JP5991795B2 - バイポーラ信号の周波数測定方法および装置 - Google Patents

Description

本発明は、所定の規則性に従って配列された正パルスおよび負パルスを含むバイポーラ信号の周波数を測定する方法および装置に関する。

例えば、同期伝送路網において、伝送路上の各ネットワーク要素（Network Element：ＮＥ）で収容される参照元クロックについて、規定を外れた周波数を持つクロックを選択しないようにするために、参照元クロックの周波数を監視することが要求される場合がある（例えば、特許文献１参照）。

上記参照元クロックとしては、例えば、正パルスおよび負パルスが所定の規則性に従って配列されたバイポーラ信号を使用することが可能である。バイポーラ信号の周波数を測定する場合、まず、バイポーラ／ユニポーラ変換（Ｂ／Ｕ変換）を行うことが一般的である。

図１は、一般的なＢ／Ｕ変換回路の構成例を示す図である。このＢ／Ｕ変換回路１０では、バイポーラ信号が正パルス用コンパレータ１１および負パルス用コンパレータ１２にそれぞれ入力される。各コンパレータ１１，１２では、基準電圧部１３から出力される基準電圧に対するバイポーラ信号の電圧レベルの比較が行われ、バイポーラ信号の正パルスに対応した信号と負パルスに対応した信号とが生成される。そして、各コンパレータ１１，１２の出力信号が論理和回路１４に与えられることで、バイポーラをユニポーラに変換した信号が論理和回路１４から出力される。

Ｂ／Ｕ変換された信号（以下、「被測定クロック」とする）の周波数を測定する手法としては、直接計数（ダイレクト）方式およびレシプロカル方式などが知られている（例えば、非特許文献１参照）。一般的に、被測定クロックの周波数が比較的低い場合、直接計数方式では測定誤差が大きくなるため、分解能が基準クロックに依存するレシプロカル方式が採用される。

図２は、従来のレシプロカル方式による周波数測定装置の構成例を示す図である。この周波数測定装置２０では、前述の図１に示したＢ／Ｕ変換回路１０等によりＢ／Ｕ変換された被測定クロックが、第１カウンタ２１に入力される。第１カウンタ２１は、被測定クロックのパルス列の立ち上がり（または立ち下がり）をカウントし、当該カウント値を基に周波数の測定期間を決めるイネーブル信号を生成する。例えば、第１カウンタ２１のカウント値が０にリセットされた後にＮ（ただし、Ｎは正の整数）に達するまでに要する時間が周波数の測定期間に設定される場合、被測定クロックの１周期のＮ倍に相当する期間をイネーブルとする信号が第１カウンタ２１から出力される。この第１カウンタ２１の出力信号は、第２カウンタ２２のイネーブル端子ＥＮに与えられる。第２カウンタ２２のクロック端子ＣＬＫには、図示しない内部発振器または装置外部から供給される基準クロックが与えられており、該第２カウンタ２２は、イネーブル端子への入力信号がイネーブルとなる期間、基準クロックを用いてカウンタをインクリメントし、得られたカウント値を周波数算出部２３に出力する。周波数算出部２３は、第２カウンタのカウント値、基準クロックの周波数および第１カウンタ２１の設定（測定期間）を用いて、被測定クロックの周波数を算出する。

特開２００３−２６４４６０号公報

藤田昇，「高周波測定のＡｔｏＺ＜第７回＞正弦波や変調波の周波数測定」，トランジスタ技術２００４年１１月号，ＣＱ出版社，２４７〜２４８頁

しかしながら、上記のような従来技術によりバイポーラ信号の周波数測定を行った場合、バイポーラ信号における正パルスおよび負パルス間の位相偏差によって周波数の測定結果にばらつきが発生してしまうという問題点がある。

具体的に、上記バイポーラ信号における正パルスおよび負パルス間の位相偏差は、バイポーラ信号を生成する駆動回路やバイポーラ信号の終端回路に使用される各種部品の個体差、バイポーラ信号が伝搬する伝送路の特性のばらつきなどが原因で発生する。例えば、図３に示すような駆動回路３０を用いてバイポーラ信号を生成する場合、正パルス生成部３１と負パルス生成部３２とは別回路により構成されるため、各々の回路に使用される部品の個体差により動作速度にばらつきが発生し得る。このため、正パルス生成部３１および負パルス生成部３２からそれぞれ出力される正パルスおよび負パルスを合成部３３で合成して生成したバイポーラ信号は、正パルスと負パルスの間に位相偏差が生じる可能性がある。また、上記バイポーラ信号を前述の図１に示したＢ／Ｕ変換回路１０で終端して被測定クロックを生成する場合、正パルス用コンパレータ１１および負パルス用コンパレータ１２の個体差により動作速度にばらつきが発生し、被測定クロックとなるＢ／Ｕ変換後のユニポーラ信号における各パルス間に位相偏差が生じる可能性もある。

上記のような位相偏差の具体的な一例として、図３の駆動回路３０における正パルス生成部３１の動作速度が負パルス生成部３２の動作速度よりも速い場合に、バイポーラ信号の正パルスおよび負パルス間に発生する位相偏差を、図４を参照しながら詳しく説明する。

ここでは、バイポーラ信号として、正パルスと負パルスが１個ずつ交互に配列されたものを想定する。図４上段の実線は、正パルス生成部３１の動作速度が負パルス生成部３２よりも速い駆動回路３０で生成されるバイポーラ信号の信号波形の一例である。また、図４上段の破線は、正パルス生成部３１および負パルス生成部３２の動作速度が等しい、つまり、部品個体差のない駆動回路３０で生成されるバイポーラ信号の信号波形である。さらに、図４下段の信号波形は、図４上段のバイポーラ信号（実線）をＢ／Ｕ変換した被測定クロック（ユニポーラ信号）の波形を表している。なお、図４上段の斜線部分は、正パルスおよび負パルスの位相誤差に関して規定された許容範囲を表している。

図４において、部品個体差のない状態のバイポーラ信号（破線）をＢ／Ｕ変換したときに得られる被測定クロックの周波数をＦａ［Ｈｚ］、周期をＴ（＝１／Ｆａ）［ｓ］で表すと、バイポーラ信号のパルス幅は１／（２×Ｆａ）［ｓ］となる。正パルス生成部３１および負パルス生成部３２の部品個体差により、位相誤差の許容範囲内で、正パルスの位相がａ１［ｓ］、負パルスの位相がａ２［ｓ］だけ相反する方向にずれた場合、当該バイポーラ信号（実線）をＢ／Ｕ変換した被測定クロックにおける、正パルスに対応した立ち上がりから負パルスに対応した立ち上がりまでの時間はＴ＋ａ１＋ａ２［ｓ］となる。一方、負パルスに対応した立ち上がりから正パルスに対応した立ち上がりまでの時間はＴ−ａ１−ａ２［ｓ］となる。つまり、被測定クロックにおける正パルスおよび負パルス間に±（ａ１＋ａ２）［ｓ］の位相偏差が生じることになる。

上記のような駆動回路の部品個体差等に起因した正パルスおよび負パルス間の位相偏差が生じた被測定クロックを、前述の図２に示した従来の周波数測定装置に与えて周波数測定を行った場合、測定期間を決める第１カウンタ２１のカウント値Ｎが偶数に設定されていれば、正パルスに対応した位相ずれが負パルスに対応した位相ずれにより相殺されるので、位相偏差の影響を受けることなく、被測定クロックの周波数を測定することができる。一方、第１カウンタ２１のカウント値Ｎが奇数に設定されていると、正パルスおよび負パルス間の位相偏差の影響を受けるようになり、周波数の測定結果に誤差が生じる。この様子を図５に示す具体例を参照しながら詳しく説明する。

図５の最上段は、図４に示した被測定クロックに対応している。また、図５（Ａ）〜（Ｃ）は、第１カウンタ２１のカウント値がＮ＝１〜３に設定されている場合の第２カウンタ２２の動作をそれぞれ示している。図５（Ａ）では、第１カウンタ２１のカウント値がＮ＝１に設定され、被測定クロックの正パルスに対応した立ち上がりから次の負パルスに対応した立ち上がりまでを測定期間とするイネーブル信号に従って、第２カウンタ２２が基準クロックをカウントする。この設定での測定期間は、正パルスに対応した位相ずれを含むＴ＋ａ１＋ａ２［ｓ］となり、第２カウンタ２２のカウント値は１１となる。被測定クロックの周波数Ｆａは、基準クロックの周波数をｆｒ［Ｈｚ］とすると、Ｆｒ／１１［Ｈｚ］となる。

図５（Ｂ）では、第１カウンタ２１のカウント値がＮ＝２に設定され、被測定クロックの正パルスに対応した立ち上がりから次の正パルスに対応した立ち上がりまでを測定期間とするイネーブル信号に従って、第２カウンタ２２が基準クロックをカウントする。この設定での測定期間は、正パルスに対応した位相ずれが負パルスに対応した位相ずれにより相殺されて２×Ｔ［ｓ］となり、第２カウンタ２２のカウント値は２０となる。被測定クロックの周波数Ｆａは、Ｆｒ×（２／２０）＝Ｆｒ／１０［Ｈｚ］となる。

図５（Ｃ）では、第１カウンタ２１のカウント値がＮ＝３に設定され、被測定クロックの正パルスに対応した立ち上がりから２番目の負パルスに対応した立ち上がりまでを測定期間とするイネーブル信号に従って、第２カウンタ２２が基準クロックをカウントする。この設定での測定期間は、正パルスに対応した位相ずれを含む３×Ｔ＋ａ１＋ａ２［ｓ］となり、第２カウンタ２２のカウント値は３１となる。被測定クロックの周波数Ｆａは、Ｆｒ×（３／３１）［Ｈｚ］となる。

上記のように周波数の測定期間が被測定クロックの周期の奇数倍に設定されていると、正パルスおよび負パルス間の位相偏差が相殺されなくなり、周波数の測定結果にばらつきが生じ、バイポーラ信号の周波数を正確に測定することが難しくなる。

さらに、正パルスおよび負パルスの配列の規則性にバイオレーションを付加して複数の周波数成分を含むようにしたバイポーラ信号（例えば、ITU-T G.703 Appendix IIに規定される64kHz synchronization interface等）では、該バイオレーションのタイミングに従って正パルスと負パルスが反転することになる。このようなバイポーラ信号の周波数測定を行う場合、前述した測定期間内に含まれる正パルスと負パルスの個数は、該測定期間内に発生するバイオレーションの回数に応じて変化する。このため、周波数の測定期間が被測定クロックの周期の偶数倍、奇数倍のいずれに設定されているかだけでなく、バイオレーションの付加状態にも依存して、周波数の測定結果がばらつくことになる。

本発明は上記の点に着目してなされたもので、正パルスおよび負パルス間の位相偏差に影響されることなくバイポーラ信号の周波数を正確に測定できる方法および装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明による周波数測定装置の一態様は、正パルスおよび負パルスの配列に規則性を有するバイポーラ信号の周波数を測定するための装置であって、前記バイポーラ信号をユニポーラ信号に変換して被測定クロックを生成するＢ／Ｕ変換部と、前記Ｂ／Ｕ変換部で生成された被測定クロックが与えられ、該被測定クロックのパルス列の立ち上がりおよび立ち下がりのいずれか一方をカウントして、当該カウント値を基に設定した測定期間を示す信号を出力する第１カウンタと、基準クロックに従いカウント動作し、前記第１カウンタの出力信号により示される測定期間について前記カウント動作が有効となる第２カウンタと、前記第２カウンタのカウント値を基に前記被測定クロックの周波数を算出する周波数算出部と、前記バイポーラ信号の有する前記規則性に基づいて、前記被測定クロックのパルス列のうちで、前記測定期間を開始するタイミングを決めるパルスの前記バイポーラ信号における極性と、前記測定期間を終了するタイミングを決めるパルスの前記バイポーラ信号における極性とが一致するようになる、前記第１カウンタのカウント値を演算する測定期間演算部と、を備え、前記第１カウンタは、前記被測定クロックをカウントして得られるカウント値が、前記測定期間演算部で演算されたカウント値に達するまでに要する時間を、前記測定期間に設定することを特徴とする。

上記のようなバイポーラ信号の周波数測定装置によれば、周波数の測定期間に含まれる正パルスに対応した位相ずれが負パルスに対応した位相ずれによって必ず相殺されるようになるため、部品個体差等に起因して発生する正パルスおよび負パルス間の位相偏差に影響されることなく、バイポーラ信号の周波数を正確に測定することができる。

一般的なＢ／Ｕ変換回路の構成例を示す図である。 従来のレシプロカル方式による周波数測定装置の構成例を示す図である。 バイポーラ信号を生成する駆動回路の構成例を示す図である。 バイポーラ信号の正パルスおよび負パルス間に発生する位相偏差を説明するための図である。 従来の周波数測定装置における測定結果のばらつきを説明するための図である。 バイポーラ信号の周波数測定装置の一実施形態の構成を示すブロック図である。 ６４ｋＨｚおよび８ｋＨｚ成分を含むバイポーラ信号のパルス波形を示す図である。 ６４ｋＨｚ，８ｋＨｚおよび４００Ｈｚ成分を含むバイポーラ信号のパルス波形を示す図である。 図６の周波数測定装置に関する応用例の構成を示すブロック図である。

以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照しながら詳細に説明する。
図６は、本発明によるバイポーラ信号の周波数測定装置の一実施形態の構成を示すブロック図である。本実施形態の周波数測定装置１００は、例えば、Ｂ／Ｕ変換部１１０と、第１および第２カウンタ１２０，１３０と、周波数算出部１４０と、測定期間演算部１５０と、を備える。

Ｂ／Ｕ変換部１１０は、測定対象となるバイポーラ信号をユニポーラ信号に変換し、該ユニポーラ信号を被測定クロックとして第１カウンタ１２０に出力する。このＢ／Ｕ変換部１１０は、例えば、上述の図１に示した一般的なＢ／Ｕ変換回路１０と同様の構成により容易に実現することが可能である。上記測定対象となるバイポーラ信号は、正パルスお
よび負パルスの配列について所定の規則性を有する。

第１カウンタ１２０は、Ｂ／Ｕ変換部１１０から出力される被測定クロックのパルス列の立ち上がりおよび立ち下がりのいずれか一方をカウントし、当該カウント値が、後述する測定期間演算部１５０で演算されるカウント値Ｎに達するまでに要する時間を周波数の測定期間に定め、該測定期間をイネーブルとする信号を第２カウンタ１３０に出力する。なお、第１カウンタ１２０のカウント値は、測定期間演算部１５０の演算値Ｎに達した後にリセットされ、予め設定した測定インターバル時間が経過した後に、被測定クロックのカウント動作が再開される。上記測定インターバル時間は、周波数測定の頻度や要求される精度等に応じて適宜に設定することが可能である。

第２カウンタ１３０は、第１カウンタ１２０からの出力信号がイネーブル端子ＥＮに与えられると共に、図示しない内部発振器または周波数測定装置１００の外部から供給される基準クロックがクロック端子ＣＬＫに与えられる。基準クロックは、想定される被測定クロックの周波数よりも高い安定した周波数Ｆｒ［Ｈｚ］を有する。上記第２カウンタ１３０は、イネーブル端子への入力信号がイネーブルとなる期間、基準クロックを用いてカウンタをインクリメントし、得られたカウント値Ｍを周波数算出部１４０に出力する。なお、第２カウンタ１３０のカウント値Ｍは、イネーブル端子への入力信号がイネーブルからディセーブルに切り替わって測定期間が終了するとリセットされる。

周波数算出部１４０は、上記第２カウンタ１３０のカウント値Ｍ、基準クロックの周波数Ｆｒ［Ｈｚ］および測定期間演算部１５０の演算結果（測定期間を決めるカウント値Ｎ）を用いて、測定対象のバイポーラ信号に対応した被測定クロックの周波数Ｆａ［Ｈｚ］を次式（１）の関係に従い算出する。
Ｆａ＝Ｆｒ×Ｎ／Ｍ …（１）

測定期間演算部１５０は、周波数測定装置１００に入力されるバイポーラ信号における正パルスおよび負パルスの配列の規則性に関する信号情報が装置外部から与えられ、該信号情報を参照して、周波数の測定期間を決めるための第１カウンタ１２０のカウント値Ｎを演算する。この演算では、信号情報が示す正パルスおよび負パルスの配列の規則性に基づいて、被測定クロックのパルス列のうちで、測定期間を開始するタイミングを決めるパルスのバイポーラ信号における極性と、測定期間を終了するタイミングを決めるパルスのバイポーラ信号における極性とが一致するようになる、第１カウンタ１２０のカウント値Ｎが求められる。

ここで、測定期間演算部１５０によるカウント値Ｎの演算について具体例を挙げながら詳しく説明する。
最初に、測定対象のバイポーラ信号が、正パルスおよび負パルスを１個ずつ交互に配列する規則性を有する場合を考える。ただし、バイポーラ信号の有する規則性が上記の一例に限定されることを意味するものではなく、正パルスおよび負パルスの配列に何等かの規則性が存在していればカウント値Ｎの演算は可能である。

上記規則性を有するバイポーラ信号が測定対象である場合、測定期間演算部１５０は、周波数の測定期間を決めるための第１カウンタ１２０のカウント値Ｎの条件を偶数とする。これにより、測定期間の開始および終了の各タイミングを決めるパルスのバイポーラ信号における極性は、正で一致するか、または負で一致するようになる。なお、偶数という条件の下でカウント値Ｎとして具体的にどの値を選択するかについては、周波数測定の速さと精度のバランスを考慮して適宜に決めることが可能である。

次に、上記のような規則性を有するバイポーラ信号について、バイオレーションを付加
して複数の周波数成分を含むようにした場合を想定する。バイオレーションは、バイポーラ信号における正パルスおよび負パルスの配列の規則性に違反するパルスを所要の繰り返し周期で付加することにより、バイポーラ信号の周波数Ｆａよりも低い周波数成分をバイポーラ信号に載せることを意味する。バイオレーションに対応した周波数は、必ずバイポーラ信号の周波数Ｆａの約数になる。このため、バイオレーションに対応した周波数をＦｖ１［Ｈｚ］とし、ｎを２以上の整数とすると、Ｆｖ１＝Ｆａ／ｎの関係が成り立つ。

上記バイオレーションの付加により２種類の周波数Ｆａ，Ｆｖ１成分を含むバイポーラ信号の周波数測定を行う場合に、測定期間の開始および終了の各タイミングを決めるパルスの極性が常に一致するようになるための第１カウンタ１２０のカウント値Ｎは、正の整数である定数Ａを用いて、次の式（２）の関係により求めることができる。
Ｎ＝２×（Ｆａ／Ｆｖ１）×Ａ
＝２×［Ｆａ／（Ｆａ／ｎ）］×Ａ
＝２×ｎ×Ａ …（２）

さらに、上記バイポーラ信号について、バイオレーションを異なる繰り返し周期で付加することにより、３種類の周波数Ｆａ，Ｆｖ１，Ｆｖ２成分を含むようにした場合を考える。この場合、新たなバイオレーションの付加に対応した周波数Ｆｖ２は、必ず周波数Ｆｖ１の約数になるため、ｍを２以上の整数として、Ｆｖ２＝Ｆｖ１／ｍ＝Ｆａ／（ｎ×ｍ）の関係が成り立つ。このバイポーラ信号の周波数測定を行うとき、測定期間の開始および終了の各タイミングを決めるパルスの極性が常に一致するようになるための第１カウンタ１２０のカウント値Ｎは、次の式（３）の関係により求めることができる。
Ｎ＝２×（Ｆａ／Ｆｖ２）×Ａ
＝２×｛Ｆａ／［Ｆａ／（ｎ×ｍ）］｝×Ａ
＝２×ｎ×ｍ×Ａ …（３）

ただし、バイオレーションに対応した２つの周波数Ｆｖ１，Ｆｖ２について、Ｆｖ１がＦｖ２の偶数倍になっている場合、Ｆｖ２対応のバイオレーションを付加するタイミングは常に同じ極性のパルスになる。このことから、前述したＦｖ２＝Ｆａ／（ｎ×ｍ）の関係におけるｍが偶数のときの第１カウンタ１２０のカウント値Ｎは、次の式（４）の関係により求めることができる。
Ｎ＝（Ｆａ／Ｆｖ２）×Ａ
＝｛Ｆａ／［Ｆａ／（ｎ×ｍ）］｝×Ａ
＝ｎ×ｍ×Ａ …（４）
なお、上記の式（２）〜式（４）における定数Ａは、周波数測定の速さと精度のバランスを考慮して適宜に決めることが可能である。

次に、周波数測定装置１００の動作について説明する。
上記のような構成の周波数測定装置１００では、測定対象のバイポーラ信号がＢ／Ｕ変換部１１０でユニポーラ信号に変化され、該ユニポーラ信号が被測定クロックとして第１カウンタ１２０に与えられる。この被測定クロックには、バイポーラ信号を生成する駆動回路（図３参照）やＢ／Ｕ変換部１１０の部品個体差等に起因する正パルスおよび負パルス間の位相偏差が生じている。

また、上記バイポーラ信号のＢ／Ｕ変換と並行して、測定対象のバイポーラ信号に関する信号情報を基に、測定期間演算部１５０で測定期間を決めるための第１カウンタ１２０のカウント値Ｎが演算され、その演算結果が第１カウンタ１２０および周波数算出部１４０にそれぞれ伝達される。

ここで、上記測定期間演算部１５０における演算処理の具体例として、ＩＴＵ−Ｔ Ｇ
．７０３ Ａｐｐｅｎｄｉｘ IIに規定される６４ｋＨｚ ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ ｉｎｔｅｒｆａｃｅにおいて、６４ｋＨｚおよび８ｋＨｚの２種類の周波数成分を含むバイポーラ信号を想定した演算処理と、６４ｋＨｚ，８ｋＨｚおよび４００Ｈｚの３種類の周波数成分を含むバイポーラ信号を想定した演算処理とを詳しく説明する。

図７は、６４ｋＨｚおよび８ｋＨｚ成分を含むバイポーラ信号のパルス波形を示す図である。このバイポーラ信号は、正パルスおよび負パルスを１個ずつ交互に配列する規則性に従ったパルス列について、該規則性に違反するバイオレーションＶが８ｋＨｚ（１２５μｓ）毎に付加されている。このようなバイポーラ信号に対しては、前述した式（２）を適用し、以下に示すようにＦａ＝６４ｋＨｚ，Ｆｖ１＝８ｋＨｚとして第１カウンタ１２０のカウント値Ｎを求める。
Ｎ＝２×（Ｆａ／Ｆｖ１）×Ａ
＝２×［６４０００／８０００］×Ａ
＝１６×Ａ
上記の演算により、周波数の測定期間は、被測定クロックの周期Ｔ（＝１／Ｆａ）の（１６×Ａ）倍、すなわち、２５０μｓの整数倍に設定されることになる。

図８は、６４ｋＨｚ，８ｋＨｚおよび４００Ｈｚ成分を含むバイポーラ信号のパルス波形を示す図である。このバイポーラ信号は、前述の図７に示した８ｋＨｚ（１２５μｓ）毎に付加されるバイオレーションＶについて、４００Ｈｚ（２．５ｍｓ）毎に新たなバイオレーションが付加されている。つまり、８ｋＨｚに対応したバイオレーションＶにより付加される規則性の違反が、４００Ｈｚ（２．５ｍｓ）毎に規則性に従う元の状態に戻される。このようなバイポーラ信号に対しては、前述した式（４）を適用し、以下に示すようにＦａ＝６４ｋＨｚ，Ｆｖ２＝４００Ｈｚとして第１カウンタ１２０のカウント値Ｎを求める。
Ｎ＝（Ｆａ／Ｆｖ２）×Ａ
＝（６４０００／４００）×Ａ
＝１６０×Ａ
上記の演算により、周波数の測定期間は、被測定クロックの周期Ｔ（＝１／Ｆａ）の（１６０×Ａ）倍、すなわち、２．５ｍｓの整数倍に設定されることになる。

上記のようにして周波数の測定期間を決めるための第１カウンタ１２０のカウント値Ｎが測定期間演算部１５０で演算されると、第１カウンタ１２０では、Ｂ／Ｕ変換部１１０からの被測定クロックを受けて、該被測定クロックのパルス列の立ち上がり（または立ち下がり）がカウントされ、当該カウント値が測定期間演算部１５０での演算値Ｎに達するまでに要する時間を周波数の測定期間とするイネーブル信号が生成される。このイネーブル信号によって示される測定期間は、その開始および終了の各タイミングを決めるパルスの極性が常に一致するので、該測定期間に含まれる正パルスに対応した位相ずれが負パルスに対応した位相ずれによって必ず相殺されるようになる。

そして、上記イネーブル信号を受けた第２カウンタ１３０では、測定期間に対応させて基準クロックがカウントされ、当該カウント値Ｍが周波数算出部１４０に出力される。周波数算出部１４０では、第２カウンタのカウント値Ｍ、基準クロックの周波数Ｆｒおよび測定期間演算部１５０の演算値Ｎを用いて、前述した式（１）の関係に従い、被測定クロック（測定対象のバイポーラ信号）の周波数Ｆａが算出される。

以上のように周波数測定装置１００によれば、バイポーラ信号の駆動回路やＢ／Ｕ変換部１１０の部品個体差等に起因して発生する正パルスおよび負パルス間の位相偏差に影響されることなく、バイオレーションが付加されたバイポーラ信号も含めて、その周波数を正確に測定することができる。このような周波数測定装置１００は、例えば、同期伝送路
網の各ネットワーク要素に適用されることにより、それぞれのネットワーク要素における参照元クロックの周波数監視機能を容易に実現可能にする。

次に、上記周波数測定装置１００についての好ましい応用例について説明する。
図９は、上記応用例の構成を示すブロック図である。この応用例による周波数測定装置１００’は、図６に示した周波数測定装置１００の構成について、監視信号生成回路１６０およびスイッチ（ＳＷ）１７０を追設している。

監視信号生成回路１６０は、測定対象のバイポーラ信号における正パルスおよび負パルスに生じている位相誤差が許容範囲内にあるか否か（上述の図４上段に示した斜線部を参照）を監視するために、第１カウンタ１２０のカウント値Ｎの設定を強制的にＮ＝１とする信号を出力する。

スイッチ１７０は、監視信号生成回路１６０から出力されるＮ＝１を示す信号と、上述した測定期間演算部１５０の演算値Ｎを示す信号とが入力され、バイポーラ信号の周波数測定を開始する直前、または、周波数測定中において予め設定した監視周期に従う所要のタイミングで、位相誤差監視部１６０側の入力信号を選択し、その他のタイミングでは測定期間演算部１５０側の入力信号を選択して、当該選択信号を第１カウンタ１２０および周波数算出部１４０に出力する。

上記のような構成の周波数測定装置１００’では、バイポーラ信号の周波数測定を開始する直前、または、周波数測定中の上記監視周期に従う所要のタイミングに、監視信号生成回路１６０から出力されるＮ＝１を示す信号がスイッチ１７０を介して第１カウンタ１２０および周波数算出部１４０に与えられる。これにより、第２カウンタ１３０における基準クロックのカウント動作が、被測定クロックの１周期に対応する期間に限られるようになる。この状態での第２カウンタ１３０のカウント値Ｍは、バイポーラ信号における正パルスに生じた位相誤差、または、負パルスに生じた位相誤差の影響を反映した値となる。周波数算出部１４０では、Ｎ＝１を示す信号を受け、第２カウンタ１３０のカウント値Ｍを基に上記位相誤差を算出する処理が実行される。

そして、周波数算出部１４０での位相誤差の算出値が許容範囲内にある場合には、スイッチ１７０が切り替わり、測定期間演算部１５０から出力される演算値Ｎを示す信号が第１カウンタ１２０および周波数算出部１４０に与えられ、上述した周波数測定装置１００の場合と同様にして、バイポーラ信号の周波数測定が行われる。一方、上記位相誤差の算出値が許容範囲を超えている場合には、周波数算出部１４０が、測定対象のバイポーラ信号に規定外の偏りが生じて異常な状態にあることを外部に通知し、当該バイポーラ信号の周波数測定が中止される。このように周波数測定装置１００’では、位相誤差監視部としての機能が監視信号生成回路１６０、スイッチ１７０、第１，２カウンタ１２０，１３０および周波数算出部１４０により実現される。

上記のような周波数測定装置１００’によれば、周波数の測定期間を決めるための第１カウンタ１２０のカウント値Ｎを所要のタイミングでＮ＝１として、測定対象のバイポーラ信号における正パルスおよび負パルスに生じている位相誤差が許容範囲内にあるか否かの監視を行うようにしたことで、バイポーラ信号の周波数をより正確に測定することが可能になる。

以上の各実施形態に関して、さらに以下の付記を開示する。

（付記１） 正パルスおよび負パルスの配列に規則性を有するバイポーラ信号をユニポーラ信号に変換して被測定クロックを生成し、
前記生成した被測定クロックを第１カウンタに与え、該被測定クロックのパルス列の立ち上がりおよび立ち下がりのいずれか一方をカウントして、当該カウント値を基に測定期間を設定し、
前記設定した測定期間について、基準クロックに従いカウント動作する第２カウンタを有効にし、
前記第２カウンタのカウント値を基に前記被測定クロックの周波数を算出することにより、前記バイポーラ信号の周波数を測定する方法であって、
前記バイポーラ信号の有する前記規則性に基づいて、前記被測定クロックのパルス列のうちで、前記測定期間を開始するタイミングを決めるパルスの前記バイポーラ信号における極性と、前記測定期間を終了するタイミングを決めるパルスの前記バイポーラ信号における極性とが一致するようになる、前記第１カウンタのカウント値を演算しておき、
前記第１カウンタにより前記被測定クロックをカウントして得られるカウント値が、前記演算したカウント値に達するまでに要する時間を、前記測定期間に設定することを特徴とする周波数測定方法。

（付記２） 付記１に記載の周波数測定方法であって、
前記バイポーラ信号は、バイオレーションを付加することにより複数の周波数成分を含み、
前記第１カウンタのカウント値の演算は、前記バイポーラ信号に付加されたバイオレーションによるパルス極性の変化を考慮して行われることを特徴とする周波数測定方法。

（付記３） 付記１または２に記載の周波数測定方法であって、
予め設定した監視タイミングに従って、前記測定期間を決めるための前記第１カウンタのカウント値を１とし、前記バイポーラ信号における正パルスおよび負パルスに生じている位相誤差の測定を行い、該位相誤差が許容範囲内にあるか否かを監視することを特徴とする周波数測定方法。

（付記４） 正パルスおよび負パルスの配列に規則性を有するバイポーラ信号の周波数を測定する装置であって、
前記バイポーラ信号をユニポーラ信号に変換して被測定クロックを生成するＢ／Ｕ変換部と、
前記Ｂ／Ｕ変換部で生成された被測定クロックが与えられ、該被測定クロックのパルス列の立ち上がりおよび立ち下がりのいずれか一方をカウントして、当該カウント値を基に設定した測定期間を示す信号を出力する第１カウンタと、
基準クロックに従いカウント動作し、前記第１カウンタの出力信号により示される測定期間について前記カウント動作が有効となる第２カウンタと、
前記第２カウンタのカウント値を基に前記被測定クロックの周波数を算出する周波数算出部と、
前記バイポーラ信号の有する前記規則性に基づいて、前記被測定クロックのパルス列のうちで、前記測定期間を開始するタイミングを決めるパルスの前記バイポーラ信号における極性と、前記測定期間を終了するタイミングを決めるパルスの前記バイポーラ信号における極性とが一致するようになる、前記第１カウンタのカウント値を演算する測定期間演算部と、を備え、
前記第１カウンタは、前記被測定クロックをカウントして得られるカウント値が、前記測定期間演算部で演算されたカウント値に達するまでに要する時間を、前記測定期間に設定することを特徴とする周波数測定装置。

（付記５） 付記４に記載の周波数測定装置であって、
前記バイポーラ信号は、バイオレーションを付加することにより複数の周波数成分を含み、
前記測定期間演算部は、前記バイポーラ信号に付加されたバイオレーションによるパルス極性の変化を考慮して、前記第１カウンタのカウント値の演算を行うことを特徴とする周波数測定装置。

（付記６） 付記４または５に記載の周波数測定装置であって、
予め設定した監視タイミングに従って、前記測定期間を決めるための前記第１カウンタのカウント値を１とし、前記バイポーラ信号における正パルスおよび負パルスに生じている位相誤差の測定を行い、該位相誤差が許容範囲内にあるか否かを監視する位相誤差監視部を備えたことを特徴とする周波数測定装置。

１００，１００’…バイポーラ信号の周波数測定装置
１１０…Ｂ／Ｕ変換部
１２０…第１カウンタ
１３０…第２カウンタ
１４０…周波数算出部
１５０…測定期間演算部
１６０…監視信号生成回路
１７０…スイッチ（ＳＷ）

Claims (4)

1. 正パルスおよび負パルスを１個ずつ交互に配列した規則性に従ったパルス列に、バイオレーションを付加して複数の周波数成分を含むようにしたバイポーラ信号を、ユニポーラ信号に変換して被測定クロックを生成し、
   前記生成した被測定クロックを第１カウンタに与え、該被測定クロックのパルス列の立ち上がりおよび立ち下がりのいずれか一方をカウントして、当該カウント値を基に測定期間を設定し、
   前記設定した測定期間について、基準クロックに従いカウント動作する第２カウンタを有効にし、
   前記第２カウンタのカウント値を基に前記被測定クロックの周波数を算出することにより、前記バイポーラ信号の周波数を測定する方法であって、
   前記バイポーラ信号に含まれる周波数成分を示す情報に基づいて、前記被測定クロックのパルス列のうちで、前記測定期間を開始するタイミングを決めるパルスの前記バイポーラ信号における極性と、前記測定期間を終了するタイミングを決めるパルスの前記バイポーラ信号における極性とが一致し、かつ、前記測定期間に含まれるパルス列のバイポーラ信号における、一方の極性のパルスの立ち上がりの数と、他方の極性のパルスの立ち下りの数と、が一致するようになる、前記第１カウンタのカウント値を演算しておき、
   前記第１カウンタにより前記被測定クロックをカウントして得られるカウント値が、前記演算したカウント値に達するまでに要する時間を、前記測定期間に設定することを特徴とする周波数測定方法。
2. 周波数測定装置であって、
   正パルスおよび負パルスを１個ずつ交互に配列した規則性に従ったパルス列に、バイオレーションを付加して複数の周波数成分を含むようにしたバイポーラ信号を、ユニポーラ信号に変換して被測定クロックを生成するＢ／Ｕ変換部と、
   前記Ｂ／Ｕ変換部で生成された被測定クロックが与えられ、該被測定クロックのパルス列の立ち上がりおよび立ち下がりのいずれか一方をカウントして、当該カウント値を基に設定した測定期間を示す信号を出力する第１カウンタと、
   基準クロックに従いカウント動作し、前記第１カウンタの出力信号により示される測定期間について前記カウント動作が有効となる第２カウンタと、
   前記第２カウンタのカウント値を基に前記被測定クロックの周波数を算出する周波数算出部と、
   前記バイポーラ信号に含まれる周波数成分を示す情報に基づいて、前記被測定クロックのパルス列のうちで、前記測定期間を開始するタイミングを決めるパルスの前記バイポーラ信号における極性と、前記測定期間を終了するタイミングを決めるパルスの前記バイポーラ信号における極性とが一致し、かつ、前記測定期間に含まれるパルス列のバイポーラ信号における、一方の極性のパルスの立ち上がりの数と、他方の極性のパルスの立ち下りの数と、が一致するようになる、前記第１カウンタのカウント値を演算する測定期間演算部と、を備え、
   前記第１カウンタは、前記被測定クロックをカウントして得られるカウント値が、前記測定期間演算部で演算されたカウント値に達するまでに要する時間を、前記測定期間に設定することを特徴とする周波数測定装置。
3. 請求項２に記載の周波数測定装置であって、
   前記測定期間演算部は、前記バイポーラ信号に付加されたバイオレーションによるパルス極性の変化を考慮して、前記第１カウンタのカウント値の演算を行うことを特徴とする周波数測定装置。
4. 請求項２または３に記載の周波数測定装置であって、
   予め設定した監視タイミングに従って、前記測定期間を決めるための前記第１カウンタのカウント値を１とし、前記バイポーラ信号における正パルスおよび負パルスに生じている位相誤差の測定を行い、該位相誤差が許容範囲内にあるか否かを監視する位相誤差監視部を備えたことを特徴とする周波数測定装置。