(57)【要約】【課題】  高周波計測システムの主流となっているＶＮＡの校正方法は、校正時に数種類の標準器の接続と取り外しが必要であり、人為的ミスが発生する原因となっており、測定精度低下の問題が発生していた。【解決手段】  本願出願人が発明した積分校正法は、従来のような複雑な校正手順を踏むことなしに、１つの移相器と、１つの複素反射係数既知の標準器のみで校正することができるので、校正精度が向上し、Ｓパラメータを算出する際の誤差を減少させることができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
６ポート型接合、検波器、スイッチ、方向性結合器、電力分配器、発振源、移相器、無反射終端器により構成される回路において、ＤＵＴの接続を変更することなく、ＤＵＴの全Ｓパラメータを算出することを特徴とする、６ポート型接合を用いたベクトル・ネットワーク・アナライザ装置。
【請求項２】
１つの移相器で６ポート型コリレータを校正する積分校正法を、請求項１に記載の６ポート型接合を用いたベクトル・ネットワーク・アナライザ装置に適用し、６ポート型コリレータとして校正することを特徴とする、６ポート型接合を用いたベクトル・ネットワーク・アナライザ装置の校正方法。
【請求項３】
１つの移相器と１つの複素反射係数既知の標準器で６ポート型リフレクトメータを校正する積分校正法を、請求項１に記載の６ポート型接合を用いたベクトル・ネットワーク・アナライザ装置に適用し、６ポート型リフレクトメータとして校正することを特徴とする、６ポート型接合を用いたベクトル・ネットワーク・アナライザ装置の校正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高周波領域（マイクロ波帯、ミリ波帯、サブミリ波帯、テラヘルツ帯）、光領域（赤外線、可視光線、紫外線）などにおける位相測定技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
高周波測定装置である、６ポート型リフレクトメータ、６ポート型コリレータは、校正により得られるハードウェア固有の情報（校正パラメータ）と、複数の電力測定値（スカラー量）から、２つの波の振幅比と位相差（ベクトル量）を導出する測定装置である。
本測定装置を実現するために用いられるハードウェア(junction:接合)は、６ポートである場合でも６ポートではない場合でも「型」という表現を付加し、「６ポート型接合」と呼ぶ。そして、この「６ポート型接合」を用いた測定装置も同様に「型」という表現を付加し、「６ポート型リフレクトメータ」、「６ポート型コリレータ」と呼ぶ。
以下、６ポートのハードウェアを例に説明する。したがって、「６ポート接合」、「６ポートリフレクトメータ」、「６ポートコリレータ」と表現する。
【０００３】
現在のベクトル・ネットワーク・アナライザ（ＶＮＡ）の校正は、数種類の標準器（ショート、オープン、負荷、スルー、ライン等）を接続することによって行われている。
本願出願人は図１に示すように、６ポート接合１６、検波器１１、スイッチＳＷ１・１３，ＳＷ２・１４、方向性結合器２２，２３、電力分配器２６、発振源２１、移相器１５、無反射終端器２４，２５を用いることにより、従来のＶＮＡの測定原理とは異なるＶＮＡを実現している。以下、本ＶＮＡを６ポートＶＮＡと呼び、この６ポートＶＮＡの測定ポート１をポートＰ１、測定ポート２をポートＰ２と表現する。
この６ポートＶＮＡの校正方法は、現在のところ、６ポート接合部分については、本願出願人が発明した積分校正法によって校正を行い、その他の回路部分については、従来のＶＮＡと同様の校正方法を適用している。
【０００４】
図２に示すように、ポート１に発振源１９を、ポート２に１ポート供試デバイス（Device Under Test：ＤＵＴ）１８を接続し、ポート２から出力する波ｂ２と入力する波ａ２との比、つまり、ポート２から１ポートＤＵＴ１８側を見た複素反射係数γ
γ＝ａ２／ｂ２  ・・・・・  （１）
の測定装置をリフレクトメータと呼ぶ。
また、図３に示すように、ポート１から入力する波ａ１とポート２から入力する波ａ２の複素振幅比Ｗ
Ｗ＝ａ２／ａ１  ・・・・・  （２）
の測定装置をコリレータと呼ぶ。
６ポート接合は、回路が線形で単一モードのみが伝播する条件下で、出力する波ｂ３，ｂ４，ｂ５，ｂ６はポート１，２に対して入出力する波ａ１，ａ２，ｂ２の線形結合で表わすことができる。
すなわち、ｂｉ（ｉ＝３，４，５，６）はａ１，ａ２，ｂ２を用いて、
ｂｉ＝Ａｉa１＋Ｂｉａ２    ・・・・・    （３）
ｂｉ＝Ｃｉa２＋Ｄｉｂ２    ・・・・・    （４）
と表わすことができる。
ただし、Ａｉ，Ｂｉ，Ｃｉ，Ｄｉは６ポート接合固有の周波数に依存する複素定数である。
そして、ポートｉに接続した検波器による電力測定値をＰｉとするとＰｉは出力する波ｂｉの振幅の二乗に比例し、αを比例定数とすると、
Ｐｉ＝α｜Ａｉa１＋Ｂｉａ２｜２        ・・・・・    （５）
Ｐｉ＝α｜Ｃｉa２＋Ｄｉｂ２｜２    ・・・・・    （６）
と表わすことができる。そして、ポート３に対するポートｈ（ｈ＝４，５，６）の電力比３Ｐｈは、
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と表わされる。この３Ｔｈ，ｔｈ，３Ｋｈ，ｋｈは校正によって求められる校正パラメータである。
【特許文献１】特許第３５４０７９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来から用いられているＶＮＡの校正方法は、校正手順が複雑であるという問題がある。
この校正手順が複雑であるために、人為的ミスが発生する原因となる。また、校正時に数種類の標準器の接続と取り外しが必要であり、そのために測定精度低下の問題が発生する。
本願出願人が発明した６ポートＶＮＡを用いてＤＵＴのＳパラメータを算出する場合、従来の方法では、６ポート接合部分に対する校正パラメータ、その他の回路部分に対する校正パラメータという２種類の校正パラメータを必要とする。
そして、その他の回路部分に対する校正パラメータの精度は、６ポート接合部分の校正パラメータの精度とその他の回路部分の校正時に測定する電力測定値の精度に依存する。従って、ＤＵＴのＳパラメータを算出する際の誤差が増大する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本願出願人が発明した積分校正法は、任意の６ポート接合に適用可能である。そして、６ポート接合にスイッチ、方向性結合器を追加した６ポートＶＮＡもまた６ポート接合として取り扱える。従って、６ポートＶＮＡに対して積分校正法を適用することができる。
【発明の効果】
【０００７】
本願出願人が発明した積分校正法を用いると、６ポートＶＮＡは従来の校正方法のような複雑な手順を踏むことなく、１つの移相器と、１つの複素反射係数既知の標準器のみで校正することができるので校正精度が向上し、Ｓパラメータを算出する際の誤差を減少させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下に、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。
本発明は、Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ２１，Ｓ２２を測定する４通りの回路の状態それぞれについて、本願出願人が発明した積分校正法を実行し、４通りの校正パラメータを算出する。
算出した校正パラメータをＳ１１測定時にはＳ１１測定用に校正した校正パラメータ、Ｓ１２測定時にはＳ１２測定用に校正した校正パラメータ、Ｓ２１測定時にはＳ２１測定用に校正した校正パラメータ、Ｓ２２測定時にはＳ２２測定用に校正した校正パラメータを使用する。
【０００９】
図４は、２ポートＤＵＴ１７のＳ１１測定用の校正パラメータを算出する場合の回路状態を示す。スイッチＳＷ１・１３を接点(1)に、スイッチＳＷ２・１４を接点(1)に接続し、既知の標準器１２をポートＰ１に接続する。この状態は図５に示されている６ポートリフレクトメータに対応する。この状態で移相器１５の可動部分を始動位置に固定後、検波器１１のＰ３〜Ｐ６の電力を測定し、基準とする。
次に、移相器１５の可動部分を動かしながら、検波器１１のＰ３〜Ｐ６の電力を一周期分測定する。
以上の電力測定値を用いて２ポートＤＵＴ１７のＳ１１測定用の校正パラメータ３Ｋ４，３Ｋ５，３Ｋ６，ｋ３，ｋ４，ｋ５，ｋ６を算出する。
【００１０】
図６は、２ポートＤＵＴ１７のＳ１２測定用の校正パラメータを算出する場合の回路状態を示す。スイッチＳＷ１・１３を接点(2)に、スイッチＳＷ２・１４を接点(1)に接続し、ポートＰ１とポートＰ２を直結する。この状態は図７に示されている６ポートコリレータに対応する。この状態で移相器１５の可動部分を始動位置に固定後、検波器１１のＰ３〜Ｐ６の電力を測定し、基準とする。
次に、移相器１５の可動部分を動かしながら、検波器１１のＰ３〜Ｐ６の電力を一周期分測定する。
以上の電力測定値を用いて２ポートＤＵＴ１７のＳ１２測定用の校正パラメータ３Ｔ４，３Ｔ５，３Ｔ６，ｔ３，ｔ４，ｔ５，ｔ６を算出する。
【００１１】
図８は、２ポートＤＵＴ１７のＳ２１測定用の校正パラメータを算出する場合の回路状態を示す。スイッチＳＷ１・１３を接点(1)に、スイッチＳＷ２・１４を接点(2)に接続し、ポートＰ１とポートＰ２を直結する。この状態は、図９に示されている６ポートコリレータに対応する。この状態で移相器１５の可動部分を始動位置に固定後、検波器１１のＰ３〜Ｐ６の電力を測定し、基準とする。
次に、移相器１５の可動部分を動かしながら、検波器１１のＰ３〜Ｐ６の電力を一周期分測定する。
以上の電力測定値を用いて２ポートＤＵＴ１７のＳ２１測定用の校正パラメータ３Ｔ４´，３Ｔ５´，３Ｔ６´，ｔ３´，ｔ４´，ｔ５´，ｔ６´を算出する。
【００１２】
図１０は、２ポートＤＵＴ１７のＳ２２測定用の校正パラメータを算出する場合の回路状態を示す。スイッチＳＷ１・１３を接点(2)に、スイッチＳＷ２・１４を接点(2)に接続し、既知の標準器１２をポートＰ２に接続する。この状態は、図１１に示されている６ポートリフレクトメータに対応する。この状態で移相器１５の可動部分を始動位置に固定後、検波器１１のＰ３〜Ｐ６の電力を測定し、基準とする。
次に、移相器１５の可動部分を動かしながら、検波器１１のＰ３〜Ｐ６の電力を一周期分測定する。
以上の電力測定値を用いて２ポートＤＵＴ１７のＳ２２測定用の校正パラメータ３Ｋ４´，３Ｋ５´，３Ｋ６´，ｋ３´，ｋ４´，ｋ５´，ｋ６´を算出する。
以上述べた手順により、従来の校正方法と比較し、６ポートＶＮＡを簡単かつ高精度に校正することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】６ポートＶＮＡの構成図。
【図２】リフレクトメータ。
【図３】コリレータ。
【図４】Ｓ１１測定用校正回路図。
【図５】Ｓ１１測定用校正回路に対応する６ポートリフレクトメータ。
【図６】Ｓ１２測定用校正回路図。
【図７】Ｓ１２測定用校正回路に対応する６ポートコリレータ。
【図８】Ｓ２１測定用校正回路図。
【図９】Ｓ２１測定用校正回路に対応する６ポートコリレータ。
【図１０】Ｓ２２測定用校正回路図。
【図１１】Ｓ２２測定用校正回路に対応する６ポートリフレクトメータ。
【符号の説明】
【００１４】
１，２，３，４，５，６  ポート１〜ポート６
１１                    検波器
１２                    標準器
１３，１４              スイッチ
１５                    移相器
１６                    ６ポート接合
１７                    ＤＵＴ（２ポート供試デバイス）
１８                    ＤＵＴ（１ポート供試デバイス）
１９，２０，２１        発振源
２２，２３              方向性結合器
２４，２５              無反射終端器
２６                    電力分配器
【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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【図１０】
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【図１１】
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