JP6196879B2 - Signal analysis apparatus and signal analysis method - Google Patents
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Description
本発明は、電気信号のスペクトラムや変調品質などを解析するための技術に関し、特に、ミリ波あるいはそれ以上の周波数帯の信号に対する解析を安定且つ精度よく行なうための技術に関する。 The present invention relates to a technique for analyzing the spectrum, modulation quality, and the like of an electric signal, and more particularly to a technique for stably and accurately analyzing a signal in a millimeter wave or higher frequency band.
通信の高速化、大容量化に伴い、その使用周波数帯域が年々高くなっており、近年ではミリ波あるいはそれ以上の周波数帯の使用が提案されており、その信号の品質評価を定量的に行なうために、その信号をヘテロダイン方式の周波数変換処理によりデジタル処理可能な周波数帯に変換する必要がある。 As the communication speed increases and the capacity increases, the frequency band used is increasing year by year. In recent years, the use of millimeter-wave or higher frequency bands has been proposed, and the signal quality is quantitatively evaluated. Therefore, it is necessary to convert the signal into a frequency band that can be digitally processed by heterodyne frequency conversion processing.
この周波数変換処理では、測定対象の信号とローカル信号とをミキサに入力し、その差周波数成分を抽出するが、測定対象の信号の周波数が高いため、ローカル信号の周波数も必然的に高くなり、従来の電気的な信号発生器では対応できなくなってきている。 In this frequency conversion process, the signal to be measured and the local signal are input to the mixer and the difference frequency component is extracted, but since the frequency of the signal to be measured is high, the frequency of the local signal is inevitably high, Conventional electric signal generators are not compatible.
このような高い周波数帯の信号を測定するには、従来より高調波ミキシングが用いられている。高調波ミキシングは、ローカル信号の高調波と被測定信号との差周波数成分を抽出するもので、ローカル周波数の整数倍付近の高い周波数帯の信号を測定可能である。 Conventionally, harmonic mixing has been used to measure signals in such a high frequency band. Harmonic mixing is to extract a difference frequency component between a harmonic of a local signal and a signal under measurement, and can measure a signal in a high frequency band near an integral multiple of the local frequency.
しかしながら、高調波ミキシングでは、所望次数以外の高調波と被測定信号との差周波数成分も発生するため、多数の偽信号が発生するという問題があった。 However, harmonic mixing has a problem in that a large number of false signals are generated because a difference frequency component between a harmonic other than the desired order and the signal under measurement is also generated.
これを解決する技術として、波長が異なる2つのコヒーレント光を受光器に入射させ、その波長差に対応した周波数の電気の信号を受光器から出力させてこれを周波数変換のためのローカル信号として用いることが提案されている。この方式は、高い周波数のローカル信号を生成可能なため、基本波ミキシングで高い周波数の信号を測定可能となる。 As a technique for solving this, two coherent lights having different wavelengths are made incident on a light receiver, an electric signal having a frequency corresponding to the wavelength difference is output from the light receiver, and this is used as a local signal for frequency conversion. It has been proposed. Since this method can generate a high-frequency local signal, a high-frequency signal can be measured by fundamental wave mixing.
この方式には、一つの光源と光変調器を用いる方式と、二つの光源を用いる方式とがある。 This method includes a method using one light source and an optical modulator and a method using two light sources.
図26は前者の方式の例であり、光源1から出射された連続光(コヒーレント光)Pと変調用信号発生器2から出力される正弦波の変調用信号SmとをLiNbO3変調器などからなる光変調器3に与え、連続光Pを変調用信号Smで変調する(非特許文献1参照)。
FIG. 26 shows an example of the former method. A continuous light (coherent light) P emitted from the
ここで連続光Pの周波数をf0とし、変調用信号Smの周波数をfmとすると、変調された光にはf0±fmの周波数成分が発生する。光変調器3の動作条件によっては変調用信号の2倍の周波数で変調することも可能であり、この場合変調された光はf0±2fmの周波数成分を持つ。必要に応じて図示しない光フィルタにより周波数f0の成分を除去し、変調された光を受光器4に入射すると、各周波数成分間のビート信号(電気信号)が発生する。ビート信号の周波数は前者の場合は2fm、後者の場合は4fmとなり、低い周波数の変調用信号Smを用いてその2倍、4倍などの高い周波数のローカル信号を得ることができる。また、このローカル信号は、一つの光源から出射された連続光を用いて周波数が異なる2つの連続光を生成し、その差分成分を取り出すことで生成しているので、光源から出射される連続光の周波数f0が変化してもローカル信号の周波数には影響を与えない。
Here the frequency of the continuous light P and f 0, and the frequency of the modulating signal Sm to f m, the frequency components of f 0 ± f m is generated in the modulated light. Depending on the operating conditions of the
このビート信号をローカル信号SLOとして周波数変換部5のミキサ5aに入力することにより、測定対象の信号Sxを、デジタル処理が可能な低い周波数帯(中間周波数帯)の信号SIFに変換することができる。なお、周波数変換部5内で周波数変換処理を複数段行なうことで、デジタル処理が可能な低い周波数帯に変換する場合もある。
By inputting the beat signal as a local signal S LO to the
このようにして低い周波数帯に変換された信号SIFは、A/D変換器6でデジタル信号DIFに変換され、信号解析のための解析部7に入力されて所定の信号処理を受ける。例えば、スペクトラム解析の場合には、変調用信号Smまたは周波数変換部5内の他の周波数変換処理のローカル信号の周波数掃引中に出力されるデジタル信号DIFの検波処理を行い、スペクトラム波形のデータを求める。また、変調解析の場合には、デジタル信号DIFに対するベースバンド変換処理を前段で行ない、その変換処理で得られたベースバンド信号に対してデータの変調解析処理等を行い、変調品質等を求める。
In this way, the low frequency band converted signal S IF in is converted by the A /
図27は後者の方式の例であり、第1の光源11から出射された連続光P1と第2の光源12から出射された連続光P2を光合波器13で合波して受光器14に入射する。 FIG. 27 shows an example of the latter method, in which the continuous light P 1 emitted from the first light source 11 and the continuous light P 2 emitted from the second light source 12 are combined by the optical multiplexer 13. 14 is incident.
この場合、二つの連続光P1、P2の周波数をそれぞれf1、f2とすると、受光器14からは、その差の周波数|f2−f1|のビート信号が発生する。このビート信号をローカル信号SLOとして周波数変換部5に与えることで、前記同様に周波数変換処理が行なえる。この方式の場合、光源11、12の少なくとも一方の周波数を変えることで、ローカル信号SLOの周波数を可変できる。
In this case, assuming that the frequencies of the two continuous lights P 1 and P 2 are f 1 and f 2 , a beat signal of the difference frequency | f 2 −f 1 | is generated from the light receiver 14. By applying this beat signal as a local signal S LO to the
図26の光変調器を用いた方式では、光変調器3の周波数帯域によってローカル信号SLOの周波数の可変範囲、即ち、解析装置の測定周波数範囲が制限されるという問題があり、現状では100GHz程度が限界である。
In the system using the optical modulator of FIG. 26, there is a problem that the variable range of the frequency of the local signal S LO , that is, the measurement frequency range of the analyzer is limited by the frequency band of the
また、図27の方式では、光変調器の帯域による周波数の制限は無いが、二つの光源11、12が互いに独立でその周波数は同期していないため、ローカル信号の周波数確度が低いという問題がある。また、互いに独立な二つの光源の位相雑音がローカル信号に含まれることになり、それによって周波数変換された解析対象信号に位相雑音が発生して信号本来の品質を正しく測定することができないという問題があった。 In the method of FIG. 27, there is no frequency limitation due to the band of the optical modulator, but the two light sources 11 and 12 are independent of each other and their frequencies are not synchronized, so the frequency accuracy of the local signal is low. is there. In addition, the phase noise of two light sources that are independent of each other is included in the local signal, which causes phase noise in the frequency-converted signal to be analyzed, and the original signal quality cannot be measured correctly. was there.
これを解決するために、二つの光源11、12を、光位相ロックループを用いて同期する方法(非特許文献2)も提案されているが、フィードバックループ制御特有の不安定さや応答遅延時間等の影響で、特に周波数を大きく可変した場合等にロック外れ等が発生しやすく安定動作が困難となる問題があった。 In order to solve this problem, a method of synchronizing the two light sources 11 and 12 using an optical phase lock loop (Non-Patent Document 2) has also been proposed, but instability, response delay time, etc. peculiar to feedback loop control As a result, there is a problem that unlocking is likely to occur and the stable operation is difficult particularly when the frequency is greatly varied.
本発明は、上記課題を解決し、ミリ波あるいはそれ以上の周波数帯の信号に対する解析を安定且つ精度よく行なうことができる信号解析装置および信号解析方法を提供することを目的としている。 An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and to provide a signal analysis apparatus and a signal analysis method capable of stably and accurately analyzing a signal in a millimeter wave or higher frequency band.
前記目的を達成するために、本発明の請求項1記載の信号解析装置は、
第1の光源(22)から出射された第1の連続光と、第2の光源(23)から前記第1の連続光と異なる波長で出射された第2の連続光とを合波して受光器(25、93、54A)に入射し、該受光器から前記第1の連続光と第2の連続光の周波数差に等しい周波数のローカル信号を出力するローカル信号発生部(21)と、
解析対象の被測定信号を、前記ローカル信号を用いて中間周波数帯の信号に変換するヘテロダイン方式の周波数変換部(30)と、
前記中間周波数帯の信号をデジタル信号に変換するA/D変換器(35)と、
前記A/D変換器から出力されるデジタル信号に基づいて前記被測定信号の解析を行なう解析部(40)とを有する信号解析装置において、
前記第1の連続光と第2の連続光の位相変動または設定値に対する周波数誤差に起因して前記ローカル信号に含まれる位相雑音または周波数誤差の少なくとも一方を、前記解析部の解析結果に誤差を与える誤差要因として検出する誤差要因検出部(50)と、
前記誤差要因検出部によって検出された誤差要因に基づいて前記周波数変換部から前記解析部までの信号処理経路内で補正処理を行い、前記誤差要因による誤差が前記解析部の解析結果に現れないようにする補正手段(70)とを設け、
前記誤差要因検出部は、
前記第1の連続光と所定周波数の高周波信号とを受け、前記第1の連続光を中心として前記所定周波数間隔の複数の側帯波を発生させる光側帯波発生器(52)と、
前記光側帯波発生器の出力光を受け、該出力光から前記第2の連続光の周波数を含む所定の帯域内の前記側帯波を抽出する光バンドパスフィルタ(60)と、
前記光バンドパスフィルタの出力光と前記第2の連続光とを受けて合分波する光合分波手段(53、53′、61、92)と、
前記光合分波手段の出力光を受光し、前記光側帯波発生器の出力光のうち前記第1の連続光の周波数よりも前記第2の連続光に周波数が近い側帯波と前記第2の連続光とのビート成分を出力する受光器(54、54A、54B、54A〜54D、93)とを有し、
前記光側帯波発生器の出力光のうち前記第1の連続光の周波数よりも前記第2の連続光に周波数が近い側帯波と前記第2の連続光とのビート成分に基づいて、前記ローカル信号の位相雑音または周波数誤差の少なくとも一方を検出することを特徴とする。
In order to achieve the object, a signal analyzing apparatus according to
The first continuous light emitted from the first light source (22) and the second continuous light emitted from the second light source (23) at a wavelength different from that of the first continuous light are combined. A local signal generator (21) that enters a light receiver (25, 93, 54A) and outputs a local signal having a frequency equal to the frequency difference between the first continuous light and the second continuous light from the light receiver;
A heterodyne frequency converter (30) that converts a signal under measurement to be analyzed into a signal in an intermediate frequency band using the local signal;
An A / D converter (35) for converting the intermediate frequency band signal into a digital signal;
In a signal analysis apparatus having an analysis unit (40) for analyzing the signal under measurement based on a digital signal output from the A / D converter,
At least one of phase noise and frequency error included in the local signal due to phase fluctuations of the first continuous light and the second continuous light or a frequency error with respect to a set value, and an error in the analysis result of the analysis unit. An error factor detection unit (50) for detecting an error factor to be given;
Correction processing is performed in the signal processing path from the frequency conversion unit to the analysis unit based on the error factor detected by the error factor detection unit so that an error due to the error factor does not appear in the analysis result of the analysis unit. and correction means (70) to provided,
The error factor detector is
An optical sideband generator (52) that receives the first continuous light and a high-frequency signal of a predetermined frequency and generates a plurality of sidebands of the predetermined frequency interval around the first continuous light;
An optical bandpass filter (60) for receiving the output light of the optical sideband generator and extracting the sideband in a predetermined band including the frequency of the second continuous light from the output light;
Optical multiplexing / demultiplexing means (53, 53 ′, 61, 92) for receiving and outputting the output light of the optical bandpass filter and the second continuous light;
The output light of the optical multiplexing / demultiplexing means is received, and the sideband wave whose frequency is closer to the second continuous light than the frequency of the first continuous light among the output light of the optical sideband generator and the second A receiver (54, 54A, 54B, 54A to 54D, 93) that outputs a beat component with continuous light;
Based on the beat component of the sideband wave whose frequency is closer to the second continuous light than the frequency of the first continuous light in the output light of the optical sideband generator, the local continuous wave It is characterized by detecting at least one of a phase noise or a frequency error of a signal .
また、本発明の請求項2の信号解析装置は、
第1の光源(22)から出射された第1の連続光と、第2の光源(23)から前記第1の連続光と異なる波長で出射された第2の連続光とを合波して受光器(25、93、54A)に入射し、該受光器から前記第1の連続光と第2の連続光の周波数差に等しい周波数のローカル信号を出力するローカル信号発生部(21)と、
解析対象の被測定信号を、前記ローカル信号を用いて中間周波数帯の信号に変換するヘテロダイン方式の周波数変換部(30)と、
前記中間周波数帯の信号をデジタル信号に変換するA/D変換器(35)と、
前記A/D変換器から出力されるデジタル信号に基づいて前記被測定信号の解析を行なう解析部(40)とを有する信号解析装置において、
前記第1の連続光と第2の連続光の位相変動または設定値に対する周波数誤差に起因して前記ローカル信号に含まれる位相雑音または周波数誤差の少なくとも一方を、前記解析部の解析結果に誤差を与える誤差要因として検出する誤差要因検出部(50)と、
前記誤差要因検出部によって検出された誤差要因に基づいて前記周波数変換部から前記解析部までの信号処理経路内で補正処理を行い、前記誤差要因による誤差が前記解析部の解析結果に現れないようにする補正手段(70)とを設け、
前記誤差要因検出部は、
前記第1の連続光と所定周波数の高周波信号とを受け、前記第1の連続光を中心として前記所定周波数間隔の複数の側帯波を発生させる光側帯波発生器(52)と、
前記光側帯波発生器の出力光と前記第2の連続光とを受けて合分波する光合分波手段(53、53′、61、92)と、
前記光合分波手段の出力光を受光し、前記光側帯波発生器の出力光のうち前記第1の連続光の周波数よりも前記第2の連続光に周波数が近い側帯波と前記第2の連続光とのビート成分を出力する受光器(54、54A、54B、54A〜54D、93)とを有し、
前記光側帯波発生器の出力光のうち前記第1の連続光の周波数よりも前記第2の連続光に周波数が近い側帯波と前記第2の連続光とのビート成分に基づいて、前記ローカル信号の位相雑音または周波数誤差の少なくとも一方を検出するように構成され、
さらに、前記誤差要因検出部の前記光合分波手段に入射される一方の光に前記第1の連続光が含まれるようにし、該光合分波手段の出力光を受ける前記受光器に、前記側帯波と前記第2の連続光とのビート成分を出力させる機能と、前記ローカル信号発生部の前記受光器の機能を持たせたことを特徴とする。
The signal analysis device according to
The first continuous light emitted from the first light source (22) and the second continuous light emitted from the second light source (23) at a wavelength different from that of the first continuous light are combined. A local signal generator (21) that enters a light receiver (25, 93, 54A) and outputs a local signal having a frequency equal to the frequency difference between the first continuous light and the second continuous light from the light receiver;
A heterodyne frequency converter (30) that converts a signal under measurement to be analyzed into a signal in an intermediate frequency band using the local signal;
An A / D converter (35) for converting the intermediate frequency band signal into a digital signal;
In a signal analysis apparatus having an analysis unit (40) for analyzing the signal under measurement based on a digital signal output from the A / D converter,
At least one of phase noise and frequency error included in the local signal due to phase fluctuations of the first continuous light and the second continuous light or a frequency error with respect to a set value, and an error in the analysis result of the analysis unit. An error factor detection unit (50) for detecting an error factor to be given;
Correction processing is performed in the signal processing path from the frequency conversion unit to the analysis unit based on the error factor detected by the error factor detection unit so that an error due to the error factor does not appear in the analysis result of the analysis unit. Correction means (70) for
The error factor detector is
An optical sideband generator (52) that receives the first continuous light and a high-frequency signal of a predetermined frequency and generates a plurality of sidebands of the predetermined frequency interval around the first continuous light;
Optical multiplexing / demultiplexing means (53, 53 ', 61, 92) that receives and combines the output light of the optical sideband generator and the second continuous light;
The output light of the optical multiplexing / demultiplexing means is received, and the sideband wave whose frequency is closer to the second continuous light than the frequency of the first continuous light among the output light of the optical sideband generator and the second A receiver (54, 54A, 54B, 54A to 54D, 93) that outputs a beat component with continuous light;
Based on the beat component of the sideband wave whose frequency is closer to the second continuous light than the frequency of the first continuous light in the output light of the optical sideband generator, the local continuous wave Configured to detect at least one of phase noise or frequency error in the signal;
Further, the first continuous light is included in one of the lights incident on the optical multiplexing / demultiplexing means of the error factor detecting unit, and the light receiver receiving the output light of the optical multiplexing / demultiplexing means is connected to the sideband. A function of outputting a beat component of a wave and the second continuous light and a function of the light receiver of the local signal generation unit are provided .
また、本発明の請求項3の信号解析装置は、請求項1記載の信号解析装置において、
前記誤差要因検出部の前記光合分波手段に入射される一方の光に前記第1の連続光が含まれるようにし、該光合分波手段の出力光を受ける前記受光器に、前記側帯波と前記第2の連続光とのビート成分を出力させる機能と、前記ローカル信号発生部の前記受光器の機能を持たせたことを特徴とする。
The signal analysis device according to
The first continuous light is included in one light incident on the optical multiplexing / demultiplexing means of the error factor detecting unit, and the sideband and the receiver receiving the output light of the optical multiplexing / demultiplexing means A function of outputting a beat component with the second continuous light and a function of the light receiver of the local signal generator are provided.
また、本発明の請求項4の信号解析装置は、請求項1〜3のいずれかに記載の信号解析装置において、
前記誤差要因検出部の前記光合分波手段が、単一偏波型の90度光ハイブリッド(53)または両偏波型の90度光ハイブリッド(53′)であることを特徴する。
A signal analysis device according to
The optical multiplexing / demultiplexing means of the error factor detection unit is a single polarization type 90 degree optical hybrid (53) or a dual polarization type 90 degree optical hybrid (53 ').
また、本発明の請求項8の信号解析装置は、請求項1記載の信号解析装置において、
前記誤差要因検出部は、
所定周波数の高周波信号を発生する高周波信号発生器(102)と、
前記ローカル信号発生部から出力されたローカル信号と前記高周波信号発生器から出力された高周波信号とを受け該高周波信号の高調波と前記ローカル信号とのビート成分を出力する高調波ミキサ(104)とを有し、該高調波ミキサが出力するビート成分に基づいて、前記ローカル信号の位相雑音または周波数誤差の少なくとも一方を検出することを特徴とする。
The signal analysis device according to
The error factor detector is
A high frequency signal generator (102) for generating a high frequency signal of a predetermined frequency;
A harmonic mixer (104) that receives the local signal output from the local signal generator and the high-frequency signal output from the high-frequency signal generator and outputs a harmonic component of the high-frequency signal and a beat component of the local signal; And detecting at least one of phase noise or frequency error of the local signal based on a beat component output from the harmonic mixer.
また、本発明の請求項5の信号解析装置は、請求項1〜4のいずれかに記載の信号解析装置において、
前記補正手段は、前記A/D変換器の出力信号に対し、前記誤差要因検出部で検出された位相雑音または周波数誤差の少なくとも一方の情報を含む補正用の信号を複素乗算することで、前記解析部に入力される信号に、前記ローカル信号発生部が出力する前記ローカル信号の位相雑音または周波数誤差の少なくとも一方が現れないように補正することを特徴とする。
Moreover, the signal analysis device according to
The correction means complex-multiplies the output signal of the A / D converter by a correction signal including information on at least one of phase noise and frequency error detected by the error factor detector. The signal input to the analysis unit is corrected so that at least one of phase noise or frequency error of the local signal output from the local signal generation unit does not appear.
また、本発明の請求項6の信号解析装置は、請求項1〜4のいずれかに記載の信号解析装置において、
前記A/D変換器と前記解析部との間に、前記中間周波数帯に変換された信号をベースバンド信号に変換するためのベースバンド変換部(80)が設けられ、
前記補正手段は、前記ベースバンド変換部がベースバンド変換に用いるローカル信号に前記誤差要因検出部で検出された位相雑音または周波数誤差の少なくとも一方の情報を与えることで、該ベースバンド変換部の出力信号に、前記ローカル信号発生部が出力するローカル信号の位相雑音または周波数誤差の少なくとも一方が現れないように補正することを特徴とする。
Moreover, the signal analysis device according to
A baseband converter (80) for converting the signal converted into the intermediate frequency band into a baseband signal is provided between the A / D converter and the analyzer.
The correction means gives the local signal used by the baseband conversion unit for baseband conversion by providing at least one of phase noise or frequency error detected by the error factor detection unit, so that the output of the baseband conversion unit The signal is corrected so that at least one of phase noise and frequency error of the local signal output from the local signal generator does not appear in the signal.
また、本発明の請求項7の信号解析装置は、請求項1〜4のいずれかに記載の信号解析装置において、
前記周波数変換部は、前記ローカル信号発生部が発生したローカル信号を初段用ローカル信号として受ける初段のミキサ(30a)と、該初段のミキサに続く少なくとも1段の後段のミキサ(30c)と、該後段のミキサに後段用ローカル信号を与える後段用ローカル信号発生器(30d)とを有しており、
前記補正手段は、前記誤差要因検出部で検出された周波数誤差の情報を、前記周波数変換部の前記後段用ローカル信号発生器が出力する後段用ローカル信号に与えることで、前記周波数変換部の出力信号に、前記ローカル信号発生部が出力する前記ローカル信号の周波数誤差が現れないように補正することを特徴とする。
Moreover, the signal analysis device according to
The frequency conversion unit includes a first-stage mixer (30a) that receives the local signal generated by the local signal generation unit as a first-stage local signal, at least one subsequent-stage mixer (30c) following the first-stage mixer, A post-stage local signal generator (30d) for supplying a post-stage local signal to the post-stage mixer,
The correction means provides the information on the frequency error detected by the error factor detection unit to the subsequent-stage local signal output by the subsequent-stage local signal generator of the frequency conversion unit, so that the output of the frequency conversion unit The signal is corrected so that a frequency error of the local signal output from the local signal generator does not appear in the signal.
また、本発明の請求項8の信号解析装置は、請求項1〜4のいずれかに記載の信号解析装置において、
前記解析部には、前記被測定信号の周波数を求めてこれを解析結果の一部として出力する周波数出力手段(40a)が設けられており、
前記補正手段は、前記誤差要因検出部で検出された周波数誤差の情報で、前記解析部の前記周波数出力手段が出力する周波数を補正することを特徴とする。
Moreover, the signal analysis device according to
The analysis unit is provided with frequency output means (40a) for obtaining the frequency of the signal under measurement and outputting it as a part of the analysis result,
The correction means corrects the frequency output by the frequency output means of the analysis unit with information on the frequency error detected by the error factor detection unit.
また、本発明の請求項9の信号解析方法は、
波長が異なる第1の連続光と第2の連続光とを合波して受光器に入射し、前記第1の連続光と第2の連続光の周波数差に等しいローカル信号を前記受光器から出力させるローカル信号発生段階と、
解析対象の被測定信号を、前記ローカル信号を用いて中間周波数帯の信号に変換するヘテロダイン方式の周波数変換段階と、
前記中間周波数帯の信号をデジタル信号に変換するA/D変換段階と、
前記デジタル信号に基づいて前記被測定信号の解析を行なう解析段階を含む信号解析方法において、
前記第1の連続光と第2の連続光の位相変動または設定値に対する周波数誤差に起因して前記ローカル信号に含まれる位相雑音または周波数誤差の少なくとも一方を、解析段階の解析結果に誤差を与える誤差要因として検出する誤差要因検出段階と、
前記検出された誤差要因に基づいて前記周波数変換段階から前記解析段階までの信号処理段階内で補正処理を行い、前記誤差要因による誤差が前記解析段階の解析結果に現れないようにする補正段階とを設け、
前記誤差要因検出段階は、
前記第1の連続光と所定周波数の高周波信号とを受け、前記第1の連続光を中心として前記所定周波数間隔の複数の側帯波を発生させる光側帯波発生段階と、
前記光側帯波発生段階の出力光と前記第2の連続光とを受けて合分波する光合分波段階と、
前記光合分波段階の出力光を受光器に入射し、前記光側帯波発生段階の出力光のうち前記第1の連続光の周波数よりも前記第2の連続光に周波数が近い側帯波と前記第2の連続光とのビート成分を出力する段階と、
前記光側帯波発生段階の出力光のうち前記第1の連続光の周波数よりも前記第2の連続光に周波数が近い側帯波と前記第2の連続光とのビート成分に基づいて、前記ローカル信号の位相雑音または周波数誤差の少なくとも一方を検出する段階とを含み、
さらに、前記誤差要因検出段階の前記光合分波段階に入射される一方の光に前記第1の連続光が含まれるようにし、該光合分波段階の出力光を受ける前記受光器に、前記側帯波と前記第2の連続光とのビート成分を出力させる機能と、前記ローカル信号発生段階の前記受光器の機能を持たせたことを特徴とする。
The signal analysis method according to
First continuous light and second continuous light having different wavelengths are combined and incident on a light receiver, and a local signal equal to the frequency difference between the first continuous light and the second continuous light is transmitted from the light receiver. A local signal generation stage to output,
A frequency conversion stage of a heterodyne system that converts a signal under measurement to be analyzed into a signal in an intermediate frequency band using the local signal;
An A / D conversion step of converting the intermediate frequency band signal into a digital signal;
In a signal analysis method including an analysis step of analyzing the signal under measurement based on the digital signal,
At least one of phase noise or frequency error included in the local signal due to a phase variation of the first continuous light and the second continuous light or a frequency error with respect to a set value is given to an analysis result in an analysis stage. An error factor detection stage to detect as an error factor;
A correction step for performing a correction process in the signal processing step from the frequency conversion step to the analysis step based on the detected error factor, so that an error due to the error factor does not appear in the analysis result of the analysis step; Provided ,
The error factor detection step includes
An optical sideband generation stage that receives the first continuous light and a high-frequency signal of a predetermined frequency and generates a plurality of sidebands of the predetermined frequency interval around the first continuous light;
An optical multiplexing / demultiplexing stage that receives and combines the output light of the optical sideband generation stage and the second continuous light; and
The output light in the optical multiplexing / demultiplexing stage is incident on a light receiver, and the sideband wave whose frequency is closer to the second continuous light than the frequency of the first continuous light in the output light in the optical sideband generation stage, Outputting a beat component with the second continuous light;
Based on the beat component of the sideband wave whose frequency is closer to the second continuous light than the frequency of the first continuous light in the output light in the optical sideband generation stage, the local continuous wave Detecting at least one of phase noise or frequency error of the signal,
Further, the first continuous light is included in one light incident on the optical multiplexing / demultiplexing stage of the error factor detecting stage, and the side band is supplied to the light receiver that receives the output light of the optical multiplexing / demultiplexing stage. A function of outputting a beat component of a wave and the second continuous light and a function of the light receiver in the local signal generation stage are provided .
このように、本発明では、波長が異なる第1の連続光と第2の連続光を合波して受光器に入射し、第1の連続光と第2の連続光の周波数差に等しい周波数のローカル信号を受光器から出力させ、そのローカル信号を用いて被測定信号をヘテロダイン方式で中間周波数帯の信号に変換し、この中間周波数帯の信号をデジタル信号に変換して解析を行なう信号解析装置および信号解析方法において、前記第1の連続光と第2の連続光の位相変動または設定値に対する周波数誤差に起因して前記ローカル信号に含まれる位相雑音または周波数誤差の少なくとも一方を、解析結果に誤差を与える誤差要因として検出し、その検出結果で周波数変換処理から解析処理までの経路で補正を行なうことで、ローカル信号に含まれる位相雑音または周波数誤差の少なくとも一方が解析結果に現れないようにしている。 Thus, in the present invention, the first continuous light and the second continuous light having different wavelengths are combined and incident on the light receiver, and the frequency is equal to the frequency difference between the first continuous light and the second continuous light. Signal analysis is performed by outputting a local signal from the receiver, converting the signal under measurement into a signal in the intermediate frequency band using the heterodyne method, and converting the signal in the intermediate frequency band into a digital signal for analysis. In the apparatus and the signal analysis method, at least one of the phase noise or the frequency error included in the local signal due to a phase variation of the first continuous light and the second continuous light or a frequency error with respect to a set value is analyzed. Phase error or frequency error included in the local signal by detecting the error factor that gives an error to the signal and correcting the detection result along the path from frequency conversion processing to analysis processing. At least one of them so as not appear on the analysis results.
このため、二つの光源を用いることによる広帯域特性を維持しながら、フィードバックループ制御のような不安定な動作をすることなく、被測定信号に対する解析を安定且つ精度よく行なうことができる。 For this reason, it is possible to stably and accurately analyze a signal under measurement without performing an unstable operation such as feedback loop control while maintaining the broadband characteristics by using two light sources.
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
図1は、本発明を適用した信号解析装置20の基本構成図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a basic configuration diagram of a
この信号解析装置20は、ローカル信号発生部21、周波数変換部30、A/D変換器35、解析部40、誤差要因検出部50、補正手段70を有している。
The
ローカル信号発生部21は、図2の(a)に示すように、第1の光源22および第2の光源23からそれぞれ出射された波長が異なる第1の連続光(コヒーレント光:以下同じ)P1と第2の連続光P2を光合波器24で合波して受光器25に入射し、図2の(b)に示すように、第1の連続光P1と第2の連続光P2の周波数差に等しい周波数のローカル信号SLOを受光器25から周波数変換部30へ出力する。
As shown in FIG. 2A, the local
このローカル信号LOには、第1の連続光P1と第2の連続光P2のそれぞれの位相変動Δφ1(t)、Δφ2(t)に起因する位相雑音Δφと、それぞれの周波数設定値f1、f2に対する周波数誤差Δf1、Δf2に起因する周波数誤差Δfが含まれている。 In this local signal LO , the phase noise Δφ due to the respective phase fluctuations Δφ 1 (t) and Δφ 2 (t) of the first continuous light P 1 and the second continuous light P 2 , and the respective frequency settings. A frequency error Δf caused by the frequency errors Δf 1 and Δf 2 with respect to the values f 1 and f 2 is included.
周波数変換部30は、内部に少なくとも一つのミキサ30aを有し、図2の(c)のように、被測定信号Sxとローカル信号SLOを初段のミキサ30aに与えて混合し、その差の周波数成分を抽出するヘテロダイン方式のものであり、図2の(d)のように、被測定信号Sxをデジタル処理が可能な中間周波数帯の信号SIFに変換して出力する。図2は周波数変換部30において1回の周波数変換を行なう場合を図示している。なお、この周波数変換部30において複数段の周波数変換を行なう場合もある。この場合、周波数変換部30の出力がデジタル処理可能な周波数帯の信号となる。
The
中間周波数帯に変換された信号SIFには、ローカル信号SLOに含まれる周波数誤差と位相雑音が付加されることになり、その中間周波数帯の信号SIFは、A/D変換器35によってデジタル信号DIFに変換されて補正手段70に入力され、ローカル信号SLOによって付加された周波数誤差と位相雑音の少なくとも一方(この実施例では両方)が補正されて、解析部40に入力される。解析部40は、入力されるデジタル信号DIF′に基づいて被測定信号のスペクトラムや復調データの変調品質等の解析を行なう。
The converted signal S IF to the intermediate frequency band, then a frequency error and phase noise contained in the local signal S LO is added, the signal S IF of an intermediate frequency band, by the A /
一方、誤差要因検出部50は、第1の連続光P1と第2の連続光P2の位相変動Δφ1(t)、Δφ2(t)に起因するローカル信号SLOの位相雑音Δφと、それぞれの周波数設定値f1、f2に対する周波数誤差Δf1、Δf2に起因するローカル信号SLOの周波数誤差Δfの少なくとも一方(この実施形態では両方)を、解析結果に誤差を与える誤差要因として検出し、その誤差要因が最終的に解析部40の解析結果として現れないように、補正手段70により、周波数変換部30から解析部40までの被測定信号の信号処理経路において補正している。なお、図1では、補正手段70がA/D変換器35と解析部40の間に設けられているが、後述するように、周波数誤差や位相雑音を補正する位置は図1の例に限定されない。
On the other hand, the error
ここで、周波数が極めて高いローカル信号SLOに対する直接的な周波数測定や位相検波は困難であるため、誤差要因検出部50では、第1の連続光P1と第2の連続光P2とを受け、両光の周波数および位相情報を含む光を受光器に与えてそのビート成分を求める光処理方式や、電気のローカル信号SLOを周波数誤差や位相雑音が極めて少ない高周波信号またはその逓倍出力とをミキシングし、そのビート成分を求める電気処理方式を用いている。
Here, since it is difficult to perform direct frequency measurement and phase detection on the local signal S LO having an extremely high frequency, the error
図3は、光処理方式を用いた信号解析装置20のローカル信号発生部21と誤差要因検出部50の構成例を示したものであり、ローカル信号発生部21には、第1の連続光P1と第2の連続光P2をそれぞれ分岐する光分波器26、27を設け、光分波器26で分岐された第1の連続光P1aと光分波器27で分岐された第2の連続光P2aとを光合波器24に入射し、その出力光を受光器25に入射してローカル信号SLOを発生させている。ここで、光分波器26、27および光合波器24は、光ファイバカプラで実現してもよく、ハーフミラーのような自由空間光学系で実現してもよい。
FIG. 3 shows a configuration example of the local
また、誤差要因検出部50は、基準信号発生器51、光側帯波発生器52、90度光ハイブリッド53、バランス受光器54A、54B、A/D変換器55A、55Bおよび演算部56によって構成されている。
The error
基準信号発生器51は、周波数誤差と位相雑音が極めて少ない所定周波数fmの基準信号Smを光側帯波発生器52に与える。光側帯波発生器52は、図4の(a)に示しているように、入射される第1の連続光P1bを中心とし、その両側に周波数fm間隔の複数の側帯波を発生させて、90度光ハイブリッド53に入射する。
90度光ハイブリッド53はこの実施形態の光合分波手段を構成するものであり、上記光側帯波発生器52の出力光Psと、分岐された第2の連続光P2bを受け、図4の(b)のように、第2の連続光P2bと側帯波との直交ミキシングを行い、第2の連続光P2bと側帯波との合波成分(同相成分=実数部)I(+)、I(-)と、第2の連続光P2bを90度移相した光と側帯波との合波成分(直交成分=虚数部)Q(+)、Q(-)を、それぞれバランス受光器54A、54Bにそれぞれ入射することで、各バランス受光器54A、54Bから、図4の(c)のように、第2の連続光P2bと側帯波のビート成分を出力させる。ここで、通常、バランス受光器54A、54Bの帯域よりもローカル信号の周波数の方が高いため、第1の連続光の周波数よりも第2の連続光に周波数が近い側帯波に対応したビート成分で、且つバランス受光器54A、54Bの帯域内の周波数のビート成分が出力される。
The 90-degree
なお、90度光ハイブリッド53の出力光I(+)、I(-)、Q(+)、Q(-)の符号(+)、(-)は、強度が等しく合波の際の光位相が互いに反転した成分を示しており、ビート成分の位相が互いに反転しているため、バランス受光器54A、54Bに入射することで、ビート成分の振幅が2倍となり、雑音成分の振幅は√2倍となることと、それぞれの入射光の振幅雑音分がキャンセルされることから高S/Nの出力を得ることができる。
Note that the signs (+) and (−) of the output light I (+), I (−), Q (+), and Q (−) of the 90-degree
これらの受光器出力I、Qは、A/D変換器55A、55Bによってデジタル信号Di、Dqに変換されて演算部56に入力される。
These light receiver outputs I and Q are converted into digital signals Di and Dq by A /
演算部56では、入力されるデジタル信号Di、Dqに基づいて、第1の連続光P1と第2の連続光P2の位相変動や周波数誤差に起因するローカル信号SLOの位相雑音Δφや周波数誤差Δfを求める。
The
この演算部56で得られた位相雑音と周波数誤差の情報は、図1に示したように、A/D変換器35と解析部40の間に設けられた補正手段70に与えられ、デジタル信号DIFに対する補正処理が行なわれて解析部40に送られる。解析部40は、補正手段70によって補正されたデジタル信号DIF′に対するスペクトラム解析や変調解析やデータ復調等の処理を行なう。
As shown in FIG. 1, the phase noise and frequency error information obtained by the
次に、上記構成の信号解析装置20の動作を、数式を用いて説明する。第1の連続光P1の波長(設定値)をλ1、第2の連続光の波長(設定値)をλ2とすると、第1の連続光P1の光周波数(設定値)f1、第2の連続光P2の光周波数(設定値)f2、受光器25から出力されるローカル信号SLOの周波数(設定値)fLOは、以下のように表される。
Next, the operation of the
f1=c/λ1 ……(1)
f2=c/λ2 ……(2)
fLO=f1−f2 ……(3)
ここでcは光速、f1>f2である。例えばλ1=1550nm、λ2=1555nmの場合、fLO≒622GHzとなる。
f 1 = c / λ 1 (1)
f 2 = c / λ 2 (2)
f LO = f 1 −f 2 (3)
Here, c is the speed of light, and f 1 > f 2 . For example, when λ 1 = 1550 nm and λ 2 = 1555 nm, f LO ≈622 GHz.
また、第1の連続光P1の設定値に対する光周波数誤差をΔf1、位相雑音をφ1(t) 、第2の連続光P2の設定値に対する光周波数誤差をΔf2、位相雑音をφ2(t) とすると、実際の第1の連続光P1の光電界e1(t) と第2の連続光P2の光電界e2(t) は、
e1(t)=E1・exp[j{2π(f1+Δf1)t+φ1(t)}] ……(4)
e2(t)=E2・exp[j{2π(f2+Δf2)t+φ2(t)}] ……(5)
で表される。ここで、E1、E2は、それぞれ第1および第2の連続光の電界振幅(定数)である。
Further, the optical frequency error with respect to the set value of the first continuous light P 1 is Δf 1 , the phase noise is φ 1 (t), the optical frequency error with respect to the set value of the second continuous light P 2 is Δf 2 , and the phase noise is When phi 2 (t), the actual first continuous light P 1 optical electric field e 1 (t) and the optical electric field e 2 of the second continuous light P 2 (t) is
e 1 (t) = E 1 · exp [j {2π (f 1 + Δf 1 ) t + φ 1 (t)}] (4)
e 2 (t) = E 2 · exp [j {2π (f 2 + Δf 2 ) t + φ 2 (t)}] (5)
It is represented by Here, E 1 and E 2 are electric field amplitudes (constants) of the first and second continuous lights, respectively.
f1+Δf1>f2+Δf2の場合、ローカル信号の電圧eLO(t) は、
eLO(t)=ELO・exp[j{2π(f1−f2+Δf1−Δf2)t
+φ1(t)−φ2(t)}] ……(6)
=ELO・exp[j{2π(fLO+Δf1−Δf2)t
+φ1(t)−φ2(t)}] ……(7)
となり、ローカル信号にはΔf1−Δf2の周波数誤差とφ1(t)−φ2(t)の位相雑音が発生する。ここで、ELOは、ローカル信号の電圧振幅(定数)である。
When f 1 + Δf 1 > f 2 + Δf 2 , the voltage e LO (t) of the local signal is
e LO (t) = E LO · exp [j {2π (f 1 −f 2 + Δf 1 −Δf 2 ) t
+ Φ 1 (t) −φ 2 (t)}] (6)
= E LO · exp [j {2π (f LO + Δf 1 −Δf 2 ) t
+ Φ 1 (t) −φ 2 (t)}] (7)
Thus, a frequency error of Δf 1 −Δf 2 and a phase noise of φ 1 (t) −φ 2 (t) are generated in the local signal. Here, E LO is the voltage amplitude (constant) of the local signal.
2つの光源の位相雑音は同じ大きさでも通常互いに無相関のため、ローカル信号の位相雑音の大きさは通常1つの光源の位相雑音の√2倍になる。 Since the phase noise of the two light sources is usually uncorrelated with each other even if they are the same magnitude, the magnitude of the phase noise of the local signal is usually √2 times the phase noise of one light source.
周波数変換部30の初段のミキサ30aに入力される被測定信号SxをeRF(t) 、被測定信号Sxの周波数をfRF、位相をφRF(t) とすると、fRF>fLOの場合、ミキサから出力される中間周波信号eIF(t) は次のようになる。
When the measured signal Sx input to the first stage mixer 30a of the
eRF(t)=ERF exp[j{2πfRFt+φRF(t)}] ……(8)
eIF(t)=ηERF exp[j{2π(fRF−fLO−Δf1+Δf2)t
+φRF(t)−φ1(t)+φ2(t)}] ……(9)
=ηERF exp[j{2π(fIF−Δf1+Δf2)t
+φRF(t)−φ1(t)+φ2(t)}] ……(10)
ここで、中間周波数はfIF=fRF−fLO、ηはミキサの変換効率、ERFは被測定信号の電圧振幅である。
e RF (t) = E RF exp [j {2πf RF t + φ RF (t)}] (8)
e IF (t) = ηE RF exp [j {2π (f RF −f LO −Δf 1 + Δf 2 ) t
+ Φ RF (t) −φ 1 (t) + φ 2 (t)}] (9)
= ΗE RF exp [j {2π (f IF −Δf 1 + Δf 2 ) t
+ Φ RF (t) −φ 1 (t) + φ 2 (t)}] (10)
Here, the intermediate frequency is f IF = f RF −f LO , η is the conversion efficiency of the mixer, and E RF is the voltage amplitude of the signal under measurement.
従って、中間周波信号(最終的には解析装置の解析結果)には、Δf2−Δf1(=−Δf)周波数誤差と、φ2(t)−φ1(t)(=−Δφ)の位相雑音が発生する。 Therefore, the intermediate frequency signal (finally the analysis result of the analysis device) includes Δf 2 −Δf 1 (= −Δf) frequency error and φ 2 (t) −φ 1 (t) (= −Δφ). Phase noise is generated.
一方、光側帯波発生器52の出力の光電界をem(t) 、光側帯波発生器52の変調周波数(側帯波の周波数間隔)をfm、I側とQ側のバランス受光器の出力(ビート成分)をebi(t) 、ebq(t) とすると、
em(t)
=i=−nΣnEmi exp[j{2π(f1+Δf1+ifm)t+φ1(t)+φmi}]
……(11)
eb(t)
=ebi(t) +jebq(t) ……(12)
=i=−nΣnηbEmiE2 exp[j{2π(f1+Δf1+ifm−f2−Δf2)t
+φ1(t)+φmi−φ2(t)}] ……(13)
ここで、記号i=−nΣnは、i=−n〜nまでの総和、iは側帯波の次数(整数)、nは側帯波の最大次数(自然数)、Emiは各側帯波の電界振幅、φmiは各側帯波の位相(固定値)、ηbは変換効率である。また、光側帯波発生器52の変調周波数fmは基準周波数に同期し、その周波数誤差と位相雑音は光源の周波数誤差と位相雑音よりも十分小さいため無視している。
On the other hand, the optical field of the output of the optical sideband generator 52 e m (t), the modulation frequency of the optical sideband generator 52 (frequency interval sideband) f m, the I side and the Q side of the balance photodetector If the output (beat component) is e bi (t) and e bq (t),
e m (t)
= I = -n Σ n E mi exp [j {2π (
...... (11)
e b (t)
= E bi (t) + je bq (t) (12)
= I = -n Σ n η b
+ Φ 1 (t) + φ mi −φ 2 (t)}] (13)
Here, the symbol i = −n Σ n is the sum of i = −n to n , i is the order (integer) of the sideband wave, n is the maximum order (natural number) of the sideband wave, and E mi is each sideband wave The electric field amplitude, φ mi is the phase (fixed value) of each sideband, and η b is the conversion efficiency. The modulation frequency f m of the
光側帯波発生器52の出力には周波数fm間隔で多数の側帯波が存在し、それら側帯波と第2の連続光P2とのビート成分も多数生じるが、バランス受光器54A、54B、A/D変換器55A、55Bの帯域内の周波数のビート成分のみがデジタル信号に変換される。ここで、通常、バランス受光器54A、54B、A/D変換器55A、55Bの帯域よりもローカル信号の周波数の方が高いため、第1の連続光の周波数よりも第2の連続光に周波数が近い側帯波に対応したビート成分で、且つバランス受光器54A、54B、A/D変換器55A、55Bの帯域内の周波数のビート成分がデジタル信号に変換される。必要に応じて周波数帯域を制限するローパスフィルタを追加しても良い。
The output of the
また、光合分波手段として90度光ハイブリッド53を用いて直交ミキシングすることで、第2の連続光P2に対する同相成分Iと直交成分Qが得られ、正の周波数と負の周波数を区別して検出することが出来る。 Further, by performing quadrature mixing using the 90-degree optical hybrid 53 as the optical multiplexing / demultiplexing means, the in-phase component I and the quadrature component Q for the second continuous light P 2 are obtained, and the positive frequency and the negative frequency are distinguished. Can be detected.
例えば、第2の連続光に最も周波数が近い側帯波に対応するビート成分を選択する。選択したビート成分をeb1(t) とすると、
eb1(t)
=ηbEmi1E2 exp[j{2π(f1+Δf1+i1fm−f2−Δf2)t
+φ1(t)+φmi1−φ2(t)}] ……(14)
となる。ここで、i1は選択した側帯波の次数(整数) である。fmは基準周波数に同期した変調周波数のため正確に既知である。したがって、例えば光源の光周波数をf1≒f2の付近から掃引しながらバランス受光器54A、54Bの出力に現れるビート成分の数をカウントすることにより、側帯波の次数i1を知ることが出来る。または、基準信号発生器51から光側帯波発生器52に与えられる基準信号に周波数変調または位相変調をかけ、ビート成分eb1(t)の周波数変調または位相変調の変調度を測定することによって、側帯波の次数i1を知ることができる。f1とf2は誤差を含まない光周波数、すなわち光周波数の設定値なので当然既知である。
For example, the beat component corresponding to the sideband whose frequency is closest to the second continuous light is selected. If the selected beat component is e b1 (t),
e b1 (t)
= Η b E mi1 E 2 exp [j {2π (f 1 + Δf 1 + i 1 f m −f 2 −Δf 2 ) t
+ Φ 1 (t) + φ mi1 −φ 2 (t)}] (14)
It becomes. Here, i 1 is the order (integer) of the selected sideband. f m is exactly known for modulation frequency synchronized with the reference frequency. Therefore, for example, by counting the number of beat components appearing in the outputs of the
よって、ビート成分eb1(t)の周波数fb1を求めると、
fb1=f1+Δf1+i1fm−f2−Δf2 ……(15)
となり、周波数誤差Δf1−Δf2は、
Δf1−Δf2=fb1−f1+f2−i1fm ……(16)
で求めることができる。
Therefore, when the frequency f b1 of the beat component e b1 (t) is obtained,
f b1 = f 1 + Δf 1 + i 1 f m −f 2 −Δf 2 (15)
The frequency error Δf 1 −Δf 2 is
Δf 1 −Δf 2 = f b1 −f 1 + f 2 −i 1 f m (16)
Can be obtained.
つまり、ビート成分の周波数fb1を正確に測定すれば、その他の値f1、f2、i1fmは、前記したように既知となるので、ローカル信号SLOの周波数誤差Δf1−Δf2がわかる。 That is, if the frequency f b1 of the beat component is accurately measured, the other values f 1 , f 2 , i 1 f m are known as described above, and therefore the frequency error Δf 1 −Δf of the local signal S LO. 2 is understood.
また、式(14)で示すビート成分eb1(t) に、前記ビート成分の周波数fb1を用いた式、exp[−j{2πfb1t}]を乗算してその低域成分を求めると、
eb1(t) exp[−j{2πfb1t}]
=ηbEmi1E2 exp[j{φ1(t) +φmi1 −φ2(t)}] ……(17)
となり、この出力を位相検波することで、位相の情報としてφ1(t) +φmi1 −φ2(t)を得ることが出来る。
Further, when the beat component e b1 (t) represented by the equation (14) is multiplied by an equation [exp [−j {2πf b1 t}] using the frequency f b1 of the beat component, the low frequency component is obtained. ,
e b1 (t) exp [−j {2πf b1 t}]
= Η b E mi1 E 2 exp [j {φ 1 (t) + φ mi1 −φ 2 (t)}] (17)
Thus, by detecting the phase of this output, φ 1 (t) + φ mi1 −φ 2 (t) can be obtained as phase information.
このように得られた補正に必要な周波数誤差や位相雑音の情報が補正手段70に与えられる。補正手段70では、例えば、中間周波信号eIF(t) に対して、周波数誤差と位相雑音の情報を含んだ補正信号H、
H=exp[j{2π(Δf1−Δf2)t+φ1(t)+φmi1−φ2(t)}]……(18)
を乗算する。
Information on the frequency error and phase noise necessary for the correction obtained in this way is given to the correction means 70. In the correction means 70, for example, a correction signal H including information on frequency error and phase noise with respect to the intermediate frequency signal e IF (t),
H = exp [j {2π (Δf 1 −Δf 2 ) t + φ 1 (t) + φ mi1 −φ 2 (t)}] (18)
Multiply
この乗算で得られる中間周波信号eIF(t)′は、
eIF(t)′
=eIF(t) exp[j{2π(Δf1−Δf2)t+φ1(t)+φmi1−φ2(t)}
……(19)
=ηERF exp[j{2πfIFt+φRF(t)+φmi1} ……(20)
となり、二つの光源の周波数誤差と位相雑音がキャンセルされる。なお、実際の補正は、デジタル信号列DIFに対する複素乗算で行なう。
The intermediate frequency signal e IF (t) ′ obtained by this multiplication is
e IF (t) ′
= E IF (t) exp [j {2π (Δf 1 −Δf 2 ) t + φ 1 (t) + φ mi1 −φ 2 (t)}
...... (19)
= ΗE RF exp [j {2πf IF t + φ RF (t) + φ mi1 } (20)
Thus, the frequency error and phase noise of the two light sources are canceled. Incidentally, actual correction is performed by complex multiplication for digital signal sequence D IF.
このようにして補正手段70で補正されたデジタル信号列DIF′を受けた解析部40では、例えばその周波数スペクトラムを求めて図示しない表示器にそのスペクトラム波形を表示する。また、補正された中間周波数帯のデジタル信号列に対してその前段でベースバンド変換処理を行い、そのベースバント信号に変換した信号から変調解析処理を行い、その変調品質を測定する。いずれの場合でも、解析対象の信号は、ローカル信号の位相雑音や周波数誤差の影響がキャンセルされているから、被測定信号そのものの品質を正確に表しており、精度の高い信号解析が行なえる。
In the
なお、上記位相雑音に関する計算結果に固定の位相φmi1が付加されているが、そもそもスペクトラム解析や変調解析等では、被測定信号の絶対位相は測定できないため、固定位相の付加は全く問題無い。 Although the fixed phase φ mi1 is added to the calculation result relating to the phase noise, since the absolute phase of the signal under measurement cannot be measured in the first place by spectrum analysis, modulation analysis, or the like, there is no problem with the addition of the fixed phase.
上記説明では、第2の連続光に最も周波数が近い側帯波を選択したが、これに限られるものではなく、第2の連続光に対するビート成分がバランス受光器54A、54B、A/D変換器55A、55Bの帯域内に入る任意の側帯波を選択することができる。
In the above description, the sideband whose frequency is closest to the second continuous light is selected. However, the present invention is not limited to this, and the beat components for the second continuous light are balanced
また、2つの光源の光周波数の大小関係や被測定信号とローカル信号の周波数の大小関係が本説明と異なる場合でも、数式の負号が異なるだけで上記説明と同様に光源の周波数誤差と位相雑音をキャンセルする効果を得ることが出来る。 Even if the magnitude relationship between the optical frequencies of the two light sources and the magnitude relationship between the signal under measurement and the frequency of the local signal are different from those in this description, the frequency error and phase of the light source are the same as described above only by the difference in the negative sign of the equation. An effect of canceling noise can be obtained.
なお、広帯域のスペクトラム解析を行なう場合には、解析部40の制御により、第1の光源22または第2の光源23の少なくとも一方の出力光の周波数を連続的に可変させローカル周波数を掃引し、その掃引中に補正手段70により補正された信号に対する検波処理を行う。この掃引中は、側帯波に対応するビート周波数が、バランス受光器54A、54B、A/D変換器55A、55Bの帯域内になるように、必要に応じて随時側帯波を選択する。
When performing broadband spectrum analysis, the frequency of the output light of at least one of the
次に、上記図3に示した構成例の実施形態の要部の具体的な構成例を説明する。
図5の(a)、(b)に、光側帯波発生器52の構成例を示す。
Next, a specific configuration example of the main part of the embodiment of the configuration example shown in FIG. 3 will be described.
5A and 5B show a configuration example of the
図5の(a)の構成例は、第1の連続光P1bを受ける光位相変調器52aの入射側と出射側にハーフミラー52b、52cを所定間隔で配置し、基準周波数frに同期した周波数fmの高周波信号Smを高周波信号発生器52dで発生させて光位相変調器52aに入力することで、図4の(a)に示したように、第1の連続光P1bの周波数f1を中心とし、その両側に周波数fm間隔の側帯波を発生させる。ここで、ハーフミラー52b、52cの間隔の2倍は、多数の側帯波発生のために、周波数fmの波長の整数倍に設定されている。換言すれば、ハーフミラー52b、52cで構成されるファブリペロー共振器のフリースペクトルレンジの整数倍と周波数fmが等しくなるように設定されている。
Configuration example of FIG. 5 (a), the first continuous beam P 1b the receiving optical phase modulator 52a half mirror 52b on the entrance side and the exit side of the 52c arranged at predetermined intervals, synchronized with the reference frequency fr by the high-frequency signal Sm of the frequency f m to generate a high-frequency signal generator 52d is inputted to the optical phase modulator 52a, as shown in (a) of FIG. 4, the frequency f of the first continuous light P 1b 1 centered and generates a sideband of the frequency f m intervals on both sides. Here, twice of the
また、図5の(b)の構成例は、スーパーコンティニウム型のものであり、第1の連続光P1bを受ける光強度変調器52eに対し、基準周波数frに同期した同期した周波数fmのパルス信号Pmをパルス発生器52fで発生させて入力することでパルス変調をかけ、その光パルスを光増幅器52gで増幅し、パルス圧縮器52hで圧縮してから、高非線形ファイバや非線形光学結晶などの光非線形媒体52iに入力することで、周波数fm間隔の側帯波を発生させる。
The configuration example of FIG. 5B is a supercontinuum type, and the synchronized frequency f m synchronized with the reference frequency fr with respect to the light intensity modulator 52e that receives the first continuous light P 1b. The pulse signal Pm is generated by a
図6は、光側帯波発生器52の出力光Psと第2の連続光P2bとを受けて直交復調する90度光ハイブリッド53の原理的な構成図である。この90度光ハイブリッド53は、信号光S(光側帯波発生器52の出力光Ps)とローカル光LO(第2の連続光P2b)をそれぞれ光分波器53a、53bで2分岐し、それぞれの一方の分岐光Sa、LOaを光合分波器53cに入力し、他方の分岐光LObの位相を90度移相器53dにより90度移相し、その移相された光LOb′と分岐光Sbとを光合分波器53eに入力し、ローカル光LOに対する信号光Sの同相成分(実数部)I(+)、I(-)と、直交成分(虚数部)Q(+)、Q(-)を出力する。なお、この構成例は、入力光の偏波が単一である(単一偏波型)ことを前提とするものである。
FIG. 6 is a principle configuration diagram of the 90-degree optical hybrid 53 that receives and orthogonally demodulates the output light Ps of the
図7の(a)、(b)は、バランス受光器54A、54Bの構成例を示している。図7の(a)の構成では、対をなす(+)側入力光と(-)側入力光とをそれぞれフォトダイオード155a、155bで受光し、その出力電流を電流電圧変換器(例えばトランスインピーダンスアンプ)156a、156bで電圧信号に変換してその変換電圧を減算器157で減算することで、振幅雑音が除去された高S/Nの同相成分信号や直交成分信号を得ている。また、図7の(b)のように、二つのフォトダイオード155a、155bを直列に接続し、その接続点に電流電圧変換器156を接続する構成でも、図7の(a)の構成と同等の出力を得ることができる。
7A and 7B show configuration examples of the
図8の(a)は演算部56の構成例を示すものであり、ビート成分の信号Di、Dqを離散フーリエ変換器56aに与えて複素フーリエ変換を行い、周波数検出手段56bによりビート成分の周波数fb1を求め、その周波数情報から前記式(16)により、ローカル信号SLOの周波数誤差Δfを求める。
FIG. 8A shows an example of the configuration of the
この周波数誤差Δfは、側帯波を生成するための変調信号Smの周波数誤差が連続光に比べて格段に小さいため、間接的に第1の連続光P1と第2の連続光P2の差周波数の誤差Δf1−Δf2を表している。そして、ビート周波数fb1を数値制御発振器56cに与えてその負の周波数に等しい周波数で互いに位相が90度ずれた正弦波を生成し、入力信号Di、Dqとともに複素乗算手段56dに与え、前記式(17)の複素乗算を行い、その演算結果から低域通過フィルタ56eにより低周波成分を抽出し、その出力を位相検波手段56fで位相検波することで、位相雑音Δφを求めることができる。
This frequency error Δf is indirectly the difference between the first continuous light P 1 and the second continuous light P 2 because the frequency error of the modulation signal Sm for generating the sideband is much smaller than that of the continuous light. This represents the frequency error Δf 1 −Δf 2 . Then, the beat frequency f b1 is given to the numerically controlled oscillator 56c to generate a sine wave whose phase is shifted by 90 degrees at a frequency equal to the negative frequency, and given to the complex multiplication means 56d together with the input signals Di and Dq. The phase noise Δφ can be obtained by performing the complex multiplication of (17), extracting the low frequency component from the calculation result by the low-
そしてこのようにして得られた周波数誤差Δfと位相雑音Δφを含む前記式(18)の補正信号を用いて補正処理を行なうことになる。 Then, the correction process is performed using the correction signal of the equation (18) including the frequency error Δf and the phase noise Δφ thus obtained.
なお、図8の(b)は、図8の(a)の位相検波器56fを省略して、位相雑音を複素数IΔφ、QΔφで出力する場合の構成例である。 8B is a configuration example in the case where the phase detector 56f of FIG. 8A is omitted and phase noise is output as complex numbers I Δφ and Q Δφ .
また、図8の(c)は、デジタルPLL構成の演算部56であり、初期周波数検出手段56b′で検出されたビート周波数fb1の初期周波数と、検出された位相雑音に対して係数乗算器56gで帰還係数を乗じた結果を加算器56hで加算し、その加算結果を受けた側帯波次数判定部56iにより側帯波の次数を判定するとともに周波数誤差の情報を出力し、その周波数誤差に対応した2相のローカル信号を数値制御発振器56cから出力させる構成となっており、周波数変動に追従しつつ、その誤差と位相雑音を検出することができる。
FIG. 8C shows a
図8の(a)〜(c)で用いた数値制御発振器56cおよび後述する補正手段70やベースバンド変換部80で用いる数値制御発振器71、81は、図9に示すように構成されている。
The numerically controlled oscillator 56c used in (a) to (c) of FIG. 8 and numerically controlled
即ち、加算器71aは、レジスタ71bの出力データと外部から入力される周波数データfncoとを加算し、その加算結果をレジスタ71bに入力する。レジスタ71bは、所定の周波数のクロック信号に同期して入力されたデータを取り込み、クロック周期の間そのデータを保持する。したがってレジスタ71bの出力はクロック入力毎に周波数データが累積され、その累積値が位相に相当するデータとなる。位相2πでレジスタ71bの値が一周するようにスケーリングしておくと、連続的に動作可能である。加算器71cは外部から入力される位相データφncoとレジスタ71bの出力データとを加算し、その加算結果を三角関数発生器71dに入力する。三角関数発生器71dは入力される位相θに対してcosθとsinθの値を出力する。以上の構成により、exp[j{2πfnco t+φnco}]の複素正弦波信号が得られる。ここで、外部から入力される周波数データfncoが時間的に変化する場合は、exp[j{2πΣfnco(t) Δt+φnco}]の複素信号が得られる(Δtはクロック周期)。
That is, the adder 71a adds the output data of the
図10は、補正手段70の構成例を示している。この補正手段70は、検出した周波数誤差分Δfに等しい周波数で、検出した位相雑音Δφを含む互いに90度位相が異なる2相のローカル信号(補正信号H)を数値制御発振器71で生成して複素乗算器72に与えることで、中間周波数帯の入力信号DIFに対する補正信号Hの複素乗算を行い、周波数誤差と位相雑音がキャンセルされた中間周波数帯の複素信号DIF′を生成する。なお、複素信号DIF′を図示しない帯域通過フィルタに入力して正の周波数成分のみを抽出し、中間周波数帯の実数の信号DIF″に変換することも可能である。
FIG. 10 shows a configuration example of the correction means 70. The correction means 70 generates a complex two-phase local signal (correction signal H) having a frequency equal to the detected frequency error Δf and including the detected phase noise Δφ and having a phase difference of 90 degrees from each other by the numerically controlled
なお、A/D変換器35と解析部40の間に、中間周波数帯の信号をベースバンド信号に変換するベースバンド変換部を有している解析装置の場合には、そのベースバンド変換部のローカル信号に対して、検出した周波数誤差と位相雑音を含ませることで、補正処理が行なえる。
In the case of an analysis apparatus having a baseband conversion unit that converts an intermediate frequency band signal into a baseband signal between the A /
即ち、図11に示すベースバンド変換部80のように、所定の中間周波数(−fIF)で互いに位相が90度異なる2相のローカル信号SLOa、SLObを出力するための数値制御発振器81と、そのローカル信号SLOa、SLObと入力信号DIFとの複素乗算を行なう複素乗算器82と、その複素乗算器82の出力から低域のベースバンド成分を抽出する低域通過フィルタ83とで構成されている場合に、補正手段70として、ローカル信号SLOa、SLObの周波数を、所定の中間周波数(−fIF)に対して検出した周波数誤差Δf分シフトさせるための加算器73で構成するとともに、検出した位相誤差Δφを数値制御発振器81の位相制御端子に与えることで、前記同様に補正処理がなされたベースバンド信号Bi、Bqを得ることができる。
That is, like the
また、図12のように、ベースバンド変換部80では補正処理は行なわず、そのベースバンドに変換された信号Bi、Bqに対して、図10に示した補正手段70と同様の補正処理(ただし中間周波数帯でなくベースバンド帯での補正)を行なうことで、前記同様に周波数誤差と位相雑音が補正されたベースバンド信号Bi′、Bq′を得ることもできる。
Further, as shown in FIG. 12, the
また、上記実施形態では、周波数誤差Δfと位相雑音Δφの情報を含む補正信号による複素乗算で補正を行なっていたが、周波数誤差の補正と位相雑音の補正を別の信号処理部で行なうこともできる。 In the above embodiment, correction is performed by complex multiplication using a correction signal including information on frequency error Δf and phase noise Δφ. However, frequency error correction and phase noise correction may be performed by separate signal processing units. it can.
例えば、図12の構成において点線で示しているように、ベースバンド変換部80の数値制御発振器81に対して位相雑音の補正を行ってもよい。逆に、ベースバンド変換部80の数値制御発振器81に対して周波数誤差の補正を行い、ベースバンド信号Bi、Bqに対して位相雑音の補正を行なってもよい。この場合、位相雑音補正手段は、複素乗算手段と三角関数発生器で構成することができる。
For example, the phase noise may be corrected for the numerically controlled
また、図13に示す補正手段70のように、ベースバンド変換部80の出力Bi、Bqに対して、位相雑音Δφを位相角とし互いに直交する三角関数(例えばsinΔφとcosΔφ)を三角関数発生器75で生成して複素乗算器72で乗算することで、位相誤差のみを補正したベースバンド信号Bi′、Bq′を得て解析部40に与えてもよい。
Further, as in the correction means 70 shown in FIG. 13, trigonometric functions (for example, sinΔφ and cosΔφ) that are orthogonal to each other with the phase noise Δφ as a phase angle with respect to the outputs Bi and Bq of the
この場合、解析部40では位相雑音が補正されたベースバンド信号に対する解析処理が行なわれるので、位相に関する解析結果については正確である。ここで、例えば解析部40に、入力されたべースバンド信号Bi′、Bq′に基づいて被測定信号の周波数fRFを求めてこれを解析結果の一部として出力する周波数出力手段40aが設けられている場合には、補正手段70の加算器76により、周波数出力手段40aの出力周波数fRFを周波数誤差Δf分補正(加算補正)してfRF′にする。また、被測定信号のスペクトルを測定する場合には、スペクトルを周波数軸上でΔf分シフトすればよい。
In this case, the
また、図14に示すように、周波数変換部30が複数段(図では2段の例を示す)のヘテロダイン変換処理を行なっている場合には、後段(初段以外の何段目でもよい)のミキサ30cに与える後段用ローカル信号を生成する後段用ローカル信号発生器30dに対する周波数設定情報として、規定のローカル周波数fLO2に、検出した周波数誤差Δfを加算器77で減算(下側ヘテロダインの場合)して与えることで、その周波数誤差を補正することができる(上側ヘテロダインの場合には加算補正する)。そして、この周波数誤差が補正された中間周波数帯SIFの信号に対し、例えばベースバンド変換部80がある場合には、前記同様にベースバンド変換部80における数値制御発振器81に対する位相雑音Δφの補正を行なう。この場合、位相雑音Δφの補正処理を、中間周波数帯の信号に対して行なう図10の構成、ベースバンド変換された信号に対して行なう図12の構成を採用してもよい。
Further, as shown in FIG. 14, when the
なお、図8の(b)に示したように、誤差要因検出部50で位相雑音を複素データIΔφ、QΔφで得ている場合には、図15のように、その位相雑音の複素データIΔφ、QΔφを複素乗算器78に与えることで位相雑音の補正を行なうことができる。
As shown in FIG. 8B, when the phase noise is obtained by the complex data I Δφ and Q Δφ in the error
前記実施形態の誤差要因検出部50では、光合分波手段として単一偏波の入力光に対する直交ミキシングを行なう単一偏波型の90度光ハイブリッド53を用いていたが、入力光の偏波状態によらずにローカル信号の周波数誤差や位相雑音を検出できるようにする場合には、図16のように、x偏波とy偏波それぞれについての同相成分と直交成分を出力する両偏波型の90度光ハイブリッド53′と、その両偏波型の90度光ハイブリッド53′が出力する4組の出力光をそれぞれ受光する4組のバランス受光器54A〜54Dを用いることで対応できる。
In the error
両偏波型の90度光ハイブリッド53′は、図17に基本構成を示すように、信号光S(光側帯波発生器52の出力光Ps)とローカル光LO(第2の連続光P2b)をそれぞれ偏波分離器53f、53gに入射して、それぞれをx偏波成分とy偏波成分に分け、信号光Sとローカル光LOのx偏波成分Xs、XLO同士を90度光ハイブリッド53hに入力し、信号光Sとローカル光LOのy偏波成分Ys、YLO同士を90度光ハイブリッド53iに入力して、各偏波毎の同相成分(実数部)と直交成分(虚数部)とを出力する。 As shown in FIG. 17, the dual-polarization type 90-degree optical hybrid 53 'includes a signal light S (output light Ps from the optical sideband generator 52) and a local light LO (second continuous light P 2b). ) incident respectively polarization separator 53f, in 53 g, were divided into x polarization component and the y polarization component, respectively, the x polarization component Xs of the signal light S and the local light LO, the X LO between 90 ° light Input to the hybrid 53h, the y polarization components Ys and Y LO of the signal light S and the local light LO are input to the 90-degree optical hybrid 53i, and the in-phase component (real part) and quadrature component (imaginary number) for each polarization Part).
なお、前記単一偏波型の90度光ハイブリッド53および両偏波型の90度光ハイブリッド53′の実際の構造は周知であって、ここではその詳細は省略するが、両偏波型の90度光ハイブリッド53′については例えば非特許文献3に記載された構成で実現することができ、単一偏波型の90度光ハイブリッド53については、非特許文献3の構成の半分で実現することができる。
The actual structures of the single-polarization-type 90-degree
この両偏波型の90度光ハイブリッド53′を用いる場合、最大比合成法やCMA (Constant Modulus Algorithm)による適応フィルタを用いることにより、光側帯波発生器52からの光の偏波が不定の場合においても上記と同様に周波数fb1を求めることが出来る。
When this dual-polarization 90-degree optical hybrid 53 'is used, the polarization of light from the
例えば、最大比合成法を用いる場合、x偏波のI成分とQ成分のバランス受光器出力ebxi(t)、ebxq(t)と、y偏波のI成分とQ成分のバランス受光器出力ebyi(t)、ebyq(t)より、
ebx(t)=ebxi(t)+jebxq(t) ……(21)
eby(t)=ebyi(t)+jebyq(t) ……(22)
r=(1/T)∫{ebx(t)/eby(t)}dt ……(23)
eb(t)=r*ebx(t)+eby(t) ……(24)
の演算処理により、偏波に依存しないeb(t)を求めることが出来る。ここで、式(23)の記号∫は所定の時間Tの定積分を表し、式(24)のr*は、rの複素共役を表す。
For example, when using a maximum ratio combining, balanced photodetector output I and Q components of the x polarization e bxi (t), e bxq (t), the balance photodetector of I and Q components of the y polarization From the output e byi (t) and e byq (t),
e bx (t) = e bxi (t) + je bxq (t) ...... (21)
e by (t) = e byi (t) + je byq (t) (22)
r = (1 / T) ∫ {e bx (t) / e by (t)} dt (23)
e b (t) = r * e bx (t) + e by (t) (24)
Thus, e b (t) independent of polarization can be obtained. Here, the symbol の in the equation (23) represents a definite integral at a predetermined time T, and r * in the equation (24) represents a complex conjugate of r.
また、前記実施形態では、光側帯波発生器52の出力を光合分波手段としての単一偏波型の90度光ハイブリッド53または両偏波型の90度光ハイブリッド53′に直接入射していたが、誤差要因検出の処理としては、第2の連続光と、第1の連続光の周波数誤差と位相雑音を含む側帯波のうち第2の連続光に近い側帯波とのビート成分が必要であり、それ以外の側帯波や第1の連続光成分は不要である。
In the above-described embodiment, the output of the
したがって、上記図3や図16の実施形態において、光側帯波発生器52と90度光ハイブリッド53、53′との間に、第2の連続光の周波数を含む所定の帯域内の側帯波を選択的に抽出する光バンドパスフィルタを設けることで、不要な側帯波によるビート成分が現れないようにすることができる。
Therefore, in the embodiment shown in FIGS. 3 and 16, sidebands in a predetermined band including the frequency of the second continuous light are generated between the
また、前記実施形態では、90度光ハイブリッド53、53′からそれぞれ対をなして出力されるペア光をバランス受光器で受けることで振幅雑音が除去されたビート成分を得るようにしていたが、この振幅雑音の影響が無視できる場合には、そのペア光の一方のみを単一の受光素子(フォトダイオード)からなる受光器で受光してビート成分を得ることもできる。
In the above embodiment, the paired light output in pairs from the 90-degree
また、誤差要因検出部50の光合分波手段としては、上記のような90度光ハイブリッド53、53′を用いずに、例えば光ファイバカプラやハーフミラーのような単純な光合分波器を用いることもできる。
Further, as the optical multiplexing / demultiplexing means of the error
図18は、その構成例を示すものであり、図19の(a)に示す光側帯波発生器52の出力光Psを光バンドパスフィルタ(光BPF)60に入力して、図19の(b)のように第2の連続光P2bの周波数を含む所定の帯域内の側帯波成分Ps′を選択的に抽出し、その抽出した側帯波成分Ps′と、第2の連続光P2bとを例えば光ファイバカプラやハーフミラーのような光合分波器61に入射して、両光の分波成分同士を合波してバランス受光器54に入力する。
FIG. 18 shows an example of the configuration, and the output light Ps of the
この構成の場合、例えば図19の(c)のように、光バンドパスフィルタ60で抽出された側帯波成分S1〜S4と第2の連続光P2bとの合波成分がバランス受光器54に入力され、図19の(d)のように第2の連続光P2bより周波数が高い側帯波成分S3、S4に対応するビート成分S3′、S4′がその差の周波数位置に現れ、第2の連続光P2bより周波数が低い側帯波成分S1、S2に対応するビート成分S1′、S2′が周波数0で折り返された周波数位置に現れることになる。これらビート成分のうち例えば最も低い周波数のビート成分を選択してその周波数情報と位相情報を求めることで、前記同様の補正処理が行なえる。
In this configuration, for example, as shown in (c) of FIG. 19, the multiplexing component sideband components S1~S4 extracted by the optical bandpass filter 60 and the second continuous light P 2b is to balance
この構成例では、光合分波手段として、光ファイバカプラやハーフミラーのような光合分波器61を用い、ビート成分をI、Qの複素数要素で得ていないために、2つの側帯波に対応するビート成分(例えばS2′とS3′)が重なって分離できなくなる場合や、ビート成分の周波数が0に非常に近い場合に位相雑音成分が周波数0で折り返されて重なってしまう場合など、周波数関係によっては周波数誤差と位相雑音を検出できなくなる場合がある。また、側帯波(例えばS3)と第2の連続光P2bの周波数の大小関係を識別できないので、別の方法で周波数の大小関係を識別する必要がある。この周波数の大小関係を識別する方法として、連続光P1またはP2の周波数または光側帯波発生器52に入力する周波数fmを僅かに変化させてビート周波数の変化を観測する方法や、連続光P1またはP2の周波数または光側帯波発生器52に入力する周波数fmに変調をかけてビート周波数に表れる変調成分の極性を判別する方法がある。
In this configuration example, an optical multiplexer / demultiplexer 61 such as an optical fiber coupler or a half mirror is used as the optical multiplexing / demultiplexing means, and since the beat component is not obtained with complex elements of I and Q, two sidebands are supported. Frequency relations such as when beat components (eg, S2 ′ and S3 ′) to be overlapped cannot be separated or when the frequency of beat components is very close to 0 and phase noise components are folded back at
これに対し、光バンドパスフィルタ60とともに前記した図3、図5のように光合分波手段として光の直交ミキサである90度光ハイブリッド53、53′を用いた場合には、図19の(e)のように、負の周波数側のビート成分を認識することができるため、2つの側帯波に対応したビート成分が重なったり、周波数ゼロで折り返されたりすることが無く、周波数関係によらず、常に周波数誤差や位相雑音の検出が可能である。
On the other hand, when 90-degree
また、図19の(e)のように側帯波(例えばS3)と第2の連続光P2bの周波数の大小関係を周波数軸上で識別できるので、容易に周波数誤差と位相雑音を検出することが出来る。 Further, as shown in FIG. 19E, the magnitude relationship between the sideband wave (for example, S3) and the frequency of the second continuous light P2b can be identified on the frequency axis, so that frequency error and phase noise can be easily detected. I can do it.
また、前記実施形態では、ローカル信号発生部21の受光器25と、誤差要因検出部50において周波数差および位相雑音を検出するために用いる受光器(バランス受光器54、54A〜54D)とが独立していたが、これを共用化することもできる。
Moreover, in the said embodiment, the
その場合、誤差要因検出部50の光合分波手段(90度光ハイブッリド53や光合分波器61)に入射される一方の光に第1の連続光P1の成分が含まれ、第1の連続光P1の周波数の付近の側帯波が含まれないようにし、その光合分波手段の出力光を受ける受光器に、前記側帯波と第2の連続光P2とのビート成分を出力させる機能と、第1の連続光P1と第2の連続光P2の周波数差に等しいローカル信号を出力するための前記ローカル信号発生部21の受光器25の機能を持たせる。
In that case, the component of the first continuous light P 1 is included in one light incident on the optical multiplexing / demultiplexing means (the 90-degree optical hybrid 53 or the optical multiplexer / demultiplexer 61) of the error
その一例を図20に示す。図20の構成例では、第1の光源22から出力された第1の連続光P1を光分波器26で2分岐し、その一方P1aを光合波器91に入力し、他方P1bを光側帯波発生器52に入力して、図21の(a)に示すように第1の連続光P1を中心として周波数fm間隔の側帯波を発生させる。
An example is shown in FIG. In the configuration example of FIG. 20, the first continuous light P 1 output from the
光側帯波発生器52の出力光Psは、光バンドパスフィルタ60に入力され、その側帯波成分のうち、図21の(b)のように、第2の連続光P2の光周波数を含む所定の帯域内の側帯波成分Ps′が抽出されて光合波器91に入力され、第1の連続光P1aと合波され、前記同様に光ファイバカプラまたはハーフミラーのような光合分波器92の一方の入力端子に入力する。この光合分波器92の他方の入力端子には、図21の(c)のように第2の光源23から出力された第2の連続光P2が入力されており、それらの両入力光が合波されてバランス受光器93に入力される。
The output light Ps of the
このため、バランス受光器93の出力には、図21の(d)に示すように、第1の連続光P1aと第2の連続光P2とのビート成分(fLO+Δf1−Δf2)が高周波成分HFとして含まれるとともに、第2の連続光P2と各側帯波成分とのビート成分が低周波成分LFとして含まれ、それらが図示しないフィルタで分離され、第1の連続光P1aと第2の連続光P2とのビート成分がローカル信号SLOとしてバランス受光器93の高周波出力端子から周波数変換部30に出力され、第2の連続光P2と各側帯波成分とのビート成分が、周波数誤差や位相雑音を求めるための信号としてバランス受光器93の低周波出力端子からA/D変換器55を介して演算部56に出力される。なお、この場合、前記図18の構成と同様に低周波側のビート成分のスペクトルは周波数0で折り返されるため、前記図18の場合と同様に周波数関係の制限がある。
Therefore, the output of the
演算部56では、前記同様に、周波数誤差および位相雑音が検出されて、その検出値により補正処理がなされることになる。
In the
この構成の場合、光合波器91、光合分波器92、バランス受光器93は、ローカル信号発生部21と誤差要因検出部50で共用していることになる。
In the case of this configuration, the optical multiplexer 91, the optical multiplexer /
また、図22に別の構成例を示す。この構成例では、図20の構成例の光合分波器92とバランス受光器93の代わりに、前述の90度光ハイブリッド53とバランス受光器54A、54Bを用い、一方のバランス受光器54Aからは、図21の(e)に示しているように、高周波出力端子(HF)から第1の連続光P1aと第2の連続光P2とのビート成分(fLO+Δf1−Δf2)をローカル信号SLOとして出力させるとともに、低周波出力端子(LF)から第2の連続光P2と側帯波成分とのビートの同相成分Iを出力させ、他方のバランス受光器54Bからは、低周波出力端子から第2の連続光P2と側帯波成分とのビートの直交成分Qを出力させている。
FIG. 22 shows another configuration example. In this configuration example, instead of the optical multiplexer /
この構成例では、負の周波数のビートを認識することができるため、図3の場合と同様に、周波数関係によらずに周波数誤差と位相雑音の検出が可能である。図22の構成の場合、バランス受光器54Bの高周波出力端子からローカル信号SLOを出力してもよい。
In this configuration example, a beat having a negative frequency can be recognized, and therefore, the frequency error and the phase noise can be detected regardless of the frequency relationship as in the case of FIG. In the case of the configuration of FIG. 22, the local signal SLO may be output from the high frequency output terminal of the
上記各実施形態はローカル信号発生部21の第1の連続光と第2の連続光を受けて、ローカル信号の周波数誤差と位相雑音を求める光処理方式の例であったが、次に電気処理方式の例を示す。図23は電気処理方式の構成例であり、受光器25から出力されるローカル信号SLOを分波器29で分波して、その一方を周波数変換部30に与え、他方を誤差要因検出部50のミキサ101のローカル入力端子に与える。
Each of the above embodiments is an example of an optical processing method that receives the first continuous light and the second continuous light of the local
一方、基準信号発生器51から出力された基準信号にロックした周波数fmの高周波信号を高周波信号発生器102で生成して周波数逓倍器103に与え、図24の(a)のように周波数fmの整数倍の高調波成分を発生させる。高周波信号の周波数fmおよび周波数逓倍器103の逓倍次数は、その逓倍出力の周波数ifmが、ローカル信号の周波数(fLO+Δf1−Δf2)に近く(その差がA/D変換器55の入力信号帯域に入る程度)なるように設定されている。周波数逓倍器103の出力は、ミキサ101のRF入力端子に入力される。したがって、ミキサ101のIF出力端子からは、図24の(b)のように位相と周波数が安定な逓倍出力ifmとローカル信号SLOとのビート成分(差の周波数成分)が得られ、その出力信号がA/D変換器55でデジタル信号に変換されて演算部56に入力し、前記同様にローカル信号SLOの周波数誤差と位相雑音が検出されることになる。
On the other hand, given the frequency multiplier 103 by the frequency signal of a frequency f m which is locked to the output reference signal from the
この構成の場合、周波数逓倍器103の出力信号em(t) は、
em(t)=i=1ΣnEmi exp[j{2πifmt+φmi}] ……(25)
となる。ここで、記号i=1Σnはi=1〜nまでの総和、iは高調波の次数、nは高調波の最大次数、Emiは各高調波の振幅、φmiは、各高調波の位相である。
In this configuration, the output signal e m (t) of the frequency multiplier 103 is
e m (t) = i = 1 Σ n E mi exp [j {2πif m t + φ mi}] ...... (25)
It becomes. Here, the symbol i = 1 Σ n is the sum of i = 1 to n , i is the order of the harmonics, n is the maximum order of the harmonics, E mi is the amplitude of each harmonic, and φ mi is each harmonic. Is the phase.
ローカル信号SLOの周波数に近い逓倍次数をi1とすると、下側ヘテロダインの場合にミキサ101から出力されるビート成分eIF(t)′は、
eIF(t)′
=η′Emi1exp[j{2π(i1fm−fLO−Δf1+Δf2)t
+φmi1−φ1(t)+φ2(t)}] ……(26)
となる。ここで、η′は、ミキサ101の変換効率である。
When the multiplication order close to the frequency of the local signal S LO is i 1 , the beat component e IF (t) ′ output from the mixer 101 in the case of the lower heterodyne is
e IF (t) ′
= Η'E mi1 exp [j {2π (
+ Φ mi1 −φ 1 (t) + φ 2 (t)}] (26)
It becomes. Here, η ′ is the conversion efficiency of the mixer 101.
ここで、i1fm>fLO+Δf1−Δf2とする。fmを高くして|Δf1−Δf2|<fm/2にすると、fLO/fmからi1を推定することが出来る。そしてビート成分eIF(t)′の周波数と位相を求めることにより、Δf1−Δf2およびφ1(t)−φ2(t)−φmi1を求めることが出来る。従って、上記同様にローカル信号生成のために用いる二つの光源に起因した周波数誤差と位相雑音をキャンセルすることが出来る。 Here, it is assumed that i 1 f m > f LO + Δf 1 −Δf 2 . The f m increased to | Δf 1 -Δf 2 | <When the f m / 2, it is possible to estimate the i 1 from f LO / f m. Then, Δf 1 −Δf 2 and φ 1 (t) −φ 2 (t) −φ mi1 can be obtained by obtaining the frequency and phase of the beat component e IF (t) ′. Therefore, the frequency error and phase noise caused by the two light sources used for generating the local signal can be canceled as described above.
図25は、電気処理方式の別の構成例を示している。この構成例は、図23の構成のミキサ101の代わりに高調波ミキサ104を用いるとともに周波数逓倍器103を省略した構成となっている。
FIG. 25 shows another configuration example of the electrical processing method. In this configuration example, a
即ち、受光器25から出力されるローカル信号SLOを分波器29で分波して、その一方を周波数変換部30に与え、他方を誤差要因検出部50の高調波ミキサ104のRF入力端子に与える。一方、基準信号発生器51から出力された基準信号にロックした周波数fmの高周波信号を高周波信号発生器102で生成して高調波ミキサ104のローカル入力端子に入力する。したがって、高調波ミキサ104のIF出力端子からは、周波数fmの高周波信号の高調波(周波数i・fm)とローカル信号(周波数fLO+Δf1−Δf2)とのビート(差の周波数成分)が得られ、その出力信号がA/D変換器55でデジタル信号に変換されて演算部56に入力される。
That is, the local signal S LO output from the
この場合も、位相と周波数が安定な周波数fmの高周波信号の高調波とローカル信号との差の周波数成分が得られ、その差の周波数成分からローカル信号の周波数誤差や位相雑音を検出することができる。 Again, phase and frequency is the frequency component of the difference between the harmonic and the local signal of a high frequency signal of a stable frequency f m can be obtained, detecting a frequency error and phase noise of the local signal from the frequency components of the difference Can do.
図23と図25の構成例では、ミキサ101または高調波ミキサ104から出力される信号のスペクトルは周波数0で折り返されるため、前記図18の場合と同様に周波数関係の制限がある。
In the configuration examples of FIGS. 23 and 25, the spectrum of the signal output from the mixer 101 or the
また、前記した各実施例のA/D変換器35やA/D変換器55、55A〜55Dは、基準信号発生器51から出力される基準信号に同期したクロック信号に基づいてA/D変換することによって、より正確にローカル信号の周波数誤差と位相雑音を検出すると共に、より正確に被測定信号を解析することが出来る。
In addition, the A /
前記説明でローカル信号発生部21と誤差要因検出部50の構成例と、補正手段70の構成例を示したが、その組合せは任意である。
In the above description, the configuration example of the local
また、上記実施形態では、誤差要因として位相雑音と周波数誤差の両方求める場合について説明したが、定常的な周波数誤差が問題とならないような解析の場合、位相雑音のみを検出してその補正を行なってもよく、逆に、周波数誤差のみを検出して補正してもよい。 In the above embodiment, the case where both the phase noise and the frequency error are obtained as error factors has been described. However, in the analysis where the stationary frequency error does not become a problem, only the phase noise is detected and corrected. Conversely, only the frequency error may be detected and corrected.
20……信号解析装置、21……ローカル信号発生部、22……第1の光源、23……第2の光源、24……光合波器、25……受光器、30……周波数変換部、35……A/D変換器、40……解析部、50……誤差要因検出部、52……光側帯波発生器、53、53′……90度光ハイブリッド、54、54A〜54D、93……バランス受光器、55、55A〜55D……A/D変換器、56……演算部、60……光バンドパスフィルタ、61、92……光合分波器、70……補正手段、80……ベースバンド変換部、92……光合分波器
DESCRIPTION OF
Claims (9)
解析対象の被測定信号を、前記ローカル信号を用いて中間周波数帯の信号に変換するヘテロダイン方式の周波数変換部(30)と、
前記中間周波数帯の信号をデジタル信号に変換するA/D変換器(35)と、
前記A/D変換器から出力されるデジタル信号に基づいて前記被測定信号の解析を行なう解析部(40)とを有する信号解析装置において、
前記第1の連続光と第2の連続光の位相変動または設定値に対する周波数誤差に起因して前記ローカル信号に含まれる位相雑音または周波数誤差の少なくとも一方を、前記解析部の解析結果に誤差を与える誤差要因として検出する誤差要因検出部(50)と、
前記誤差要因検出部によって検出された誤差要因に基づいて前記周波数変換部から前記解析部までの信号処理経路内で補正処理を行い、前記誤差要因による誤差が前記解析部の解析結果に現れないようにする補正手段(70)とを設け、
前記誤差要因検出部は、
前記第1の連続光と所定周波数の高周波信号とを受け、前記第1の連続光を中心として前記所定周波数間隔の複数の側帯波を発生させる光側帯波発生器(52)と、
前記光側帯波発生器の出力光を受け、該出力光から前記第2の連続光の周波数を含む所定の帯域内の前記側帯波を抽出する光バンドパスフィルタ(60)と、
前記光バンドパスフィルタの出力光と前記第2の連続光とを受けて合分波する光合分波手段(53、53′、61、92)と、
前記光合分波手段の出力光を受光し、前記光側帯波発生器の出力光のうち前記第1の連続光の周波数よりも前記第2の連続光に周波数が近い側帯波と前記第2の連続光とのビート成分を出力する受光器(54、54A、54B、54A〜54D、93)とを有し、
前記光側帯波発生器の出力光のうち前記第1の連続光の周波数よりも前記第2の連続光に周波数が近い側帯波と前記第2の連続光とのビート成分に基づいて、前記ローカル信号の位相雑音または周波数誤差の少なくとも一方を検出することを特徴とする信号解析装置。 The first continuous light emitted from the first light source (22) and the second continuous light emitted from the second light source (23) at a wavelength different from that of the first continuous light are combined. A local signal generator (21) that enters a light receiver (25, 93, 54A) and outputs a local signal having a frequency equal to the frequency difference between the first continuous light and the second continuous light from the light receiver;
A heterodyne frequency converter (30) that converts a signal under measurement to be analyzed into a signal in an intermediate frequency band using the local signal;
An A / D converter (35) for converting the intermediate frequency band signal into a digital signal;
In a signal analysis apparatus having an analysis unit (40) for analyzing the signal under measurement based on a digital signal output from the A / D converter,
At least one of phase noise and frequency error included in the local signal due to phase fluctuations of the first continuous light and the second continuous light or a frequency error with respect to a set value, and an error in the analysis result of the analysis unit. An error factor detection unit (50) for detecting an error factor to be given;
Correction processing is performed in the signal processing path from the frequency conversion unit to the analysis unit based on the error factor detected by the error factor detection unit so that an error due to the error factor does not appear in the analysis result of the analysis unit. and correction means (70) to provided,
The error factor detector is
An optical sideband generator (52) that receives the first continuous light and a high-frequency signal of a predetermined frequency and generates a plurality of sidebands of the predetermined frequency interval around the first continuous light;
An optical bandpass filter (60) for receiving the output light of the optical sideband generator and extracting the sideband in a predetermined band including the frequency of the second continuous light from the output light;
Optical multiplexing / demultiplexing means (53, 53 ′, 61, 92) for receiving and outputting the output light of the optical bandpass filter and the second continuous light;
The output light of the optical multiplexing / demultiplexing means is received, and the sideband wave whose frequency is closer to the second continuous light than the frequency of the first continuous light among the output light of the optical sideband generator and the second A receiver (54, 54A, 54B, 54A to 54D, 93) that outputs a beat component with continuous light;
Based on the beat component of the sideband wave whose frequency is closer to the second continuous light than the frequency of the first continuous light in the output light of the optical sideband generator, the local continuous wave A signal analysis apparatus for detecting at least one of a phase noise or a frequency error of a signal.
解析対象の被測定信号を、前記ローカル信号を用いて中間周波数帯の信号に変換するヘテロダイン方式の周波数変換部(30)と、
前記中間周波数帯の信号をデジタル信号に変換するA/D変換器(35)と、
前記A/D変換器から出力されるデジタル信号に基づいて前記被測定信号の解析を行なう解析部(40)とを有する信号解析装置において、
前記第1の連続光と第2の連続光の位相変動または設定値に対する周波数誤差に起因して前記ローカル信号に含まれる位相雑音または周波数誤差の少なくとも一方を、前記解析部の解析結果に誤差を与える誤差要因として検出する誤差要因検出部(50)と、
前記誤差要因検出部によって検出された誤差要因に基づいて前記周波数変換部から前記解析部までの信号処理経路内で補正処理を行い、前記誤差要因による誤差が前記解析部の解析結果に現れないようにする補正手段(70)とを設け、
前記誤差要因検出部は、
前記第1の連続光と所定周波数の高周波信号とを受け、前記第1の連続光を中心として前記所定周波数間隔の複数の側帯波を発生させる光側帯波発生器(52)と、
前記光側帯波発生器の出力光と前記第2の連続光とを受けて合分波する光合分波手段(53、53′、61、92)と、
前記光合分波手段の出力光を受光し、前記光側帯波発生器の出力光のうち前記第1の連続光の周波数よりも前記第2の連続光に周波数が近い側帯波と前記第2の連続光とのビート成分を出力する受光器(54、54A、54B、54A〜54D、93)とを有し、
前記光側帯波発生器の出力光のうち前記第1の連続光の周波数よりも前記第2の連続光に周波数が近い側帯波と前記第2の連続光とのビート成分に基づいて、前記ローカル信号の位相雑音または周波数誤差の少なくとも一方を検出するように構成され、
さらに、前記誤差要因検出部の前記光合分波手段に入射される一方の光に前記第1の連続光が含まれるようにし、該光合分波手段の出力光を受ける前記受光器に、前記側帯波と前記第2の連続光とのビート成分を出力させる機能と、前記ローカル信号発生部の前記受光器の機能を持たせたことを特徴とする信号解析装置。 The first continuous light emitted from the first light source (22) and the second continuous light emitted from the second light source (23) at a wavelength different from that of the first continuous light are combined. A local signal generator (21) that enters a light receiver (25, 93, 54A) and outputs a local signal having a frequency equal to the frequency difference between the first continuous light and the second continuous light from the light receiver;
A heterodyne frequency converter (30) that converts a signal under measurement to be analyzed into a signal in an intermediate frequency band using the local signal;
An A / D converter (35) for converting the intermediate frequency band signal into a digital signal;
In a signal analysis apparatus having an analysis unit (40) for analyzing the signal under measurement based on a digital signal output from the A / D converter,
At least one of phase noise and frequency error included in the local signal due to phase fluctuations of the first continuous light and the second continuous light or a frequency error with respect to a set value, and an error in the analysis result of the analysis unit. An error factor detection unit (50) for detecting an error factor to be given;
Correction processing is performed in the signal processing path from the frequency conversion unit to the analysis unit based on the error factor detected by the error factor detection unit so that an error due to the error factor does not appear in the analysis result of the analysis unit. Correction means (70) for
The error factor detector is
An optical sideband generator (52) that receives the first continuous light and a high-frequency signal of a predetermined frequency and generates a plurality of sidebands of the predetermined frequency interval around the first continuous light;
Optical multiplexing / demultiplexing means (53, 53 ', 61, 92) that receives and combines the output light of the optical sideband generator and the second continuous light;
The output light of the optical multiplexing / demultiplexing means is received, and the sideband wave whose frequency is closer to the second continuous light than the frequency of the first continuous light among the output light of the optical sideband generator and the second A receiver (54, 54A, 54B, 54A to 54D, 93) that outputs a beat component with continuous light;
Based on the beat component of the sideband wave whose frequency is closer to the second continuous light than the frequency of the first continuous light in the output light of the optical sideband generator, the local continuous wave Configured to detect at least one of phase noise or frequency error in the signal;
Further, the first continuous light is included in one of the lights incident on the optical multiplexing / demultiplexing means of the error factor detecting unit, and the light receiver receiving the output light of the optical multiplexing / demultiplexing means is connected to the sideband. waves and the the function of outputting a beat component of the second continuous light, signal analyzer you characterized by having the function of the light receiver of the local signal generator.
前記補正手段は、前記ベースバンド変換部がベースバンド変換に用いるローカル信号に前記誤差要因検出部で検出された位相雑音または周波数誤差の少なくとも一方の情報を与えることで、該ベースバンド変換部の出力信号に、前記ローカル信号発生部が出力するローカル信号の位相雑音または周波数誤差の少なくとも一方が現れないように補正することを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の信号解析装置。 A baseband converter (80) for converting the signal converted into the intermediate frequency band into a baseband signal is provided between the A / D converter and the analyzer.
The correction means gives the local signal used by the baseband conversion unit for baseband conversion by providing at least one of phase noise or frequency error detected by the error factor detection unit, so that the output of the baseband conversion unit the signal, signal analysis apparatus according to claim 1, characterized in that the corrected so that at least one of the phase noise or frequency error of the local signal does not appear that the local signal generation portion is output.
前記補正手段は、前記誤差要因検出部で検出された周波数誤差の情報を、前記周波数変換部の前記後段用ローカル信号発生器が出力する後段用ローカル信号に与えることで、前記周波数変換部の出力信号に、前記ローカル信号発生部が出力する前記ローカル信号の周波数誤差が現れないように補正することを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の信号解析装置。 The frequency conversion unit includes a first-stage mixer (30a) that receives the local signal generated by the local signal generation unit as a first-stage local signal, at least one subsequent-stage mixer (30c) following the first-stage mixer, A post-stage local signal generator (30d) for supplying a post-stage local signal to the post-stage mixer,
The correction means provides the information on the frequency error detected by the error factor detection unit to the subsequent-stage local signal output by the subsequent-stage local signal generator of the frequency conversion unit, so that the output of the frequency conversion unit the signal, signal analysis apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein said correcting so that the frequency error of the local signal does not appear that the local signal generation portion is output.
前記補正手段は、前記誤差要因検出部で検出された周波数誤差の情報で、前記解析部の前記周波数出力手段が出力する周波数を補正することを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の信号解析装置。 The analysis unit is provided with frequency output means (40a) for obtaining the frequency of the signal under measurement and outputting it as a part of the analysis result,
Said correcting means, said the information of the detected frequency error by the error factor detection unit, according to any one of the preceding claims, characterized in that to correct the frequency of the frequency output means outputs the analysis unit Signal analysis equipment.
解析対象の被測定信号を、前記ローカル信号を用いて中間周波数帯の信号に変換するヘテロダイン方式の周波数変換段階と、A frequency conversion stage of a heterodyne system that converts a signal under measurement to be analyzed into a signal in an intermediate frequency band using the local signal;
前記中間周波数帯の信号をデジタル信号に変換するA/D変換段階と、An A / D conversion step of converting the intermediate frequency band signal into a digital signal;
前記デジタル信号に基づいて前記被測定信号の解析を行なう解析段階を含む信号解析方法において、In a signal analysis method including an analysis step of analyzing the signal under measurement based on the digital signal,
前記第1の連続光と第2の連続光の位相変動または設定値に対する周波数誤差に起因して前記ローカル信号に含まれる位相雑音または周波数誤差の少なくとも一方を、解析段階の解析結果に誤差を与える誤差要因として検出する誤差要因検出段階と、At least one of phase noise or frequency error included in the local signal due to a phase variation of the first continuous light and the second continuous light or a frequency error with respect to a set value is given to an analysis result in an analysis stage. An error factor detection stage to detect as an error factor;
前記検出された誤差要因に基づいて前記周波数変換段階から前記解析段階までの信号処理段階内で補正処理を行い、前記誤差要因による誤差が前記解析段階の解析結果に現れないようにする補正段階とを設け、A correction step for performing a correction process in the signal processing step from the frequency conversion step to the analysis step based on the detected error factor, so that an error due to the error factor does not appear in the analysis result of the analysis step; Provided,
前記誤差要因検出段階は、The error factor detection step includes
前記第1の連続光と所定周波数の高周波信号とを受け、前記第1の連続光を中心として前記所定周波数間隔の複数の側帯波を発生させる光側帯波発生段階と、An optical sideband generation stage that receives the first continuous light and a high-frequency signal of a predetermined frequency and generates a plurality of sidebands of the predetermined frequency interval around the first continuous light;
前記光側帯波発生段階の出力光と前記第2の連続光とを受けて合分波する光合分波段階と、An optical multiplexing / demultiplexing stage that receives and combines the output light of the optical sideband generation stage and the second continuous light; and
前記光合分波段階の出力光を受光器に入射し、前記光側帯波発生段階の出力光のうち前記第1の連続光の周波数よりも前記第2の連続光に周波数が近い側帯波と前記第2の連続光とのビート成分を出力する段階と、The output light in the optical multiplexing / demultiplexing stage is incident on a light receiver, and the sideband wave whose frequency is closer to the second continuous light than the frequency of the first continuous light in the output light in the optical sideband generation stage, Outputting a beat component with the second continuous light;
前記光側帯波発生段階の出力光のうち前記第1の連続光の周波数よりも前記第2の連続光に周波数が近い側帯波と前記第2の連続光とのビート成分に基づいて、前記ローカル信号の位相雑音または周波数誤差の少なくとも一方を検出する段階とを含み、Based on the beat component of the sideband wave whose frequency is closer to the second continuous light than the frequency of the first continuous light in the output light in the optical sideband generation stage, the local continuous wave Detecting at least one of phase noise or frequency error of the signal,
さらに、前記誤差要因検出段階の前記光合分波段階に入射される一方の光に前記第1の連続光が含まれるようにし、該光合分波段階の出力光を受ける前記受光器に、前記側帯波と前記第2の連続光とのビート成分を出力させる機能と、前記ローカル信号発生段階の前記受光器の機能を持たせたことを特徴とする信号解析方法。Further, the first continuous light is included in one light incident on the optical multiplexing / demultiplexing stage of the error factor detecting stage, and the side band is supplied to the light receiver that receives the output light of the optical multiplexing / demultiplexing stage. A signal analysis method comprising: a function of outputting a beat component of a wave and the second continuous light; and a function of the light receiver in the local signal generation stage.
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