(57)【要約】【課題】平衡端子対を有する高周波デバイスを正確かつ効率よく測定する。【解決手段】高周波被測定デバイスを測定するための装置は既知の値を有する測定治具と、前記被測デバイスを該測定治具を介して接続し該測定治具で修飾された被測定デバイスの値を測定する測定装置と、前記測定された測定治具で修飾された被測定デバイスの値から前記測定された測定治具の値を差し引いて前記被測定デバイスの値を求める演算手段を備え、前記測定冶具は前記被測定デバイスの平衡端子対に共通モード信号を供給しえる構成である。【選択図】図９
2004354145.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定デバイスを高周波において測定する方法であって、
校正された測定装置を用意する工程と、
該被測定デバイスの端子対と測定装置の測定端子対との間に挿入される一つ以上の変換回路網を有する測定治具を用意する工程と、
該変換回路網の値を測定して格納する工程と、
所望の測定をおこなうために前記被測定デバイスを前記測定治具を介して前記測定装置に接続する工程と、
前記被測定デバイスを所定の動作条件で動作させるために前記測定装置を調整する工程と、
前記調整された測定装置により前記測定治具で修飾された前記被測定デバイスの値を測定する工程と、
前記測定された被測定治具で修飾された被測定デバイスの値から前記測定された変換回路網の値を差し引いて前記被測定デバイスの値を求める工程とを有し、
前記測定冶具は前記被測定デバイスの平衡端子対に共通モード信号を供給しえるようにした、高周波デバイスの測定方法。
【請求項２】
前記測定された被測定デバイスの値を用いて前記被測定デバイスの動作条件を算出し、前記所定の動作条件とを比較する工程をさらに含む請求項１に記載の高周波デバイスの測定方法。
【請求項３】
前記比較結果にもとづいて前記測定装置を再調整する工程をさらに含む請求項２に記載の高周波デバイスの測定方法。
【請求項４】
前記再調整後に再び前記測定治具で修飾された前記被測定デバイスの値を測定する工程繰り返えす工程をさらに含む請求項３に記載の高周波デバイスの測定方法。
【請求項５】
前記変換回路網がハイブリッドを含むことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の高周波デバイスの測定方法。
【請求項６】
前記変換回路網がインピーダンス変換回路網を含むことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の高周波デバイスの測定方法。
【請求項７】
前記変換回路網としてハイブリッドを採用し、前記測定された変換回路網の値及び前記測定治具で修飾された被測定デバイスの値が不平衡Ｓ行列で表現され、前記被測定デバイスの値を求める工程が不平衡Ｓ行列で表現された前記測定された被測定治具で修飾された被測定デバイスの値から前記測定された変換回路網の値を差し引いて、得られた結果をモード変換法により平衡Ｓ行列表現に変えて前記被測定デバイスの値を求めることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の高周波デバイスの測定方法。
【請求項８】
前記変換回路網としてハイブリッドを採用し、前記測定されたハイブリッドの値を平衡Ｓパラメータで表現し、平衡Ｓパラメータで表現された前記測定された被測定治具で修飾された被測定デバイスの値から差し引いて、平衡Ｓパラメータで表現された前記被測定デバイスの値を求めるようにしたことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の高周波デバイスの測定方法。
【請求項９】
高周波被測定デバイスを測定するための装置であって、
既知の値を有する測定治具と、
前記被測デバイスを該測定治具を介して接続し該測定治具で修飾された被測定デバイスの値を測定する測定装置と、
前記測定された測定治具で修飾された被測定デバイスの値から前記測定された測定治具の値を差し引いて前記被測定デバイスの値を求める演算手段を備え、
前記測定冶具は前記被測定デバイスの平衡端子対に共通モード信号を供給しえる構成であることを特徴とする高周波デバイスの測定装置。
【請求項１０】
前記測定治具は、被測定デバイスの平衡２端子対を前記測定装置の不平衡２端子対に変換する変換回路網を備えることを特徴とする請求項９に記載の高周波デバイスの測定装置。
【請求項１１】
前記変換回路網がハイブリッドを含むことを特徴とする請求項１０に記載の高周波デバイスの測定装置。
【請求項１２】
前記測定された被測定デバイスの値を用いて前記被測定デバイスの動作条件を算出して所定の動作条件とを比較する手段をさらに備えた請求項９から請求項１１のいずれかに記載の高周波デバイスの測定装置。
【請求項１３】
前記比較の結果にもとづいて前記測定装置を調整する手段を含む請求項１２に記載の高周波デバイスの測定装置。
【請求項１４】
前記調整後に再び前記測定治具で修飾された前記被測定デバイスの値の測定を繰り返させる手段をさらに備えた請求項１３に記載の高周波デバイスの測定装置。
【請求項１５】
前記変換回路網は  実質的にハイブリッドとインピーダンス変換回路網のみであることを特徴とする請求項１０から請求項１４のいずれかに記載の高周波デバイスの測定装置。
【請求項１６】
前記変換回路網は回路基板に組み込まれていることを特徴とする請求項１０から請求項１５のいずれかに記載の高周波デバイスの測定装置。
【請求項１７】
前記変換回路網が着脱自在であることを特徴とする請求項１６に記載の高周波デバイスの測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品や回路網等の電子デバイスの高周波における測定に関し、特に平衡端子対を有する電子デバイス（以下被測定デバイスあるいは単にＤＵＴと称する。）の各種特性測定を行う測定装置及び方法並びに該測定プログラムを記録した記憶媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電気回路網解析装置に代表される狭帯域測定装置は種種の被測定デバイス即ちＤＵＴの高周波における測定を行う。
図１は４端子対を備える回路網解析装置１２によりＤＵＴ１６Ａを測定する為の測定系統１０の簡略ブロック図である。回路網解析装置１２は本体１２Ａと、該本体１２Ａに電気的に接続された測定端子対の切り替え部１２Ｂとを備える。本体１２Ａは使用者との視覚インタフェースであるディスプレイＶＩと触覚インターフェースであるキーボードＴＩや外部の計算機や周辺装置、測定器を含む他の機器１８と通信するための外部インタフェースＥＩ等を備える。回路網解析装置１２は測定用の端子対ＡＰ１〜ＡＰ４を備え、一般に任意の２端子対間に接続されたＤＵＴのＳパラメータやＴパラメータなどを直接に、あるいは、直接測定結果の演算結果として測定する。なお、図１には端子対が４対の場合を例示したが、１対、２対や８対を有するものや、他の多端子対を有するものもある。２端子対を超える多端子対ＤＵＴを測定する場合は、任意の２端子対間で上記測定を行い、その間該２端子対以外は所定の終端が成されているようにする。ＤＵＴのパラメータの測定値はディスプレイＶＩに表示されたり外部機器１８へ送信されたりし、また、外部機器１８からの反応がさらにディスプレイＶＩや他の外部機器１８‘（不図示）に送信されたりする。
【０００３】
端子対ＡＰ１〜ＡＰ４とＤＵＴ１６Ａ間の接続は後述のように一般に測定治具１６Ｂを介しておこなわれ、測定治具１６Ｂの端子対ＴＰ１〜ＴＰ４のそれぞれは端子対ＡＰ１〜ＡＰ４のそれぞれと直接あるいは同軸線路などの線路群１４で結合されている。したがって、測定治具１６ＢとＤＵＴ１６Ａとの組は回路網解析装置１２に対して、ＤＵＴ１６Ａが測定治具１６Ｂで修飾されているという意味で、修飾されたＤＵＴ即ちＭＤＵＴ１６を与える。なお、線路群１４を測定治具１６Ｂに含めても良い。
【０００４】
さて、初期のＤＵＴは抵抗器、コイルやコンデンサなどの１端子対（ポート）ＤＵＴ、あるいは、伝送回路、濾波器、減衰器や（不平衡）増幅器などの２端子対ＤＵＴが主なものであった。そして、それらＤＵＴは線形等価回路網でモデル化できるもの、即ち、該線形等価回路網の回路定数が信号強度に依存しない、と仮定されていることが多かった。
しかし、近年、電気・電子装置の低コスト、高性能化と多用途化に応じて、ＤＵＴは多機能化、高集積化とディジタル化された部分を含むことになった。そのため、ＤＵＴは多端子対（マルチポート）ＤＵＴであったり、平衡、不平衡部分の混在するＤＵＴであったり、内部に非電気的部分を含むＤＵＴも少なくない状態になってきた。それにつれて、測定装置にはそれら近年のＤＵＴをも高確度、高速、低コストで測定することが求められてきた。
【０００５】
ＤＵＴと測定装置を直接接続してもＤＵＴの満たすべき測定条件が実現されて、所望の確度で簡単かつ低コストの測定をおこなえるのが理想的であるが、それが実現できない場合が多い。それは、測定装置が比較的高価であり、できるだけ多くのＤＵＴに対応できる構成即ち、汎用構成が望ましく個々のＤＵＴに対応するための多くの機能・性能を提供するのが正当化し難い場合が多いからである。例えば，多くの回路網測定装置の測定端子対は、基本的に２対であり、かつ、不平衡端子対である。
【０００６】
多端子対ＤＵＴの測定要求に応じて見かけの入出力端子対の数を増加し、２端子対から４端子対（図１）、８端子対などとした多端子対測定装置が近年市販されるようになった。例えば、アジレント・テクノロジー社から市販されたネットワーク・アナライザであるモデル４３８０Ｓ（８端子対）、Ｅ５０７１Ａ／７１Ｂ（４端子対）などがその例である。略任意の２端子対間でＳパラメータやＴパラメータを測定できる回路網解析装置もある。線形ＤＵＴにおいては、いわゆる「重ね合せの理」が適用できるため、多端子対ＤＵＴの各端子対を所定の終端回路で終端しつつ所要の２端子対間のそれらパラメータを測定することにより、計算により該多端子対ＤＵＴに関する回路網定数を特定できる。測定したＳパラメータやＴパラメータを測定装置自身であるいは外部の機器により所望の加工を施すことが出きる。
【０００７】
個々のＤＵＴの満足すべき測定条件を実現しつつ所望の測定を行なうため、測定治具（測定治具）を中継してＤＵＴと測定装置を接続することが従来からおこなわれている。測定治具はある種のＤＵＴに共通に使えるように標準化してあるものから、特定のＤＵＴに特化されたものまである。測定治具を中継したＤＵＴの測定結果には測定治具の与える影響が含まれ大きな不確かさを有するので、ＤＵＴの回路定数（パラメータ）の値（以下「ＤＵＴの値」と称する。）を得るためには該影響を取り除く必要がある。即ち、ＤＵＴの値に対して測定結果を与える関数が、構成可能な逆関数を与えるようにＤＵＴと測定治具と測定装置とを接続することが必要である。
【０００８】
従来の一つの考え方では測定治具とＤＵＴとの組み合わせを該組み合わせが縦続等価回路網としてモデル化されるように構成する。測定治具は前もって測定し回路パラメータの値（以下「測定治具の値」と称する。）を決定しておく。回路パラメータはＳパラメータやＴパラメータなどで表現され、必要に応じて相互に変換される。前記組み合わせを校正された測定装置により測定し、得られた前記組み合わせの測定結果から、計算により測定治具の値を「取り除き」、ＤＵＴの値を得るわけである。測定システムの回路網モデル上では測定治具の等価回路網部分がその入出力端子対間で短絡除去されるので、上記短絡除去操作はディエンベディング（ｄｅ−ｅｍｂｅｄｄｉｎｇ）として知られている。なお、逆にある基準面において回路を開放して（切断して）、その結果生じた入出力端子対間にある回路網を挿入するこの開放挿入操作をエンベディング（ｅｍｂｅｄｄｉｎｇ）と称している（非特許文献１参照）。これらの操作は多端子対のＤＵＴの測定においても使用できる。
上記操作は内蔵されたあるいは外部の計算手段により、低コストで、容易かつ柔軟に行うことができる。
【０００９】
上記の従来技術により測定治具を用いて多くの線形多端子対ＤＵＴの値を測定することができる。第１の例では、図２に示すように、前もって値付けされた２個のバラン（平衡・不平項変換器）２２，２４のそれぞれを平衡４端子対ＤＵＴ（例えば平衡増幅器）２６Ａの前後に配置して不平衡伝送成分に関する測定をおこなうことができる。このような測定をおこなう場合の図１のＭＤＵＴ１６に相当する部分が図２のＭＤＵＴ２６として示されている。バラン２２，２４が図１の測定治具１６Ｂに相当し、ＤＵＴ２６ＡがＤＵＴ１６Ａに相当している。測定装置は２端子対を有すればよい。バラン２２，２４のそれぞれとＤＵＴ２６Ａとの接続面を規定する黒丸印はＤＵＴの端子対ＤＰ１〜ＤＰ４を示す（後述）。
【００１０】
第２の例では、非特許文献２に記載のように、多端子対の測定装置により非平衡測定を行なって平衡ＤＵＴの値を求めることができる。図３に示すように平衡ＤＵＴ３６Ａでは各平衡端子対の各端子が測定のために不平衡（シングルエンド）端子対ＤＰ１〜ＤＰ４であるとみなされる。ついで実質的に図１の４端子対回路網解析装置１２に直接あるいは線路群を介して接続される。ＤＵＴ３６Ａが線形であれば、ＤＵＴ３６Ａの値が求められる。平衡パラメータ（差動増幅器の差動、共通モード利得など）についても計算により算出される。差動モードの信号と共通モードの信号が混在する混在モードで動作するＤＵＴの場合、差動モード信号端子対と共通モード信号端子対とを有する仮想回路を考えて取り扱う方法は非特許文献３に詳しい。
【００１１】
【非特許文献１】
Ｇｌｅｎｎ  Ｅｌｍｏｒｅ，  ＤＥ−ＥＭＢＥＤＤＥＤ  ＭＥＡＳＵＲＥＭＥＮＴＳ  ＵＳＩＮＧ  ＴＨＥ  ＨＰ  ８５１０  ＭＩＣＲＯＷＡＶＥ  ＮＥＴＷＯＲＫ  ＡＮＡＬＹＺＥＲ，  ＲＦ  ＆  Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ  Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ  ａｎｄ  Ｅｘｈｉｂｉｔｉｏｎ，  Ｈｅｗｌｅｔｔ−Ｐａｃｋａｒｄ，  １９８５
【非特許文献２】
マルチポート・デバイスおよび平衡デバイスの測定について、Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｎｏｔｅ  １３７３−１、アジレント・テクノロジー株式会社、２００２
【非特許文献３】
Ｄ．  Ｅ．  Ｂｏｃｋｌｅｍａｎｎ  ａｎｄ  Ｗ．  Ｒ．  Ｗｉｓｅｎｓｔａｄｔ，  Ｃｏｍｂｉｎｅｄ  Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  ａｎｄ  Ｃｏｍｍｏｎ−ｍｏｄｅ  Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ  Ｐｒａｍｅｔｅｒｓ：  Ｔｈｅｏｒｙ  ａｎｄ  Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ，  ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎ  ｏｎ  Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ  Ｔｈｅｏｒｙ  ａｎｄ  Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ，  Ｃｏｌ．ＭＴＴ−４３，  Ｊｕｌｙ  １９９５
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
上記第１の例では、２端子対の測定装置を用いるので４端子対ＤＵＴを２端子対に縮退させて測定しているため、４端子対ＤＵＴ２６Ａの値を全て求めることが出来ない。また、上記第２の例においても４端子対ＤＵＴ３６Ａの２端子対を平衡駆動する動作条件が実現されない。また、上記第１，第２の例のいずれにおいても、ＤＵＴの端子対に対する終端条件を所望のものとする考えは見当たらない。
【００１３】
したがって、上記従来技術によるＤＵＴの測定では、測定治具からＤＵＴの端子対への平衡接続と不平衡接続の双方を効率的に行って測定することや、該端子対への終端を適切に選択することなどが精密には考慮されていなかった。したがってＤＵＴの実際の動作条件に即した測定が困難であった。特にＤＵＴが、非線形ＤＵＴであるときは、ＤＵＴ端子対の動作条件により測定結果が大きく変動する場合もある。信号レベルが大きい場合におこるＤＵＴの伝達特性の飽和や、閾値動作を内臓するＤＵＴの該閾値近傍での非線形動作に起因するＤＵＴの値の変動などＤＵＴ端子対の動作条件に依存してＤＵＴの値の変動がある。平衡モードかシングルエンドモード（不平衡モード）かで、信号の伝搬路が変化する場合は非線形素子の空間的分布に依存してＤＵＴの値が異なる場合も生じる。非線形素子の効果は、差動増幅器の共通モード利得の測定におけるように、大きな信号の差分として出力される小さな信号においてより大きい傾向がある。
【００１４】
近年、高精度測定が求められるので、ＤＵＴの動作条件をより容易に満足させる系統的方法がもとめられる。また、動作中の回路網内部の一部分をＤＵＴとみなして測定する場合には、動作条件の違いにより、回路網の他の部分への影響も異なるので、回路網全体の動作に変調を来たし、測定そのものが無意味になることもある。
したがって、本願発明が解決すべき課題は、差動あるいは平衡端子対を有するＤＵＴの値を所望の規定動作条件で容易かつ高精度で測定するための装置と方法とを与えることである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明の被測定デバイスを高周波において測定する方法は、校正された測定装置を用意する工程と、該被測定デバイスの端子対と測定装置の測定端子対との間に挿入される一つ以上の変換回路網を有する測定治具を用意する工程と、該変換回路網の値を測定して格納する工程と、所望の測定を行なうために被測定デバイスを前記測定治具を介して測定装置に接続する工程と、前記被測定デバイスを所定の動作条件で動作させるために前記測定装置を調整する工程と、前記調整された測定装置により前記測定治具で修飾された前記被測定デバイスの値を測定する工程と、前記測定された被測定治具で修飾された被測定デバイスの値から前記格納された変換回路網の値を差し引いて前記被測定デバイスの値を求める工程とを備える。そして測定冶具は前記被測定デバイスの平衡端子対に共通モード信号を供給しえる。
【００１６】
上記方法には、さらに前記測定された被測定デバイスの値を用いて前記被測定デバイスの動作条件を算出し、前記所定の動作条件とを比較する工程を含んでも良いし、さらに該比較結果にもとづいて前記測定装置を再調整する工程を含めても良い。再調整後に再び前記測定治具で修飾された前記被測定デバイスの値を測定する工程以降を繰り返しても良い。
【００１７】
変換回路網として１８０°ハイブリッドやハイブリッドバランであるハイブリッドを選択すれば平衡端子対を有するＤＵＴであっても容易にその動作条件を実現して測定が実施できる。さらに、必要ならば、ハイブリッドと測定端子対あるいは被測定デバイスの端子対間にインピーダンス変換回路網を縦続挿入して終端条件を調整し動作条件の実現範囲をひろげてもよい。この場合はハイブリッドとインピーダンス変換回路網が上記変換回路網を縦続挿入する。
【００１８】
変換回路網としてハイブリッドを採用し、前記測定された変換回路網の値及び前記測定治具で修飾された被測定デバイスの値が不平衡Ｔ行列で表現され、前記被測定デバイスの値を求める工程が不平衡Ｔ行列で表現された前記測定された被測定治具で修飾された被測定デバイスの値から前記測定された変換回路網の値を差し引いて、得られた結果をモード変換法により平衡Ｔ行列表現に変えて前記被測定デバイスの値を求めるようにしてもよい。シングルエンドＳ，Ｔ行列やパラメータは不平衡Ｓ、Ｔ行列やパラメ−タであり、混在モードＳ、Ｔ行列やパラメータは平衡Ｓ、Ｔ行列やパラメータである。
【００１９】
あるいは、前記測定されたハイブリッドの値を平衡Ｓパラメータで表現し、平衡Ｓパラメータで表現された前記測定された被測定治具で修飾された被測定デバイスの値から差し引いて、平衡Ｓパラメータで表現された前記被測定デバイスの値を求めるようにして計算負荷を軽減しても良い。
【００２０】
上記の方法を自動的に実行するように測定装置（と外部機器）とをプログラムすることも出来る。また、そのようなプログラムを媒体に記憶しておき、必要に応じて該媒体から呼び出して実行すれば良い。
【００２１】
上記課題を解決するための本発明の高周波被測定デバイスを測定するための装置は、前記既知の値を有する測定治具と、被測デバイスを該測定治具を介して接続し該測定治具で修飾された被測定デバイスの値を測定する測定装置と、前記測定された測定治具で修飾された被測定デバイスの値から前記測定された測定治具の値を差し引いて前記被測定デバイスの値を求める演算手段を備える。そして測定冶具は前記被測定デバイスの平衡端子対に共通モード信号を供給しえる構成である。
【００２２】
上記装置において、前記測定治具は、被測定デバイスの平衡２端子対を前記測定装置の不平衡（シングルエンド）２端子対に変換する変換回路網を備えれば、被測定デバイスの平衡動作条件を実現しやすくなる。そのような変換回路網としてはハイブリッドが好ましい。
【００２３】
さらに前記測定された被測定デバイスの値を用いて前記被測定デバイスの動作条件を算出して所定の動作条件とを比較する手段を備えてもよく、なおさらに前記比較の結果にもとづいて前記測定装置を調整する手段を含めても良い。該調整後に再び前記測定治具で修飾された前記被測定デバイスの値の測定を繰り返させる手段をさらに備えても良い。
【００２４】
ハイブリッドとインピーダンス変換回路網のみの組み合わせを、回路基板に組み込んで標準測定治具を構成すれば、便利である。また、回路基板上に搭載されたハイブリッドとインピーダンス変換回路網を着脱自在にすれば、多くのＤＵＴを測定するのに便利である。さらに、ハイブリッドとインピーダンス変換回路網の幾つかを別の回路素子や伝送線路に置き換えるのもまた多くのＤＵＴを測定するのに便利である。
【００２５】
【発明の実施の形態】
本願発明を容易に理解するために以下において幾つかの測定系を取り上げる。これらの測定系は単なる例示であり、本発明をこの測定系のみに限定するものではない。
【００２６】
先ず図４を参照して行列表現したＳパラメータ（以下「Ｓ行列」と称する。）と行列表現したＴパラメータ（以下「Ｔ行列」と称する。）を説明する。同一回路網に対して、Ｓ行列とＴ行列とは相互に変換可能である。図４において、回路網Ｎ１は端子対Ｐ１，Ｐ２を有し，入射波ａ１，ａ２と反射波ｂ１，ｂ２が生じている。入射波ａ１，ａ２と反射波ｂ１，ｂ２とからＳ行列Ｓ１やＴ行列Ｔ１が定められる。同様に、回路網Ｎ２は端子対Ｐ３，Ｐ４を有し，入射波ａ３，ａ４と反射波ｂ３，ｂ４が生じている。入射波ａ３，ａ４と反射波ｂ３，ｂ４とからＴ行列Ｔ２が定められる。
【００２７】
端子対Ｐ３と端子対Ｐ２が結合されており、端子対Ｐ１，Ｐ４が測定装置の校正された端子対（図１におけるＡＰ１−ＡＰ４やＴＰ１−ＴＰ４）に接続され、入射波ａ１，ａ４と反射波ｂ１，ｂ４とからＳ行列ＳＭが求められ、測定装置や外部計算機によりＳＭからＴ行列ＴＭが計算で定められる。行列Ｔ１が既知であれば、縦続回路網のＴ行列は各要素回路網のＴ行列の積となるので、ＴＭを知って回路網Ｎ２のＴ行列Ｔ２がＴ２＝Ｉ（Ｔ１）・ＴＭと求められ、所望によりさらにＳ行列Ｓ２が求められる。ただし、Ｉ（Ｔ１）は行列Ｔ１の逆行列である。ここにＳ行列ＳＭやＴ行列ＴＭは回路網Ｎ１で修飾された回路網Ｎ２の値の一種といえる。
【００２８】
上記の関係式は、入射波ａ１〜ａ４と反射波ｂ１〜ｂ４とのそれぞれが多数の入射波や、反射波の配列である縦ベクトルであっても同様に成り立つ。図５には回路網Ｎ１が４端子対Ｐ１〜Ｐ４を有する場合を示す（端子対の名称が異なることに注意）。
回路網Ｎ１のＴ行列ＴＵの定義式が図に示されている。
【００２９】
回路網Ｎ１が差動増幅器のように差動モード信号と共通モード信号の双方を受け入れる平衡回路網であるとすると、図５の回路網Ｎ１は図６に示す仮想回路網ＶＮ１としてモデル化することも出きる。すなわちモード変換される。仮想端子対ＶＤＰ１、ＶＤＰ２には差動モード信号波（入射波ａｄ１、ａｄ２と反射波ｂｄ１、ｂｄ２）のみが生じ、仮想端子対ＶＣＰ１、ＶＣＰ２には共通モード信号波（入射波ａｃ１、ａｃ２と反射波ｂｃ１、ｂｃ２）のみが生じる。（入射波ａ１、ａ２と反射波ｂ１、ｂ２）と（入射波ａｄ１、ａｃ１と反射波ｂｄ１、ｂｃ１）とは変換行列Ｆにより結びつけられている。（入射波ａ３、ａ４と反射波ｂ３、ｂ４）と（入射波ａｄ２、ａｃ２と反射波ｂｄ２、ｂｃ２）とも変換行列Ｆにより結びつけられている。したがって、仮想回路網ＶＮ１のＴ行列ＴＢが図５に関連して得られたＴ行列ＴＵからＴＢ＝Ｆ・ＴＵ・Ｉ（Ｆ）として求まる。ＴＢは２仮想端子対ＶＤＰ１、ＶＣＰ１と２仮想端子対ＶＤＰ１、ＶＣＰ１間を信号が伝送し、それら２仮想端子対で他の回路網に縦続する仮想回路網ＶＮ１として求められている。
【００３０】
以上のようにモデル化できるものの、前記したように従来は実際に上記のような駆動を行う測定治具は見出せなかった。本発明における測定治具を構成するための回路網を以下に説明する。しかし、以下に説明する回路網のみが本発明で使用できるというのではなく、種種の別の回路網が使用できることに注意すべきである。
【００３１】
図７は本発明で使用して便利なハイブリッド７０と称される線形回路網を示す。端子対７１は差動モード端子対ＤＭＰであり、この端子対に生じた信号は、同様に終端された端子対７３，７４に１８０°位相が異なる（逆相で）同レベルの出力を生じる。一方、端子対７２は共通モード端子対ＣＭＰであり、この端子対に生じた信号は、互いに同様に終端された端子対７３，７４に０°位相が異なる（同相で）同レベルの信号出力を生じる。端子対７１，７２の双方に信号が生じた場合は、端子対７１，７２のそれぞれ生じた信号が与える信号の重ね合わせが端子対７３，７４に生じる。以下の説明においてハイブリッド７０と同じ動作をする回路網にはＨの文字を付し、そのＴ行列はこれをＴＨとする。種々の製品が市販されており、Ｍｉｎｉ−Ｃｉｒｃｕｉｔ  の２−Ｗａｙ−０°／１８０°ハイブリッドや薄膜ハイブリッドなど周波数帯域に応じて使い分けできる。
【００３２】
図８にはさらに別の回路網８０が示してある。回路網８０はインピーダンス変換回路網８０であり、端子対８１に接続される回路網をみたときのインピーダンスと端子対８１に接続される回路網をみたときのインピーダンス整合させるためのものである。一般に、５０Ω、７５Ω、２５Ω、１５０Ωなどの回路網の特性インピーダンスを整合させる場合が多いが，他のインピーダンスについて整合させることもできるように構成し得る。巻数が異なる１次、２次巻き線を有する変成器はごくありふれたインピーダンス整合装置であり、また、ＬＣ共振を用いる直列コンデンサと並列インダクタンスを備えた逆Ｌ型狭帯域のインピーダンス整合回路もある。これらの整合回路もここでいうインピーダンス変換回路網に含まれる。そこで、以下の説明においてインピーダンス変換回路網８０と同じ動作をする回路網にはＺの文字を付し、そのＴ行列はこれをＴＺとする。複数のインピーダンス変換回路網８０を並列して用いる場合はそれら全体を一つのインピーダンス変換回路網として考えるのが便利である。例えば、ハイブリッドＨの一方の２端子対にそれぞれ１つづつ接続される場合などである。
【００３３】
図９は、図１の回路網解析装置１２の動作様式を本発明に即して変更した回路網解析装置９２によりＤＵＴ９６Ａを測定する為の測定系統９６の簡略ブロック図である。本発明の測定装置は従来技術による測定装置を適宜プログラムして使用できる。測定装置としては種々の市販製品が使えるが、アジレント・テクノロジー株式会社のＥ５０７１Ｂには不平衡Ｓ行列を平衡Ｓ行列に変換する機能や、４端子対回路網のディエンベディング（差し引き）機能（Ｓ⇔Ｔ変換も含む）が内臓されており公的である。端子対ＡＰ１〜ＡＰ４とＤＵＴ９６Ａ間の接続は後述のように測定治具９６Ｂを介しておこなわれ、測定治具９６Ｂの端子対ＴＰ１〜ＴＰ４のそれぞれは端子対ＡＰ１〜ＡＰ４のそれぞれと直接あるいは同軸線路などの線路群１４で結合されている。
【００３４】
この実施例では、ＤＵＴ９６Ａは本発明の理解に好適な平衡増幅器９６Ａであり、測定治具９６Ｂはハイブリッド９２、９４を主要構成要素としている。
平衡増幅器９６Ａの差動モード動作の測定は端子対ＴＰ２を終端して端子対ＴＰ１から信号を入力することでハイブリッド９２により平衡増幅器９６Ａの入力端子対を差動（逆相）駆動する。該差動駆動に応じて平衡増幅器９６Ａの出力にして生じた信号はハイブリッド９４で変換されて和出力はが端子対ＴＰ３にまた差出力が端子対ＴＰ４に現れる。
同様に、平衡増幅器９６Ａの共通モード動作の測定は端子対ＴＰ１を終端して端子対ＴＰ２から信号を入力することでハイブリッド９２により平衡増幅器９６Ａの入力端子対を共通（同相）駆動する。該共通駆動に応じて平衡増幅器９６Ａの出力にして生じた信号はハイブリッド９２ハイブリッド９４で変換されて和出力は端子対ＴＰ３にまた差出力が端子対ＴＰ４に現れる。
【００３５】
ハイブリッド９２，９４のＴ行列をＴＨ１、ＴＨ２、平衡増幅器９６ＡのＴ行列をＴＸ、測定された（治具により修飾されたＤＵＴの値である）Ｔ行列ＴＭとすれば、ＴＭ＝ＴＨ１・ＴＸ・Ｉ（ＴＨ２）であり、ＴＸ＝Ｉ（ＴＨ１）・  ＴＭ・ＴＨ２と求まる、すなわち行列ＴＭから行列ＴＨ１、ＴＨ２差し引きであるディエンベヂングがおこなわれる。Ｔ行列として上記仮想回路網モデルにおけるものを使用すれば、結果が直ぐに得られるから便利である。
【００３６】
本発明のこの実施例では共通駆動時に平衡増幅器９６Ａの両入力端子対に同じに同じ信号が印加されるので、共通モード除去比の測定が定義どおり行われる。端子対ＴＰ２への入射波と端子対ＴＰ４の反射波の比率に相当する共通モード除去比が得られる。特に、平衡増幅器を大信号駆動して利得低下を来たす非線形領域での測定では、測定信号の印加方法によりＤＵＴの測定値が大きく変動するので本発明の方法の有効性が理解されるであろう。図１１に示す回路により定義どおりの測定をおこなった結果と、本発明のこの実施例の結果は良く符合し、従来困難であった測定（特に共通モード除去比）の測定に顕著な効果をもたらした。
【００３７】
図１１には平衡増幅器１１６Ａの測定をおこなう測定系統１１０をしめす。信号発生器１１１，１１２は制御装置１１５によって一方が他方に位相ロックされて、平衡増幅器１１６Ａの入力端子対ＤＰ１，ＤＰ２に同相あるいは逆相の、同一周波数、同一レベルの信号を入力する。高周波電力計等の測定装置１１７は平衡増幅器１１６Ａの出力端子対に接続され出力電力等の出力を測定する狭帯域測定そうちである。平衡増幅器１１６Ａの入力端子対ＤＰ１，ＤＰ２に同相信号を入力して出力の差動モード信号を測定すれば定義どおりの共通（同相）モード除去比が得られる。
【００３８】
図１０はＤＵＴ１０６Ａを測定治具１０６Ｂを介して測定する場合に便利な測定系統を示す。測定治具１０６Ｂの左端に図１の回路網解析装置９２の校正された参照面ＴＲＰがあり、多数の便利な治具の構成要素の端子対が整列している。一方測定治具１０６Ｂの右端にはＤＵＴ１０６Ａとの接続おための参照面ＤＲＰがあり、ここにも多数の便利な治具要素の端子対が整列している。参照面ＤＲＰの右側が測定されるＤＵＴ１０６Ａである。参照面ＴＲＰと参照面ＤＲＰとの間が測定される測定治具１０６Ｂである。測定治具１０６Ｂの測定はＤＵＴの測定の前後いつでもおこなえるが、前もって行い、ＤＵＴの測定に必要な計算を行う装置に格納しておくのが便利である。図においてＨを付した構成要素は前記ハイブリッドであり、Ｚを付した構成要素は前記インピーダンス変換回路網である。なお、同じ符号を付した構成要素は全て同一にもできるし、別にも出きる。さらに、別の構成要素を追加してもよい。それでも、ハイブリッドとインピーダンス変換回路網の図示の組み合わせで多くの測定が出きるのであり、そのように回路基板等を用いて纏まった測定治具を構成することは価値がある。また、構成要素を着脱自在とし、別の構成要素と差し替えたり、伝送線１０８で置き換えたり出きれば便利である。これら着脱には、半田ずけ、圧着、圧接など多様な方法が試みられてよい。
【００３９】
本発明の１実施例である被測定デバイスを高周波において測定する方法について図１３のフローチャート２００を参照して以下に説明する。
まずブロック２０２において校正された測定装置を用意し、該被測定デバイスの端子対と測定装置の測定端子対との間に挿入される一つ以上の変換回路網を有する測定治具を用意する。ついでブロック２０４において該変換回路網の値を測定して格納する。つぎにブロック２０６において、所望の測定をおこなうために前記被測定デバイスを前記測定治具を介して前記測定装置に接続する。ブロック２０８において前記被測定デバイスを所定の動作条件で動作させるために前記測定装置を調整する。ブロック２１０では前記調整された測定装置により前記測定治具で修飾された前記被測定デバイスの値を測定する。ブロック２１２では前記測定された被測定治具で修飾された被測定デバイスの値から前記測定された変換回路網の値を差し引いて前記被測定デバイスの値を求める。すなわち、ディエンベディングをおこなう。必要ならブロック２１４では前記測定された被測定デバイスの値を用いて（すなわちエンベディングし）前記被測定デバイスの動作条件を算出し、ブロック２１６において前記所定の動作条件とを比較し、許容範囲内かどうかを判定する。判定結果が「許容範囲内」と満足すべき（Ｙ）であれば終了する。判定結果が「許容範囲外」と不満足（Ｎ）であればブロック２０８に戻って、前記比較結果にもとづいて前記測定装置を再調整する。
【００４０】
前記再調整後に再び前記測定治具で修飾された前記被測定デバイスの値を測定するブロック２０８からブロック２１６の工程は所望により繰り返えしてもよい。
【００４１】
上述した実施形態およびその変形例は、特許請求の範囲に記載した本発明の説明のための一実施形態にすぎず、特許請求の範囲で示した権利範囲内において種々の変形を行うことができることは、当業者にとって明らかである。
【００４２】
最後に、本発明の実施態様の一部をまとめて示す。
【００４３】
（実施態様１）
被測定デバイスを高周波において測定する方法であって、
校正された測定装置を用意する工程と、
該被測定デバイスの端子対と測定装置の測定端子対との間に挿入される一つ以上の変換回路網を有する測定治具を用意する工程と、
該変換回路網の値を測定して格納する工程と、
所望の測定をおこなうために前記被測定デバイスを前記測定治具を介して前記測定装置に接続する工程と、
前記被測定デバイスを所定の動作条件で動作させるために前記測定装置を調整する工程と、
前記調整された測定装置により前記測定治具で修飾された前記被測定デバイスの値を測定する工程と、
前記測定された被測定治具で修飾された被測定デバイスの値から前記測定された変換回路網の値を差し引いて前記被測定デバイスの値を求める工程とを有し、
前記測定冶具は前記被測定デバイスの平衡端子対に共通モード信号を供給しえるようにした、高周波デバイスの測定方法。
【００４４】
（実施態様２）
前記測定された被測定デバイスの値を用いて前記被測定デバイスの動作条件を算出し、前記所定の動作条件とを比較する工程をさらに含む実施態様１に記載の高周波デバイスの測定方法。
【００４５】
（実施態様３）
前記比較結果にもとづいて前記測定装置を再調整する工程をさらに含む実施態様２に記載の高周波デバイスの測定方法。
【００４６】
（実施態様４）
前記再調整後に再び前記測定治具で修飾された前記被測定デバイスの値を測定する工程繰り返えす工程をさらに含む実施態様３に記載の高周波デバイスの測定方法。
【００４７】
（実施態様５）
前記変換回路網がハイブリッドを含むことを特徴とする実施態様１から実施態様４のいずれかに記載の高周波デバイスの測定方法。
【００４８】
（実施態様６）
前記変換回路網がインピーダンス変換回路網を含むことを特徴とする実施態様１から実施態様５のいずれかに記載の高周波デバイスの測定方法。
【００４９】
（実施態様７）
前記変換回路網としてハイブリッドを採用し、前記測定された変換回路網の値及び前記測定治具で修飾された被測定デバイスの値が不平衡Ｓ行列で表現され、前記被測定デバイスの値を求める工程が不平衡Ｓ行列で表現された前記測定された被測定治具で修飾された被測定デバイスの値から前記測定された変換回路網の値を差し引いて、得られた結果をモード変換法により平衡Ｓ行列表現に変えて前記被測定デバイスの値を求めることを特徴とする実施態様１から実施態様４のいずれかに記載の高周波デバイスの測定方法。
【００５０】
（実施態様８）
前記変換回路網としてハイブリッドを採用し、前記測定されたハイブリッドの値を平衡Ｓパラメータで表現し、平衡Ｓパラメータで表現された前記測定された被測定治具で修飾された被測定デバイスの値から差し引いて、平衡Ｓパラメータで表現された前記被測定デバイスの値を求めるようにしたことを特徴とする実施態様１から実施態様４のいずれかに記載の高周波デバイスの測定方法。
【００５１】
（実施態様９）
前記変換回路網としてハイブリッドを採用し、前記測定された変換回路網の値及び前記測定治具で修飾された被測定デバイスの値が不平衡Ｔ行列で表現され、前記被測定デバイスの値を求める工程が不平衡Ｔ行列で表現された前記測定された被測定治具で修飾された被測定デバイスの値から前記測定された変換回路網の値を差し引いて、得られた結果をモード変換法により平衡Ｔ行列表現に変えて前記被測定デバイスの値を求めることを特徴とする実施態様１から実施態様４のいずれかに記載の高周波デバイスの測定方法。
【００５２】
（実施態様１０）
前記変換回路網としてハイブリッドを採用し、前記測定されたハイブリッドの値を平衡Ｔパラメータで表現し、平衡Ｔパラメータで表現された前記測定された被測定治具で修飾された被測定デバイスの値から差し引いて、平衡Ｔパラメータで表現された前記被測定デバイスの値を求めるようにしたことを特徴とする実施態様１から実施態様４のいずれかに記載の高周波デバイスの測定方法。
【００５３】
（実施態様１１）
高周波被測定デバイスを測定するための装置であって、
既知の値を有する測定治具と、
前記被測デバイスを該測定治具を介して接続し該測定治具で修飾された被測定デバイスの値を測定する測定装置と、
前記測定された測定治具で修飾された被測定デバイスの値から前記測定された測定治具の値を差し引いて前記被測定デバイスの値を求める演算手段を備え、
前記測定冶具は前記被測定デバイスの平衡端子対に共通モード信号を供給しえる構成であることを特徴とする高周波デバイスの測定装置。
【００５４】
（実施態様１２）
前記測定治具は、被測定デバイスの平衡２端子対を前記測定装置の不平衡２端子対に変換する変換回路網を備えることを特徴とする実施態様１１に記載の高周波デバイスの測定装置。
【００５５】
（実施態様１３）
前記変換回路網がハイブリッドを含むことを特徴とする実施態様１２に記載の高周波デバイスの測定装置。
【００５６】
（実施態様１４）
前記測定された被測定デバイスの値を用いて前記被測定デバイスの動作条件を算出して所定の動作条件とを比較する手段をさらに備えた実施態様１１から実施態様１３のいずれかに記載の高周波デバイスの測定装置。
【００５７】
（実施態様１５）
前記比較の結果にもとづいて前記測定装置を調整する手段を含む実施態様１４に記載の高周波デバイスの測定装置。
【００５８】
（実施態様１６）
前記調整後に再び前記測定治具で修飾された前記被測定デバイスの値の測定を繰り返させる手段をさらに備えた実施態様１５に記載の高周波デバイスの測定装置。
【００５９】
（実施態様１７）
前記変換回路網は  実質的にハイブリッドとインピーダンス変換回路網のみであることを特徴とする実施態様１２から実施態様１６のいずれかに記載の高周波デバイスの測定装置。
【００６０】
（実施態様１８）
前記変換回路網は回路基板に組み込まれていることを特徴とする実施態様１２から実施態様１７のいずれかに記載の高周波デバイスの測定装置。
【００６１】
（実施態様１９）
前記変換回路網が着脱自在であることを特徴とする実施態様１８に記載の高周波デバイスの測定装置。
【００６２】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の実施により、平衡端子対を含む平衡部分と不平衡部分とを含む回路網の大部分を効率的かつ正確に測定できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】４端子対を備える回路網解析装置によりＤＵＴを測定する為の測定系統の簡略ブロック図である。
【図２】従来技術により、２個のバラン（平衡・不平衡平項変換器）を使って平衡４端子対ＤＵＴ（例えば平衡増幅器）測定する為の系統の簡略ブロック図である。
【図３】別の従来技術より測定される平衡ＤＵＴを示す図である。
【図４】Ｓパラメータ（以下「Ｓ行列」と称する。）と行列表現したＴパラメータ（以下「Ｔ行列」と称する。）とを説明するための説明図である。
【図５】４端子対を有する回路網Ｎ１を説明する為の説明図である。
【図６】ＤＵＴである回路網の混在モード動作を記述するための仮想回路網モデルを説明するための野説明図である。
【図７】本発明で使用して便利なハイブリッドを示す図である。
【図８】本発明で使用して便利なインピーダンス変換回路網をしめす図である。
【図９】本発明に基づいて回路網解析装置により平衡増幅器を測定するための測定治具とＤＵＴの構成を示す簡略ブロック図である。
【図１０】本発明に基づいて回路網解析装置によりＤＵＴを測定するための測定治具とＤＵＴの構成を示す簡略ブロック図である。
【図１１】本発明の１実施例の平衡増幅器の測定を検証する為の測定系統の概略ブロック図である。
【図１２】本発明の１実施例の方法のフローチャートである。
【符号の説明】
１２，９２        回路網解析装置
９６Ａ          被測定デバイス（平衡増幅器）
９６Ｂ          測定冶具
９２，９２      ハイブリッド
ＡＰ１〜ＡＰ４  回路網解析装置の測定端子対
ＴＰ１〜ＴＰ４  測定治具９６Ｂの端子
【図１】
2004354145.tif 000003
【図２】
2004354145.tif 000004
【図３】
2004354145.tif 000005
【図４】
2004354145.tif 000006
【図５】
2004354145.tif 000007
【図６】
2004354145.tif 000008
【図７】
2004354145.tif 000009
【図８】
2004354145.tif 000010
【図９】
2004354145.tif 000011
【図１０】
2004354145.tif 000012
【図１１】
2004354145.tif 000013
【図１２】
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