JP5113739B2

JP5113739B2 - 試験装置および試験方法

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Publication number: JP5113739B2
Application number: JP2008509787A
Authority: JP
Inventors: 基夫植田
Original assignee: Advantest Corp
Current assignee: Advantest Corp
Priority date: 2006-03-30
Filing date: 2007-03-27
Publication date: 2013-01-09
Anticipated expiration: 2027-03-27
Also published as: US20080239966A1; WO2007116535A1; WO2007116765A1; TW200742293A; US7961629B2; US20070230355A1; JPWO2007116765A1

Description

本発明は、試験装置および試験方法に関する。特に本発明は、通信ケーブルを介して送信される信号を受信する受信回路を備える被試験デバイスを試験する試験装置および試験方法に関する。本出願は、下記の米国出願に関連する。文献の参照による組み込みが認められる指定国については、下記の出願に記載された内容を参照により本出願に組み込み、本出願の一部とする。
１．米国特許出願第１１／３９３３８３号出願日２００６年３月３０日

図１は、１０Ｇｂａｓｅ−Ｔに対応した通信デバイス２１０、２２０および通信ケーブル２００を示す。次世代のイーサネットの通信規格として、１０Ｇｂｐｓの高速伝送ができる１０Ｇｂａｓｅ−Ｔ（ＩＥＥＥ８０２．３ａｎ）の標準化が進んでいる。１０Ｇｂａｓｅ−Ｔに対応した通信ネットワークシステムは、送信回路２３０と受信回路２４０との間に、最長１００ｍの４線のツイストペアの通信ケーブル２００を接続して通信することができる。なお、信号発生に関連する以下の先行技術文献が存在する。

米国特許出願公開第２００５／０１７４９２６号明細書米国特許第３９５２１８９号明細書米国特許第６３６９７３５号明細書

図２は、１０Ｇｂａｓｅ−Ｔに対応した通信ケーブル２００のゲインの周波数特性の一例を示す。ところで、通信デバイスを試験する場合、試験装置は、通信ケーブルを介して受信回路により受信されるべき信号波形をＤＡ変換器を用いて生成し、生成した信号波形を試験信号として出力する。例えば、１０Ｇｂａｓｅ−Ｔに対応した１００ｍの通信ケーブル２００を通過した信号は、図２に表されるように、４００ＭＨｚ帯域成分が１／２０〜１／５０程度減衰し、品質が悪い場合等には１／１００程度減衰する。従って、１０Ｇｂａｓｅ−Ｔに対応した通信デバイス２２０を試験する場合、試験装置は、このような高周波成分が大幅に減衰した試験信号を生成する。

ここで、試験装置は、全周波数帯域において所定のビット数以上の精度を有するとともに、高周波成分が大幅に減衰した試験信号を出力する場合、信号波形を表すために必要とされる精度に応じたビット数よりも、高いビット数の分解能を有するＤＡ変換器を備えなければならなかった。一例として、低周波数帯域において減衰がなく、高周波帯域において１／１００に減衰する信号波形を、全周波数帯域において６ビット精度で出力する場合には、試験装置は、信号波形を表すために必要とされる精度に応じたビット数（６ビット）と、１／１００の減衰に応じたビット数（６ビット〜７ビット）とを加えた、１２〜１３ビットの分解能を有するＤＡ変換器を備えなければならなかった。しかしながら、このような高い分解能を有するＤＡ変換器は、非常に高価で、大型であった。

そこで本発明は、上記の課題を解決することのできる試験装置および試験方法を提供することを目的とする。この目的は請求の範囲における独立項に記載の特徴の組み合わせにより達成される。また従属項は本発明の更なる有利な具体例を規定する。

上記課題を解決するために、本発明の第１の形態においては、通信ケーブルを介して送信される信号を受信する受信回路を備える被試験デバイスを試験する試験装置であって、受信回路の入力端子に供給すべき波形を定める波形データを出力する波形発生部と、通信ケーブルの減衰特性と略逆のフィルタ特性を有し、波形データを増幅した増幅波形データを出力するデジタルフィルタと、増幅波形データをアナログ波形に変換するＤＡ変換器と、通信ケーブルの減衰特性と略同一の減衰特性を有し、アナログ波形を減衰して受信回路に供給するローパスフィルタとを備える試験装置を提供する。

ＤＡ変換器による変換の最小電圧ステップは、ローパスフィルタから受信回路に供給されるアナログ波形の最大電圧と比較し大きくてよい。通信ケーブルは、複数の伝送路を有し、受信回路は、それぞれが複数の伝送路のそれぞれからの信号を受信する複数の入力端子を有し、波形発生部は、複数の入力端子に供給すべき、複数の伝送路の間で生じる干渉の影響を含む複数の波形データを出力してよい。試験装置は、通信ケーブルを介して受信回路に信号を送信する送信回路の出力信号が通信ケーブルを通過した結果、受信回路の入力端子に入力される受信波形をシミュレーションにより算出するシミュレーション部を更に備え、波形発生部は、受信波形のデジタルデータを取得して波形データとして出力してよい。

本発明の第２の形態においては、通信ケーブルを介して送信される信号を受信する受信回路を備える被試験デバイスを試験する試験方法であって、受信回路の入力端子に供給すべき波形を定める波形データを出力する波形発生段階と、通信ケーブルの減衰特性と略逆のフィルタ特性を有し、波形データを増幅した増幅波形データを出力するデジタルフィルタ段階と、増幅波形データをアナログ波形に変換するＤＡ変換段階と、通信ケーブルの減衰特性と略同一の減衰特性を有し、アナログ波形を減衰して受信回路に供給するローパスフィルタ段階とを備える試験方法を提供する。

試験方法は、通信ケーブルを介して受信回路に信号を送信する送信回路の出力信号が通信ケーブルを通過した結果、受信回路の入力端子に入力される受信波形をシミュレーションにより算出するシミュレーション段階を更に備え、波形発生段階は、受信波形のデジタルデータを取得して波形データとして出力してよい。

なお上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションも又発明となりうる。

図１は、１０Ｇｂａｓｅ−Ｔに対応した通信デバイス２１０、２２０および通信ケーブル２００を示す。図２は、１０Ｇｂａｓｅ−Ｔに対応した通信ケーブル２００のゲインの周波数特性の一例を示す。図３は、本実施形態に係る試験装置１０の構成を被試験デバイス１００とともに示す。図４は、１０Ｇｂａｓｅ−Ｔ受信信号の波形データの、周波数に対する振幅値の一例を示す。図５は、デジタルフィルタ３４のゲインの周波数特性の一例を示す。図６は、デジタルフィルタ３４を通過した増幅波形データの、周波数に対する振幅値の一例を示す。図７は、ローパスフィルタ３８のゲインの周波数特性の一例を示す。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は請求の範囲にかかる発明を限定するものではなく、又実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図３は、本実施形態に係る試験装置１０の構成を被試験デバイス１００とともに示す。被試験デバイス１００は、通信ケーブルを介して送信される信号を受信する受信回路１１０を備える。より具体的には、受信回路１１０は、送信回路から送信された信号が通信ケーブルを通過した結果、高周波成分が減衰した信号を受信する。受信回路１１０は、一例として、送信回路から送信された１０Ｇｂａｓｅ−Ｔに対応した信号が１００ｍの通信ケーブル２００を通過した結果、４００ＭＨｚ帯域においてレベルが１／１００に減衰した信号を、受信してよい。なお、以下、１０Ｇｂａｓｅ−Ｔに対応した送信信号が１００ｍの通信ケーブル２００を通過した結果、４００ＭＨｚ帯域においてレベルが１／１００に減衰した信号の波形のことを、「１０Ｇｂａｓｅ−Ｔ受信信号」という。また、通信ケーブルが複数の伝送路を有する場合には、受信回路１１０は、それぞれが複数の伝送路のそれぞれからの信号を受信する複数の入力端子１２０を有してよい。

試験装置１０は、受信回路１１０を備える被試験デバイス１００を、試験する。より具体的には、試験装置１０は、通信ケーブルを介して受信回路１１０に受信されるべき受信波形を表す試験信号を受信回路１１０に供給し、当該試験信号に応じて被試験デバイス１００が出力する出力信号を受けて、当該被試験デバイス１００を良否判定する。試験装置１０は、一例として、１０Ｇｂａｓｅ−Ｔ受信信号を表す試験信号を被試験デバイス１００に出力して、当該被試験デバイス１００を良否判定してよい。

試験装置１０は、シミュレーション部２０と、信号発生器３０と、判定部４０とを備える。シミュレーション部２０は、通信ケーブルを介して受信回路１１０に信号を送信する送信回路の出力信号が通信ケーブルを通過した結果、受信回路１１０の入力端子１２０に入力される受信波形をシミュレーションにより算出する。すなわち、シミュレーション部２０は、送信回路から出力され通信ケーブルを通過して受信回路１１０に入力される、通信ケーブルの周波数特性に応じて高周波成分が減衰した信号の受信波形を、シミュレーションにより算出する。シミュレーション部２０は、一例として、１０Ｇｂａｓｅ−Ｔ受信信号の波形を、受信波形として算出してよい。そして、シミュレーション部２０は、算出した受信波形を表す波形データを信号発生器３０に出力する。

さらに、シミュレーション部２０は、通信ケーブルによる高周波成分の減衰に加えて、通信ケーブルを通過することにより発生する各種の妨害信号（例えば、エコー等）を含めた受信波形を算出してもよい。また、シミュレーション部２０は、通信ケーブルが複数の伝送路を有する場合には、複数の伝送路の間で生じる干渉の影響を含む受信波形を、複数の伝送路のそれぞれに対応して算出してもよい。なお、シミュレーション部２０は、試験装置１０の外部に独立して設けられてよい。

信号発生器３０は、受信回路１１０の入力端子１２０のそれぞれに対応した１又は複数の試験信号を発生する。信号発生器３０は、波形発生部３２と、デジタルフィルタ３４と、ＤＡ変換器３６と、ローパスフィルタ３８とを有する。信号発生器３０は、それぞれが入力端子１２０に対応した複数の、波形発生部３２、デジタルフィルタ３４、ＤＡ変換器３６およびローパスフィルタ３８を有してよい。

図４は、１０Ｇｂａｓｅ−Ｔ受信信号の波形データの、周波数に対する振幅値の一例を示す。波形発生部３２のそれぞれは、受信回路１１０の対応する入力端子１２０に供給すべき波形を定める波形データを出力する。すなわち、波形発生部３２のそれぞれは、送信回路から出力され通信ケーブルを通過して受信回路１１０に入力された、通信ケーブルの周波数特性に応じて高周波成分が減衰した信号の波形データを、出力する。波形発生部３２のそれぞれは、一例として、図４に表されるような、４００ＭＨｚ帯域において振幅値が１／１００に減衰した１０Ｇｂａｓｅ−Ｔ受信信号の波形データを出力してよい。また、波形発生部３２のそれぞれは、通信ケーブルによる高周波成分の減衰に加えて、通信ケーブルを通過することにより発生する各種の妨害信号（例えば、エコー等）を含む波形データを出力してよい。また、波形発生部３２のそれぞれは、通信ケーブルが複数の伝送路を有する場合には、複数の入力端子１２０に供給すべき、複数の伝送路の間で生じる干渉の影響を含む波形データを出力してよい。また、波形発生部３２のそれぞれは、シミュレーション部２０から受信波形のデジタルデータを取得して波形データとして出力してよい。

また、波形発生部３２は、全周波数帯域において所定のビット数の精度を有する波形データを出力する。すなわち、波形発生部３２は、減衰の小さい低周波成分においても、減衰の大きい高周波成分においても、所定のビット数の精度を有する波形データを出力する。一例として、１０Ｇｂａｓｅ−Ｔ受信信号の波形データを全周波数帯域において６ビット精度で出力する場合、波形発生部３２は、信号波形を表すために必要とされる精度に応じたビット数（６ビット）と、１／１００の減衰に応じたビット数（６ビット〜７ビット）とを加えた、１２〜１３ビットの波形データを出力する。

図５は、デジタルフィルタ３４のゲインの周波数特性の一例を示す。図６は、デジタルフィルタ３４を通過した増幅波形データの、周波数に対する振幅値の一例を示す。

デジタルフィルタ３４のそれぞれは、詳細を後述するローパスフィルタ３８の周波数特性と逆特性となるハイパス特性を有する。本実施形態において、デジタルフィルタ３４のそれぞれは、通信ケーブルの減衰特性と略逆のフィルタ特性を有し、対応する波形発生部３２から出力された波形データを増幅した増幅波形データを出力する。デジタルフィルタ３４のそれぞれは、一例として、図５に表されるように、４００ＭＨｚ帯域において１００倍にブーストした波形データを出力するフィルタ特性を有してよい。

これにより、デジタルフィルタ３４のそれぞれは、波形発生部３２により発生された波形データの高周波成分をブーストして通信ケーブルの周波数特性を相殺し、略フラットな周波数特性を有する増幅波形データを出力することができる。この結果、デジタルフィルタ３４は、波形を表すために少なくとも必要なビット数を、波形発生部３２から出力された波形データのビット数より少なくした増幅波形データを、出力することができる。例えば、デジタルフィルタ３４は、図５に表されるようなフィルタ処理によって、１／１００の減衰に応じたビット数（６ビット〜７ビット）を圧縮した増幅波形データを出力することができる。この結果、デジタルフィルタ３４は、全周波数帯域において６ビット精度を有する１２〜１３ビットのダイナミックレンジが比較的に広い１０Ｇｂａｓｅ−Ｔ受信信号の波形データを、図６に表されるような６ビットのダイナミックレンジが比較的に狭い増幅波形データに変換することができる。なお、デジタルフィルタ３４のそれぞれは、試験対象とする周波数帯域または受信回路１１０が使用する周波数帯域で、通信ケーブルの減衰特性と略逆のフィルタ特性を有してよい。

ＤＡ変換器３６のそれぞれは、対応するデジタルフィルタ３４から出力された増幅波形データをアナログ波形に変換する。この結果、ＤＡ変換器３６は、通信ケーブルの周波数特性に応じた減衰を含まない略フラットな周波数特性のアナログ波形を出力する。ここで、ＤＡ変換器３６に入力する信号は、デジタルフィルタ３４によってダイナミックレンジが圧縮されている。従って、ＤＡ変換器３６は、分解能として、波形発生部３２から出力された波形データにおける信号波形を表すために必要とされる精度に応じたビット数を、少なくとも有していればよい。一例として、１０Ｇｂａｓｅ−Ｔ受信信号を全周波数帯域において６ビット精度で出力するために１２〜１３ビットの波形データが波形発生部３２から出力する場合であっても、ＤＡ変換器３６は、６ビットの分解能を有していればよい。また、一例として、各ＤＡ変換器３６による変換の最小電圧ステップは、ローパスフィルタ３８から入力端子１２０に供給されるアナログ波形の最大電圧と比較し大きくてよい。

図７は、ローパスフィルタ３８のゲインの周波数特性の一例を示す。ローパスフィルタ３８のそれぞれは、通信ケーブルの減衰特性と略同一の減衰特性を有し、対応するＤＡ変換器３６から出力されたアナログ波形を減衰する。ローパスフィルタ３８のそれぞれは、一例として、図７に表されるように、４００ＭＨｚ帯域における成分を１／１００に減衰した信号を出力するフィルタ特性を有してよい。

これにより、ローパスフィルタ３８のそれぞれは、通信ケーブルの周波数特性に応じた減衰を含まない略フラットな周波数特性とされた波形を、波形発生部３２から発生された波形に戻すことができる。ローパスフィルタ３８のそれぞれは、一例として、図６に表されるようなフラットな周波数特性の信号を、図２に表されるような４００ＭＨｚ帯域成分が１／１００に減衰した波形の信号を出力する。すなわち、ローパスフィルタ３８は、通信ケーブルの周波数特性に応じた減衰をするアナログ波形を出力する。そして、ローパスフィルタ３８のそれぞれは、当該アナログ波形を、受信回路１１０の対応する入力端子１２０に対して試験信号として供給する。なお、ローパスフィルタ３８のそれぞれは、試験対象とする周波数帯域または受信回路１１０が使用する周波数帯域で、通信ケーブルの減衰特性と略同一のフィルタ特性を有してよい。

そして、判定部４０は、受信回路１１０が試験信号を入力することに応じて被試験デバイス１００が出力する出力信号を受信し、受信した出力信号の良否を判定する。

このような信号発生器３０によれば、通信ケーブルを介して受信回路１１０に入力される高周波成分が減衰する受信波形を表すダイナミックレンジの広い試験信号を、分解能の少ないＤＡ変換器３６を用いて出力することができる。すなわち、信号発生器３０によれば、出力すべき試験信号の精度よりも、ビット数が少ない分解能のＤＡ変換器３６を用いることができる。従って、信号発生器３０によれば、高速のＤＡ変換器３６を採用して、高速の試験信号を生成することができる。

なお、デジタルフィルタ３４は、波形発生部３２から出力された波形データのダイナミックレンジを少なくとも圧縮することができるフィルタ特性であれば、通信ケーブルの特性と逆特性のフィルタ特性を有さなくてもよい。この場合においても、ローパスフィルタ３８は、デジタルフィルタ３４の逆の特性を有する。また、変形例として、試験装置１０は、デジタルフィルタ３４を波形発生部３２の前段に備えてよい。この場合において、デジタルフィルタ３４は、波形発生部３２による波形発生の前に、予め、プログラムによる演算によりフィルタ処理を実施してもよい。これにより、信号発生器３０によれば、波形発生器３２の後段にハードウェアによるデジタルフィルタ３４を備えなくても、同様の効果を得ることができる。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることができる。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、請求の範囲の記載から明らかである。

上記の説明から明らかなように、本発明によれば、通信ケーブルを介して受信回路に入力される受信波形を表す試験信号を、低い分解能のＤＡ変換器を用いて出力する試験装置および試験方法を実現することができる。

Claims

通信ケーブルを介して送信される信号を受信する受信回路を備える被試験デバイスを試験する試験装置であって、
前記受信回路の入力端子に供給すべき波形を定める波形データを出力する波形発生部と、
前記通信ケーブルの減衰特性と略逆のフィルタ特性を有し、前記波形データを増幅した増幅波形データを出力するデジタルフィルタと、
前記増幅波形データをアナログ波形に変換するＤＡ変換器と、
前記通信ケーブルの減衰特性と略同一の減衰特性を有し、前記アナログ波形を減衰して前記受信回路に供給するローパスフィルタと
を備える試験装置。
前記通信ケーブルは、複数の伝送路を有し、
前記受信回路は、それぞれが前記複数の伝送路のそれぞれからの信号を受信する複数の前記入力端子を有し、
前記波形発生部は、前記複数の入力端子に供給すべき、前記複数の伝送路の間で生じる干渉の影響を含む複数の前記波形データを出力する
請求項１に記載の試験装置。
前記通信ケーブルを介して前記受信回路に信号を送信する送信回路の出力信号が前記通信ケーブルを通過した結果、前記受信回路の前記入力端子に入力される受信波形をシミュレーションにより算出するシミュレーション部を更に備え、
前記波形発生部は、前記受信波形のデジタルデータを取得して前記波形データとして出力する
請求項１または２に記載の試験装置。
通信ケーブルを介して送信される信号を受信する受信回路を備える被試験デバイスを試験する試験方法であって、
前記受信回路の入力端子に供給すべき波形を定める波形データを出力する波形発生段階と、
前記通信ケーブルの減衰特性と略逆のフィルタ特性を有し、前記波形データを増幅した増幅波形データを出力するデジタルフィルタ段階と、
前記増幅波形データをアナログ波形に変換するＤＡ変換段階と、
前記通信ケーブルの減衰特性と略同一の減衰特性を有し、前記アナログ波形を減衰して前記受信回路に供給するローパスフィルタ段階と
を備える試験方法。
前記通信ケーブルを介して前記受信回路に信号を送信する送信回路の出力信号が前記通信ケーブルを通過した結果、前記受信回路の前記入力端子に入力される受信波形をシミュレーションにより算出するシミュレーション段階を更に備え、
前記波形発生段階は、前記受信波形のデジタルデータを取得して前記波形データとして出力する
請求項４に記載の試験方法。