(57)【要約】【課題】  プローブ等を含む接続具についてのスルー特性を測定することなく、接続具の誤差要因を校正することができるベクトルネットワークアナライザ（ＶＮＡ）、ＶＮＡの校正方法、計算機及び標準器基板を提供する。【解決手段】  ＶＮＡ１の計算機３は、まず、ＶＮＡ１から測定ケーブル９〜１１の端部までの部分についてのＳパラメータを測定ケーブル毎に算出する。次に、計算機３は、ＶＮＡ１から測定ケーブル９〜１１の端部までの部分についてのＳパラメータと、接続具１３〜１５についてのショート、オープン及びロードの特性データとに基づいて、接続具１３〜１５の各々について、複数のＳパラメータを算出する。そして、計算機３は、算出された複数のＳパラメータの中から測定周波数に対応する１つのＳパラメータを選択する。【選択図】  図１
2006317156.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の測定ケーブルと、被測定装置に直接接続可能な端子を有する少なくとも１つの接続具とを介して前記被測定装置のＳパラメータを測定するベクトルネットワークアナライザであって、
複数の測定ポートと、
所定の測定周波数において、前記測定ポートの各々に前記測定ケーブルの一方端部の各々が接続されると共に、前記測定ケーブルの他方端部に標準器が接続された状態においてショート、オープン、ロード及びスルーの第１の特性データを測定し、前記測定ポートの各々に前記測定ケーブルの一方端部の各々が接続されると共に、前記測定ケーブルの他方端部に接続具が接続され、更に、前記接続具の前記端子に標準器が接続された状態においてショート、オープン及びロードの第２の特性データを測定する測定部と、
前記第１の特性データを記憶する第１の記憶部と、
前記第２の特性データを記憶する第２の記憶部と、
前記第１の記憶部に記憶された前記第１の特性データに基づいて、前記ベクトルネットワークアナライザと前記測定ケーブルとについてのＳパラメータを算出する第１の計算部と、
前記第１の計算部によって算出されたＳパラメータと、前記第２の記憶装置に記憶された前記第２の特性データとに基づいて、前記接続具についての複数のＳパラメータを算出する第２の計算部と、
前記第２の計算部によって算出された複数のＳパラメータの中から前記測定周波数に対応する１つのＳパラメータを選択する選択部とを備える、ベクトルネットワークアナライザ。
【請求項２】
前記第２の計算部は、前記測定ポートに前記測定ケーブルを介して前記接続具が接続された状態において、前記ベクトルネットワークアナライザと前記測定ケーブルとについてのＳパラメータと、前記接続具についてのＳパラメータと、反射係数との間に成立する関係に基づいて、２つのＳパラメータを算出することを特徴とする、請求項１に記載のベクトルネットワークアナライザ。
【請求項３】
前記選択部は、前記測定周波数に対して所定値だけ異なる周波数において求められた前記接続具についてのＳパラメータの値と、前記算出された２つのＳパラメータの各々の値との差分の絶対値をそれぞれ算出し、前記差分の絶対値の各々を極座標形式において比較し、前記２つのＳパラメータの中から前記差分の絶対値が他方以下である一方のＳパラメータを選択することを特徴とする、請求項２に記載のベクトルネットワークアナライザ。
【請求項４】
前記第１の計算部は、前記第２の計算部と前記選択部とを含むことを特徴とする、請求項１に記載のベクトルネットワークアナライザ。
【請求項５】
前記第１の記憶部は、前記第２の記憶部を含むことを特徴とする、請求項１に記載のベクトルネットワークアナライザ。
【請求項６】
複数の測定ケーブルと、被測定装置に直接接続可能な端子を有する少なくとも１つの接続具とを介して前記被測定装置に接続され、複数の測定ポートを有するベクトルネットワークアナライザの校正方法であって、
前記測定ポートの各々に前記測定ケーブルの一方端部の各々を接続すると共に、前記測定ケーブルの他方端部の各々に順に標準器を接続し、前記ベクトルネットワークアナライザと前記測定ケーブルとについてのＳパラメータを測定する第１ステップと、
前記測定ポートの各々に前記測定ケーブルの一方端部の各々を接続すると共に、前記測定ケーブルの他方端部に前記接続具を接続し、更に、前記接続具の前記端子に標準器を順に接続して、前記接続具についてのショート、オープン及びロードの特性データを測定する第２ステップと、
前記ベクトルネットワークアナライザと前記測定ケーブルとについてのＳパラメータと、前記接続具についての特性データとに基づいて、前記接続具についての複数のＳパラメータを算出する第３ステップと、
前記第３ステップにおいて算出された前記接続具についての複数のＳパラメータの中から、測定周波数に対応する１つのＳパラメータを選択する第４ステップとを備える、ベクトルネットワークアナライザの校正方法。
【請求項７】
前記第３ステップは、前記測定ポートに前記測定ケーブルを介して前記接続具が接続された状態において、前記ベクトルネットワークアナライザと前記測定ケーブルとについてのＳパラメータと、前記接続具についてのＳパラメータと、反射係数との間に成立する関係に基づいて、２つのＳパラメータを算出することを特徴とする、請求項６に記載のベクトルネットワークアナライザの校正方法。
【請求項８】
前記第４ステップは、前記測定周波数に対して所定値だけ異なる周波数において求められた前記接続具についてのＳパラメータの値と、前記算出された２つのＳパラメータの各々の値との差分の絶対値をそれぞれ算出し、前記差分の絶対値の各々を極座標形式において比較し、前記２つのＳパラメータの中から前記差分の絶対値が他方以下である一方のＳパラメータを選択することを特徴とする、請求項７に記載のベクトルネットワークアナライザの校正方法。
【請求項９】
前記接続具は、前記測定ケーブルの各々の信号線とグランド線とに接続される複数の前記端子を含み、
前記第２ステップは、１本の前記測定ケーブルの信号線とグランド線とに接続される前記端子の組み合わせ毎に、前記第２の特性データを測定し、
前記第３ステップは、前記端子の前記組み合わせ毎に前記複数のＳパラメータを算出し、
前記第４ステップは、前記端子の前記組み合わせ毎に前記１つのＳパラメータを選択することを特徴とする、請求項６に記載のベクトルネットワークアナライザの校正方法。
【請求項１０】
複数の測定ケーブルと、被測定装置に直接接続可能な端子を有する少なくとも１つの接続具とを介して前記被測定装置に接続されるベクトルネットワークアナライザによって測定されたデータを用いて、前記接続具についての特性を算出する計算機であって、
前記ベクトルネットワークアナライザによって測定された前記ベクトルネットワークアナライザと前記測定ケーブルについてのＳパラメータと、前記ベクトルネットワークアナライザによって測定された前記接続具についてのショート、オープン及びロードの特性データとに基づいて、前記接続具についての複数のＳパラメータを算出する計算部と、
前記計算部によって算出された複数のＳパラメータの中から測定周波数に対応する１つのＳパラメータを選択する選択部とを備える、計算機。
【請求項１１】
前記計算部は、前記測定ポートに前記測定ケーブルを介して前記接続具が接続された状態において、前記ベクトルネットワークアナライザと前記測定ケーブルとについてのＳパラメータと、前記接続具についてのＳパラメータと、反射係数との間に成立する関係に基づいて、２つのＳパラメータを算出することを特徴とする、請求項１０に記載の計算機。
【請求項１２】
前記選択部は、前記測定周波数に対して所定値だけ異なる周波数において求められた前記接続具についてのＳパラメータの値と、前記算出された２つのＳパラメータの各々の値との差分の絶対値をそれぞれ算出し、前記差分の絶対値の各々を極座標形式において比較し、前記２つのＳパラメータの中から前記差分の絶対値が他方以下である一方のＳパラメータを選択することを特徴とする、請求項１１に記載の計算機。
【請求項１３】
ベクトルネットワークアナライザを用いて、被測定装置に直接接続可能な端子を有する接続具についての特性を取得するための標準器基板であって、
平板状の基板と、
前記基板の一方面上に形成され、ショート特性を有するショート標準器と、
前記一方面上に形成され、ロード特性を有するロード標準器とを備える、標準器基板。
【請求項１４】
前記標準器基板は、前記一方面上に形成され、オープン特性を有するオープン標準器を更に含むことを特徴とする、請求項１３に記載の標準器基板。
【請求項１５】
前記基板は、誘電体基板であることを特徴とする、請求項１３または請求項１４に記載の標準器基板。
【請求項１６】
前記基板は、半導体基板であることを特徴とする、請求項１３または請求項１４に記載の標準器基板。
【請求項１７】
前記基板は、前記被測定装置が含まれる半導体基板であり、前記一方面は、前記被測定装置が配置された面であることを特徴とする、請求項１３または請求項１４に記載の標準器基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ベクトルネットワークアナライザ、ベクトルネットワークアナライザの校正方法、計算機及び標準器基板に関し、より特定的には、プローブ等の接続具を用いて被測定装置の特性を測定する場合に用いられるベクトルネットワークアナライザ、ベクトルネットワークアナライザの校正方法、計算機及び標準器基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
高周波デバイスの特性は、一般にＳパラメータと呼ばれる回路網パラメータで表される。このＳパラメータは、入力した電力に対してデバイスを通過した電力の割合と、入力した電力に対して反射した電力の割合とを意味する。
【０００３】
Ｓパラメータの測定は、一般的にベクトルネットワークアナライザ（以下「ＶＮＡ」という）を用いて行われる。ＶＮＡを用いた測定において、被測定装置は、同軸ケーブルを介してＶＮＡの測定ポートに接続される。この場合、被測定装置についての測定結果には、同軸ケーブル内部における遅延やＶＮＡ内部における損失などが測定誤差として含まれる。そのため、被測定装置のＳパラメータを測定する前に、ＶＮＡを校正することが必要である。尚、ここでは、校正という用語は、ＶＮＡから被測定装置に接続される部分までの特性データを測定し取得することをいう。
【０００４】
ＶＮＡを校正する方法として、一般にＳＯＬＴ（Ｓｈｏｒｔ−Ｏｐｅｎ−Ｌｏａｄ−Ｔｈｒｏｕｇｈ）法と呼ばれる方法が知られている。ただし、ＳＯＬＴ法の適用方法は、被測定装置が同軸ケーブルを介してＶＮＡに接続される場合と、被測定装置がプローブと同軸ケーブルとを介してＶＮＡに接続される場合とで異なる。
【０００５】
被測定装置が同軸ケーブルを介してＶＮＡに接続可能な場合には、ＶＮＡを校正するために、ＶＮＡから同軸ケーブルの開放端面までの特性データを測定する必要がある。
【０００６】
複数の測定ポートを有するＶＮＡをＳＯＬＴ法に従って校正する場合、まず、ＶＮＡの校正を行うユーザは、ＶＮＡの測定ポートの各々に接続された複数の同軸ケーブルの中から一本の同軸ケーブルを選択し、選択された同軸ケーブルの開放端部に、既知の特性を有する短絡（ショート）の標準器を接続する。ＶＮＡは、選択された一本の同軸ケーブルについての特性データを測定する。同様に、ユーザは、選択された一本の同軸ケーブルに、既知の特性を有する開放（オープン）、５０Ω終端（ロード）の標準器を接続する。ＶＮＡは、選択された一本の同軸ケーブルについての特性データを測定する。まだ選択されていない他の同軸ケーブルについてもそれぞれ、ユーザは各標準器を順に接続し、ＶＮＡは、標準器が接続された同軸ケーブルの各々についての特性データを測定する。
【０００７】
次に、２つの測定ポート間の通過（スルー）特性を測定するために、ユーザは、複数の同軸ケーブルの中から２本の同軸ケーブルを選択し、選択された２本の同軸ケーブルの開放端部の各々をスルー標準器を介して接続する。ＶＮＡは、選択された２本の同軸ケーブル間の特性データを測定する。以後同様に、ユーザは、同軸ケーブルの中の２本の組み合わせ毎にスルー標準器を接続し、通過特性を測定する。尚、スルー標準器は、伝送損失がないという特性を有しているため、通過特性においては、伝送遅延のみが考慮される。
【０００８】
上記のように操作することによって、ＶＮＡは、ＶＮＡから同軸ケーブルの開放端面までの部分の特性を測定したので、ＶＮＡの校正が完了する。
【０００９】
一方、被測定装置がプローブと同軸ケーブルとを介してＶＮＡに接続される場合、ＶＮＡを校正するために、ＶＮＡから同軸ケーブルの開放端面までの特性データを測定する必要がある。
【００１０】
より詳細には、半導体の素子や回路について、高周波におけるＳパラメータを測定する場合には、パッケージ等による寄生成分の影響を除去するために、半導体素子や回路のＳパラメータを直接測定するオン・ウェハ測定が採用される。この場合、半導体基板上に形成された被測定装置は、複数の端子を備え、当該端子を介してＶＮＡに接続される。しかしながら、被測定装置の端子形状は、同軸ケーブルのコネクタ形状とは異なるため、ＶＮＡに接続された同軸ケーブルは、例えばプローブを介して被測定装置のポートに接続される。この場合、ＶＮＡを校正するためには、ＶＮＡから同軸ケーブルの端部までの部分についての特性データと、プローブについての特性をそれぞれ測定する必要がある。
【００１１】
まず、ＶＮＡから同軸ケーブルの端面までの部分の特性データは、４つの標準器を用いて、上述した手順に従って測定される。次に、特性データが測定された同軸ケーブルの各々の開放端部にプローブを接続した状態でプローブの特性データを測定する。このとき、ＳＯＬＴ法を適用するための既知の校正基準として、プローブのピン先端が直接接触可能な標準器基板が使用される。従来用いられている標準器基板は、基板と、基板の一方面上に形成されたショート、オープン、ロード及びスルーの各特性を有する４種類の標準器とを備える。
【００１２】
ユーザは、プローブのピン先端を標準器基板上に形成された標準器のパッドにそれぞれ接触させ、ＶＮＡは、それぞれの標準器を用いた場合のプローブの特性データを測定する。このような操作によって、ＶＮＡは、ＶＮＡからプローブのピン先端までの部分の特性を測定したので、ＶＮＡからプローブのピン先端までのＶＮＡの校正が完了する。
【００１３】
ところで、被測定装置が複数のポートを有する場合、被測定装置の特性を測定するために複数のプローブが使用される場合や、例えばＧＳＧＳＧプローブのように複数の同軸ケーブルの各々が接続されるプローブが使用される場合がある。前者の場合においては、ＳＯＬＴ法によってプローブの特性データを測定する際に用いられるスルー標準器として、例えば短い直線のコプレーナ線路として形成されたスルー標準器を使用することができる。一方、後者の場合においては、１つのプローブ内における一対の信号ピン同士を接続するために、非直線のスルー標準器が必要となる（例えば、非特許文献１参照）。以下にこの点について更に説明する。
【００１４】
図９は、非特許文献１に開示されているＧＳＧＳＧプローブにおける一対の信号ピンのスルー特性を測定する方法を示す図である。
【００１５】
図９を参照して、ＧＳＧＳＧプローブ８１は、グランドピン８３ａ〜８３ｃと、信号ピン８２ａ及び８２ｂとを備え、一対の同軸ケーブル８４ａ及び８４ｂを介して図示しないＶＮＡに接続されている。グランドピン８３ａ〜８３ｃと信号ピン８２ａ及び８２ｂとは、各々の軸中心が互いにほぼ平行となるように交互に整列して配置され、各々の先端がＧＳＧＳＧプローブ８１から外方へと突出するように形成されている。尚、信号ピン８２ａ及び８２ｂの各々は、同軸ケーブル８４ａ及び８４ｂの各々に含まれる信号ピンに接続されている。
【００１６】
標準器基板は、同一の基板上に、スルー標準器８５と、図示しないショート標準器、オープン標準器及びロード標準器とを備えている。スルー標準器８５は、平面視ほぼＵ字形状のスルーライン８６と、スルーライン８６の外方側を囲うように形成されたグランドパッド８７とを含んでいる。
【００１７】
ＧＳＧＳＧプローブ８１における信号ピン８２ａ及び８２ｂ間のスルー特性を測定する際には、ユーザは、図９に示されるように、信号ピン８２ａ及び８２ｂの各々の先端を、スルーライン８６における端部８９ａ及び８９ｂの各々と接触させると共に、グランドピン８３ａ〜８３ｃの各々の先端をグランドパッド８７に接触させる。この状態において、図示ないＶＮＡは、ＧＳＧＳＧプローブ８１に含まれる一対の信号ピン８２ａ及び８２ｂの間のスルー特性を測定することができる。
【特許文献１】特開２００４−３１７５０６号公報
【非特許文献１】アジレント・テクノロジー株式会社（Ａｇｉｌｅｎｔ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ）、「ＥＮＡ  ＲＦネットワーク・アナライザとカスケード・マイクロテック社のプローブを用いたオン・ウェハ平衡デバイス測定」、２００４年１月１５日、プロダクト・ノート  Ｅ５０７０／７１−３、ｐ．７−９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
上記のような従来のプローブの校正方法においては、プローブの各々について、オープン、ショート、ロード及びスルーの特性データを測定する必要がある。特に、スルー特性を測定する際には、１つのプローブ内に含まれる２本の信号ピン同士を直線のスルー標準器で接続することは困難であるため、スルー標準器は、必然的に複数の角（例えば、図９における９０ａ及び９０ｂ）を有する。
【００１９】
しかしながら、高周波における被測定装置についての特性を測定する際に、角を有するスルー標準器を用いた場合、高周波信号がスルー標準器の角の部分から放射されることにより信号の損失が生じるという問題が生じる。したがって、１つのプローブ内における２本の信号ピン同士を接続するために、理想的なスルー標準器を形成することができない。
【００２０】
また、例えばプローブカードのような信号ピン同士が離れたプローブにおいては、信号ピン同士の距離が長くなるので、長さが短い理想的なスルー標準器を形成することは困難である。更に、被測定装置のポートの配置に対応して、被測定装置のポート数の約２乗に比例した数のスルー標準器が必要となる。これにより、標準器基板の面積が増大するため、実質的にスルー標準器を形成することが不可能となる。
【００２１】
それ故に、本発明の目的は、プローブ等を含む接続具についてのスルー特性を測定することなく、接続具の特性を取得することができるベクトルネットワークアナライザ、ベクトルネットワークアナライザの校正方法、計算機及び標準器基板を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
第１の発明は、複数の測定ケーブルと、被測定装置に直接接続可能な端子を有する少なくとも１つの接続具とを介して被測定装置のＳパラメータを測定するベクトルネットワークアナライザであって、複数の測定ポートと、所定の測定周波数において、測定ポートの各々に測定ケーブルの一方端部の各々が接続されると共に、測定ケーブルの他方端部に標準器が接続された状態においてショート、オープン、ロード及びスルーの第１の特性データを測定し、測定ポートの各々に測定ケーブルの一方端部の各々が接続されると共に、測定ケーブルの他方端部に接続具が接続され、更に、接続具の端子に標準器が接続された状態においてショート、オープン及びロードの第２の特性データを測定する測定部と、第１の特性データを記憶する第１の記憶部と、第２の特性データを記憶する第２の記憶部と、第１の記憶部に記憶された第１の特性データに基づいて、ベクトルネットワークアナライザと測定ケーブルとについてのＳパラメータを算出する第１の計算部と、第１の計算部によって算出されたＳパラメータと、第２の記憶装置に記憶された第２の特性データとに基づいて、接続具についての複数のＳパラメータを算出する第２の計算部と、第２の計算部によって算出された複数のＳパラメータの中から測定周波数に対応する１つのＳパラメータを選択する選択部とを備える。
【００２３】
この構成によれば、接続具についてのＳパラメータを取得するために、接続具についてのスルーの特性データが不要であるため、接続具の種類にかかわらず、接続具についての正確なＳパラメータを算出することが可能となる。
【００２４】
また、第２の計算部は、測定ポートに測定ケーブルを介して接続具が接続された状態において、ベクトルネットワークアナライザと測定ケーブルとについてのＳパラメータと、接続具についてのＳパラメータと、反射係数との間に成立する関係に基づいて、２つのＳパラメータを算出するのが望ましい。
【００２５】
この構成によれば、正確に測定可能なデータに基づいてＳパラメータが算出されるため、接続具についてのＳパラメータの精度が向上することが期待される。
【００２６】
更に、選択部は、測定周波数に対して所定値だけ異なる周波数において求められた接続具についてのＳパラメータの値と、算出された２つのＳパラメータの各々の値との差分の絶対値をそれぞれ算出し、差分の絶対値の各々を極座標形式において比較し、２つのＳパラメータの中から差分の絶対値が他方以下である一方のＳパラメータを選択するのが望ましい。
【００２７】
この構成によれば、既に選択されたＳパラメータを基準として測定周波数における正しいＳパラメータが選択されるため、すべての測定周波数において順に効率良くＳパラメータを選択することが可能となる。
【００２８】
また、第１の計算部は、第２の計算部と選択部とを含んでも良い。
【００２９】
この構成によれば、第２の計算部及び選択部が第１の計算部に含まれるので、ベクトルネットワークアナライザの構成がシンプルになる。
【００３０】
また、第１の記憶部は、第２の記憶部を含んでも良い。
【００３１】
この構成によれば、第２の記憶部が第１の記憶部に含まれるので、ベクトルネットワークアナライザの構成がシンプルになる。
【００３２】
第２の発明は、複数の測定ケーブルと、被測定装置に直接接続可能な端子を有する少なくとも１つの接続具とを介して被測定装置に接続され、複数の測定ポートを有するベクトルネットワークアナライザの校正方法であって、測定ポートの各々に測定ケーブルの一方端部の各々を接続すると共に、測定ケーブルの他方端部の各々に順に標準器を接続し、ベクトルネットワークアナライザと測定ケーブルとについてのＳパラメータを測定する第１ステップと、測定ポートの各々に測定ケーブルの一方端部の各々を接続すると共に、測定ケーブルの他方端部に接続具を接続し、更に、接続具の端子に標準器を順に接続して、接続具についてのショート、オープン及びロードの特性データを測定する第２ステップと、ベクトルネットワークアナライザと測定ケーブルとについてのＳパラメータと、接続具についての特性データとに基づいて、接続具についての複数のＳパラメータを算出する第３ステップと、第３ステップにおいて算出された接続具についての複数のＳパラメータの中から、測定周波数に対応する１つのＳパラメータを選択する第４ステップとを備える。
【００３３】
この方法によれば、ベクトルネットワークアナライザを校正する際に、接続具についてのスルーの特性データを測定する必要がないため、接続具の種類にかかわらず、正確にベクトルネットワークアナライザを校正することが可能となる。
【００３４】
また、第３ステップは、測定ポートに測定ケーブルを介して接続具が接続された状態において、ベクトルネットワークアナライザと測定ケーブルとについてのＳパラメータと、接続具についてのＳパラメータと、反射係数との間に成立する関係に基づいて、２つのＳパラメータを算出するのが望ましい。
【００３５】
この方法によれば、正確に測定可能なデータに基づいてＳパラメータが算出されるため、ベクトルネットワークアナライザを正確に校正できることが期待される。
【００３６】
更に、第４ステップは、測定周波数に対して所定値だけ異なる周波数において求められた接続具についてのＳパラメータの値と、算出された２つのＳパラメータの各々の値との差分の絶対値をそれぞれ算出し、差分の絶対値の各々を極座標形式において比較し、２つのＳパラメータの中から差分の絶対値が他方以下である一方のＳパラメータを選択するのが望ましい。
【００３７】
この方法によれば、既に選択されたＳパラメータを基準として測定周波数における正しいＳパラメータが選択されるため、すべての測定周波数において順に効率良くＳパラメータを選択することが可能となる。
【００３８】
また、接続具は、測定ケーブルの各々の信号線とグランド線とに接続される複数の端子を含み、第２ステップは、１本の測定ケーブルの信号線とグランド線とに接続される端子の組み合わせ毎に、第２の特性データを測定し、第３ステップは、端子の組み合わせ毎に複数のＳパラメータを算出し、第４ステップは、端子の組み合わせ毎に１つのＳパラメータを選択しても良い。
【００３９】
この方法によれば、Ｓパラメータの要素は、１本の測定ケーブルの信号線とグランド線とに接続される端子の組み合わせ毎に計算されるため、接続具における端子の数にかかわらず、Ｓパラメータを計算することが可能となる。
【００４０】
第３の発明は、複数の測定ケーブルと、被測定装置に直接接続可能な端子を有する少なくとも１つの接続具とを介して被測定装置に接続されるベクトルネットワークアナライザによって測定されたデータを用いて、接続具についての特性を算出する計算機であって、
ベクトルネットワークアナライザによって測定されたベクトルネットワークアナライザと測定ケーブルについてのＳパラメータと、ベクトルネットワークアナライザによって測定された接続具についてのショート、オープン及びロードの特性データとに基づいて、接続具についての複数のＳパラメータを算出する計算部と、計算部によって算出された複数のＳパラメータの中から測定周波数に対応する１つのＳパラメータを選択する選択部とを備える。
【００４１】
この構成によれば、接続具についてのＳパラメータを取得するために、接続具についてのスルーの特性データが不要であるため、接続具の種類にかかわらず、接続具についての正確なＳパラメータを算出することが可能となる。
【００４２】
また、計算部は、測定ポートに測定ケーブルを介して接続具が接続された状態において、ベクトルネットワークアナライザと測定ケーブルとについてのＳパラメータと、接続具についてのＳパラメータと、反射係数との間に成立する関係に基づいて、２つのＳパラメータを算出するのが望ましい。
【００４３】
この構成によれば、正確に測定可能なデータに基づいてＳパラメータが算出されるため、接続具についてのＳパラメータの精度が向上することが期待される。
【００４４】
更に、選択部は、測定周波数に対して所定値だけ異なる周波数において求められた接続具についてのＳパラメータの値と、算出された２つのＳパラメータの各々の値との差分の絶対値をそれぞれ算出し、差分の絶対値の各々を極座標形式において比較し、２つのＳパラメータの中から差分の絶対値が他方以下である一方のＳパラメータを選択するのがより望ましい。
【００４５】
この構成によれば、既に選択されたＳパラメータを基準として測定周波数における正しいＳパラメータが選択されるため、すべての測定周波数において順に効率良くＳパラメータを選択することが可能となる。
【００４６】
第４の発明は、ベクトルネットワークアナライザを用いて、被測定装置に直接接続可能な端子を有する接続具についての特性を取得するための標準器基板であって、平板状の基板と、基板の一方面上に形成され、ショート特性を有するショート標準器と、一方面上に形成され、ロード特性を有するロード標準器とを備える。
【００４７】
この構成によれば、基板上にオープン及びスルーの各標準器が形成されないため、標準器基板の大きさを小さくすることが可能となる。また、標準器基板のコストを抑制することが可能となる。
【００４８】
また、標準器基板は、一方面上に形成され、オープン特性を有するオープン標準器を更に含んでも良い。
【００４９】
この構成によれば、基板上にオープン標準器が形成されるため、接続具についてのオープン特性を安定して測定できることが期待される。
【００５０】
また、基板は、誘電体基板であっても良いし、基板は、半導体基板であっても良い。
【００５１】
また、基板は、被測定装置が含まれる半導体基板であり、一方面は、被測定装置が配置された面であっても良い。
【００５２】
この構成によれば、標準器基板と被測定装置とが同一の半導体基板上に配置されるため、ベクトルネットワークアナライザの校正と被測定装置のＳパラメータの測定とを効率的に行うことが可能となる。
【発明の効果】
【００５３】
本発明のベクトルネットワークアナライザ、ベクトルネットワークアナライザの校正方法、計算機及び標準器基板によれば、接続具の特性を測定する際にスルー校正を行う必要がないため、接続具の形状にかかわらず、正確な接続具の特性を取得することができる。これにより、ベクトルネットワークアナライザを正確に校正することが可能となる。また、接続具の特性を測定する際に、スルー標準器が不要であるため、小面積で低コストな標準器基板を用いることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５４】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係るベクトルネットワークアナライザ１の使用状態を示すブロック図であり、図２は、図１に示したベクトルネットワークアナライザの機能ブロック図である。尚、本明細書中においては、校正という用語は、ＶＮＡから被測定装置に接続される部分までの特性データを測定し取得することをいう。
【００５５】
図１及び図２を参照して、ベクトルネットワークアナライザ（以下、「ＶＮＡ」という）１は、複数の測定ポート５〜７と、測定部２３と、記憶装置４と、計算機３とを備える。この実施形態における被測定装置１７は、半導体基板上に形成されており、複数の端子を備えている。被測定装置１７のＳパラメータは、これらの複数の端子を介してオン・ウェハで測定される。
【００５６】
測定ケーブル９〜１１の一方端部の各々は、測定ポート５〜７の各々に接続され、測定ケーブル９〜１１の他方端部は、接続具１３〜１５の各々に接続されている。この実施形態における測定ケーブル９〜１１は、例えば同軸ケーブルを含んでいる。
【００５７】
接続具１３〜１５は、被測定装置１７の端子形状や特性に応じて、例えばプローブやテストフィクスチャ等を１つ以上含み、被測定装置１７の端子に直接接続可能な端子（図示せず）を有している。また、接続具１３〜１５は、評価基板に実装された被測定対象と測定ケーブルとの間に配置されるコネクタや評価基板上に形成されたマイクロストリップ線路、押さえ治具用の基板等を含んでいても良い。
【００５８】
ＶＮＡ１における測定部２３は、予め定められた周波数範囲を掃引しながら、測定ポート５〜７に接続された機器の特性を測定する。より詳細には、測定部２３は、測定ケーブル９〜１１の各々に標準器が接続された状態において、ＶＮＡ１から測定ケーブル９〜１１端部までの部分についてのショート、オープン、ロード及びスルーの特性データを第１の特性データとして測定する。また、測定部２３は、測定ケーブル９〜１１の各々に接続具１３〜１５の各々が接続されると共に、接続具１３〜１５に標準器が接続された状態において、接続具１３〜１５についてのショート、オープン及びロードの特性データを第２の特性データとして測定する。
【００５９】
記憶装置４は、第１の記憶部２５と第２の記憶部２６とを含んでいる。第１の記憶部２５は、測定部２３によって測定された第１の特性データを記憶し、第２の記憶部２６は、測定部２３によって測定された第２の特性データを記憶する。
【００６０】
計算機３は、図２に示されるように、第１の計算部２１と、第２の計算部２２と、選択部２４とを含んでいる。第１の計算部２１は、第１の記憶部２５に記憶された第１の特性データに基づいて、ＶＮＡ１から測定ケーブル９〜１１の各々の端部までの部分についてのＳパラメータをそれぞれ算出する。第２の計算部２２は、前記第１の計算部２１によって算出されたＳパラメータと、第２の記憶部２６に記憶された第２の特性データとに基づいて、接続具１３〜１５についての２種類のＳパラメータを算出する。そして、選択部２４は、第２の計算部２２によって算出された２種類のＳパラメータから、測定周波数に対応した１つの正しいＳパラメータを選択する。尚、第１の計算部２１と第２の計算部２２と選択部２４とによる処理の詳細については後述する。
【００６１】
図３は、図１に示したＶＮＡを校正する際に用いられる標準器基板の平面図である。この図においては、一例としてＧＳＧプローブの特性測定を行う際に使用することができる標準器が示されている。
【００６２】
図３（ａ）を参照して、標準器基板３６は、平板形状の基板２７と、基板２７の一方面上に形成されたオープン標準器２８と、ショート標準器２９と、ロード標準器３０とを備えている。基板２７には、例えばフッ素樹脂、ガラスエポキシ、ＰＰＯ（ポリフェニレンオキシド）等の誘電体材料によって形成された誘電体基板や、ＧａＡｓやＳｉ等の半導体材料よりなる半導体基板を使用することができる。
【００６３】
オープン標準器２８は、ＧＳＧプローブの１本の信号ピンが接続される信号パッド３１と、一対のグランドピンの各々が接続される一対のグランドパッド３２ａ及び３２ｂとを含んでいる。グランドパッド３２ａ及び３２ｂの各々と、信号パッド３１とは、ＧＳＧプローブにおけるピンの順序と対応して、所定間隔を空けて交互に整列した状態で基板２７上に配置されている。
【００６４】
ショート標準器２９は、使用されるＧＳＧプローブの１本の信号ピンと、一対のグランドピンとを短絡できる長さを有している。
【００６５】
ロード標準器３０は、ＧＳＧプローブの一本の信号ピンが接続される信号パッド３３と、一対のグランドピンが接続される一対のグランドパッド３４ａ及び３４ｂとを含んでいる。グランドパッド３４ａ及び３４ｂの各々と、信号パッド３３とは、オープン標準器と同様に、所定間隔を空けて交互に整列した状態で基板２７上に配置されている。そして、信号パッド３３は、グランドパッド３４ａ及びグランドパッド３４ｂの各々と、ロード素子３５ａ及び３５ｂを介してロード接続されている。尚、ロード標準器３０の特性は、ＶＮＡが持つ特性インピーダンスの２倍の抵抗値を持つように設計されている。
【００６６】
また、標準器基板３６の代わりに、図３（ｂ）に示される標準器基板３７を使用することも可能である。標準器基板３７は、基板２７と、基板の一方面上に形成されたショート標準器２９とロード標準器３０とのみを備える。尚、各部の材質や配置等の基本的な構成は、図３（ａ）に示される標準器基板３６と同様である。標準器基板３７は、標準器基板３６と比べてオープン標準器を含まないため、プローブのオープン特性は、空気中においてプローブのピンが何にも接触しない状態で測定される。
【００６７】
このように、本実施形態に係る標準器基板３６及び３７のいずれも、スルー標準器を含んでいない。これにより、標準器基板３６及び３７の面積を小さくすることができると共に、標準器基板のコストを抑制することが可能となる。
【００６８】
尚、本実施形態は、ＧＳＧプローブに対応した標準器基板の例を示したが、例えばＧＳＧＳＧプローブ等の他の接続具に対応した標準器基板を形成しても良いことは言うまでもない。
【００６９】
また、標準器基板３６及び３７を被測定装置が含まれる半導体基板の一部に形成しても良い。このように構成すると、プローブを校正する工程と、被測定対象の特性を測定する工程とを、デバイスを入れ替えることなく連続して行うことが可能となるため、自動測定に使用される標準器基板として好適である。
【００７０】
更に、標準器基板３６及び３７は、１種類につき１つの標準器を備えているが、各標準器を複数備えていても良い。更に、各標準器の配置は、接続具が配置される向きに応じて適宜変更されても良い。
【００７１】
図４は、本発明の第１の実施形態に係るベクトルネットワークアナライザの動作を示すフローチャートである。以下、図４、図１及び図２を参照しながら、ＶＮＡ１の動作について説明する。
【００７２】
まず、ＶＮＡ１は、測定ケーブル９〜１１に４種類の標準器（ショート、オープン、ロード及びスルー）を接続させ、Ｓパラメータを測定する（ステップＳ１０１）。具体的には、ＶＮＡ１の校正の準備のために、ユーザは、ＶＮＡ１の測定ポート５〜７の各々に測定ケーブル９〜１１の一方端部の各々を接続する。次に、ユーザは、一本の測定ケーブル９を選択し、選択された１本の測定ケーブル９の他方端部に、既知の特性を有するショート、オープン及びロードの標準器を順不同で接続する。測定部２３は、予め定められた周波数範囲を掃引しながら、複数の周波数の各々において、測定ケーブル９のショート、オープン及びロードの特性データをそれぞれ測定する。ユーザは、測定ケーブル１０及び１１についても同様にショート、オープン及びロードの標準器を順不同で接続し、測定部２３は、測定ケーブル１０及び１１の各々についてのショート、オープン及びロードの特性データをそれぞれ測定する。測定部２３は、測定ケーブル９〜１１の各々について測定されたショート、オープン及びロードの測定周波数毎の特性データを第１の特性データとして第１の記憶部２５に格納する。
【００７３】
次に、ユーザは、例えば２本の測定ケーブル９及び１０の他方端部の各々を既知の特性を有するスルー標準器を介して接続する。測定部２３は、予め定められた周波数範囲を掃引しながら、複数の周波数の各々において、測定ケーブル９及び１０の間のスルーの特性データを測定する。測定ケーブル１０及び１１の組み合わせと、測定ケーブル９及び１１の組み合わせについても同様に、ユーザは２本の測定ケーブルの他方端部の各々をスルー標準器を介して接続し、測定部２３は、２本の測定ケーブルの組み合わせ毎にスルーの特性データを測定する。測定部２３は、ここで測定されたスルーの測定周波数毎の特性データを第１の特性データとして第１の記憶部２５に格納する。
【００７４】
尚、ステップＳ１０１においては、測定機器メーカーが供給する４種類の標準器を使用することができる。また、オープン特性は、オープン標準器を使用せずに、単に空気中において測定されても良い。
【００７５】
次に、第１の計算部２１は、第１の記憶部２５に記憶された第１の特性データを用いて、ＶＮＡ１から測定ケーブル９〜１１の端部までの部分についてのＳパラメータ（Ｓ11、Ｓ12、Ｓ21、Ｓ22）を測定ケーブル毎に算出する。このとき、第１の計算部２１は、アジレント・テクノロジー株式会社「ネットワーク・アナライザ測定に対する誤差補正の適用  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｎｏｔｅ  １２８７−３」に記載されている計算方法に従って、第１の記憶部２５に記憶された第１の特性データからＳパラメータを算出する。
【００７６】
次に、ＶＮＡ１は、表示部（図示せず）に、測定ケーブル９〜１１の各々に接続具１３〜１５の各々を接続するよう表示する（ステップＳ１０２）。この表示に従って、ユーザは、測定ケーブル９〜１１の各々に接続具１３〜１５の各々を接続する。
【００７７】
次に、ＶＮＡ１は、接続具１３〜１５の各々の先端に３種類の標準器（ショート、オープン及びロード）を接続させ、特性データを測定する（ステップＳ１０３）。具体的には、ＶＮＡ１の構成の準備のために、ユーザは、１つの接続具１３を選択し、接続具１３の端子を、図３に示したような標準器基板上に形成されたショート、オープン及びロードの標準器に順不同で接触させる。測定部２３は、予め定められた周波数範囲を掃引しながら、複数の周波数の各々において、接続具１３についてのショート、オープン及びロードの特性データを第２の特性データとして測定する。同様に、ユーザは、接続具１４及び１５の端子をショート、オープン及びロードの標準器に順不同で接触させ、測定部２３は、接続具１４及び１５の各々についてのショート、オープン及びロードの特性データをそれぞれ第２の特性データとして測定する。測定部２３は、接続具１３〜１５の各々についての測定周波数毎の第２の特性データを、第２の記憶部２６に格納する。尚、本実施形態によるＶＮＡ１の校正方法においては、２つの接続具間のスルー特性は測定されず、次のステップＳ１０４の処理が行われる。
【００７８】
次に、計算機３は、接続具１３〜１５の各々のＳパラメータを取得する（ステップＳ１０４）。第２の計算部２２は、第１の計算部２１によって測定ケーブルの端部毎に算出されたＳパラメータ（Ｓ11、Ｓ12、Ｓ21、Ｓ22）と、第２の記憶部２６に記憶された第２の特性データとを用いて、接続具１３〜１５の各々について、複数のＳパラメータを算出する。そして、選択部２４は、接続具１３〜１５の各々について、測定周波数に対応する正しい１つのＳパラメータを選択する。
【００７９】
図５は、２つのポートを有するネットワークにおけるシグナルフローチャートである。第２の計算部２２は、ＶＮＡの測定ポートに測定ケーブルを介して接続具が接続された状態において、ＶＮＡと測定ケーブルとについてのＳパラメータと、接続具についてのＳパラメータと、反射係数との間に成立する関係に基づいて、接続具についての２つのＳパラメータを算出する。この関係は、図５に示される２ポートネットワークのシグナルフローチャートにおいて、ＶＮＡから測定ケーブルまでの部分についてのＳパラメータの要素Ｓijと、接続部についてのＳパラメータの要素ＳPijと、真の反射係数ΓLと、測定された反射係数ΓMとの間に成立する関係から導かれる方程式を予め解くことによって、次の数式１〜４として用意されている。
【００８０】
尚、以下の数式において、添字１〜３の各々は、ショート、オープン及びロードの各々の標準器を用いた場合に対応する。また、Ｓijは、ＶＮＡから１本の測定ケーブルの端部までの部分についてのＳパラメータの要素であり、ＳPijは、接続具のみについてのＳパラメータの要素であり、反射係数ΓLは、標準器についての既知の値であり、反射係数ΓMは、ステップＳ１０３において測定された値である。
【００８１】
【数１】
2006317156.tif 000003
【数２】
2006317156.tif 000004
【数３】
2006317156.tif 000005
【数４】
2006317156.tif 000006
【００８２】
更に、プローブのような受動素子よりなる接続具においては、ＳP12とＳP21は等しいため、上記数式４を変形することによって、次の数式５が得られる。
【数５】
2006317156.tif 000007
【００８３】
図６は、図２に示した第２の計算部及び選択部による制御処理の一例を示したフローチャートである。以下、図６、図１及び図２を参照しながら、図４のステップＳ１０４における第２の計算部２２及び選択部２４による処理の詳細について説明する。
【００８４】
測定周波数が低周波の場合には、線路長が波長に対して十分に小さいため、実際のＳパラメータの位相は、ほぼ０となる。そこで、選択部２４は、初期の位相θ0に０をセットする（ステップＳ２００）。次に、選択部２４は、図４に示したステップＳ１０１及びステップＳ１０３において第１及び第２の特性データの測定を行った測定ポイントの順番を表す変数ｎに１をセットする（ステップＳ２０１）。尚、この実施形態においては、ＶＮＡ１は、低周波側から高周波側へと掃引を行うものとし、変数ｎは、最も低周波の測定ポイントからｎ番目の測定ポイントの番号を示す。また、隣接する測定ポイント同士の周波数の差は、予め周波数に応じた所定値に設定されている。例えば、隣接する２つの測定ポイントにおける周波数の差は、一方の測定ポイントの周波数の１％若しくは１０ＭＨｚの大きくない方以下となるように設定されている。
【００８５】
ここで、第２の計算部２４は、ｎ番目の測定ポイントにおいて、数式１〜３及び５を計算する（ステップＳ２０２）。具体的には、まず、第２の計算部２２は、接続具１３についてのＳパラメータの要素（ＳP11、ＳP12、ＳP21、ＳP22）を求めるために、数式１に、ステップＳ１０１で算出されたＶＮＡ１から測定ケーブル９の端部までの部分についてのＳパラメータの要素（Ｓ11、Ｓ12、Ｓ21、Ｓ22）の値と、第２の記憶部２６に記憶されている接続具１３についての反射係数ΓM1〜ΓM3とを代入して、Ｍ1〜Ｍ3の値をそれぞれ算出する。次に、第２の計算部２２は、算出されたＭ1〜Ｍ3の値と、既知の反射係数ΓL1〜ΓL3の値とを数式２及び３に代入して、接続具１３についての反射係数ＳP11及びＳP22を一意に算出する。
【００８６】
また、第２の計算部２２は、算出されたＭ1〜Ｍ3の値と、既知の反射係数ΓL1〜ΓL3の値とを数式５に代入する。これにより、第２の計算部２２は、次の数式（ｉ）に示すように、ｎ番目の測定ポイントにおけるＳP12及びＳP21の値として符号の異なる２種類の値を算出する（ステップＳ２０３）。
ＳP12＝ＳP21＝±（ＳRe＋ｊ・ＳIm）  …  （ｉ）
【００８７】
数式（ｉ）によって示される２つの値は、直交座標形式で表されているが、これら２つの値は、極座標形式に変換可能である。そこで、選択部２４は、上記数式（ｉ）の値をそれぞれ、極座標形式に変換する（ステップＳ２０４）。このとき、直交座標形式において実数部の値ＳReが０以上である一方の値から変換された極座標形式の値をθ’nとすると、θ’nは、次の数式（ｉｉ）のように表される。
θ’n＝ａｒｃｔａｎ（ＳRe／ＳIm）  …  （ｉｉ）
これに対して、直交座標形式で得られた他方の値は符号が逆であるため、極座標形式においては、位相がθ’nとはπ異なる。したがって、θ”nは、次の数式（ｉｉｉ）のように表される。
θ”n＝π＋ａｒｃｔａｎ（ＳRe／ＳIm）  …  （ｉｉｉ）
【００８８】
隣接する２つの測定ポイント（ｎ−１）および周波数ポイントｎ同士の周波数の差が所定値以下である場合、測定ポイント（ｎ−１）におけるＳパラメータの位相θn-1に対して、測定ポイントｎにおけるＳパラメータの位相の変化量は大きくないことが知られている。そこで、選択部２４は、｜θ’n−θn-1｜の値と、｜θ”n−θn-1｜の値とをそれぞれ算出して、｜θ’n−θn-1｜が｜θ”n−θn-1｜より小さいかどうかを判定する（ステップＳ２０５）。
【００８９】
｜θ’n−θn-1｜が｜θ”n−θn-1｜より小さい場合（ステップＳ２０５でＹＥＳ）には、選択部２４は、θ’nに対応する直交座標形式の値を、次の数式（ｉｖ）に示すように、ＳP12（ＳP21）として選択すると共に、次の測定ポイントにおける値の選択に備えて、θnにθ’nの値をセットする（ステップＳ２０６）。その後、選択部２４は、ステップＳ２０８に進む。
ＳP12＝ＳP21＝ＳRe＋ｊ・ＳIm  …  （ｉｖ）
【００９０】
一方、｜θ’n−θn-1｜が｜θ”n−θn-1｜より小さくない場合（ステップＳ２０５でＮＯ）には、選択部２４は、θ”nに対応する直交座標形式の値を、次の数式（ｖ）に示すように、ＳP12（ＳP21）として選択すると共に、次の測定ポイントにおける値の選択に備えて、θnにθ’nの値をセットする（ステップＳ２０７）。その後、選択部２４は、ステップＳ２０８に進む。
ＳP12＝ＳP21＝−（ＳRe＋ｊ・ＳIm）  …  （ｖ）
【００９１】
ステップＳ２０８では、計算機３は、ｎ番目の測定数ポイントが最後かどうかを判定する。ｎ番目の測定ポイントが最後である場合は（ステップＳ２０８でＹＥＳ）、計算機３は、処理を終了する。また、ｎ番目の測定ポイントが最後でない場合は（ステップＳ２０８でＮＯ）、計算機３は、ステップＳ２０９においてｎの値に１を加算した後、ステップＳ２０２に戻って上記の処理を繰り返す。
【００９２】
以上のような処理によれば、計算機３は、まず、１番目の測定ポイントにおける正しいＳパラメータを決定する。その後、計算機３は、（ｎ−１）番目の測定ポイントにおいて選択したＳパラメータの値を基準として、ｎ番目の測定ポイントにおけるＳパラメータの値を選択し、最終的に全ての測定ポイントにおいて、接続具１３についての正しいＳパラメータの要素（ＳP11、ＳP12、ＳP21、ＳP22）を算出することができる。
【００９３】
以降、計算機３は、接続具１４及び１５についても同様の処理を行い、接続具１４についてのＳパラメータの要素（ＳP11、ＳP12、ＳP21、ＳP22）と、接続具１５についてのＳパラメータの要素（ＳP11、ＳP12、ＳP21、ＳP22）とをそれぞれ特定する。このように、ＶＮＡ１は、接続具１３〜１５のスルー特性を測定することなく、接続具１３〜１５の各々についてのＳパラメータを特定することが可能である。
【００９４】
再度図４に戻って、以上の結果から、ＶＮＡ１から測定ケーブル９〜１１端面までの部分についての測定系誤差と、接続具１３〜１５の各々についてのＳパラメータとを特定できたので、ＶＮＡ１の校正が完了する（ステップＳ１０５）。
【００９５】
その後、ＶＮＡ１は、ユーザに接続具１３〜１５の先端に被測定装置１７を接続させ、被測定装置１７のＳパラメータを測定する（ステップＳ１０６）。そして、ＶＮＡ１は、被測定装置１７についての測定値から上記で特定された誤差要因、すなわち、ＶＮＡ１から測定ケーブル９〜１１端面まで部分についてのＳパラメータと、接続具１３〜１５の各々についてのＳパラメータとを差し引く（ステップＳ１０７）。これによって、ＶＮＡ１は、被測定装置１７についての正確なＳパラメータを取得できたので、その後、測定を終了する。
【００９６】
このように、第１の実施形態に係るＶＮＡ１によれば、スルー特性の測定は、精度の良いスルー標準器を用いて測定ケーブル端子間においてのみ行われ、接続具間では行われない。本実施形態においては、第２の計算部２２と選択部２４とが、第１の計算部２１により算出された測定ケーブルのＳパラメータと、接続具１３〜１５についてのショート、ロード及びスルーの第２の特性データとに基づいて、接続具１３〜１５の各々についてのＳパラメータを算出する。これにより、接続具の間を接続するために、誤差を含む可能性のあるスルー標準器を用いることなく、接続具１３〜１５についてのＳパラメータを測定することが可能となる。更に、接続具１３〜１５についての第２の特性データを測定するための標準器基板にスルー標準器を形成する必要がないので、標準器基板の面積を小さくすることができ、標準器基板のコストを低下させることができる。
【００９７】
尚、本実施形態では、第１の計算部２１と第２の計算部２２と選択部２４は、同一の計算機３に含まれているが、第１の計算部２１と第２の計算部２２と選択部２４とは、それぞれ別の計算機に含まれていても良い。
【００９８】
また、本実施形態では、ＶＮＡ１は、ＶＮＡ１から測定ケーブル９〜１１までの部分についての第１の特性データを記憶する第１の記憶部と、接続具１３〜１５の各々についての第２の特性データを記憶する第２の記憶部とをそれぞれ含んでいるが、第２の記憶部は更に、第１の記憶部に含まれていても良い。
【００９９】
更に、第１の計算部２１、第２の計算部２２及び選択部２４は、本実施形態に示した機能を有していれば特にその構成態様は限定されず、例えばプログラムや集積回路であっても良い。
【０１００】
更に、本実施形態に係る第２の計算部２２に相当する部分と選択部２４に相当する部分とを含み、ＶＮＡによって測定された特性データを用いて接続具のＳパラメータを算出する計算機を、ＶＮＡとは別体として構成しても良い。このように構成された計算機は、接続具１３〜１５についてのスルー特性の値を用いることなく、接続具１３〜１５の各々についての２種類のＳパラメータを算出し、測定周波数に対応する１つのＳパラメータを選択することができるため、本実施形態と同様の効果を奏することができる。
【０１０１】
（第２の実施形態）
図７は、本発明の第３の実施形態に係るベクトルネットワークアナライザの使用状態を示すブロック図である。本実施形態に係るＶＮＡ２の基本的な構成は、第１の実施形態と同様であるので、図２、４及び６を援用し、以下の説明では、本実施形態と第１の実施形態との相違点を中心に示す。
【０１０２】
ＶＮＡ２は、４つの測定ポート４３〜４６を有し、測定ケーブル４８〜５１と、接続具５３及び５４と介して、被測定装置５７に接続されている。
【０１０３】
測定ケーブル４８〜５１の一方端部の各々は、ＶＮＡ１の測定ポート４３〜４６の各々に接続されている。また、測定ケーブル４８及び４９の他方端部の各々は、接続具５３に接続され、測定ケーブル５０及び５１の他方端部の各々は、接続具５４に接続されている。
【０１０４】
接続具５３及び５４の各々は、被測定装置５７に直接接続可能な複数の端子（図示せず）を含んでいる。接続具５３に含まれる端子の各々は、測定ケーブル４８及び４９の各々の信号線とグランド線とに接続され、接続具５４に含まれる端子の各々は、測定ケーブル５０及び５１の各々の信号線とグランド線とに接続されている。このような接続具の一例として、オン・ウェハにおいて差動回路の測定等に使用されるＧＳＧＳＧプローブが挙げられる。ＧＳＧＳＧプローブは、信号の入力ポートを２つ備え、２つのコプレーナ線路によって形成された先端形状を有するプローブである。
【０１０５】
ＶＮＡ２の校正は、第１の実施形態と同様に、図４に示されたステップＳ１０１〜Ｓ１０５に従って行われる。すなわち、まず、測定部２３は、ＶＮＡ２から測定ケーブル４８〜５１の各々の端面までの部分についての第１の特性データを測定する。測定部２３は、第１の特性データを、第１の記憶部２５に格納する。
【０１０６】
計算機３に含まれる第１の計算部２１は、第１の記憶部２５に記憶されたＶＮＡ２から測定ケーブル４８〜５１端部までの部分についての第１の特性データを用いて、当該部分についてのＳパラメータ（Ｓ11、Ｓ12、Ｓ21、Ｓ22）を測定ケーブル毎に算出する。
【０１０７】
次に、ユーザは、接続具５３〜５４の各々の端子に、図３に示されるような標準器基板を順に接続する。そして、測定部２３は、接続具５３及び５４についてのショート、オープン及びロードの特性データを第２の特性データとして測定する。測定部２３は、第２の測定データを第２の記憶部２６に格納する。
【０１０８】
次に、計算機３に含まれる第２の計算部２２は、１本の測定ケーブルの信号線とグランド線とに接続された端子の組み合わせ毎に、第１の計算部２１によって算出されたＳパラメータ（Ｓ11、Ｓ12、Ｓ21、Ｓ22）と、第２の記憶部２６に記憶された第２の特性データとを上記の数式１〜３及び５に代入して、２種類のＳパラメータを算出する。
【０１０９】
そして、計算機３に含まれる選択部２４は、第２の計算部２２によって算出された２種類のＳパラメータの中から、図６に示される処理に従って、１本の測定ケーブルの信号線とグランド線とに接続された端子の組み合わせ毎に、１つの正しいＳパラメータ（ＳP11、ＳP12、ＳP21、ＳP22）を算出する。
【０１１０】
以上の結果から、ＶＮＡ２は、ＶＮＡ２から接続具５３及び５４の各々の端子先端までの部分についてのＳパラメータを特定できたので、ＶＮＡ２の校正が完了する。
【０１１１】
接続具５３及び５４としてＧＳＧＳＧプローブが使用される場合には、通常、図９に示されたようなスルー標準器が必要となる。背景技術において記載されるように、スルー標準器は、ＧＳＧＳＧプローブにおける一対の信号端子同士の位置関係に対応するため、複数の角を備えている。この場合、ＧＳＧプローブの校正に用いられる角のないスルー標準器と比べて信号の損失が増加するため、図９に示したスルー標準器としての特性は、理想特性よりも劣化する。
【０１１２】
本実施形態に係る校正方法によれば、接続具５３及び５４のスルー特性を測定することなく、接続具５３及び５４の各々のＳパラメータを算出することができるため、従来例と比べて、ＶＮＡ２をより一層正確に校正することが可能となる。よって、被測定装置５７のＳパラメータをより正確に測定することができる。
【０１１３】
（第３の実施形態）
図８は、本発明の第３の実施形態に係るベクトルネットワークアナライザの使用状態を示すブロック図である。本実施形態に係るＶＮＡ２の基本的な構成は、第２の実施形態と同様であるので、図２、４及び６を援用し、以下の説明では、本実施形態と第２の実施形態との相違点を中心に示す。本実施形態に係るＶＮＡ２においては、測定ケーブル４８〜５１を介してＶＮＡ２に接続される接続具６３が第２の実施形態におけるものとは異なっている。
【０１１４】
接続具６３は、被測定装置６７の端子に直接接触可能な複数の端子として、試験探針６４を含み、試験探針６４を介して被測定装置６７に接続されている。試験探針６４の各々は、測定ケーブル４８〜５１の中のいずれか１本における信号線またはグランド線に接続されている。このような接続具６３の一例として、半導体生産工程におけるオン・ウェハ検査などに使用され、一回で大量の被測定装置の特性測定を可能とするプローブカードが挙げられる。プローブカードは、ＩＣのパッド等と直接接触可能な数十本以上の試験探針を有している。複数の試験探針の各々は、いずれかの測定ケーブルを介してＶＮＡの測定ポートに接続される。
【０１１５】
このような接続具６３が使用される場合においても、ＶＮＡ２の校正は、第１の実施形態と同様に、図４に示されたステップＳ１０１〜Ｓ１０５に従って行われる。まず、測定部２３は、ＶＮＡ２から測定ケーブル４８〜５１の各々の端面までの部分についての第１の特性データを測定する。測定部２３は、第１の特性データを第１の記憶部２５に格納する。計算機３に含まれる第１の計算部２１は、記憶装置４に記憶されたＶＮＡ２から測定ケーブル４８〜５１端部までの部分についての第１の特性データを用いて、当該部分についてのＳパラメータ（Ｓ11、Ｓ12、Ｓ21、Ｓ22）を測定ケーブル毎に算出する。
【０１１６】
次に、ユーザは、複数の試験探針６４の中から、１本の測定ケーブルに接続される１本の信号端子と、これに対応するグランド端子の組み合わせ毎に、標準器基板上に形成された標準器を順に接続し、当該組み合わせ毎のショート、オープン及びロードの特性データを第２の特性データとして測定する。測定部２３は、第２の特性データを第２の記憶部２６に格納する。
【０１１７】
次に、計算機３に含まれる第２の計算部２２は、第１の計算部２１によって算出されたＳパラメータと、第２の記憶部２６に記憶された接続具６３についての第２の特性データとを上記の数式１〜３及び５に代入して、上記組み合わせ毎に２種類のＳパラメータを算出する。
【０１１８】
そして、計算機３に含まれる選択部２４は、第２の計算部２２によって算出された２種類のＳパラメータの中から、図６に示された処理に従って、上記組み合わせ毎に１つの正しいＳパラメータ（ＳP11、ＳP12、ＳP21、ＳP22）を選択する。
【０１１９】
以上の結果から、ＶＮＡ２は、ＶＮＡ２から接続具６３の試験探針６４の各々の先端までの部分についてのＳパラメータを特定できたので、ＶＮＡ２の校正が完了する。
【０１２０】
例えばプローブカードのような複数の試験探針を含む接続具６３においては、２本の信号端子の各々が同一直線上に配置されている場合であっても、接続具６３自体の大きさに対応して、それらの２本の信号端子同士の距離が変化する。従来のＶＮＡの校正方法のように、スルー標準器を用いて接続具６３のスルー特性を測定する場合、信号端子同士の距離に対応してスルー標準器が長くなるにつれて、スルー標準器における信号の損失がより大きくなるため、スルー標準器の特性が理想より劣化する。したがって、従来のＶＮＡの校正方法では、接続具６３の特性を正確に測定することができない。また、接続具６３のスルー特性を測定する場合、複数の試験探針６４の中から選択される２本の信号端子の組み合わせに対応してスルー標準器を形成する必要がある。この場合、２本の信号端子の組み合わせ毎に必要なスルー標準器の数は、試験探針６４の数が増加するにつれて増大する。
【０１２１】
このような問題があるために、プローブカード等を含む接続具６３の校正に使用できるスルー標準器を形成することは、実質的に不可能であった。したがって、従来のＶＮＡの校正方法では、プローブカードのような接続具６３が使用される場合に、ＶＮＡを正確に校正することが困難であった。
【０１２２】
本実施形態によれば、接続具６３のスルー特性の測定が不要であるため、接続具６３における全ての信号端子先端において、ＶＮＡ２の正確な校正が可能となる。よって、被測定装置６７の正確なＳパラメータ測定が可能となる。
【０１２３】
尚、上記の各実施形態は、記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスク等）に格納された上述の処理手順をＣＰＵに実行させることができるプログラムを、ＣＰＵに実行させることによっても実現できる。この場合、当該プログラムは、記録媒体を介して記憶装置内に格納された後に実行されても良いし、記憶媒体から直接実行されても良い。ここでの記憶媒体は、ＲＯＭやＲＡＭ、フラッシュメモリ等の半導体メモリ、フレキシブルディスクやハードディスク等の磁気ディスクメモリ、ＣＤ−ＲＯＭやＤＶＤ、ＢＤ等の光ディスク、メモリーカード等の記録媒体をいう。また、記録媒体は、電話回線や搬送路等の通信媒体も含む概念である。
【０１２４】
また、図２に示した機能ブロックは、集積回路であるＬＳＩとして実現されても良い。この機能ブロックは、１チップ化されても良いし、一部または全部を含むように１チップ化されていても良い。ここでは、ＬＳＩと述べたが、集積度の違いによっては、ＩＣ、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩと称呼されることもある。また、集積回路化の手法は、ＬＳＩに限られるものではなく、専用回路または汎用プロセッサで集積回路化を行っても良い。また、ＬＳＩ製造後にプログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）や、ＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサを用いても良い。さらには、半導体技術の進歩または派生する別技術によりＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックを集積化しても良い。バイオ技術の適用等が可能性としてあり得る。
【産業上の利用可能性】
【０１２５】
本発明のベクトルネットワークアナライザ、ベクトルネットワークアナライザの校正方法、計算機及び標準器基板は、スルー標準器を用いることなく接続具の特性を正確に測定できるという効果を奏するので、例えば半導体の素子や回路等の高周波特性の測定に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１２６】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るベクトルネットワークアナライザの使用状態を示すブロック図
【図２】図１に示したベクトルネットワークアナライザの機能ブロック図
【図３】図１に示したベクトルネットワークアナライザを校正する際に用いられる標準器基板の平面図
【図４】本発明の第１の実施形態に係るベクトルネットワークアナライザの動作を示すフローチャート
【図５】２つのポートを有するネットワークにおけるシグナルフローチャート
【図６】図２に示した第２の計算部及び選択部による制御処理の一例を示したフローチャート
【図７】本発明の第２の実施形態に係るベクトルネットワークアナライザの使用状態を示すブロック図
【図８】本発明の第３の実施形態に係るベクトルネットワークアナライザの使用状態を示すブロック図
【図９】ＧＳＧＳＧプローブにおける一対の信号ピンのスルー特性を測定する方法を示す図
【符号の説明】
【０１２７】
１、２  ベクトルネットワークアナライザ（ＶＮＡ）
３  計算機
４  記憶装置
５、６、７、４３、４４、４５、４６  測定ポート
９、１０、１１、４８、４９、５０、５１  測定ケーブル
１３、１４、１５、５３、５４、６３  接続具
１７、５７、６７  被測定装置
２１  第１の計算部
２２  第２の計算部
２３  測定部
２４  選択部
２５  第１の記憶部
２６  第２の記憶部
２７  基板
２８  オープン標準器
２９  ショート標準器
３０  ロード標準器
３６、３７  標準器基板
６４  試験探針
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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