JPH0331790A - 複数掃引装置を同期させる方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は電子計器（インストルメント）に関し、特に
複数の掃引型計器を同期下に動作させる方法及び装置に
関する ［従来技術およびその問題点］ 試験及び測定の分野においては、複数の掃引型電子計器
を同期下に動作させたいことがしばしばある。これは、
例えばある周波数の入力信号で励振されて異なる周波数
の出力信号を発生するミキサーの性能を測定する場合な
どがその一例である。

この場合、ある周波数範囲にわたるミキサー性能の特性
を把握するために、入力周波数を掃引すると共に出力を
入力と同期して掃引されるオフセット周波数で測定する
ことが行われる。具体例により説明すると、ミキサーの
入力信号を１秒の掃引期間で１．０ＭＨｚから１．１Ｍ
Ｉ（ｚまでの周波数範囲にわたって掃引しつつこれに２
０ＭＨｚの局部発振信号を混合する場合、出力モニタ計
器は２１．０ＭＨｚから２１、ＩＭＨｚまでの範囲の全
域を入力側と同じ１秒間で掃引しなければならない。

これより一層挑戦的な興味の惹起される例として、増幅
器回路が発生する高調波の測定がある。

この例では、増幅器入力を第１の計器によって例えば１
．０ＭＨｚから１．１ＭＨｚまで掃引すると共に、その
他の複数の計器によって各々異なる高調波帯を入力と同
期して掃引することにより増幅器の高調波出力をモニタ
する。即ち、第２の計器では２．０ＭＨｚから２．２Ｍ
＆まで掃引し、第３の計器では３．０ＭＨｚから３．３
旧セまで掃引するというようにして出力モニタが行われ
る。

従来技術においては、基本的に必要な同期掃引を確保す
ることが困難なため、上記のような測定は実施が困難で
あった。例えば、上記の高調波分析の例で励振信号（入
力信号）が１．０５ＭＨｚで増幅器を励振している時モ
ニタ計器がその第２高調波を２．０９９９ＭＨｚ　（２
，１００１００Ｏではない）で取り込もうとしていると
すると、これにより得られる分析は有効なものではなく
なるということは明らかであろう。このような誤差の程
度はモニタ計器が増幅器応答を取り込む通過帯域の帯域
幅によって決まる。その通過帯域幅を例えば１００ＭＨ
ｚとすると、入力信号の高調波とモニタ定期の周波数と
の間に１００ＭＨｚのスキュー（ずれ）があれば信号は
正しく検出されないことになる。

幾つかの計器の掃引動作（ｓＨｅｅｐｒｎｇ　ｏｐｅｒ
ａｔｉｏｎ）を同期させるということは節単なように思
われるかも知れないが、゛これは決して易しいことでは
ない、このための解決策として、共通の基準周波数信号
とトリガー信号をすべての計器で共用するという試みが
これまで何回もなされてきた。しかしそれら複数の計器
は各々の被掃引動作（ｓｗｅｐｔ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ
、ｓ本明細書では、掃引型動作ともいう。）がトリガー
ら動作開始までには待ち時間があり、しかも、この待ち
時間は、２つ以上の同じ計器間で共通の基準周波数信号
を共用する場合でも互いに異なることがある。従って、
同じ瞬間にトリガーされた計器がすべて各々の掃引型動
作を必ず同時に開始する七は限らない。

このような待ち時間のばらつきは、各計器内部の何らか
のクロック信号が所定の位相条件に達するまでは掃引型
動作を開始することができないことに起因するものであ
る。例えば、ある計器において２５０Ｍ服、１８７．５
？ｆ七及び１００Ｍ服の３つの内部クロック信号が用い
られ、その計器はこれらのすべてのクロック信号に共通
のエツジ変化が同時に現れるまで掃引を開始することが
できないとすると、そのような事象が発生するのは８０
マイクロ秒毎に１回である（即ち、２５０ＫＨｚ信号２
０サイクル毎に１回、１８７．５にＨｚ信号１５サイク
ル毎に１回、１００ＫＨｚ信号８サイクル毎に１回）。

例えこれらの内部クロック信号を共通の基準周波数信号
から導出するにしても（即ち分周器によって）、それら
のクロック信号間の位相関係は異なる計器間では異なる
場合がある。それは、例えば一つの計器で１０ＭＨｚの
基準信号から導出した２５０ＫＨｚ信号と同様にして他
の計器で導出された２５０Ｋｌ（ｚ信号との間には、各
計器の分周器路群が１０？ｌ１（ｚ基準信号のどのサイ
クルで各々の分周動作を開始したかによって異なる４０
種類の位相関係があり、その中の同相以外の１つの位相
関係が選択される可能性があることによる。

これらの計器で用いられる２５０Ｋｌ（ｚ以外のクロッ
ク信号についても同様のスキューが生じ得る。

［発明が解決しようとする問題点］ 従って、この発明の目的は上記のような待ち時間のばら
つきの問題を解決することにある。

この発明のより具体的な目的は２つ以上の計器を同期し
て、しかも一つの掃引周波数範囲から他の掃引周波数範
囲へのマツピングを任意に行いつつ掃引することができ
るようにすることにある。

この発明のもう一つの具体的な目的は計器間のハンドシ
ェークオペレーションの必要なしに同時掃引を行うこと
ができるようにすることにある。

［問題点を解決するための手段］ 上記目的達成のため、この発明は、各計器のクロックを
外部より供給される信号によって同時にリセットし且つ
スタートさせるようにしたものである。従って、これら
の計器の内部クロック信号発生器は既知の位相で同時に
スタートし、それ以後は互いにタンデムに動作する。そ
の後トリガーが供給された時は、やはり掃引型動作が開
始されるまで待ち時間があるが、この発明によればすべ
ての計器のクロックは同期して動作するため、待ち時間
の長さはすべての計器に対して同じである。

以下、この発明の実施例について図面を参照しつつ詳細
に説明する。

［実施例］ ここでは、説明の便宜上、本願発明をネットワークやス
ペクトラムアナライザ等の掃引型の周波数ドメイン型計
器に適用した実施例により説明するが、本願発明がこの
ような用途だけに限定されるものではないということは
明らかであろう。

掃引型の周波数ドメイン型計器は、通常、計器の動作に
必要なすべてのタイミング信号及びクロック信号を発生
する内部タイムベース回路を具備信号に分周することに
より動作する。主クロツク信号としては１叶七のものが
よく用いられる。

前にも述べたように、このような計器は、一般に、掃引
型動作を計器動作の中のあるタイミングでしか開始する
ことができず、通常それらのタイミングは計器クロック
信号の位相に関連する。計器のタイムベース回路群は、
一般に、正しい位相条件が発生したことを指示すると共
にこれに応じた掃引イネーブル信号を「を効掃引」出力
ライン上に発止する合致検出器を具備している。

多くの用途にあっては、いくつかの計器に共通の基準周
波数信号を設け、それらの計器によるすべての時間測定
及び周波数測定が確実に共通の基準に基づいて行われる
ようにすることが望ましい。

そのような場合には、各計器に対し基準周波数入力ポー
トを介して基準周波数信号が供給される。

すると、各計器はその基準信号を各々の内部主発振器に
付設されたフェーズロックドループ（ＰＩ、Ｌ）回路に
入力して、計器内部クロック信号を共通の基準周波数信
号に対して確実にロックさせる。

第１図はこの発明によるトリガー回路１２を具備した計
器１０のブロック図を示す、この計器１０には、上述の
ような基準周波数入力ボート１４、ＰＬＬ回ｖ！１６、
主発振器１８、タイムベース回路群２０及び有効掃引出
力ライン２２が設けられている他、さらにトリガー人カ
ボート２４、同期入力ボート２６及び掃引リセット入力
ボート２８が具備されている。これらの入力ポートに供
給された信号は４つのＤフリ７・ブフロノプ３２乃至３
８よりなる論理回路３０に作用し、論理回路３０をして
タイムベース回路群２０により作り出された計器クロッ
ク信号を既知の初期位相条件にリセットさせる。上記の
入力信号は、さらに、論理回路３０に計器の他の部分４
０に対してトリガー信号を供給させ、その後に有効掃引
出力ライン２２上の掃引イネーブル信号によって掃引を
開始してもよいということが指示された瞬間、計器の周
波数掃引動作を開始させる。

計器を同期して動作させたい時は、各計器の同期入力ポ
ート２６をパルスによってハイに立ち上げ、論理回路３
０をリセットする。この正パルス（同期パルス）は第１
フリツプフロツプ３２をプリセットし、第２のフリップ
フロップ３４をクリアする。第１フリツプフロツプ３２
をプリセットすると、第２フリツプフロンブ３４のＤ入
力が論理リベルｒＱ。

となり、タイムベース回路群２０のクリア入力４２には
論理リベル「１」が現れる。タイムベース回路群２０の
クリア入力４２が論理レベル「１」になると、全ての計
器クロックが論理レベル「Ｏ」の状態にリセットされる
。第２フリ・ンブフロノブ３４がクリアされるとそのＱ
出力が「０」となり、これによってＡＮＤゲート４４が
オフとなる結果、主発振器出力信号のタイムベース回路
群２０の主クロツク入力ボート４６への通過は阻止され
る。（図示実施例においては、１０ＭＨｚの主クロツク
信号は適宜の回路によってＡＮＤゲート４４に入る以前
に１，５旧４ｚ信号に変換される。その回路は図を見や
すくするため省かれており、本願発明の実施上不可欠な
要素ではない、）このようにして、同期パルスは計器の
タイムベース回路群２０をクリアし、ディスエブール化
する。

同期化は第１のトリガー指令（コマンド）を発すること
により終了する。しかしながら、そのためにはトリガー
指令の都度、それに先立って掃引リセット入力ボート２
８に正パルスが入力されていなければならない。この正
パルスは第３及び第４フリツプフロツプ３６及び３８を
プリセットし、これらのフリップフロップのＱの出力を
強制的に論理レベル「１」の状態とする。第３フリツプ
フロツプ３６がプリセットされると、さらに、第１フリ
ツプフロツプのクロック入力に論理レベル「０」が現れ
、第１フリツプフロツプ３６はその後この入力に供給さ
れる信号の立ち上がりエツジによってクロックされ得る
状態となる。

トリガー信号そのものはパルスの立ち下がりエツジより
なり、インバータ（Ｎ０７回路）４８によって反転され
てから第３フリツプフロツプ３６のクロック入力に供給
される。これによって第３フリツプフロンブ３６がクロ
ックされると、その百出力が論理レベル「１」となり、
これによって第１フリツプフロツプ３２がクロックされ
て、タイムベース回路２０のクリア入力４２を再度論理
レベル「Ｏｊの状態に戻し、クリア動作を終了させる。

また、第１フリツプフロツプ３２がクロックされると、
第２フリツプフロツプ３４のＤ入力が論理１ノベルｒｌ
Ｊとなり、第２フリツプフロツプ３４は、この状態で主
発振器１８の出力信号が次の立ち上がりエツジになると
、クロックされてそのＱ出力が論理レベル「１」となり
、ＡＮＤゲート４４を再度オンにし、再びタイムベース
回路群２０の主クロツク入力４６へクロツタ信号を入力
させる状態になる。この第ｊトリガー信号はこのように
してタイムベース回路群２０を再スタートさせ、それ以
後タイムベース回路群２０は計器の他の部分４０を対象
に中断することなく（新たな同期信号が入力ボート２６
に供給されない限り）動作し、出力ライン５０乃至５４
上に計器クロック信号を発生する。

これらの新たな計器クロック信号（群）が同時に共通の
遷移（あるいは各計器の必要に応じた所定の位相関係）
をもって再スタートするとき、タイムベース回路群２０
は有効掃引ライン２２上に掃引イネーブル信号を出力す
る。この信号は第４フリツプフロツプ３８のクロック入
力に供給されてこれを直ちにクロックし、先に第１のト
リガー信号によりＤ入力に生じた論理レベル「０」をそ
のＱ出力に生じさせる。その際の立ち下がりエツジ信号
が内部トリガー信号としてライン５６を介し計器の他の
部分（回路群）４０へ供給され、直ちに掃引動作を開始
させる。

スイッチ５８は計器をマスターとして使用するかスレー
ブとして使用するかを選択するスイッチである。マスタ
ー計器として使用する場合は、ライン５６上の出力信号
は増幅器６０により緩衝してからトリガー出カポートロ
２へ供給され、スレーブ計器に接続される。計器をスレ
ーブとして用いるようスイッチをセットすると、トリガ
ー人カボート２４に供給されたトリガー信号はそのまま
直ちに増幅器６０によって緩衝され、他のスレーブ計器
を接続するためのトリガー出カポートロ２を介して出力
される。

第２図はこの発明の一実施例により同期掃引を行うよう
にした上記のトリガー回路１２を有する複数個の計器１
０の相互接続関係を示す。図示の接続構成においては、
マスター計器６４からの主発振器出力がその基準周波数
出力ポートロ６よりそれ以外のスレーブ機器６８の基準
周波数入力１４に供給される。この接続は主発振器に過
大な負荷がかかるのを避けるため、通常図示のようなデ
イジ−チェーン方式で行われる。マスター計器のトリガ
ー出カポートロ２からの出力信号もこれと同様に各スし
・−ブ計器を通してデイジ−チェーン方式により接続さ
れる。

動作については、すべての計器を先ず各々の掃引リセッ
ト入力ボート２６にパルスを入力して、同期動作を開始
することのできる状態にする。前にも述べたように、こ
のパルスを供給すると、各計器のタイムベース回路群は
割込みがかかり（動作が中断し）、リセットされる。続
いて、これらの計器は、各々の掃引リセット入力ボート
２８にパルスを供給することにより最初の掃引が可能な
状態となる。次に、第１のトリガー信号がトリガー人カ
ボートに供給されることによって、すべての計器のタイ
ムベース回路群２０が基準周波数入力信号の所与のエツ
ジで動作を再開する。それ以後は、これらの計器の内部
クロック信号はすべて同期して動作し、同一瞬間に各々
の有効掃引出力ライン２２上に出力を発生する。その後
さらに同期掃引が必要になった場合は、掃引リセット入
力ボート２８に再度パルスを供給しく必ずしも計器間で
同期しなくともよい）、さらにトリガー信号をすべての
計器に供給してその後有効な位相条件になった時掃引型
動作を開始させるようトリガーすればよい。

マスター計器及びスレーブ計器のクロック信号は第１の
トリガー信号によってすべて同期して再スター　１−さ
れるから１次のマスター計器の有効な位相条件はすべて
のスレーブ計器と全く同じ瞬間に現れる。このようにし
て、すべての計器は各々の掃引動作を実質上同じ瞬間に
開始し、互いに所望の関係（高調波、オフセット、ある
いはその他任意のマツピング）の下に相互に追尾し合う
。

第３図は第２図のデイジ−チェーン方式ではなく、トリ
ガー信号を並列に供給するようにしたもう一つの相互接
続関係を示す。

スレーブ計器に供給されるトリガー信号はマスター計器
で作り出されるので、マスター計器にトリガー信号が入
力されてからスレーブ計器にトリガー信号が供給される
までには若干の遅延があるしかしながら、この遅延は極
めて小さい。スレーブ計器の待ち時間は次式で表される
： Ｔ　、＋　Ｔ　ｚ　＋　Ｔ　ｓ 但し、Ｔ１は局部発振器の掃引待ち時間、Ｔ２は主発振
器周波数の逆数、Ｔ、は論理伝播遅延である。例えば、
Ｔ、　＝１０１１ｓ、　Ｔｚ　＝　１．５ｇｓ、そして
Ｔ、＝　１μｓとすると、全掃引遅延は１２．６μｓと
なる。

景の項で仮定したように）、この計器は１秒間に３００
Ｍ！（ｚ変化する割合で掃引することになる。その結果
、１２．６μｓの掃引待ち時間誤差は３．７８Ｈｚの周
波数スキューに相当し、計器の通過帯域幅１００　ｔ（
ｚの範囲内に十分大る。この計器が３００Ｋ）（ｚの範
囲の掃引結果をデイスプレィスクリーン上に４００デー
タータボインドは約７５０Ｈｚを表すことになり、この
４ｉでも３．７８１（ｚのトリガー待ち時間は何ら問題
はない。

このように、上記の計器の接続構成では複数の第１のト
リガー信号でタイムベース回路群を再スタートさせるよ
うにしたが、すべての計器の実質上同時に供給される外
部信号に応動して再スタートさせるようにすることが可
能なことも明らかであろう。その他にも、同様に■（重
々の変更を加味し■１波数スキニーは全く生じない。

以上この発明のｊｌ；’ｊ理を実施例により説明したが
、本ＩＮ　Ｑ明はこれらの原理から逸脱することなく構
成及び細部について種々の変更、改良が可能なことは明
白である。２例えば、−Ｆ記実施例では、トリガ一信号
を入力する毎にそれに先立、って掃引リセットペルスを
供給する必要があるが、その必要をなくすために別の回
路群を採用することは容易で１Ｆ）ろう。同様に、Ｌ記
実施例では計器間のハンドシェーク方式は不要であるが
、より良い効果が得られる場合に、このようなハンドシ
ェーク方式を用いた構成を実施することが可能なことも
明白であノ）う、最後に、ｌ１記実施例は同期パルスの
後の〔効　果〕 本発明は、以上のように構成され、作用するものである
から、上記した課題を達成しうるという効果が得られる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例に係るトリガ回路と計測器と
を示すブロック回路図である。 第２図は、本発明による第１図の計測器を複数相互接続
する状態を示すブロック図である。 第３図は、第２図と別の相互接続を示すブロック図であ
る。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 被掃引動作をする計測器（１０）が計測器内部のクロッ
   ク信号の所定の位相条件にある時のみ掃引動作を許すよ
   うにするトリガ回路（１２）とを具備しており、該トリ
   ガ回路は、入力トリガ信号を受けるためのトリガ入力手
   段と、基準クロック周波数信号を受けるための基準クロ
   ック入力手段と、前記基準クロック入力手段に接続され
   ており前記基準クロックを分周して基準周波数よりも低
   い周波数を有する計測器クロック信号を発生するための
   タイムベース手段と、タイムベース手段が外部から加え
   られるタイムベース・リセット信号に応答して、計測器
   クロック信号をある既知の位相状態において発生開始す
   るようにするリセット手段と、前記所定の位相条件を満
   たす次の時点で被掃引動作を初期化するため入力トリガ
   信号を前記計測器内の他の回路（４０）に供給するため
   入力トリガ信号に応答する手段と、を具備するものであ
   ることを特徴とする複数計測器の同期掃引装置。