(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象に接続された、または前記測定対象を含む回路に接続された第１の電気導線に高周波試験信号（ＨＦ試験信号）を供給し、各ポートに対して、第１の結合位置で、および前記第１の結合位置から所定の距離をおいて配設された第２の結合位置で、前記測定対象に接続された第２の電気導線上、特に平面導線上を伝わるＨＦ試験信号を前記第２の電気導線からカップリング・アウトし、前記２つの結合位置でカップリング・アウトされた前記２つのＨＦ試験信号から前記測定対象の散乱パラメータを計算する、ｎポート測定（ここでｎは整数≧１）を用いて前記測定対象の散乱パラメータを測定するための、Ｎ個の測定ポート（ここでＮは整数≧１）を含む高周波測定デバイス（ＨＦ測定デバイス）を較正する方法であって、
前記ＨＦ測定デバイスのポートの少なくとも１つに対して、互いに所定の距離をおいて配設された少なくとも３つの結合位置で、前記第２の電気導線上を伝わる前記ＨＦ試験信号をカップリング・アウトし、前記少なくとも３つの結合位置のそれぞれの対をなす組み合わせに対して、少なくとも１つの較正基準を散乱パラメータが既知である前記測定対象として使用する所定の較正方法を用いて、前記ＨＦ試験信号の少なくとも１つの周波数に対する前記少なくとも１つの散乱パラメータを測定し、前記ＨＦ試験信号の１つの周波数における前記少なくとも３つの結合位置の全ての対をなす組み合わせに対して測定された前記少なくとも１つの散乱パラメータの値と、前記較正基準における散乱パラメータの既知の値と比較し、前記ＨＦ試験信号の１つの周波数における前記少なくとも３つの結合位置の全ての対をなす組み合わせに対して測定された少なくとも１つの散乱パラメータの値と、前記較正基準における散乱パラメータの既知の値との差が最小となる結合位置の前記対をなす組み合わせを、未知の測定対象の測定における前記１つの周波数における好ましい第１および第２の結合位置として保存することを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、前記ＨＦ測定デバイスがベクトル・ネットワーク・アナライザであることを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の方法であって、前記第２の電気導線が平面導線であることを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の方法であって、使用する前記較正方法が、前記較正基準「ショート」、「オープン」、および「ロード」を用いるＳＯＬ法、もしくは８ターム法または１２ターム法、もしくはマルチポート較正法であることを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の方法であって、使用する前記較正方法が、ＳＯＬＴ法、ＬＬＲ法、ＴＲＭ法、ＴＡＮ法、ＴＬＮ法、またはＬＮＮ法であることを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の方法であって、前記結合位置における前記ＨＦ信号の前記カップリング・アウトを非接触で実行することを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の方法であって、容量的にまたは誘導的にあるいは同時に容量的かつ誘導的に、もしくは電気光学測定法を用いて、または電磁測定法を用いて、前記結合位置における前記ＨＦ信号の前記カップリング・アウトを実行することを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の方法であって、各測定ポートに対して、２つ以上の測定プローブを使用していることを特徴とする方法。
【請求項９】
測定対象に接続された、または前記測定対象を含む回路に接続された第１の電気導線に高周波試験信号（ＨＦ試験信号）を供給し、各ポートに対して、第１の結合位置で、および前記第１の結合位置から所定の距離をおいて配設された第２の電気導線の第２の結合位置で配設された前記第２の電気導線から、前記測定対象に接続された前記第２の電気導線上を伝わる、特に平面導線上を伝わるＨＦ試験信号をカップリング・アウトし、前記２つの結合位置でカップリング・アウトされた前記２つのＨＦ試験信号から前記測定対象の散乱パラメータを計算する、Ｎ個の測定ポート（ここでＮは整数≧１）を含みかつ請求項１から請求項８のいずれか１項に従って較正されている高周波測定デバイス（ＨＦ測定デバイス）により、ｎポート測定（ここでｎは整数≧１）を用いて前記測定対象の散乱パラメータを決定する方法であって、
前記ＨＦ試験信号の各周波数に対して、請求項１から請求項７の少なくとも１項に記載の前記較正方法において、対応する周波数に対して保存された結合位置の前記対をなす組み合わせを前記第１および第２の結合位置として選択することを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の方法であって、前記ＨＦ測定デバイスがベクトル・ネットワーク・アナライザであることを特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項９または請求項１０に記載の方法であって、前記第２の電気導線が平面導線であることを特徴とする方法。
【請求項１２】
請求項９から請求項１１のいずれか１項に記載の方法であって、
前記ＨＦ試験信号の各周波数に対して、保存された前記対をなす結合位置の組み合わせを用いて散乱パラメータを測定することに加えて、請求項１から請求項８の少なくとも１つに記載された方法を用いた較正時に、１以上の対をなす結合位置の組み合わせを用いて散乱パラメータの測定を行い、１以上の対をなす結合位置の組み合わせは、測定された散乱パラメータの値と、較正基準における散乱パラメータの既知の値との差が、記憶された結合位置の対を成す組み合わせよりも一回り大きい差となる組み合わせであり、前記ＨＦ試験信号の１つの周波数成分に対して、前記１以上の対をなす結合位置の組み合わせの全ての組み合わせを用いて測定される散乱パラメータに対する値から、散乱パラメータの平均値を算出することを特徴とする方法。
【請求項１３】
Ｎ個の測定ポート（ここでＮは整数≧１）と、測定対象（３４）に接続されている第１の電気導線（１２、６８、７０）に接続することができるＨＦ試験信号用の信号源（１０）とを含む、前記測定対象の散乱パラメータを決定するＨＦ測定デバイスであって、
前記測定ポートの少なくとも１つに対して、互いに所定の距離をおいて配設された少なくとも３つの結合位置（１４、１６、１８）を設け、
前記少なくとも３つの結合位置（１４、１６、１８）に対して、各結合位置に配置された個々の分離した測定プローブ（７４、７８）を設け、
前記測定対象（３４）に接続された第２の電気導線（１２、６８、７０）上を伝わるＨＦ試験信号をカップリング・アウトすることを特徴とするＨＦ測定デバイス。
【請求項１４】
Ｎ個の測定ポート（ここでＮは整数≧１）と、測定対象（３４）に接続されている第１の電気導線（１２、６８、７０）に接続することができるＨＦ試験信号用の信号源（１０）とを含む、前記測定対象の散乱パラメータを決定するＨＦ測定デバイスであって、
前記測定ポートの少なくとも１つに対して、互いに所定の距離をおいて配設された少なくとも３つの結合位置（１４、１６、１８）を設け、
各測定ポートに対して単一の測定プローブと、前記単一の測定プローブを前記結合位置に動かすデバイスと、を設け、
前記測定対象（３４）に接続された第２の電気導線（１２、６８、７０）上を伝わるＨＦ試験信号をカップリング・アウトすることを特徴とするＨＦ測定デバイス。
【請求項１５】
Ｎ個の測定ポート（ここでＮは整数≧１）と、測定対象（３４）に接続されている第１の電気導線（１２、６８、７０）に接続することができるＨＦ試験信号用の信号源（１０）とを含む、前記測定対象の散乱パラメータを決定するＨＦ測定デバイスであって、
前記測定ポートの少なくとも１つに対して、互いに所定の距離をおいて配設された少なくとも３つの結合位置（１４、１６、１８）を設け、
各測定ポートに対して、２以上で、かつ結合位置の個数から１を引いた数字以下の個数の測定プローブを設け、
前記ＨＦ測定デバイスは、少なくとも１つの前記測定プローブを異なる結合位置に動かす少なくとも１つのデバイスを有し、
前記測定対象（３４）に接続された第２の電気導線（１２、６８、７０）上を伝わるＨＦ試験信号をカップリング・アウトすることを特徴とするＨＦ測定デバイス。
【請求項１６】
請求項１３に記載のＨＦ測定デバイスであって、少なくとも１つの測定プローブ（７４、７８）が非接触型測定プローブまたは接触依存型測定プローブから構成されることを特徴とするＨＦ測定デバイス。
【請求項１７】
請求項１３から請求項１６の少なくとも１項に記載のＨＦ測定デバイスであって、前記ＨＦ測定デバイスがベクトル・ネットワーク・アナライザであることを特徴とするＨＦ測定デバイス。
【請求項１８】
請求項１３から請求項１７の少なくとも１項に記載のＨＦ測定デバイスであって、前記第２の電気導線（１２、６８、７０）が平面導線であることを特徴とするＨＦ測定デバイス。
【請求項１９】
請求項１３に記載のＨＦ測定デバイスであって、容量的または誘導的にあるいは同時に容量的かつ誘導的に、もしくは電気光学測定法を用いて、または電磁測定法を用いてカップリング・アウトするように前記測定プローブ（７４、７８）の少なくとも１つを構成していることを特徴とするＨＦ測定デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ｎポート測定（ここでｎは整数≧１）を用いて測定対象の散乱パラメータを決定するための、Ｎ個の測定ポート（ここでＮは整数≧１）を含む高周波測定デバイス（ＨＦ測定デバイス）、特に、ベクトル・ネットワーク・アナライザを較正する方法に関し、測定対象に接続された、または測定対象を含む回路に接続された第１の電気導線に高周波試験信号（ＨＦ試験信号）を供給し、各ポートに対して、第１の結合位置で、および第１の結合位置から所定の距離をおいて配設された第２の結合位置で、測定対象に接続された第２の電気導線上、特に平面導線上を伝わるＨＦ信号を第２の電気導線からカップリング・アウトし、２つの結合位置でカップリング・アウトされた２つのＨＦ信号から、各ポートにおいて、各測定位置または結合位置に対して、前記測定対象の方向に向かって前記第２の電気導線上を伝わるＨＦ信号における前記ＨＦ試験信号に対する振幅および／または位相、および前記測定対象から離れる方向に前記第２の電気導線上を伝わるＨＦ信号における前記ＨＦ試験信号に対する振幅および／または位相をそれぞれ決定した後、前記測定対象の散乱パラメータを計算する。
【０００２】
また、本発明は、Ｎ個の測定ポート（ここでＮは整数≧１）を含むＨＦ測定デバイスにより、ｎポート測定（ここでｎは整数≧１）を用いて測定対象の散乱パラメータを決定する方法に関し、測定対象に接続された、または測定対象を含む回路に接続された第１の電気導線に高周波試験信号（ＨＦ試験信号）を供給し、各ポートに対して、第１の結合位置で、および第１の結合位置から所定の距離をおいて配設された第２の電気導線の第２の結合位置で、測定対象に接続された第２の電気導線上を伝わる、特に平面導線上を伝わるＨＦ信号を第２の電気導線からカップリング・アウトし、２つの結合位置でカップリング・アウトされた２つのＨＦ信号から、各ポートにおいて、各結合位置に対して、測定対象の方向に向かって第２の電気導線上を伝わるＨＦ信号における前記ＨＦ試験信号に対する振幅および／または位相、および測定対象から離れる方向に第２の電気導線上を伝わるＨＦ信号におけるＨＦ試験信号に対する振幅および／または位相をそれぞれ決定した後、前記測定対象の散乱パラメータを計算する。
【０００３】
最後に、また、本発明は、測定対象の散乱パラメータを決定するＨＦ測定デバイス、特に、Ｎ個の測定ポート（ここでＮは整数≧１）を含み、かつ請求項１７の前文に従って、測定対象に接続された第１の電気導線に接続することができるＨＦ試験信号用の信号源を含むベクトル・ネットワーク・アナライザに関する。
【背景技術】
【０００４】
独国特許出願公開第１０３０８２８０（Ａ１）号明細書から、ＨＦ測定デバイスを較正するこの種類の方法、散乱パラメータを決定するこの種類の方法、およびこの種類のＨＦ測定デバイスが知られている。いくつかのサブ回路から構成されている複雑な平面マイクロ波回路の開発では、各サブ回路に対して別々に散乱パラメータを決定することが有用である。このように、さまざまなサブ回路の効率を個別に分析して試験することができる。非接触測定法を用いる有利な方法でこれを実行することができる。非接触型測定プローブを用いることで、平面状の電送導線内の複雑な信号エネルギーの一部を、測定している対象（ＤＵＴ＝Ｄｅｖｉｃｅ  Ｕｎｄｅｒ  Ｔｅｓｔ（供試デバイス））の前後でカップリング・アウトして、レシーバに伝達している。その後、これらのカップリング・アウトされた信号から、散乱パラメータを計算する。この種類の測定配置のシステム動特性は、２つの非接触型測定プローブの間の距離に非常に強く依存している。したがって、これらの測定配置は、狭い周波数帯域内でのみ使用できる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、上述した種類の方法およびＨＦ測定デバイスを、広い帯域幅上での測定精度に関して改善することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この目的は、請求項１の特徴的な機能を有する上述した種類の較正方法を用いて、請求項１２の特徴的な機能を有する上述した種類の散乱パラメータを決定する方法により、および請求項１７の特徴的な機能を有する上述した種類のＨＦ測定デバイスを用いて、達成される。本発明の有利な実施形態については他の請求項で説明している。
【０００７】
上述した種類の較正方法では、本発明に基づいて、ＨＦ測定デバイスのポートの少なくとも１つに対して、互いに所定の距離をおいて配設された少なくとも３つの結合位置で、第２の電気導線上を伝わるＨＦ試験信号をカップリング・アウトし、少なくとも３つの結合位置のそれぞれの対をなす組み合わせに対して、少なくとも１つの較正基準を散乱パラメータが既知である前記測定対象として使用する所定の較正方法を用いて、ＨＦ試験信号の少なくとも１つの周波数に対する前記少なくとも１つの散乱パラメータを測定し、前記ＨＦ試験信号の１つの周波数において、前記少なくとも３つの結合位置の全ての対をなす組み合わせに対して測定された前記少なくとも１つの散乱パラメータの値と、前記較正基準における散乱パラメータの既知の値と比較し、測定された散乱パラメータの値と、較正基準における散乱パラメータ既知の値との差が最小となる前記対をなす組み合わせを、未知の測定対象の測定における１つの周波数における好ましい第１および第２の結合位置として保存することを提供している。
【０００８】
これは、散乱パラメータを測定する第１および第２の結合位置を３つ以上の既設の結合位置からの選択により常に選び出すことで、実際の値からの測定値のずれ、および／または、測定誤差ができるだけ小さくなるようになされているため、広帯域測定動特性の改善をもたらすという利点を有している。
【０００９】
一例として、使用する較正方法は、較正基準「ショート」、「オープン」、および「ロード」を用いるＳＯＬ法、もしくは８ターム法または１２ターム法、もしくはマルチポート較正法である。あるいは、使用する較正方法は、ＳＯＬＴ法、ＬＬＲ法、ＴＲＭ法、ＴＡＮ法、ＴＬＮ法、またはＬＮＮ法である。
【００１０】
測定が測定対象の電気的性質に及ぼす影響を最小にするために、結合位置におけるＨＦ信号のカップリング・アウトを、例えば、容量的または誘導的にあるいは同時に容量的かつ誘導的に、もしくは電気光学測定法を用いて、力顕微鏡を用いて、または電磁測定法を用いて、非接触で実行することが好ましい。本発明に基づいて、電磁波の値および位相を決定する任意の非接触型および／または接触依存型の方法が適している。
【００１１】
例えば、少なくとも２つの結合位置で第２の電気導線からカップリング・アウトされたＨＦ信号が、少なくとも１つの数学的演算操作、および／もしくは、特に加算されたりまたは減算されたりする少なくとも１つのアルゴリズムを用いて、１つのＨＦ信号にまとめられ、このようにまとめられた後にだけ、測定ポートに伝えられて、さらなる信号処理が行われることにより、さらなる付加的な結合位置を容易に取得する。
【００１２】
例示的な一実施形態では、結合位置に順番に配置された測定プローブを使用している。
【００１３】
他の実施形態では、各測定ポートに対して、２つ以上の測定プローブ、および特に結合位置に一致する個数を使用している。
【００１４】
その後の故障分析のために、未知の対象の測定の間、較正時に測定プローブ間の数学的関係を決定してかつ保存している。
【００１５】
上述した種類の測定方法では、本発明に基づいて、ＨＦ試験信号の各周波数に対して、上述した較正方法においてこの周波数に対して保存された結合位置の対をなす組み合わせを、第１および第２の結合位置として選択することを提供している。
【００１６】
これは、広帯域幅に対する測定精度が向上するという利点を有している。
【００１７】
ＨＦ試験信号の各周波数に対して、保存された対をなす結合位置の組み合わせを用いて散乱パラメータを測定することに加えて、請求項１から請求項８の少なくとも１つに記載された方法を用いた較正時に、１以上の対をなす結合位置の組み合わせを用いて散乱パラメータの測定を行い、１以上の対をなす結合位置の組み合わせは、測定された散乱パラメータの値と較正基準における散乱パラメータの既知の値との差が、記憶された結合位置の対をなす組み合わせよりも一回り大きい差となる組み合わせであり、ＨＦ試験信号の１つの周波数成分において決定される散乱パラメータに対する全ての値から、散乱パラメータに対する平均値を計算することにより、測定結果の精度のさらなる向上を達成している。これは、例えば、較正時の位置と比較して誤って配設された結合位置に起因する１つの測定誤差の影響を少なくしている。
【００１８】
欠陥がある測定プローブを検出するために、未知の測定対象の測定時に、較正時に決定された複数の測定プローブ間の数学的関係を再度新たに決定し、較正時に得られた値と比較して、差が検出されるとき、それによって不具合のある測定プローブを特定している。
【００１９】
本発明に基づいて、上述した種類のＨＦ測定デバイスでは、測定ポートの少なくとも１つに対して、互いに所定の距離をおいて配設された少なくとも３つの結合位置を設けて、測定対象に接続された第２の電気導線上を伝わる、特に平面導線上を伝わるＨＦ信号をカップリング・アウトすることを提供している。
【００２０】
これは、各測定に対して、測定誤差の小さい結合位置の特定の組み合わせを選択することができるという利点を有している。
【００２１】
好ましい実施形態では、各結合位置に対して、それぞれの結合位置に配設された個々の分離した測定プローブを設けてある。
【００２２】
他の実施形態では、各測定ポートに対して、単一の測定プローブと、この測定プローブを結合位置に動かすデバイスと、を設けてある。
【００２３】
さらなる他の実施形態では、各測定ポートに対して、２以上で、かつ結合位置の個数から１を引いた数字以下の個数の測定プローブを設けてあり、前記ＨＦ測定デバイスは、少なくとも１つの前記測定プローブを異なる結合位置に動かす少なくとも１つのデバイスを有している。
【００２４】
例えば、少なくとも１つの測定プローブが非接触型測定プローブまたは接触依存型測定プローブから構成される。
【００２５】
好ましい実施形態では、容量的または誘導的にあるいは同時に容量的かつ誘導的に、もしくは電気光学測定法を用いて、力顕微鏡法を用いて、または電磁測定法を用いて、カップリング・アウトするように測定プローブの少なくとも１つを構成している。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の１ポート測定のシミュレーション・モデルを示す図である。
【図２】異なる組み合わせの結合位置に対するシステム動特性のグラフ表示を示す図である。
【図３】システムの、本発明の較正後のシステム動特性のグラフ表示を示す図である。
【図４】２ポートのベクトル・ネットワーク・アナライザを有する本発明のＨＦ測定デバイスの第１の好ましい実施形態の模式的回路図である。
【図５】４ポートのベクトル・ネットワーク・アナライザを有する本発明のＨＦ測定デバイスの第２の好ましい実施形態の模式的回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
ここで、本発明は、図面を参照しながら詳細に説明されるであろう。
【００２８】
図１に示した本発明の１ポート測定のシミュレーション・モデルは、無損失の５０Ω導線として構成された電気導線１２へ１ｄＢｍの電力レベルでＨＦ試験信号を供給する信号源１０を含んでいる。この実施例では容量型の３つの結合位置１４、１６、１８における非接触結合が、３つの理想的コンデンサ２０、２２、２４でモデル化されている。結合位置１４、１６、１８における容量結合は、あくまで例示に過ぎない。また、誘導結合、もしくは容量結合と誘導結合との混合、または他の任意の種類の結合を使用することも可能である。カップリング・アウト電圧は、５０Ωシステムを用いて、測定位置ｍ１２６、ｍ２ ２８、およびｍ３ ３０の形態のレシーバで決定される。白色ガウス雑音（ＷＧＮ、Ｗｈｉｔｅ  Ｇａｕｓｓｉａｎ  Ｎｏｉｓｅ）用の発生器３２が、既知の方法で通常−１１８ｄＢｍおよび５０Ωで測定位置ｍ１２６、ｍ２ ２８、およびｍ３ ３０の後にカップリング・インしている。また、ＤＵＴ（Ｄｅｖｉｃｅ  Ｕｎｄｅｒ  Ｔｅｓｔ（供試デバイス））とも呼ばれる測定対象３４は、電気導線１２に接続されている。第１の結合位置１４と第２の結合位置１６の間の電気導線１２の第１のセクション３６は長さｌ１を有しており、第２の結合位置１６と第３の結合位置１８との間の電気導線１２の第２のセクション３８は長さｌ２を有しており、第３の結合位置１８と測定対象３４との間の電気導線１２の第３のセクション４０は長さｌ３を有している。例えば、電気導線１２の上述したセクション３６、３８は、長さｌ１＝２２ｍｍを有し、その結果、第１および第２の結合位置１４、１６の間の距離は２２ｍｍの値を有しており、およびｌ２＝７８ｍｍを有し、その結果、第２および第３の結合位置１６、１８の間の距離は７８ｍｍの値を有しており、それらから、第１および第３の結合位置１４、１８の間の距離に対して、電気導線１２の長さはｌ１＋ｌ２＝１００ｍｍとなる。５２に従来の較正システム、例えば、ＳＯＬ較正システムを配置している。５４にＨＦ測定デバイスのさらなる較正システムを配置しており、ここで、これについて説明するであろう。
【００２９】
まず初めに、結合位置１４、１６、１８から２つを選ぶときの３組の可能な組み合わせの各々に対して５０Ω「ロード」、「ショート」、および「オープン」基準で、従来のＳＯＬ較正を実行している。これは、あくまで例示に過ぎない。また、他の較正方法を使用することもできるかもしれない。最終的に、５０Ωロード較正基準に対する結合位置１４、１６、１８の各組み合わせに対して、散乱パラメータＳ１１に対する値を決定している。これは、あくまで例示に過ぎない。また、他の散乱パラメータおよび他の較正基準を使用することもできる。唯一本質的なことは、ＤＵＴとして使用される較正基準に対して、測定された散乱パラメータに期待される値が既知であるということである。この場合では、理想的には「ロード」では反射がまったく起こらないため、ＤＵＴとして「ロード」が使用されるとき、ｄＢ表示の｜Ｓ１１｜に対して、できるだけ低値が期待される。
【００３０】
図２では、結合位置１４、１６、１８において同一の容量性測定プローブを用い、ＤＵＴとして５０Ω「ロード」較正基準を用いて、縦軸４２上にはシミュレートされた散乱パラメータ｜Ｓ１１｜のｄＢ表示（測定された散乱パラメータに等しい）を示しており、横軸４４上にはＧＨｚ表示の周波数を示している。したがって、この表示は、シミュレートされたシステム動特性に対応している。第１のグラフ４６は、第１および第２の結合位置１４、１６を使用したときの、すなわち、測定位置ｍ１２６およびｍ２ ２８に対する、周波数に対する｜Ｓ１１｜の値をｄＢ表示で示しており、第２のグラフ４８は、第２および第３の結合位置１６、１８を使用したときの、すなわち、測定位置ｍ２２８およびｍ３ ３０に対する、周波数に対する｜Ｓ１１｜の値をｄＢ表示で示しており、第３のグラフ５０は、第１および第３の結合位置１４、１８を使用したときの、すなわち、測定位置ｍ１２６およびｍ３ ３０に対する、周波数に対する｜Ｓ１１｜の値をｄＢ表示で示している。結合位置１４、１６、および１８の間の距離ｌ１およびｌ２は、グラフ４６、４８、および５０の最大が互いに重なり合わないように選択されている。システムを較正するために、各周波数点に対して、２つの結合位置１４、１６、１８の対をなす組み合わせを決定し、その対をなす組み合わせでは、ｄＢ表示の散乱パラメータ｜Ｓ１１｜はｄＢ表示の｜Ｓ１１｜の期待値から最小の分離または最小の差を有しており、すなわち、本実施例では、ｄＢ表示の散乱パラメータ｜Ｓ１１｜は最小値を有している。この結合位置対は、関連周波数点に対する好ましい結合位置対として保存され、各周波数での未知の測定対象またはＤＵＴのその後の測定に使用される。下記では、この方法を「多様性較正」と呼んでいる。したがって、５２においてＳＯＬ較正を保存して、５４において多様性較正を保存している。ＤＳＯＬ較正、すなわち多様性ＳＯＬ較正全体を、参照記号５５で示している。
【００３１】
図３では、この多様性較正から生じる（シミュレートされた）システム動特性を示している。縦軸４２は散乱パラメータ｜Ｓ１１｜をｄＢ表示で示しており、横軸は周波数をＧＨｚ表示で示している。多様性較正の結果、臨界周波数においてシステム動特性が大幅に改善していることがただちに明らかである。結合位置１４、１６、および１８の間の距離の効果的な選択を通して、６．８ＧＨｚにおいて７０ｄＢの改善を達成することができる。さらに、多様性較正は、広域周波数範囲にわたって使用可能な測定配置をもたらす。
【００３２】
図４では、２ポートのベクトル・ネットワーク・アナライザ５６に基づく本発明のＨＦ測定デバイスの例示的な第１の好ましい実施形態を示している。２ポートのベクトル・ネットワーク・アナライザ５６は、ＨＦ試験信号用の信号源１０と、第１のスイッチ５８と、各測定ポートに対して２つある４つの測定位置ｍ１６０、ｍ２ ６２、ｍ３ ６４、およびｍ４ ６６と、を含んでいる。第１のスイッチ５８は、前方および後方の平面導線６８、７０の形態の電気導線に信号源１０を任意に接続しており、これらの前方および後方の平面導線６８、７０は異なる側部からＤＵＴ３４に入り、ＤＵＴ３４の前後に試験信号をカップリング・インすることができるようになされている。測定位置ｍ１６０、ｍ２ ６２、ｍ３ ６４、およびｍ４ ６６と、２ポートのベクトル・ネットワーク・アナライザ５６の中で電気導線１２上の入射波および反射波をカップリング・アウトする２ポートのベクトル・ネットワーク・アナライザ５６の内部結合構造との従来の接続は、分離している。これよりむしろ、第２のスイッチ７２を介して第１および第２の測定位置ｍ１６０、ｍ２ ６２を２ポートのベクトル・ネットワーク・アナライザ５６の第１のポートに割り当てられた５つの測定プローブ７４に任意に接続して、測定プローブ７４のうちの１つを第１の測定位置ｍ１６０に常に接続し、測定プローブ７４のうちの他の１つを第２の測定位置ｍ２ ６２に常に接続するようになされている。同様に、第３のスイッチ７６を設けてあり、この第３のスイッチ７６は、２ポートのベクトル・ネットワーク・アナライザ５６の第２のポートに割り当てられた他の５つの測定プローブ７８を第３および第４の測定位置ｍ３６４、ｍ４ ６６に任意に接続して、それぞれの場合において、測定プローブ７８のうちの１つを第３の測定位置ｍ３ ６４に常に接続し、他の測定プローブ７８のうちの１つを第４の測定位置ｍ４６６に常に接続するようになされている。スイッチ７２、７６と測定プローブ７４、７８とは、それぞれ基板８０上に配置されている。さまざまな結合位置で前方の平面導線６８からＨＦ信号をカップリング・アウトするために、２ポートのベクトル・ネットワーク・アナライザ５６の第１のポートに割り当てられた測定プローブ７４を前方の平面導線６８に近接して配設しているとともに、さまざまな結合位置で後方の平面導線７０からＨＦ信号をカップリング・アウトするために、２ポートのベクトル・ネットワーク・アナライザ５６の第２のポートに割り当てられた測定プローブ７８を後方の平面導線７０に近接して配設している。スイッチ７２、７６は、測定プローブ７４および７８を配設する結合位置の、対をなす配置の選択を実現している。制御デバイス８２、特にコンピュータが、２ポートのベクトル・ネットワーク・アナライザ５６と、電圧源８４を介してスイッチ７２および７６とを制御している。
【００３３】
図５では、４ポートのベクトル・ネットワーク・アナライザ９０に基づく本発明のＨＦ測定デバイスの例示的な第１の好ましい実施形態を開示している。４ポートのベクトル・ネットワーク・アナライザ９０は、ＨＦ試験信号用の信号源１０と、第１のスイッチ５８と、各測定ポートに対して２つある８つの測定位置ｍ１９２、ｍ２ ９４、ｍ３ ９６、ｍ４ ９８、ｍ５ １００、ｍ６１０２、ｍ７ １０４、およびｍ８ １０６と、を含んでいる。第１の４つの測定位置ｍ１ ９２、ｍ２９４、ｍ３ ９６、およびｍ４ ９８は、前方の平面導線６８上の結合位置に配設してある測定プローブ７４のうちの１つにそれぞれ接続している。第２の４つの測定位置ｍ５１００、ｍ６ １０２、ｍ７ １０４、およびｍ８ １０６は、後方の平面導線７０上の結合位置に配設してある測定プローブ７８のうちの１つにそれぞれ接続している。８つの測定位置ｍ１９２、ｍ２ ９４、ｍ３ ９６、ｍ４ ９８、ｍ５ １００、ｍ６１０２、ｍ７ １０４、およびｍ８ １０６を用いることにより、図４の第１の実施形態の第２および第３のスイッチを省くことができる。それぞれの場合における２つの結合位置の選択、またはそれぞれの場合における２つの測定プローブ７４および７８の選択は、４ポートのベクトル・ネットワーク・アナライザ９０内部で行っており、すなわち、この実施形態はネットワーク・アナライザ内で実施される多様性較正システムである。
【００３４】
非接触ネットワーク・アナライザ法の改善は、測定ポートあたり２つ以上の測定プローブの使用を伴う。測定動特性を改善するために測定プローブの追加により得られた冗長性を使用するとともに、この方法により、広帯域測定システムを作り出すことができる。この目的のために、多様性較正に対して、あらゆる可能な測定プローブの組み合わせに対して従来の較正を実行している。較正に続いて、それぞれのプローブ対の組み合わせに対して、例えば、ロード基準または較正導線などの較正済み基準インピーダンスを用いて逆測定を行う。較正された測定結果から、測定動特性について結論を引き出すことができる。１つのプログラムの中で、各周波数点に対して、それぞれの測定プローブの組み合わせのダイナミック・レンジをここで比較している。それぞれの場合において、最大の測定動特性を有しているプローブ対を選択している。各周波数点に対するプローブ対の選択をメモリ内に保存して、未知の測定対象のあらゆる測定に対して使用している。
【００３５】
非接触多様性測定システムでは、他の最適化基準を追加として選ぶことができ、測定精度を向上させるために、例えば、追加したプローブ対の組み合わせの冗長性が使用される。例えば、複数の測定プローブ対が同様の動特性を有している周波数範囲において、１つの測定に対するプローブからの測定結果を平均している。これは、例えば、誤って配置された測定プローブに起因する測定誤差の影響を少なくしている。
さらに、冗長性は、不具合のあるまたは誤って配置された測定プローブを特定するために使用することができる。不具合のあるプローブを特定すると、その不具合のあるプローブを電子的に測定から取り除くことができ、または不完全な挙動についてユーザに指摘することができる。不具合のある測定プローブを検出するために、例えば、較正時に測定プローブ間の数学的関係を決定している。その後、未知の測定対象の各測定時に、数学的関係の正しさをチェックする。
【００３６】
測定プローブの設計形態は任意である。プローブは平面状または三次元的に構成することができ、それらは同一である必要はない。異なる結合タイプを有する測定プローブを組み合わせることができる。コンパクトな構成を実現するために、基板上に実装される平面状形態を提案している。
【００３７】
結合位置は、複数のプローブの組み合わせ（例えば、２つのプローブの測定位置の合計）として構成することができる。各周波数点に対して、測定を行うのに、例えば、動的挙動、測定精度などの点で最適のプローブ対を選択する。選択は、例えば、ロードなどの既知の基準を用いて逆測定時に行われる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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