＳＭ（Frequency Delta Sigma Modulator）」と言う）と、各周波数デルタシグマ変調部の出力信号を加算して周波数デルタシグマ変調信号を出力する加算部とを備えている。各ＦＤＳＭには、互いに位相の異なる被測定信号および位相が同一の基準信号、または、互いに位相の異なる基準信号および位相が同一の被測定信号、または、互いに位相の異なる被測定信号および互いに位相の異なる基準信号が入力される。このアイドルトーン分散装置によれば、アイドルトーンを時間的に分散させ、アイドルトーンの影響を抑制することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−２２０５５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に記載のアイドルトーン分散装置では、ＦＤＳＭの並列数を増やしていくと、遅延量の余裕が少なくなり、アイドルトーンを時間的に分散させてアイドルトーンの影響を効果的に抑制することが困難となる。
本発明の目的は、周波数デルタシグマ変調で発生するアイドルトーンに起因する量子化雑音を抑制することができるアイドルトーン分散装置および周波数比計測装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００７】
本発明のアイドルトーン分散装置は、基準信号と被測定信号とのいずれか一方を用いて他方を周波数デルタシグマ変調してアイドルトーンを分散させた周波数デルタシグマ変調信号を出力するアイドルトーン分散装置であって、
ｎ（ｎは２以上の任意の自然数）個の周波数デルタシグマ変調部と、
前記ｎ個の周波数デルタシグマ変調部の出力信号を加算して前記周波数デルタシグマ変調信号を出力する加算部と、を備え、
前記ｎ個の周波数デルタシグマ変調部の各々は、前記基準信号と前記被測定信号とのいずれか一方を用いて他方を周波数デルタシグマ変調し、
前記基準信号と前記被測定信号との少なくとも一方は、前記周波数デルタシグマ変調部の出力信号のアイドルトーンの周波数よりも高い周波数成分を含むジッターを有することを特徴とする。
【０００８】
このような本発明のアイドルトーン分散装置によれば、周波数デルタシグマ変調で発生する周期的な量子化雑音であるアイドルトーンを時間的に分散させ、アイドルトーンの影響を抑制することができる。特に、基準信号と被測定信号との少なくとも一方がアイドルトーンの周波数よりも高い周波数成分を含むジッターを有することにより、アイドルトーンに起因する量子化雑音の影響を大幅に抑制することができる。
【０００９】
本発明のアイドルトーン分散装置は、基準信号と被測定信号とのいずれか一方を用いて他方を周波数デルタシグマ変調してアイドルトーンを分散させた周波数デルタシグマ変調信号を出力するアイドルトーン分散装置であって、
ｎ（ｎは２以上の任意の自然数）個の周波数デルタシグマ変調部と、
前記被測定信号と前記基準信号との位相を調整して、ｎ組の出力被測定信号および出力基準信号を生成して、各組の前記出力被測定信号および前記出力基準信号を前記ｎ個の周波数デルタシグマ変調部の各々に供給する位相調整部と、
前記ｎ個の周波数デルタシグマ変調部の出力信号を加算して前記周波数デルタシグマ変調信号を出力する加算部と、を備え、
前記位相調整部は、前記ｎ個の周波数デルタシグマ変調部のうちの少なくとも一部の前記周波数デルタシグマ変調部の出力信号のアイドルトーンの位相が互いに異なるように、前記被測定信号と前記基準信号との位相を調整して、前記ｎ組の出力被測定信号および出力基準信号を生成し、
前記ｎ個の周波数デルタシグマ変調部の各々は、前記位相調整部から供給される前記出力基準信号と前記出力被測定信号とのいずれか一方を用いて他方を周波数デルタシグマ変調し、
前記出力基準信号と前記出力被測定信号とのうちの少なくとも１つは、前記アイドルトーンの周波数よりも高い周波数成分を含むジッターを有することを特徴とする。
【００１０】
このような本発明のアイドルトーン分散装置によれば、周波数デルタシグマ変調で発生する周期的な量子化雑音であるアイドルトーンを時間的に分散させ、アイドルトーンの影響を抑制することができる。特に、基準信号と、被測定信号と、出力基準信号と、出力被測定信号とのうちの少なくとも１つがアイドルトーンの周波数よりも高い周波数成分を含むジッターを有することにより、アイドルトーンに起因する量子化雑音の影響を大幅に抑制することができる。
【００１１】
本発明のアイドルトーン分散装置では、所定時間をＤ、前記被測定信号の１周期または前記基準信号の１周期をＴ、ｍをｎ以下の任意の自然数、ｍＤ／ｎＴを整数、ｍＤ／ｎＴとｍとが互いに素、ｉ（ｉはｎ−１以下の任意の自然数）番目の周波数デルタシグマ変調部に供給する出力被測定信号と出力基準信号との位相差をＰｉとしたとき、
前記位相調整部は、Ｄ／ｎ＝Ｐｉ＋１−Ｐｉとなるように、前記被測定信号と前記基準信号との位相を調整して、前記ｎ組の出力被測定信号および出力基準信号を生成することが好ましい。
これにより、ｎ個の周波数デルタシグマ変調部の出力信号のアイドルトーンの位相が互いに異なるようになるので、アイドルトーンを適確に時間的に分散させることができ、アイドルトーンの影響を抑制することができる。
【００１２】
本発明のアイドルトーン分散装置では、前記位相調整部は、前記ｎ個の周波数デルタシグマ変調部のうちの一部の前記周波数デルタシグマ変調部の出力信号のアイドルトーンの位相が互いに異なるように、前記被測定信号と前記基準信号との位相を調整して、前記ｎ組の出力被測定信号および出力基準信号を生成することが好ましい。
これにより、アイドルトーンを適確に時間的に分散させることができ、アイドルトーンの影響を抑制することができる。
【００１３】
本発明のアイドルトーン分散装置では、所定時間をＤ、前記被測定信号の１周期または前記基準信号の１周期をＴ、ｍをｎ以下の任意の自然数、ｍＤ／ｎＴを整数、ｍＤ／ｎＴとｍとが互いに素、ｉ（ｉはｎ−１以下の任意の自然数）番目の周波数デルタシグマ変調部に供給する出力被測定信号と出力基準信号との位相差をＰｉとしたとき、
Ｄ／ｎ≠Ｐｉ＋１−Ｐｉであることが好ましい。
Ｄ／ｎ≠Ｐｉ＋１−Ｐｉであってもｎ個の周波数デルタシグマ変調部の出力信号のアイドルトーンの位相が互いに異なるようにすることができる。これによって、アイドルトーンを適確に時間的に分散させることができ、アイドルトーンの影響を抑制することができる。
また、遅延量の設定の自由度が高まり、調整が簡易になり、調整が簡易になることから特別な装置を必要とせず、製造コストを低減することができる。
【００１４】
本発明のアイドルトーン分散装置では、前記ジッターは、前記アイドルトーンが有する周波数成分のうち、強度の最も大きい成分の周波数よりも高い周波数成分を含むことが好ましい。
これにより、アイドルトーンに起因する量子化雑音の影響を大幅に抑制することができる。
【００１５】
本発明のアイドルトーン分散装置では、前記ジッターを生成するジッター生成部を有することが好ましい。
これにより、別途、ジッターを生成する装置を用意する必要がなく、ジッターを付加したい信号に対し、容易かつ適確にジッターを付加することができる。
【００１６】
本発明のアイドルトーン分散装置では、前記ジッターの大きさは、前記基準信号の周波数、前記被測定信号の周波数、前記被測定信号の測定帯域および前記周波数デルタシグマ変調部の個数のうちの少なくとも１つに基づいて決定されることが好ましい。
これにより、適確にジッターの周波数帯域を設定することができる。
【００１７】
本発明の周波数比計測装置は、本発明のアイドルトーン分散装置を備え、
前記被測定信号と前記基準信号との周波数比を測定することを特徴とする。
このような本発明の周波数比計測装置によれば、アイドルトーンに起因する量子化雑音の影響を抑制することができ、これにより、測定精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明のアイドルトーン分散装置の第１実施形態を示すブロック図である。
【図２】図１に示すアイドルトーン分散装置のジッター加算器の構成例を示すブロック図である。
【図３】図２に示すジッター加算器の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図４】図１に示すアイドルトーン分散装置のジッター加算器の構成例を示すブロック図である。
【図５】本発明のアイドルトーン分散装置の第２実施形態を示すブロック図である。
【図６】本発明のアイドルトーン分散装置の第３実施形態を示すブロック図である。
【図７】本発明のアイドルトーン分散装置の第４実施形態を示すブロック図である。
【図８】本発明のアイドルトーン分散装置の第５実施形態を示すブロック図である。
【図９】アイドルトーン分散装置の比較例を示すブロック図である。
【図１０】周波数デルタシグマ変調部の構成例を示すブロック図である。
【図１１】アイドルトーン分散装置の出力スペクトルを示すグラフである。
【図１２】アイドルトーン分散装置の出力スペクトルを示すグラフである。
【図１３】アイドルトーン分散装置の出力スペクトルを示すグラフである。
【図１４】アイドルトーン分散装置の出力スペクトルを示すグラフである。
【図１５】アイドルトーン分散装置の出力スペクトルを示すグラフである。
【図１６】アイドルトーン分散装置の出力スペクトルを示すグラフである。
【図１７】アイドルトーン分散装置の出力スペクトルを示すグラフである。
【図１８】アイドルトーン分散装置の出力スペクトルを示すグラフである。
【図１９】アイドルトーン分散装置の出力スペクトルを示すグラフである。
【図２０】アイドルトーン分散装置の出力スペクトルを示すグラフである。
【図２１】アイドルトーン分散装置の出力スペクトルを示すグラフである。
【図２２】アイドルトーン分散装置の出力スペクトルを示すグラフである。
【図２３】アイドルトーン分散装置の出力スペクトルを示すグラフである。
【図２４】アイドルトーン分散装置の出力スペクトルを示すグラフである。
【図２５】アイドルトーン分散装置の出力スペクトルを示すグラフである。
【図２６】アイドルトーン分散装置の出力スペクトルを示すグラフである。
【図２７】アイドルトーン分散装置の出力スペクトルを示すグラフである。
【図２８】アイドルトーン分散装置の出力スペクトルを示すグラフである。
【図２９】アイドルトーン分散装置の出力スペクトルを示すグラフである。
【図３０】アイドルトーン分散装置の出力スペクトルを示すグラフである。
【図３１】アイドルトーン分散装置の出力スペクトルを示すグラフである。
【図３２】アイドルトーン分散装置の出力スペクトルを示すグラフである。
【図３３】アイドルトーン分散装置の出力スペクトルを示すグラフである。
【図３４】アイドルトーン分散装置の出力スペクトルを示すグラフである。
【図３５】アイドルトーン分散装置の出力スペクトルを示すグラフである。
【図３６】アイドルトーン分散装置の出力スペクトルを示すグラフである。
【図３７】アイドルトーン分散装置の出力スペクトルを示すグラフである。
【図３８】アイドルトーン分散装置の出力スペクトルを示すグラフである。
【図３９】アイドルトーン分散装置の出力スペクトルを示すグラフである。
【図４０】アイドルトーン分散装置の出力スペクトルを示すグラフである。
【図４１】アイドルトーン分散装置の出力スペクトルを示すグラフである。
【図４２】アイドルトーン分散装置の出力スペクトルを示すグラフである。
【図４３】アイドルトーン分散装置の出力スペクトルを示すグラフである。
【図４４】アイドルトーン分散装置の出力スペクトルを示すグラフである。
【図４５】アイドルトーン分散装置の出力スペクトルを示すグラフである。
【図４６】アイドルトーン分散装置の出力スペクトルを示すグラフである。
【図４７】アイドルトーン分散装置の出力スペクトルを示すグラフである。
【図４８】アイドルトーン分散装置の出力スペクトルを示すグラフである。
【図４９】アイドルトーン分散装置の出力スペクトルを示すグラフである。
【図５０】アイドルトーン分散装置の出力スペクトルを示すグラフである。
【図５１】アイドルトーン分散装置の出力スペクトルを示すグラフである。
【図５２】アイドルトーン分散装置の出力スペクトルを示すグラフである。
【図５３】アイドルトーン分散装置の出力スペクトルを示すグラフである。
【図５４】アイドルトーン分散装置の出力スペクトルを示すグラフである。
【図５５】アイドルトーン分散装置の出力スペクトルを示すグラフである。
【図５６】アイドルトーン分散装置の出力スペクトルを示すグラフである。
【図５７】アイドルトーン分散装置の出力スペクトルを示すグラフである。
【図５８】アイドルトーン分散装置の出力スペクトルを示すグラフである。
【図５９】アイドルトーン分散装置の出力スペクトルを示すグラフである。
【図６０】アイドルトーン分散装置の出力スペクトルを示すグラフである。
【図６１】アイドルトーン分散装置の出力スペクトルを示すグラフである。
【図６２】アイドルトーン分散装置の出力スペクトルを示すグラフである。
【図６３】アイドルトーン分散装置の出力スペクトルを示すグラフである。
【図６４】アイドルトーン分散装置の出力スペクトルを示すグラフである。
【図６５】アイドルトーン分散装置の出力スペクトルを示すグラフである。
【図６６】アイドルトーン分散装置の出力スペクトルを示すグラフである。
【図６７】アイドルトーン分散装置の出力スペクトルを示すグラフである。
【図６８】アイドルトーン分散装置の出力スペクトルを示すグラフである。
【図６９】アイドルトーン分散装置の出力スペクトルを示すグラフである。
【図７０】アイドルトーン分散装置の出力スペクトルを示すグラフである。
【図７１】アイドルトーン分散装置の出力スペクトルを示すグラフである。
【図７２】アイドルトーン分散装置の出力スペクトルを示すグラフである。
【図７３】アイドルトーン分散装置の出力スペクトルを示すグラフである。
【図７４】アイドルトーン分散装置の出力スペクトルを示すグラフである。
【図７５】アイドルトーン分散装置の出力スペクトルを示すグラフである。
【図７６】アイドルトーン分散装置の出力スペクトルを示すグラフである。
【図７７】アイドルトーン分散装置の出力スペクトルを示すグラフである。
【図７８】アイドルトーン分散装置の出力スペクトルを示すグラフである。
【図７９】アイドルトーン分散装置の出力スペクトルを示すグラフである。
【図８０】本発明の周波数比計測装置の実施形態を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明のアイドルトーン分散装置および周波数比計測装置を添付図面に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。
【００２０】
＜第１実施形態＞
図１は、本発明のアイドルトーン分散装置の第１実施形態を示すブロック図である。図２は、図１に示すアイドルトーン分散装置のジッター加算器の構成例を示すブロック図である。図３は、図２に示すジッター加算器の動作を説明するためのタイミングチャートである。図４は、図１に示すアイドルトーン分散装置のジッター加算器の構成例を示すブロック図である。図１０は、周波数デルタシグマ変調部の構成例を示すブロック図である。
【００２１】
なお、図面には、被測定信号を「Ｆｘ」と記載し、基準信号を「Ｆｃ」と記載し、出力被測定信号を「Ｆｘ１」、「Ｆｘ２」、「Ｆｘｊ」、「Ｆｘｎ」と記載し、出力基準信号を「Ｆｃ１」、「Ｆｃ２」、「Ｆｃｊ」、「Ｆｃｎ」と記載し、また、「１」、「２」、「ｊ」、「ｎ」等の添え字を付して互いを区別する。また、本実施形態の説明でも、被測定信号を「Ｆｘ」と記載し、基準信号を「Ｆｃ」と記載し、出力被測定信号を「Ｆｘ１」、「Ｆｘ２」、「Ｆｘｊ」、「Ｆｘｎ」と記載し、出力基準信号を「Ｆｃ１」、「Ｆｃ２」、「Ｆｃｊ」、「Ｆｃｎ」と記載し、また、「１」、「２」、「ｊ」、「ｎ」等の添え字を付して互いを区別するが、一部では、その記載を省略する。
【００２２】
また、以下の説明では、位相調整部１０から出力された基準信号（位相調整部１０により位相が調整された基準信号）は、「出力基準信号」または「基準信号」と言う。同様に、位相調整部１０から出力された被測定信号（位相調整部１０により位相が調整された被測定信号）は、「出力被測定信号」または「被測定信号」と言う。
また、信号のレベルが「ロー（Ｌｏｗ）」の場合を「０」、信号のレベルが「ハイ（Ｈｉｇｈ）」の場合を「１」とも言う。これらは、他の実施形態でも同様である。
【００２３】
図１に示すように、アイドルトーン分散装置１は、被測定信号Ｆｘと基準信号Ｆｃとの位相を調整して、ｎ（ｎは２以上の自然数）組の出力被測定信号Ｆｘ１（被測定信号）〜出力被測定信号Ｆｘｎ（被測定信号）および出力基準信号Ｆｃ１（基準信号）〜出力基準信号Ｆｃｎ（基準信号）を出力する位相調整部１０と、ｎ個（複数）の周波数デルタシグマ変調部２０（以下、「ＦＤＳＭ（Frequency Delta Sigma Modulator）」と言う）と、加算器３０と、ジッター加算器５（ジッター生成部）とを備えている。
また、ジッター加算器５の数は、１つでもよく、また、複数でもよいが、本実施形態では、ジッター加算器５は、複数設けられている。なお、ジッター加算器５については、後に詳述する。
【００２４】
また、各ＦＤＳＭ２０は、並列に接続されている。また、各ＦＤＳＭ２０は、位相調整部１０の出力側（後段）に接続され、加算器３０は、各ＦＤＳＭ２０の出力側に接続されている。また、ＦＤＳＭ２０の数は、複数であれば特に限定されないが、その上限は、例えば、５０００程度とすることができる。また、位相調整部１０には、基準信号および被測定信号が入力される。また、被測定信号とは、測定の対象となる信号である。また、基準信号とは、周波数が既知の信号であり、測定の基準となる信号である。また、図面中の添え字「１」、「２」、「ｊ」、「ｎ」は、それぞれ、「１個目」、「２個目」、「ｊ個目」、「ｎ個目」を示す。また、「ｊ」は、１以上ｎ以下の任意の自然数であり、一般形を示している。
【００２５】
各ＦＤＳＭ２０は、基準信号（厳密には出力被測定信号Ｆｘ１〜Ｆｘｎ）と被測定信号（厳密には出力基準信号Ｆｃ１〜Ｆｃｎ）との一方を用いて他方を周波数デルタシグマ変調する回路であり、基準信号と被測定信号とを用い、基準信号の周波数と被測定信号の周波数との比（周波数比）を計測する。本実施形態では、代表的に、基準信号を用いて被測定信号を周波数デルタシグマ変調する場合を例に挙げて説明する。そして、被測定信号を用いて基準信号を周波数デルタシグマ変調する場合については、後述する説明において、基準信号と被測定信号とを入れ替えればよいので、その説明は省略する。
【００２６】
ＦＤＳＭ２０としては、例えば、出力信号をビットストリーム形式で出力するＦＤＳＭ（以下、「ビットストリーム構成のＦＤＳＭ（ビットストリーム型ＦＤＳＭ）」とも言う）、出力信号をデータストリーム形式で出力するＦＤＳＭ（以下、「データストリーム構成のＦＤＳＭ（データストリーム型ＦＤＳＭ）」とも言う）等を用いることができる。
ビットストリーム構成のＦＤＳＭを用いる場合は、信号処理回路を簡素化することができる。また、データストリーム構成のＦＤＳＭを用いる場合は、周波数変動が大きい場合にも容易に対応することができる。
【００２７】
次に、データストリーム構成のＦＤＳＭ２０と、ビットストリーム構成のＦＤＳＭ２０とを説明するが、まずは、データストリーム構成のＦＤＳＭ２０について説明する。
図１に示すように、データストリーム構成のＦＤＳＭ２０は、被測定信号の立ち上がりエッジをカウントしてカウント値を示すカウントデータＤｃを出力するアップカウンター２１と、基準信号の立ち上がりエッジに同期してカウントデータＤｃをラッチして第１データＤ１を出力する第１ラッチ２２と、基準信号の立ち上がりエッジに同期して第１データＤ１をラッチして第２データＤ２を出力する第２ラッチ２３と、第１データＤ１から第２データＤ２を減算して出力データＯＵＴを生成する減算器２４とを備える。なお、第１ラッチ２２および第２ラッチ２３は、例えばＤフリップフロップ回路等で構成される。
【００２８】
この例のＦＤＳＭ２０は、一次の周波数デルタシグマ変調器とも呼ばれ、被測定信号のカウント値を基準信号により２回ラッチしており、基準信号の立ち上がりエッジをトリガーとして被測定信号のカウント値を順次保持する。この例では、立ち上がりエッジでラッチ動作を行う場合を想定しているが、立ち下りエッジもしくは立ち上がり立ち下りエッジの両方でラッチ動作を行ってもよい。また、減算器２４は保持されている２つのカウント値の差分を演算することで基準信号が１周期推移する間に観測される被測定信号のカウント値の増分を時間経過と共に不感期間無く出力する。被測定信号の周波数をｆｘ、基準信号の周波数をｆｃとしたとき、周波数の比はｆｘ／ｆｃとなる。ＦＤＳＭ２０は、周波数の比をデジタル信号列として出力するものである。
【００２９】
このデジタル信号列は、データ列・データストリームと呼ばれる。また、後述する１ビットで表されるデジタル信号列は、ビット列・ビットストリームと呼ばれる。
【００３０】
次に、ビットストリーム構成のＦＤＳＭ２０について説明する。
図１０に示すように、ビットストリーム構成のＦＤＳＭ２０は、基準信号の立ち上がりエッジに同期して被測定信号をラッチして第１データｄ１を出力する第１ラッチ２２と、基準信号の立ち上がりエッジに同期して第１データｄ１をラッチして第２データｄ２を出力する第２ラッチ２３と、第１データｄ１と第２データｄ２の排他的論理和を演算して出力データＯＵＴを生成する排他的論理和回路２５とを備える。なお、第１ラッチ２２および第２ラッチ２３は、例えばＤフリップフロップ回路等で構成される。
【００３１】
このＦＤＳＭ２０が前記データストリーム構成のＦＤＳＭ２０と相違するのは、前記データストリーム構成のＦＤＳＭ２０では、第１ラッチ２２によってカウントデータＤｃを保持し、基準信号が１周期推移する間に観測される被測定信号の立ち上がりエッジをカウントして得たカウントデータＤｃの増分を出力データＯＵＴとして出力するのに対し、このＦＤＳＭ２０では、第１ラッチ２２によって被測定信号のＨｉｇｈもしくはＬｏｗの状態を保持し、基準信号が１周期推移する間の反転回数の偶奇を出力データＯＵＴとして出力する点である（反転回数が偶数であれば０、奇数であれば１を出力する）。
【００３２】
ところで、被測定信号の１周期はＨｉｇｈとＬｏｗの反転遷移２回で構成されることから、基準信号に対する被測定信号の変動が、出力データＯＵＴに及ぼす変化の度合いは、前記データストリーム構成のＦＤＳＭ２０においてカウント値を保持する場合に比べ２倍となる。従って、ビットストリーム構成のＦＤＳＭ２０におけるアイドルトーンの振る舞いは、前記データストリーム構成のＦＤＳＭ２０において、２倍の周波数の被測定信号がＦＤＳＭ２０に入力された場合の振る舞いと一致する。ビットストリーム構成のＦＤＳＭ２０の動作については、上記の性質を考慮し、必要に応じて被測定信号の周波数ｆｘを周波数２ｆｘに置き換えて考えればよい。なお、本実施形態では、代表的に、データストリーム構成のＦＤＳＭ２０を例に挙げて説明する。
【００３３】
また、位相調整部１０は、被測定信号と基準信号との位相を調整する。この位相調整部１０は、例えば、複数の遅延素子等を用いて構成することができる。ここで、「被測定信号と基準信号との位相を調整」には、被測定信号のみの位相をずらす態様（被測定信号のみに遅延を施す態様）と、基準信号のみの位相をずらす態様（基準信号にのみ遅延を施す態様）と、被測定信号と基準信号とのそれぞれの位相をずらす態様（被測定信号と基準信号とのそれぞれに遅延を施す態様）とが含まれる。以下、この３つの構成の位相調整部１０を説明する。
【００３４】
（被測定信号のみの位相をずらす構成の位相調整部１０）
位相調整部１０は、被測定信号を遅延させずに、出力被測定信号Ｆｘ１として出力し、被測定信号（出力被測定信号Ｆｘ１）を遅延させて、出力被測定信号Ｆｘ２として出力し、以下、同様にして、順次、遅延させて出力被測定信号Ｆｘｎまで出力する。
また、位相調整部１０は、基準信号を遅延させずに、出力基準信号Ｆｃ１〜出力基準信号Ｆｃｎとして出力する。
【００３５】
（基準信号のみの位相をずらす構成の位相調整部１０）
位相調整部１０は、基準信号を遅延させずに、出力基準信号Ｆｃ１として出力し、基準信号（出力基準信号Ｆｃ１）を遅延させて、出力基準信号Ｆｃ２として出力し、以下、同様にして、順次、遅延させて出力基準信号Ｆｃｎまで出力する。
また、位相調整部１０は、被測定信号を遅延させずに、出力被測定信号Ｆｘ１〜出力被測定信号Ｆｘｎとして出力する。
【００３６】
（被測定信号と基準信号とのそれぞれの位相をずらす構成の位相調整部１０）
位相調整部１０は、被測定信号を遅延させずに、出力被測定信号Ｆｘ１として出力し、被測定信号（出力被測定信号Ｆｘ１）を遅延させて、出力被測定信号Ｆｘ２として出力し、以下、同様にして、順次、遅延させて出力被測定信号Ｆｘｎまで出力する。
また、位相調整部１０は、基準信号を遅延させずに、出力基準信号Ｆｃ１として出力し、基準信号（出力基準信号Ｆｃ１）を遅延させて、出力基準信号Ｆｃ２として出力し、以下、同様にして、順次、遅延させて出力基準信号Ｆｃｎまで出力する。この場合、被測定信号についての遅延時間と、基準信号についての遅延時間とは、異なるように設定する。
この位相調整部１０により被測定信号と基準信号との少なくとも一方を遅延させることにより、各ＦＤＳＭ２０における周波数デルタシグマ変調で発生する周期的な量子化雑音であるアイドルトーンを時間的に分散させ、アイドルトーンの影響を抑制することができる。
【００３７】
また、位相調整部１０としては、下記の２つの構成が挙げられる。
（構成１）
構成１は、ｎ個のＦＤＳＭ２０の出力信号のアイドルトーンの位相がすべて互いに異なるように、位相調整部１０が構成されている。具体的には、下記のように位相調整部１０を構成する。
【００３８】
所定時間をＤ、被測定信号の１周期または基準信号の１周期をＴ、ｍをｎ以下の任意の自然数、ｍＤ／ｎＴを整数、ｍＤ／ｎＴとｍとが互いに素、ｉ（ｉはｎ−１以下の任意の自然数）番目のＦＤＳＭ２０（周波数デルタシグマ変調部）に供給する出力被測定信号と出力基準信号との位相差をＰｉとしたとき、位相調整部１０は、Ｄ／ｎ＝Ｐｉ＋１−Ｐｉとなるように、被測定信号と基準信号との位相を調整して、ｎ組の出力被測定信号Ｆｘ１〜出力被測定信号Ｆｘｎおよび出力基準信号Ｆｃ１〜出力基準信号Ｆｃｎを生成する。これにより、ｎ個のＦＤＳＭ２０の出力信号のアイドルトーンの位相が互いに異なるようにすることができる。これによって、アイドルトーンを適確に時間的に分散させることができ、アイドルトーンの影響を抑制することができる。この場合、後述する構成２よりもさらにアイドルトーンを時間的に分散させることができ、アイドルトーンの影響を抑制することができる。
例として、１０個のＦＤＳＭ２０と基準信号（周波数：２００ＭＨｚ）を用いて、最大遅延量１５０００ｐ秒の位相を調整する場合を挙げると、Ｄは１５０００ｐ秒、Ｔは１／２００ＭＨｚ＝５０００ｐ秒、ｎは１０となる。設計値としてｍに１０を選べば、ｍＤ／ｎＴは３となり、ｍＤ／ｎＴとｍは互いに素となることから上記条件を満たす。この場合、Ｐｉ＋１−ＰｉをＤ／ｎ、すなわち１５００ｐ秒ずつ位相をずらすよう調整すれば良い。
【００３９】
（構成２）
構成２は、ｎ個のＦＤＳＭ２０の出力信号のアイドルトーンの位相のうちの一部が互いに異なるように、位相調整部１０が構成されている。具体的には、下記のように位相調整部１０を構成する。
【００４０】
位相調整部１０は、ｎ個のＦＤＳＭ２０（周波数デルタシグマ変調部）のうちの一部のＦＤＳＭ２０の出力信号のアイドルトーンの位相が互いに異なるように、被測定信号と基準信号との位相を調整して、ｎ組の出力被測定信号Ｆｘ１〜出力被測定信号Ｆｘｎおよび出力基準信号Ｆｃ１〜出力基準信号Ｆｃｎを生成する。これにより、アイドルトーンを適確に時間的に分散させることができ、アイドルトーンの影響を抑制することができる。
【００４１】
また、ｎ組の出力被測定信号Ｆｘ１〜出力被測定信号Ｆｘｎおよび出力基準信号Ｆｃ１〜出力基準信号Ｆｃｎは、所定時間をＤ、被測定信号の１周期または基準信号の１周期をＴ、ｍをｎ以下の任意の自然数、ｍＤ／ｎＴを整数、ｍＤ／ｎＴとｍとが互いに素、ｉ（ｉはｎ−１以下の任意の自然数）番目のＦＤＳＭ２０（周波数デルタシグマ変調部）に供給する出力被測定信号と出力基準信号との位相差をＰｉとしたとき、Ｄ／ｎ≠Ｐｉ＋１−Ｐｉであってもよい。
この場合でもジッターを付与することで、ｎ個のＦＤＳＭ２０の出力信号のアイドルトーンの位相が互いに異なるようにすることができる。これによって、アイドルトーンを適確に時間的に分散させることができ、アイドルトーンの影響を抑制することができる。
また、遅延量の設定の自由度が高まり、調整が簡易になり、調整が簡易になることから特別な装置を必要とせず、製造コストを低減することができる。
また、一部がＤ／ｎ＝Ｐｉ＋１−Ｐｉを満足し、他（残り）がＤ／ｎ≠Ｐｉ＋１−Ｐｉであってもよい。
また、加算器３０は、出力データＯＵＴ１〜出力データＯＵＴｎを加算して、周波数デルタシグマ変調信号Ｙを生成し、出力する。この周波数デルタシグマ変調信号Ｙは、基準信号の周波数と被測定信号の周波数との比（周波数比）に対応している。
【００４２】
このようなアイドルトーン分散装置１は、ジッターを生成するジッター生成部の１例であるジッター加算器５を有している。これにより、別途、ジッターを生成する装置を用意する必要がなく、ジッターを付加したい信号に対し、容易かつ適確にジッターを付加することができる。ジッターとは、信号の時間的な揺らぎ（タイミング揺らぎ）を言う。また以下では、ジッターの大きさとは、信号を構成する１つのパルス（信号波形）に着目したとき、最も早く立ち上がる立ち上がりエッジと最も遅く立ち上がる立ち上がりエッジとの間の時間（時間間隔）を言う。
【００４３】
具体的には、アイドルトーン分散装置１は、ｎ個（複数）の出力被測定信号Ｆｘ１〜出力被測定信号Ｆｘｎに個別にジッターを付与（加算）するｎ個（複数）のジッター加算器５と、基準信号Ｆｃにジッターを付与（加算）するジッター加算器５とを備えている。
出力被測定信号Ｆｘ１〜出力被側定信号Ｆｘｎにジッターを付与する各ジッター加算器５は、各ＦＤＳＭの入力側に接続されている。
また、基準信号Ｆｃにジッターを付与するジッター加算器５は、位相調整部１０の入力側に接続されている。
【００４４】
この場合、ｎ個の出力被測定信号Ｆｘ１〜出力被側定信号Ｆｘｎに個別にジッターを付与するｎ個のジッター加算器５を設けることにより、被測定信号Ｆｘにジッターを付与するジッター加算器５を設ける場合に比べて、周波数デルタシグマ変調信号に含まれるノイズ成分を低下させることができる。
また、基準信号Ｆｃにジッターを付与するジッター加算器５を設けることにより、ｎ個の出力基準信号Ｆｃ１〜出力基準信号Ｆｃｎに個別にジッターを付与するｎ個のジッター加算器５を設ける場合に比べて、回路規模を小さくすることができる。
【００４５】
次に、ジッター加算器５（ジッター生成部）について説明する。
図２に示すように、ジッター加算器５は、１ビットのリプルカウンター５１（バイナリーカウンター）と、複数の遅延素子５２と、セレクター５３と、マルチプレクサー５４と、微分器５５とを有している。
また、リプルカウンター５１の出力側（後段）に、直列に接続された複数の遅延素子５２が接続されている。
また、セレクター５３の出力側および各遅延素子５２の出力側にマルチプレクサー５４が接続され、マルチプレクサー５４の出力側に微分器５５が接続されている。
【００４６】
また、リプルカウンター５１は、本実施形態では、ＤフリップフロップのＱバー出力端子とＤ入力端子とを接続してなるＴフリップフロップで構成されている。また、微分器５５は、本実施形態では、排他的論理和回路５５１と、排他的論理和回路５５１の一方の入力端子に接続された遅延素子５５２とで構成され、遅延素子５５２としてバッファーが用いられている。
【００４７】
次に、図２および図３を参照しつつ、ジッター加算器５の動作について説明する。なお、以下では、ジッターを付与（加算）する信号を「対象信号」と呼んで説明する。
まず、対象信号は、ジッター加算器５のリプルカウンター５１に入力され、リプルカウンター５１で２分周され、出力される。
【００４８】
次に、リプルカウンター５１から出力された信号は、初段（１番目）の遅延素子５２に入力され、初段の遅延素子５２で遅延される。なお、以下では、各遅延素子５２から出力される信号を「遅延信号」と呼ぶ。
また、初段の遅延素子５２から出力された遅延信号ａ１は、マルチプレクサー５４および２段目（２番目）の遅延素子５２に入力され、２段目の遅延素子５２で遅延される。
また、２段目の遅延素子５２から出力された遅延信号ａ２は、マルチプレクサー５４および３段目（３番目）の遅延素子５２に入力され、３段目の遅延素子５２で遅延される。
以下、同様にして、３段目から最終段までの各遅延素子５２から出力された遅延信号ａ３、ａ４・・・ａｎは、マルチプレクサー５４に入力される。このようにして、位相（位相差）の異なる複数の遅延信号ａ１、ａ２、ａ３、ａ４・・・ａｎがマルチプレクサー５４に入力される。各遅延素子５２における信号の遅延量は、リプルカウンター５１に入力される対象信号に対する最終段の遅延素子５２から出力される遅延信号ａｎの遅延量（位相差）が対象信号の１周期を超えないように設定されている。
【００４９】
また、対象信号は、セレクター５３に入力され、セレクター５３は、その対象信号の立ち上がりエッジに同期して作動し、マルチプレクサー５４を動作させる。これにより、マルチプレクサー５４に入力された遅延信号ａ１〜ａｎのうちからいずれか１つが選択され、マルチプレクサー５４から出力される。この場合、セレクター５３は、例えば、遅延信号ａ１〜ａｎの選択の順番が記憶された記憶部（図示せず）を有しており、その記憶部に記憶された順番の通りに選択する。なお、セレクター５３の選択方法は、この方法に限定されるものではない。
【００５０】
マルチプレクサー５４から出力された信号は、微分器５５に入力される。微分器５５は、入力された信号の１周期間隔で１つのパルスを出力する。すなわち、微分器５５は、入力された信号の立ち上がりエッジに同期した立ち上がりエッジを有するパルスおよび入力された信号の立ち下りに同期した立ち上がりエッジを有するパルスを出力する。このパルスは、対象信号に同期しており（同一周期であり）、セレクター５３で選択された任意のジッターを含む信号である。
【００５１】
また、このジッター加算器５で付与されるジッターは、ＦＤＳＭ２０の出力信号のアイドルトーンの周波数よりも高い周波数成分を含んでいる。すなわち、ジッターは、測定帯域（計測帯域）の上限値よりも高い周波数成分を含んでいる。これにより、アイドルトーンに起因する量子化雑音の影響を大幅に抑制することができる。前記測定帯域は、ユーザーが任意に設定することが可能な周波数の測定範囲であり、被測定周波数および基準信号の周波数とは別の測定範囲である。なお、ジッターに含まれる周波数成分は、諸条件に応じて適宜設定される。
また、ジッターに含まれる周波数成分のうちの最大周波数をＡ、ＦＤＳＭ２０の出力信号のアイドルトーンの周波数をＢ、測定帯域の上限周波数をＣとしたとき、前述したように、Ａは、Ｂよりも大きければ特に限定されず、諸条件に応じて適宜設定されるものであるが、Ａ／Ｃは、１以上であることが好ましく、２以上であることがより好ましく、８以上であることがさらに好ましい。
【００５２】
また、ジッターは、アイドルトーンが有する周波数成分のうち、強度の最も大きい成分の周波数よりも高い周波数成分を含むことが好ましい。これにより、アイドルトーンに起因する量子化雑音の影響を大幅に抑制することができる。
【００５３】
また、ジッターは、低周波数成分が除去されていることが好ましい。これにより、ジッターの周波数帯域のうちの除去した周波数帯域において、周波数デルタシグマ変調信号に含まれるノイズ成分を低下させることができる。
また、除去するジッターの周波数成分は、特に限定されず、諸条件に応じて適宜設定されるものであるが、測定帯域の上限周波数を１００ＭＨｚとする場合であれば、１ＭＨｚ以下の低周波数成分を除去することが好ましく、２ＭＨｚ以下の低周波数成分を除去することがより好ましく、５ＭＨｚ以下の低周波数成分を除去することがさらに好ましく、１０ＭＨｚ以下の低周波数成分を除去することがさらに好ましく、２０ＭＨｚ以下の低周波数成分を除去することがさらに好ましく、５０ＭＨｚ以下の低周波数成分を除去することがさらに好ましく、１００ＭＨｚ以下の低周波数成分を除去することがさらに好ましい。
【００５４】
また、ジッターの大きさは、特に限定されず、諸条件に応じて適宜設定されるものであるが、基準信号の周波数、被測定信号の周波数、被測定信号の測定帯域およびＦＤＳＭ２０の個数（Ｎ）のうちの少なくとも１つに基づいて決定されることが好ましい。これにより、適確にジッターの周波数帯域を設定することができる。なお、具体例は、後述する実験の説明において説明する。
【００５５】
ここで、ジッター加算器５は、対象の信号に対してジッターを付与（加算）することが可能なものであれば、前記の構成に限定されるものではない。次に、ジッター加算器５の他の構成例について説明する。
（構成１）
図４に示すように、構成１では、ジッター加算器５は、エミッターフォロア回路５０Ａと、加算器５１Ａとを有している。エミッターフォロア回路５０Ａは、トランジスター５２Ａ（ｎｐｎトランジスター）と、トランジスター５２Ａのエミッターに接続された抵抗５３Ａとを有している。また、加算器５１Ａは、トランジスター５２Ａのコレクターに接続されている。
加算器５１Ａには、電源電圧とノイズとが入力される。また、ジッターを加算する信号は、トランジスター５２Ａのベースに入力される。
【００５６】
このジッター加算器５では、供給される電源電圧にノイズを加えることで、トランジスター５２Ａのスイッチング特性が変化し、トランジスター５２Ａのベースに入力される信号に対して時間的な揺らぎ（タイミング揺らぎ）を持つ信号、すなわち、ジッターを含む信号を出力する。
【００５７】
（構成２）
構成２では、アイドルトーン分散装置１の回路を構成する原子の熱運動により対象の回路に電気的なノイズを付与し、これにより、時間的な揺らぎ持つ信号を出力させる。
このようなアイドルトーン分散装置１は、前述した各部に対応する機能を実現するハードウェアで構成することが可能である。また、アイドルトーン分散装置１は、前述した各部に対応する機能を実現するプログラムやモジュール等により、ソフトウェア的に構成することも可能である。また、アイドルトーン分散装置１は、前述した各部に対応する機能を実現するハードウェアとソフトウェアとを組み合わせて構成することも可能である。
【００５８】
以上説明したように、アイドルトーン分散装置１によれば、各ＦＤＳＭ２０における周波数デルタシグマ変調で発生する周期的な量子化雑音であるアイドルトーンを時間的に分散させ、アイドルトーンの影響を抑制することができる。そして、基準信号と、各出力被測定信号とがアイドルトーンの周波数よりも高い周波数成分を含むジッターを有することにより、アイドルトーンに起因する量子化雑音の影響を大幅に抑制することができる。
なお、本実施形態では、基準信号（各出力基準信号）および各出力被測定信号は、それぞれ、ＦＤＳＭ２０の出力信号のアイドルトーンの周波数よりも高い周波数成分を含むジッターを有しているが、これに限定されず、各出力基準信号および各出力被測定信号のうちの少なくとも１つが、ＦＤＳＭ２０の出力信号のアイドルトーンの周波数よりも高い周波数成分を含むジッターを有していればよい。
【００５９】
以上説明したように、アイドルトーン分散装置１は、基準信号Ｆｃと被測定信号Ｆｘとのいずれか一方を用いて他方を周波数デルタシグマ変調してアイドルトーンを分散させた周波数デルタシグマ変調信号Ｙを出力する装置である。
このアイドルトーン分散装置１は、ｎ（ｎは２以上の任意の自然数）個のＦＤＳＭ２０（周波数デルタシグマ変調部）と、被測定信号Ｆｘと基準信号Ｆｃとの位相を調整して、ｎ組の出力被測定信号Ｆｘ１〜出力被測定信号Ｆｘｎおよび出力基準信号Ｆｃ１〜出力基準信号Ｆｃｎを生成して、各組の出力被測定信号Ｆｘ１〜出力被測定信号Ｆｘｎおよび出力基準信号Ｆｃ１〜出力基準信号Ｆｃｎをｎ個のＦＤＳＭ２０（周波数デルタシグマ変調部）の各々に供給する位相調整部１０と、ｎ個のＦＤＳＭ２０（周波数デルタシグマ変調部）の出力信号を加算して周波数デルタシグマ変調信号Ｙを出力する加算器３０（加算部）とを備えている。
また、位相調整部１０は、ｎ個のＦＤＳＭ２０（周波数デルタシグマ変調部）のうちの少なくとも一部のＦＤＳＭ２０（周波数デルタシグマ変調部）の出力信号のアイドルトーンの位相が互いに異なるように、被測定信号Ｆｘと基準信号Ｆｃとの位相を調整して、ｎ組の出力被測定信号Ｆｘ１〜出力被測定信号Ｆｘｎおよび出力基準信号Ｆｃ１〜出力基準信号Ｆｃｎを生成する。
また、ｎ個のＦＤＳＭ２０（周波数デルタシグマ変調部）の各々は、位相調整部１０から供給される出力基準信号Ｆｃ１〜出力基準信号Ｆｃｎと、出力被測定信号Ｆｘ１〜出力被測定信号Ｆｘｎとのいずれか一方を用いて他方を周波数デルタシグマ変調する。
また、出力基準信号Ｆｃ１〜出力基準信号Ｆｃｎと、出力被測定信号Ｆｘ１〜出力被測定信号Ｆｘｎとのうちの少なくとも１つは、アイドルトーンの周波数よりも高い周波数成分を含むジッターを有する。
【００６０】
このようなアイドルトーン分散装置１によれば、ＦＤＳＭ２０で発生する周期的な量子化雑音であるアイドルトーンを時間的に分散させ、アイドルトーンの影響を抑制することができる。特に、基準信号Ｆｃと、被測定信号Ｆｘと、出力基準信号Ｆｃ１〜出力基準信号Ｆｃｎと、出力被測定信号Ｆｘ１〜出力被測定信号Ｆｘｎとのうちの少なくとも１つがアイドルトーンの周波数よりも高い周波数成分を含むジッターを有することにより、アイドルトーンに起因する量子化雑音の影響を大幅に抑制することができる。
【００６１】
＜第２実施形態＞
図５は、本発明のアイドルトーン分散装置の第２実施形態を示すブロック図である。
以下、第２実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
【００６２】
図５に示すように、第２実施形態のアイドルトーン分散装置１は、被測定信号Ｆｘにジッターを付与（加算）するジッター加算器５と、ｎ個（複数）の出力基準信号Ｆｃ１〜出力基準信号Ｆｃｎに個別にジッターを付与（加算）するｎ個（複数）のジッター加算器５とを備えている。
被測定信号Ｆｘにジッターを付与するジッター加算器５は、位相調整部１０の入力側に接続されている。
また、出力基準信号Ｆｃ１〜出力基準信号Ｆｃｎにジッターを付与する各ジッター加算器５は、各ＦＤＳＭの入力側に接続されている。
【００６３】
この場合、被測定信号Ｆｘにジッターを付与するジッター加算器５を設けることにより、ｎ個の出力被測定信号Ｆｘ１〜出力被測定信号Ｆｘｎに個別にジッターを付与するｎ個のジッター加算器５を設ける場合に比べて、回路規模を小さくすることができる。
また、ｎ個の出力基準信号Ｆｃ１〜出力基準信号Ｆｃｎに個別にジッターを付与するｎ個のジッター加算器５を設けることにより、基準信号Ｆｃにジッターを付与するジッター加算器５を設ける場合に比べて、周波数デルタシグマ変調信号に含まれるノイズ成分を低下させることができる。
以上のような第２実施形態によっても、前述した実施形態と同様の効果を発揮することができる。
【００６４】
＜第３実施形態＞
図６は、本発明のアイドルトーン分散装置の第３実施形態を示すブロック図である。
以下、第３実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
【００６５】
図６に示すように、第３実施形態のアイドルトーン分散装置１は、ｎ個（複数）の出力被測定信号Ｆｘ１〜出力被測定信号Ｆｘｎに個別にジッターを付与（加算）するｎ個（複数）のジッター加算器５と、ｎ個（複数）の出力基準信号Ｆｃ１〜出力基準信号Ｆｃｎに個別にジッターを付与（加算）するｎ個（複数）のジッター加算器５とを備えている。
被測定信号Ｆｘ１〜出力被測定信号Ｆｘｎにジッターを付与する各ジッター加算器５は、位相調整部１０の入力側に接続されている。
また、出力基準信号Ｆｃ１〜出力基準信号Ｆｃｎにジッターを付与する各ジッター加算器５は、各ＦＤＳＭの入力側に接続されている。
【００６６】
この場合、ｎ個の出力被測定信号Ｆｘ１〜出力被側定信号Ｆｘｎに個別にジッターを付与するｎ個のジッター加算器５を設けることにより、被測定信号Ｆｘにジッターを付与するジッター加算器５を設ける場合に比べて、周波数デルタシグマ変調信号に含まれるノイズ成分を低下させることができる。
同様に、ｎ個の出力基準信号Ｆｃ１〜出力基準信号Ｆｃｎに個別にジッターを付与するｎ個のジッター加算器５を設けることにより、基準信号Ｆｃにジッターを付与するジッター加算器５を設ける場合に比べて、周波数デルタシグマ変調信号に含まれるノイズ成分を低下させることができる。
以上のような第３実施形態によっても、前述した実施形態と同様の効果を発揮することができる。
【００６７】
＜第４実施形態＞
図７は、本発明のアイドルトーン分散装置の第４実施形態を示すブロック図である。
以下、第４実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
【００６８】
図７に示すように、第４実施形態のアイドルトーン分散装置１は、被測定信号Ｆｘにジッターを付与（加算）するジッター加算器５と、基準信号Ｆｃにジッターを付与（加算）するジッター加算器５とを備えている。各ジッター加算器５は、各ＦＤＳＭの入力側に接続されている。
【００６９】
この場合、被測定信号Ｆｘにジッターを付与するジッター加算器５を設けることにより、ｎ個の出力被測定信号Ｆｘ１〜出力被測定信号Ｆｘｎに個別にジッターを付与するｎ個のジッター加算器５を設ける場合に比べて、回路規模を小さくすることができる。
同様に、基準信号Ｆｃにジッターを付与するジッター加算器５を設けることにより、ｎ個の出力基準信号Ｆｃ１〜出力基準信号Ｆｃｎに個別にジッターを付与するｎ個のジッター加算器５を設ける場合に比べて、回路規模を小さくすることができる。
以上のような第４実施形態によっても、前述した実施形態と同様の効果を発揮することができる。
【００７０】
＜第５実施形態＞
図８は、本発明のアイドルトーン分散装置の第５実施形態を示すブロック図である。
以下、第５実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
【００７１】
図８に示すように、第５実施形態のアイドルトーン分散装置１は、位相調整部１０が省略されている以外は、第１実施形態と同様である。これにより、各ＦＤＳＭ２０には、同相の被測定信号および同相の基準信号が入力される。
【００７２】
このアイドルトーン分散装置１は、被測定信号の経路については、各ＦＤＳＭ２０に入力される被測定信号に個別にジッターを付与（加算）する複数個（本実施形態では８個）のジッター加算器５を備え、基準信号の経路については、基準信号Ｆｃにジッターを付与（加算）する１個の（共通の）ジッター加算器５とを備えている。各ジッター加算器５は、各ＦＤＳＭの入力側に接続されている。
以上のような第５実施形態によっても、前述した実施形態と同様の効果を発揮することができる。
また、第５実施形態は、第２〜第４実施形態にも適用することができる。
【００７３】
以上説明したように、アイドルトーン分散装置１は、基準信号Ｆｃと被測定信号Ｆｘとのいずれか一方を用いて他方を周波数デルタシグマ変調してアイドルトーンを分散させた周波数デルタシグマ変調信号Ｙを出力する装置である。
このアイドルトーン分散装置１は、ｎ（ｎは２以上の任意の自然数）個のＦＤＳＭ２０（周波数デルタシグマ変調部）と、ｎ個のＦＤＳＭ２０（周波数デルタシグマ変調部）の出力信号を加算して周波数デルタシグマ変調信号Ｙを出力する加算器３０（加算部）とを備えている。
また、ｎ個のＦＤＳＭ２０（周波数デルタシグマ変調部）の各々は、基準信号Ｆｃと被測定信号Ｆｘとのいずれか一方を用いて他方を周波数デルタシグマ変調する。
また、基準信号Ｆｃと被測定信号Ｆｘとの少なくとも一方は、ＦＤＳＭ２０（周波数デルタシグマ変調部）の出力信号のアイドルトーンの周波数よりも高い周波数成分を含むジッターを有する。
【００７４】
このようなアイドルトーン分散装置１によれば、ＦＤＳＭ２０で発生する周期的な量子化雑音であるアイドルトーンを時間的に分散させ、アイドルトーンの影響を抑制することができる。特に、基準信Ｆｃ号と被測定信号Ｆｘとの少なくとも一方がアイドルトーンの周波数よりも高い周波数成分を含むジッターを有することにより、アイドルトーンに起因する量子化雑音の影響を大幅に抑制することができる。
【００７５】
次に、アイドルトーン分散装置１の効果等を確認するために行った実験について説明する。
【００７６】
図９は、アイドルトーン分散装置の比較例を示すブロック図である。図１１〜図７９は、それぞれ、アイドルトーン分散装置の出力スペクトルを示すグラフである。なお、以下の説明では、位相調整部１０から出力される出力基準信号および出力被測定信号をそれぞれ基準信号および被測定信号と言う。
【００７７】
まず、各実験に共通な事項としては、基準信号として、周波数が２６０ＭＨｚの矩形波（パルス）を用いた。
また、被測定信号として、周波数を変動させた矩形波を用いた。この場合、搬送周波数を２６１．２４ＭＨｚとし、１秒間に２Ｍ回（変調周波数：２ＭＨｚ）、±５００ｋＨｚの範囲で搬送周波数を変更し、これを矩形波に変換したものを被測定信号とした。すなわち、各実験では、２ＭＨｚの周波数成分を検出対象（測定対象）の周波数とした。
【００７８】
＜装置＞
アイドルトーン分散装置として、下記の装置ａ、装置ｂ、装置ｃ、装置ｄおよび装置ｅを用意した。
（装置ａ）
図１に示す第１実施形態のアイドルトーン分散装置１を用いた。また、ＦＤＳＭ２０の並列数は、８個とした。また、８個のＦＤＳＭ２０にすべて位相の異なる被測定信号を入力した。また、８個のＦＤＳＭ２０に入力する被測定信号は、１／２６０Ｍ×１／８［秒］ずつ遅延させた。この装置ａを用いる場合、グラフの説明には、「等分８並列」と記載する。
【００７９】
（装置ｂ）
図１に示す第１実施形態のアイドルトーン分散装置１を用いた。また、ＦＤＳＭ２０の並列数は、８個とした。また、２個のＦＤＳＭ２０に同相の被測定信号を入力し、その２個のＦＤＳＭ２０を１組とし、４組のＦＤＳＭ２０にすべて位相の異なる被測定信号を入力した。また、４組のＦＤＳＭ２０に入力する被測定信号は、１／２６０Ｍ×１／４［秒］ずつ遅延させた。この装置ｂを用いる場合、グラフの説明には、「重複２×４並列」と記載する。
【００８０】
（装置ｃ）
図８に示す位相調整部１０を有していない第５実施形態のアイドルトーン分散装置１を用いた。また、ＦＤＳＭ２０の並列数は、８個とした。すなわち、８個のＦＤＳＭ２０にすべて同一の位相の被測定信号を入力した。この装置ｃを用いる場合、グラフの説明には、「同相８並列」と記載する。
【００８１】
（装置ｄ）
図９に示すアイドルトーン分散装置２００（比較例）を用いた。このアイドルトーン分散装置２００は、１個のＦＤＳＭ２０を有している。また、アイドルトーン分散装置２００は、被測定にジッターを付与するジッター加算器５と、基準信号Ｆｃにジッターを付与するジッター加算器５とを備えている。この装置ｄを用いる場合、グラフの説明には、「シングル」と記載する。
【００８２】
（装置ｅ）
図７に示す第４実施形態のアイドルトーン分散装置１を用いた。また、ＦＤＳＭ２０の並列数は、８個とした。また、８個のＦＤＳＭ２０にすべて位相の異なる被測定信号を入力した。また、８個のＦＤＳＭ２０に入力する被測定信号は、１／２６０Ｍ×１／８［秒］ずつ遅延させた。この装置ｅを用いる場合、グラフの説明には、「等分８並列」および「共通」と記載する。
【００８３】
＜実験１＞
装置ａを用い、基準信号には、共通のジッターを付与し、被測定信号には、ＦＤＳＭ２０毎に独立してジッターを付与した。
また、基準信号に付与するジッターの大きさを「１０ｐ秒」とし、被測定信号に付与するジッターの大きさを「１０ｐ秒」とした（実施例）。
また、基準信号に付与するジッターおよび被測定信号に付与するジッターは、それぞれ、最大の周波数成分が１３０ＭＨｚで、１３０ＭＨｚ以下の周波数成分を含んでいる。
【００８４】
この場合、測定帯域（計測帯域）の上限値は、１３０ＭＨｚ未満に設定する。これにより、装置ａから出力される周波数デルタシグマ変調信号のアイドルトーンのうち、対象となるアイドルトーンの周波数は、１３０ＭＨｚ未満となる。すなわち、基準信号に付与するジッターおよび被測定信号に付与するジッターは、それぞれ、アイドルトーンの周波数よりも高い周波数成分を含むこととなる。
アイドルトーン分散装置から出力される周波数デルタシグマ変調信号について、含まれる周波数成分の強度を求め、アイドルトーン分散装置の出力スペクトルのグラフを作成した。この結果を図１２に示す。
【００８５】
また、他の実施例として、基準信号に付与するジッターの大きさ、被測定信号に付与するジッターの大きさを「２０ｐ秒（基準信号）、２０ｐ秒（被測定信号）」、「５０ｐ秒、５０ｐ秒」、「１００ｐ秒、１００ｐ秒」、「２００ｐ秒、２００ｐ秒」、「５００ｐ秒、５００ｐ秒」、「１０００ｐ秒、１０００ｐ秒」、「２０００ｐ秒、２０００ｐ秒」とし、アイドルトーン分散装置の出力スペクトルのグラフを作成した。この結果を図１３〜図１９に示す。
【００８６】
また、比較例として、装置ａにおいて、基準信号および被測定信号にそれぞれジッターが含まれていない場合（ジッターの大きさが０ｐ秒）について、シミュレーションを行って、アイドルトーン分散装置の出力スペクトルのグラフを作成した。この結果を図１１に示す。
各グラフの横軸は、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を行って求めた周波数成分（周波数）であり、縦軸は、強度（ＦＦＴスペクトル）である（図２０〜図７８も同様）。
【００８７】
また、グラフにおいて、２ＭＨｚの周波数成分が、検出対象の周波数であり、その２ＭＨｚのピークは、他の部分、すなわち、２ＭＨｚ以外のピークおよびベース部分（ベースノイズ）に対して高いほど好ましい。この２ＭＨｚのピークと他の部分との差、例えば、２ＭＨｚのピークと、測定帯域内の２ＭＨｚ以外のピークのうちの最大のピークとの差が、ＳＮ比に対応している。一方、２ＭＨｚ以外のピークは、それぞれ、アイドルトーン（ノイズ）となり得るものであるが、測定帯域内の２ＭＨｚ以外のピークのみがアイドルトーンであり、測定帯域外のピークは、対象としていない。
本実験の結果から、基準信号および被測定信号がジッターを含む場合は、基準信号および被測定信号がジッターを含まない場合に比べて、アイドルトーンの影響が抑制されることが判る。また、ジッターの大きさに応じて、アイドルトーンの影響を抑制する効果（アイドルトーン抑制効果）が異なることも判る。
【００８８】
例えば、基準信号および被測定信号が１００ｐ秒のジッターを含む図１５に示すグラフと、基準信号および被測定信号がジッターを含まない図１１に示すグラフとを比べると、１００ｐ秒のジッターを含む場合は、アイドルトーンを示すピークが低くなり、特に周波数が３ＭＨｚ以下においてアイドルトーンの影響が抑制されることが判る。
【００８９】
また、各実施例のうち、基準信号および被測定信号が１０ｐ秒のジッターを含む場合が最も効果が低いものであるが、その１０ｐ秒のジッターを含む図１２に示すグラフと、基準信号および被測定信号がジッターを含まない図１１に示すグラフとを比べても、１０ｐ秒のジッターを含む場合は、特に周波数が１ＭＨｚ以下においてアイドルトーンの影響が抑制されることが判る。
【００９０】
また、本実験では、例えば、測定帯域の上限値を３ＭＨｚ程度に設定する場合は、図１５および図１６に示すように、ジッターの大きさは、１００ｐ秒以上、２００ｐ秒以下程度が好ましいことが判る。その理由は、ジッターの大きさが１００ｐ秒および２００ｐ秒の場合は、周波数が３ＭＨｚ以下において、アイドルトーンを示すピークが低く、かつ、ベース部分の強度も抑えられているためである。また、測定帯域の上限値を１０ＭＨｚに設定する場合は、図１７に示すように、ジッターの大きさは、５００ｐ秒程度が好ましいことが判る。その理由は、ジッターの大きさが５００ｐ秒の場合は、周波数が１０ＭＨｚ以下において、アイドルトーンを示すピークが低く、かつ、ベース部分の強度も抑えられているためである。
【００９１】
＜実験２＞
実験１の実施例において、被測定信号に付与するジッターの大きさを「１ｐ秒」に固定し、基準信号に付与するジッターの大きさを「１０ｐ秒」、「２０ｐ秒」、「５０ｐ秒」、「１００ｐ秒」、「２００ｐ秒」、「５００ｐ秒」、「１０００ｐ秒」、「２０００ｐ秒」（実施例）とし、アイドルトーン分散装置の出力スペクトルのグラフを作成した。この結果を図２０〜図２７に示す。
【００９２】
この結果から、基準信号のみのジッターの大きさを調整することでもアイドルトーンは抑制されることが判る。
なお、被測定信号がジッターを含まず（ジッターの大きさが０ｐ秒）、基準信号に付与するジッターの大きさを「１０ｐ秒」、「２０ｐ秒」、「５０ｐ秒」、「１００ｐ秒」、「２００ｐ秒」、「５００ｐ秒」、「１０００ｐ秒」、「２０００ｐ秒」（実施例）とし、シミュレーションを行って、アイドルトーン分散装置の出力スペクトルのグラフを作成したところ、被測定信号のジッターの大きさが１ｐ秒の場合と、ほぼ同様の結果が得られた。これにより、基準信号のみがジッターを含む場合でもアイドルトーンは抑制されることが判る。
【００９３】
＜実験３＞
実験１の実施例において、基準信号に付与するジッターの大きさを「１ｐ秒」に固定し、被測定信号に付与するジッターの大きさを「１０ｐ秒」、「２０ｐ秒」、「５０ｐ秒」、「１００ｐ秒」、「２００ｐ秒」、「５００ｐ秒」、「１０００ｐ秒」、「２０００ｐ秒」（実施例）とし、アイドルトーン分散装置の出力スペクトルのグラフを作成した。この結果を図２８〜図３５に示す。
【００９４】
この結果から、被測定信号のみのジッターの大きさを調整することでもアイドルトーンは抑制されることが判る。
なお、基準信号がジッターを含まず（ジッターの大きさが０ｐ秒）、被測定信号に付与するジッターの大きさを「１０ｐ秒」、「２０ｐ秒」、「５０ｐ秒」、「１００ｐ秒」、「２００ｐ秒」、「５００ｐ秒」、「１０００ｐ秒」、「２０００ｐ秒」（実施例）とし、シミュレーションを行って、アイドルトーン分散装置の出力スペクトルのグラフを作成したところ、基準信号のジッターの大きさが１ｐ秒の場合と、ほぼ同様の結果が得られた。これにより、被測定信号のみがジッターを含む場合でもアイドルトーンは抑制されることが判る。
また、実験３の図２８〜図３５に示すグラフと、実験１の図１２〜図１９に示すグラフとの対応するグラフ同士を比べると、実験１の実施例の方がベース部分の強度は高いことが判る。同様に、実験２についても実験１の実施例の方がベース部分の強度は高いことが判る。
これは、ジッターの大きさが同じ場合、基準信号と被測定信号とのいずれか一方のみにジッターを付与する場合に比べ、両方にジッターを付与する方が系に投入されるノイズのエネルギーが大きくなることに対応している。
【００９５】
＜実験４＞
装置ｂを用い、基準信号には、共通のジッターを付与し、被測定信号には、ＦＤＳＭ２０毎に独立してジッターを付与した。
また、基準信号に付与するジッターの大きさを「１ｐ秒」とし、被測定信号に付与するジッターの大きさを「１０ｐ秒」とした（実施例）。
【００９６】
また、実験１の実施例と同様に、基準信号に付与するジッターおよび被測定信号に付与するジッターは、それぞれ、最大の周波数成分が１３０ＭＨｚで、１３０ＭＨｚ以下の周波数成分を含んでいる、すなわち、アイドルトーンの周波数よりも高い周波数成分を含んでいる。
アイドルトーン分散装置から出力される周波数デルタシグマ変調信号について、含まれる周波数成分の強度を求め、アイドルトーン分散装置の出力スペクトルのグラフを作成した。この結果を図３７に示す。
【００９７】
また、他の実施例として、基準信号に付与するジッターの大きさを「１ｐ秒」に固定し、被測定信号に付与するジッターの大きさを「２０ｐ秒」、「５０ｐ秒」、「１００ｐ秒」、「２００ｐ秒」、「５００ｐ秒」、「１０００ｐ秒」、「２０００ｐ秒」とし、アイドルトーン分散装置の出力スペクトルのグラフを作成した。この結果を図３８〜図４４に示す。
また、比較例として、装置ｂにおいて、基準信号および被測定信号にそれぞれジッターが含まれていない場合（ジッターの大きさが０ｐ秒）について、シミュレーションを行って、アイドルトーン分散装置の出力スペクトルのグラフを作成した。この結果を図３６に示す。
【００９８】
本実験の結果から、同相の被測定信号が入力されるＦＤＳＭ２０の組がある場合でも、基準信号および被測定信号がジッターを含む場合は、基準信号および被測定信号がジッターを含まない場合に比べて、アイドルトーンの影響が抑制されることが判る。
なお、基準信号がジッターを含まず（ジッターの大きさが０ｐ秒）、被測定信号に付与するジッターの大きさを「１０ｐ秒」、「２０ｐ秒」、「５０ｐ秒」、「１００ｐ秒」、「２００ｐ秒」、「５００ｐ秒」、「１０００ｐ秒」、「２０００ｐ秒」（実施例）とし、シミュレーションを行って、アイドルトーン分散装置の出力スペクトルのグラフを作成したところ、基準信号のジッターの大きさが１ｐ秒の場合と、ほぼ同様の結果が得られた。これにより、被測定信号のみがジッターを含む場合でもアイドルトーンは抑制されることが判る。
また、測定帯域の上限値を１０ＭＨｚに設定する場合、実験１の実施例では、前述したように、ジッターの大きさの最適値は、５００ｐ秒程度であるが、実験４の実施例では、図４３に示すように、ジッターの大きさの最適値は、１０００ｐ秒程度であり、実験１の実施例の２倍程度となっている。
【００９９】
＜実験５＞
装置ｃを用い、基準信号には、共通のジッターを付与し、被測定信号には、ＦＤＳＭ２０毎に独立してジッターを付与した。
また、基準信号に付与するジッターの大きさを「１ｐ秒」とし、被測定信号に付与するジッターの大きさを「１０ｐ秒」とした（実施例）。
【０１００】
また、実験１の実施例と同様に、基準信号に付与するジッターおよび被測定信号に付与するジッターは、それぞれ、最大の周波数成分が１３０ＭＨｚで、１３０ＭＨｚ以下の周波数成分を含んでいる、すなわち、アイドルトーンの周波数よりも高い周波数成分を含んでいる。
アイドルトーン分散装置から出力される周波数デルタシグマ変調信号について、含まれる周波数成分の強度を求め、アイドルトーン分散装置の出力スペクトルのグラフを作成した。この結果を図４６に示す。
【０１０１】
また、他の実施例として、基準信号に付与するジッターの大きさを「１ｐ秒」に固定し、被測定信号に付与するジッターの大きさを「２０ｐ秒」、「５０ｐ秒」、「１００ｐ秒」、「２００ｐ秒」、「５００ｐ秒」、「１０００ｐ秒」、「２０００ｐ秒」、「３６００ｐ秒」とし、アイドルトーン分散装置の出力スペクトルのグラフを作成した。この結果を図４７〜図５４に示す。
また、比較例として、装置ｃにおいて、基準信号および被測定信号にそれぞれジッターが含まれていない場合（ジッターの大きさが０ｐ秒）について、シミュレーションを行って、アイドルトーン分散装置の出力スペクトルのグラフを作成した。この結果を図４５に示す。
【０１０２】
本実験の結果から、すべてのＦＤＳＭ２０に同一の位相の被測定信号を入力する場合でも、基準信号および被測定信号がジッターを含む場合は、基準信号および被測定信号がジッターを含まない場合に比べて、アイドルトーンの影響が抑制されることが判る。
なお、基準信号がジッターを含まず（ジッターの大きさが０ｐ秒）、被測定信号に付与するジッターの大きさを「１０ｐ秒」、「２０ｐ秒」、「５０ｐ秒」、「１００ｐ秒」、「２００ｐ秒」、「５００ｐ秒」、「１０００ｐ秒」、「２０００ｐ秒」、「３６００ｐ秒」（実施例）とし、シミュレーションを行って、アイドルトーン分散装置の出力スペクトルのグラフを作成したところ、基準信号のジッターの大きさが１ｐ秒の場合と、ほぼ同様の結果が得られた。これにより、被測定信号のみがジッターを含む場合でもアイドルトーンは抑制されることが判る。
また、本実験では、図５３に示すように、ジッターの大きさを「２０００ｐ秒」にした場合でも、２ＭＨｚ未満の周波数のアイドルトーンを示すピーク（強度）が、検出対象の周波数である２ＭＨｚのピーク（強度）を上回った。
【０１０３】
そこで、図５４に示すように、ジッターの大きさを「３６００ｐ秒」まで増やしたところ、２ＭＨｚのピークが、２ＭＨｚ未満の周波数のアイドルトーンを示すピークを上回った。
なお、被検出信号の周波数は、２６１．２４ＭＨｚ±０．５ＭＨｚであることから、ジッターの大きさの理論限界は、その周波数の逆数である約３８２０秒である。
【０１０４】
＜実験６＞
装置ｄを用い、基準信号および被測定信号に、独立してジッターを付与した。
また、基準信号に付与するジッターの大きさを「１ｐ秒」とし、被測定信号に付与するジッターの大きさを「１０ｐ秒」とした（比較例）。
また、実験１の実施例と同様に、基準信号に付与するジッターおよび被測定信号に付与するジッターは、それぞれ、最大の周波数成分が１３０ＭＨｚで、１３０ＭＨｚ以下の周波数成分を含んでいる、すなわち、アイドルトーンの周波数よりも高い周波数成分を含んでいる。
アイドルトーン分散装置から出力される周波数デルタシグマ変調信号について、含まれる周波数成分の強度を求め、アイドルトーン分散装置の出力スペクトルのグラフを作成した。この結果を図５６に示す。
【０１０５】
また、他の比較例として、装置ｄにおいて、基準信号および被測定信号にそれぞれジッターが含まれていない場合（ジッターの大きさが０ｐ秒）について、シミュレーションを行って、アイドルトーン分散装置の出力スペクトルのグラフを作成した。この結果を図５５に示す。
また、他の比較例として、基準信号に付与するジッターの大きさを「１ｐ秒」に固定し、被測定信号に付与するジッターの大きさを「２０ｐ秒」、「５０ｐ秒」、「１００ｐ秒」、「２００ｐ秒」、「５００ｐ秒」、「１０００ｐ秒」、「２０００ｐ秒」、「３６００ｐ秒」とし、アイドルトーン分散装置の出力スペクトルのグラフを作成した。この結果を図５７〜図６４に示す。
【０１０６】
本実験では、図６３に示すように、ジッターの大きさを「２０００ｐ秒」にした場合でも、２ＭＨｚ未満の周波数のアイドルトーンを示すピーク（強度）が、検出対象の周波数である２ＭＨｚのピーク（強度）を上回った。
そこで、図６４に示すように、ジッターの大きさを「３６００ｐ秒」まで増やしたところ、２ＭＨｚのピークが、２ＭＨｚ未満の周波数のアイドルトーンを示すピークを上回った。
また、実験６の図５６〜図６４に示すグラフと、実験５の図４６〜図５４に示すグラフとの対応するグラフ同士を比べると、実験６の比較例と実験５の実施例とでは、ジッターの大きさに対応するアイドルトーン抑制効果についてはほぼ同じであるが、実験５の実施例では、ベース部分の強度が低下する効果が得られ、ジッターの大きさが増大するほどその効果は顕著となる。
【０１０７】
＜実験７＞
装置ｅを用い、基準信号に共通のジッターを付与し、また、被測定信号に共通のジッターを付与した。
また、基準信号に付与するジッターの大きさを「１ｐ秒」とし、被測定信号に付与するジッターの大きさを「１０ｐ秒」とした（実施例）。
また、実験１の実施例と同様に、基準信号に付与するジッターおよび被測定信号に付与するジッターは、それぞれ、最大の周波数成分が１３０ＭＨｚで、１３０ＭＨｚ以下の周波数成分を含んでいる、すなわち、アイドルトーンの周波数よりも高い周波数成分を含んでいる。
【０１０８】
アイドルトーン分散装置から出力される周波数デルタシグマ変調信号について、含まれる周波数成分の強度を求め、アイドルトーン分散装置の出力スペクトルのグラフを作成した。この結果を図６５に示す。
また、他の実施例として、基準信号に付与するジッターの大きさを「１ｐ秒」に固定し、被測定信号に付与するジッターの大きさを「２０ｐ秒」、「５０ｐ秒」、「１００ｐ秒」、「２００ｐ秒」、「５００ｐ秒」、「１０００ｐ秒」、「２０００ｐ秒」とし、アイドルトーン分散装置の出力スペクトルのグラフを作成した。この結果を図６６〜図７２に示す。
【０１０９】
本実験の結果から、基準信号に共通のジッターを付与し、被測定信号に共通のジッターを付与する場合でも、基準信号および被測定信号がジッターを含まない場合に比べて、アイドルトーンの影響が抑制されることが判る。
なお、基準信号がジッターを含まず（ジッターの大きさが０ｐ秒）、被測定信号に付与するジッターの大きさを「１０ｐ秒」、「２０ｐ秒」、「５０ｐ秒」、「１００ｐ秒」、「２００ｐ秒」、「５００ｐ秒」、「１０００ｐ秒」、「２０００ｐ秒」（実施例）とし、シミュレーションを行って、アイドルトーン分散装置の出力スペクトルのグラフを作成したところ、基準信号のジッターの大きさが１ｐ秒の場合と、ほぼ同様の結果が得られた。これにより、被測定信号のみがジッターを含む場合でもアイドルトーンは抑制されることが判る。
また、実験７の図６５〜図７２に示すグラフと、実験３の図２８〜図３５に示すグラフとの対応するグラフ同士を比べると、実験７の実施例と実験３の実施例とでは、実験７の実施例の方がベース部分の強度は高いことが判る。これは、被検出信号に付与されるジッターが独立している場合には、合算したジッターの分布を表す分散はそれぞれの分散の和に近づくのに対し、被検出信号に付与されるジッターが共通である場合には、合算したジッターの分布を表す分散はそれぞれの分散の和よりも大きくなることに対応している。
【０１１０】
＜実験８＞
装置ａを用い、基準信号には、共通のジッターを付与し、被測定信号には、ＦＤＳＭ２０毎に独立してジッターを付与した。
また、基準信号に付与するジッターの大きさを「１ｐ秒」とし、被測定信号に付与するジッターの大きさを「５００ｐ秒」とした（実施例）。
また、実験１の実施例と同様に、基準信号に付与するジッターおよび被測定信号に付与するジッターは、それぞれ、最大の周波数成分が１３０ＭＨｚで、１３０ＭＨｚ以下の周波数成分を含んでいる、すなわち、アイドルトーンの周波数よりも高い周波数成分を含んでいる。また、ジッターに含まれる１ＭＨｚ以下の周波数成分を除去するために、セレクター５３において、１ＭＨｚ以下の変動成分を除去した選択パターンを用いた。
【０１１１】
アイドルトーン分散装置から出力される周波数デルタシグマ変調信号について、含まれる周波数成分の強度を求め、アイドルトーン分散装置の出力スペクトルのグラフを作成した。この結果を図７３に示す。
【０１１２】
また、他の実施例として、付与するジッターを２ＭＨｚ以下の低周波数成分を除去したジッター、５ＭＨｚ以下の低周波数成分を除去したジッター、１０ＭＨｚ以下の低周波数成分を除去したジッター、２０ＭＨｚ以下の低周波数成分を除去したジッター、５０ＭＨｚ以下の低周波数成分を除去したジッター、１００ＭＨｚ以下の低周波数成分を除去したジッターとし、アイドルトーン分散装置の出力スペクトルのグラフを作成した。この結果を図７４〜図７９に示す。なお、グラフの説明には、それぞれ、「１ＭＨｚ〜」、「２ＭＨｚ〜」、「５ＭＨｚ〜」、「１０ＭＨｚ〜」、「２０ＭＨｚ〜」、「５０ＭＨｚ〜」、「１００ＭＨｚ〜」と記載する。
【０１１３】
実験８の図７３〜図７９に示すグラフと、実験３の図３３に示すグラフとを比べると、ジッターの高周波数成分がアイドルトーンの影響を抑制する機能を有することが判る。
また、ジッターに含まれる低周波数成分を除去することで、除去した周波数帯域において、ベース部分の強度が低下することが判る。
【０１１４】
＜周波数比計測装置の実施形態＞
図８０は、本発明の周波数比計測装置の実施形態を示すブロック図である。
以下、周波数比計測装置の実施形態について、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
【０１１５】
図８０に示すように、周波数比計測装置１００は、アイドルトーン分散装置１を備え、被測定信号Ｆｘと基準信号Ｆｃとの周波数比を測定（計測）する。このような周波数比計測装置１００によれば、アイドルトーンに起因する量子化雑音の影響を抑制することができ、これにより、測定精度を向上させることができる。以下、具体的に説明する。なお、本実施形態では、周波数比計測装置１００として、被測定信号Ｆｘと基準信号Ｆｃとの周波数比を測定した後、被測定信号Ｆｘの周波数を示す周波数データＤｆを生成する装置を説明する。
周波数比計測装置１００は、アイドルトーン分散装置１と、アイドルトーン分散装置１から出力された周波数デルタシグマ変調信号Ｙに基づいて被測定信号Ｆｘの周波数を示す周波数データＤｆを生成する周波数データ生成部４０とを備えている。また、周波数データ生成部４０は、アイドルトーン分散装置１の出力側（後段）に接続されている。また、周波数データ生成部４０は、ローパスフィルター４１と、ローパスフィルター４１の出力側に接続されたスケーリング部４２とを備えている。
【０１１６】
まず、周波数デルタシグマ変調信号Ｙが、データストリーム構成のアイドルトーン分散装置１からの出力である場合、周波数デルタシグマ変調信号Ｙは、被測定信号Ｆｘの周波数ｆｘと基準信号Ｆｃの周波数ｆｃとの比（ｆｘ／ｆｃ）を、量子化誤差を含んだ形で時間経過と共にデジタル信号列として出力されるものである。
また、周波数デルタシグマ変調信号Ｙが、ビットストリーム構成のアイドルトーン分散装置１からの出力であって、２ｆｘ＜ｆｃである場合、周波数デルタシグマ変調信号Ｙは、被測定信号Ｆｘの２倍の周波数２ｆｘと基準信号Ｆｃの周波数ｆｃとの比（２ｆｘ／ｆｃ）を、量子化誤差を含んだ形で時間経過と共にデジタル信号列として出力されるものである。
【０１１７】
また、周波数計測（周波数比計測）における時間分解能および周波数分解能は、ローパスフィルター４１の特性により定まる。ローパスフィルター４１としては、特に限定されず、例えば、直近の複数のサンプルの単純平均を行う移動平均フィルターを複数個配した複数段の移動平均フィルターや、ＦＩＲフィルタやＩＩＲフィルタ等で実現される通常のローパスフィルター等を用いることができる。
また、スケーリング部４２は、ローパスフィルター４１の出力データ４１ａに補正係数を乗算して周波数データＤｆを生成する。例えば、周波数データ生成部４０の入力側（前段）にビットストリーム構成のアイドルトーン分散装置１が設けられており、例えば、被測定信号Ｆｘの周波数ｆｘが０．１ＭＨｚ、基準信号Ｆｃの周波数ｆｃが２ＭＨｚとすると、２ｆｘ／ｆｃ＝０．１となる。また、周波数デルタシグマ変調信号Ｙは、被測定信号Ｆｘの周波数ｆｘに比例するので、補正係数は１Ｍとすればよい。
なお、周波数比計測装置１００は、例えば、スケーリング部４２が省略され、被測定信号Ｆｘと基準信号Ｆｃとの周波数比を示す周波数比データを生成するようになっていてもよく、また、ローパスフィルター４１が省略されていてもよい。
【０１１８】
以上、本発明のアイドルトーン分散装置および周波数比計測装置を、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、他の任意の構成物が付加されていてもよい。また、本発明は、前記各実施形態のうちの、任意の２以上の構成（特徴）を組み合わせたものであってもよい。
【０１１９】
また、ジッター加算器（ジッター生成部）を設置する箇所は、前記実施形態には限定されず、例えば、基準信号（出力基準信号）にジッターを付与する場合は、出力基準信号毎に独立に設けられたジッター加算器と、複数の出力基準信号に共通のジッター加算器とが混在していてもよい。また、被測定信号（（出力被測定信号））にジッターを付与する場合は、出力被測定信号毎に独立に設けられたジッター加算器と、複数の出力被測定信号に共通のジッター加算器とが混在していてもよい。
【符号の説明】
【０１２０】
１…アイドルトーン分散装置、５…ジッター加算器、１０…位相調整部、２０…周波数デルタシグマ変調部（ＦＤＳＭ）、２１…アップカウンター、２２…第１ラッチ、２３…第２ラッチ、２４…減算器、２５…排他的論理和回路、３０…加算器、４０…周波数データ生成部、４１…ローパスフィルター、４２…スケーリング部、５０Ａ…エミッターフォロア回路、５１…リプルカウンター、５１Ａ…加算器、５２…遅延素子、５２Ａ…トランジスター、５３…セレクター、５３Ａ…抵抗、５４…マルチプレクサー、５５…微分器、１００…周波数比計測装置、２００…アイドルトーン分散装置、５５１…排他的論理和回路、５５２…遅延素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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【図５５】
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【図５６】
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【図５７】
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【図５８】
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【図５９】
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【図６０】
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【図６１】
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【図６２】
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【図６３】
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【図６４】
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【図６５】
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【図６６】
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【図６７】
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【図６８】
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【図６９】
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【図７０】
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【図７１】
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【図７２】
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【図７３】
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【図７４】
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【図７５】
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【図７６】
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【図７７】
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【図７８】
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【図７９】
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【図８０】
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