特許 6959314 クロック再生回路を備えた波形観測装置及びクロック再生方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6959314

(24)【登録日】2021年10月11日

(45)【発行日】2021年11月2日

(54)【発明の名称】クロック再生回路を備えた波形観測装置及びクロック再生方法

(51)【国際特許分類】

   G01R 13/20 20060101AFI20211021BHJP

   G01R 13/28 20060101ALI20211021BHJP

   H04L 7/033 20060101ALI20211021BHJP

   H03L 7/08 20060101ALI20211021BHJP

   H04L 25/02 20060101ALI20211021BHJP

【ＦＩ】

   G01R13/20 N

   G01R13/28 L

   H04L7/033

   H03L7/08 107

   H03L7/08 210

   H04L25/02 302B

【請求項の数】4

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2019-215369(P2019-215369)

(22)【出願日】2019年11月28日

(65)【公開番号】特開2021-85778(P2021-85778A)

(43)【公開日】2021年6月3日

【審査請求日】2020年9月2日

(73)【特許権者】

【識別番号】000000572

【氏名又は名称】アンリツ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100072604

【弁理士】

【氏名又は名称】有我 軍一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100140501

【弁理士】

【氏名又は名称】有我 栄一郎

(72)【発明者】

【氏名】岸田 桂輔

(72)【発明者】

【氏名】吉野 創

【審査官】 島▲崎▼ 純一

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１９−１２８２４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−０８２４８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１４６７９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１５３９８３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｒ １３／２０

Ｇ０１Ｒ １３／２８

Ｈ０４Ｌ ７／０３３

Ｈ０３Ｌ ７／０８

Ｈ０４Ｌ ２５／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

被試験対象（２００）から出力される被測定信号を２分岐する信号分岐部（１０）と、
前記信号分岐部により分岐された一方の被測定信号の波形を、入力されるトリガ信号に基づいたタイミングで観測するサンプリングオシロスコープ（２０）と、
前記信号分岐部により分岐された他方の被測定信号から再生クロック信号を生成し、生成した前記再生クロック信号を前記トリガ信号として前記サンプリングオシロスコープに出力するクロック再生回路（３０）と、を備え、
前記クロック再生回路は、
入力される信号の電圧に応じた周波数の前記再生クロック信号を出力する電圧制御発振器（３２）と、
前記信号分岐部により分岐された他方の被測定信号の周波数特性を補正する周波数特性補正部（３６）と、
前記電圧制御発振器から出力された前記再生クロック信号と、前記周波数特性補正部により補正された被測定信号との位相差に応じた出力信号を出力する位相比較器（３３）と、
前記位相比較器の出力信号を所要のループ帯域幅で通過させて前記電圧制御発振器に入力するループフィルタ（３４）と、
前記被測定信号に対する前記周波数特性補正部の補正特性を制御する補正特性制御部（３７）と、を含み、
前記サンプリングオシロスコープは、
前記信号分岐部により分岐された一方の被測定信号の振幅特性を測定する振幅特性測定部（２３ｂ）と、
前記振幅特性測定部により測定された振幅特性に基づいて、前記被測定信号のアイ開口を広げるための周波数特性を算出する周波数特性算出部（２４）と、
前記周波数特性算出部により算出された周波数特性に応じた制御情報を前記補正特性制御部に出力する制御情報出力部（２５）と、を含み、
前記補正特性制御部は、前記制御情報出力部から出力された前記制御情報に基づいて前記周波数特性補正部の補正特性を制御することを特徴とする波形観測装置。

【請求項2】

前記周波数特性補正部は、互いに異なる補正特性を有する少なくとも１つのイコライザ（ＥＱ１〜ＥＱｎ）及び／又は少なくとも１つのフィルタ（Ｆ１〜Ｆｍ）を含んでおり、
前記補正特性制御部は、前記制御情報出力部から出力された前記制御情報に基づいて、前記被測定信号の周波数特性を補正するために用いるイコライザ又はフィルタを前記少なくとも１つのイコライザ及び／又は前記少なくとも１つのフィルタの中から選択することを特徴とする請求項１に記載の波形観測装置。

【請求項3】

前記少なくとも１つのイコライザ及び／又は前記少なくとも１つのフィルタのうちのいずれかは、可変抵抗及び可変コンデンサを含み、
前記補正特性制御部は、前記周波数特性補正部の補正特性のピーク周波数と、前記ピーク周波数における振幅補正量と、前記振幅補正量を実現するための前記可変抵抗の抵抗値及び前記可変コンデンサの容量値との対応関係を示す補正テーブル（３７ａ）を有しており、前記制御情報出力部から出力された前記制御情報に基づいて前記補正テーブルを参照して、前記可変抵抗の抵抗値と前記可変コンデンサの容量値を制御することを特徴とする請求項２に記載の波形観測装置。

【請求項4】

被試験対象（２００）から出力される被測定信号を２分岐する信号分岐ステップ（Ｓ１）と、
前記信号分岐ステップにより分岐された一方の被測定信号の波形を、入力されるトリガ信号に基づいたタイミングで観測する波形観測ステップ（Ｓ１１）と、
前記信号分岐ステップにより分岐された他方の被測定信号から再生クロック信号を生成し、生成した前記再生クロック信号を前記トリガ信号として前記波形観測ステップに出力するクロック再生ステップ（Ｓ６〜Ｓ１０）と、を含むクロック再生方法であって、
前記信号分岐ステップにより分岐された一方の被測定信号の振幅特性を測定する振幅特性測定ステップ（Ｓ３）と、
前記振幅特性測定ステップにより測定された振幅特性に基づいて、前記被測定信号のアイ開口を広げるための周波数特性を算出する周波数特性算出ステップ（Ｓ４）と、
前記周波数特性算出ステップにより算出された周波数特性に応じた制御情報を出力する制御情報出力ステップ（Ｓ５）と、
前記制御情報出力ステップから出力された前記制御情報に基づいて、周波数特性補正部（３６）の補正特性を制御する補正特性制御ステップ（Ｓ６）と、
前記周波数特性補正部によって、前記信号分岐ステップにより分岐された他方の被測定信号の周波数特性を補正する周波数特性補正ステップ（Ｓ７）と、
電圧制御発振器（３２）の出力信号と、前記周波数特性補正ステップにより補正された被測定信号との位相差に応じた出力信号を出力する位相比較ステップ（Ｓ８）と、
前記位相比較ステップの出力信号を所要のループ帯域幅で通過させて前記電圧制御発振器に入力するループフィルタステップ（Ｓ９）と、
前記電圧制御発振器によって、前記ループフィルタステップにより入力される信号の電圧に応じた周波数の前記再生クロック信号を出力する電圧制御発振ステップ（Ｓ１０）と、を含むことを特徴とするクロック再生方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、クロック再生回路を備えた波形観測装置及びクロック再生方法に関する。

【背景技術】

【0002】

次世代５Ｇモバイル通信やクラウド通信サービスの普及により、データ通信トラフィックの更なる増大が予想されている。これに伴い、そのインフラとなるデータセンタなどでは、サーバやネットワーク機器の光インタフェース化が進んでおり、光トランシーバなどの光モジュールの需要が急増している。また、ＰＡＭ４信号などの多値変調信号を用いて伝送容量を拡張することが検討されている。ＰＡＭ４信号は、０（００），１（０１），２（１０），３（１１）の４値のＰＡＭ４シンボルからなり、例えば２つの信号源から出力されたＮＲＺ信号をそれぞれＭＳＢ（Most Significant Bit）とＬＳＢ（Least Significant Bit）として足し合わせることで生成される。

【0003】

光トランシーバなどの光モジュールから出力されるＮＲＺ信号やＰＡＭ４信号などの被測定信号の品質を評価する際には、サンプリングオシロスコープによるアイパターン解析が行われる。サンプリングオシロスコープは、被測定信号に同期したトリガ信号に基づいたタイミングで被測定信号のデータを取得する。このトリガ信号は、外部の信号源から被測定信号と独立に発生させる場合もあるが、クロック再生回路を用いて被測定信号から再生することも可能である（例えば、特許文献１参照）。

【0004】

クロック再生回路の基本構成は、位相同期（Phase Locked Loop：ＰＬＬ）回路からなっている。図８に示すように、クロック再生回路７０は、入力電圧に応じた周波数の出力信号を出力する電圧制御発振器（Voltage Controlled Oscillator：ＶＣＯ）７１と、ＶＣＯ７１の出力信号を周波数変換する分周器７２と、分周器７２の出力と被測定信号との位相差に応じた信号を出力する位相比較器（Phase Detector：ＰＤ）７３と、ＰＤ７３の出力を所定のループ帯域幅で通過させてＶＣＯ７１に入力するループフィルタ７４と、を有する。

【0005】

ＰＤ７３に入力される被測定信号の周波数特性が理想的な特性から外れている（例えば、高周波成分が理想的な特性と比較して減衰している）と、被測定信号の波形の立ち上がりがＰＤ７３で検出されにくくなり、再生クロック信号のジッタ特性が悪化する。ひいては、サンプリングオシロスコープでのアイパターン解析結果において、アイ開口が狭まるなどの問題が生じる。このため、従来は、クロック再生回路に内蔵又は外付けのイコライザを設けて、固定又は可変のイコライザ特性で被測定信号の高周波成分を補正してアイ開口を大きくしていた。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特許第５２９０２１３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、適切なイコライザ特性は被測定信号に依存するため、特許文献１に開示されたような従来のサンプリングオシロスコープにおいて、クロック再生回路に入力される被測定信号の周波数特性を固定のイコライザ特性で補正する場合には、補償不足又は補償過多が起こり得るという問題があった。一方、クロック再生回路に入力される被測定信号の周波数特性を可変のイコライザ特性で補正する場合には、ユーザが手動でイコライザ特性を調整しなければならないという問題があった。

【0008】

本発明は、このような従来の課題を解決するためになされたものであって、被測定信号の波形に応じて、クロック再生回路に入力される被測定信号の周波数特性を自動的に補正して、トリガ信号のジッタ特性の悪化を抑制することができるクロック再生回路を備えた波形観測装置及びクロック再生方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記課題を解決するために、本発明に係る波形観測装置は、被試験対象から出力される被測定信号を２分岐する信号分岐部と、前記信号分岐部により分岐された一方の被測定信号の波形を、入力されるトリガ信号に基づいたタイミングで観測するサンプリングオシロスコープと、前記信号分岐部により分岐された他方の被測定信号から再生クロック信号を生成し、生成した前記再生クロック信号を前記トリガ信号として前記サンプリングオシロスコープに出力するクロック再生回路と、を備え、前記クロック再生回路は、入力される信号の電圧に応じた周波数の前記再生クロック信号を出力する電圧制御発振器と、前記信号分岐部により分岐された他方の被測定信号の周波数特性を補正する周波数特性補正部と、前記電圧制御発振器から出力された前記再生クロック信号と、前記周波数特性補正部により補正された被測定信号との位相差に応じた出力信号を出力する位相比較器と、前記位相比較器の出力信号を所要のループ帯域幅で通過させて前記電圧制御発振器に入力するループフィルタと、前記被測定信号に対する前記周波数特性補正部の補正特性を制御する補正特性制御部と、を含み、前記サンプリングオシロスコープは、前記信号分岐部により分岐された一方の被測定信号の振幅特性を測定する振幅特性測定部と、前記振幅特性測定部により測定された振幅特性に基づいて、前記被測定信号のアイ開口を広げるための周波数特性を算出する周波数特性算出部と、前記周波数特性算出部により算出された周波数特性に応じた制御情報を前記補正特性制御部に出力する制御情報出力部と、を含み、前記補正特性制御部は、前記制御情報出力部から出力された前記制御情報に基づいて前記周波数特性補正部の補正特性を制御する構成である。

【0010】

この構成により、本発明に係る波形観測装置は、被測定信号の周波数特性の情報を含む制御情報をサンプリングオシロスコープがクロック再生回路に出力し、クロック再生回路がその制御情報に基づいて被測定信号から再生クロック信号を生成するようになっている。この構成により、本発明に係る波形観測装置は、被測定信号の波形に応じて、クロック再生回路に入力される被測定信号の周波数特性を自動的に補正して、トリガ信号のジッタ特性の悪化を抑制することができる。また、本発明に係る波形観測装置は、被測定信号に対する補正特性に関する煩雑な設定作業や、それに伴う設定ミスを解消して、クロック再生回路を構成する周波数特性補正部の補正特性を適切に制御することができる。

【0011】

また、本発明に係る波形観測装置においては、前記周波数特性補正部は、互いに異なる補正特性を有する少なくとも１つのイコライザ及び／又は少なくとも１つのフィルタを含んでおり、前記補正特性制御部は、前記制御情報出力部から出力された前記制御情報に基づいて、前記被測定信号の周波数特性を補正するために用いるイコライザ又はフィルタを前記少なくとも１つのイコライザ及び／又は前記少なくとも１つのフィルタの中から選択する構成であってもよい。

【0012】

この構成により、本発明に係る波形観測装置は、補正テーブルに基づいて、互いに異なる補正特性を有する少なくとも１つのイコライザ及び／又は少なくとも１つのフィルタの中から、被測定信号の周波数特性を補正するために用いるイコライザ又はフィルタを選択するようになっている。この構成により、本発明に係る波形観測装置は、今後策定される規格に対しても、補正テーブルにおける各種の数値を更新することで対応できるなどの拡張性を有している。

【0013】

また、本発明に係る波形観測装置においては、前記少なくとも１つのイコライザ及び／又は前記少なくとも１つのフィルタのうちのいずれかは、可変抵抗及び可変コンデンサを含み、前記補正特性制御部は、前記周波数特性補正部の補正特性のピーク周波数と、前記ピーク周波数における振幅補正量と、前記振幅補正量を実現するための前記可変抵抗の抵抗値及び前記可変コンデンサの容量値との対応関係を示す補正テーブルを有しており、前記制御情報出力部から出力された前記制御情報に基づいて前記補正テーブルを参照して、前記可変抵抗の抵抗値と前記可変コンデンサの容量値を制御する構成であってもよい。

【0014】

この構成により、本発明に係る波形観測装置は、補正テーブルに基づいて、周波数特性補正部を構成する可変抵抗及び可変コンデンサの抵抗値及び容量値を自動的に切り替えることができる。この構成により、本発明に係る波形観測装置は、クロック再生回路に入力される様々なボーレートの被測定信号の周波数特性を適切に補正することができる。

【0015】

また、本発明に係るクロック再生方法は、被試験対象から出力される被測定信号を２分岐する信号分岐ステップと、前記信号分岐ステップにより分岐された一方の被測定信号の波形を、入力されるトリガ信号に基づいたタイミングで観測する波形観測ステップと、前記信号分岐ステップにより分岐された他方の被測定信号から再生クロック信号を生成し、生成した前記再生クロック信号を前記トリガ信号として前記波形観測ステップに出力するクロック再生ステップと、を含むクロック再生方法であって、前記信号分岐ステップにより分岐された一方の被測定信号の振幅特性を測定する振幅特性測定ステップと、前記振幅特性測定ステップにより測定された振幅特性に基づいて、前記被測定信号のアイ開口を広げるための周波数特性を算出する周波数特性算出ステップと、前記周波数特性算出ステップにより算出された周波数特性に応じた制御情報を出力する制御情報出力ステップと、前記制御情報出力ステップから出力された前記制御情報に基づいて、周波数特性補正部の補正特性を制御する補正特性制御ステップと、前記周波数特性補正部によって、前記信号分岐ステップにより分岐された他方の被測定信号の周波数特性を補正する周波数特性補正ステップと、電圧制御発振器の出力信号と、前記周波数特性補正ステップにより補正された被測定信号との位相差に応じた出力信号を出力する位相比較ステップと、前記位相比較ステップの出力信号を所要のループ帯域幅で通過させて前記電圧制御発振器に入力するループフィルタステップと、前記電圧制御発振器によって、前記ループフィルタステップにより入力される信号の電圧に応じた周波数の前記再生クロック信号を出力する電圧制御発振ステップと、を含む構成である。

【0016】

この構成により、本発明に係るクロック再生方法は、被測定信号の周波数特性の情報を含む制御情報に基づいて被測定信号から再生クロック信号を生成するようになっている。この構成により、本発明に係るクロック再生方法は、被測定信号の波形に応じて被測定信号の周波数特性を自動的に補正して、トリガ信号のジッタ特性の悪化を抑制することができる。また、本発明に係るクロック再生方法は、被測定信号に対する補正特性に関する煩雑な設定作業や、それに伴う設定ミスを解消して、被測定信号に対する補正特性を適切に制御することができる。

【0017】

本発明は、被測定信号の波形に応じて、クロック再生回路に入力される被測定信号の周波数特性を自動的に補正して、トリガ信号のジッタ特性の悪化を抑制することができるクロック再生回路を備えた波形観測装置及びクロック再生方法を提供するものである。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の実施形態に係る波形観測装置の構成を示すブロック図である。

【図2】本発明の実施形態に係る波形観測装置が備える信号処理部の構成を示すブロック図である。

【図3】本発明の実施形態に係る波形観測装置が備えるＦＩＲフィルタの構成図である。

【図4】本発明の実施形態に係る波形観測装置が備える周波数特性補正部の補正特性を模式的に示すグラフである。

【図5】本発明の実施形態に係る波形観測装置が備える周波数特性補正部の構成を示すブロック図である。

【図6】本発明の実施形態に係る波形観測装置が備える補正テーブルの例を示す表である。

【図7】本発明の実施形態に係る波形観測装置を用いるクロック再生方法の処理を示すフローチャートである。

【図8】従来のクロック再生回路の構成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、本発明に係るクロック再生回路を備えた波形観測装置及びクロック再生方法の実施形態について、図面を用いて説明する。

【0020】

図１に示すように、本発明の実施形態に係る波形観測装置１００は、被試験対象（Device Under Test：ＤＵＴ）２００から出力される被測定信号の波形を観測するものであって、信号分岐部１０と、サンプリングオシロスコープ２０と、クロック再生回路３０と、表示部４０と、操作部５０と、制御部６０と、を備える。

【0021】

ＤＵＴ２００が対応する伝送規格の例としては、Ethernet（登録商標）、eCPRI/RoE、CPRI、SDH/SONET、OTN、InfiniBand、Fibre Channelなどが挙げられる。ＤＵＴ２００としては、被測定信号としての電気信号又は光信号を出力するが、クロック信号は出力しないものを想定している。被測定信号は、ＤＵＴ２００自身が発生させる場合や、パルスパターン発生器（Pulse Pattern Generator：ＰＰＧ）などの外部信号源からＤＵＴ２００に入力された電気信号／光信号がＤＵＴ２００により光信号／電気信号に変換されて出力される場合などがある。被測定信号の種類としては、例えば、ＮＲＺ方式の場合にはＰＲＢＳパターンなどが挙げられる。また、ＰＡＭ４方式の場合には、ＰＲＢＳパターンやＳＳＰＲＱパターンなどが挙げられる。

【0022】

また、光信号を出力するＤＵＴ２００としては、例えば、光トランシーバが挙げられる。電気信号を出力するＤＵＴ２００としては、例えば、ＰＰＧ、光モジュールの中で使われているＤＳＰ（Digital Signal Processor）などが挙げられる。光トランシーバは、電気信号と光信号を相互に変換するためのモジュールであり、例えば、電界吸収型変調器集積レーザ（Electro-absorption Modulator integrated Laser diode：ＥＭＬ）を備えたＴＯＳＡ（Transmitter Optical Sub-Assembly）や、フォトダイオード（Photodiode）を備えたＲＯＳＡ（Receiver Optical Sub-Assembly）などの光送受信デバイスが搭載されている。

【0023】

信号分岐部１０は、ＤＵＴ２００から出力される被測定信号を２分岐するものであり、例えば、入力された被測定信号が電気信号である場合に被測定信号を２分岐するディバイダと、入力された被測定信号が光信号である場合に被測定信号を２分岐する光カプラと、を含む。なお、信号分岐部１０は、クロック再生回路３０に設けられていてもよい。

【0024】

サンプリングオシロスコープ２０は、例えばシーケンシャル・サンプリングを行うものであり、信号分岐部１０により分岐された一方の被測定信号の波形を、入力されるトリガ信号に基づいたタイミングで観測するものである。サンプリングオシロスコープ２０は、Ｏ／Ｅコンバータ２１と、識別情報取得部２２と、信号処理部２３と、周波数特性算出部２４と、制御情報出力部２５と、波形表示制御部２６と、を含む。Ｏ／Ｅコンバータ２１は、信号分岐部１０により分岐された被測定信号が光信号である場合に、被測定信号を電気信号に変換した後に信号処理部２３に出力するようになっている。

【0025】

識別情報取得部２２は、ユーザによる操作部５０を介した手動設定若しくは自動検知により、信号分岐部１０により分岐された被測定信号の種類を識別するための識別情報を取得するようになっている。例えば、識別情報取得部２２は、被測定信号の波形観測を行い、その観測結果に基づいて識別情報を自動検知により取得することができる。この識別情報は、例えば、伝送方式、パターン長、及びボーレート（Baud rate）の情報を含む。ここで、伝送方式とは、例えばＮＲＺ方式やＰＡＭ４方式を指す。

【0026】

信号処理部２３は、被試験信号の主に高周波成分の減衰を補償する信号処理を行うようになっており、図２に示すように、サンプリング部２３ａと、振幅特性測定部２３ｂと、逆特性算出部２３ｃと、逆フーリエ変換部２３ｄと、インパルス応答切出部２３ｅと、周波数特性補償部２３ｆと、を含む。

【0027】

サンプリング部２３ａは、信号分岐部１０により分岐された被測定信号を、クロック再生回路３０から入力されるトリガ信号に基づいたタイミングでサンプリングしてディジタル信号に変換するようになっている。ここで、サンプリング部２３ａは、識別情報取得部２２により取得された識別情報に基づいて、入力された被測定信号の時系列を把握してディジタル信号を生成している。

【0028】

振幅特性測定部２３ｂは、サンプリング部２３ａによりディジタル信号に変換された被測定信号の振幅特性を測定するようになっている。あるいは、振幅特性測定部２３ｂは、識別情報で識別される様々な種類の信号をあらかじめ測定することによって得られた実測値を記憶するテーブルを有し、実際の被測定信号の識別情報に対応する振幅特性のデータを当該テーブルから読み出すものであってもよい。

【0029】

逆特性算出部２３ｃは、振幅特性測定部２３ｂにより測定された被測定信号の振幅特性を入力データとし、この入力データの振幅特性の逆特性から伝達関数の逆特性を算出するようになっている。

【0030】

逆フーリエ変換部２３ｄは、逆特性算出部２３ｃにより入力データの振幅特性の逆特性から算出された伝達関数の逆特性を逆フーリエ変換してインパルス応答を算出するようになっている。

【0031】

インパルス応答切出部２３ｅは、逆フーリエ変換部２３ｄにより算出されたインパルス応答のピークを基準として所望のタップ数分のポイントを切り出すようになっている。上記インパルス応答を切り出した値は、被試験信号の周波数特性を補償するための有限インパルス応答（Finite impulse response：ＦＩＲ）フィルタのタップ係数となる。

【0032】

周波数特性補償部２３ｆは、図３に示すＦＩＲフィルタ２７を含み、インパルス応答切出部２３ｅより得られたタップ係数をＦＩＲフィルタ２７に設定することにより、サンプリング部２３ａから出力されたディジタル信号の周波数特性を補償するようになっている。

【0033】

図３に示すように、周波数特性補償部２３ｆが備えるＦＩＲフィルタ２７は、Ｎ個の遅延器２７ａと、Ｎ＋１個の乗算器２７ｂと、Ｎ個の加算器２７ｃとを備えている。図３において、ＦＩＲフィルタ２７への入力信号である被測定信号ｘ（ｎ）に対するＦＩＲフィルタ２７の出力信号、すなわち、周波数特性補償部２３ｆの出力信号ｙ（ｎ）は、下記の式（１）で表される。なお、ｎは時刻、ｈ_０，ｈ_１，...，ｈ_Ｎはタップ係数、Ｎ＋１はタップ数を表している。

【0034】

【数1】

【0035】

図１に示す周波数特性算出部２４は、振幅特性測定部２３ｂにより測定された振幅特性に基づいて、被測定信号のアイ開口を広げるための周波数特性を算出するものである。例えば、周波数特性算出部２４は、インパルス応答切出部２３ｅにより求められたタップ係数を用いて、従来より周知の方法で被測定信号のアイ開口を広げるための周波数特性を算出するようになっている。

【0036】

制御情報出力部２５は、周波数特性算出部２４により算出された周波数特性に応じた制御情報を、後述する補正特性制御部３７に出力するようになっている。制御情報出力部２５は、例えば、周波数特性算出部２４により算出された周波数特性のピーク周波数の値と、そのピーク周波数における振幅補正量の値とを制御情報としてクロック再生回路３０に出力する。あるいは、制御情報出力部２５が出力する制御情報は、周波数特性算出部２４により算出された周波数特性のデータそのものであってもよい。あるいは、制御情報出力部２５が出力する制御情報は、後述するクロック再生回路３０の周波数特性補正部３６が有する少なくとも１つのイコライザＥＱ１〜ＥＱｎ及び／又は少なくとも１つのフィルタＦ１〜Ｆｍのうち、どのイコライザ又はフィルタを選択するかを示す情報であってもよい。

【0037】

波形表示制御部２６は、信号処理部２３により信号処理された被測定信号の信号波形を、ユーザが所望する表示形態（例えば、アイパターン表示）で表示部４０に表示制御するようになっている。

【0038】

クロック再生回路３０は、信号分岐部１０により分岐された他方の被測定信号から再生クロック信号を生成し、生成した再生クロック信号をトリガ信号としてサンプリングオシロスコープ２０に出力するものであり、Ｏ／Ｅコンバータ３１と、ＶＣＯ３２と、ＰＤ３３と、ループフィルタ３４と、分周器３５と、周波数特性補正部３６と、補正特性制御部３７と、を含む。本実施形態においては、クロック再生回路３０は、例えば２５．５Ｇｂａｕｄ〜２８．２ＧｂａｕｄのＮＲＺ信号又はＰＡＭ４信号のクロック再生に対応している。

【0039】

Ｏ／Ｅコンバータ３１は、信号分岐部１０により分岐された被測定信号が光信号である場合に、被測定信号を電気信号に変換した後にＰＤ３３に出力するようになっている。ＶＣＯ３２は、ループフィルタ３４から入力される信号の電圧に応じた周波数の出力信号を出力するものであり、具体的にはループフィルタ３４の出力信号の電圧にほぼ比例した周波数の信号を再生クロック信号として出力するようになっている。ＰＤ３３は、例えば排他的論理和（ＸＯＲ）回路で構成されており、ＶＣＯ３２から出力された再生クロック信号と、後述する周波数特性補正部３６に補正された被測定信号との位相差に比例した幅の誤差信号パルスを出力信号として出力するようになっている。

【0040】

ループフィルタ３４は、例えばラグ・リードフィルタからなり、ＰＤ３３の出力信号を所要のループ帯域幅で通過させてＶＣＯ３２に入力するようになっている。ＰＤ３３の出力信号は、ループフィルタ３４により積分（平滑化）され、ＶＣＯ３２の制御電圧となる。

【0041】

分周器３５は、ＶＣＯ３２から出力された再生クロック信号を所定の周波数変換比（分周比Ｎ）で周波数変換して、ＰＤ３３に出力するようになっている。ここで、Ｎは１以上の実数である。

【0042】

周波数特性補正部３６は、信号分岐部１０により分岐された他方の被測定信号の周波数特性を補正するようになっている。周波数特性補正部３６の補正特性の一例を図４に示す。図４において、「ピーク周波数」とは、周波数特性補正部３６の補正特性において、振幅が最大になる周波数を指している。また、「振幅補正量」とは、周波数特性補正部３６の補正特性の最大振幅、すなわち、ピーク周波数における振幅を指している。

【0043】

図５に示すように、周波数特性補正部３６は、例えば、少なくとも１つのイコライザＥＱ１〜ＥＱｎ及び／又は少なくとも１つのフィルタＦ１〜Ｆｍと、少なくとも１つのイコライザＥＱ１〜ＥＱｎ及び／又は少なくとも１つのフィルタＦ１〜Ｆｍの中から被測定信号の周波数特性を補正するために用いる１つのイコライザ又はフィルタを選択するためのスイッチ３６ａと、を含んでいる。また、少なくとも１つのイコライザＥＱ１〜ＥＱｎ及び／又は少なくとも１つのフィルタＦ１〜Ｆｍのうちのいずれかは、少なくとも１つの可変抵抗及び少なくとも１つの可変コンデンサを含む、可変イコライザ、周波数可変フィルタ、又はＣＴＬＥ（Continuous Time Linear Equalizer）からなっていてもよい。可変抵抗としては、例えば、外部からのアナログＤＣ制御電圧で抵抗値が変化する可変アッテネータを用いることができる。また、可変コンデンサとしては、例えば、外部からのアナログＤＣ制御電圧で容量が変化する可変キャパシタや可変容量ダイオードを用いることができる。なお、以降の説明では、イコライザＥＱｎを可変イコライザとし、フィルタＦｍを周波数可変フィルタとする。

【0044】

補正特性制御部３７は、制御情報出力部２５から出力された制御情報に基づいて、被測定信号に対する周波数特性補正部３６の補正特性を制御するものである。ここで、制御情報出力部２５から出力される制御情報とは、既に述べたように、周波数特性算出部２４により算出された周波数特性のピーク周波数と振幅補正量、あるいは、周波数特性算出部２４により算出された周波数特性のデータである。

【0045】

補正特性制御部３７は、図６にその一例を示すように、周波数特性補正部３６が有する各イコライザＥＱ１〜ＥＱｎと各フィルタＦ１〜Ｆｍの補正特性のピーク周波数と、ピーク周波数における振幅補正量とを示す補正テーブル３７ａを有している。なお、補正テーブル３７ａは、制御情報出力部２５が有していてもよい。補正テーブル３７ａには、効果的に被測定信号のアイ開口を広げるために、各種の規格で規定されたボーレートの約１／２に相当するピーク周波数に対しての振幅補正量の値が示されている。また、可変イコライザであるイコライザＥＱｎについては、補正特性のピーク周波数と、ピーク周波数における振幅補正量と、その振幅補正量を実現するための可変抵抗の抵抗値及び可変コンデンサの容量値との対応関係が補正テーブル３７ａに示されている。同様に、周波数可変フィルタであるフィルタＦｍについては、補正特性のピーク周波数と、ピーク周波数における振幅補正量と、その振幅補正量を実現するための可変抵抗の抵抗値及び可変コンデンサの容量値との対応関係が補正テーブル３７ａに示されている。

【0046】

例えば、補正特性制御部３７は、補正テーブル３７ａを参照して、制御情報出力部２５から出力された制御情報が示す周波数特性に比較的近い補正特性を有するイコライザ又はフィルタを、少なくとも１つのイコライザＥＱ１〜ＥＱｎ及び／又は少なくとも１つのフィルタＦ１〜Ｆｍの中から選択するようにスイッチ３６ａを制御する。一方、制御情報出力部２５から出力された制御情報が示す周波数特性に比較的近い補正特性を有するイコライザ又はフィルタが、固定のイコライザＥＱ１〜ＥＱｎ−１や、固定のフィルタＦ１〜Ｆｍ−１の中にない場合には、補正特性制御部３７は、可変イコライザであるイコライザＥＱｎ、又は、周波数可変フィルタであるフィルタＦｍを選択するようにスイッチ３６ａを制御する。この場合は、補正特性制御部３７は、補正テーブル３７ａを参照して、イコライザＥＱｎ又はフィルタＦｍにおける可変抵抗の抵抗値Ｒ１，Ｒ２，・・・と可変コンデンサＣ１，Ｃ２，・・・の容量値を制御する。

【0047】

表示部４０は、例えばＬＣＤやＣＲＴなどの表示機器で構成され、波形表示制御部２６から出力された被測定信号の信号波形などの各種表示内容を表示するようになっている。さらに、表示部４０は、制御部６０から出力される制御信号に応じて、測定条件などを設定するためのボタン、ソフトキー、プルダウンメニュー、テキストボックスなどの操作対象の表示を行うようになっている。

【0048】

操作部５０は、ユーザによる操作入力を受け付けるためのものであり、例えば表示部４０に設けられたタッチパネルで構成される。あるいは、操作部５０は、キーボード又はマウスのような入力デバイスを含んで構成されてもよい。また、操作部５０は、リモートコマンドなどによる遠隔制御を行う外部制御装置で構成されてもよい。操作部５０への操作入力は、制御部６０により検知されるようになっている。例えば、操作部５０により、被測定信号の種類を識別するための識別情報や、ループ帯域幅の所要の帯域幅や、スイッチ３６ａにより選択されるイコライザ又はフィルタをユーザが任意に指定することなどが可能である。

【0049】

制御部６０は、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤなどを含むマイクロコンピュータ又はパーソナルコンピュータ等で構成され、波形観測装置１００を構成する上記各部の動作を制御する。また、制御部６０は、ＲＯＭ等に記憶された所定のプログラムをＲＡＭに移して実行することにより、識別情報取得部２２、信号処理部２３、周波数特性算出部２４、制御情報出力部２５、波形表示制御部２６、及び補正特性制御部３７の少なくとも一部をソフトウェア的に構成することが可能である。なお、識別情報取得部２２、信号処理部２３、周波数特性算出部２４、制御情報出力部２５、波形表示制御部２６、及び補正特性制御部３７の少なくとも一部は、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）などのディジタル回路で構成することも可能である。あるいは、識別情報取得部２２、信号処理部２３、周波数特性算出部２４、制御情報出力部２５、波形表示制御部２６、及び補正特性制御部３７の少なくとも一部は、ディジタル回路によるハードウェア処理と所定のプログラムによるソフトウェア処理とを適宜組み合わせて構成することも可能である。

【0050】

以下、本実施形態の波形観測装置１００を用いるクロック再生方法について、図７のフローチャートを参照しながらその処理の一例を説明する。

【0051】

まず、信号分岐部１０は、ＤＵＴ２００から出力される被測定信号を２分岐する（信号分岐ステップＳ１）。

【0052】

次に、制御部６０は、クロック再生回路３０にて初期の再生クロック信号をロックさせるための既知の初期定数をループフィルタ３４に設定する（ステップＳ２）。これにより、クロック再生回路３０は、初期定数による自走周波数にて再生クロック信号を生成する。

【0053】

次に、振幅特性測定部２３ｂは、ステップＳ１により分岐された一方の被測定信号の振幅特性を測定する（振幅特性測定ステップＳ３）。

【0054】

次に、周波数特性算出部２４は、ステップＳ３により測定された振幅特性に基づいて、被測定信号のアイ開口を広げるための周波数特性を算出する（周波数特性算出ステップＳ４）。

【0055】

次に、制御情報出力部２５は、ステップＳ４により算出された周波数特性に応じた制御情報を、クロック再生回路３０の補正特性制御部３７に出力する（制御情報出力ステップＳ５）。

【0056】

次に、補正特性制御部３７は、ステップＳ５から出力された制御情報に基づいて、周波数特性補正部３６の補正特性を制御する（補正特性制御ステップＳ６）。

【0057】

次に、周波数特性補正部３６は、ステップＳ１により分岐された他方の被測定信号の周波数特性を補正する（周波数特性補正ステップＳ７）。

【0058】

次に、ＰＤ３３は、ＶＣＯ３２の出力信号と、ステップＳ７により補正された被測定信号との位相差に応じた出力信号を出力する（位相比較ステップＳ８）。

【0059】

次に、ループフィルタ３４は、ステップＳ８の出力信号を所要のループ帯域幅で通過させてＶＣＯ３２に入力する（ループフィルタステップＳ９）。

【0060】

次に、ＶＣＯ３２は、ステップＳ９により入力される信号の電圧に応じた周波数の再生クロック信号をトリガ信号として出力する（電圧制御発振ステップＳ１０）。

【0061】

次に、サンプリングオシロスコープ２０は、ステップＳ１により分岐された一方の被測定信号の波形を、ステップＳ１０により入力されるトリガ信号に基づいたタイミングで観測する（波形観測ステップＳ１１）。

【0062】

なお、上記のステップＳ６〜Ｓ１０は、ステップＳ１により分岐された他方の被測定信号から再生クロック信号を生成し、生成した再生クロック信号をトリガ信号として波形観測ステップＳ１０に出力するクロック再生ステップを構成する。

【0063】

以上説明したように、本実施形態に係る波形観測装置１００は、被測定信号の周波数特性の情報を含む制御情報をサンプリングオシロスコープ２０がクロック再生回路３０に出力し、クロック再生回路３０がその制御情報に基づいて被測定信号から再生クロック信号を生成するようになっている。この構成により、波形観測装置１００は、被測定信号の波形に応じて、クロック再生回路３０に入力される被測定信号の周波数特性を自動的に補正して、トリガ信号のジッタ特性の悪化を抑制することができる。また、波形観測装置１００は、被測定信号に対する補正特性に関する煩雑な設定作業や、それに伴う設定ミスを解消して、クロック再生回路３０を構成する周波数特性補正部３６の補正特性を適切に制御することができる。

【0064】

また、本実施形態に係る波形観測装置１００は、補正テーブル３７ａに基づいて、互いに異なる補正特性を有する少なくとも１つのイコライザＥＱ１〜ＥＱｎ及び／又は少なくとも１つのフィルタＦ１〜Ｆｍの中から、被測定信号の周波数特性を補正するために用いるイコライザ又はフィルタを選択するようになっている。この構成により、波形観測装置１００は、今後策定される規格に対しても、補正テーブル３７ａにおける各種の数値を更新することで対応できるなどの拡張性を有している。

【0065】

また、本実施形態に係る波形観測装置１００は、補正テーブル３７ａに基づいて、周波数特性補正部３６を構成する可変抵抗及び可変コンデンサの抵抗値及び容量値を自動的に切り替えることができる。この構成により、波形観測装置１００は、クロック再生回路３０に入力される様々なボーレートの被測定信号の周波数特性を適切に補正することができる。

【符号の説明】

【0066】

１０ 信号分岐部
２０ サンプリングオシロスコープ
２２ 識別情報取得部
２３ 信号処理部
２３ａ サンプリング部
２３ｂ 振幅特性測定部
２３ｃ 逆特性算出部
２３ｄ 逆フーリエ変換部
２３ｅ インパルス応答切出部
２３ｆ 周波数特性補償部
２４ 周波数特性算出部
２５ 制御情報出力部
３０ クロック再生回路
３２ ＶＣＯ
３３ ＰＤ
３４ ループフィルタ
３６ 周波数特性補正部
３７ 補正特性制御部
３７ａ 補正テーブル
１００ 波形観測装置
２００ ＤＵＴ
ＥＱ１〜ＥＱｎ イコライザ
Ｆ１〜Ｆｍ フィルタ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】