PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE60106831T2 10.11.2005
EP-Veröffentlichungsnummer 0001184669
Titel Verfahren und Vorrichtung zum Messen von Wellenformen
Anmelder Anritsu Corp., Tokio/Tokyo, JP
Erfinder Otani, Akihito, Atsugi-shi, JP;
Otsubo, Toshinobu, Atsugi-shi, JP;
Watanabe, Hiroto, Atsugi-shi, JP
Vertreter Meissner, Bolte & Partner GbR, 80538 München
DE-Aktenzeichen 60106831
Vertragsstaaten DE, FR, GB, IT
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 29.08.2001
EP-Aktenzeichen 011208048
EP-Offenlegungsdatum 06.03.2002
EP date of grant 03.11.2004
Veröffentlichungstag im Patentblatt 10.11.2005
IPC-Hauptklasse G01R 13/34
IPC-Nebenklasse G01R 19/25   

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Messen von Wellenformen. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Wellenformmeßverfahren und eine Wellenformmeßvorrichtung, um eine Signalwellenform eines zu prüfenden Signals zu erhalten, das eine beliebige Wiederholungsperiode hat und von einem Generator für ein zu prüfendes Signal als Prüfobjekt ausgegeben wird.

Beschreibung des Stands der Technik

Im allgemeinen weist ein Generator zum Erzeugen eines zu prüfenden elektrischen Signals, eines optischen Signals oder dergleichen, das eine beliebige Wiederholungsperiode hat, einen Referenzsignaloszillator zum Erzeugen eines Referenzsignals, das eine Referenzfrequenz "fs" hat, und einen Wellenformbilderzeugungsbereich zum Erzeugen eines Wellenformbilds einer Signalwellenform auf.

Bei einem solchen Generator für ein zu prüfendes Signal wird ein von dem Referenzsignalgenerator ausgegebenes Signal genutzt, um ein Wiederholungsfrequenzsignal zu erzeugen, das eine bestimmte Wiederholungsfrequenz "fa" hat. Außerdem werden dieses Wiederholungsfrequenzsignal und ein Wellenformbild, das von dem Wellenformbilderzeugungsbereich ausgegeben wird, dazu genutzt, ein elektrisches Signal oder ein optisches Signal zu erzeugen, die jeweils eine beliebige Wiederholungsperiode "Ta" haben.

Das elektrische Signal und das optische Signal, die jeweils eine beliebige Wiederholungsperiode Ta haben und von einem solchen Generator für ein zu prüfendes Signal ausgegeben werden, sind im allgemeinen in einem Informationsübertragungssystem vorgesehen und werden beispielsweise als Prüfsignale einer Vielzahl von Nachrichtenübertragungsvorrichtungen einschließlich eines optischen Übertragungskabels verwendet.

Es ist daher notwendig, Charakteristiken des elektrischen Signals oder des optischen Signals, das von dem Generator für das zu prüfende Signal ausgegeben wird, vor dem Prüfen einer Vielzahl von Nachrichtenübertragungsvorrichtungen, die das optische Übertragungskabel enthalten, das in dem Informationsübertragungssystem enthalten ist, im einzelnen zu messen.

Eine der charakteristischen Messungen des elektrischen Signals oder des optischen Signals ist eine Signalwellenformmessung.

Herkömmlicherweise werden verschiedene Meßverfahren zum Messen der Signalwellenform eines zu prüfenden Signals, wie etwa des elektrischen Signals, des optischen Signals oder dergleichen, die jeweils die beliebige Wiederholungsperiode Ta haben, vorgeschlagen.

In einem Fall jedoch, in dem die Wiederholungsfrequenz "fa" ein HF-Signal ist, das größer als 10 GHz ist, kann die Signalwellenform eines solchen zu prüfenden Signals nicht direkt auf einem Anzeigebildschirm, wie etwa einem Oszilloskop, betrachtet werden. Somit ist der Auswahlbereich des Wellenformmeßverfahrens selbst beschränkt.

Ein typisches Verfahren zum Messen einer Signalwellenform eines zu prüfenden Signals, dessen Wiederholungsfrequenz "fa" 10 GHz überschreitet, wird unter Bezugnahme auf die 7A, 7B und 7C beschrieben.

Wie die 7A und 7B zeigen, wird ein zu prüfendes Signal "a", das eine Wiederholungsperiode Ta hat (z. B. eine Wiederholungsfrequenz "fa" = 10 GHz), von einem Abtastsignal "b" abgetastet, das eine Periode Tb (z. B. eine Wiederholungsfrequenz "fb" = 999,9 MHz) hat, die länger als die Wiederholungsperiode Ta dieses zu prüfenden Signals "a" ist.

In diesem Fall wird eine gegenseitige Relation zwischen den Wiederholungsperioden Ta und Tb eingestellt, wobei die Abtastposition eines Abtastsignals "b" in der Signalwellenform in der Wiederholungsperiode Ta des zu prüfenden Signals "a" um eine Zeitdifferenz &Dgr;T zusammen mit einer abgelaufenen Zeit verschoben wird, wie die 7A und 7B zeigen, und so vorgesehen wird, daß es als &Dgr;T, 2&Dgr;T, 3&Dgr;T, 4&Dgr;T, 5&Dgr;T, 6&Dgr;T ... verzögert wird.

Daher wird ein zu prüfendes Signal "c" nach der Abtastung durch dieses Abtastsignal "b" als diskrete Wellenform erhalten, wobei eine pulsförmige Wellenform an einer Position erzeugt wird, die mit dem Abtastsignal "b" synchronisiert ist, wie 7C zeigt.

Dann wird die umhüllte Wellenform jeder pulsförmigen Wellenform als eine Signalwellenform "d" erhalten, die in Richtung der Zeitachse des zu prüfenden Signals "a" verlängert ist.

Eine Wellenformmeßvorrichtung zum Messen einer Signalwellenform "d" des zu prüfenden Signals "a" ist beispielsweise entsprechend 8 ausgebildet auf der Basis des Prinzips des in den 7A, 7B und 7C gezeigten Abtastverfahrens.

Das zu prüfende Signal "a" mit der Wiederholungsfrequenz "fa" (Wiederholungsperiode Ta) wird an eine Abtastschaltung 1 und einen Frequenzteiler 2 angelegt.

Der Frequenzteiler 2 gibt an einen Phasenkomparator 3 ein Ausgangssignal aus, das durch Frequenzteilung der Wiederholungsfrequenz "fa" des zu prüfenden Signals "a" in 1/n erhalten ist.

Ein spannungsgesteuerter Oszillator (VCO) 4 wirkt als PLL-Schaltkreis zum Erzeugen eines Signals, das eine Frequenz (fa/n) von 1/n (n: positive ganze Zahl) der Wiederholungsfrequenz "fa" hat, um das Signal zu dem Phasenkomparator 3 zurückzuführen.

Der Phasenkomparator 3, der den PLL-Schaltkreis konfiguriert, detektiert eine Phasendifferenz zwischen einer Phase eines Ausgangssignals des spannungsgesteuerten Oszillators (VCO) 4 und einem Ausgang des Frequenzteilers 2 und gibt an den spannungsgesteuerten Oszillator (VCO) 4 ein Phasendifferenzsignal ab.

Eine Phase eines Ausgangssignals des spannungsgesteuerten Oszillators (VCO) 4 wird mit einer Phase des zu prüfenden Signals "a" mittels dieses PLL-Schaltkreises (PLL) synchronisiert.

Eine Frequenz (fa/n) eines Ausgangssignals, das eine Frequenz (fa/n) hat und von dem spannungsgesteuerten Oszillator (VCO) 4 ausgegeben wird, wird mittels eines nachgeschalteten stationären Frequenzteilers 5a und eines stationären Vervielfachers 5b in eine Frequenz (fa/n) – &Dgr;f umgewandelt, und die umgewandelte Frequenz wird einer Abtastsignal-Generatorschaltung 6 zugeführt.

Dabei führt die Abtastsignal-Generatorschaltung 6 der Abtastschaltung 1 eine Wiederholungsfrequenz (fb) entsprechend der Gleichung (1) zu, die mit einem angelegten Ausgangssignal und einem Abtastsignal "b", das eine Wiederholungsperiode (Tb) hat, synchronisiert ist. Fb = (fa/n) – &Dgr;f ...(1) Tb = (nTa) + &Dgr;T ...(2).

Eine Beziehung zwischen &Dgr;f und &Dgr;T ist jedoch in Gleichung (3) gezeigt: &Dgr;f/&Dgr;T = fa2/n2 ...(3).

Dann tastet die Abtastschaltung 1 das angelegte zu prüfende Signal "a" mittels des Abtastsignals "b" ab, das von der Abtastsignal-Generatorschaltung 6 eingegeben wurde, so daß das abgetastete zu prüfende Signal "c" einem anschließenden Signalverarbeitungs-/Wellenformanzeigebereich 7 zugeführt wird.

Dieser Signalverarbeitungs-/Wellenformanzeigebereich 7 berechnet eine eingehüllte Wellenform des eingegebenen zu prüfenden Signals "c" nach dessen Abtastung, und der Maßstab einer Zeitachse dieser eingehüllten Wellenform wird in den Maßstab des ursprünglichen zu prüfenden Signals "a" umgewandelt, so daß die Signalwellenform "d" des ursprünglichen zu prüfenden Signals "a" ausgegeben wird, um angezeigt zu werden.

In diesem Fall wird ein Vergrößerungsverhältnis des zu prüfenden Signals "a" der gemessenen eingehüllten Wellenform zu der Signalwellenform "d" als (fa/n&Dgr;f) erhalten.

Wenn das zu prüfende Signal "a" ein optisches Signal anstatt ein elektrisches Signal ist, wird dieses optische Signal dem Frequenzteiler 2 nach Umwandlung in ein elektrisches Signal zugeführt.

Dieser elektrische Modulator vom Absorptionstyp erhält ein impulsförmiges elektrisches Feld, das ein Abtastsignal ist, so daß es möglich ist, das impulsförmige zu prüfende Signal "a", das ein optisches Signal ist und das in den elektrischen Modulator vom Absorptionstyp eingegeben wird, abzutasten.

Dann wird das zu prüfende Signal "c", welches das so abgetastete optische Signal ist, nach Umwandlung in ein elektrisches Signal einem Signalverarbeitungs-/Wellenformanzeigebereich 7 zugeführt.

Bei einer herkömmlichen Wellenformmeßvorrichtung, die ein in 8 gezeigtes Abtastverfahren anwendet, treten jedoch die nachstehenden Probleme auf, die gelöst werden müssen.

Ein Ausgangssignal von einem Vervielfacher 5b zum Erzeugen eines Abtastsignals "b", das eine Wiederholungsfrequenz fb (fa/n) – &Dgr;f hat und von der Abtastsignal-Generatorschaltung 6 ausgegeben wird, wird mittels einer PLL-Schaltung erzeugt, die aus einem Frequenzteiler 2 zur Frequenzteilung des zu prüfenden Signals "a", einem Phasenkomparator 3 und einem spannungsgesteuerten Oszillator (VCO) 4 besteht.

Das heißt, das Abtastsignal "b" wird durch Verarbeiten des zu prüfenden Signals "a", das gemessen werden soll, erzeugt, und somit ist dieses Abtastsignal "b" immer mit dem zu prüfenden Signal "a" phasensynchronisiert.

Daher ist ein erzeugter Jitteranteil in der Signalwellenform "d" des zu prüfenden Signals "a", die an dem Signalverarbeitungs-/Wellenformanzeigebereich 7 angezeigt wird, begrenzt, und somit wird die Meßgenauigkeit der Signalwellenform "d" des zu prüfenden Signals "a" verbessert.

Die Wiederholungsfrequenz "fb" des Abtastsignals "b" wird jedoch durch eine Funktion der Wiederholungsfrequenz "fa" des zu prüfenden Signals "a" ausgedrückt, wie sich aus den vorher beschriebenen Gleichungen (1) und (3) ergibt.

Diese Tatsache bedeutet, daß die Wiederholungsfrequenz "fb" des Abtastsignals "b" nicht beliebig unabhängig von der Wiederholungsfrequenz "fa" des zu prüfenden Signals "a" eingestellt werden kann, wenn eine Frequenzteilungsrate und eine Frequenzvervielfachungsrate festgelegt sind.

Wenn sich also die Wiederholungsfrequenz "fa" des zu prüfenden Signals "a" ändert, ändert sich automatisch die zeitliche Auflösung, d. h. die Meßgenauigkeit der Signalwellenform "d" des zu prüfenden Signals "a".

Daher kann bei dieser Wellenformmeßvorrichtung die Signalwellenform "d" des zu prüfenden Signals "a" nicht mit einer beliebigen zeitlichen Auflösung gemessen werden.

Außerdem ergibt sich das Problem, daß der Auswahlbereich der Wiederholungsfrequenz "fb" des Abtastsignals "b" aufgrund der Spezifikationscharakteristiken oder dergleichen von jedem der Frequenzteiler 2 und 5a erheblich eingeschränkt ist.

Die US 4 962 353 beschreibt einen Spannungsdetektor, der einen optischem Modulator mit einer zeitlichen Auflösung von Picosekunden verwendet.

Die US 5 828 983 beschreibt eine Vorrichtung zum Verarbeiten einer abgetasteten Information an einer Wellenform.

Die vorliegende Erfindung hat zum Ziel, das vorstehende Problem zu lösen. Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Wellenformmeßverfahren und eine Wellenformmeßvorrichtung anzugeben, die imstande sind, eine Frequenz eines Abtastsignals beliebig vorzugeben zum Abtasten eines zu prüfenden Signals, das von einem Generator für das zu prüfende Signal ausgegeben wird, mit dem Ziel der Prüfung unabhängig von einer Wiederholungsfrequenz eines zu prüfenden Signals, während gleichzeitig ein Abtastsignal ständig mit einem zu prüfenden Signal phasensynchronisiert ist durch Erzeugen einer Wiederholungsperiode eines zu prüfenden Signals und einer Periode eines Abtastsignals mittels eines gemeinsamen Referenzsignals, und imstande sind, die Meßgenauigkeit einer Signalwellenform eines zu prüfenden Signals zu verbessern, während gleichzeitig ein erzeugter Jitteranteil begrenzt wird, und imstande sind, die Signalwellenform mit beliebiger Auflösungsgenauigkeit zu messen.

Zur Lösung der vorstehenden Aufgabe wird gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Wellenformmeßverfahren angegeben zum Erzeugen eines Abtastsignals, das eine Periode hat, die länger ist als eine Wiederholungsperiode eines zu prüfenden Signals, das von einem Generator für ein zu prüfendes Signal von einer Abtastsignal-Generatorschaltung abgegeben wird, zum Abtasten des zu prüfenden Signals durch das Abtastsignal und zum Erhalten einer eingehüllten Wellenform des zu prüfenden Signals, so daß eine Signalwellenform des zu prüfenden Signals erhalten wird, wobei das Wellenformmeßverfahren die folgenden Schritte aufweist:

  • – Anlegen eines gemeinsamen Referenzsignals von demselben Referenzsignal-Erzeugungsbereich an einen Referenzsignaleingang des Generators für das zu prüfende Signal und einen Referenzsignaleingang der Abtastsignal-Generatorschaltung;
  • – Einstellen einer Abtastfrequenz an der Abtastsignal-Generatorschaltung, so daß eine gewünschte Verzögerungsdauer erhalten werden kann, die für eine Phase des zu prüfenden Signals relevant ist; und
  • – Erzeugen des Abtastsignals, das eine Periode hat, die der Abtastfrequenz entspricht, auf der Basis des gemeinsamen Referenzsignals und der Abtastfrequenz in der Abtastsignal-Generatorschaltung,
wobei eine Wiederholungsperiode des zu prüfenden Signals und eine Wiederholungsperiode des Abtastsignals auf der Basis einer Periode des gemeinsamen Referenzsignals vorgegeben werden, so daß die Wiederholungsperiode des Abtastsignals unabhängig von der Wiederholungsperiode des zu prüfenden Signals eingestellt werden kann.

Auf diese Weise wird bei dem Wellenformmeßverfahren in dem Falle, in dem ein Referenzsignaloszillator zum Erzeugen eines Referenzsignals, das eine zum Erzeugen einer Wiederholungsfrequenz eines zu prüfenden Signals verwendete Referenzfrequenz hat, in einem zum Prüfen bestimmten Signalgenerator nicht vorgesehen ist, wobei der Signalgenerator ein zu prüfendes Signal ausgibt, von dem eine Signalwellenform gemessen wird, ein extern zugeführtes Referenzsignal an dem Referenzsignaleingang verwendet.

Dann wird einer Abtastsignalerzeugungseinrichtung und einem Signalgenerator ein gemeinsames Referenzsignal zugeführt, das von einem Referenzsignaloszillator ausgegeben wird, der außerhalb eines Generators für ein zu prüfendes Signal vorgesehen ist.

In diesem Fall halten das Abtastsignal und das zu prüfende Signal ständig einen phasensynchronisierten Zustand aufrecht.

Ferner wird das Abtastsignal durch Verarbeiten eines Referenzsignals anstelle der Verarbeitung eines zu prüfenden Signals erhalten.

Somit kann mit einer einfachen Konfiguration eine Wiederholungsfrequenz eines Abtastsignals zum Abtasten eines zu prüfenden Signals unabhängig von einer Wiederholungsfrequenz eines zu prüfenden Signals beliebig eingestellt werden, und eine Phasensynchronisierung mit einem zu prüfenden Signal wird ständig erhalten. Somit wird die Erzeugung von Jitter begrenzt.

Außerdem wird bei einem solchen Wellenformmeßverfahren in dem Falle, in dem ein Referenzsignaloszillator zum Erzeugen eines Referenzsignals, das eine zum Erzeugen einer Wiederholungsfrequenz eines zu prüfenden Signals verwendete Referenzfrequenz hat, in einem zur Prüfung bestimmten Signalgenerator vorgesehen ist, wobei der Signalgenerator ein zu prüfendes Signal ausgibt, von dem eine Wellenform zu messen ist, ein Abtastsignal erzeugt durch Verwendung eines Referenzsignals, das von einem Referenzsignaloszillator ausgegeben wird, der in einem zur Prüfung bestimmten Signalgenerator vorgesehen ist, was im Gegensatz zu der obigen Beschreibung ist.

In diesem Fall werden daher das zu prüfende Signal und das Abtastsignal erzeugt durch Verwendung eines gemeinsamen Referenzsignals, das von demselben Referenzsignaloszillator ausgegeben wird, so daß es möglich wird, die gleiche vorteilhafte Wirkung wie in dem oben beschriebenen Fall zu erzielen.

Zur Lösung der genannten Aufgabe wird gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Wellenformmeßvorrichtung angegeben, die folgendes aufweist:

  • – eine Abtastsignal-Generatorschaltung zum Erzeugen eines Abtastsignals, das eine Periode hat, die länger als eine Wiederholungsperiode eines zu prüfenden Signals ist, das von einem Generator für ein zu prüfendes Signal ausgegeben wird;
  • – einen Abtastbereich zum Abtasten des zu prüfenden Signals durch ein Abtastsignal von der Abtastsignal-Generatorschaltung; und
  • – einen Datenverarbeitungsbereich, um eine eingehüllte Wellenform des von dem Abtastbereich abgetasteten zu prüfenden Signals zu erhalten, so daß eine Signalwellenform des zu prüfenden Signals erhalten wird,
wobei die Meßvorrichtung folgendes aufweist:

einen Referenzsignal-Erzeugungsbereich zum Anlegen eines gemeinsamen Referenzsignals an einen Referenzsignaleingang des Generators für das zu prüfende Signal und einen Referenzsignaleingang der Abtastsignal-Generatorschaltung; und

einen Abtastfrequenz-Einstellbereich zum Einstellen einer Abtastfrequenz an der Abtastsignal-Generatorschaltung, so daß eine gewünschte Verzögerungsdauer erhalten werden kann, die für eine Phase des zu prüfenden Signals relevant ist,

wobei in der Abtastsignal-Generatorschaltung dann, wenn das Abtastsignal, das eine Periode hat, die der Abtastfrequenz entspricht, auf der Basis des gemeinsamen Referenzsignals und der Abtastfrequenz erzeugt wird, die Wiederholungsperiode des zu prüfenden Signals und die Wiederholungsperiode des Abtastsignals auf der Basis einer Periode des gemeinsamen Referenzsignals vorgegeben werden, so daß die Wiederholungsperiode des Abtastsignals unabhängig von der Wiederholungsperiode des zu prüfenden Signals vorgegeben werden kann.

Bei der so ausgebildeten Wellenformmeßvorrichtung ist ein Referenzsignaloszillator zum Erzeugen eines Referenzsignals, das eine Referenzfrequenz hat, die zum Erzeugen einer Wiederholungsfrequenz eines zu prüfenden Signals verwendet wird, in einem zur Prüfung vorgesehenen Signalgenerator nicht vorgesehen, und der Signalgenerator, der ein zu prüfendes Signal ausgibt, von dem eine Signalwellenform gemessen wird, und ein Referenzsignal, das extern an einen Referenzsignaleingang eines zur Prüfung vorgesehenen Signalgenerators angelegt wird, werden verwendet.

Dann wird ein gemeinsames Signal, das von demselben Referenzsignaloszillator ausgegeben wird, der an der Wellenformmeßvorrichtung vorgesehen ist, an die Abtastsignal-Erzeugungseinrichtung und einen Generator für das zu prüfende Signal angelegt.

Daher behalten ein Abtastsignal und ein zu prüfendes Signal ständig einen phasensynchronisierten Zustand.

Ferner wird ein Abtastsignal durch Verarbeiten eines Referenzsignals anstatt der Verarbeitung eines zu prüfenden Signals erhalten.

Daher kann mit einer einfachen Konfiguration eine Wiederholungsfrequenz eines Abtastsignals zum Abtasten eines zu prüfenden Signals unabhängig von einer Wiederholungsfrequenz eines zu prüfenden Signals beliebig eingestellt werden. Außerdem wird ständig eine Phasensynchronisierung relativ zu einem zu prüfenden Signal erhalten, und somit wird die Erzeugung von Jitter begrenzt.

Es wird eine Wellenformmeßvorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt angegeben, die ferner folgendes aufweist: einen Frequenzmeßbereich zum Messen einer Wiederholungsfrequenz des zu prüfenden Signals auf der Basis des von dem Referenzsignaloszillator abgegebenen Referenzsignals, wobei der Meßwert der von dem Frequenzmeßbereich gemessenen Wiederholungsfrequenz des zu prüfenden Signals dem Abtastfrequenz-Einstellbereich zugeordnet wird.

Es wird eine Wellenformmeßvorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt angegeben, die ferner folgendes aufweist:

einen Leistungsteiler, um dann, wenn das zu prüfende Signal ein optisches Signal ist, das zu prüfende Signal, welches das optische Signal ist, leistungsmäßig in zwei Wege zu teilen;

einen Fotodetektor, um ein zu prüfendes Signal, das ein durch den Leistungsteiler geteiltes optisches Signal ist, in ein zu prüfendes Signal eines elektrischen Signals umzuwandeln; und

einen Frequenzmeßbereich zum Messen einer Wiederholungsfrequenz eines von dem Fotodetektor in ein elektrisches Signal umgewandelten, zu prüfenden Signals, auf der Basis des von dem Referenzoszillator abgegebenen Referenzsignals, wobei der Meßwert der von dem Frequenzmeßbereich gemessenen Wiederholungsfrequenz des zu prüfenden Signals dem Abtastfrequenz-Einstellbereich zugeordnet wird.

Es wird eine Wellenformmeßvorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt angegeben, die ferner folgendes aufweist:

einen Leistungsteiler, um dann, wenn das zu prüfende Signal ein optisches Signal ist, das zu prüfende Signal, welches das optische Signal ist, leistungsmäßig in zwei Wege zu teilen;

eine Taktrückgewinnungseinrichtung zum Detektieren eines Takts einer Wiederholungsperiode von einem von dem Leistungsteiler geteilten, zu prüfenden Signal, so daß ein zu prüfendes Signal, welches das optische Signal ist, in ein zu prüfendes Signal eines elektrischen Signals umgewandelt wird, das die Wiederholungsfrequenz hat, und zum Abgeben des umgewandelten elektrischen Signals; und

einen Frequenzmeßbereich zum Messen einer Wiederholungsfrequenz eines von der Lichtreproduziereinrichtung in ein elektrisches Signal umgewandelten, zu prüfenden Signals auf der Basis des von dem Referenzsignaloszillator abgegebenen Referenzsignals,

wobei der Meßwert der von dem Frequenzmeßbereich gemessenen Wiederholungsfrequenz des zu prüfenden Signals dem Abtastfrequenz-Einstellbereich zugeordnet wird.

Es wird eine Wellenformmeßvorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt angegeben, die ferner folgendes aufweist:

einen Fotodetektor, um dann, wenn das zu prüfende Signal ein optisches Signal ist und der Abtastbereich ein elektrischer Modulator vom Absorptionstyp ist, Licht eines zu prüfenden Signals eines optischen Signals zu empfangen, das mit einem Abtastsignal abgetastet wird, von dem ein zu prüfendes Signal, welches das optische Signal ist, von der Abtastsignal-Generatorschaltung angelegt wird, und um nach der Abtastung ein zu prüfendes Signal, das ein optisches Signal ist, in ein zu prüfendes Signal eines elektrischen Signals umzuwandeln;

einen Analog-Digital-Wandler (A/D-Wandler), um ein von dem Fotodetektor in ein elektrisches Signal umgewandeltes, zu prüfendes Signal in ein zu prüfendes Digitalsignal umzuwandeln, so daß das umgewandelte zu prüfende Digitalsignal dem Datenverarbeitungsbereich zugeführt wird; und

ein Display zum Umwandeln des Maßstabs einer Zeitachse der durch den Datenverarbeitungsbereich erhaltenen eingehüllten Wellenform in den Maßstab eines ursprünglichen zu prüfenden Signals und zum Anzeigen des umgewandelten Maßstabs als Signalwellenform des zu prüfenden Signals.

Außerdem wird zur Lösung der vorher genannten Aufgabe gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Wellenformmeßvorrichtung angegeben, die einen Abtastbereich hat, der einen Referenzsignaloszillator hat, um ein zu prüfendes Signal mit einem Abtastsignal abzutasten, das eine längere Periode als eine Wiederholungsperiode des zu prüfenden Signals hat, das von einem Generator zum Erzeugen eines zu prüfenden Signals ausgegeben wird, das eine Wiederholungsperiode hat, die durch Anwendung eines von dem Referenzsignaloszillator erzeugten Referenzsignals vorgegeben ist; und einen Datenverarbeitungsbereich zum Erhalten einer eingehüllten Wellenform eines von diesem Abtastbereich abgetasteten zu prüfenden Signals, um dadurch aus dieser eingehüllten Wellenform eine Signalwellenform des zu prüfenden Signals zu erhalten, wobei die Wellenformmeßvorrichtung folgendes aufweist:

eine Abtastsignal-Generatorschaltung, die einen Referenzsignaleingang hat, wobei ein gemeinsames Referenzsignal, das von dem Referenzsignaloszillator des Generators für das zu prüfende Signal erzeugt wird, an den Referenzsignaleingang angelegt wird; und

einen Abtastfrequenz-Einstellbereich zum Einstellen einer Abtastfrequenz an der Abtastsignal-Generatorschaltung, so daß eine gewünschte Verzögerungsdauer erhalten werden kann, die für eine Phase des zu prüfenden Signals relevant ist;

wobei in der Abtastsignal-Generatorschaltung dann, wenn das Abtastsignal, das eine Periode hat, die der Abtastfrequenz entspricht, auf der Basis des gemeinsamen Referenzsignals und der Abtastfrequenz erzeugt wird, die Wiederholungsperiode des zu prüfenden Signals und die Wiederholungsperiode des Abtastsignals auf der Basis einer Periode des gemeinsamen Referenzsignals vorgegeben werden, so daß die Wiederholungsperiode des Abtastsignals unabhängig von der Wiederholungsperiode des zu prüfenden Signals vorgegeben werden kann.

Bei der so ausgebildeten Wellenformmeßvorrichtung ist in einem zur Prüfung vorgesehenen Signalgenerator ein Referenzsignaloszillator zum Erzeugen eines Referenzsignals vorgesehen, das eine Referenzfrequenz hat, die zum Erzeugen einer Wiederholungsfrequenz eines zu prüfenden Signals verwendet wird, wobei der Signalgenerator ein zu prüfendes Signal ausgibt, von dem eine Signalwellenform mittels der Wellenformmeßvorrichtung gemessen wird.

Dagegen ist in der Wellenformmeßvorrichtung ein Referenzsignaloszillator zum Erzeugen eines Referenzsignals nicht vorgesehen.

Dabei wird ein Abtastsignal erzeugt durch Verwendung eines Referenzsignals, das einem Referenzsignal gemeinsam ist, das von einem Referenzsignaloszillator ausgegeben wird, der in einem zur Prüfung bestimmten Signalgenerator vorgesehen ist.

Somit werden das zu prüfende Signal und das Abtastsignal erzeugt durch Anwendung eines gemeinsamen Referenzsignals, das von demselben Referenzsignaloszillator ausgegeben wird, so daß es möglich wird, die gleiche vorteilhafte Wirkung wie bei dem zweiten Aspekt zu erreichen.

Es wird eine Wellenformmeßvorrichtung gemäß dem dritten Aspekt angegeben, die ferner folgendes aufweist: einen Frequenzmeßbereich zum Messen einer Wiederholungsfrequenz des zu prüfenden Signals auf der Basis des von dem Referenzsignaloszillator ausgegebenen Referenzsignals, wobei der von dem Frequenzmeßbereich gemessene Meßwert der Wiederholungsfrequenz des zu prüfenden Signals dem Abtastfrequenz-Einstellbereich zugeordnet wird.

Es wird eine Wellenformmeßvorrichtung gemäß dem dritten Aspekt angegeben, die ferner folgendes aufweist:

einen Leistungsteiler, um dann, wenn das zu prüfende Signal ein optisches Signal ist, das zu prüfende Signal, welches das optische Signal ist, in zwei Wege zu teilen; einen Fotodetektor, um ein zu prüfendes Signal, das ein optisches Signal ist, das durch den Leistungsteiler geteilt ist, in ein zu prüfendes Signal eines elektrischen Signals umzuwandeln; und

einen Frequenzmeßbereich zum Messen einer Wiederholungsfrequenz eines zu prüfenden Signals, das von dem Fotodetektor in ein elektrisches Signal umgewandelt wurde, auf der Basis des von dem Referenzsignaloszillator ausgegebenen Referenzsignals; wobei der Meßwert der Wiederholungsfrequenz des zu prüfenden Signals, der von dem Frequenzmeßbereich gemessen wird, dem Abtastfrequenz-Einstellbereich zugeordnet wird.

Es wird eine Wellenformmeßvorrichtung gemäß dem dritten Aspekt angegeben, die ferner folgendes aufweist:

einen Leistungsteiler, um dann, wenn das zu prüfende Signal ein optisches Signal ist, das zu prüfende Signal, welches das optische Signal ist, leistungsmäßig in zwei Wege zu teilen;

eine Taktrückgewinnungseinrichtung zum Detektieren eines Takts einer Wiederholungsperiode von einem von dem Leistungsteiler geteilten, zu prüfenden Signal, so daß ein zu prüfendes Signal, welches das optische Signal ist, in ein zu prüfendes Signal eines elektrischen Signals umgewandelt wird, das die Wiederholungsfrequenz hat, und zum Ausgeben des umgewandelten elektrischen Signals; und

einen Frequenzmeßbereich zum Messen einer Wiederholungsfrequenz eines durch die Taktrückgewinnung in ein elektrisches Signal umgewandelten, zu prüfenden Signals auf der Basis des von dem Referenzsignaloszillator ausgegebenen Referenzsignals;

wobei der Meßwert der von dem Frequenzmeßbereich gemessenen Wiederholungsfrequenz des zu prüfenden Signals dem Abtastfrequenz-Einstellbereich zugeordnet wird.

Es wird eine Wellenformmeßvorrichtung gemäß dem dritten Aspekt angegeben, die ferner folgendes aufweist:

einen Fotodetektor, um dann, wenn das zu prüfende Signal ein optisches Signal ist und der Abtastbereich ein elektrischer Modulator vom Absorptionstyp ist, Licht eines zu prüfenden Signals eines optischen Signals zu empfangen, das mit einem Abtastsignal abgetastet wird, von dem ein zu prüfendes Signal, welches das optische Signal ist, von der Abtastsignal-Generatorschaltung angelegt wird, und um nach der Abtastung ein zu prüfendes Signal, das ein optisches Signal ist, in ein zu prüfendes Signal eines elektrischen Signals umzuwandeln;

einen Analog-Digital-Wandler, um ein von dem Fotodetektor in ein elektrisches Signal umgewandeltes, zu prüfendes Signal in ein zu prüfendes Digitalsignal umzuwandeln, so daß das umgewandelte zu prüfende Digitalsignal dem Datenverarbeitungsbereich zugeführt wird; und

ein Display zum Umwandeln eines Maßstabs einer Zeitachse der durch den Datenverarbeitungsbereich erhaltenen eingehüllten Wellenform in einen Maßstab eines ursprünglichen zu prüfenden Signals und zum Anzeigen des umgewandelten Maßstabs als Signalwellenform des zu prüfenden Signals.

Das Verständnis der Erfindung ergibt sich aus der nachfolgenden genauen Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen; diese zeigen in:

1 ein Blockschaltbild, das eine schematische Konfiguration einer Wellenformmeßvorrichtung zeigt, bei der ein Wellenformmeßverfahren gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angewandt wird;

2 ein Blockschaltbild, das eine schematische Darstellung eines Signalgenerators zum Erzeugen eines zu prüfenden Signals zeigt, das mit einem Wellenformmeßverfahren gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung gemessen wird;

3 ein Blockschaltbild, das eine schematische Darstellung einer Wellenformmeßvorrichtung zeigt, bei der ein Wellenformmeßverfahren gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung angewandt wird;

4 ein Blockschaltbild, das eine schematische Darstellung einer Wellenformmeßvorrichtung zeigt, bei der ein Wellenformmeßverfahren gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung angewandt wird;

5A, 5B, 5C und 5D Wellenformdiagramme eines zu prüfenden Signals und eines Reproduktionstaktsignals, wobei eine vorteilhafte Wirkung einer Taktrückgewinnung gezeigt ist, die in einer Wellenformmeßvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen ist;

6 ein Blockschaltbild, das eine schematische Darstellung einer Wellenformmeßvorrichtung zeigt, bei der ein Wellenformmeßverfahren gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung angewandt wird;

7A, 7B und 7C zeigen jeweils Prinzipien, nach denen eine Signalwellenform eines herkömmlichen typischen zu prüfenden Signals unter Anwendung einer Abtasttechnik erhalten wird; und

8 ein Blockschaltbild, das eine schematische Konfiguration einer herkömmlichen Wellenformmeßvorrichtung zeigt.

Nachstehend wird im einzelnen auf die derzeit bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung Bezug genommen, wie sie in den Zeichnungen gezeigt sind; in diesen sind gleiche oder entsprechende Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Nachstehend werden bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.

Erste Ausführungsform

1 ist ein Blockschaltbild, das eine schematische Ausbildung einer Wellenformmeßvorrichtung zeigt, bei der ein Wellenformmeßverfahren gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung angewandt wird.

Dabei sind gemäß 1 ein Wiederholungsfrequenzsignalgenerator 12 und ein Wellenformbildgenerator 13 in einem Generator 11 für ein zu prüfendes Signal vorgesehen, der ein Prüfobjekt zur Ausgabe eines zu prüfenden Signals "a" ist, das ein optisches Signal ist.

Ein Referenzsignal "h", das beispielsweise eine 10 MHz-Referenzfrequenz "fs" (= 10 MHz) hat, wird von einem in eine Wellenformmeßvorrichtung eingebauten Referenzsignalgenerator 14 an einen Referenzsignaleingang (REF1) eines Wiederholungsfrequenzsignalgenerators 12 in diesem Generator 11 für ein zu prüfendes Signal angelegt.

2 ist ein Blockschaltbild, das eine interne Konfiguration eines Generators 11 für ein zu prüfendes Signal gemäß 1 zeigt.

Dabei wird, wie 2 beispielhaft zeigt, von einem Wiederholungsfrequenzsignalgenerator 12, der aus einem Frequenzsynthetisierer besteht, ein Referenzsignal "h", das eine Referenzfrequenz "fa" (= 10 MHz) hat und an den Referenzsignaleingang (REF1) angelegt wird, vervielfacht oder frequenzmäßig geteilt, so daß es möglich wird, ein Wiederholungsfrequenzsignal "e" zu erzeugen, das eine beliebige Frequenz (Wiederholungsfrequenz "fa") hat.

Dabei vervielfacht der Wiederholungsfrequenzsignalgenerator 12 das Referenzsignal "h" 1000mal, so daß ein Wiederholungsfrequenzsignal "e" erzeugt wird, das eine Frequenz von 10 GHz (Wiederholungsfrequenz "fa") hat.

Dann gibt dieser Wiederholungsfrequenzsignalgenerator 12 das erzeugte Wiederholungsfrequenzsignal "e" an eine Kurzimpulslichtquelle 13a eines nächstfolgenden Wellenformbild-Erzeugungsbereichs 13 ab.

Diese Kurzimpulslichtquelle 13a besteht aus einer Halbleiterlaserlichtquelle, die Licht einer einzelnen Wellenform abgibt und beispielsweise ein optisches Signal mit einer Frequenz "fa" von dem angelegten Wiederholungsfrequenzsignal "e" erzeugt und das Signal an eine Vielzahl von Impulsbildgeneratoren bzw. PPG 13b abgibt.

Ein Impulsbild, das zu übertragende vorgegebene Daten enthält, ist in jedem IMPULSLICHTGENERATOR 13b gespeichert, und das angelegte optische Signal wird mit diesem Impulsbild moduliert.

Optische Signale, die viele verschiedene Daten enthalten und von jedem IMPULSLICHTGENERATOR 13b ausgegeben werden, werden mittels eines optischen Signalwellensynthetisierers 13d jeweils wellensynthetisiert, nachdem sie von einer jeweiligen Verzögerungsschaltung 13c um eine vorbestimmte Dauer verzögert worden sind, so daß Daten nicht gegenseitig dupliziert werden, so daß ein zu prüfendes Signal "a" erhalten wird, das eine Wiederholungsfrequenz "fa" (Wiederholungsperiode Ta) hat.

Daher ist die Wellenform von Daten, die von jedem PPG (Impulsbildgenerator) 13b vorgegeben sind, in einer Wiederholungsperiode Ta in diesem zu prüfenden Signal "a" enthalten.

Auf diese Weise wird das zu prüfende Signal "a", das eine Wiederholungsperiode Ta hat und von einem Generator 11 für ein zu prüfendes Signal ausgegeben wird, einem elektrischen Modulator 15 vom Absorptionstyp in 1 zugeführt.

Ein Referenzsignaloszillator 14, der in eine Wellenformmeßvorrichtung eingebaut ist, erzeugt andererseits ein Referenzsignal "h", das beispielsweise eine Referenzfrequenz "fs" (= 10 MHz) hat, legt dieses Referenzsignal "h" an einen Referenzsignaleingang (REF1) eines Generators 11 für ein zu prüfendes Signal an und legt das Signal an einen Referenzsignaleingang (REF2) eines Generators 17 für ein frequenzsynthetisiertes Signal einer Abtastsignal-Generatorschaltung 16 an.

Dabei besteht der Generator 17 für ein frequenzsynthetisiertes Signal in der Abtastsignal-Generatorschaltung 16 aus einem Frequenzsynthetisierer wie bei dem vorher beschriebenen Wiederholungsfrequenz-Signalgenerator 12, und das an den Referenzsignaleingang (REF2) angelegte Referenzsignal "h", das eine Referenzfrequenz "fs" (= 10 MHz) hat, wird vervielfacht oder frequenzgeteilt, so daß es möglich wird, ein beliebiges Frequenzsignal zu erzeugen.

Speziell erzeugt dieser Generator 17 für ein frequenzsynthetisiertes Signal ein Sinuswellensignal, das eine Frequenz "fb" einer Wiederholungsfrequenz eines Abtastsignals "b" hat, das von einer Abtastsignal-Generatorschaltung 16 ausgegeben wird.

Die Wiederholungsfrequenz "fb" dieses Abtastsignals "b" wird von einem Abtastsignal-Einstellbereich 20 in einem Steuerbereich 19 bezeichnet.

Wenn dabei eine Beziehung zwischen der Wiederholungsfrequenz "fb" des Abtastsignals "b" und der Wiederholungsfrequenz "fa" des zu prüfenden Signals "a" verifiziert wird und wenn fa = 10 GHz und fb = 999,9 MHz in der bereits beschriebenen Gleichung (1) substituiert werden, wird der Gleichung (1) genügt, wobei beispielsweise n = 10, &Dgr;f = 0,1 MHz von 999,9 MHz = (10 GHz/n) – &Dgr;f.

Ein von einem solchen Generator 17 für ein frequenzsynthetisiertes Signal ausgegebenes Sinuswellensignal ist wellenformmäßig abgeglichen zu einem Abtastsignal "b" mit Impulswellenform, das eine Wiederholungsfrequenz "fb" (Wiederholungsperiode Tb) hat, wie 7B zeigt.

Dann wird das Abtastsignal "b", das die Wiederholungsfrequenz "fb" hat und von der Abtastsignal-Generatorschaltung 16 ausgegeben wird, an den elektrischen Modulator 15 vom Absorptionstyp angelegt.

Dieser elektrische Modulator 15 vom Absorptionstyp tastet, wie bereits beschrieben, das zu prüfende Signal "a" eines angelegten optischen Signals mittels eines Abtastsignals "b" ab, das von der Abtastsignal-Generatorschaltung 16 angelegt wird, und gibt ein zu prüfendes Signal "c" des abgetasteten optischen Signals an einen Fotodetektor 21 aus.

Der Fotodetektor 21 wandelt ein zu prüfendes Signal "c" eines angelegten optischen Signals nach Abtastung in ein zu prüfendes Signal "c1" eines elektrischen Signals um.

Dann wird das von dem Fotodetektor 21 ausgegebene zu prüfende Signal "c1" von einem Analog-Digital-Wandler 22 in ein abgetastetes zu prüfendes Signal "c2" umgewandelt und an einen Datenverarbeitungsbereich 23 angelegt.

Der Datenverarbeitungsbereich 23 errechnet eine eingehüllte Wellenform des angelegten abgetasteten zu prüfenden Signals "c2", wandelt den Maßstab einer Zeitachse dieser eingehüllten Wellenform in den Maßstab eines ursprünglichen zu prüfenden Signals "a" um und gibt eine Signalwellenform "d" des zu prüfenden Signals "a" an einen Displaybereich 24 ab, wo sie angezeigt wird.

Die Signalwellenform "d" des zu prüfenden Signals "a", die auf dem Displaybereich 24 angezeigt wird, kann auf dem Anzeigebildschirm eine Abweichung bzw. Drift aufweisen, weil die Wiederholungsfrequenz "fa" des Wiederholungsfrequenzsignals "e", das von dem Wiederholungsfrequenzsignalgenerator 12 erzeugt wird, und die Wiederholungsfrequenz "fb" eines Sinuswellensignals, das von dem Generator 17 für das frequenzsynthetisierte Signal erzeugt wird, nicht präzise der Gleichung (1) genügen.

In einem solchen Fall überwacht ein Displaysteuerbereich 25 eines Steuerbereichs 19 eine Signalwellenform "d" eines zu prüfenden Signals "a", die auf dem Displaybereich 24 angezeigt wird, und stellt jedesmal eine Abtaststartposition der Signalwellenform auf dem Displaybildschirm ein, damit diese Drift scheinbar nicht erzeugt wird.

Bei einer so ausgebildeten Wellenformmeßvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform wird ein gemeinsames Referenzsignal "h", das eine Referenzfrequenz "fs" hat und von dem gleichen Referenzsignaloszillator 14 ausgegeben wird, der an der Wellenformmeßvorrichtung vorgesehen ist, einem Referenzsignaleingang (REF2) des Generators 17 für ein frequenzsynthetisiertes Signal in der Abtastsignal-Generatorschaltung 16 und einem Referenzsignaleingang (REF1) des Wiederholungsfrequenzsignalgenerators 12 in dem Generator 11 für ein zu prüfendes Signal zugeführt.

Der Generator 17 für das frequenzsynthetisierte Signal der Abtastsignal-Generatorschaltung 16 und der Wiederholungsfrequenz-Signalgenerator 12 des Generators 11 für das zu prüfende Signal führen dann eine Frequenzteilung oder Vervielfachung des Referenzsignals "h" durch, so daß ein Sinuswellensignal und ein Wiederholungsfrequenzsignal "e" erzeugt werden.

Daher behalten das Abtastsignal "b" und das zu prüfende Signal "a", die aus diesem Sinuswellensignal und Wiederholungsfrequenzsignal "e" erzeugt sind, einen phasensynchronisierten Zustand.

Außerdem erhält das Abtastsignal "b" das Referenzsignal "h" durch Verarbeiten desselben, anstatt das zu prüfende Signal "a" durch Verarbeitung desselben zu erhalten.

Somit kann ein Abtastfrequenz-Einstellbereich 20 eines Steuerbereichs 19 eine Wiederholungsfrequenz "fb" eines Abtastsignals "b" zum Abtasten eines zu prüfenden Signals "a" beliebig einstellen durch Verwendung eines elektrischen Modulators 15 vom Absorptionstyp, und zwar unabhängig von einer Wiederholungsfrequenz "fa" einer Messung "a".

Infolgedessen können das Verfahren und die Vorrichtung zum Messen der Wellenform gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung eine Signalwellenform "d" eines zu prüfenden Signals "a" mit beliebiger Auflösung messen. Außerdem wird die Erzeugung von Jitter begrenzt, weil eine für das zu prüfende Signal "a" relevante Phasensynchronisierung ständig erhalten wird, und die Meßgenauigkeit der Signalwellenform "d" des zu prüfenden Signals "a" kann deutlich verbessert werden.

Zweite Ausführungsform

3 ist ein Blockschaltbild, das eine schematische Ausbildung einer Wellenformmeßvorrichtung zeigt, bei der das Wellenformmeßverfahren gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung angewandt wird.

In 3 sind gleiche Elemente der Wellenformmeßvorrichtung der ersten Ausführungsform gemäß 1 mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet; eine doppelte Beschreibung entfällt.

Bei dieser Wellenformmeßvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform wird ein zu prüfendes Signal "a", das eine Wiederholungsfrequenz "fa" hat und von einem Generator 11 für ein zu prüfendes Signal ausgegeben wird, intakt einem elektrischen Modulator 15 vom Absorptionstyp zugeführt, von einem Leistungsteiler 26 geteilt und an einen Fotodetektor 27 angelegt.

Der Fotodetektor 27 wandelt das zu prüfende Signal "a" des angelegten optischen Signals in ein zu prüfendes Signal "a1" des elektrischen Signals um und gibt das umgewandelte Signal an einen Frequenzzähler 28 ab.

Der Frequenzzähler 28 mißt eine Wiederholungsfrequenz "fa" des zu prüfenden Signals "a1" des angelegten elektrischen Signals und gibt Daten über die gemessene Wiederholungsfrequenz Fa an einen Abtastfrequenz-Einstellbereich 20 eines Steuerbereichs 19 ab.

Ein Referenzsignal "h" wird von einem Referenzsignaloszillator 14 angelegt, um eine Synchronisierung zwischen einem Zeitpunkt eines Takts (Wellenform) des zu prüfenden Signals "a1" und einem Zeitpunkt eines Taktzählwerts zu erhalten.

Dann berechnet ein Abtastfrequenz-Einstellbereich 20a des Steuerbereichs 19 eine Wiederholungsfrequenz "fb" des Abtastsignals "b", das von einer Abtastsignal-Generatorschaltung 16 ausgegeben wird, durch Anwendung der vorher beschriebenen Gleichung (1) aus der Wiederholungsfrequenz "fa" des zu prüfenden Signals "a", das von einem Frequenzzähler 28 angelegt wird.

Wenn also beispielsweise fb = (fa/n) – &Dgr;f im Fall von n = 10, &Dgr;f = 0,1 MHz und wenn der Meßwert fa = 10 GHz, dann wird die Wiederholungsfrequenz "fb" des Abtastsignals "b" als fb = 999,9 MHz erhalten.

Dann stellt der Abtastfrequenz-Einstellbereich 20 die errechnete Wiederholungsfrequenz "fb" an einem Generator 17 für ein frequenzsynthetisiertes Signal einer Abtastsignal-Generatorschaltung 16 ein.

Dieser Generator 17 für ein frequenzsynthetisiertes Signal erzeugt ein Sinuswellensignal mit einer Wiederholungsfrequenz "fb" und gibt das Signal an eine nächstfolgende Wellenformabgleichschaltung 18 ab unter Verwendung eines Referenzsignals "h" ebenso wie ein Generator 17 für ein frequenzsynthetisiertes Signal in der Wellenformmeßvorrichtung gemäß der in 1 gezeigten ersten Ausführungsform.

Der weitere Betrieb ist identisch mit dem des Wellenformmeßverfahrens bzw. der Vorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform in 1.

Bei der so ausgebildeten zweiten Ausführungsform des Verfahrens und der Vorrichtung zum Messen von Wellenformen wird die Wiederholungsfrequenz "fa" des zu prüfenden Signals "a" von einem Frequenzzähler 28 auf der Basis des von dem Referenzsignaloszillator 14 ausgegebenen Referenzsignals "h" gemessen, und eine Wiederholungsfrequenz "fb" eines Abtastsignals "b" wird aus dieser Wiederholungsfrequenz "fa" erhalten und an dem Generator 17 für ein frequenzsynthetisiertes Signal eingestellt.

Somit kann ebenso wie bei dem Verfahren und der Vorrichtung zum Messen von Wellenformen gemäß der ersten Ausführungsform die Signalwellenform "d" des zu prüfenden Signals "a" mit beliebiger Auflösungspräzision gemessen werden, wobei der Umfang der Jittererzeugung begrenzt wird.

Ferner kann bei diesem Verfahren und dieser Vorrichtung zum Messen von Wellenformen gemäß der zweiten Ausführungsform auch dann, wenn eine Wiederholungsfrequenz "fa" eines zu prüfenden Signals "a" unbekannt ist, die Signalwellenform "d" des zu prüfenden Signals "a" korrekt gemessen werden.

Dritte Ausführungsform

4 ist ein Blockschaltbild, das eine schematische Darstellung einer Wellenformmeßvorrichtung zeigt, bei der ein Wellenformmeßverfahren gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung angewandt wird.

In 4 sind gleiche Elemente der Wellenformmeßvorrichtung gemäß der in 3 gezeigten zweiten Ausführungsform mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Eine erneute genaue Beschreibung entfällt somit.

Bei dieser Wellenformmeßvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform wird ein zu prüfendes Signal "a", das eine Wiederholungsfrequenz "fa" hat und von einem Generator 11 für ein zu prüfendes Signal ausgegeben wird, intakt einem elektrischen Modulator 15 vom Absorptionstyp zugeführt, von einem Leistungsteiler 26 geteilt und einer Taktrückgewinnungseinrichtung 29 zugeführt.

Die Taktrückgewinnungseinrichtung 29 detektiert einen Startzeitpunkt einer Wiederholungsperiode "Ta" in einem zu prüfenden Signal "a", das ein ankommendes optisches Signal ist, d. h. einen Takt der Wiederholungsperiode Ta (Frequenz "fa"), wandelt das zu prüfende Signal "a", welches das angelegte optische Signal ist, in ein Rückgewinnungstaktsignal "g" gemäß 5D um, das ein elektrisches Signal ist, das eine Frequenz "fa" (Wiederholungsfrequenz) hat, und gibt das umgewandelte Signal an einen nachgeschalteten Frequenzzähler 28 ab.

Dieser Frequenzzähler 28 mißt eine Frequenz (Wiederholungsfrequenz "fa") eines Rückgewinnungstaktsignals "g" eines angelegten elektrischen Signals und gibt Daten über die gemessene Wiederholungsfrequenz "fa" an einen Abtastfrequenz-Einstellbereich 20a des Steuerbereichs 19 ab.

Die anschließende Operation ist mit derjenigen der zweiten Ausführungsform des Verfahrens und der Vorrichtung zur Wellenformmessung gemäß 3 identisch.

Auch bei diesem Verfahren und dieser Vorrichtung zur Wellenformmessung gemäß der dritten Ausführungsform kann eine Wiederholungsfrequenz "fa" eines zu prüfenden Signals "a" mittels eines Frequenzzählers 28 auf der Basis des von dem Referenzsignaloszillator 14 ausgegebenen Referenzsignals "h" gemessen werden. Somit kann ebenso wie bei dem Verfahren und der Vorrichtung nach der zweiten Ausführungsform die Signalwellenform "d" des zu prüfenden Signals "a" mit beliebiger Auflösungspräzision gemessen werden, während gleichzeitig die Erzeugung von Jitter begrenzt wird.

Ferner wird bei dem Verfahren und der Vorrichtung zur Wellenformmessung nach der dritten Ausführungsform ein Takt einer Wiederholungsperiode Ta (Frequenz "fa") durch Anwendung einer Taktrückgewinnungseinrichtung 29 detektiert, und ein Wiederholungstaktsignal "g" wird einem Frequenzzähler 28 zugeführt.

Dabei hat ebenso wie die in den 5B und 5C gezeigte Wellenform die Wellenform des zu prüfenden Signals "a" viele verschiedene Formen. Anders als bei der in 5A gezeigten Wellenform existiert nicht immer eine deutliche Einzelpeakwellenform in jeder Wiederholungsperiode Ta (Frequenz "fa").

Auch wenn daher die Frequenz "fa" (Wiederholungsperiode Ta) des zu prüfenden Signals "a", das eine solche Wellenform hat, von dem Frequenzzähler 28 auf der Basis des von dem Referenzsignaloszillator 14 ausgegebenen Referenzsignals "h" wiederholt direkt gezählt wird, so wird eine große Zahl von Peakwellenformen oder eine kleine Zahl von Peakwellenformen gezählt, und es besteht die Möglichkeit der Ausgabe einer fehlerhaften Wiederholungsfrequenz "fa".

Daher wird ein Takt des zu prüfenden Signals "a" unter Anwendung einer Taktrückgewinnungseinrichtung 29 reproduziert, und es wird ein Rückgewinnungstaktsignal "g" gemäß 5D erhalten, so daß auch dann, wenn das zu prüfende Signal "a" eine komplizierte Wellenform gemäß den 5B und 5C hat, die Wiederholungsfrequenz "fa" (Wiederholungsperiode Ta) des zu prüfenden Signals "a" mit hoher Präzision detektiert werden kann.

Vierte Ausführungsform

6 ist ein Blockschaltbild, das eine schematische Konfiguration einer Wellenformmeßvorrichtung zeigt, bei der eine vierte Ausführungsform des Wellenformmeßverfahrens der Erfindung angewandt wird.

In 6 sind gleiche Elemente wie bei der Wellenformmeßvorrichtung der in 4 gezeigten dritten Ausführungsform mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden nicht erneut beschrieben.

Die vierte Ausführungsform des Wellenformmeßverfahrens und der entsprechenden Vorrichtung wird in einem Fall angewandt, in dem ein Referenzsignaloszillator 14 in einem Generator 11 für ein zu prüfendes Signal enthalten ist und die Wellenformmeßvorrichtung nicht mit einem Referenzsignaloszillator 14 versehen ist.

Dabei erzeugt der in dem Generator 11 für das zu prüfende Signal enthaltene Referenzsignaloszillator 14 ein Referenzsignal "h", das eine Referenzfrequenz "fs" hat, legt dieses Referenzsignal "h" an einen Referenzsignaleingang (REF1) des Wiederholungsfrequenzsignalgenerators 12 in dem Generator 11 für das zu prüfende Signal an und legt das Signal an einen Referenzsignaleingang (REF2) des Signalgenerators in der Abtastsignal-Generatorschaltung 16 an der Wellenformmeßvorrichtung an.

Die übrige Konfiguration ist identisch mit derjenigen der Wellenformmeßvorrichtung gemäß der in 4 gezeigten dritten Ausführungsform.

Auch bei dieser vierten Ausführungsform des Wellenformmeßverfahrens und der entsprechenden Vorrichtung halten das von dem Generator 11 für das zu prüfende Signal ausgegebene zu prüfende Signal "a" und das Abtastsignal "b", das von der Abtastsignal-Generatorschaltung 16 ausgegeben wird, einen phasensynchronisierten Zustand vollkommen aufrecht, und die Wiederholungsfrequenz "fb" des Abtastsignals "b" kann unabhängig von der Wiederholungsfrequenz "fa" des zu prüfenden Signals "a" eingestellt werden. Das macht es möglich, eine vorteilhafte Wirkung zu erzielen, die im wesentlichen identisch ist mit derjenigen des Verfahrens und der Vorrichtung zur Wellenformmessung nach der in 4 gezeigten dritten Ausführungsform.

Ferner wird bei dem Verfahren und der Vorrichtung zur Wellenformmessung gemäß der vierten Ausführungsform das Referenzsignal "h" von dem Generator 11 für das zu prüfende Signal für die Abgabe des zu prüfenden Signals "a" zur Erzeugung des Abtastsignals "b" genutzt, so daß es möglich ist, die Konfiguration der gesamten Wellenformmeßvorrichtung zu vereinfachen.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf eine Konfiguration des Wellenformmeßverfahrens und der -vorrichtung gemäß der oben beschriebenen zweiten, dritten und vierten Ausführungsform beschränkt.

Beispielsweise wird bei dem Verfahren und der Vorrichtung zur Wellenformmessung gemäß der zweiten, der dritten und der vierten Ausführungsform die Wiederholungsfrequenz "fa" des zu prüfenden Signals "a", die von dem Frequenzzähler 28 gemessen wird, automatisch in dem Abtastfrequenz-Einstellbereich 20a des Steuerbereichs 19 eingestellt.

Ein Bediener liest jedoch den Meßwert (Wiederholungsfrequenz "fa") des Frequenzzählers 28 visuell ab, so daß der Bediener im Handbetrieb den Meßwert in dem Abtastfrequenz-Einstellbereich 20a des Steuerbereichs 19 einstellen kann.

Ferner wird zwar bei der ersten bis vierten Ausführungsform davon ausgegangen, daß das zu prüfende Signal "a" ein optisches Signal ist, aber das zu prüfende Signal "a" kann ein allgemeines elektrisches Signal sein.

In diesem Fall wird anstelle des elektrischen Modulators 15 vom Absorptionstyp gemäß den Ausführungsformen eine Abtastschaltung 1 verwendet, die bei einem allgemeinen elektrischen Signal gemäß 8 verwendet wird, und außerdem entfällt der Fotodetektor 21.

Wie oben beschrieben, werden bei der Wellenformmeßvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung die Wiederholungsperiode des zu prüfenden Signals und die Wiederholungsperiode des Abtastsignals durch ein gemeinsames Referenzsignal erzeugt, das vom gleichen Referenzsignaloszillator ausgegeben wird.

Auf diese Weise kann bei dem Wellenformmeßverfahren und der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung eine Wiederholungsfrequenz eines Abtastsignals zum Abtasten eines zu prüfenden Signals, das von einem zur Prüfung bestimmten Signalgenerator ausgegeben wird, unabhängig von einer Wiederholungsfrequenz eines zu prüfenden Signals beliebig vorgegeben werden, während gleichzeitig ein Abtastsignal jederzeit mit einem zu prüfenden Signal phasensynchronisiert ist. Dabei wird die Meßpräzision der Signalwellenform eines zu prüfenden Signals verbessert und erzeugter Jitter gleichzeitig deutlich eingeschränkt, und eine Signalwellenform kann mit beliebiger Auflösungsgenauigkeit gemessen werden.

Somit kann gemäß der vorliegenden Erfindung ein Wellenformmeßverfahren und eine solche Vorrichtung bereitgestellt werden, wobei die Wiederholungsperiode des zu prüfenden Signals und die Periode des Abtastsignals von einem gemeinsamen Referenzsignal erzeugt werden, so daß eine Frequenz eines Abtastsignals zum Abtasten eines zu prüfenden Signals, das von einem zum Prüfen bestimmten Generator für das zu prüfende Signal erzeugt wird, unabhängig von einer Wiederholungsfrequenz eines zu prüfenden Signals beliebig vorgegeben werden, während gleichzeitig ein Abtastsignal jederzeit mit einem gemeinsamen Referenzsignal phasensynchronisiert ist; die Meßgenauigkeit der Signalwellenform eines zu prüfenden Signals wird verbessert, während gleichzeitig das Ausmaß von erzeugtem Jitter deutlich eingeschränkt wird; und eine Signalwellenform kann mit beliebiger Auflösungsgenauigkeit gemessen werden.


Anspruch[de]
  1. Wellenformmeßverfahren zum Erzeugen eines Abtastsignals, das eine Periode hat, die länger ist als eine Wiederholungsperiode eines zu prüfenden Signals, das von einem Generator (11) für ein zu prüfendes Signal von einer Abtastsignal-Generatorschaltung (16) abgegeben wird, zum Abtasten des zu prüfenden Signals durch das Abtastsignal und zum Erhalten einer eingehüllten Wellenform des zu prüfenden Signals, so daß eine Signalwellenform des zu prüfenden Signals erhalten wird, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:

    – Anlegen eines gemeinsamen Referenzsignals von demselben Referenzsignal-Erzeugungsbereich (14) an einen Referenzsignaleingang (REF1) des Generators (11) für das zu prüfende Signal und einen Referenzsignaleingang (REF2) der Abtastsignal-Generatorschaltung (16);

    – Einstellen einer Abtastfrequenz an der Abtastsignal-Generatorschaltung (16), so daß eine gewünschte Verzögerungsdauer erhalten werden kann, die für eine Phase des zu prüfenden Signals relevant ist; und

    – Erzeugen des Abtastsignals, das eine Periode hat, die der Abtastfrequenz entspricht, auf der Basis des gemeinsamen Referenzsignals und der Abtastfrequenz in der Abtastsignal-Generatorschaltung, dadurch gekennzeichnet,

    daß eine Wiederholungsperiode des zu prüfenden Signals und eine Wiederholungsperiode des Abtastsignals auf der Basis einer Periode des gemeinsamen Referenzsignals vorgegeben werden, so daß die Wiederholungsperiode des Abtastsignals unabhängig von der Wiederholungsperiode des zu prüfenden Signals vorgegeben werden kann.
  2. Wellenformmeßvorrichtung, die folgendes aufweist:

    eine Abtastsignal-Generatorschaltung (16) zum Erzeugen eines Abtastsignals, das eine Periode hat, die länger ist als eine Wiederholungsperiode eines zu prüfenden Signals, das von einem Generator (11) für ein zu prüfendes Signal ausgegeben wird;

    einen Abtastbereich (15) zum Abtasten des zu prüfenden Signals durch ein Abtastsignal von der Abtastsignal-Generatorschaltung (16); und

    einen Datenverarbeitungsbereich (23), um eine eingehüllte Wellenform des von dem Abtastbereich (15) abgetasteten zu prüfenden Signals zu erhalten, so daß eine Signalwellenform des zu prüfenden Signals erhalten wird, wobei die Wellenformmeßvorrichtung folgendes aufweist:

    – einen Referenzsignal-Erzeugungsbereich (14) zum Anlegen eines gemeinsamen Referenzsignals an einen Referenzsignaleingang (REF1) des Generators (11) für das zu prüfende Signal und einen Referenzsignaleingang (REF2) der Abtastsignal-Generatorschaltung (16); und

    – einen Abtastfrequenz-Einstellbereich (20) zum Einstellen einer Abtastfrequenz an der Abtastsignal-Generatorschaltung (16), so daß eine gewünschte Verzögerungsdauer erhalten werden kann, die für eine Phase des zu prüfenden Signals relevant ist, dadurch gekennzeichnet,

    daß in der Abtastsignal-Generatorschaltung (16) dann, wenn das Abtastsignal, das eine Periode hat, die der Abtastfrequenz entspricht, auf der Basis des gemeinsamen Referenzsignals und der Abtastfrequenz erzeugt wird, die Wiederholungsperiode des zu prüfenden Signals und die Wiederholungsperiode des Abtastsignals auf der Basis einer Periode des gemeinsamen Referenzsignals vorgegeben werden, so daß die Wiederholungsperiode des Abtastsignals unabhängig von der Wiederholungsperiode des zu prüfenden Signals vorgegeben werden kann.
  3. Wellenformmeßvorrichtung, die folgendes aufweist:

    einen Abtastbereich (15), der einen Referenzsignaloszillator (14) hat, zum Abtasten eines zu prüfenden Signals durch ein Abtastsignal, das eine Periode hat, die länger ist als eine Wiederholungsperiode des zu prüfenden Signals, das von einem Generator (11) für das zu prüfende Signal abgeben wird, der ein zu prüfendes Signal erzeugt, das eine Wiederholungsperiode hat, die unter Verwendung eines von dem Referenzsignaloszillator (14) erzeugten Referenzsignals vorgegeben ist; und einen Datenverarbeitungsbereich (23) zum Erhalten einer eingehüllten Wellenform des von dem Abtastbereich (15) abgetasteten zu prüfenden Signals und zum Erhalten einer Signalwellenform des zu prüfenden Signals aus dieser eingehüllten Wellenform, wobei die Wellenformmeßvorrichtung folgendes aufweist:

    – eine Abtastsignal-Generatorschaltung (16), die einen Referenzsignaleingang (REF2) hat, wobei ein gemeinsames Referenzsignal, das von dem Referenzsignaloszillator (14) des Generators (11) für das zu prüfende Signal erzeugt wird, an den Referenzsignaleingang (REF2) angelegt wird; und

    – einen Abtastfrequenz-Einstellbereich (20a) zum Einstellen einer Abtastfrequenz an der Abtastsignal-Generatorschaltung (16), so daß eine gewünschte Verzögerungsdauer erhalten werden kann, die für eine Phase des zu prüfenden Signals relevant ist, dadurch gekennzeichnet,

    daß in der Abtastsignal-Generatorschaltung (16) dann, wenn das Abtastsignal, das eine Periode hat, die der Abtastfrequenz entspricht, auf der Basis des gemeinsamen Referenzsignals und der Abtastfrequenz erzeugt wird, die Wiederholungsperiode des zu prüfenden Signals und die Wiederholungsperiode des Abtastsignals auf der Basis einer Periode des gemeinsamen Referenzsignals vorgegeben werden, so daß die Wiederholungsperiode des Abtastsignals unabhängig von der Wiederholungsperiode des zu prüfenden Signals vorgegeben werden kann.
  4. Wellenformmeßvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, die ferner folgendes aufweist:

    einen Frequenzmeßbereich (28) zum Messen einer Wiederholungsfrequenz des zu prüfenden Signals auf der Basis des von dem Referenzsignaloszillator abgegebenen Referenzsignals,

    dadurch gekennzeichnet,

    daß der Meßwert der von dem Frequenzmeßbereich (28) gemessenen Wiederholungsfrequenz des zu prüfenden Signals dem Abtastfrequenz-Einstellbereich (20, 20a) zugeordnet wird.
  5. Wellenformmeßvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, die ferner folgendes aufweist:

    – einen Leistungsteiler (26), um dann, wenn das zu prüfende Signal ein optisches Signal ist, das zu prüfende Signal, welches das optische Signal ist, leistungsmäßig in zwei Wege zu teilen;

    – einen Fotodetektor (27), um ein zu prüfendes Signal, das ein durch den Leistungsteiler (26) geteiltes optisches Signal ist, in ein zu prüfendes Signal eines elektrischen Signals umzuwandeln; und

    – einen Frequenzmeßbereich (28) zum Messen einer Wiederholungsfrequenz eines von dem Fotodetektor (27) in ein elektrisches Signal umgewandelten, zu prüfenden Signals auf der Basis des von dem Referenzsignaloszillator abgegebenen Referenzsignals, dadurch gekennzeichnet,

    daß der Meßwert der von dem Frequenzmeßbereich (28) gemessenen Wiederholungsfrequenz des zu prüfenden Signals dem Abtastfrequenz-Einstellbereich (20, 20a) zugeordnet wird.
  6. Wellenformmeßvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, die ferner folgendes aufweist:

    – einen Leistungsteiler (26), um dann, wenn das zu prüfende Signal ein optisches Signal ist, das zu prüfende Signal, welches das optische Signal ist, leistungsmäßig in zwei Wege zu teilen;

    – eine Taktrückgewinnungseinrichtung (29) zum Detektieren eines Takts einer Wiederholungsperiode von einem von dem Leistungsteiler (26) geteilten, zu prüfenden Signal, so daß ein zu prüfendes Signal, welches das optische Signal ist, in ein zu prüfendes Signal eines elektrischen Signals umgewandelt wird, das die Wiederholungsfrequenz hat, und zum Abgeben des umgewandelten elektrischen Signals und

    – einen Frequenzmeßbereich (28) zum Messen einer Wiederholungsfrequenz eines von der Lichtreproduziereinrichtung (29) in ein elektrisches Signal umgewandelten, zu prüfenden Signals auf der Basis des von dem Referenzsignaloszillator abgegebenen Referenzsignals, dadurch gekennzeichnet,

    daß der Meßwert der von dem Frequenzmeßbereich gemessenen Wiederholungsfrequenz des zu prüfenden Signals dem Abtastfrequenz-Einstellbereich (20, 20a) zugeordnet wird.
  7. Wellenformmeßvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, die folgendes aufweist:

    – einen Fotodetektor (21), um dann, wenn das zu prüfende Signal ein optisches Signal ist und der Abtastbereich (15) ein elektrischer Modulator (15) vom Absorptionstyp ist, Licht eines zu prüfenden Signals eines optischen Signals zu empfangen, das mit einem Abtastsignal abgetastet wird, von dem ein zu prüfendes Signal, das das optische Signal ist, von der Abtastsignal-Generatorschaltung (16) angelegt wird, und um nach der Abtastung ein zu prüfendes Signal, das ein optisches Signal ist, in ein zu prüfendes Signal eines elektrischen Signals umzuwandeln,

    – einen Analog-Digital-Wandler (22), um ein von dem Fotodetektor (21) in ein elektrisches Signal umgewandeltes, zu prüfendes Signal in ein zu prüfendes Digitalsignal umzuwandeln, so daß das umgewandelte zu prüfende Digitalsignal dem Datenverarbeitungsbereich (23) zugeführt wird; und

    – ein Display (24) zum Umwandeln des Maßstabs einer Zeitachse der durch den Datenverarbeitungsbereich (23) erhaltenen eingehüllten Wellenform in den Maßstab eines ursprünglichen zu prüfenden Signals und zum Anzeigen des umgewandelten Maßstabs als Signalwellenform des zu prüfenden Signals.
Es folgen 7 Blatt Zeichnungen






IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

Anmelder
Datum

Patentrecherche

Patent Zeichnungen (PDF)

Copyright © 2008 Patent-De Alle Rechte vorbehalten. eMail: info@patent-de.com