以下、図面を参照して本発明による実施� ��態について説明する。

(第1の実施形態)
 図1は、本発明の第1の実施形態による被測� �信号の繰り返し周波数検出方法の手順を説� �するために示すフローチャートである。

 本発明による被測定信号の繰り返し周波数� ��出方法は、基本的に、被測定信号を仮のサ� ��プリング周波数Fsでサンプリングして得ら� �る信号のうち、前記仮のサンプリング周波� �Fsの1/2以下の帯域に現れる特定信号の周波数 Fhを検出する第1の段階(S11、S12)と、前記仮の� ��ンプリング周波数Fsからサンプリング時に� �波数折り返しが発生しない微小周波数δFsだ� ��変化させたサンプリング周波数で得られる� ��記特定信号の周波数変化量δFhを算出する第 2の段階(S13、S14)と、前記第2の段階 (S13、S14)� ��おける前記微小周波数δFsを分母とし、前記 特定信号の周波数変化量δFhを分子とする式(1 )により
 n=δFh/δFs                       � � …(1)
サンプル番号nを算出する第3の段階(S15)と、� �記仮のサンプリング周波数Fsと、前記仮のサ ンプリング周波数Fsに対する前記特定信号の� ��波数Fhと、前記サンプリング周波数の変化� �としての前記微小周波数δFs及び前記特定信� ��の周波数変化量δFhとに基づいて、前記被測 定信号の仮の繰り返し周波数Fx″を算出する� ��4の段階(S16)と、前記仮のサンプリング周波� ��Fsからサンプリング時に周波数折り返しが� �生するように大きく周波数dFsだけ変化させ� �サンプリング周波数で前記被測定信号を順� �にサンプリングした場合に得られる前記特� �信号の周波数変化量dFh   measを検出し、この検出された前記特定信号� �周波数変化量dFh   measと、この過程で周波数折り返しが何回発� �したかを示す前記第3の段階(S15)で算出され� �前記サンプル番号nの変化量dnとに基づいて� �前記被測定信号に周波数揺らぎが含まれて� �る状態での前記第3の段階(S15)で算出された� �記サンプル番号nに含まれている誤差分enを� �出する第5の段階(S17、S18、S19)と、前記第5の� ��階(S17、S18、S19)によって算出される前記サ� �プル番号nに含まれている誤差分enに基づい� �前記第4の段階(S16)によって算出される前記� �測定信号の仮の繰り返し周波数Fx″を補正す ることにより、前記被測定信号の正規の繰り 返し周波数Fxを算出する第6の段階(S20)とを具� ��することを特徴としている。

 具体的には、図1に示すように、まず、被 測定光信号Pが仮のサンプリング周波数Fsでサ ンプリングされる(ステップS11)。

 次に、ステップS11におけるサンプリング� ��よって得られる信号のうち、前記仮のサン� ��リング周波数Fsの1/2以下の帯域に現れる特� �信号の周波数Fhが検出される (ステップS12)� �

 ここで、ステップS11、S12は、第1の段階を 構成する。

 次に、サンプリング周波数を前記仮のサ� ��プリング周波数Fsからサンプリング時に周� �数折り返しが発生しない微小周波数δFsだけ� ��化させたサンプリング周波数Fs+δFsで前記被 測定光信号Pがサンプリングされる(ステップS 13)。

 次に、ステップS13におけるサンプリング� ��よってサンプル番号が変化しない範囲で得� ��れる前記特定信号の周波数変化量δFhが算出 される(ステップS14)。

 ここで、ステップS13、S14は、第2の段階を 構成する。

 次に、前記第2の段階(ステップS13、S14)にお� ��る前記微小周波数δFsを分母とし、前記特定 信号の周波数変化量δFhを分子とする式(1)に� �り
 n=δFh/δFs                       � � …(1)
サンプル番号nが算出される(ステップS15:第3� �段階)。

 次に、前記仮のサンプリング周波数Fsと� �前記仮のサンプリング周波数Fsに対する前記 特定信号の周波数Fhと、前記サンプリング周� ��数の変化量δFs及び前記特定信号の周波数変 化量δFhとに基づいて、前記被測定光信号Pの� ��の繰り返し周波数Fx″が算出される(ステッ� ��S16:第4の段階)。

 次に、前記仮のサンプリング周波数Fsか� �サンプリング時に周波数折り返しが発生す� �ように大きく周波数dFsだけ変化させたサン� �リング周波数で前記被測定光信号Pがサンプ� ��ングされる(ステップS17)。

 次に、ステップS17におけるサンプリング� ��よって得られる前記特定信号の周波数変化� ��dFhが測定される(ステップS18)。

 次に、ステップS18で測定された前記特定� ��号の周波数変化量dFhと、この過程で周波数� ��り返しが何回発生したかを示す前記第3の段 階(ステップS15)で算出された前記サンプル番� ��nの変化量dnとに基づいて、前記被測定光信� ��Pに周波数揺らぎが含まれている状態での前 記第3の段階(ステップS15)で算出された前記サ ンプル番号nに含まれている誤差分enが算出さ れる(ステップS19)。

 ここで、ステップS17、S18、S19は、第5の段 階を構成する。

 次に、第5の段階(ステップS17、S18、S19)に� ��って算出される前記サンプル番号nに含まれ ている誤差分enに基づいて前記第3の段階(ス� �ップS15)によって算出される前記被測定光信� ��Pの仮の繰り返し周波数Fx″を補正すること� ��より、前記被測定光信号Pの正規の繰り返し 周波数Fxが算出される(ステップS20:第6の段階) 。

 前記第1の段階(ステップS11、S12)では、前� ��被測定光信号Pを、前記仮のサンプリング周 波数としてある繰り返し周波数Fsを有するサ� ��プリング周波数にてサンプリングした場合� ��得られる信号のうち、前記ある繰り返し周� ��数Fsの1/2の以下の帯域に現れる前記特定信� �として最大レベルを示す信号の周波数Fhが検 出される。

 前記第2の段階(ステップS13、S14)では、前� ��サンプリング周波数を前記第1の段階(ステ� �プS11、S12)における前記仮のサンプリング周� ��数として前記ある繰り返し周波数Fsからサ� �プリング時に周波数折り返しが発生しない� �小周波数δFsだけ変化させて前記被測定光信� ��Pをサンプリングした場合に得られる前記特 定信号の周波数変化量δFhが検出される。

 前記第3の段階(ステップS15)では、前記第2の 段階(ステップS13、S14)における前記微小周波� ��δFsを分母とし、前記特定信号の周波数変化 量δFhを分子とする式(1)により
 n=δFh/δFs                       � � …(1)
サンプル番号nが算出される。

 前記第4の段階(ステップS16)では、前記第1の 段階(ステップS11、S12)によって検出された前� ��ある繰り返し周波数Fsの1/2の以下の帯域Fs/2� ��現れる前記特定信号として最大レベルを示� ��信号の周波数Fhと、前記2の段階(ステップS13 、S14)によって検出された前記仮のサンプリ� �グ周波数として前記ある繰り返し周波数Fsか らサンプリング時に周波数折り返しが発生し ない微小周波数δFsだけ変化させて前記被測� �信号をサンプリングした場合に得られる前� �特定信号の周波数変化量δFhに基づいて、式( 2)により
 Fx″=Fh-Fs・δFh/δFs      …(0>δFh/δFsの� �合)
 Fx″=-Fh+Fs・δFh/δFs     …(0<δFh/δFsの場 合)
                                    …(2)
前記被測定用の信号の仮の繰り返し周波数Fx� ��が算出される。

 前記第5の段階(ステップS17、S18、S19)では、� ��記サンプリング周波数を前記第1の段階(ス� �ップS11、S12)における前記仮のサンプリング� ��波数としての前記ある繰り返し周波数Fsか� �サンプリング時に周波数折り返しが発生す� �ように大きく周波数dFsだけ変化させて前記� �測定信号をサンプリングした場合に得られ� �前記特定信号の周波数変化量dfh_measが検出さ れ、式(3)により
 dFh_target=dn・(Fs+dFs)+n・dFs      …(3)
 (但し、dFh_targetは、前記サンプリング周波� �の大きな変化に伴う、前記包絡線信号の周� �数変化量の目標値であって、0~dFs/2の範囲で� ��められる任意の周波数であり、nは、前記(1) 式で算出される前記サンプル番号であり、dn� ��、前記サンプリング周波数の大きな変化に� ��う、前記サンプル番号nの変化量であって、 前記被測定信号に含まれると想定される周波 数揺らぎの範囲内において、確定することが できる範囲内となるように、前記サンプリン グ周波数の大きな変化量dFsが定められる)
前記サンプル番号nの変化量dnが算出されると 共に、前記特定信号の周波数変化量dFh_measが� ��(4)
 dFh_meas=dn・(Fs+dFs)+(n+en)・dFs   …(4)
 (但し、enは、前記サンプル番号nに含まれて いる誤差分である)
で表されるとき、前記式(3)及び(4)の差をとっ て得られる式(5)により
 en=(dFh_meas-dFh_target)/dFs      …(5)
前記サンプル番号nに含まれている誤差分enが 算出される。

 前記第6の段階(ステップS20)では、前記第5 の段階(ステップS17、S18、S19)によって算出さ� ��た前記サンプル番号nに含まれている誤差分 enを前記第3の段階(ステップS15)で算出された� ��記サンプル番号nに加算して正確なサンプル 番号n+enを得て、該n+enを前記式(2)において前� ��サンプル番号nを示すδFh/δFsとして反映させ て、前記式(2)において算出される前記被測定 信号の仮の繰り返し周波数Fx″を補正するこ� ��により、前記被測定信号の正規の繰り返し� ��波数Fxが算出される。

 図2及び図3は、以上のような本発明によ� �被測定信号の繰り返し周波数検出方法の原� �を説明するために、サンプル番号nを示すδFh /δFsが0より小(図2)と0より大(図3)とに分けて� �している。

 図2及び図3において、n・dFsは、サンプリ� ��グ周波数をdFsだけ変化させたことに伴うn番 目の高調波成分の周波数変化量を示している と共に、dn・(Fs+dFs)は周波数折り返しによる� �波数戻り量を示している。

 なお、サンプル番号nに含まれるかも知れ ない最大誤差量について考察すると、想定さ れる周波数揺らぎ量を±x[ppm]とし、各ステッ� ��で計算された被測定信号の正規の繰り返し� ��波数Fx、サンプリング周波数の変化量dFsと� �ら、nに含まれるかも知れない誤差量yは、y=� �x・Fx/dFsと見積もることができる。

 そして、この誤差量yの絶対値が1/2に満た ない場合には、計算したnの値(四捨五入した� ��)は、誤りがないと判断することができる。

 次に、サンプリング周波数の変化量dFsの� ��定可能範囲について考察する。

 この場合、サンプリング周波数をdFsだけ� ��化させると、前記特定信号の周波数は、n・ dFsだけ変化することになる。

 ここで、nに含まれるかも知れない誤差量 yを考慮に入れると、実際には、この周波数� �化の予測(n・dFs)よりも、±y・dFsだけ異なる� �能性がある。

 したがって、サンプリング周波数の変化� ��dFsの設定可能範囲としてのdFsのとり得る範� ��は、この±y・dFsを考慮した場合においても� ��ンプル番号nの変化量dnの値を確定できるも� ��であるということが条件となる。

 そして、以上のような被測定信号の繰り� ��し周波数検出方法の終了の判定については� ��nに含まれるかも知れない誤差量yの絶対値� �1/2以上であった場合には、上記ステップS17� �至S20を繰り返し行うことが必要なる。

 この場合、サンプリング周波数の変化量d Fsは、上記ステップS17乃至S20を繰り返し行う� ��に、徐々に大きくすることになるので、nに 含まれるかも知れない誤差量yの絶対値は徐� �に1/2以下に収束し、終了の判定を行うこと� �できる。

 したがって、本発明の第1の実施形態によ る被測定信号の繰り返し周波数検出方法によ れば、サンプリング周波数を仮のサンプリン グ周波数からサンプリング時に周波数折り返 しが発生しない微小量変化させてサンプリン グしたときに得られる特定信号の周波数変化 量から被測定信号の仮の繰り返し周波数を求 めると共に、サンプリング周波数を仮のサン プリング周波数からサンプリング時に周波数 折り返しが発生するように大きく周波数を変 化させたサンプリング周波数で前記被測定信 号を順次にサンプリングした場合に得られる 特定信号の周波数変化量を測定し、この測定 された特定信号の周波数変化量と、この場合 に何回周波数折り返しが発生したかを示す前 記サンプル番号の変化量とに基づいて、前記 被測定信号に周波数揺らぎが含まれている状 態での前記サンプル番号に含まれている誤差 分を算出し、このサンプル番号に含まれてい る誤差分に基づいて前記被測定信号の仮の繰 り返し周波数を補正することにより、前記被 測定信号の正規の繰り返し周波数を算出する ようにしているので、被測定信号に周波数揺 らぎが存在していたとしても、被測定信号の 波形繰り返し周波数を高精度に検出すること ができる。

(第2の実施形態)
 図4は、本発明の第2の実施形態による被測� �信号のサンプリング装置を含む波形観測シ� �テムの構成を説明するために示すブロック� �である。

 この第2の実施形態による波形観測システ ム20は、具体的には、図4に示すように、前述 した第1の実施形態による被測定信号の繰り� �し周波数検出方法のステップS11乃至S14及びS1 6を遂行するために、前述した図15に示す本願 発明者の日本国先願による被測定信号のサン プリング装置を含む波形観測システム20と同� ��のパラメータ指定部22と、演算部23と、信号 発生部24と、サンプリングパルス発生部25と� �光サンプリング部26と、特定信号周波数検出 部27と、仮の繰り返し周波数算出部(図15では� ��繰り返し周波数算出部)28とを有している。

 また、この第2の実施形態による波形観測 システム20は、具体的には、図4に示すように 、前述した第1の実施形態による被測定信号� �繰り返し周波数検出方法のステップS15及びS1 7乃至S20遂行するために、前述した図15に示す 本願発明者の日本国先願による被測定信号の サンプリング装置を含む波形観測システム20� ��は見られない特定信号の周波数変化量検出� ��30と、サンプル番号誤差分算出部31と、正規 の繰り返し周波数算出部32と、サンプル番号� ��出部33と、制御部34とを有している。

 ここで、制御部34は、この第2の実施形態� ��よる波形観測システム20全体の後述するよ� �な所定の動作を制御するために備えられて� �るものである。

 なお、図4において、前述した図15と同様� ��構成される部分については、同一の参照符� ��を付してそれらの説明を省略し、以下では� ��15では説明されなかった部分について説明� �るものとする。

 パラメータ指定部22は、図示しない操作� �の操作等によって、被測定光信号Pの波形の� ��り返し周期Txとサンプリングのオフセット� �延時間δTに対応する情報を指定するための� �のであり、前記手動設定モードのときには� �正確な繰り返し周期Txを指定すると共に、自 動設定モードの場合には、その概略値Tx″を� ��定するか、あるいは何も指定しない。

 なお、この指定情報は、周期値だけでな� ��、それに対応した周波数値であってもよい� ��共に、予め設定されている値から一つを指� ��する番号等の情報であってもよい。

 また、信号の周期と周波数とは、その一� ��が決まれば他方が一義的に特定されるので� ��「周期」及びその関係を「周波数」及びそ� ��関係に置き換えたものや、逆に「周波数」� ��びその関係を「周期」及びその関係に置き� ��えたものも含まれるものとする。

 演算部23は、パラメータ指定部22によって 指定された情報または後述する仮の繰り返し 周波数算出部28によって得られた情報に基づ� ��て、被測定信号の繰り返し周期Tx(またはそ� ��概略値)の整数(N)倍に対してオフセット遅延 時間δTだけ差のあるサンプリング周期Ts(サン プリング周波数Fs)を算出する。

 この演算部23は、算出したサンプリング� �期で観測対象の波形の1周期分のデータをδT� ��分解能で得るのに必要な時間をトリガ周期T g(周波数Fg)として算出する。

 すなわち、仮のサンプリング周波数Fs(=1/Ts)� ��、Ts=N・Tx+δTの関係から、
 Fs=Fx/(N+Fx・δT)
の演算によって求められる。

 また、トリガ周波数Fgは、前記したように� �
 Fg=mod[Fx,Fs]=Fs・Fx・δT
の演算によって得られる。

 例えば、Fx=1GHz、δT=0.1ps、サンプリング周波 数Fsの設定可能範囲を10MHz±1kHzとすると、
 10 ⁹ /(N+10 ⁹ ・0.1×10 ^-12 )
が、9.999MHzから10.001MHzの範囲に入る整数Nを求 め、そのNについてFs=Fx/(N+Fx・δT)を満たす周� �数Fsを求めればよく、上記数値例では、N=100� ��Fs=9.99999MHzが得られる。

 また、
 Fx/Fs=N+Fx・δT
であるから、FxをFsで割った余りをDとすれば� ��
 D/Fs=Fx・δT(<1)
と表すことができる。

 よって、余りDは、
 D=Fs・Fx・δT
となる。

 したがって、上記数値例のトリガ周波数Fg� �、
 Fg=9.99999×10 ⁶ ・1×10 ⁹ ・0.1×10 _-12
   =9.99999×10 ² (Hz)
となる。

 信号発生部24は、演算部23で算出されたサ ンプリング周波数Fsのクロック信号C、後述す る光サンプリングパルス発生部25で幅の狭い� ��ルス光を生成させるために必要な高い周波� ��の信号U及び周波数Fgのトリガ用信号Gを生成 して出力する。

 この信号発生部24の構成は任意であり、� �えば、安定で精度の高い基準信号(例えば、1 GHz±1MHz)を逓倍して信号Uを生成し、その信号U を分周して上記クロック信号Cおよびトリガ� �信号Gを発生するように構成されている。

 光サンプリングパルス発生部25は、信号� �生部24が出力するクロック信号Cと等しい周� �の光サンプリングパルスPsを発生する。

 この光サンプリングパルス発生部25が発� �する光サンプリングパルスPsのパルス幅は、 サンプリングの時間分解能の上限を決定する ものであり、パルス幅が狭い程、高い時間分 解能でサンプリングを行なうことができる。

 この狭い光サンプリングパルスを得るた� ��に、光サンプリングパルス発生部25は、例� �ば、図5に示しているように、光源25aから出� ��される連続光CWを変調器25bに入射して信号U� ��変調して、図6の(a)に示すように比較的狭い 幅のパルス光Paを信号Uの周期Tuで生成し、そ� ��パルス光Paを間引手段25cに入力する。

 間引部25cは、クロック信号Cの周期で短時 間だけオンする光スイッチを有し、図6の(b)� �示すようにクロック信号Cの周期Tsのパルス� �Pbを出力する。

 このパルス光Pbは自動利得制御型のファ� �バアンプリファイヤ25dに入力され、適正な� �度のパルス光Pb″に増幅されて分散減少ファ イバ25eに入射される。

 この適正な強度のパルス光Pb″を受けた� �散減少ファイバ25eからは、図6の(c)に示すよ� ��に幅が狭い(例えば、0.1ps以下)の光サンプリ ングパルスPsが周期Tsで出射される。

 なお、この光サンプリングパルス発生部2 5から出射される光サンプリングパルスPsは、 クロック信号Cに同期するように設定されて� �る。

 そして、この実施形態では、光サンプリ� ��グパルス発生部25は、制御部34の制御によっ て信号発生部24からの前記クロック信号Cに同 期し、前記指定に応じた第1乃至第3のサンプ� ��ング周波数として仮のサンプリング周波数F sを有する第1のサンプリングパルス、前記仮� ��サンプリング周波数Fsからサンプリング時� �周波数折り返しが発生しない微小周波数δFs� ��け変化させたサンプリング周波数を有する� ��2のサンプリングパルス及び前記仮のサンプ リング周波数Fsからサンプリング時に周波数� ��り返しが発生するように大きく周波数dFsだ� ��変化させたサンプリング周波数を有する第3 のサンプリングパルスを選択的に発生するよ うになされている。

 この場合、選択的に発生される第1乃至第 3のサンプリングパルスとしての光サンプリ� �グパルスPsは、光サンプリング部26に入射さ� ��る。

 光サンプリング部26は、例えば、図7に示� ��ているように、光ミキサ26aと光電変換器26b� ��からなり、入力端子21aから入力される光信� ��Pと光サンプリングパルスPsとを光ミキサ26a� ��入力して、被測定光信号Pを光サンプリング パルスPsでサンプリングし、そのサンプリン� ��によって得られたパルス光Poを光電変換器26 bによって電気のパルス信号Eoに変換して出力 する。

 特定信号周波数検出部27は、制御部34の制 御によって後述の繰り返し周波数算出部28と� ��に自動設定モードが指定されたときに動作� ��、光サンプリング部28から第1のサンプリン� ��パルスでサンプリングされて出力されるパ� ��ス信号Eoを受け、そのパルス信号Eoに含まれ る信号成分のうち、サンプリング周波数の1/2 以下の帯域に現れる特定信号の周波数Fhを検� ��する。

 この特定信号周波数検出部27は、例えば� �図8に示すように、パルス信号EoをA/D変換器27 aに入力してデジタル値に変換し、そのデジ� �ル値列に対して、デジタルフィルタ27bによ� �、サンプリング周波数の1/2以下の帯域制限� �理を行い、さらに演算処理部27cにより、FFT(� ��速フーリェ変換)演算等の処理を行って、例 えば、レベルが最も高い信号成分を特定信号 とし、その周波数Fhを求める。

 仮の繰り返し周波数算出部28は、自動設� �モードが指定された場合に、制御部34の制御 によって信号発生部24を制御し、被測定光信� ��Pに対するサンプリング周波数として仮のサ ンプリング周波数Fsを微小周波数δFsだけ変化 させた第2のサンプリングパルスでサンプリ� �グされて出力される特定信号の周波数変化� �δFhを求め、その変化量に基づいて、被測定� ��信号Pの仮の繰り返し周波数Fx″を求め、こ� ��を演算部23に設定する。

 特定信号周波数変化量検出部30は、サンプ� �ング部26によって被測定信号をサンプリング パルス発生部25からの前記第3のサンプリング パルスでサンプリングした場合に得られる特 定信号の周波数変化量dFh   measを検出する。

 サンプル番号誤差分算出部31は、特定信号� �波数変化量検出部30によって検出された前記 特定信号の周波数変化量dFh   measと、この過程で何回周波数折り返しが何� �発生したかを示す前記サンプル番号nの変化� ��dnとに基づいて、前記被測定信号に周波数� �らぎが含まれている状態での前記サンプル� �号nに含まれている誤差分enを算出する。

 正規の繰り返し周波数算出部32は、サン� �ル番号誤差分算出部31によって算出される前 記サンプル番号nに含まれている誤差分enに基 づいて前記仮の繰り返し周波数算出部28によ� ��て算出される前記被測定信号の仮の繰り返� ��周波数Fx″を補正することにより、前記被� �定信号の正規の繰り返し周波数Fxを算出する 。

 サンプル番号算出部33は、仮の繰り返し周� �数算出部28で用いる前記微小周波数δFsを分� �とし、前記仮の繰り返し周波数算出部28で用 いる前記周波数変化量δFhを分子とする式(1)� �より
 n=δFh/δFs                       � � …(1)
サンプル番号nを算出する。

 そして、本発明による被測定信号のサンプ� ��ング装置は、基本的には、被測定信号を入� ��するための入力端子21aと、指定に応じた第1 乃至第3のサンプリング周波数のクロック信� �を選択的に生成する信号発生部24と、前記信 号発生部24からの前記クロック信号に同期し� ��前記指定に応じた第1乃至第3のサンプリン� �周波数として仮のサンプリング周波数を有� �る第1のサンプリングパルス、前記仮のサン� ��リング周波数Fsからサンプリング時に周波� �折り返しが発生しない微小周波数δFsだけ変� ��させたサンプリング周波数を有する第2のサ ンプリングパルス及び前記仮のサンプリング 周波数Fsからサンプリング時に周波数折り返� ��が発生するように大きく周波数dFsだけ変化� ��せたサンプリング周波数を有する第3のサン プリングパルスを選択的に発生するサンプリ ングパルス発生部25と、前記被測定信号を前� ��サンプリングパルス発生部25からの第1乃至� ��3の前記サンプリングパルスによって選択的 にサンプリングするサンプリング部26と、前� ��サンプリング部26によって前記被測定用の� �号を前記サンプリングパルス発生部25からの 前記第1のサンプリングパルスでサンプリン� �した場合に得られる信号のうち、前記仮の� �ンプリング周波数Fsの1/2以下の帯域に現れる 特定信号の周波数Fhを検出する特定信号周波� ��検出部27と、前記サンプリング部26によって 前記被測定信号を前記サンプリングパルス発 生部25からの前記第2のサンプリングパルスで サンプリングしたときに前記特定信号周波数 検出部27によって検出される前記特定信号の� ��波数変化量δFhを算出する周波数変化量算出 部29と、前記サンプリングパルス発生部25に� �る前記仮のサンプリング周波数Fsと、前記サ ンプリング周波数の変化量としての前記微小 周波数δFsと、前記特定信号周波数検出部27に よって検出される前記仮のサンプリング周波 数Fsに対する前記特定信号の周波数Fh及び前� �周波数変化量算出部29によって算出される前 記特定信号の周波数変化量δFhとに基づいて� �前記被測定信号の仮の繰り返し周波数Fx″を 算出する仮の繰り返し周波数算出部28と、前� ��仮の繰り返し周波数算出部28で用いる前記� �小周波数δFsを分母とし、前記仮の繰り返し� ��波数算出部28で用いる前記周波数変化量δFh� ��分子とする式(1)により
 n=δFh/δFs                       � � …(1)
サンプル番号nを算出するサンプル番号算出� �33と、前記サンプリング部26によって前記被� ��定信号を前記サンプリングパルス発生部25� �らの前記第3のサンプリングパルスで順次に� ��ンプリングした場合に得られる特定信号の� ��波数変化量dFhを検出する特定信号周波数変� ��量検出部30と、前記特定信号周波数変化量� �出部30によって測定された前記特定信号の周 波数変化量dFhと、この過程で何回周波数折り 返しが何回発生したかを示す前記サンプル番 号算出部33によって算出される前記サンプル� ��号nの変化量dnとに基づいて、前記被測定信� ��に周波数揺らぎが含まれている状態での前� ��サンプル番号nに含まれている誤差分enを算� ��するサンプル番号誤差分算出部31と、前記� �ンプル番号誤差分算出部31によって算出され る前記サンプル番号nに含まれている誤差分en に基づいて前記仮の繰り返し周波数算出部28� ��よって算出される前記被測定信号の仮の繰� ��返し周波数Fx″を補正することにより、前� �被測定信号の正規の繰り返し周波数Fxを算出 する正規の繰り返し周波数算出部32とを具備� ��ることを特徴とする。

 前記特定信号周波数検出部27は、前記信� �発生部24に対し、前記指定に応じた第1のサ� �プリング周波数としてある繰り返し周波数Fs を有する仮のサンプリング周波数を指定する ことにより前記サンプリングパルス発生部25� ��ら前記仮のサンプリング周波数を有する第1 のサンプリングパルスを発生させると共に、 前記サンプリング部26によって、前記被測定� ��号を、前記仮のサンプリング周波数を有す� ��前記第1のサンプリングパルスにてサンプリ ングした場合に得られる信号のうち、前記あ る繰り返し周波数Fsの1/2以下の帯域Fs/2に現れ る特定信号の周波数Fhを検出する。

 前記周波数変化量算出部29は、前記信号� �生部24に対し、前記指定に応じた第2のサン� �リング周波数として前記ある繰り返し周波� �Fsからサンプリング時に周波数折り返しが発 生しない微小周波数δFsだけ変化させた周波� �を有するサンプリング周波数を指定するこ� �により前記サンプリングパルス発生部25から 前記第2のサンプリングパルスを発生させる� �共に、前記サンプリング部26によって、前記 第2のサンプリングパルスで前記被測定信号� �サンプリングした場合に得られる特定信号� �周波数変化量δFhを算出する。

 前記仮の繰り返し周波数算出部28は、前記� �ンプリングパルス発生部25による前記仮のサ ンプリング周波数Fsと、前記サンプリング周� ��数の変化量としての前記微小周波数δFsと、 前記特定信号周波数検出部27によって検出さ� ��る前記仮のサンプリング周波数Fsに対する� �記特定信号の周波数Fh及び前記周波数変化量 算出部29によって算出される前記特定信号の� ��波数変化量δFhとに基づいて、式(2)により
 Fx″=Fh-Fs・δFh/δFs      …(0>δFh/δFsの� �合)
 Fx″=-Fh+Fs・δFh/δFs     …(0<δFh/δFsの場 合)
                                    …(2)
前記被測定信号の仮の繰り返し周波数Fx″を� ��出する。

 前記特定信号周波数変化量検出部30は、前� �信号発生部24に対し、前記指定に応じた第3� �サンプリング周波数として前記ある繰り返� �周波数Fsからサンプリング時に周波数折り返 しが発生するように大きく周波数dFsだけ変化 させた周波数を有するサンプリング周波数を 指定することにより前記サンプリングパルス 発生部25から前記第3のサンプリングパルスを 発生させると共に、前記サンプリング部26に� ��って、前記被測定信号を前記第3のサンプリ ングパルスで順次にサンプリングした場合に 得られる前記特定信号の周波数変化量dFh_meas� ��検出し、式(3)により
 dFh_target=dn・(Fs+dFs)+n・dFs      …(3)
 (但し、dFh_targetは、前記サンプリング周波� �の大きな変化に伴う、前記特定信号の周波� �変化量の目標値であって、0~dFs/2の範囲で定� ��られる任意の周波数であり、nは、前記サン プル番号算出部33によって算出される前記サ� ��プル番号であり、dnは、前記サンプリング� �波数の大きな変化に伴う、前記サンプル番� �nの変化量であって、前記被測定信号に含ま� ��ると想定される周波数揺らぎの範囲内にお� ��て、確定することができる範囲内となるよ� ��に、前記サンプリング周波数の大きな変化� ��dFsが定められる)
前記サンプル番号nの変化量dnを算出する。

 前記サンプル番号誤差分算出部31は、前記� �定信号周波数変化量検出部30によって検出さ れる前記特定信号の周波数変化量dFh_measが式( 4)
 dFh_meas=dn・(Fs+dFs)+(n+en)・dFs   …(4)
 (但し、enは、前記サンプル番号nに含まれて いる誤差分である)
で表されるとき、前記式(3)及び(4)の差をとっ て得られる式(5)により
 en=(dFh_meas-dFh_target)/dFs      …(5)
前記サンプル番号nに含まれている誤差分enを 算出する。

 前記正規の繰り返し周波数算出部32は、� �記サンプル番号誤差分算出部31によって算出 された前記サンプル番号nに含まれている誤� �分enを前記サンプル番号算出部33によって算� ��された前記サンプル番号nに加算して正確な サンプル番号n+enを得て、該n+enを前記式(2)に� ��いて前記サンプル番号nを示すδFh/δFsとして 反映させて、前記式(2)において算出される前 記被測定信号の仮の繰り返し周波数Fx″を補� ��することにより、前記被測定信号の正規の� ��り返し周波数Fxを算出する。

 演算部23は、前記正規の繰り返し周波数� �出部32によって算出された前記正規の繰り返 し周波数Fxに対応する繰り返し周期Txの整数� �に対して所定のオフセット遅延時間δTだけ� �のある周期Tsに対応する周波数Fsを前記被測� ��用の信号に対する正規のサンプリング周波� ��として算出し、この算出された正規のサン� ��リング周波数を前記信号発生部24に指定す� �ことにより、前記サンプリングパルス発生� �25から前記第1乃至第3のサンプリングパルス� ��代えて前記正規のサンプリング周波数を有� ��るサンプリングパルスを発生させて、前記� ��ンプリング部26によって前記被測定信号を� �記正規のサンプリング周波数を有するサン� �リングパルスでサンプリングすることを可� �とするために、備えられている。

 そして、サンプリング部26によって被測� �信号を正規のサンプリング周波数Fsを有する サンプリングパルスでサンプリングされて出 力されるパルス信号Eoは、前述した図15の説� �と同様にしてデジタルオシロスコープ60に取 り込まれて表示される。

 すなわち、本発明の被測定信号のサンプ� ��ング装置及び波形観測システムにおいては� ��上記第1の実施形態による被測定信号の周波 数検出方法を用いて、周波数未知の被測定用 の信号に対するサンプリング周波数の設定を 正確に行うことにより、被測定信号に周波数 揺らぎが存在していたとしても、被測定信号 を高精度にサンプリングすることができると 共に、被測定信号の波形観測を高精度に行う ことができる。

(第3の実施形態)
 図9は、本発明の第3の実施形態による被測� �信号のサンプリング装置を含む波形観測シ� �テムの構成を説明するために示すブロック� �である。

 この第3の実施形態による被測定信号のサ ンプリング装置を含む波形観測システム40は� ��上記第2の実施形態による波形観測システム 20を構成するサンプリング装置21とデジタル� �シロスコープ60の機能とを共通の筐体内に収 容して一体化した構成となされている。

 具体的には、この第3の実施形態による被 測定信号のサンプリング装置を含む波形観測 システム40は、前記した図4のサンプリング装 置21の各構成要素の他に、A/D変換器43、デー� �取得制御部44、波形データメモリ45、表示制� ��部46、表示器47および観測モード指定部48を� ��えている。

 A/D変換器43は、光サンプリング部26から出 力されるパルス信号Eoに対するA/D変換処理を� ��クロック信号C(またはクロック信号Cに同期� ��たより高速のクロック信号でもよい)を受け る毎に行い、そのA/D変換処理によって得られ たパルス信号Eoのピーク値のデータDpをデー� �取得制御部44に出力する。

 データ取得制御部44は、トリガ用信号Gの� ��ち上がり(または立ち下がり)タイミングか� �、波形データメモリ45に対するデータDpの書� ��込みをクロック信号Cに同期して開始し、所 定数のデータの書き込みが終了すると、次に トリガ用信号Gの立ち上がるまで待機すると� �う動作を繰り返す。

 なお、波形データメモリ45に書き込むデ� �タの数は、後述する表示器47に表示される時 間軸の表示ポイント数に対応する。

 表示制御部46は、表示器47と共に波形表示 部を形成するものであり、時間軸と電圧軸と からなる座標画面を表示器47に表示させ、波� ��データメモリ45に記憶された一連のデータDp を読み出して、座標画面上にプロット表示し て、その読み出した一連のデータDpに対応す� ��波形を表示する。

 なお、この表示制御部46は、観測モード� �定部48によって指定された観測モードに応じ て、波形データメモリ45に記憶されたデータD pに対する加工処理及び表示処理を行う。

 すなわち、パーシステンスモードが指定� ��れた場合、波形データメモリ45に記憶され� �一連のデータDpの残像を残す状態で波形表示 し、平均化モードが指定された場合、波形デ ータメモリ45に記憶された一連のデータDpを� �定組求めて、その平均化処理を行い、その� �均化処理で得られた一連のデータを重ねて� �形として表示する。

 このように構成された波形観測システム4 0の動作は、前記波形観測システム20と同様で あり、被測定光信号の繰り返し周波数を正確 に求め、被測定光信号の繰り返し周波数に周 波数揺らぎが存在していても、その繰り返し 周波数に対応したサンプリング周波数とトリ ガ周波数が設定されるので、繰り返し周波数 が未知あるいは概略値しか分からない波形で あっても、安定に表示させることができる。

 なお、被測定信号の波形の情報を単発的� ��取得して表示する場合には、上記のように� ��期的なトリガ用信号Gを生成する必要がなく 、例えば、手動のトリガ操作に応じて1回だ� �立ち上がるトリガ用信号Gを出力すればよい� ��

 そして、サンプリング周波数を変えて被� ��定信号をサンプリングすることにより、被� ��定光信号の繰り返し周波数に周波数揺らぎ� ��存在していても、前記と同様に被測定光信� ��の正規の繰り返し周波数を求めることがで� ��、その正確な繰り返し周波数に正しく対応� ��たサンプリング周波数を設定して、上記ト� ��ガ操作を行うことにより、被測定信号の波� ��を正確に表示させることができる。

 また、上記した波形観測システム40のよ� �に表示機能を有している場合、被測定信号� �スペクトラムを表示することも可能である� �

 この場合、特定信号周波数検出部27が、� �ンプリング周波数の1/2以下の帯域に現れる� �数の特定信号の周波数とレベルをそれぞれ� �出して、仮の繰り返し周波数算出部28に出力 する。

 また、仮の繰り返し周波数算出部28が、� �定信号周波数検出部27によって検出された複 数の特定信号についての各周波数変化量に基 づいて、被測定信号に含まれる複数の周波数 成分のスペクトラムを求め、これを図9に破� �で示すように正規の繰り返し周波数算出部32 を介して波形表示制御部46に出力する。

 波形表示制御部46は、自動設定モードが� �定されているときに、仮の繰り返し周波数� �出部28から正規の繰り返し周波数算出部32を� ��して得られるスペクトラムを表示器47の周� �数軸上に表示する。

 また、前記した各波形観測システム20、40 は、光信号を光パルスでサンプリングするO/O サンプリング方式に代えて、電気信号を光パ ルスでサンプリングするE/Oサンプリング方式 についても本発明を同様に適用することがで きる。

 本発明の第3実施形態による被測定信号の波 形観測システムは、基本的には、被測定信号 を入力するための入力端子21aと、指定に応じ た第1乃至第3のサンプリング周波数及び指定� ��応じた第4のサンプリング周波数のクロック 信号を選択的に生成する信号発生部24と、前� ��信号発生部24からの前記クロック信号に同� �し、前記指定に応じた第1乃至第3のサンプリ ング周波数として仮のサンプリング周波数Fs� ��有する第1のサンプリングパルス、前記仮の サンプリング周波数Fsからサンプリング時に� ��波数折り返しが発生しない微小周波数δFsだ け変化させたサンプリング周波数を有する第 2のサンプリングパルス、前記仮のサンプリ� �グ周波数Fsからサンプリング時に周波数折り 返しが発生するように大きく周波数dFsだけ変 化させたサンプリング周波数を有する第3の� �ンプリングパルス及び前記指定に応じた第4� ��サンプリング周波数を有する第4のサンプリ ングパルスを選択的に発生するサンプリング パルス発生部25と、前記被測定信号を前記サ� ��プリングパルス発生部25からの前記第1乃至� ��3のサンプリングパルス及び第4のサンプリ� �グパルスによって選択的にサンプリングす� �サンプリング部26と、前記サンプリング部26� ��よって前記被測定信号を前記サンプリング� ��ルス発生部25からの前記第1のサンプリング� ��ルスでサンプリングして得られた信号のう� ��、前記仮のサンプリング周波数Fsの1/2以下� �帯域に現れる特定信号の周波数Fhを検出する 特定信号周波数検出部27と、前記サンプリン� ��部26によって前記被測定信号を前記サンプ� �ングパルス発生部25からの前記第2のサンプ� �ングパルスでサンプリングしたときに得ら� �る前記特定信号の周波数変化量δFhを算出す� ��周波数変化量算出部29と、前記サンプリン� �パルス発生部25による前記仮のサンプリング 周波数Fsと、前記サンプリング周波数の変化� ��としての前記微小周波数δFsと、前記特定信 号周波数検出部27によって検出される前記仮� ��サンプリング周波数Fsに対する前記特定信� �の周波数Fh及び前記周波数変化量算出部29に� ��って算出される前記特定信号の周波数変化� ��δFhとに基づいて、前記被測定信号の仮の繰 り返し周波数Fx″を算出する仮の繰り返し周� ��数算出部28と、前記仮の繰り返し周波数算� �部28で用いる前記微小周波数δFsを分母とし� �前記仮の繰り返し周波数算出部28で用いる前 記周波数変化量δFhを分子とする式(1)により
 n=δFh/δFs                       � � …(1)
サンプル番号nを算出するサンプル番号を算� �部33と、前記サンプリング部26によって前記� ��測定信号を前記サンプリングパルス発生部2 5からの前記第3のサンプリングパルスでサン� ��リングした場合に得られる前記特定信号の� ��波数変化量dFhを検出する特定信号周波数変� ��量検出部30と、前記特定信号周波数変化量� �出部30によって検出された前記特定信号の周 波数変化量dFhと、この過程で何回周波数折り 返しが何回発生したかを示す前記サンプル番 号を算出部33によって算出された前記サンプ� ��番号nの変化量dnとに基づいて、前記被測定� ��号に周波数揺らぎが含まれている状態での� ��記サンプル番号nに含まれている誤差分enを� ��出するサンプル番号誤差分算出部31と、前� �サンプル番号誤差分算出部31によって算出さ れる前記サンプル番号nに含まれている誤差� �enに基づいて前記仮の繰り返し周波数算出部 28によって算出される前記被測定信号の仮の� ��り返し周波数Fx″を補正することにより、� �記被測定信号の正規の繰り返し周波数Fxを算 出する正規の繰り返し周波数算出部32と、前� ��正規の繰り返し周波数算出部32によって算� �された前記正規の繰り返し周波数Fxに対応す る繰り返し周期Txの整数倍に対して所定のオ� ��セット遅延時間δTだけ差のある周期Tsに対� �する周波数Fsを前記被測定信号に対する正規 のサンプリング周波数として算出し、この算 出された正規のサンプリング周波数Fsを前記� ��4のサンプリング周波数として前記信号発生 部24に指定することにより、前記サンプリン� ��パルス発生部25からの前記第4のサンプリン� ��パルスを発生させると共に、前記サンプリ� ��グ部26により前記被測定信号を前記第4のサ� ��プリングパルスでサンプリングさせる演算� ��23と、前記サンプリング部26から前記第4の� �ンプリングパルスでサンプリングされて出� �される信号をデジタルの波形データに変換� �て出力するアナログ/デジタル(A/D)変換器43と 、前記A/D変換器43から出力される前記波形デ� ��タを記憶するための波形データメモリ45と� �前記A/D変換器43から出力される前記波形デー タを前記信号発生部24からの前記クロック信� ��に同期して前記波形データメモリ45に書き� �むデータ取得制御部44と、前記波形データメ モリ45に記憶された一連の波形データを読み� ��して表示部46の時間軸上に前記オフセット� �延時間に対応する間隔で表示する表示制御� �46とを具備することを特徴としている。

 前記特定信号周波数検出部27は、前記信� �発生部24に対し、前記指定に応じた第1のサ� �プリング周波数としてある繰り返し周波数Fs を有する仮のサンプリング周波数を指定する ことにより前記サンプリングパルス発生部25� ��ら前記仮のサンプリング周波数を有する第1 のサンプリングパルスを発生させると共に、 前記サンプリング部26によって、前記被測定� ��号を、前記仮のサンプリング周波数を有す� ��前記第1のサンプリングパルスにてサンプリ ングした場合に得られる信号のうち、前記あ る繰り返し周波数Fsの1/2以下の帯域Fs/2に現れ る特定信号の周波数Fhを検出する。

 前記周波数変化量算出部29は、前記信号� �生部24に対し、前記指定に応じた第2のサン� �リング周波数として前記ある繰り返し周波� �Fsからサンプリング時に周波数折り返しが発 生しない微小周波数δFsだけ変化させた周波� �を有するサンプリング周波数を指定するこ� �により前記サンプリングパルス発生部25から 前記第2のサンプリングパルスを発生させる� �共に、前記サンプリング部26によって、前記 第2のサンプリングパルスで前記被測定信号� �サンプリングした場合に得られる前記特定� �号の周波数変化量δFhを算出する。

 前記仮の繰り返し周波数算出部28は、前記� �ンプリングパルス発生部25による前記仮のサ ンプリング周波数Fsと、前記サンプリング周� ��数の変化量としての前記微小周波数δFsと、 前記特定信号周波数検出部27によって検出さ� ��る前記仮のサンプリング周波数Fsに対する� �記特定信号の周波数Fh及び前記周波数変化量 算出部29によって算出される前記特定信号の� ��波数変化量δFhとに基づいて、式(2)により
 Fx″=Fh-Fs・δFh/δFs      …(0>δFh/δFsの� �合)
 Fx″=-Fh+Fs・δFh/δFs     …(0<δFh/δFsの場 合)
                                    …(2)
前記被測定信号の仮の繰り返し周波数Fx″を� ��出する。

 前記特定信号周波数変化量検出部30は、前� �信号発生部24に対し、前記指定に応じた第3� �サンプリング周波数として前記ある繰り返� �周波数Fsからサンプリング時に周波数折り返 しが発生するように大きく周波数dFsだけ変化 させた周波数を有するサンプリング周波数を 指定することにより前記サンプリングパルス 発生部25からの前記第3のサンプリングパルス を発生させると共に、前記サンプリング部26� ��よって、前記被測定信号を前記第3のサンプ リングパルスでサンプリングした場合に得ら れる前記特定信号の周波数変化量dFh_measを検� ��し、式(3)により
 dFh_target=dn・(fs+dFs)+n・dfs      …(3)
 (但し、dFh_targetは、前記サンプリング周波� �の大きな変化に伴う、前記特定信号の周波� �変化量の目標値であって、0~dFs/2の範囲で定� ��られる任意の周波数であり、nは、前記サン プル番号算出部33で算出される前記サンプル� ��号であり、dnは、前記サンプリング周波数� �大きな変化に伴う、前記サンプル番号nの変� ��量であって、前記被測定信号に含まれると� ��定される周波数揺らぎの範囲内において、� ��定することができる範囲内となるように、� ��記サンプリング周波数の大きな変化量dFsが� ��められる)
前記サンプル番号nの変化量dnを算出する。

 前記サンプル番号誤差分算出部31は、前記� �定信号周波数変化量検出部30によって検出さ れる前記特定信号の周波数変化量dFh_measが式( 4)
 dFh_meas=dn・(Fs+dFs)+(n+en)・dFs   …(4)
 (但し、enは、前記サンプル番号nに含まれて いる誤差分である)
で表されるとき、前記式(3)及び(4)の差をとっ て得られる式(5)により
 en=(dFh_meas-dFh_target)/dFs      …(5)
前記サンプル番号nに含まれている誤差分enを 算出する。

 前記正規の繰り返し周波数算出部32は、� �記サンプル番号誤差分算出部31によって算出 される前記サンプル番号nに含まれている誤� �分enを前記サンプル番号誤差分算出部33によ� ��て算出された前記サンプル番号nに加算して 正確なサンプル番号n+enを得て、該n+enを前記� ��(2)において前記サンプル番号nを示すδFh/δFs として反映させて、前記式(2)において算出さ れる前記被測定信号の仮の繰り返し周波数Fx� ��を補正することにより、前記被測定信号の� ��規の繰り返し周波数Fxを算出する。

 前記特定信号周波数検出部27は、前記第1� ��サンプリング周波数の1/2以下の帯域に現れ� ��複数の特定信号の周波数をそれぞれ検出し� ��前記仮の繰り返し周波数算出部28は、前記� �定信号周波数検出部27によって検出される前 記複数の特定信号についての周波数変化量に 基づいて、前記被測定信号に含まれる複数の 周波数成分のスペクトラムを求めるように構 成され、前記表示制御部47は、前記仮の繰り� ��し周波数算出部28によって得られたスペク� �ラムを前記正規の繰り返し周波数算出部32を 介して前記表示部46の周波数軸上に表示させ� ��ように構成されている。

 すなわち、本発明の第3の実施形態による 被測定信号のサンプリング装置及び波形観測 システム40においては、上記第2の実施形態に よる被測定信号のサンプリング装置及び波形 観測システム20と同様に、上記第1の実施形態 による被測定信号の繰り返し周波数検出方法 を用いて、周波数未知の被測定信号に対する サンプリング周波数の設定を正確に行うこと により、被測定信号に周波数揺らぎが存在し ていたとしても、被測定信号を高精度にサン プリングすることができると共に、被測定信 号の波形観測を高精度に行うことができる。

 したがって、以上詳述したように本発明� ��よれば、被測定信号に周波数揺らぎが存在� ��ていたとしても、サンプリング結果から被� ��定信号の繰り返し周波数を正確に検出する� ��とができる被測定信号の繰り返し周波数検� ��方法及びそれを用いて安定な波形情報の取� ��と観測ができ、さらに、システム全体を簡� ��に構成することができるサンプリング装置� ��び波形観測システムを提供することができ� ��。