(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１マッチングパッド、第２マッチングパッドおよび第３マッチングパッドを備え、それらすべてのマッチングパッドは少なくとも３つの抵抗器を有し、前記少なくとも３つの抵抗器はＴ字形状に配列され、
前記第２マッチングパッドの第２抵抗器は前記第１マッチングパッドの第２抵抗器に接続され、前記第３マッチングパッドの第３抵抗器は前記第１マッチングパッドの第３抵抗器に接続され、
前記第２マッチングパッドの第１抵抗器および前記第３マッチングパッドの第１抵抗器は、エレメントの２つの信号入力にそれぞれ接続され、前記エレメントは、前記２つの信号入力においてコモンモード成分を抑制するように構成され、
前記第１マッチングパッドの前記第１抵抗器は信号生成器に接続され、
前記第３マッチングパッドの第２抵抗器は被試験装置に接続される、
ことを特徴とする測定ブリッジ。
【請求項２】
前記第２マッチングパッドの第３抵抗器はキャリブレーション標準に接続される、ことを特徴とする請求項１に記載の測定ブリッジ。
【請求項３】
前記エレメントはバランまたは差動アンプである、ことを特徴とする請求項２に記載の測定ブリッジ。
【請求項４】
前記第１マッチングパッドの前記第２抵抗器は第１等価抵抗器を形成するべく前記第２マッチングパッドの前記第２抵抗器と組み合わされ、および／または、前記第１マッチングパッドの前記第３抵抗器は第２等価抵抗器を形成するべく前記第３マッチングパッドの前記第３抵抗器と組み合わされる、ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の測定ブリッジ。
【請求項５】
前記第１、第２、第３マッチングパッドの前記第１、第２、第３抵抗器は基板上の薄膜抵抗層として形成され、および／または、前記基板はセラミックまたは石英基板である、ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の測定ブリッジ。
【請求項６】
前記キャリブレーション標準は前記基板上の少なくともひとつの薄膜抵抗層によって形成され、および／または、前記薄膜抵抗層として実現される少なくともひとつの前記キャリブレーション標準を前記第２マッチングパッドに接続するコンダクタ配線が前記キャリブレーション標準の方向に面した端部にＶ字形リセスを与え、当該リセスは容量散乱場を減少させ、および／または、前記測定ブリッジは第１コネクタを与え、前記第１コネクタを通じて前記第２マッチングパッドが分離したキャリブレーション標準に接続され、前記第１コネクタは第２コネクタと同じ電気的特性を与え、前記第２コネクタは前記第３マッチングパッドを前記被試験装置に接続する、ことを特徴とする請求項２に記載の測定ブリッジ。
【請求項７】
前記第３マッチングパッドの前記第２抵抗器に接続されたバイアスユニットと、
前記第２マッチングパッドの前記第３抵抗器に接続されたダミーバイアスユニットと
をさらに備え、
前記ダミーバイアスユニットは前記バイアスユニットと対称となるように同様な構成を有する、ことを特徴とする請求項２または３に記載の測定ブリッジ。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか一項に記載の測定ブリッジのエレメントとしてのバランであって、
第１部分を備え、
前記第１部分は基板を有し、前記基板の上側には第１信号配線および少なくともひとつの第２信号配線が配設され、前記基板の下側には前記信号配線の下に薄膜抵抗層が埋設されている、ことを特徴とするバラン。
【請求項９】
第２部分をさらに備え、
前記第２部分は同軸配線を与え、前記同軸配線の内側コンダクタは前記第１信号配線に接続され、前記同軸配線の外側コンダクタは前記同軸配線の第１端部において前記第２信号配線に接続され、
少なくともひとつのフェライトが前記同軸配線を包囲する、ことを特徴とする請求項８に記載のバラン。
【請求項１０】
前記第１信号配線および前記第２信号配線は互いに近接して配置され、および／または、前記基板はセラミックまたは石英基板である、ことを特徴とする請求項８または９に記載のバラン。
【請求項１１】
前記薄膜抵抗層は、当該薄膜抵抗層を２つの互いに分離した薄膜抵抗層に分割するＤＧＳ構造を与え、前記ＤＧＳ構造の幅は使用される基板材料およびカバーされるべき周波数レンジと整合し、前記ＤＧＳ構造は、前記基板の下側で２つの信号配線の間に直接設けられる、ことを特徴とする請求項８から１０のいずれか一項に記載のバラン。
【請求項１２】
前記同軸配線の前記外側コンダクタは第２端部において接地基準に接続され、および／または前記バランは補償配線を与え、前記外側コンダクタの前記第１端部は前記第１信号配線に接続され、および／または、補償配線がワイヤである、ことを特徴とする請求項９に記載のバラン。
【請求項１３】
前記補償配線および前記同軸配線はともに、前記少なくともひとつのフェライトの少なくともひとつの第１フェライトによって包囲され、または、
前記補償配線は前記少なくともひとつのフェライトの少なくともひとつの他のフェライトによって包囲され、前記少なくともひとつの他のフェライトは前記少なくともひとつの第１フェライトと同じ性質を有し、および／または、前記補償配線は第２端部において前記接地基準に接続されている、ことを特徴とする請求項１２に記載のバラン。
【請求項１４】
前記第１部分から離れた前記同軸配線の端部は第１カップコアに接続され、前記第１カップコアはフェライト内で巻かれた同軸配線を有し、または、前記同軸配線は前記第１カップコア内で巻かれた同軸配線であり、および／または、前記補償配線は第２カップコアに接続され、
前記第２カップコアはフェライト内で巻かれた配線を有し、または、前記補償配線は前記第２カップコア内で巻かれており、
前記第２カップコアは前記第１カップコアと同一の電気的特性を与える、ことを特徴とする請求項１２または１３に記載のバラン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、例えば、被試験装置に励起信号を供給し、同時に被試験装置の反射を電子測定装置に供給するためのネットワーク分析装置に使用される測定ブリッジに関し、また、当該測定ブリッジ内に挿入されるバランに関する。当該測定ブリッジは非常に広帯域を与える。
【背景技術】
【０００２】
また、被試験装置の反射を調査することに加え、測定ブリッジは被試験装置（ＤＵＴ）の送信特性をより精確に調査するのに使用される。この場合、被試験装置の第１接続端子はネットワーク分析装置の第１ポートに接続され、被試験装置の第２接続端子はネットワーク分析装置の第２ポートに接続される。励起信号は、ネットワーク分析装置内で生成され、その第１接続端子で被試験装置に供給される。被試験装置によって送信される信号は例えば第２接続端子で出力され、ネットワーク分析装置の第２ポートに供給される。この第２ポートも、電子測定装置に送信された信号を供給するために測定ブリッジに接続される。好適には、測定ブリッジは、振幅および位相に応じて信号を測定する。この文脈において、使用可能な周波数範囲の帯域ができるだけ広いことが重要である、したがって数十年間にわたって、低周波および高周波で高い指向性を与える測定ブリッジが要求されてきた。広帯域に対して使用される測定ブリッジは、特許文献ＤＥ１０２００６００５０４０Ａ１に記載されている。この測定ブリッジは、低周波レンジ用のレジスタブリッジおよび高周波レンジ用のハイブリッドカプラーを有し、２つのユニット間を切り替えるスイッチが設けられている。ＤＥ１０２００６００５０４０Ａ１は、異なる周波数に対して、異なる成分を使用する結果、測定ブリッジの構造が複雑となり、かつ、大規模なキャリブレーションルーチンの実行が必要であるため、不利である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
したがって、本願発明の目的は、製造がより単純でかつ非常に広帯域にわたって動作可能である測定ブリッジを与えることと、当該測定ブリッジで使用されるバランを与えることである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
この目的は、請求項１によって特徴づけられる測定ブリッジ、および、請求項８に記載の測定ブリッジで使用されるバランによって達成される。本願発明に従う測定ブリッジおよびバランのさらなる利点は、独立項で特定される。
【０００５】
本願発明にかかる測定ブリッジは、第１マッチングパッド、第２マッチングパッドおよび第３マッチングパッドを有し、それらすべてのマッチングパッドは少なくとも３つのレジスタを有し、少なくとも３つのレジスタはＴ字形状に配列され、第２マッチングパッドの第２レジスタは第１マッチングパッドの第２レジスタに接続され、第３マッチングパッドの第３レジスタは第１マッチングパッドの第３レジスタに接続され、第３マッチングパッドの第２レジスタは被試験装置に接続されることを特徴とする。
【０００６】
Ｔ字形状に配置された少なくとも３つのレジスタを有する３つの対称的なマッチングパッドが使用されている点が有利である。結果として、平衡測定ブリッジの場合、コモンモード信号のみが２つのマッチングパッドの出力に存在することになる。
【０００７】
第２マッチングパッドの第３レジスタがキャリブレーション標準に接続された場合、および、第２および第３マッチングパッドの第１レジスタが、両信号入力においてコモンモード成分を抑制するエレメントの信号入力に接続される場合、本願発明にかかる測定ブリッジのさらなる利点が達成される。ここで、第２および第３マッチングパッドの出力において当該エレメントに信号が供給されることが特に有利である。その場合、測定ブリッジは平衡となり、当該エレメントの出力において電圧は測定されない。測定ブリッジが平衡でない場合、さらにオッドモード信号がコモンモード信号に重なり、当該エレメントによって抑制することができず、エレメントの出力において測定される。これは、被試験装置の終端インピーダンスがキャリブレーション標準の終端インピーダンスと異なる場合に該当する。
【０００８】
また、第１、第２、第３マッチングパッドのレジスタが、セラミック、石英または他のキャリア材料からなる基板上の薄膜抵抗として実装される場合において、本願発明にかかる測定ブリッジのさらなる利点が達成される。これらのレジスタはレーザによって正確な公称値にトリミング可能であり、同時に、個別に形成する場合に比べ、寄生容量およびレジスタのインダクタンスを最小に制限可能である。
【０００９】
また、本願発明にかかる測定ブリッジは、第３マッチングパッドの第２レジスタに接続されるバイアスユニット、第２マッチングパッドの第３レジスタに接続されるダミーバイアスユニットを有し、ダミーバイアスユニットがバイアスユニットと同様に測定ブリッジに対して影響を及ぼし、その結果、測定ブリッジが対称的な方法で構成される場合に、特に有利である。この文脈において、動作のためにバイアスを必要とする被試験装置がこの測定ブリッジによって試験可能である点で特に有利である。したがって、被試験装置方向の配線ブランチはキャリブレーション標準への配線ブランチと同じ電気的特性を与える。好適には、ダミーバイアスユニットは同じコンポーネントを有するが、必ずしもバイアスを印加しなくてもよい点で異なる。
【００１０】
また、コモンモード成分を抑制するエレメントが本願発明に従うバランによって測定ブリッジ内に形成される。バランは、第１部分を有する。当該第１部分は、上側に第１信号配線および少なくともひとつの第２信号配線がガイドされ、かつ、下側に信号配線の下に薄膜抵抗層が埋設された基板を含む。この文脈において、信号配線の直下に埋設されたこの薄膜抵抗層は、コモンモード成分がオッドモード成分よりも強く減衰されることを保証する。このように構成されたバランは非常に高い周波数までの動作に適している。
【００１１】
さらに、本願発明にかかるバランは第２部分を有する。当該第２部分は、同軸配線を与える。同軸配線の内側コンダクタは第１信号配線に接続され、同軸配線の外側コンダクタは同軸配線の第１端部において第２信号配線に接続される。少なくともひとつの第１フェライトは同軸配線を包囲する。同軸配線を包囲するこのフェライトを使用することで、非常に低周波においてもコモンモードの成分を抑制することができる。
【００１２】
また、薄膜抵抗層が第１部分においてＤＧＳ（Ｄｅｆｅｃｔｉｖｅ  Ｇｒｏｕｎｄ  Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）構造を与え、薄膜抵抗層が２つの互いに分離する薄膜抵抗層に分割される場合において、ＤＧＳ構造の幅が使用される基板材料に対応して最適化され、ＤＧＳ構造は基板の下側において２つの信号配線の間に直接形成されることにより、本願発明にかかるバランの利点が達成される。このＤＧＳ構造はオッドモード信号がコモンモード信号よりかなり弱く減衰されており、その結果、バランのコモンモード抑制が増加する点で有利である。
【００１３】
同軸配線の外側コンダクタが第２端部において接地基準に接続され、および／または、バランが好適にワイヤから構成される補償配線を与え、補償配線の第１端部が第１信号配線に接続される場合に、本願発明にかかるバランのさらなる利点が達成される。
【００１４】
この補償配線は内側コンダクタのハウジング接地に対するインダクタンスが外側コンダクタのものと同じに見えることを保証する。したがって、被試験装置の終端インピーダンスがキャリブレーション標準の終端インピーダンスと等しい場合、低周波でもブリッジは平衡となる。
【００１５】
最後に、第１カップコアがフェライト内で巻かれた同軸配線を有し、バランの第１部分から離れた同軸配線の端部が第１カップコアに接続される場合、および／または、補償配線が第２カップコアに接続され、第２カップコアがフェライト内で巻かれた配線、特にワイヤを有し、第２カップコアが第１カップコアと同じ電気的特性を与える場合、本願発明にかかるバランのさらなる利点が達成される。このカップコアによりコモンモード成分が低周波においても有効に抑制される。結果として、このようなバランが使用される測定ブリッジは非常に広帯域にわたって動作可能となる。
【００１６】
本願発明のさまざまな例が図面を参照して以下で詳細に説明される。同一の部材には同一の符号を付す。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１Ａ】図１Ａは、本願発明に従う測定ブリッジの等価回路の実施形態の概略図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、本願発明に従う測定ブリッジの等価回路の他の実施形態の概略図である。
【図１Ｃ】図１Ｃは、本願発明に従う測定ブリッジの等価回路の他の実施形態の概略図である。
【図２Ａ】図２Ａは、本願発明に従う測定ブリッジ用の３つのマッチングパッドを実現する実施形態の概略図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、本願発明に従う測定ブリッジ用のキャリブレーション標準を実現する実施形態の概略図である。
【図２Ｃ】図２Ｃは、別のキャリブレーション標準に適した本願発明に従う測定ブリッジの実施形態の概略図である。
【図３】図３は、チャック型バランの実施形態を示す。
【図４】図４は、レジスタ型バランの実施形態を示す。
【図５】図５は、レジスタ型バランでのコモンモード信号およびオッドモード信号に対する空間分布を示す図である。
【図６】図６は、ＤＧＳ構造を有する本願発明に従うレジスタ型バランの実施形態を示す図である。
【図７】図７は、本願発明に従うフェライトを有するバラン、補償ライン、およびレジスタ型バランの組み合わせの実施形態を示す図である。
【図８】図８は、本願発明に従うフェライトを有するバラン、補償ライン、およびレジスタ型バランの組み合わせの実施形態を示す図である。
【図９】図９は、本願発明に従うフェライトを有するバラン、補償ライン、およびＤＧＳ構造を有するレジスタ型バランの組み合わせの実施形態を示す図である。
【図１０】図１０は、本願発明に従うフェライトを有するバラン、補償ライン、およびＤＧＳ構造を有するレジスタ型バランの組み合わせの他の実施形態を示す図である。
【図１１】図１１は、本願発明に従うフェライトを有するバラン、補償ライン、ＤＧＳ構造を有するレジスタ型バラン、およびカップコアの組み合わせの実施形態を示す図である。
【図１２】図１２は、空間的に分離されたフェライトを貫通する同軸ライン、および分離した補償ラインの実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１Ａは、本願発明に従う、測定ブリッジ１の等価回路図のひとつの実施形態を示す。本願発明に従う測定ブリッジ１は第１マッチングパッド２、第２マッチングパッド３、および第３マッチングパッド４を有する。第１マッチングパッド２はＴ字形に配列された少なくとも３つのレジスタ２１、２２、２３を含む。第２マッチングパッド３は同様にＴ字型に配列された少なくとも３つのレジスタ３１、３２、３３を含む。同様に、第３マッチングパッド４はＴ字形に配列された少なくとも３つのレジスタ４１、４２、４３を含む。この文脈において、第１マッチングパッド２の第２レジスタ２２は、第２マッチングパッド３の第２レジスタ３２に接続されている。第１マッチングパッド２の第３レジスタ２３は第３マッチングパッド４の第３レジスタ４３に接続されている。
【００１９】
第２マッチングパッド３の第３レジスタ３３はキャリブレーション標準５に接続されている。このキャリブレーション標準５は測定ブリッジ１内で直接実現されるか、または、測定ブリッジ１に接続される。後者の場合、測定ブリッジ１には、例えば分離したキャリブレーション標準５が螺合される、コネクタソケットである第１コネクタ６を与える。
【００２０】
反対側において、第３マッチングパッド４の第２レジスタ４２が被試験装置（ＤＵＴ）７に接続されている。この文脈において、被試験装置７は好適に第２コネクタ８に螺合される。第２コネクタ８は好適にコネクタソケットとして実現され、第３マッチングパッド４の第２レジスタ４２に接続されている。
【００２１】
第１マッチングパッド２の第１レジスタ２１は信号生成器９に接続されている。この信号生成器９は、ネットワーク分析器内で実施されてよく、第１マッチングパッド２の第１レジスタに第３コネクタ１０を介して接続されている。第３コネクタ１０はまた好適にコネクタソケットである。しかし、測定ブリッジ１にとって、ネットワーク分析器内のプラグインカードとして直接組み込まれることも可能である。その結果、第３コネクタ１０はプラグコネクタまたは基板間コネクタのタイプのみである。
【００２２】
第１マッチングパッド２、第２マッチングパッド３および第３マッチングパッド４のレジスタは、信号生成器９からマッチングした負荷が見えるような方法で選択されなければならない。また、キャリブレーション標準５の方向において、第２マッチングパッド３はキャリブレーション標準５のインピーダンスに対応するインピーダンスを与えなければならず、その結果さらなる反射は生じない。第３マッチングパッド４に対しても同様にそのレジスタが選択され、被試験装置７が接続された状態で、キャリブレーション標準５と同じインピーダンスを与え、さらなる反射は生じない。例えば、５０Ωのシステムに対して、第１マッチングパッド２、第２マッチングパッド３、第３マッチングパッド４内のすべてのレジスタは、約１６．７８Ωの抵抗値を与える。
【００２３】
また、第２マッチングパッド３の第１レジスタ３１および第３マッチングパッド４の第１レジスタ４１は、コモンモードの成分を２つの信号入力に対して抑制するエレメント１１に接続されている。図１Ａに記載の実施形態にかかるコモンモード成分を抑制するエレメント１１は、バラン１１１である。第１信号配線１２１がバラン１１１の内側コンダクタを第２マッチングパッド３の第１レジスタ３１に接続することは明白である。反対側において、第２信号配線１２２は第３マッチングパッド４の第１レジスタ４１をバラン１１１の外側コンダクタに接続する。例えば、バラン１１１はフェライトに包囲された同軸ケーブルから単純に構成されている。測定ブリッジ１から離れる方向に面したバラン１１１の端部は、ネットワーク分析器、特にさまざまなミキサーユニットおよび／またはアナログ−デジタルコンバータの電子測定装置が接続される第４コネクタ１３に接続される。バラン１１１のこの端部の外側コンダクタは接地基準に接続される。バラン１１１は差分信号を接地基準信号に変換する。
【００２４】
被試験装置７が第２レジスタ４２および被試験装置との間の接続を、キャリブレーション標準５と同じ方法で終端する場合、第１信号配線１２１および第２信号配線１２２上の信号は、振幅および位相が等しい。バラン１１１によって、コモンモードの成分が抑制され、その結果、接地基準に対する電位差は第４コネクタ１３で測定されない。キャリブレーション標準５によるのと同様に、被試験装置７によって第２コネクタ８が終端されなければ、異なる事象が生じる。この場合、第１信号配線１２１および第２信号配線１２２上の信号は正確に同一ではなく、その結果、オッドモードの成分が第４コネクト１３において接地基準に対して測定され得る。
【００２５】
この構成により、被試験装置７の反射特性が困難なく測定可能となる。上述したように、キャリブレーション標準５は測定ブリッジ１内に配置されてもよい。その結果、第１コネクタ６は不要となる。しかしこの場合、測定ブリッジ１は、キャリブレーションプロセスによって決定されなければならないわずかな不平衡をもたらす。なぜなら、被試験装置は第２コネクタ８を介して測定ブリッジ１に接続されつづけなければならないためである。最大可能広帯域を実現するために、第２マッチングパッド３の第３レジスタ３３は第１コネクタ６に好適に接続されなければならない。この文脈において、第１コネクタ６は第２コネクタ８と同じ電気的特性を与えなければならない。生成器経路（信号生成器９）と測定経路（コネクタ１３）との間の到達可能な絶縁性は、被試験装置７に対する接続がマッチする場合のキャリブレーション標準５を介してどのように平衡を保たれるのかによって、決定される。
【００２６】
後述するように、第１、第２および第３マッチングパッド２、３，４のレジスタは好適には例えばセラミック、石英基板または、他の適当なキャリア材料からなる基板２５上で実現される薄膜抵抗層である。それが測定ブリッジ１内に直接集積される場合、キャリブレーション標準５は一つ以上の薄膜抵抗層の形式で実現されてもよい。
【００２７】
図１Ｂは本願発明にかかる測定ブリッジ１の等価回路の他の実施形態を示す。ここで、バイアス電圧が被試験装置７に供給される。これは、いわゆるバイアスユニット２０を通じて達成される。バイアスユニット２０は被試験装置７が接続される第２コネクタ８で高周波から分離された調節可能な直流電流をもたらす。測定ブリッジ１によって到達可能な指向性はバイアスユニット２０の挿入によって一般に損なわれる。バイアスユニット２０の指向性に対する影響を補償するために、キャリブレーション標準５の側に本発明に従う測定ブリッジ１にはダミーバイアスユニット２１が付加される。回路技術的意味において、このダミーバイアスユニット２１の構成はバイアスユニット２０の構成と同じである。しかし、ダミーバイアスユニット２１はキャリブレーション標準５に対して直流電流を流さない点が異なる。バイアスユニット２０によって生じる位相位置の変化が、ダミーバイアスユニット２１によるキャリブレーション標準５においても生じるため、測定ブリッジ１は再び対称状態に変換される。
【００２８】
図１Ａに記載の実施形態と図１Ｂに記載の実施形態との他の違いは、第１マッチングパッド２の第２レジスタ２２および第２マッチングパッド３の第２レジスタ３２が第１の等価レジスタ２２１を形成するべく組み合わされている点である。５０Ωのシステムに対して、この等価レジスタは約３３，５６Ωの値をもたらす。また、第１マッチングパッド２の第３レジスタ２３および第３マッチングパッド４の第３レジスタ４３が第２等価レジスタ２２２を形成するべく組み合わされている。この第２等価レジスタ２２２もまた５０Ωシステムに対して約３３，５６Ωの値をもたらす。図１Ｂに記載の実施形態に従う測定ブリッジ１の残りの機能は、図１Ａに記載の実施形態に従う測定ブリッジ１の機能に対応する。その結果、他の成分に関して、図１Ａに関連する説明が参照可能である。
【００２９】
図１Ｃは、本願発明にかかる測定ブリッジ１の等価回路の他の実施形態を示す。差分アンプ１１２がコモンモード抑制エレメント１１１の代わりに使用されている。しかし、この差動アンプ１１２は十分に高いコモンモードの抑制をもたらさなければならない。この方法において、本実施形態にしたがう測定ブリッジ１の空間配置は縮減される。しかし、差動アンプ１１２を使用する場合、バラン１１１を使用する場合に比べ、上側周波数閾値が有意に低い。したがって、約５ＧＨｚの上側周波数閾値までであれば、十分に高いコモンモード抑制をもたらす差動アンプ１１２が適している。図１Ｃに記載の残りの回路構造は図１Ａおよび図１Ａに示す回路構造と対応し、上記説明が適用可能である。
【００３０】
図２Ａは本願発明にかかる測定ブリッジ１の第３マッチングパッド２，３，４を実現するための実施形態を示す。この文脈において、本実施形態に従う測定ブリッジ１はマイクロストリップ配線に基づく薄膜技術を使って実現される。第２マッチングパッド３の第１レジスタ３１および第３レジスタ３３、第３マッチングパッド４の第２レジスタ４２、並びに、第１マッチングパッド２の第１レジスタ２１は、明確に認識可能である。
【００３１】
図１Ｂで説明したように、第２マッチングパッド３の第２レジスタ３２および第１マッチングパッド２の第２レジスタ２２は第１等価レジスタ２２１を形成するべく組み合わされる。第１マッチングパッド３の第３レジスタ２３および第２マッチングパッド４の第３レジスタ４３に対しても同様に、第２等価レジスタ２２２を形成するべく組み合わされる。これらのレジスタはレーザによって公称値にトリミング可能な薄膜抵抗層である。
【００３２】
したがって、本実施形態に従う測定ブリッジ１は、例えば、セラミックまたは石英、またはその他の適当なキャリア材料からなる基板２５上に形成される。セラミックキャリアの寄生損失は、プリント回路基板に使用される既知の合成材料よりも高周波において有意に低い。
【００３３】
図２Ｂは、本願発明にかかる測定ブリッジ１に実装されるキャリブレーション標準５の実現のための実施形態を示す。図２Ｂの破線で囲む第１領域２６は図２Ａからの抜粋を含む。破線で囲まれた第１領域２６を参照して、図２Ａに関連する説明が参照可能である。特に、低周波において、被試験装置７のカップリング用のトランジスタの影響および供給配線の位相回転が無視できる場合、キャリブレーション標準５は単純な５０Ωレジスタによって平衡をとることができる。図２Ｂにおいて、このキャリブレーション標準５は、ビア２８１および２８２を通じてそれぞれ基板２５の裏側の接地基準に接続された、２つの１００Ωの薄膜抵抗層２７１、２７２によって平衡が取られる。すなわち、それらはキャリア基板２５の裏側において、並列に接続される。これらの２つの１００Ω薄膜抵抗２７１、２７２もまたレーザによって正確な公称値にトリミングされる。また、第２マッチングパッド３の第３レジスタ３３を２つの１００Ω薄膜抵抗層２７１、２７２に接続するコンダクタトラック２９が示されている。このコンダクタトラック２９はキャリブレーション標準５に面する方向の端部でＶ字形のリセス３０を与える。したがって、電流は端部に案内されず、それによって容量散乱場を削減することができる。
【００３４】
図２Ｃは、分離したキャリブレーション標準５との接続に適した、本願発明にかかる測定ブリッジ１の実施形態を示す。図２Ａを参照して説明された３つのマッチングパッド２，３，４を含む図２Ｂに記載の領域２６は、図２Ｃの中央において明確に認識できる。また、図２Ｃに記載の測定ブリッジ１は第１コネクタ６、第２コネクタ８および第３コネクタ１０を与える。コネクタ６，８，１０はコネクタソケットである。分離したキャリブレーション標準５は第１コネクタ６に螺合され、第２コネクタ８は被試験装置７に接続される。上記したように、第１コネクタ１０は単一の信号生成器９に接続されてもよい。第１コネクタ６は第２コネクタ８と同じ電気的特性をもたらす点が重要である。このことは、２つのコネクタ６、８内での信号の減衰と同様に、第１コネクタ６および第２コネクタ８によって生じる位相回転がほぼ同一の大きさでなければならないことを意味している。好適には、第３コネクタ１０も同じ電気的特性をもたらす。本実施形態に従う測定ブリッジ１が基板２５に加えてハウジング３１も与えることは明確である。ハウジング３１は好適にはアルミニウムのような導体材料から作成され、放射線干渉が測定ブリッジ１内でカップリングされるのを防止する。
【００３５】
図３はチョーク型バラン１１１の実施形態を示す。図１Ａを参照して説明したように、第１信号配線１２１はバラン１１１の内側コンダクタ３５に接続され、第２信号配線１２２はバラン１１１の外側コンダクタ３６に接続されている。図３に示すバラン１１１は同軸構造を有する。この文脈において、内側コンダクタ３５は外側コンダクタ３６によって径方向に覆われている。図３に記載の実施形態において、２つのフェライト３７１、３７２が設けられ、それらは外側コンダクタ３６を径方向に覆っている。外側コンダクタを流れる干渉シース電流ＩＭは、フェライト３７１、３７２の補助によって抑制される。上述したように、バラン１１１の出力において不平衡信号成分を導く干渉シース電流ＩＭは、同軸配線のシース上のフェライト３７１、３７２によって抑制され、その結果、同じ電流ＩＢが２つの出力配線３５、３６内を反対方向に流れる。
【００３６】
フェライト３７１，３７２は、好適に異なる長さおよび大きさを有し、異なるフェライト材料から作られるフェライトリングとして実施される。これらのフェライト３７１、３７２は同軸コンダクタ上に異なる距離で配置されてよい。フェライト３７１、３７２のシーケンスおよびアレンジメントはカバーすべき周波数範囲によって変化し、ケースごとにマッチしなければならない。第１コネクタ６がキャリブレーション標準５に接続され、第２コネクタ８が既知のキャリブレーション標準５に接続されるような方法で、マッチングが実行される。信号生成器９からの信号は、第３コネクタ１０を介して測定ブリッジ１に供給される。最小可能電圧値が第４コネクタ１３で測定されるまで、フェライトは外側コンダクタ３６上を移動される。理想的な成分において、この電圧はゼロボルトに等しい。
【００３７】
しかし、周波数が増加するにしたがい、同軸配線３８の外側コンダクタ３６上での共鳴現象によって生じる問題が発生する。また、比較的高い周波数でのフェライト材料の性質は理想的ではなく、部分的に不確定である。このため、例えば、４ＧＨｚ以上の周波数の平衡に対して異なるバランコンセプトが好適に使用される。
【００３８】
図４は、比較的高周波に対して使用される抵抗型バラン１１１の実施形態を示す。第１信号配線１２１および第２信号配線１２２が明確に認識される。これら２つの信号配線１２１、１２２は基板２５の表側に配列された平衡配線である。接地面は基板２５の裏側に配置される。第１信号配線１２１および第２信号配線１２２の下側に配置された抵抗層３２は接地面内に埋設される。ハウジング３１は抵抗型バラン１１１がシールドされることを保証する。
【００３９】
図５は図４の抵抗型バラン１１１内でのコモンモードおよびオッドモード信号における電場分布を詳細に示した例である。図５の左側は抵抗型バラン１１１内のコモンモード信号の磁場分布を示す。両方の信号配線１２１、１２２内を電流は同じ方向に流れることが明確に示されている。図４を参照して上述したように、信号配線１２１、１２２は基板２５によってその下の抵抗層３２から分離されている。基板２５は好適にはセラミックである。電場分布が明確に示されている。上述したように、コモンモードの場合、両方の配線１２１、１２２内を同じ方向に電流が流れる。電流回路は、基板の裏側の接地面内の電流によって閉じられている。この電流は基板の裏側の抵抗層３２の抵抗によって減衰する。
【００４０】
対照的に、異なる状況が図５の右側に示すオッドモードにおいて生じる。この場合、第１信号配線１２１および第２信号配線１２２内を電流は異なる方向に流れる。電場分布に示すように、オッドモード信号は抵抗層によってわずかに影響をうけるのみである。
【００４１】
図６は、本願発明にかかるＤＧＳ（Ｄｅｆｅｃｔｉｖｅ  Ｇｒｏｕｎｄ  Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）構造３９を有する抵抗型バラン１１１の実施形態を示す。抵抗層３２がオッドモードの信号に影響しにくいように、第１信号配線１２１および第２信号配線１２２の直下に配置された抵抗層３２の部分が除去されている。ＤＧＳ構造３９は薄膜抵抗層である抵抗層３２を、２つの相互に分離した薄膜抵抗層３２に分割する。ＤＧＳ構造３９の幅は使用される材料およびカバーすべき周波数範囲に一致しており、それは基板２５の下側で２つの信号配線１２１、１２２の間で直接形成される。図６に記載の実施形態において、ＤＧＳ構造３９の幅は第１信号配線１２１と第２信号配線１２２との間の距離より有意に長い。
【００４２】
第１信号配線１２１と第２信号配線１２２との間のスロット幅が減少すれば、オッドモード信号の減衰は更に減少する。なぜなら、これによりこのスロット領域内の電磁場が集中するからである。また、抵抗層３２の領域内のフィールド成分が減少する。その結果、第１信号配線１２１および第２信号配線１２２はともに近接配置される。この文脈において、スロット幅は、例えば数μｍから数ｍｍまでの範囲を包囲するように選択される。
【００４３】
オッドモードの信号については、ＤＧＳ構造３９を使用することにより、抵抗層３２の電磁場集中が減少する。一方で、コモンモード信号については、抵抗層３２のエッジで電磁場の集中が生じ、その結果、コモンモード信号はオッドモード信号より有意に強く減衰される。
【００４４】
しかし、４ＧＨｚ以下の周波数の平衡に対しては、高周波においてオッドモードの信号の許容不能な大きい損失を導く非常に長い抵抗層３２が要求される。
【００４５】
この理由のため、図３、４、６、および７のコンセプトを好適に組み合わせた本実施形態に従うバラン１１１は、フェライト３７１、３７２、３７３、３７４、３７５および抵抗部を有する。本実施形態に従うバラン１１１は第１部分５０および第２部分５１を有する。第１部分５０は図４、５、および６を参照して説明した抵抗部の構造を示す。第２部分５１は図３を参照して説明した構造を示す。第１部分５０は、その上側で、第１信号配線１２１および第２信号配線１２２の少なくとも半分がガイドされる基板２５を有する。図７に示す実施形態において、基板２５の下側で、薄膜抵抗層３２は信号配線１２１、１２２の下で実現される。
【００４６】
上述したように、この薄膜抵抗層３２は第１および第２信号配線１２１、１２２上でのコモンモード信号をオッドモード信号よりも有意に強く減衰する。本実施形態に従うバラン１１１の第１部分５０は、コモンモード信号が約４ＧＨｚを超える周波数に対して効果的に抑制されることを保証する。上述したように、この薄膜抵抗層３２は低周波のコモンモード信号を等しく減衰するために非常に長くなければならない。このため、本実施形態に従うバラン１１１の第２部分５１は同軸に形成されたバラン１１１を有する。同軸コンダクタ３８はいくつかのフェライト３７１〜３７５によって包囲されている。本実施形態に従うバラン１１１の第２部分５１の同軸配線３８の内側コンダクタ３５は第１信号配線１２１に接続されている。外側コンダクタ３６は同軸配線３８の第１端部において第２信号配線１２２に接続されている。
【００４７】
また、本実施形態に従うバラン１１１の第２部分５１は好適にワイヤである補償配線５２を付加的に与える。この補償配線５２はその第１端部において、第１信号配線１２１に、つまり、同軸線３８の内側コンダクタ３５にも接続される。フェライト３７１〜３７５により、同軸配線３８の外側コンダクタ３６のインダクタンスは増加するが、一方で同軸構造により内側コンダクタ３５のインダクタンスは増加しない。この事実は、それぞれの動作周波数に依存してバラン１１１の不平衡構造を導く。このため、内側コンダクタ３５は分離した補償配線５２に接続され、それは同軸配線３８と同じフェライト３７１から３７５を通じて好適にガイドされる。この場合、内側コンダクタ３５のインダクタンスは、外側コンダクタ３６のインダクタンスがハウジング接地に対して増加したと同じ程度に、ハウジング接地に対して増加する。本実施形態に従うバラン１１１は動作周波数と独立の対称的性質をもたらす。
【００４８】
図８は、フェライト３７１〜３７５を有するバラン１１１と抵抗型バラン１１１を組み合わせた実施形態を示す。バラン１１１の平面図である図７と比較し、図８は本実施形態に従うバラン１１１の立体的表現を示す。第１部分５０および第２部分５１が明確に示されている。第１部分５０は抵抗型バラン１１１を形成し、第２部分５１はいわゆるチョーク型バランを示す。図８は、同軸配線３８と同じフェライト３７１〜３７５を通じてガイドされる補償配線５２を示す。その結果、バラン１１１は対称的な方法で構成される。ハウジング３１はバラン１１１を外部環境からシールドする。
【００４９】
図９は、フェライト３７１〜３７５を有するバラン１１１とＤＧＳ構造３９を有する抵抗型バラン１１１を組み合わせた他の実施形態を示す。コモンモード成分がオッドモード成分より有意に強く減衰されることを保証するＤＧＳ構造３９が明確に示されている。図９の残りの構造は図７に対応し、上記説明が参照可能である。
【００５０】
図１０は、フェライト３７１〜３７５を有するバラン１１１、補償配線５２、およびＤＧＳ構造３９を有する抵抗型バラン１１１を組み合わせた他の実施形態を示す。図１０はバラン１１１の立体的表現を示し、図９はその平面図を示す。バラン１１１をシールドするハウジング３１もまた明確に示されている。
【００５１】
図１１は、フェライト３７１〜３７５を有するバラン１１１、補償配線５２、カップコア６０１、６０２およびＤＧＳ構造３９を有する抵抗型バラン１１１を組み合わせた他の実施形態を示す。補償配線５２は同軸配線３８から絶縁されている。これは、補償配線５２および／または同軸配線３８のいずれかが収縮可能なスリーブを備えることで実現される。
【００５２】
ｋＨｚ範囲の周波数まで使用可能な周波数レンジを拡張するように機能する２つのカップコア６０１、６０２が明確に示されている。この文脈において、バラン１１１の第１部分５０から離れた方の同軸配線３８の端部は第１カップコア６０１に接続される。第１カップコア６０１はフェライト内で巻かれた同軸配線３８を有する。また、バラン１１１の第１部分５０から離れた補償配線５２の端部は第２カップコア６０２に接続されている。第２カップコア６０２はフェライト内で巻かれた配線５２を有し、第２カップコア６０２は第１カップコア６０１とほぼ同じ電気的特性をもたらす。好適には、カップコア６０１、６０２は同軸配線３８および補償配線５２に接続されない。同軸配線３８は第１カップコア６０１内で巻かれ、補償配線５２は第２カップコア６０２内で巻かれる。
【００５３】
好適に電気的絶縁を与える補償配線５２は第２カップコア６０２の出力において接地基準に接続される。外側コンダクタ３８は第１カップコア６０１の出力において接地基準に接続される。図示しない電子測定装置は、接地基準に対する内側コンダクタ３５の電圧の大きさおよび位相を決定する。
【００５４】
図１２は、異なるフェライト７０１〜７０１０を通過する同軸配線３８および異なるフェライト７１１〜７１１０を通過する補償配線５２を個別に有する実施形態を示す。この場合、同軸配線３８はフェライト７０１〜７０１０を通じてガイドされ、補償配線５２はフェライト７１１〜７１１０を通じてガイドされる。フェライト７０１〜７０１０が外側コンダクタ３８のインダクタンス増加させるレベルは、フェライト７１１〜７１１０が補償配線５２のインダクタンスを増加させるレベルと正確に同じでなければならない。
【００５５】
本願発明の態様内において、ここに説明されおよび／または図示されたすべての特徴は互いに任意に組み合わせることが可能である。ここで説明された実施形態は、本願発明の例示にすぎず、本願発明はこれらの実施形態に限定されない。例えば、１０個以上のフェライトまたは１０個以下のフェライトが使用されてもよい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００５６】
【特許文献１】ドイツ国特許出願公開第ＤＥ１０２００６００５０４０Ａ１号明細書
【図１Ａ】
0006278953.tif 000002
【図１Ｂ】
0006278953.tif 000003
【図１Ｃ】
0006278953.tif 000004
【図２Ａ】
0006278953.tif 000005
【図２Ｂ】
0006278953.tif 000006
【図２Ｃ】
0006278953.tif 000007
【図３】
0006278953.tif 000008
【図４】
0006278953.tif 000009
【図５】
0006278953.tif 000010
【図６】
0006278953.tif 000011
【図７】
0006278953.tif 000012
【図８】
0006278953.tif 000013
【図９】
0006278953.tif 000014
【図１０】
0006278953.tif 000015
【図１１】
0006278953.tif 000016
【図１２】
0006278953.tif 000017