(57)【要約】【課題】複数のデバイスからなるシステム全体のＳパラメータを精度良く求めるとともに，ケーブルや配線等アスペクト比の大きい単一のデバイスについて，任意長のＳパラメータを算出することを可能とする。【解決手段】Ｓパラメータファイル入力部１１が伝送解析対象のシステムを構成する各デバイス毎のＳパラメータを入力し，ポート位置対応変換部１２が入力されたＳパラメータを，予め設定された接合するポート位置に対応するように変換し，ＳパラメータＴパラメータ変換部１３がＳパラメータをＴパラメータに変換し，接合演算部１４がＴパラメータの接合演算を行って，システム全体のＴパラメータを求め，ＴパラメータＳパラメータ変換部１５がシステム全体のＴパラメータをシステム全体のＳパラメータに変換し，Ｓパラメータファイル出力部１６がシステム全体のＳパラメータを出力する。【選択図】図２
2005274373.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一または異なる複数のデバイスからなるシステム全体のＳパラメータを算出する装置であって，
前記各デバイス毎のＳパラメータを入力する入力手段と，
入力されたＳパラメータを，予め設定された前記各デバイスのポート位置に対応するように変換するポート位置対応変換手段と，
前記変換されたＳパラメータを前記各デバイス毎のＴパラメータに変換するＳパラメータＴパラメータ変換手段と，
前記各デバイス毎のＴパラメータを用いて行列演算を行い，前記システム全体のＴパラメータを算出する演算手段と，
前記算出されたシステム全体のＴパラメータをシステム全体のＳパラメータに変換するＴパラメータＳパラメータ変換手段と，
前記ＴパラメータＳパラメータ変換手段により得られたシステム全体のＳパラメータを出力する出力手段とを備える
ことを特徴とするＳパラメータ算出装置。
【請求項２】
ある長さＬのＮ倍（Ｎは２以上の任意の整数）の長さの単一のデバイスのＳパラメータを算出するＳパラメータ算出装置であって，
前記単一のデバイスのＬの長さのＳパラメータを入力する入力手段と，
入力されたＳパラメータを，予め設定された前記単一のデバイスの接合時のポート位置に対応するように変換するポート位置対応変換手段と，
前記変換されたＳパラメータをＴパラメータに変換するＳパラメータＴパラメータ変換手段と，
前記Ｔパラメータを用いて行列演算を行い，前記Ｌの長さの単一のデバイスを順次接合した長さのＴパラメータを算出する処理を（Ｎ−１）回繰り返し，Ｌ×Ｎの長さのＴパラメータを算出する演算手段と，
前記算出されたＬ×Ｎの長さの前記単一のデバイスのＴパラメータを，Ｌ×Ｎの長さの単一のデバイスのＳパラメータに変換するＴパラメータＳパラメータ変換手段と，
前記ＴパラメータＳパラメータ変換手段により得られたＬ×Ｎの長さの前記単一のデバイスのＳパラメータを出力する出力手段とを備える
ことを特徴とするＳパラメータ算出装置。
【請求項３】
同一または異なる複数のデバイスからなるシステム全体のＳパラメータをコンピュータによって算出する方法であって，
前記各デバイス毎のＳパラメータを入力するステップと，
入力されたＳパラメータを，予め設定された前記各デバイスのポート位置に対応するように変換するステップと，
前記変換されたＳパラメータを前記各デバイス毎のＴパラメータに変換するステップと，
前記各デバイス毎のＴパラメータを用いて行列演算を行い，前記システム全体のＴパラメータを算出するステップと，
前記算出されたシステム全体のＴパラメータをシステム全体のＳパラメータに変換するステップと，
前記システム全体のＴパラメータをシステム全体のＳパラメータに変換するステップにより得られたシステム全体のＳパラメータを出力するステップとを有する
ことを特徴とするＳパラメータ算出方法。
【請求項４】
同一または異なる複数のデバイスからなるシステム全体のＳパラメータを算出するＳパラメータ算出プログラムであって，
前記各デバイス毎のＳパラメータを入力する処理と，
入力されたＳパラメータを，予め設定された前記各デバイスのポート位置に対応するように変換する処理と，
前記変換されたＳパラメータを前記各デバイス毎のＴパラメータに変換する処理と，
前記各デバイス毎のＴパラメータを用いて行列演算を行い，前記システム全体のＴパラメータを算出する処理と，
前記算出されたシステム全体のＴパラメータをシステム全体のＳパラメータに変換する処理と，
前記システム全体のＴパラメータをシステム全体のＳパラメータに変換する処理により得られたシステム全体のＳパラメータを出力する処理とを，
コンピュータに実行させるためのＳパラメータ算出プログラム。
【請求項５】
同一または異なる複数のデバイスからなるシステム全体のＳパラメータを算出するＳパラメータ算出プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって，
前記各デバイス毎のＳパラメータを入力する処理と，
入力されたＳパラメータを，予め設定された前記各デバイスのポート位置に対応するように変換する処理と，
前記変換されたＳパラメータを前記各デバイス毎のＴパラメータに変換する処理と，
前記各デバイス毎のＴパラメータを用いて行列演算を行い，前記システム全体のＴパラメータを算出する処理と，
前記算出されたシステム全体のＴパラメータをシステム全体のＳパラメータに変換する処理と，
前記システム全体のＴパラメータをシステム全体のＳパラメータに変換する処理により得られたシステム全体のＳパラメータを出力する処理とを，
コンピュータに実行させるためのＳパラメータ算出プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，高周波回路の設計等に用いるＳパラメータ算出の技術に関し，特に，複数のデバイスからなるシステム全体のＳパラメータを精度良く求めることができるとともに，ケーブルや配線等のアスペクト比の大きい単一のデバイスについて，任意長のＳパラメータを算出することができるＳパラメータ算出装置，Ｓパラメータ算出方法，Ｓパラメータ算出プログラムおよびそのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
まず，Ｓパラメータについて説明する。Ｓパラメータとは，回路の入力と出力との関係を示すパラメータである。図１３に示すような４ポート端子の回路のポート１から入力があったときに，ポート１からポート４の各ポートに対してある特性に応じた出力が現れる。これらの特性は，ポート１が反射，ポート３が透過，ポート２およびポート４がクロストークである。
【０００３】
図１３に示す回路の入力と，透過，反射，クロストークという出力との関係は，図１４に示す行列演算の形で表すことができる。回路の入力と出力との関係を表現する図１４に示す行列（複素行列）の各行列要素（Ｓ11〜Ｓ44）が，Ｓパラメータである。より厳密には，Ｓパラメータは，各ポート間の電圧の絶対値と位相の関係を示している。
【０００４】
図１５に示す４ポート端子の回路の入出力を例にとって説明する。図中，ポートに付けられている１〜４の各数字はポート番号を示し，ａi （１≦ｉ≦４）は各ポートからの入力を示し，ｂi （１≦ｉ≦４）は各ポートの出力を示すものとする。
【０００５】
図１５に示す４ポート端子の回路の入力と出力との関係は，
【０００６】
【数１】
2005274373.tif 000003
のように，Ｓ11〜Ｓ44というＳパラメータを行列要素とする複素行列で表現できる。
【０００７】
Ｓパラメータは，３次元電磁場解析や実測を通じて抽出することができる。Ｓパラメータを用いた伝送解析は，一般的な回路シミュレーションツールであるスパイス（ＳＰＩＣＥ）を用いて行われる。スパイスは，入力されたＳパラメータを取り込んで伝送解析を行う。
【０００８】
複数のデバイスが結合されたシステム全体のＳパラメータを求める場合に，３次元電磁場解析による手法では，システム全体を一つのシミュレーション対象としてＳパラメータを抽出しようとすると，シミュレーションの規模が大きくなりすぎて計算ができなくなる。したがって，３次元電磁場解析による手法では，一度にシステム全体のＳパラメータを抽出できないという問題がある。
【０００９】
例えば，図１６に示すような，ＬＳＩ１１０，ＢＧＡ(Ball Grid Arrey) １１１，コネクタ１１２，ＢＰ（バックパネル）１１３，ＢＰ１１３に設けられたＶｉａ（図示を省略），ＰＣＢ（プリント基盤）１１４，配線１１５からなるシステムについて３次元電磁場解析をする場合，メッシュ数や計算時間が増大するため，一度にシステム全体のＳパラメータを抽出することは不可能である。
【００１０】
また，例えば図１７に示すような配線やケーブル等のアスペクト比の大きいデバイスのＳパラメータは，３次元電磁場解析では十分な精度で抽出することができず，配線やケーブル等の長さが変わるたびに実測が必要であった。
【００１１】
一方，実測による手法では，例えば図１８に示すように，コネクタ１１２のＳパラメータを測定するために，コネクタ１１２の上下にプローブなどの測定系２１０が取り付けられると，コネクタ１１２だけでなく測定系２１０まで含んだＳパラメータを測定してしまい，コネクタ１１２自身のＳパラメータの抽出精度が悪くなるという問題がある。
【００１２】
また，ケーブルや配線等アスペクト比の大きいデバイスのＳパラメータの測定は困難であるという問題がある。
【００１３】
以上のように複数のデバイスからなるシステム全体のＳパラメータを求めることが，従来困難であったため，従来技術では，システム全体の伝送解析を行う場合に，個々のデバイス単体のＳパラメータを抽出して，抽出されたＳパラメータをスパイスモデル上で接合して伝送解析を行っていた。
【００１４】
例えば，図１６に示すＬＳＩ１１０，ＢＧＡ１１１，配線１１５，コネクタ１１２などについて個別に３次元電磁場解析を行って各デバイス毎のＳパラメータを抽出した後，図１９に示すように，スパイスモデル上で各デバイス毎のＳパラメータを接合して，図１６に示すシステム全体の伝送解析を行っていた。
【００１５】
図２０および図２１を用いて，従来技術について具体的に説明する。図２０（Ａ）に示すようなテストクーポン２１１のＳパラメータを抽出し，スパイスを用いた伝送解析を行うものとする。図２０（Ａ）中，２１２はプローブ，１１５は配線である。図２０（Ｂ）は，図２０（Ａ）に示すテストクーポン２１１の断面図である。図２０（Ｂ）に示すテストクーポン２１１の「ＳＵＳ」と表記した部分は，ステンレス部分である。
【００１６】
Ｓパラメータ抽出対象範囲は，図２０（Ａ）に示すように，配線１１５の線長である４ｃｍの長さの部分であるものとする。Ｓパラメータ抽出対象範囲が長いので，一つのモデルとして３次元電磁場解析はできない。そこで，テストクーポン２１１を左側部分と右側部分の二つの領域に分割して，それぞれの領域のＳパラメータを抽出する。
【００１７】
図２１は，従来技術の原理を説明する図である。分割されたテストクーポン２１１のうち，左側部分のＳパラメータと右側部分のＳパラメータとを３次元電磁場解析によって個別に抽出する。そして，抽出された左側部分のＳパラメータと右側部分のＳパラメータのそれぞれをスパイスモデル化し，スパイスモデル上で接合して伝送解析を行う。
【００１８】
なお，システム全体の伝送解析を行う場合に，複数のＳパラメータをもとに接合コードで全体のＳパラメータを自動的に算出し，システム全体のＳパラメータを求めてからスパイスモデル化する技術に関して記載された文献は，見当たらない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
上記従来技術により伝送解析を行うときには，スパイスモデル上で接合されるＳパラメータの数だけ下記の式（１）の逆ＦＦＴ（Fast Fourier Transform：高速フーリエ変換）が行われることになる。
【００２０】
【数２】
2005274373.tif 000004
式（１）は，離散領域では式（２）のように表現される。
【００２１】
【数３】
2005274373.tif 000005
従来技術では，Ｓパラメータをスパイスモデル上で接合することによって，上記式（２）の積分計算が繰り返し行われることから，誤差が積算され，伝送解析に影響を与えるほど大きな誤差が生じ得る。したがって，精度の良い伝送解析を行うことが困難であるという問題がある。
【００２２】
図２２は，図２０に示すテストクーポン２１１について，上記従来技術を用いて，図２１に示すように左側部分と右側部分のテストクーポンのＳパラメータを抽出し，それぞれのＳパラメータをスパイモデル化して伝送解析を行った結果を示している。図中，細線は実測値，太線はスパイスによる伝送解析の結果を示す。図２２の点線で囲った部分に示すように，従来技術を用いてスパイスによる伝送解析を行った場合には，誤差（波形の乱れ）が生じていることがわかる。
【００２３】
さらに，従来技術では，ケーブルや配線等アスペクト比の大きい単一のデバイスの一部のＳパラメータから任意長のＳパラメータを算出することはできなかった。
【００２４】
本発明は，上記従来技術の問題点を解決し，複数のデバイスからなるシステム全体のＳパラメータを精度良く求めることができるとともに，ケーブルや配線等のアスペクト比の大きい単一のデバイスについて，任意長のＳパラメータを算出することができるＳパラメータの算出手段を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
上記課題を解決するため，本発明は，以下に説明する手法を採る。図１は，本発明の原理を説明する図である。例えば，図２０に示すテストクーポン２１１について伝送解析を行う場合，本発明では，３次元電磁場解析または実測によって個別に抽出された，テストクーポン２１１の左側部分のＳパラメータと右側部分のＳパラメータとの接合演算を行い，テストクーポン２１１全体のＳパラメータを算出する。
【００２６】
本発明によって算出されたテストクーポン２１１全体のＳパラメータを用いてスパイスにより伝送解析を行えば，上記式（２）に示す逆ＦＦＴは１度で済むため，誤差が最小の状態で伝送解析を行うことができ，精度の良い伝送解析を行うことが可能となる。
【００２７】
すなわち，本発明は，同一または異なる複数のデバイスからなるシステム全体のＳパラメータを算出する装置であって，前記各デバイス毎のＳパラメータを入力する入力手段と，入力されたＳパラメータを，予め設定された前記各デバイスのポート位置に対応するように変換するポート位置対応変換手段と，前記変換されたＳパラメータを前記各デバイス毎のＴパラメータに変換するＳパラメータＴパラメータ変換手段と，前記各デバイス毎のＴパラメータを用いて行列演算を行い，前記システム全体のＴパラメータを算出する演算手段と，前記算出されたシステム全体のＴパラメータをシステム全体のＳパラメータに変換するＴパラメータＳパラメータ変換手段と，前記ＴパラメータＳパラメータ変換手段により得られたシステム全体のＳパラメータを出力する出力手段とを備えることを特徴とするＳパラメータ算出装置である。
【００２８】
また，本発明は，ある長さＬのＮ倍（Ｎは２以上の任意の整数）の長さの単一のデバイスのＳパラメータを算出するＳパラメータ算出装置であって，前記単一のデバイスのＬの長さのＳパラメータを入力する入力手段と，入力されたＳパラメータを，予め設定された前記単一のデバイスの接合時のポート位置に対応するように変換するポート位置対応変換手段と，前記変換されたＳパラメータをＴパラメータに変換するＳパラメータＴパラメータ変換手段と，前記Ｔパラメータを用いて行列演算を行い，前記Ｌの長さの単一のデバイスを順次接合した長さのＴパラメータを算出する処理を（Ｎ−１）回繰り返し，Ｌ×Ｎの長さのＴパラメータを算出する演算手段と，前記算出されたＬ×Ｎの長さの前記単一のデバイスのＴパラメータを，Ｌ×Ｎの長さの単一のデバイスのＳパラメータに変換するＴパラメータＳパラメータ変換手段と，前記ＴパラメータＳパラメータ変換手段により得られたＬ×Ｎの長さの前記単一のデバイスのＳパラメータを出力する出力手段とを備えることを特徴とするＳパラメータ算出装置である。
【００２９】
また，本発明は，同一または異なる複数のデバイスからなるシステム全体のＳパラメータを算出する方法であって，前記各デバイス毎のＳパラメータを入力するステップと，入力されたＳパラメータを，予め設定された前記各デバイスのポート位置に対応するように変換するステップと，前記変換されたＳパラメータを前記各デバイス毎のＴパラメータに変換するステップと，前記各デバイス毎のＴパラメータを用いて行列演算を行い，前記システム全体のＴパラメータを算出するステップと，前記算出されたシステム全体のＴパラメータをシステム全体のＳパラメータに変換するステップと，前記システム全体のＴパラメータをシステム全体のＳパラメータに変換するステップにより得られたシステム全体のＳパラメータを出力するステップとを有することを特徴とするＳパラメータ算出方法である。
【００３０】
また，本発明は，同一または異なる複数のデバイスからなるシステム全体のＳパラメータを算出するＳパラメータ算出プログラムであって，前記各デバイス毎のＳパラメータを入力する処理と，入力されたＳパラメータを，予め設定された前記各デバイスのポート位置に対応するように変換する処理と，前記変換されたＳパラメータを前記各デバイス毎のＴパラメータに変換する処理と，前記各デバイス毎のＴパラメータを用いて行列演算を行い，前記システム全体のＴパラメータを算出する処理と，前記算出されたシステム全体のＴパラメータをシステム全体のＳパラメータに変換する処理と，前記システム全体のＴパラメータをシステム全体のＳパラメータに変換する処理により得られたシステム全体のＳパラメータを出力する処理とを，コンピュータに実行させるためのＳパラメータ算出プログラムである。
【００３１】
また，本発明は，同一または異なる複数のデバイスからなるシステム全体のＳパラメータを算出するＳパラメータ算出プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって，前記各デバイス毎のＳパラメータを入力する処理と，入力されたＳパラメータを，予め設定された前記各デバイスのポート位置に対応するように変換する処理と，前記変換されたＳパラメータを前記各デバイス毎のＴパラメータに変換する処理と，前記各デバイス毎のＴパラメータを用いて行列演算を行い，前記システム全体のＴパラメータを算出する処理と，前記算出されたシステム全体のＴパラメータをシステム全体のＳパラメータに変換する処理と，前記システム全体のＴパラメータをシステム全体のＳパラメータに変換する処理により得られたシステム全体のＳパラメータを出力する処理とを，コンピュータに実行させるためのＳパラメータ算出プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体である。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば，複数のデバイスからなるシステム全体のＳパラメータを精度良く求め，これによってデバイスごとのＳパラメータを個別にスパイスモデル化して伝送解析を行う従来の技術に比べて，高速にかつ高精度に解析を行うことができるようなる。
【００３３】
また，本発明によれば，ケーブルや配線等のアスペクト比の大きい単一のデバイスについても，任意長のＳパラメータを算出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
図２は，本発明のＳパラメータ算出装置の構成の一例を示す図である。図中，１はＣＰＵやメモリ等のハードウェアとソフトウェアプログラムとからなるＳパラメータ算出装置，１０は各デバイスごとにあらかじめ求められたＳパラメータファイルである。Ｓパラメータ算出装置１において，１１はＳパラメータファイル入力部，１２はポート位置対応変換部，１３はＳパラメータＴパラメータ変換部，１４は接合演算部，１５はＴパラメータＳパラメータ変換部，１６はＳパラメータファイル出力部である。
【００３５】
Ｓパラメータファイル入力部１１は，あらかじめ用意されたＳパラメータファイル１０から，伝送解析対象のシステムを構成する各デバイス毎のＳパラメータを入力する。また，Ｓパラメータファイル入力部１１は，ケーブルや配線等について任意長のＳパラメータを求める際に，ケーブルや配線等の一部について抽出されたＳパラメータファイル１０を指定して入力することもできる。
【００３６】
図３は，Ｓパラメータファイルのデータ構成の一例を示す図である。Ｓパラメータファイル１０には，各周波数ごとに例えば図３に示すような各Ｓパラメータ（Ｓ11〜Ｓ44）が格納される。代表的なデータ形式としてＴｏｕｃｈｓｔｏｎｅ形式がある。ここでは，ある周波数におけるＳパラメータがＭＡ＝（Magnitude,Angle ）で表記されている。この他に，ＤＢ＝（dB,Angle），ＲＩ＝（Real,Image）の表記もあり，他の表記のＳパラメータについても本発明を適用可能である。
【００３７】
ポート位置対応変換部１２は，Ｓパラメータファイル１０から入力したＳパラメータのポート位置と，接合演算において定められた順番のポート位置との対応をとり，Ｓパラメータを並べ換えるポート位置対応変換処理を行う。このポート位置対応変換処理については後に詳しく説明する。
【００３８】
ＳパラメータＴパラメータ変換部１３は，ＳパラメータをＴパラメータに変換して，行列演算を可能にする。例えば，図４（Ａ）に示すＳ11〜Ｓ44のＳパラメータを図４（Ｂ）に示すＴ11〜Ｔ44のＴパラメータに変換する。この図４（Ｂ）に示すＴパラメータは，例えば，図１５に示す回路の左側の入出力と右側の入出力との関係を表現する行列要素である。
【００３９】
接合演算部１４は，各デバイス毎のＳパラメータを変換することにより得られたＴパラメータの接合演算を行って，伝送解析対象のシステム全体のＴパラメータを求める。ＴパラメータＳパラメータ変換部１５は，システム全体のＴパラメータをシステム全体のＳパラメータに変換する。Ｓパラメータファイル出力部１６は，求まったシステム全体のＳパラメータを出力する。
【００４０】
本発明によるＳパラメータの接合演算について詳述する。ＳパラメータＴパラメータ変換部１３により，図４に示すように各デバイスのＳパラメータをＴパラメータに変換することで，回路の接続が可能となる。Ｓパラメータが回路の入力と出力との関係を示すのに対し，Ｔパラメータは，回路の左側の入出力と右側の入出力との関係を示すので，行列演算で接続・分離操作が可能であるからである。
【００４１】
図５は，２つの４ポート回路の接続を示す図である。図５において，ａiA（１≦ｉ≦４）とｂiA（１≦ｉ≦４）は，回路Ａのポート１からポート４までの各ポートの入力と出力を示し，ａiB（１≦ｉ≦４）とｂiB（１≦ｉ≦４）は，回路Ｂのポート１からポート４までの各ポートの入力と出力を示す。回路ＡのＴパラメータはＴA ，回路ＢのＴパラメータはＴB である。
【００４２】
回路Ａの左側の入出力と右側の入出力との関係は，ＴA を用いて，
【００４３】
【数４】
2005274373.tif 000006
のように表現され，回路Ｂの左側の入出力と右側の入出力との関係は，ＴB を用いて，
【００４４】
【数５】
2005274373.tif 000007
のように表現される。
【００４５】
回路Ａのポート４と回路Ｂのポート１，回路Ａのポート２と回路Ｂのポート３とを接続すると，
【００４６】
【数６】
2005274373.tif 000008
となる。そのため，図５に示す接続をした後の全体の回路の左側の入出力と右側の入出力との関係は，以下の式（３）に示す行列演算で表現される。
【００４７】
【数７】
2005274373.tif 000009
式（３）中のＴA ・ＴB という２つの回路のＴパラメータの掛け算の結果が，接続後の全体の回路のＴパラメータとなる。この接続後の全体の回路のＴパラメータをＳパラメータに変換すれば，接続後の全体の回路のＳパラメータが求められる。
【００４８】
次に，ポート位置対応変換部１２による処理について図６および図７を用いて詳述する。Ｓパラメータの測定には，各端子（ポート）に番号が与えられる。実測のときはプローブ，３次元電磁場解析ではポートの設定順であり，測定者によってその順序は異なる。
【００４９】
ポート番号は，Ｓパラメータの行列要素番号に関わるものであり，接合するには同じポート番号の並びでなければならない。しかし，実測と３次元電磁場解析とではポート位置は異なる。この問題を解決するために，本発明では，ＳパラメータファイルからＳパラメータを入力後に，予めコード（プログラム）で設定してあるポート位置に合わせて，入力したＳパラメータの行列の要素を入れ替える。
【００５０】
図６は，入力ファイルポート位置とコードで設定されているポートの位置の例を示している。図６（Ａ）の左図は，入力したファイルのＳパラメータに対応するポート位置である入力ファイルポート位置を示し，図６（Ａ）の右図は，入力したファイルの左図のポート位置に基づくＳパラメータを示す。また，図６（Ｂ）の左図は，予めコードで設定されたポート位置であるコード設定ポート位置を示し，図６（Ｂ）の右図は，コード設定ポート位置に基づくＳパラメータを示す。
【００５１】
接合演算を行うプログラムでは，図６（Ｂ）のポート位置（番号）に従って配列されたＳパラメータに従って演算処理を行うので，Ｓパラメータファイルから入力した図６（Ａ）の右図のＳパラメータの要素をコード設定ポート位置に合わせて図６（Ｂ）左図に示すように変換し，変換した後のＳパラメータ（Ｓ11〜Ｓ44）を用いる必要がある。ポート位置対応変換部１２は，図７に示すポート番号入力画面を表示し，ユーザからポート位置の対応情報を入力して，このＳパラメータの要素の位置の変換処理を行う。
【００５２】
図７は，ポート位置対応変換処理のためのポート番号入力画面の例を示す図である。図７の入力画面内の右側には，図６（Ｂ）の左図と同じポート位置であるコード設定ポート位置が表示されている。
【００５３】
図７の点線部で囲った入力ファイルポート位置設定画面において，ユーザは，４つのポート位置に１から４までのいずれかのポート番号を入力する。ポート番号の入力によって，図７では，例えば図６（Ａ）の左図と同じポート位置が設定される。この入力ファイルポート位置に対応するＳパラメータは，図６（Ａ）の右図に示される。ユーザが入力ファイルポート位置を設定後に「ＯＫ」ボタンをクリックすると，図６（Ａ）の右図に示すＳパラメータの並びが，図６（Ｂ）の右図のＳパラメータ（Ｓ11〜Ｓ44）に変換される。
【００５４】
本発明では，入力したファイルのＳパラメータを，コードで設定されたポート位置に合わせて変換する。したがって，入力されるＳパラメータファイルが異なるポート位置のものであっても，Ｓパラメータの接合をすることができる。本発明では，上記ポート位置対応変換処理を行うことによって，Ｓパラメータの実測値と解析値の接合が可能となる。
【００５５】
図８は，本発明によるＳパラメータの接合処理フローを示す図である。まず，実測または３次元電磁場解析から得られた，システムを構成するデバイスのＳパラメータファイルを入力する（ステップＳ１）。次に，実測値，解析値の組み合わせた接合を可能とするために，コードで設定されたポート位置に対応してＳパラメータの変換処理を行う（ステップＳ２）。
【００５６】
Ｓパラメータを行列演算可能なＴパラメータに変換する（ステップＳ３）。そして，式（３）を用いて接合演算を行う（ステップＳ４）。接合演算の結果求められたＴパラメータをＳパラメータに変換し（ステップＳ５），求まったＳパラメータをファイルとして出力して（ステップＳ６），処理を終了する。
【００５７】
以上の処理により，２つのデバイスからなるシステム全体のＳパラメータを算出する計算時間は，１０秒〜２０秒ほどであった。これから，デバイスの数が増えても比較的短時間で算出することができることがわかる。
【００５８】
上記のように，本発明は，複素行列（Ｔパラメータから構成される行列）の掛け算を通じてデバイス毎のＳパラメータの接合を行う。本発明の適用範囲は，回路が４端子または８端子のものに限られるものではなく，さらにポート数が増加した場合にも適用可能である。
【００５９】
次に，本発明を用いた任意長の配線・ケーブルのＳパラメータ算出処理について説明する。本発明は，図９に示すように，例えば５ｍｍ程度の長さのケーブルについて３次元電磁場解析を行った結果得られたＳパラメータファイルを接合して，任意長のケーブルのＳパラメータを算出する。本発明を用いることで，ケーブルや配線等について，ある一部分の長さのＳパラメータを用いて，任意長のＳパラメータを短時間で算出することができる。
【００６０】
図１０は，任意長のケーブルのＳパラメータ算出処理フローの一例を示す図である。まず，ケーブルの一部分の長さのＳパラメータが格納されたＳパラメータファイルの指定を行い（ステップＳ１１），接続回数Ｎの入力を行った後（ステップＳ１２），コードで設定されたポート位置に対応してＳパラメータを変換する（ステップＳ１３）。
【００６１】
例えば，図７に示すポート番号入力画面において，「繰り返し数（整数）」の項目に任意の接続回数Ｎ（図７では「５」）を入力した後，点線部で示される入力ファイルポート位置設定画面において，１から４までのポート番号を入力することによって，ステップＳ１２，Ｓ１３を実行する。
【００６２】
次に，ＳパラメータをＴパラメータに変換する（ステップＳ１４）。その後，式（３）で示される行列演算をＮ−１回行い（ステップＳ１５），求めたい長さのＴパラメータを得る。求めたＴパラメータをＳパラメータに変換し（ステップＳ１６），求めた任意長のＳパラメータをファイルとして出力して（ステップＳ１７），処理を終了する。
【００６３】
上記のように，本発明は，Ｔパラメータから構成される複素行列の繰り返し計算を通じて任意長のケーブル等のＳパラメータを算出することができ，また，ポート数が増加した場合にも，上述したデバイスの接合の場合と同様に適用可能である。
【００６４】
図１１は，本発明を用いて算出されたＳパラメータを用いてスパイスによる伝送解析を行った結果と実測値との比較を示す図である。この実験では，図２０に示すテストクーポン２１１を，図１に示すように左側部分と右側部分とに分け，それぞれについて実測により測定したＳパラメータを，本発明によるＳパラメータ算出方法を用いて接合し，テストクーポン２１１全体について算出したＳパラメータを用いて，スパイスによる伝送解析を行った。
【００６５】
図中，点線はテストクーポン２１１全体について実測した結果を示し，実線はスパイスによる伝送解析結果を示す。スパイスによる伝送解析結果は，実測とよく合い波形の乱れも見られない。図２２で説明した従来技術による伝送解析の結果，すなわちテストクーポン２１１の左側部分と右側部分のそれぞれのＳパラメータをスパイスモデル化して，伝送解析を行った結果と比べると明らかなように，本発明により算出されたシステム全体のＳパラメータを用いて伝送解析を行えば，より精度の高い伝送解析が行うことができることがわかる。
【００６６】
図１２は，３次元電磁場解析を用いて求めた５ｃｍのマイクロストリップラインのＳパラメータに対して本発明の接合演算を行い，２倍の長さ（１０ｃｍ）および３倍の長さ（１５ｃｍ）のマイクロストリップラインのＳパラメータを求めて，過渡解析した結果を示す図である。
【００６７】
図１２（Ａ）の電圧１００の立ち下がりは，５ｃｍのマイクロストリップラインのＳパラメータを３次元電磁場解析を用いて求めた時の反射特性，電圧１０１の立ち下がりは，Ｓパラメータを接合して２倍の長さのマイクロストリップラインのＳパラメータを求めたときの反射特性，電圧１０２の立ち下がりは，Ｓパラメータを接合して３倍の長さのマイクロストリップラインのＳパラメータを求めたときの反射特性を示している。
【００６８】
また，図１２（Ｂ）において，電圧２００の立ち上がりは，５ｃｍのマイクロストリップラインのＳパラメータを３次元電磁場解析を用いて求めた時の透過特性，電圧２０１の立ち上がりは，Ｓパラメータを接合して２倍の長さのマイクロストリップラインのＳパラメータを求めたときの透過特性，電圧２０２の立ち上がりは，Ｓパラメータを接合して３倍の長さのマイクロストリップラインのＳパラメータを求めたときの透過特性を示している。
【００６９】
図１２（Ａ）から明らかなように，反射は，マイクロストリップラインの長さが長くなるほど電圧の立ち下がりのタイミングが遅れ，図１２（Ｂ）から明らかなように，透過は，マイクロストリップラインの長さが長くなるほど電圧の立ち上がりのタイミングが遅れている。
【００７０】
また，電圧１００の立ち下がりのタイミングと電圧１０１の立ち下がりのタイミング間の時間間隔と，電圧１０１の立ち下がりのタイミングと電圧１０２の立ち下がりのタイミング間の時間間隔とが等しく，電圧２００の立ち上がりのタイミングと電圧２０１の立ち上がりのタイミング間の時間間隔と電圧２０１の立ち上がりのタイミングと電圧２０２の立ち上がりのタイミング間の時間間隔とが等しい。
【００７１】
したがって，本発明によるＳパラメータの接合は正しく行われていることがわかる。このことから，本発明によるＳパラメータの接合によって，任意長のケーブルのＳパラメータを精度良く算出することができるといえる。
【００７２】
以上の本発明によるＳパラメータの算出処理は，コンピュータとソフトウェアプログラムとによって実現することができ，そのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して提供することも，ネットワークを通して提供することも可能である。
【００７３】
以上から把握できるように，本発明の実施形態の特徴を述べると以下のようである。
【００７４】
（付記１）  同一または異なる複数のデバイスからなるシステム全体のＳパラメータを算出する装置であって，
前記各デバイス毎のＳパラメータを入力する入力手段と，
入力されたＳパラメータを，予め設定された前記各デバイスのポート位置に対応するように変換するポート位置対応変換手段と，
前記変換されたＳパラメータを前記各デバイス毎のＴパラメータに変換するＳパラメータＴパラメータ変換手段と，
前記各デバイス毎のＴパラメータを用いて行列演算を行い，前記システム全体のＴパラメータを算出する演算手段と，
前記算出されたシステム全体のＴパラメータをシステム全体のＳパラメータに変換するＴパラメータＳパラメータ変換手段と，
前記ＴパラメータＳパラメータ変換手段により得られたシステム全体のＳパラメータを出力する出力手段とを備える
ことを特徴とするＳパラメータ算出装置。
【００７５】
（付記２）  ある長さＬのＮ倍（Ｎは２以上の任意の整数）の長さの単一のデバイスのＳパラメータを算出するＳパラメータ算出装置であって，
前記単一のデバイスのＬの長さのＳパラメータを入力する入力手段と，
入力されたＳパラメータを，予め設定された前記単一のデバイスの接合時のポート位置に対応するように変換するポート位置対応変換手段と，
前記変換されたＳパラメータをＴパラメータに変換するＳパラメータＴパラメータ変換手段と，
前記Ｔパラメータを用いて行列演算を行い，前記Ｌの長さの単一のデバイスを順次接合した長さのＴパラメータを算出する処理を（Ｎ−１）回繰り返し，Ｌ×Ｎの長さのＴパラメータを算出する演算手段と，
前記算出されたＬ×Ｎの長さの前記単一のデバイスのＴパラメータを，Ｌ×Ｎの長さの単一のデバイスのＳパラメータに変換するＴパラメータＳパラメータ変換手段と，
前記ＴパラメータＳパラメータ変換手段により得られたＬ×Ｎの長さの前記単一のデバイスのＳパラメータを出力する出力手段とを備える
ことを特徴とするＳパラメータ算出装置。
【００７６】
（付記３）  同一または異なる複数のデバイスからなるシステム全体のＳパラメータをコンピュータによって算出する方法であって，
前記各デバイス毎のＳパラメータを入力するステップと，
入力されたＳパラメータを，予め設定された前記各デバイスのポート位置に対応するように変換するステップと，
前記変換されたＳパラメータを前記各デバイス毎のＴパラメータに変換するステップと，
前記各デバイス毎のＴパラメータを用いて行列演算を行い，前記システム全体のＴパラメータを算出するステップと，
前記算出されたシステム全体のＴパラメータをシステム全体のＳパラメータに変換するステップと，
前記システム全体のＴパラメータをシステム全体のＳパラメータに変換するステップにより得られたシステム全体のＳパラメータを出力するステップとを有する
ことを特徴とするＳパラメータ算出方法。
【００７７】
（付記４）  ある長さＬのＮ倍（Ｎは２以上の任意の整数）の長さの単一のデバイスのＳパラメータをコンピュータにより算出する方法であって，
前記単一のデバイスのＬの長さのＳパラメータを入力するステップと，
入力されたＳパラメータを，予め設定された前記単一のデバイスの接合時のポート位置に対応するように変換するステップと，
前記変換されたＳパラメータをＴパラメータに変換するステップと，
前記Ｔパラメータを用いて行列演算を行い，前記Ｌの長さの単一のデバイスを順次接合した長さのＴパラメータを算出する処理を（Ｎ−１）回繰り返し，Ｌ×Ｎの長さのＴパラメータを算出するステップと，
前記算出されたＬ×Ｎの長さの前記単一のデバイスのＴパラメータを，Ｌ×Ｎの長さの単一のデバイスのＳパラメータに変換するステップと，
前記ＴパラメータをＳパラメータに変換するステップにより得られたＬ×Ｎの長さの単一のデバイスのＳパラメータを出力するステップとを有する
ことを特徴とするＳパラメータ算出方法。
【００７８】
（付記５）  同一または異なる複数のデバイスからなるシステム全体のＳパラメータを算出するＳパラメータ算出プログラムであって，
前記各デバイス毎のＳパラメータを入力する処理と，
入力されたＳパラメータを，予め設定された前記各デバイスのポート位置に対応するように変換する処理と，
前記変換されたＳパラメータを前記各デバイス毎のＴパラメータに変換する処理と，
前記各デバイス毎のＴパラメータを用いて行列演算を行い，前記システム全体のＴパラメータを算出する処理と，
前記算出されたシステム全体のＴパラメータをシステム全体のＳパラメータに変換する処理と，
前記システム全体のＴパラメータをシステム全体のＳパラメータに変換する処理により得られたシステム全体のＳパラメータを出力する処理とを，
コンピュータに実行させるためのＳパラメータ算出プログラム。
【００７９】
（付記６）  ある長さＬのＮ倍（Ｎは２以上の任意の整数）の長さの単一のデバイスのＳパラメータをコンピュータにより算出するＳパラメータ算出プログラムであって，
前記単一のデバイスのＬの長さのＳパラメータを入力する処理と，
入力されたＳパラメータを，予め設定された前記単一のデバイスの接合時のポート位置に対応するように変換する処理と，
前記変換されたＳパラメータをＴパラメータに変換する処理と，
前記Ｔパラメータを用いて行列演算を行い，前記Ｌの長さの単一のデバイスを順次接合した長さのＴパラメータを算出する処理を（Ｎ−１）回繰り返し，Ｌ×Ｎの長さのＴパラメータを算出する処理と，
前記算出されたＬ×Ｎの長さの前記単一のデバイスのＴパラメータを，Ｌ×Ｎの長さの単一のデバイスのＳパラメータに変換する処理と，
前記ＴパラメータをＳパラメータに変換する処理により得られたＬ×Ｎの長さの単一のデバイスのＳパラメータを出力する処理とを，
コンピュータに実行させるためのＳパラメータ算出プログラム。
【００８０】
（付記７）  同一または異なる複数のデバイスからなるシステム全体のＳパラメータを算出するＳパラメータ算出プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって，
前記各デバイス毎のＳパラメータを入力する処理と，
入力されたＳパラメータを，予め設定された前記各デバイスのポート位置に対応するように変換する処理と，
前記変換されたＳパラメータを前記各デバイス毎のＴパラメータに変換する処理と，
前記各デバイス毎のＴパラメータを用いて行列演算を行い，前記システム全体のＴパラメータを算出する処理と，
前記算出されたシステム全体のＴパラメータをシステム全体のＳパラメータに変換する処理と，
前記システム全体のＴパラメータをシステム全体のＳパラメータに変換する処理により得られたシステム全体のＳパラメータを出力する処理とを，
コンピュータに実行させるためのＳパラメータ算出プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【００８１】
（付記８）  ある長さＬのＮ倍（Ｎは２以上の任意の整数）の長さの単一のデバイスのＳパラメータをコンピュータにより算出するＳパラメータ算出プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって，
前記単一のデバイスのＬの長さのＳパラメータを入力する処理と，
入力されたＳパラメータを，予め設定された前記単一のデバイスの接合時のポート位置に対応するように変換する処理と，
前記変換されたＳパラメータをＴパラメータに変換する処理と，
前記Ｔパラメータを用いて行列演算を行い，前記Ｌの長さの単一のデバイスを順次接合した長さのＴパラメータを算出する処理を（Ｎ−１）回繰り返し，Ｌ×Ｎの長さのＴパラメータを算出する処理と，
前記算出されたＬ×Ｎの長さの前記単一のデバイスのＴパラメータを，Ｌ×Ｎの長さの単一のデバイスのＳパラメータに変換する処理と，
前記ＴパラメータをＳパラメータに変換する処理により得られたＬ×Ｎの長さの単一のデバイスのＳパラメータを出力する処理とを，
コンピュータに実行させるためのＳパラメータ算出プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【００８２】
（付記９）  付記１または付記２に記載のＳパラメータ算出装置において，
前記ポート位置対応変換手段は，入力されたＳパラメータに係るデバイスのポート位置と，予め接合演算のために設定されたデバイスのポート位置との対応情報を入力する画面を表示し，その入力画面から入力された対応情報をもとに，入力されたＳパラメータを並べ換える
ことを特徴とするＳパラメータ算出装置。
【００８３】
（付記１０）  同一または異なる複数のデバイスからなるシステム全体の入出力特性をＳパラメータを用いて解析する装置であって，                                        付記１または付記２に記載されたＳパラメータ算出装置を用いて，個々のデバイスのＳパラメータから，システム全体のＳパラメータを算出する手段と，
算出されたシステム全体のＳパラメータを用いてスパイスにより入出力特性を解析する手段とを備える
ことを特徴とする入出力特性解析装置。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】本発明の原理を説明する図である。
【図２】Ｓパラメータ算出装置の構成の一例を示す図である。
【図３】Ｓパラメータファイルのデータ構成の一例を示す図である。
【図４】ＳパラメータからＴパラメータへの変換を示す図である。
【図５】２つの４ポート回路の接続を示す図である。
【図６】ポート位置に対応したＳパラメータの変換処理を説明する図である。
【図７】ポート番号入力画面の例を示す図である。
【図８】異なるＳパラメータの接合処理フローを示す図である。
【図９】任意長のケーブルのＳパラメータの算出を示す図である。
【図１０】任意長のケーブルのＳパラメータ算出処理フローの一例を示す図である。
【図１１】本発明の適用例を示す図である。
【図１２】マイクロストリップラインのＳパラメータ算出時の過渡解析を示す図である。
【図１３】回路の入出力の関係を示す図である。
【図１４】Ｓパラメータを説明する図である。
【図１５】４ポート端子の回路の入出力の関係を示す図である。
【図１６】システムの一例を示す図である。
【図１７】配線またはケーブルを示す図である。
【図１８】コネクタのＳパラメータ測定例を示す図である。
【図１９】スパイスモデル上でのＳパラメータの接合を示す図である。
【図２０】テストクーポンを示す図である。
【図２１】従来技術の原理を説明する図である。
【図２２】従来技術を用いた伝送解析結果を示す図である。
【符号の説明】
【００８５】
１  Ｓパラメータ算出装置
１０  Ｓパラメータファイル
１１  Ｓパラメータファイル入力部
１２  ポート位置対応変換部
１３  ＳパラメータＴパラメータ変換部
１４  接合演算部
１５  ＴパラメータＳパラメータ変換部
１６  Ｓパラメータファイル出力部
１００，１０１，１０２，２００，２０１，２０２  電圧
１１０  ＬＳＩ
１１１  ＢＧＡ
１１２  コネクタ
１１３  ＢＰ
１１４  ＰＣＢ
１１５  配線
２１０  測定系
２１１  テストクーポン
２１２  プローブ
【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】
2005274373.tif 000019
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
2005274373.tif 000027
【図１９】
2005274373.tif 000028
【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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