(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力された任意の繰り返し周期を有する被測定信号を、この被測定信号の繰り返し周期より長い周期を有するサンプリング信号でサンプリングするサンプリング部（１２）と、このサンプリング部（１２）によってサンプリングされた被測定信号の包絡線波形を求め、この包絡線波形から前記被測定信号の信号波形を求めるデータ処理部（２３）とを有する波形測定装置において、
基準信号入力端子（ＲＥＦ）を有し、該基準信号入力端子（ＲＥＦ）に印加される基準信号を用いて前記被測定信号の繰り返し周波数に等しい周波数を有する周波数信号を出力する周波数信号発生器（１５）と、
この周波数信号発生器（１５）から出力された周波数信号の位相と前記被測定信号の位相との位相差を検出して位相差信号として出力する位相比較器（１４）と、
この位相比較器（１４）から出力された位相差信号に基づいて前記被測定信号に位相同期した基準信号を発生して前記周波数信号発生器（１５）の前記基準信号入力端子（ＲＥＦ）へ帰還させる電圧制御発振器（１７）と、
この電圧制御発振器（１７）から出力される基準信号を用いて前記サンプリング信号を発生するサンプリング信号発生回路（１８）と
を備えたことを特徴とする波形測定装置。
【請求項２】
前記周波数信号発生器（１５）から出力された周波数信号と前記被測定信号とをミキシングするミキサ回路（２７）を備え、
前記位相比較器（１４）は、前記基準信号入力端子（ＲＥＦ）に印加される基準信号の位相と前記ミキサ回路（２７）からの出力信号の位相との位相差を検出して位相差信号として出力する
ことを特徴とする請求項１記載の波形測定装置。
【請求項３】
前記被測定信号の繰り返し周波数を１／ｎ（ｎ；正整数）に分周する分周器（２８）を備え、
前記周波数信号発生器（１５）は、前記基準信号入力端子（ＲＥＦ）に印加される基準信号を用いて前記被測定信号の繰り返し周波数が１／ｎ（ｎ；正整数）に等しい周波数を有する周波数信号を出力し、
前記位相比較器（１４）は、前記周波数信号発生器（１５）から出力された周波数信号の位相と前記分周器（２８）によって繰り返し周波数を１／ｎ（ｎ；正整数）に分周された前記被測定信号の位相との位相差を検出して位相差信号として出力する
ことを特徴とする請求項１記載の波形測定装置。
【請求項４】
前記基準信号の周波数のｍ（ｍ；正整数）てい倍の周波数を有する信号を出力する周波数てい倍器（２９）と、
前記周波数信号発生器（１５）から出力された周波数信号と前記被測定信号とをミキシングするミキサ回路（２７）とを備え、
前記周波数信号発生器（１５）は、前記基準信号入力端子（ＲＥＦ）に印加される基準信号を用いて前記被測定信号の繰り返し周波数に等しい周波数と前記基準信号の周波数のｍ（ｍ；正整数）てい倍の周波数とを加算または減算した周波数を有する周波数信号を出力し、
前記位相比較器（１４）は、前記基準信号入力端子（ＲＥＦ）に前記周波数てい倍器（２９）から印加される前記基準信号の周波数のｍてい倍の周波数を有する信号の位相と前記ミキサ回路（２７）からの出力信号の位相との位相差を検出して位相差信号として出力する
ことを特徴とする請求項１記載の波形測定装置。
【請求項５】
前記被測定信号の繰り返し周波数を測定する周波数測定部（２６）と、
この周波数測定部（２６）で測定された被測定信号の繰り返し周波数に基づいて、前記周波数信号発生器（１５）に対して該周波数信号発生器（１５）から出力する周波数信号の周波数を設定する周波数設定部（１６）と
を備えたことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の波形測定装置。
【請求項６】
前記被測定信号が光信号であるとき、
該光信号である前記被測定信号を２方向に分波する分波器（１１）と、
この分波器（１１）で分波された一方の被測定信号からその繰り返し周期のクロックを検出することにより、前記光信号である被測定信号を、前記繰り返し周波数を有する正弦波波形の電気信号の被測定信号に変換して出力するクロック再生器（１３）と
を備えたことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項記載の波形測定装置。
【請求項７】
前記サンプリング部（１２）が電界吸収型変調器（１２）であるとき、
該電界吸収型変調器（１２）によって、前記分波器（１１）から入力された、光信号の被測定信号を前記サンプリング信号発生回路（１８）から入力されたサンプリング信号でサンプリングして得られた光信号の被測定信号を受光してサンプリング後の光信号である被測定信号を電気信号の被測定信号に変換する受光器（２１）と、
前記受光器（２１）によって電気信号に変換された被測定信号をデジタルの被測定信号に変換して、前記データ処理部（２３）へ送出するアナログ／デジタル変換器（２２）と、
前記データ処理部（２３）によって求められた前記包絡線波形の時間軸の目盛りを元の被測定信号の目盛りに変換して、前記被測定信号の信号波形として表示する表示器（２４）と
を備えたことを特徴とする請求項６記載の波形測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、入力された任意の繰り返し周期を有する被測定信号の信号波形を求める波形測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
入力された任意の繰り返し周期を有する電気信号や光信号等からなる被測定信号の信号波形を測定する種々の測定手法が提唱されている。しかし、被測定信号の繰り返し周期、すなわち繰り返し周波数が１０ＧHzを超える高周波信号の場合、被測定信号の信号波形を直接オシロスコープ等の表示画面上で観察できないので、その波形測定手法の選択範囲は自ずと制限がある。
【０００３】
この繰り返し周波数が１０ＧHzを超える被測定信号の信号波形を測定する代表的手法を図７を用いて説明する。繰り返し周期Ｔａ（例えば、繰り返し周波数ｆa＝１０ＧHz）を有する被測定信号ａを、この被測定信号ａの繰り返し周期Ｔaより長い周期Ｔｂ（例えば、繰り返し周波数ｆb＝９９９．９ＭHz）のサンプリング信号ｂでサンプリングする。この場合、繰り返し周期Ｔa、Ｔｂ相互間の関係を調整して、図７に示すように、時間経過と共に、被測定信号ａの繰り返し周期Ｔａ内の信号波形におけるサンプリング信号ｂのサンプリング位置が微少時間ΔＴずつずれていくようにする。
【０００４】
したがって、このサンプリング信号ｂでサンプリングされた後の被測定信号ｃは、図示するように、サンプリング信号ｂに同期した位置にパルス状波形が出現する離散的波形となる。そして、この各パルス状波形の包絡線波形が被測定信号ａの時間軸方向に拡大された信号波形ｄとなる。
【０００５】
図７に示したサンプリング手法の原理で被測定信号ａの信号波形ｄを測定する波形測定装置は例えば図８に示すように構成されている。
繰り返し周期Ｔａ（繰り返し周波数ｆa）を有する被測定信号ａはサンプリング回路１及びタイマ回路２へ入力される。タイマ回路２は、自己内部に有する基準時間信号を用いて、サンプリング信号発生回路３へサンプリング信号ｂの各パルスの発生タイミングを出力する。この場合、サンプリング信号ｂの各パルスの発生タイミングは被測定信号ａの繰り返し周期Ｔａの開始時刻からΔＴづつずれる必要があるので、基準時間信号を入力された被測定信号ａに同期させている。
【０００６】
サンプリング信号発生回路３は、タイマ回路２から発生タイミングが入力する毎にパルスが発生するサンプリング信号ｂをサンプリング回路１へ印加する。サンプリング回路１は、入力された被測定信号ａをサンプリング信号発生回路３から入力されたサンプリング信号ｂでサンプリングして、サンプリングされた被測定信号ｃを信号処理・波形表示部４へ送出する。
【０００７】
信号処理・波形表示部４は、入力されたサンプリングされた被測定信号ｃの包絡線波形を算出して、この包絡線波形の時間軸の目盛りを元の被測定信号aの目盛りに変換して、被測定信号aの信号波形ｄとして表示出力する。
【０００８】
図９は、図７に示したサンプリング手法の原理で被測定信号ａの信号波形ｄを測定する別の波形測定装置の概略構成を示す図である。
繰り返し周波数ｆa（繰り返し周期Ｔa）を有する被測定信号ａはサンプリング回路１及び分周器５へ入力される。分周器５は、被測定信号ａの繰り返し周波数ｆaを１／ｎに分周して位相比較器６へ送出する。電圧制御発振器（ＶＣＯ）７は、繰り返し周波数ｆaの１／ｎ（ｎ；正整数）の周波数（ｆa／ｎ）を有する信号を発生して位相比較器６へ帰還させる。
【０００９】
位相比較器６は、電圧制御発振器（ＶＣＯ）の出力信号の位相と分周器５の出力信号の位相との位相差を検出して位相差信号として電圧制御発振器（ＶＣＯ）７へ送出する。このＰＬＬループによって、電圧制御発振器（ＶＣＯ）７からの出力信号の位相は被測定信号ａの位相に同期する。
【００１０】
電圧制御発振器（ＶＣＯ）７から出力された周波数（ｆa／ｎ）を有する出力信号の周波数（ｆa／ｎ）は次の固定の分周器８ａと固定の逓（てい）倍器８ｂとで［（ｆa／ｎ）―Δｆ］の周波数に変換されて、サンプリング信号発生回路３ａへ入力される。
【００１１】
サンプリング信号発生回路３ａは、入力された出力信号に同期する
繰り返し周波数ｆb＝［（ｆa／ｎ）―Δｆ］                …(1)
繰り返し周期  Ｔb＝［（ｎＴa）＋ΔＴ］                  …(2)
を有するサンプリング信号ｂをサンプリング回路１へ印加する。但し、ΔｆとΔＴとの関係は近似的に下式で示される。
【００１２】
Δｆ／ΔＴ＝ｆa2／ｎ2                                    …(3)
サンプリング回路１は、入力された被測定信号ａをサンプリング信号発生回路３ａから入力されたサンプリング信号ｂでサンプリングして、サンプリングされた被測定信号ｃを信号処理・波形表示部４へ送出する。
【００１３】
信号処理・波形表示部４は、入力されたサンプリングされた被測定信号ｃの包絡線波形を算出して、この包絡線波形の時間軸の目盛りを元の被測定信号aの目盛りに変換して、被測定信号aの信号波形ｄとして表示出力する。この場合、測定された包絡線波形の被測定信号aの信号波形ｄに対する拡大率は（ｆa／ｎΔｆ）である。
【００１４】
なお、被測定信号ａが電気信号でなくて、光信号の場合、この光信号を電気信号に変換して、タイマ回路２又は分周器５へ印加する。また、サンプリング回路１の代りに、電界吸収型光変調器を用いる。この電界吸収型光変調器は、入射された光信号の進行方向に対してサンプリング信号によるパルス状の電界を印加することによって、入力された光信号からなるパルス状の被測定信号ａをサンプリングすることが可能である。そして、このサンプリングされた光信号からなる被測定信号ｃを電気信号に変換して信号処理・波形表示部４へ送出する。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図８及び図９に示すサンプリング手法を用いた波形測定装置においてもまだ解消すべき次のような課題があった。
【００１６】
すなわち、図８に示す波形測定装置においては、タイマ回路２が出力するタイミング信号の出力タイミングは、このタイマ回路２内に有する基準時間信号を用いて設定される。すなわち、発振器から出力される基準時間信号と、被測定信号ａの繰り返し周期Ｔａを決定する基準信号とは、ハード的に異なる信号発生器で作成された信号であるので、位相まで検証すると、全てのタイミングで常に一致していることはない。
【００１７】
そのために、サンプリング回路１でサンプリングされた後の被測定信号ｃの包絡線波形に大きなジッタが発生し、被測定信号ａの信号波形ｄの測定精度が低下する。例えば、被測定信号ａの繰り返し周波数ｆaが１０ＧHz程度の場合、発生するジッタ量は数ｐｓ（ピコ・セカンド）に達し、受光器及び電気処理回路の帯域制限も考慮した最終の被測定信号ａの信号波形ｄにおいて、波形の誤差範囲が１０ｐｓ〜２０ｐｓにも達する。
【００１８】
また、図９に示す波形測定装置においては、サンプリング信号発生回路３ａから出力される繰り返し周波数ｆb＝［（ｆa／ｎ）―Δｆ］を有するサンプリング信号ｂを作成するための逓（てい）倍器８ｂからの出力信号は、被測定信号ａを分周する分周器５と、位相比較器６と電圧制御発振器（ＶＣＯ）７とで構成されたＰＬＬ回路で作成される。
【００１９】
すなわち、サンプリング信号ｂは測定対象の被測定信号ａを加工して作成されるので、サンプリング信号ｂは被測定信号ａに対して常に位相同期している。よって、図８の波形測定装置のように、サンプリング信号ｂを作成するための発振器を別途設けることはない。よって、ジッタの発生量が大幅に抑制される。
【００２０】
しかしながら、サンプリング信号ｂの繰り返し周波数ｆbは、前述した(1)、(3)式からも明らかのように、被測定信号ａの繰り返し周波数ｆaの関数で示される。このことは、サンプリング信号ｂの繰り返し周波数ｆbを被測定信号ａの繰り返し周波数ｆaに対して独立して任意に設定できない。よって、被測定信号ａの繰り返し周波数ｆaが変化すると、測定された被測定信号ａの信号波形ｄの時間分解能、すなわち測定精度が自動的に変化する。
【００２１】
このことは、被測定信号ａの信号波形ｄを任意の時間分解能で測定できないことを示す。また、各分周器５，８ａの仕様特性等に起因してサンプリング信号ｂの繰り返し周波数ｆbの選択範囲も大きく制限される。
【００２２】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、サンプリング信号の周波数を得るための周波数信号を周波数信号発生器を用いて生成するとともに、この生成した周波数信号をＰＬＬ手法を用いて被測定信号に対して常時位相同期させることにより、被測定信号をサンプリングするサンプリング信号の周波数を被測定信号の繰り返し周波数に対して独立して任意に設定でき、ジッタ発生量を大幅に抑制した状態で、被測定信号の信号波形の測定精度を向上できるとともに、信号波形を任意の分解精度で測定できる波形測定装置を提供することを目的とする。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、入力された任意の繰り返し周期を有する被測定信号を、この被測定信号の繰り返し周期より長い周期を有するサンプリング信号でサンプリングするサンプリング部と、このサンプリング部によってサンプリングされた被測定信号の包絡線波形を求め、この包絡線波形から被測定信号の信号波形を求めるデータ処理部とを有する波形測定装置に適用される。
【００２４】
そして、上記課題を解消するために、本発明の請求項１の波形測定装置においては、基準信号入力端子（ＲＥＦ）を有し、該基準信号入力端子（ＲＥＦ）に印加される基準信号を用いて前記被測定信号の繰り返し周波数に等しい周波数を有する周波数信号を出力する周波数信号発生器（１５）と、この周波数信号発生器（１５）から出力された周波数信号の位相と前記被測定信号の位相との位相差を検出して位相差信号として出力する位相比較器（１４）と、この位相比較器（１４）から出力された位相差信号に基づいて前記被測定信号に位相同期した基準信号を発生して前記周波数信号発生器（１５）の前記基準信号入力端子（ＲＥＦ）へ帰還させる電圧制御発振器（１７）と、この電圧制御発振器（１７）から出力される基準信号を用いて前記サンプリング信号を発生するサンプリング信号発生回路（１８）とを備えている。
【００２５】
このように構成された波形測定装置においては、サンプリング信号発生手段にて生成されるサンプリング信号は、電圧制御発振器から出力される基準信号に基づいて作成される。さらに、この基準信号の周波数は周波数信号発生器にて、被測定信号の繰り返し周波数に対して独立に任意の値に設定可能である。さらに、この基準信号の位相は、周波数信号発生器と位相比較器と電圧制御発振器とで構成されるＰＬＬ回路でもって、被測定信号の位相と常時位相同期が取れている状態である。
【００２６】
よって、被測定信号をサンプリングするサンプリング信号の周波数を、被測定信号の繰り返し周波数に独立して任意に設定でき、かつ被測定信号に対して常時位相同期が取れているので、ジッタ発生が抑制される。
【００２７】
請求項２においては、上記波形測定装置において、前記周波数信号発生器（１５）から出力された周波数信号と前記被測定信号とをミキシングするミキサ回路（２７）を備え、前記位相比較器（１４）は、前記基準信号入力端子（ＲＥＦ）に印加される基準信号の位相と前記ミキサ回路（２７）からの出力信号の位相との位相差を検出して位相差信号として出力するようにしている。
【００２８】
請求項３においては、上記波形測定装置において、前記被測定信号の繰り返し周波数を１／ｎ（ｎ；正整数）に分周する分周器（２８）を備え、前記周波数信号発生器（１５）は、前記基準信号入力端子（ＲＥＦ）に印加される基準信号を用いて前記被測定信号の繰り返し周波数が１／ｎ（ｎ；正整数）に等しい周波数を有する周波数信号を出力し、前記位相比較器（１４）は、前記周波数信号発生器（１５）から出力された周波数信号の位相と前記分周器（２８）によって繰り返し周波数を１／ｎ（ｎ；正整数）に分周された前記被測定信号の位相との位相差を検出して位相差信号として出力するようにしている。
【００２９】
請求項４においては、上記波形測定装置において、前記基準信号の周波数のｍ（ｍ；正整数）てい倍の周波数を有する信号を出力する周波数てい倍器（２９）と、前記周波数信号発生器（１５）から出力された周波数信号と前記被測定信号とをミキシングするミキサ回路（２７）とを備え、前記周波数信号発生器（１５）は、前記基準信号入力端子（ＲＥＦ）に印加される基準信号を用いて前記被測定信号の繰り返し周波数に等しい周波数と前記基準信号の周波数のｍ（ｍ；正整数）てい倍の周波数とを加算または減算した周波数を有する周波数信号を出力し、前記位相比較器（１４）は、前記基準信号入力端子（ＲＥＦ）に前記周波数てい倍器（２９）から印加される前記基準信号の周波数のｍてい倍の周波数を有する信号の位相と前記ミキサ回路（２７）からの出力信号の位相との位相差を検出して位相差信号として出力する。
【００３０】
請求項５においては、上記波形測定装置において、前記被測定信号の繰り返し周波数を測定する周波数測定部（２６）と、この周波数測定部（２６）で測定された被測定信号の繰り返し周波数に基づいて、前記周波数信号発生器（１５）に対して該周波数信号発生器（１５）から出力する周波数信号の周波数を設定する周波数設定部（１６）とを備えている。
【００３１】
請求項６においては、上記波形測定装置において、前記被測定信号が光信号であるとき、該光信号である前記被測定信号を２方向に分波する分波器（１１）と、この分波器（１１）で分波された一方の被測定信号からその繰り返し周期のクロックを検出することにより、前記光信号である被測定信号を、前記繰り返し周波数を有する正弦波波形の電気信号の被測定信号に変換して出力するクロック再生器（１３）とを備えている。
請求項７においては、上記波形測定装置において、前記サンプリング部（１２）が電界吸収型変調器（１２）であるとき、該電界吸収型変調器（１２）によって、前記分波器（１１）から入力された、光信号の被測定信号を前記サンプリング信号発生回路（１８）から入力されたサンプリング信号でサンプリングして得られた光信号の被測定信号を受光してサンプリング後の光信号である被測定信号を電気信号の被測定信号に変換する受光器（２１）と、前記受光器（２１）によって電気信号に変換された被測定信号をデジタルの被測定信号に変換して、前記データ処理部（２３）へ送出するアナログ／デジタル変換器（２２）と、前記データ処理部（２３）によって求められた前記包絡線波形の時間軸の目盛りを元の被測定信号の目盛りに変換して、前記被測定信号の信号波形として表示する表示器（２４）とを備えている。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の各実施形態を図面を用いて説明する。
（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態に係わる波形測定装置の概略構成を示すブロック図である。
【００３３】
入力端子から入力された、例えば図７に示す繰り返し周期Ｔａ（繰り返し周波数ｆa）を有する光信号からなる被測定信号ａは分波器１１で２方向に分波されて、一方はサンプリング回路としての電界吸収型変調器１２へ入射され、他方はクロック再生器１３へ入射される。なお、この実施形態装置においては、被測定信号ａの繰り返し周波数ｆaは１０ＧHzに設定されている。
【００３４】
クロック再生器１３は、入射された光信号からなる被測定信号ａにおける繰り返し周期Ｔａの開始タイミング、すなわち、繰り返し周期Ｔａのクロックを検出して、入射された光信号からなる被測定信号ａを、周波数ｆa（繰り返し周波数）を有する正弦波波形の電気信号の被測定信号ａ1に変換して次の位相比較器１４へ送出する。
【００３５】
周波数信号発生器１５は、例えばシンセサイザ等で形成されており、基準信号入力端子に印加されている基準信号ｅを逓倍又は分周することによって、任意の周波数を有した周波数信号ｇを作成可能である。具体的には、電圧制御発振器（ＶＣＯ）１７から印加されている１０ＭHzの基準信号ｅを用いて、コンピュータからなる制御部１６から指示された被測定信号ａの繰り返し周波数である１０ＧＨｚの周波数ｆaを有する周波数信号ｇを作成して出力する。この場合、基準信号ｅを１０００倍に逓倍している。そして、当然、出力される周波数信号ｇの位相は基準信号ｅの位相に１対１で完全に同期している。
【００３６】
周波数信号発生器１５から出力された周波数ｆaを有する周波数信号ｇは位相比較器１４へ印加される。位相比較器１４は、クロック再生器１３から入力された電気信号に変換された周波数ｆaを有する被測定信号ａ1の位相と周波数ｆaを有する周波数信号ｇの位相との位相差を検出して位相差信号ｈとして、電圧制御発振器（ＶＣＯ）１７へ送出する。
【００３７】
電圧制御発振器（ＶＣＯ）１７は、前述した１０ＭHzの基準信号ｅを発生して周波数信号発生器１５の基準信号入力端子へ印加する。位相比較器１４と電圧制御発振器（ＶＣＯ）１７と周波数信号発生器１５とはＰＬＬ回路を構成するので、電圧制御発振器（ＶＣＯ）１７から出力される基準信号ｅの位相は、常時、被測定信号ａ1の位相に同期している。
【００３８】
電圧制御発振器（ＶＣＯ）１７から出力される基準信号ｅは周波数信号発生器１５に帰還されると共に、サンプリング信号ｂを発生するサンプリング信号発生回路１８へ入力される。サンプリング信号発生回路１８は、信号発生器１９と波形整形回路２０とで構成されている。
【００３９】
信号発生器１９は、前出した周波数信号発生器１５と同様に、例えばシンセサイザ等で形成されており、基準信号入力端子に印加されている基準信号ｅを逓倍又は分周することによって、任意の周波数を有した信号を作成可能である。具体的には、電圧制御発振器（ＶＣＯ）１７から印加されている１０ＭHzの基準信号ｅを用いて、制御部１６から指示されたサンプリング信号ｂの周波数ｆbである９９９．９ＭHzの周波数を有する信号を作成して出力する。
【００４０】
ここで、サンプリング信号ｂの周波数ｆbと被測定信号ａの繰り返し周波数ｆaとの関係を検証すると、前述した(1)式に、ｆa＝１０ＧHz、ｆb＝９９９．９ＭHzを代入すると、
ｆb＝（ｆa／ｎ）―Δｆ                            …(1)
例えば、ｎ＝１０、Δｆ＝０．１ＭHzで(1)式が成立する。
【００４１】
信号発生器１９から出力された正弦波形の信号は、次の波形整形回路２０で、図７に示すような繰り返し周波数ｆb（繰り返し周期Ｔb）を有するパルス波形状のサンプリング信号ｂに波形整形される。サンプリング信号発生回路１８から出力された周波数ｆbを有するサンプリング信号ｂは電界吸収型変調器１２へ入力される。
【００４２】
電界吸収型変調器１２は、前述したように、入力された光信号の被測定信号ａをサンプリング信号発生回路１８から入力されたサンプリング信号ｂでサンプリングして、サンプリングされた光信号の被測定信号ｃを受光器２１へ送出する。
【００４３】
受光器２１は、入射されたサンプリング後の光信号の被測定信号ｃを電気信号の被測定信号ｃ1に変換する。受光器２１から出力された被測定信号ｃ1はＡ／Ｄ器２２でデジタルのサンプリングされた被測定信号ｃ2にＡ／Ｄ変換されて、データ処理部２３へ入力される。
【００４４】
データ処理部２３は、入力されたサンプリングされた被測定信号ｃ1の包絡線波形を算出して、この包絡線波形の時間軸の目盛りを元の被測定信号aの目盛りに変換して、被測定信号aの信号波形ｄとして表示器２４に表示出力する。
【００４５】
このように構成された第１実施形態の波形測定装置においては、この波形測定装置の操作者は制御部１６を介して、サンプリング信号発生回路１８の信号発生器１９に対して、被測定信号ａの繰り返し周波数ｆaに対して、全く独立して、サンプリング信号ｂの繰り返し周波数ｆbを設定可能である。
【００４６】
この場合、サンプリング信号発生回路１８の信号発生器１９に印加される基準信号ｅの位相は、位相比較器１４と電圧制御発振器（ＶＣＯ）１７と周波数信号発生器１５とで構成されるＰＬＬ回路の位相制御機能により、被測定信号aの位相と常時完全に一致している。
【００４７】
したがって、被測定信号をサンプリングするサンプリング信号ｂの周波数ｆbを、被測定信号ａの繰り返し周波数ｆaに独立して任意に設定でき、かつサンプリング信号ｂは被測定信号ａに対して常時位相同期が取れているので、ジッタ発生量が抑制される。
よって、ジッタ発生量を大幅に抑制した状態で、被測定信号ａの信号波形ｄの測定精度を向上できるとともに、信号波形ｄを任意の分解精度で測定できる。
【００４８】
（第２実施形態）
図２は本発明の第２実施形態に係わる波形測定装置の概略構成を示すブロック図である。図１に示した第１実施形態の波形測定装置と同一部には同一符号を付して、重複する部分の詳細説明を省略する。
【００４９】
この第２実施形態の波形測定装置においては、クロック再生器１３から出力された電気信号の被測定信号ａ1は位相比較器１４へ入力されると共に分波器２５で分波されて、周波数カウンタ２６へ入力される。周波数カウンタ２６は、入力された電気信号の被測定信号ａ1の繰り返し周波数ｆaを測定して、測定された繰り返し周波数ｆaのデータを制御部１６へ送出する。なお、周波数カウンタ２６には、被測定信号ａ1のクロック（波形）のタイミングとクロックカウントのタイミングの同期を取るために、電圧制御発振器１７から基準信号ｅが入力されている。
【００５０】
制御部１６は、周波数カウンタ２６から入力された被測定信号ａの繰り返し周波数ｆaを周波数信号発生器１５に対して、出力される周波数信号ｇの周波数として設定する。したがって、周波数信号発生器１５は、図１に示す第１実施形態の波形測定装置における周波数信号発生器１５と同様に、被測定信号ａの繰り返し周波数と同一の周波数ｆaを有する周波数信号ｇを次の位相比較器１４へ送出する。これ以降の動作は、図１に示した第１実施形態の波形測定装置の動作と同じである。
【００５１】
このように構成された第２実施形態の波形測定装置においては、周波数カウンタ２６で、被測定信号ａの繰り返し周波数ｆaを測定して、周波数信号発生器１５に設定しているので、第１実施形態の波形測定装置と同様に、ジッタの発生量を抑制した状態で、被測定信号ａの信号波形ｄを任意の分解精度で測定できる。
【００５２】
さらに、この第２実施形態の波形測定装置においては、たとえ被測定信号ａの繰り返し周波数ｆaが不明であったとしても、被測定信号ａの信号波形ｄを正しく測定できる。
【００５３】
（第３実施形態）
図３は本発明の第３実施形態に係わる波形測定装置の概略構成を示すブロック図である。図１に示した第１実施形態の波形測定装置と同一部には同一符号を付して、重複する部分の詳細説明を省略する。
【００５４】
この第３実施形態の波形測定装置においては、周波数信号発生器１５と位相比較器１４との間にミキサ回路２７が介挿されている。そして、クロック再生器１３から出力された電気信号の被測定信号ａ1は、位相比較器１４へ入力されずに、ミキサ回路２７へ入力される。電圧制御発振器（ＶＣＯ）１７は、１０ＭHzの周波数を有した基準信号ｅを周波数信号発生器１５の基準信号入力端子へ印加すると共に、位相比較器１４の他方の入力端へ印加される。さらに、周波数信号発生器１５には、制御部１６から被測定信号ａの繰り返し周波数ｆaに基準信号の周波数を加算した周波数が設定周波数として入力される。
【００５５】
このような構成の第３実施形態の波形測定装置において、周波数信号発生器１５は、被測定信号ａの繰り返し周波数ｆaに基準信号の周波数を加算した周波数を有する周波数信号ｇを出力する。この実施形態装置においては、被測定信号ａの繰り返し周波数ｆaが１０ＧHzであり、基準信号ｅの周波数が１０ＭHzであるので、（１０ＧHz＋１０ＭHz）の周波数を有した周波数信号ｇが次のミキサ回路２７へ送出される。
【００５６】
ミキサ回路２７は周波数信号発生器１５から出力された周波数信号ｇとクロック再生器１３から出力された被測定信号ａ1とを信号合成する。したがって、ミキサ回路２７の出力信号ｊは、周波数信号ｇの周波数（１０ＧHz＋１０ＭHz）と被測定信号ａ1の周波数（１０ＧHz）との差の周波数（１０ＭHz）の成分を有する。ミキサ回路２７の出力信号ｊは位相比較器１４へ送出される。したがって、この出力信号ｊには、被測定信号ａ1と周波数信号ｇ内の基準信号ｅとの位相差成分が含まれる。
【００５７】
位相比較器１４は、ミキサ回路２７の出力信号ｊの位相と基準信号ｅの位相との位相差を検出して位相差信号ｈとして、電圧制御発振器（ＶＣＯ）１７へ印加する。電圧制御発振器（ＶＣＯ）１７は、前述した１０ＭHzの基準信号ｅを発生して周波数信号発生器１５の基準信号入力端子と位相比較器１４へ印加する。ミキサ回路２７と位相比較器１４と電圧制御発振器（ＶＣＯ）１７と周波数信号発生器１５とはＰＬＬ回路を構成するので、電圧制御発振器（ＶＣＯ）１７から出力される基準信号ｅの位相は、常時、被測定信号ａ1の位相に同期している。
【００５８】
電圧制御発振器（ＶＣＯ）１７から出力される１０ＭHzの基準信号ｅは周波数信号発生器１５に帰還されると共に、サンプリング信号発生貌路１８へ入力される。サンプリング信号発生貌路１８は、図７に示すサンプリング信号ｂを発生して電界吸収型変調器１２へ印加する。
【００５９】
したがって、この第３実施形態の波形測定装置においても、入力された被測定信号ａの信号波形ｄを測定できる。
さらに、この第３実施形態の波形測定装置においては、ミキサ回路２７を周波数信号発生器１５と位相比較器１４との間に介挿することによって、位相比較器１４へ入力されるミキサ回路２７の出力信号ｊの周波数成分を基準信号ｅの周波数成分に低下できるので、高速処理可能な位相比較器１４を採用する必要はない。したがって、波形測定装置の製造費を低下できると共に、測定された信号波形ｄの測定精度を向上できる。
【００６０】
（第４実施形態）
図４は本発明の第４実施形態に係わる波形測定装置の概略構成を示すブロック図である。図２に示した第２実施形態の波形測定装置及び図３に示した第３実施形態の波形測定装置と同一部には同一符号を付して、重複する部分の詳細説明を省略する。
【００６１】
この第４実施形態の波形測定装置においては、図３に示した第３実施形態の波形測定装置に対して、図２に示した第２実施形態の波形測定装置における分波器２５及び周波数カウンタ２６を付加している。
【００６２】
すなわち、クロック再生器１３から出力された被測定信号ａ1はミキサ回路２７へ入力されると共に分波器２５で分波されて、周波数カウンタ２６へ入力される。周波数カウンタ２６は、入力された電気信号の被測定信号ａ1の繰り返し周波数ｆaを測定して、測定された繰り返し周波数ｆaのデータを制御部１６へ送出する。
【００６３】
制御部１６は、周波数カウンター２６から入力された被測定信号ａの繰り返し周波数ｆaに基準信号ｅの周波数を加算した周波数を波数信号発生器１５に対して設定する。したがって、周波数信号発生器１５は、図３に示す第３実施形態の波形測定装置における周波数信号発生器１５と同様に、被測定信号ａの繰り返し周波数ｆaに基準信号の周波数を加算した周波数を有する周波数信号ｇを出力する。
【００６４】
よつて、第３実施形態装置と同様に、入力された被測定信号ａの信号波形ｄを測定できる。
さらに、この第４実施形態の波形測定装置においては、たとえ被測定信号ａの繰り返し周波数ｆaが不明であったとしても、被測定信号ａの信号波形ｄを正しく測地できる。
【００６５】
（第５実施形態）
図５は本発明の第５実施形態に係わる波形測定装置の概略構成を示すブロック図である。図１に示した第１実施形態の波形測定装置と同一部には同一符号を付して、重複する部分の詳細説明を省略する。
【００６６】
この実施形態装置においては、クロック再生器１３と位相比較器１４との間に分周器２８が介挿されている。この分周器２８は、クロック再生器１３から出力される周波数ｆaを有する電気信号ａ1を周波数信号発生器１５から出力される周波数信号ｇの周波数に一致させる機能を有する。
【００６７】
このように、クロック再生器１３と位相比較器１４との間に分周器２８を設けることによって、周波数信号発生器１５から出力される周波数信号ｇの周波数を必ずしも被測定信号ａの周波数周ｆaに一致させる必要はない。図５の実施形態装置においては、被測定信号ａの周波数周ｆaが４０ＧHzで、周波数信号発生器１５の周波数信号ｇの周波数が１／４（ｎ＝４）の１０ＧHzであるので、分周器２８の分周比は４に設定されている。
【００６８】
（第６実施形態）
図６は本発明の第６実施形態に係わる波形測定装置の概略構成を示すブロック図である。図３に示した第３実施形態の波形測定装置と同一部には同一符号を付して、重複する部分の詳細説明を省略する。
【００６９】
この実施形態装置においては、電圧制御発振器１７と位相比較器１４との間に逓（てい）倍器２９が介挿されている。この逓（てい）倍器２９は電圧制御発振器１７から出力される１０ＭHzの基準信号ｅの周波数をＮ倍（ｍ＝Ｎ）に逓（てい）倍して、位相比較器１４へ印加される基準信号ｅの周波数をミキサ回路２７から位相比較器１４へ出力される出力信号ｊの周波数に一致させる機能を有する。
【００７０】
したがって、制御部１６から周波数信号発生器１５へ設定する周波数は（１０ＧHz＋１０ＭHz）でなくて、［１０ＧHz＋（Ｎ×１０）ＭHz］となり、設定の自由度が上昇する。
【００７１】
なお、本発明は上述した各実施形態に限定されるものではない。各実施形態装置においては、被測定信号ａは光信号であると仮定した。しかし、被測定信号ａは通常の電気信号であってもよい。
【００７２】
この場合、電界吸収型変調器１２への電気入力信号を被測定信号とし、光入力信号をサンプリング信号とすることにより、電気信号のサンプリングも可能である。このとき、サンプリング信号発生回路１８は短パルス光源などを用いた光信号を出力する信号発生回路となる。また、電界吸収型変調器１２の代りに、図７、図９に示す通常の電気信号に適用されるサンプリング回路１を採用することもできる。
【００７３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の波形測定装置においては、サンプリング信号の繰り返し周波数を得るための周波数信号を周波数信号発生器を用いて生成するとともに、この生成した周波数信号をＰＬＬ手法を用いて被測定信号に対して常時位相同期するようにしている。
【００７４】
したがって、被測定信号をサンプリングするサンプリング信号の周波数を任意に設定でき、ジッタ発生量を大幅に抑制した状態で、被測定信号の信号波形の測定精度を向上できるともに、信号波形を任意の分解精度で測定できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係わる波形測定装置の概略構成を示すブロック図
【図２】本発明の第２実施形態に係わる波形測定装置の概略構成を示すブロック図
【図３】本発明の第３実施形態に係わる波形測定装置の概略構成を示すブロック図
【図４】本発明の第４実施形態に係わる波形測定装置の概略構成を示すブロック図
【図５】本発明の第５実施形態に係わる波形測定装置の概略構成を示すブロック図
【図６】  本発明の第６実施形態に係わる波形測定装置の概略構成を示すブロック図
【図７】被測定信号の信号波形をサンプリング手法を用いて求める原理を説明するための図
【図８】従来の波形測定装置の概略構成を示すブロック図
【図９】別の従来の波形測定装置の概略構成を示すブロック図
【符号の説明】
ａ…被測定信号
ｂ…サンプリング信号
ｄ…信号波形
ｅ…基準信号
ｇ…周波数信号
ｈ…位相差信号
１１，２５…分波器
１２…電界吸収型変調器
１３…クロック再生器
１４…位相比較器
１５…周波数信号発生器
１６…制御部
１７…電圧制御発振器
１８…サンプリング信号発生回路
１９…信号発生器
２０…波形整形回路
２１…受光器
２３…データ処理部
２４…表示器
２６…周波数カウンタ
２７…ミキサ回路
【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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