(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
５ポート接合や６ポート接合などの２つの入力ポートと３つ以上の出力ポートを備える線形回路であって各出力ポートから出てくる波が前記２つの入力ポートに入る波の線形式で表される線形回路（以下、「線形マルチポート」と記す）に関して、前記線形マルチポートに固有の値であるシステムパラメータを測定する方法であって、
互いに位相が異なる第１の波、第２の波及び第３の波を用意し、前記線形マルチポートの一方の入力ポート１に予め定められた波（以下、「基準波ａ1」と記す）を入れ、他方の入力ポート２に前記第１の波、第２の波又は第３の波のいずれか（以下、「測定波ａ2」と記す）を入れたときの、前記基準波ａ1に対する前記第１の波、第２の波、第３の波の複素振幅比をそれぞれＷ0、Ｗ1、Ｗ2（ただし、Ｗ＝ａ2／ａ1）に設定する位相設定ステップと、
前記線形マルチポートの一方の入力ポート１に前記基準波ａ1を入れるとともに、他方の入力ポート２を整合終端する基準電力測定準備ステップと、
前記線形マルチポートの各出力ポートの電力を測定し、それらを基準電力Ｐ3r、Ｐ4r、Ｐ5r・・・とする基準電力測定ステップと、
前記他方の入力ポート２の整合終端を外し、前記他方の入力ポート２に前記第１の波、第２の波、第３の波を順次加え、それぞれの波に対応する各出力ポートの電力｛Ｐ30、Ｐ40、Ｐ50・・・｝｛Ｐ31、Ｐ41、Ｐ51・・・｝｛Ｐ32、Ｐ42、Ｐ52・・・｝を順次測定する電力測定ステップと、
前記第１の波、第２の波、第３の波に対応して測定された前記各出力ポートの電力｛Ｐ30、Ｐ40、Ｐ50・・・｝｛Ｐ31、Ｐ41、Ｐ51・・・｝｛Ｐ32、Ｐ42、Ｐ52・・・｝を前記基準電力Ｐ3r、Ｐ4r、Ｐ5r・・・で正規化する正規化ステップと、
正規化された前記各出力ポートの電力、及び、前記複素振幅比Ｗ0、Ｗ1、Ｗ2に基づき前記システムパラメータｋhを計算するか、又は、正規化された前記各出力ポートの電力、前記第１の波と第２の波の位相差ψ01及び前記第１の波と第３の波の位相差ψ02に基づき前記システムパラメータｋhの比hｋiを計算することのいずれかを行うシステムパラメータ計算ステップと、を備える線形マルチポートのシステムパラメータ測定方法。
【請求項２】
線形マルチポートに固有の値であるシステムパラメータを測定する方法であって、
前記線形マルチポートの一方の入力ポート１に基準波ａ1を入れるとともに、他方の入力ポート２を整合終端する基準電力測定準備ステップと、
前記線形マルチポートの各出力ポートの電力を測定し、それらを基準電力Ｐ3r、Ｐ4r、Ｐ5r・・・とする基準電力測定ステップと、
前記他方の入力ポート２の整合終端を外し、前記他方の入力ポート２にショートの標準器を接続し、そのときの第１の反射波に対する各出力ポートの電力｛Ｐ30、Ｐ40、Ｐ50・・・｝を測定するとともに、測定された当該電力を前記基準電力Ｐ3r、Ｐ4r、Ｐ5r・・・で正規化する第１電力測定正規化ステップと、
前記他方の入力ポート２に第１固定移相器を接続し、さらにこれにショートの標準器を接続し、そのときの第２の反射波に対する各出力ポートの電力｛Ｐ31、Ｐ41、Ｐ51・・・｝を測定するとともに、測定された当該電力を前記基準電力Ｐ3r、Ｐ4r、Ｐ5r・・・で正規化する第２電力測定正規化ステップと、
前記他方の入力ポート２に第１固定移相器及びこれに直列に接続された第２固定移相器を接続し、さらにこれにショートの標準器を接続し、そのときの第３の反射波に対する各出力ポートの電力｛Ｐ32、Ｐ42、Ｐ52・・・｝を測定するとともに、測定された当該電力を前記基準電力Ｐ3r、Ｐ4r、Ｐ5r・・・で正規化する第３電力測定正規化ステップと、
正規化された前記各出力ポートの電力、及び、前記第１の反射波、第２の反射波、第３の反射波の反射係数Γ0、Γ1、Γ2に基づき前記システムパラメータｋhを計算するか、又は、正規化された前記各出力ポートの電力、前記第１の反射波と前記第２の反射波の位相差ψ01及び前記第１の反射波と前記第３の反射波の位相差ψ02に基づき前記システムパラメータｋhの比hｋiを計算することのいずれかを行うシステムパラメータ計算ステップと、を備える線形マルチポートのシステムパラメータ測定方法。
【請求項３】
前記システムパラメータ計算ステップは、下記の式（１９）により前記システムパラメータｋhを計算することを特徴とする請求項１記載の線形マルチポートのシステムパラメータ測定方法。
【数１】
0004517119.tif 000043
【請求項４】
前記システムパラメータ計算ステップは、下記の式（１９）により前記システムパラメータｋhを計算することを特徴とする請求項２記載の線形マルチポートのシステムパラメータ測定方法。
【数２】
0004517119.tif 000044
【請求項５】
前記システムパラメータ計算ステップは、下記の式（２０−１）により前記システムパラメータｋhの比hｋiを計算することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の線形マルチポートのシステムパラメータ測定方法。
【数３】
0004517119.tif 000045
【請求項６】
線形マルチポートに固有の値であるシステムパラメータを測定する方法であって、
前記線形マルチポートの一方の入力ポート１に波を入れるとともに、他方の入力ポート２を整合終端する基準電力測定準備ステップと、
前記線形マルチポートの各出力ポートの電力を測定し、それらを基準電力Ｐ3r、Ｐ4r、Ｐ5r・・・とする基準電力測定ステップと、
前記他方の入力ポート２の整合終端を外し、前記他方の入力ポート２に波を入れ、各出力ポートの電力｛Ｐ3、Ｐ4、Ｐ5・・・｝を測定する電力測定ステップと、
測定された前記各出力ポートの電力｛Ｐ3、Ｐ4、Ｐ5・・・｝を前記基準電力Ｐ3r、Ｐ4r、Ｐ5rで正規化する正規化ステップと、
前記他方の入力ポート２に入る波の位相を変化させる移相ステップと、
前記電力測定ステップ、前記正規化ステップ及び前記移相ステップを複数回繰り返し、得られた複数の正規化電力に基づき、前記他方の入力ポート２に入る波の位相を変数とする前記各出力ポートの電力の関数（ただし、当該関数は正弦波）を特定する関数特定ステップと、
特定された前記関数を積分することにより、フーリエ変換を用いることなく、システムパラメータｋh又は前記システムパラメータｋhの比hｋiを計算するシステムパラメータ計算ステップと、を備える線形マルチポートのシステムパラメータ測定方法。
【請求項７】
前記システムパラメータ計算ステップは、下記の式（２４）により前記システムパラメータｋhの比hｋiを計算することを特徴とする請求項６記載の線形マルチポートのシステムパラメータ測定方法。
【数４】
0004517119.tif 000046
【請求項８】
マイクロ波帯、ミリ波帯、サブミリ波帯や赤外線、可視光線、紫外線などの高周波信号を発生する電源からの波を２つに分け、一方を、２つの入力ポートと３つ以上の出力ポートを備える線形マルチポートの入力ポート１に、他方を被測定デバイスに入力するとともに、前記被測定デバイスを通過した波又は前記被測定デバイスで反射された波を前記線形マルチポートの入力ポート２に入れ、この状態で前記線形マルチポートの３つ以上の電力計測用の出力ポートそれぞれの検波出力を測定し、その結果に基づき前記被測定デバイスに関するベクトル量を測定するベクトルネットワークアナライザを用いた測定方法であって、
各出力ポートの電力Ｐ3d、Ｐ4d、Ｐ5d・・・を測定し、これを予め測定しておいた基準電力Ｐ3r、Ｐ4r、Ｐ5r・・・で正規化するＤＵＴ測定ステップと、
前記被測定デバイスに代えて、通過特性又は反射特性が既知である標準器を接続し、前記標準器に関して、各出力ポートの電力Ｐ3s、Ｐ4s、Ｐ5s・・・を測定し、これを予め測定しておいた前記基準電力Ｐ3r、Ｐ4r、Ｐ5r・・・で正規化する標準器測定ステップと、
正規化された前記電力と、前記予め与えられた前記線形マルチポートのシステムパラメータｋh又はシステムパラメータ比hｋiとに基づき、前記被測定デバイスと前記標準器それぞれに関して前記ポート１に入る基準波ａ１と前記ポート２に入る測定波ａ２の複素振幅比Ｗd及びＷsを計算するとともに、それらの比sＷd＝Ｗd／Ｗsを計算する複素振幅比計算ステップと、
前記比sＷdと前記標準器のＳパラメータに基づき前記被測定デバイスのＳパラメータを計算するＳパラメータ計算ステップと、を備えるベクトルネットワークアナライザを用いた測定方法。
【請求項９】
前記線形マルチポートは、５ポート接合であり、
前記複素振幅比計算ステップは、下記の式（１４）により前記比sＷdを計算することを特徴とする請求項８記載のベクトルネットワークアナライザを用いた測定方法。
【数５】
0004517119.tif 000047
【請求項１０】
前記線形マルチポートは、６ポート接合であり、
前記複素振幅比計算ステップは、下記の式（６１６）により前記複素振幅比Ｗd及びＷsを計算することを特徴とする請求項８記載のベクトルネットワークアナライザを用いた測定方法。
【数６】
0004517119.tif 000048
【請求項１１】
マイクロ波帯、ミリ波帯、サブミリ波帯や赤外線、可視光線、紫外線などの高周波信号を発生する電源からの波を２つに分け、一方を、２つの入力ポートと３つ以上の出力ポートを備える線形マルチポートの入力ポート１に、他方を被測定デバイスに入力するとともに、前記被測定デバイスを通過した波又は前記被測定デバイスで反射された波を前記線形マルチポートの入力ポート２に入れ、この状態で前記線形マルチポートの３つ以上の電力計測用の出力ポートそれぞれの検波出力を測定し、その結果に基づき前記被測定デバイスに関するベクトル量を測定するベクトルネットワークアナライザを用いた測定方法をコンピュータに実行させるプログラムであって、
各出力ポートの電力Ｐ3d、Ｐ4d、Ｐ5d・・・を測定し、これを予め測定しておいた基準電力Ｐ3r、Ｐ4r、Ｐ5r・・・で正規化するＤＵＴ測定ステップと、
前記被測定デバイスに代えて、通過特性又は反射特性が既知である標準器を接続したとき、前記標準器に関して、各出力ポートの電力Ｐ3s、Ｐ4s、Ｐ5s・・・を測定し、これを予め測定しておいた前記基準電力Ｐ3r、Ｐ4r、Ｐ5r・・・で正規化する標準器測定ステップと、
正規化された前記電力と、前記予め与えられた前記線形マルチポートのシステムパラメータｋh又はシステムパラメータ比hｋiとに基づき、前記被測定デバイスと前記標準器それぞれに関して前記ポート１に入る基準波ａ１と前記ポート２に入る測定波ａ２の複素振幅比Ｗd及びＷsを計算するとともに、それらの比sＷd＝Ｗd／Ｗsを計算する複素振幅比計算ステップと、
前記比sＷdと前記標準器のＳパラメータに基づき前記被測定デバイスのＳパラメータを計算するＳパラメータ計算ステップと、をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高周波領域（特に、マイクロ波帯、ミリ波帯、サブミリ波帯）や光領域（赤外線、可視光線、紫外線）において、信号の振幅比と位相差を測定する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
高周波領域で動作するデバイス、回路や機器の研究及び開発にとって、当該デバイス、回路や機器の入出力信号間の位相差を測定することは不可欠なことである。従来からＶＮＡ（Vector Network Analyzer：ベクトルネットワークアナライザ）がその役割を果たしてきた。ＶＮＡは、ＤＵＴ（Device Under Test：被測定デバイス）の入射波と反射波、または入射波と透過波の振幅比と位相差（Ｓパラメータ：散乱行列要素）を測定するための装置である。
【０００３】
【特許文献１】米国特許第４１０４５８３号  ６ポート型リフレクトメータ（Six-Port Reflectometer）が開示されている。これは、校正により得られるシステム固有のハードウェア情報（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）を導出するものである。この装置及びこれを用いた測定方法によれば、従来方式では周波数が高くなるに従って高精度な測定が困難となる位相差を、電磁波計測において基本測定量であり、かつ、計測精度が周波数に殆ど依存しない、電力値というスカラー量の計測を基に求めることができる。特許文献１記載の技術によれば、従来の高精度なハードウェアの要請から開放され、４つの電力測定と、ハードウェアの不完全さを校正と呼ばれるソフトウェアで補正することが特徴である。
【０００４】
リフレクトメータとは、ひとつの波（信号）に関して、その入射波と出射波を比較するための装置である。
【０００５】
本願発明者は、６ポート型リフレクトメータを、１個の複素反射係数未知の可動負荷校正器と、１個の複素反射係数既知の標準器のみで高精度に校正できる方式を考案した。さらに、上記方式を発展させて６ポート型コリレータ（Six-Port based Wave-Correlator）を考案した。６ポート型コリレータは、２つの入力ポートに入力された波a1、a2の複素振幅比W=a2/a1を、残り４つのポートの電力値から算出することができるように構成してある。６ポート型コリレータの校正操作は、移相器（Phase Shifter）の任意の位置から１周期分動かしながら、各ステップにおける電力値を求めるだけで済み、比較的簡単である。
【０００６】
コリレータ（Wave-Correlator）とは、独立した２つの波（周波数は同じ）についてこれらを比較すること、すなわち複素振幅比を計測する装置である。
【０００７】
６ポート型コリレータによれば、６ポート型リフレクトメータでは、独立した２つの波の情報を計測に使用できるとともに、６ポート型リフレクトメータの校正操作よりも簡単であるために校正精度が向上するという利点が生じる。
【０００８】
しかしながら、６ポート型コリレータによる実際の計測では、２つのポートに入力される独立した２つの波の振幅のバランスが崩れると測定精度が悪くなるという問題がある。この点を改良すべく、本願発明者は７ポート型コリレータを考案した（特許文献２）。
【０００９】
【特許文献２】特開２００３−２１５１８３号公報  １つの波の振幅値をモニターするポート（基準ポート）に加え、もう１つの波の基準ポートを追加した。これにより独立した２つの波の振幅のバランスを保ちつつ計測を行うことができるようになった。７ポート型コリレータは、２つの６ポート型コリレータを組み合わせたものに相当する。
【００１０】
他に関連する先行技術として、下記特許文献３及び４がある。
【特許文献３】特開２００５−２２１３７５号公報  公知のコリレータを使用することで、２つの波（電磁波）の複素振幅比を高精度に求めることができるが、これには厳密な校正手順と測定結果から複素振幅比を計算する手順が必要である。しかしながら、公知のコリレータを使用してＢＰＳＫ（Binary Phase Shift Keying）復調器あるいはＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）復調器を構成する場合、位相差が判れば十分である。このような用途に適する、簡単な校正と電力値（電圧値）の比較から直接位相差を測定する方式を開示する。
【特許文献４】特開２００５−３２６３０８号公報  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が、校正手順が複雑であるという問題がある。また、校正時に数種類の標準器の接続と取外しが必要であり、そのために測定精度低下の問題が発生していた。これらの問題を解決することのできる、複素反射係数が既知の１ポート可変負荷装置が開示されている。
【００１１】
従来のＶＮＡの改良に関する先行技術として、下記特許文献５がある。
【特許文献５】特開２００６−１１２８９３号公報  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。この問題を解決することのできる、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構成するＶＮＡが開示されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
６ポート接合を使用した従来のＶＮＡでは、その校正のためのシステムパラメータが非常に多かった。このため、校正の作業が煩雑となり非常に手間を要するとともに、人為的ミスの発生する原因ともなっていた。
【００１３】
従来、システムパラメータを積分校正法により求めていた。積分校正法は、少なくとも一周期分位相を変化させながら各ポートの電力を測定し、その結果得られたグラフについてそのｎ次高調波の複素フーリエ係数を計算し、この複素フーリエ係数に基づき上記校正パラメータを決定するものである。積分校正法の原理上、ＶＮＡに移相器を設ける必要があり、構成が複雑になっていた。また、システムパラメータを求める際にフーリエ変換を行うのでその処理に時間を要した。
【００１４】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、システムパラメータの大幅な削減を実現するとともに、構成の簡略化及び処理の高速化が可能な、ベクトルネットワークアナライザを用いた測定方法並びにプログラム、及び、前記システムパラメータの測定方法及び装置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】
【００１５】
この発明は、５ポート接合や６ポート接合などの２つの入力ポートと３つ以上の出力ポートを備える線形回路であって各出力ポートから出てくる波が前記２つの入力ポートに入る波の線形式で表される線形回路（以下、「線形マルチポート」と記す）に関して、前記線形マルチポートに固有の値であるシステムパラメータを測定する方法であって、
互いに位相が異なる第１の波、第２の波及び第３の波を用意し、前記線形マルチポートの一方の入力ポート１に予め定められた波（以下、「基準波ａ1」と記す）を入れ、他方の入力ポート２に前記第１の波、第２の波又は第３の波のいずれか（以下、「測定波ａ2」と記す）を入れたときの、前記基準波ａ1に対する前記第１の波、第２の波、第３の波の複素振幅比をそれぞれＷ0、Ｗ1、Ｗ2（ただし、Ｗ＝ａ2／ａ1）に設定する位相設定ステップと、
前記線形マルチポートの一方の入力ポート１に前記基準波ａ1を入れるとともに、他方の入力ポート２を整合終端する基準電力測定準備ステップと、
前記線形マルチポートの各出力ポートの電力を測定し、それらを基準電力Ｐ3r、Ｐ4r、Ｐ5r・・・とする基準電力測定ステップと、
前記他方の入力ポート２の整合終端を外し、前記他方の入力ポート２に前記第１の波、第２の波、第３の波を順次加え、それぞれの波に対応する各出力ポートの電力｛Ｐ30、Ｐ40、Ｐ50・・・｝｛Ｐ31、Ｐ41、Ｐ51・・・｝｛Ｐ32、Ｐ42、Ｐ52・・・｝を順次測定する電力測定ステップと、
前記第１の波、第２の波、第３の波に対応して測定された前記各出力ポートの電力｛Ｐ30、Ｐ40、Ｐ50・・・｝｛Ｐ31、Ｐ41、Ｐ51・・・｝｛Ｐ32、Ｐ42、Ｐ52・・・｝を前記基準電力Ｐ3r、Ｐ4r、Ｐ5r・・・で正規化する正規化ステップと、
正規化された前記各出力ポートの電力、及び、前記複素振幅比Ｗ0、Ｗ1、Ｗ2に基づき前記システムパラメータｋhを計算するか、又は、正規化された前記各出力ポートの電力、前記第１の波と第２の波の位相差ψ01及び前記第１の波と第３の波の位相差ψ02に基づき前記システムパラメータｋhの比hｋiを計算することのいずれかを行うシステムパラメータ計算ステップと、を備えるものである。
【００１６】
この発明は、線形マルチポートに固有の値であるシステムパラメータを測定する方法であって、
前記線形マルチポートの一方の入力ポート１に基準波ａ１を入れるとともに、他方の入力ポート２を整合終端する基準電力測定準備ステップと、
前記線形マルチポートの各出力ポートの電力を測定し、それらを基準電力Ｐ3r、Ｐ4r、Ｐ5r・・・とする基準電力測定ステップと、
前記他方の入力ポート２の整合終端を外し、前記他方の入力ポート２にショートの標準器を接続し、そのときの第１の反射波に対する各出力ポートの電力｛Ｐ30、Ｐ40、Ｐ50・・・｝を測定するとともに、測定された当該電力を前記基準電力Ｐ3r、Ｐ4r、Ｐ5r・・・で正規化する第１電力測定正規化ステップと、
前記他方の入力ポート２に第１固定移相器を接続し、さらにこれにショートの標準器を接続し、そのときの第２の反射波に対する各出力ポートの電力｛Ｐ31、Ｐ41、Ｐ51・・・｝を測定するとともに、測定された当該電力を前記基準電力Ｐ3r、Ｐ4r、Ｐ5r・・・で正規化する第２電力測定正規化ステップと、
前記他方の入力ポート２に第１固定移相器及びこれに直列に接続された第２固定移相器を接続し、さらにこれにショートの標準器を接続し、そのときの第３の反射波に対する各出力ポートの電力｛Ｐ32、Ｐ42、Ｐ52・・・｝を測定するとともに、測定された当該電力を前記基準電力Ｐ3r、Ｐ4r、Ｐ5r・・・で正規化する第３電力測定正規化ステップと、
正規化された前記各出力ポートの電力、及び、前記第１の反射波、第２の反射波、第３の反射波の反射係数Γ0、Γ1、Γ2に基づき前記システムパラメータｋhを計算するか、又は、正規化された前記各出力ポートの電力、前記第１の反射波と前記第２の反射波の位相差ψ01及び前記第１の反射波と前記第３の反射波の位相差ψ02に基づき前記システムパラメータｋhの比hｋiを計算することのいずれかを行うシステムパラメータ計算ステップと、を備えるものである。
【００１７】
例えば、前記システムパラメータ計算ステップは、下記の式（１９）により前記システムパラメータｋhを計算する。
【数７】
0004517119.tif 000002
0004517119.tif 000003
【００１８】
例えば、前記システムパラメータ計算ステップは、下記の式（２０−１）により前記システムパラメータｋhの比hｋiを計算する。
【数８】
0004517119.tif 000004
【００１９】
この発明に係る線形マルチポートのシステムパラメータ測定装置は、マイクロ波帯、ミリ波帯、サブミリ波帯や赤外線、可視光線、紫外線などの高周波信号を発生する電源と、前記電源の出力を少なくとも２つに分配する電力分配器と、前記電力分配器で分配された一方の波を受け、当該波に少なくとも２つの位相差ψ01又はψ02を加えて出力する可変位相装置と、システムパラメータを計算する処理部とを備え、
測定対象である線形マルチポートの一方の入力ポート１は、前記電力分配器で分配された他方の波を受け、他方の入力ポート２は、前記可変位相装置から波を受け、
前記処理部は、前記線形マルチポートの出力ポートの電力、及び、前記位相差ψ01及びψ02に基づき、システムパラメータｋh又は前記システムパラメータｋhの比hｋiを計算する、ものである。
【００２０】
この発明は、線形マルチポートに固有の値であるシステムパラメータを測定する方法であって、
前記線形マルチポートの一方の入力ポート１に波を入れるとともに、他方の入力ポート２を整合終端する基準電力測定準備ステップと、
前記線形マルチポートの各出力ポートの電力を測定し、それらを基準電力Ｐ3r、Ｐ4r、Ｐ5r・・・とする基準電力測定ステップと、
前記他方の入力ポート２の整合終端を外し、前記他方の入力ポート２に波を入れ、各出力ポートの電力｛Ｐ3、Ｐ4、Ｐ5・・・｝を測定する電力測定ステップと、
測定された前記各出力ポートの電力｛Ｐ3、Ｐ4、Ｐ5・・・｝を前記基準電力Ｐ3r、Ｐ4r、Ｐ5rで正規化する正規化ステップと、
前記他方の入力ポート２に入る波の位相を変化させる移相ステップと、
前記電力測定ステップ、前記正規化ステップ及び前記移相ステップを複数回繰り返し、得られた複数の正規化電力に基づき、前記他方の入力ポート２に入る波の位相を変数とする前記各出力ポートの電力の関数を特定する関数特定ステップと、
特定された前記関数を積分することにより、システムパラメータｋh又は前記システムパラメータｋhの比hｋiを計算するシステムパラメータ計算ステップと、を備えるものである。
【００２１】
例えば、前記システムパラメータ計算ステップは、下記の式（２４）により前記システムパラメータｋhの比hｋiを計算する。
【数９】
0004517119.tif 000005
【００２２】
この発明は、マイクロ波帯、ミリ波帯、サブミリ波帯や赤外線、可視光線、紫外線などの高周波信号を発生する電源からの波を２つに分け、一方を、２つの入力ポートと３つ以上の出力ポートを備える線形マルチポートの入力ポート１に、他方を被測定デバイスに入力するとともに、前記被測定デバイスを通過した波又は前記被測定デバイスで反射された波を前記線形マルチポートの入力ポート２に入れ、この状態で前記線形マルチポートの３つ以上の電力計測用の出力ポートそれぞれの検波出力を測定し、その結果に基づき前記被測定デバイスに関するベクトル量を測定するベクトルネットワークアナライザを用いた測定方法であって、
各出力ポートの電力Ｐ3d、Ｐ4d、Ｐ5d・・・を測定し、これを予め測定しておいた基準電力Ｐ3r、Ｐ4r、Ｐ5r・・・で正規化するか、又は、出力ポートのいずれかひとつを基準としたときの他の３つの出力ポートの電力比3Ｐ4d、3Ｐ5d、3Ｐ6d・・・を測定することのいずれかを行うＤＵＴ測定ステップと、
前記被測定デバイスに代えて、通過特性又は反射特性が既知である標準器を接続し、前記標準器に関して、各出力ポートの電力Ｐ3s、Ｐ4s、Ｐ5s・・・を測定し、これを予め測定しておいた前記基準電力Ｐ3r、Ｐ4r、Ｐ5r・・・で正規化するか、又は、出力ポートのいずれかひとつを基準としたときの他の３つの出力ポートの電力比3Ｐ4s、3Ｐ5s、3Ｐ6s・・・を測定することのいずれかを行う標準器測定ステップと、
正規化された前記電力又は前記電力比と、前記予め与えられた前記線形マルチポートのシステムパラメータｋh又はシステムパラメータ比hｋiとに基づき、前記被測定デバイスと前記標準器それぞれに関して前記ポート１に入る基準波ａ１と前記ポート２に入る測定波ａ２の複素振幅比Ｗd及びＷsを計算するとともに、それらの比sＷd＝Ｗd／Ｗsを計算する複素振幅比計算ステップと、
前記比sＷdと前記標準器のＳパラメータに基づき前記被測定デバイスのＳパラメータを計算するＳパラメータ計算ステップと、を備えるものである。
【００２３】
例えば、前記線形マルチポートは、５ポート接合であり、
前記複素振幅比計算ステップは、下記の式（１４）により前記比sＷdを計算する。
【数１０】
0004517119.tif 000006
【００２４】
例えば、前記線形マルチポートは、６ポート接合であり、
前記複素振幅比計算ステップは、下記の式（６１６）により前記複素振幅比Ｗd及びＷsを計算する。
【数１１】
0004517119.tif 000007
【００２５】
この発明は、マイクロ波帯、ミリ波帯、サブミリ波帯や赤外線、可視光線、紫外線などの高周波信号を発生する電源からの波を２つに分け、一方を、２つの入力ポートと３つ以上の出力ポートを備える線形マルチポートの入力ポート１に、他方を被測定デバイスに入力するとともに、前記被測定デバイスを通過した波又は前記被測定デバイスで反射された波を前記線形マルチポートの入力ポート２に入れ、この状態で前記線形マルチポートの３つ以上の電力計測用の出力ポートそれぞれの検波出力を測定し、その結果に基づき前記被測定デバイスに関するベクトル量を測定するベクトルネットワークアナライザを用いた測定方法をコンピュータに実行させるプログラムであって、
各出力ポートの電力Ｐ3d、Ｐ4d、Ｐ5d・・・を測定し、これを予め測定しておいた基準電力Ｐ3r、Ｐ4r、Ｐ5r・・・で正規化するか、又は、出力ポートのいずれかひとつを基準としたときの他の３つの出力ポートの電力比3Ｐ4d、3Ｐ5d、3Ｐ6d・・・を測定することのいずれかを行うＤＵＴ測定ステップと、
前記被測定デバイスに代えて、通過特性又は反射特性が既知である標準器を接続したとき、前記標準器に関して、各出力ポートの電力Ｐ3s、Ｐ4s、Ｐ5s・・・を測定し、これを予め測定しておいた前記基準電力Ｐ3r、Ｐ4r、Ｐ5r・・・で正規化するか、又は、出力ポートのいずれかひとつを基準としたときの他の３つの出力ポートの電力比3Ｐ4s、3Ｐ5s、3Ｐ6s・・・を測定することのいずれかを行う標準器測定ステップと、
正規化された前記電力又は前記電力比と、前記予め与えられた前記線形マルチポートのシステムパラメータｋh又はシステムパラメータ比hｋiとに基づき、前記被測定デバイスと前記標準器それぞれに関して前記ポート１に入る基準波ａ１と前記ポート２に入る測定波ａ２の複素振幅比Ｗd及びＷsを計算するとともに、それらの比sＷd＝Ｗd／Ｗsを計算する複素振幅比計算ステップと、
前記比sＷdと前記標準器のＳパラメータに基づき前記被測定デバイスのＳパラメータを計算するＳパラメータ計算ステップと、をコンピュータに実行させるものである。
【００２６】
この発明に係るプログラムは、例えば、記録媒体に記録される。
媒体には、例えば、ＥＰＲＯＭデバイス、フラッシュメモリデバイス、フレキシブルディスク、ハードディスク、磁気テープ、光磁気ディスク、ＣＤ（ＣＤ−ＲＯＭ、Ｖｉｄｅｏ−ＣＤを含む）、ＤＶＤ（ＤＶＤ−Ｖｉｄｅｏ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭを含む）、ＲＯＭカートリッジ、バッテリバックアップ付きのＲＡＭメモリカートリッジ、フラッシュメモリカートリッジ、不揮発性ＲＡＭカートリッジ等を含む。
【００２７】
媒体とは、何等かの物理的手段により情報（主にデジタルデータ、プログラム）が記録されているものであって、コンピュータ、専用プロセッサ等の処理装置に所定の機能を行わせることができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、次の順番で説明を加える。
１．システムパラメータの測定方法
１．１  ５ポート接合を用いたコリレータのシステムパラメータの測定方法
１．２  ５ポート接合を用いたコリレータのシステムパラメータの測定方法（積分法）
１．３  ６ポート接合を用いたコリレータのシステムパラメータの測定方法
１．４  Ｎポート接合を用いたリフレクトメータのシステムパラメータの測定方法
２．ＤＵＴの測定方法
２．１  ５ポートコリレータを用いたＶＮＡ及びこれを用いた測定方法
２．１．１  測定システムの説明
２．１．２  ＤＵＴのＳパラメータの測定手順の説明
２．２  ６ポートコリレータを用いたＶＮＡ及びこれを用いた測定方法
３．本件の計測理論
３．１  ５ポートコリレータ
３．１．１  ５ポートコリレータの原理
３．１．２  ５ポートコリレータによるＤＵＴのＳパラメータの測定
３．１．３  システムパラメータの線形解
３．１．４  システムパラメータの積分解
３．２  ６ポートコリレータ
３．３  リフレクトメータ
【００２９】
１．システムパラメータの測定方法
【００３０】
１．１  ５ポート接合を用いたコリレータのシステムパラメータの測定方法
コリレータ（Wave-Correlator）とは、独立した２つの波（周波数は同じ）についてこれらを比較するもの、すなわちそれらの複素振幅比を計測する装置である。
【００３１】
５ポート接合を用いたコリレータとは、２つの入力ポートと３つの出力ポートを備える５ポート接合により上記計測を行う装置である。５ポート接合は線形マルチポート（線形回路）のひとつであり、３つの出力ポートの出力波が２つの入力ポートからの入力波の一次式で表される回路である。すなわち、上記コリレータは、２つの入力ポートに入る正弦波の大きさと位相の相互関係を、３つの出力ポートから出る波の電力値から測定する線形回路システムである。
【００３２】
５ポート接合の一例を、図１に示す。図中、５ＰＪは５ポート接合を示す。Ｑは公知の９０°ハイブリッド、ＰＤは公知の分配器である。ポート１及びポート２は入力ポートである。３〜５は電力計測用のポートである。９０°ハイブリッドとは、一方の側のひとつのポートに高周波信号を入力すると、その高周波信号の半分の振幅の高周波信号が反対側の対向するポートに出力され、残りの半分が反対側の他方のポートに出力され、前記対向するポートと前記他方のポートとの高周波信号の位相差が９０°となるというものである。
【００３３】
５ポート接合５ＰＪの動作については後に詳述する（「３．１．１  ５ポートコリレータの原理」の項参照）。
【００３４】
５ポート接合５ＰＪを備えるコリレータを用いて計測を行うには、各出力ポートの波の電力値を計測するとともに、電力値とシステムパラメータを所定の数式に代入し計算する。システムパラメータとは、５ポート接合５ＰＪに固有の値である。具体的には、２つの入力ポートと３つの出力ポートの間の関係を記述する一次式の係数の比である。システムパラメータは、測定に先立ち予め求めておく必要がある。
【００３５】
図２は、５ポート接合５ＰＪを用いたコリレータのシステムパラメータの測定方法のフローチャートである。以下、図２を参照しつつ測定方法について説明を加える。
【００３６】
（１）振幅が等しく位相が異なる３つの波（第１の波、第２の波及び第３の波）を設定する。５ポート接合の入力ポート１に基準波ａ1を入れ、入力ポート２に第１の波、第２の波及び第３の波（測定波ａ2）をそれぞれ順番に入れたときの、基準波ａ1に対する第１の波、第２の波又は第３の波の複素振幅比をそれぞれＷ0、Ｗ1、Ｗ2（ただし、Ｗ＝ａ2／ａ1）と設定する（図２のＳＴＥＰ１）。例えば、波Ｗ0を移相量の異なる固定移相器にそれぞれ通すことでＷ1、 Ｗ2を得ることができる。
なお、以下の説明では、誤解のおそれがない範囲において、第１の波、第２の波及び第３の波をそれぞれ波Ｗ0、波Ｗ1、波Ｗ2と記すことにする。図面の記載についても同様である。
【００３７】
（２）５ポート接合５ＰＪの一方の入力ポート（例えばポート１）に基準波ａ1を入れる（同図のＳＴＥＰ２）。他方の入力ポート（例えばポート２）は整合終端し、当該入力ポートに入る波をゼロにする（同図のＳＴＥＰ２）。
【００３８】
（３）上記（２）の状態で、各出力ポートの電力を測定し、その結果を｛Ｐ3r、Ｐ4r、Ｐ5r｝とする（添字の３、４、５はそれぞれ出力ポート３、４、５に対応している、以下同様）。これらを基準電力とする（同図のＳＴＥＰ３）。
【００３９】
（４）ポート２の整合終端を外す（同図のＳＴＥＰ４）。
【００４０】
（５）５ポート接合５ＰＪのポート２に、測定波ａ2として波Ｗ0を入れる。
【００４１】
（６）上記（５）の状態で、各出力ポートの電力を測定し、その結果を｛Ｐ30、Ｐ40、Ｐ50｝とする（同図のＳＴＥＰ６）。
【００４２】
（７）５ポート接合５ＰＪのポート２に測定波ａ2として波Ｗ1を入れる。ただし、波Ｗ1は、波Ｗ0と振幅が等しく、かつ、位相が異なる波である。例えば、波Ｗ1は、波Ｗ0よりも遅れているとし、その位相差を−ψ01（ψ01は正の実数）とする。当該波の複素振幅比Ｗ1は次式で表される。ただし、0Ｗ1＝Ｗ1／Ｗ0である。
【００４３】
【数１２】
0004517119.tif 000008
【００４４】
（８）上記（７）の状態で、各出力ポートの電力を測定し、その結果を｛Ｐ31、Ｐ41、Ｐ51｝とする（同図のＳＴＥＰ６）。
【００４５】
（９）５ポート接合５ＰＪのポート２に測定波ａ2として波Ｗ2を入れる。ただし、波Ｗ2は、波Ｗ0と振幅が等しく、かつ、位相が異なる波である。波Ｗ2は、波Ｗ1とも位相が異なる。例えば、波Ｗ2は、波Ｗ0よりも遅れているとし、その位相差を−ψ02（ψ02は正の実数で、ψ01≠ψ02）とする。当該波の複素振幅比Ｗ2は次式で表される。ただし、0Ｗ2＝Ｗ2／Ｗ0である。
【００４６】
【数１３】
0004517119.tif 000009
【００４７】
（１０）上記（９）の状態で、各出力ポートの電力を測定し、その結果を｛Ｐ32、Ｐ42、Ｐ52｝とする（同図のＳＴＥＰ６）。
【００４８】
（１１）上記｛Ｐ30、Ｐ40、Ｐ50｝｛Ｐ31、Ｐ41、Ｐ51｝｛Ｐ32、Ｐ42、Ｐ52｝を、それぞれ基準電力｛Ｐ3r、Ｐ4r、Ｐ5r｝で割る（同図のＳＴＥＰ７）。その結果を正規化ポート電力とする。／Ｐh0＝Ｐh0÷Ｐhr（ｈ＝３，４，５）、／Ｐh1＝Ｐh1÷Ｐhr（ｈ＝３，４，５）、／Ｐh2＝Ｐh2÷Ｐhr（ｈ＝３，４，５）である。ただし、／Ｐh0は、記号Ｐh0について上付バーが付されていることを示す。以下の説明においても同様に、記号「／」は「上付きバー」を表すことにする。
【００４９】
（１２）次式に従い、システムパラメータ比hｋiを計算する（同図のＳＴＥＰ１０）。ここで例えば、h＝３、i＝４，５とする。
【００５０】
【数１４】
0004517119.tif 000010
【００５１】
以上の（１）〜（１２）の手順により、５ポート接合を用いたコリレータのシステムパラメータを測定することができる。
【００５２】
図３に、上述した測定方法を実行するための測定回路の例を示す。
図３において、ＶＳは、所定の周波数の信号を供給する電源（信号源）である。ＰＤは、電源ＶＳからの波を２つに分配する電力分配器である。なお、図示しないが、図３の装置は、出力ポートの電力を測定するための検波器、検波器の出力を増幅する増幅器、増幅器の出力を受け、その出力（すなわち５ポート接合５ＰＪの３個の出力ポートＰ３〜Ｐ５の検波出力）に基づきシステムパラメータを計算するパソコン（コンピュータ）を備えていてもよい。
【００５３】
図３の装置は、さらに、２つの固定移相器ＦＰＳ１及びＦＰＳ２と、それらをオンオフするスイッチＳＷを備える。これらは可変位相装置ＶＰを構成する。スイッチＳＷはロータリー式スイッチであり、接点ｕ、ｖ、ｗのいずれかを選択する。接点ｕは固定位相器ＦＰＳ１の入力すなわち電力分配器ＰＤの出力に接続され、接点ｖは固定位相器ＦＰＳ１の出力（固定位相器ＦＰＳ２の入力）に接続され、接点ｗは固定位相器ＦＰＳ２の出力に接続されている。スイッチＳＷのコモンは可変位相装置ＶＰの出力であり、５ポート接合５ＰＪの入力ポート２に接続される。固定位相器ＦＰＳ１とＦＰＳ２の移相量はそれぞれψ1とψ2であり、それらは直列に接続されている。したがって、スイッチＳＷの選択により、移相量＝０（接点ｕ）、移相量＝−ψ1（接点ｖ）、移相量＝−（ψ1＋ψ2）（接点ｗ）のいずれかを選択できる。
【００５４】
接点ｖ、ｗの位置では、次のようになる。
【００５５】
【数１５】
0004517119.tif 000011
【００５６】
固定移相器の周波数特性によりψ1、ψ2は一定にはならないので、別途、標準計測器でその移相量を正確に測定しておく必要がある。システムパラメータ決定行列式の正則性が保たれる条件で0Ｗ1、0Ｗ2を選べばよいが、絶対値が１、位相差が120°、240°に近いことが望ましい。
【００５７】
図３のスイッチＳＷをｕ、ｖ、ｗと順番に切り換えつつ、図２のＳＴＥＰ６の測定を行えばよい。
【００５８】
前述した、５ポート接合５ＰＪを用いたコリレータのシステムパラメータの測定方法について補足する。
【００５９】
上記（３）で正規化用基準電力を測定する際に、図３において、５ポート接合５ＰＪのポート2に標準器としての整合終端を接続し、ポートＭを整合終端、ポートＲからポート１に基準電力（たとえば0dBm）を加え、ポート出力P3r、P4r、P5rを測定する。これ以降のポート電力測定において、前記基準電力は一定に保つことが望ましい。
【００６０】
そして、中心周波数でほぼ120°遅れ位相の固定移相器ＦＰＳ１及びＦＰＳ２を使用する。移相器ＦＰＳ１及びＦＰＳ２の周波数対位相特性を使用可能な測定器（標準のＶＮＡ）で測定し保存しておく。
【００６１】
この測定方法によれば、公知の積分校正法を使用することなくシステムパラメータを求めることができるので、ＶＮＡに移相器を設ける必要がなくなり、ＶＮＡの構成を簡単にすることができる。また、フーリエ変換処理が不要であるので、処理時間も短くできる。
【００６２】
１．２  ５ポート接合を用いたコリレータのシステムパラメータの測定方法（積分法）
図４は、積分法を実行するための測定回路の例を示す。図４において、図３と同一相当部分には同一符号を付して、その説明は省略する。
【００６３】
図４において、ＤＣ１及びＤＣ２は方向性結合器である。方向性結合器ＤＣ１の一方の側の２つの端は第１スイッチＳＷ１及び第２スイッチＳＷ２に接続され、他方の側の１つの端は２ポートの供試デバイス（Device Under Test：以下「ＤＵＴ」と記す）の一方の端に接続され、残りの一端は終端されている。方向性結合器ＤＣ２も同様である。ＳＷ１は、移相器ＰＳからの波を２つの方向性結合器ＤＣ１又はＤＣ２のいずれかに入れるスイッチである。ＳＷ２は、２つの方向性結合器ＤＣ１又はＤＣ２のいずれかを選択し、選択された方からの波を５ポート接合５ＰＪのポート２へ送るスイッチである。
【００６４】
第１スイッチＳＷ１、第２スイッチＳＷ２、方向性結合器ＤＣ１及びＤＣ２は、ＤＵＴの４つのＳパラメータ（Ｓ１１、Ｓ１２、Ｓ２１、Ｓ２２）をそれぞれ計測するための接続を実現する切換機構（後に詳しく説明）を構成する。
【００６５】
図４の装置は、電力分配器ＰＤと第１スイッチＳＷ１の入力端の間に移相器ＰＳを備える。移相器（phase shifter）ＰＳは、２つの波の間の位相関係を変えるのに用いられるものである。この装置を用いてシステムパラメータを測定する。
【００６６】
図５は、積分法のフローチャートである。以下、図５を参照しつつ測定方法について説明を加える。
【００６７】
（１）５ポート接合５ＰＪのポート１に予め定められた基準波を入れる。ポート２は整合終端し、当該入力ポートに入る波をゼロにする（図５のＳＴＥＰ１１）。
【００６８】
（２）上記（１）の状態で、各出力ポートの電力を測定し、その結果を｛Ｐ3r、Ｐ4r、Ｐ5r｝とする。これらを基準電力とする（同図のＳＴＥＰ１２）。
【００６９】
（３）ポート２の整合終端を外す（同図のＳＴＥＰ１３）。
【００７０】
（４）ポート１及び２に信号を加える（同図のＳＴＥＰ１４）。
【００７１】
（５）上記（４）の状態で移相器ＰＳを、任意の始動位置θｃから離散的に変化させる（同図のＳＴＥＰ１８）。
【００７２】
（６）ポート電力Ｐ3、 Ｐ4、 Ｐ5を測定し、それぞれＰ3r、 Ｐ4r、 Ｐ5rで正規化する（同図のＳＴＥＰ１６）。
【００７３】
（７）上記（５）（６）を繰り返す（同図のＳＴＥＰ１７）。繰り返しの回数は、Curve Fittingにより関数が特定できる程度であり、実際は数回で済む。
【００７４】
（８）上記手順で得られた測定データに基づきCurve Fittingにより関数を確定する（同図のＳＴＥＰ１９）。Curve Fittingは公知の手法であり、その説明は省略する。
【００７５】
関数は次式で与えられ、その振幅、位相、オフセット量を特定できれば関数は確定する。関数形が分かっているので測定誤差を含めて得られた数点のデータでfittingが終了する。
【００７６】
【数１６】
0004517119.tif 000012
【００７７】
（９）次式に従い、上記（８）で確定した関数／Ｐh（θ）の積分計算を行うことで、システムパラメータ比hｋi（ｈ＝３、ｉ＝４、５）を計算する（同図のＳＴＥＰ２０、この式は後述の式（２４）と同じものである）。
【００７８】
【数１７】
0004517119.tif 000013
【００７９】
正規化電力と指数関数の積／Ｐh（θ）exp ｊ(θ−θc)の数値積分演算は、移相器の始動位置で／Ｐh（θc）exp ｊ(０)、以下順次、／Ｐh（θc＋δ）exp ｊ(δ)、／Ｐh（θc＋２δ）exp ｊ(２δ)、・・・となるので、積分開始位置を任意に設定することができる。
【００８０】
１．３  ６ポート接合を用いたコリレータのシステムパラメータの測定方法
線形マルチポート（線形回路）として６ポート接合を備える場合でも、出力ポートがひとつ増える点を除き、５ポート接合の場合と同様の手順及び計算式でシステムパラメータを測定することができる。６ポート接合のシステムパラメータは、５ポート接合の場合と同様に、3ｋi＝ｋi／ｋ3（ｉ＝４，５，６）と表される。
【００８１】
６ポート接合の一例を、図６に示す。図中、６ＰＪは６ポート接合を示す。Ｑは公知の９０°ハイブリッド、Ｚは整合終端である。
【００８２】
Ｎポート接合についても同様のことが言え、５ポート接合の場合と同様の手順及び計算式でシステムパラメータを測定することができる。
【００８３】
１．４  Ｎポート接合を用いたリフレクトメータのシステムパラメータの測定方法
リフレクトメータ（reflectometer)とは、ひとつの波（信号）に関して、その入射波と出射波を比較するための装置である。
【００８４】
Ｎポートリフレクトメータ（N-port reflectometer)は、Ｎポート接合のポート１に信号源、ポート２にＤＵＴを接続し、ポート２から出る波と入る波の複素振幅比を、ＤＵＴの反射係数として、残りのＮ−２個のポート電力値から測定するシステムである。ＤＵＴに入る波をｂ２、ＤＵＴから出る反射波をａ２とすると、その複素反射係数Γ＝ａ２／ｂ２である。
【００８５】
Ｎポート接合には、上述した５ポート接合や６ポート接合が含まれる。Ｎポート接合は、（Ｎ−２）の出力ポートの出力波が２つの入力ポートからの入力波の一次式で表されるという線形マルチポート（線形回路）である。
【００８６】
Ｎポート接合を備えるリフレクトメータを用いて計測を行うには、各出力ポートの波の電力値を計測するとともに、電力値とシステムパラメータを所定の数式に代入し計算する。システムパラメータは、測定に先立ち予め求めておく必要があるが、上述のコリレータと同様に求めることができる。すなわち、コリレータにおける複素振幅比Ｗを、複素反射係数Γに置き換えれば、リフレクトメータでも同様に扱うことができる（詳しくは「３．３  リフレクトメータ」参照）。
【００８７】
図７は、Ｎポート接合を用いたリフレクトメータのシステムパラメータの測定方法のフローチャートである。以下、図７を参照しつつ測定方法について説明を加える。
【００８８】
（１）振幅が等しく位相が異なる３つの反射波（第１の反射波、第２の反射波及び第３の反射波）を設定するとともに、それらの反射係数をそれぞれΓ0、Γ1、Γ2に設定する（図７のＳＴＥＰ１）。例えば、Ｎポート接合のポート２にショートの標準器を取り付けることで第１の反射波を設定し、ポート２に移相量ψ１の固定移相器とショートの標準器を取り付けることで第２の反射波を設定し、ポート２に移相量ψ１の固定移相器、移相量ψ２の固定移相器及びショートの標準器を取り付けることで第３の反射波を設定する。なお、コリレータ（例えば図３）の場合と異なり、ポート２から出て戻る波ｂ２は、そこに接続された線路を往復するので移相量が２倍になることに注意する。
なお、以下の説明では、誤解のおそれがない範囲において、第１の反射波、第２の反射波及び第３の反射波をそれぞれ反射波Γ0、反射波Γ1、反射波Γ2と記すことにする。図面の記載についても同様である。
【００８９】
（２）Ｎポート接合の一方の入力ポート（例えばポート１）に一定の波を入れる（同図のＳＴＥＰ２）。他方の入力ポート（例えばポート２）は整合終端し、当該入力ポートに入る波をゼロにする（同図のＳＴＥＰ２）。
【００９０】
（３）上記（２）の状態で、各出力ポートの電力を測定し、その結果を｛Ｐ3r、Ｐ4r、Ｐ5r、・・・｝とする（添字の３、４、５、・・・はそれぞれ出力ポート３、４、５、・・・に対応している、以下同様）。これらを基準電力とする（同図のＳＴＥＰ３）。
【００９１】
（４）ポート２の整合終端を外す（同図のＳＴＥＰ４）。
【００９２】
（５）Ｎポート接合のポート２にショートの標準器を接続する。ポート２に入る反射波（第１の反射波）の反射係数はΓ0である。
【００９３】
（６）上記（５）の状態で、各出力ポートの電力を測定し、その結果を｛Ｐ30、Ｐ40、Ｐ50、・・・｝とする（同図のＳＴＥＰ６）。
【００９４】
（７）Ｎポート接合のポート２に固定移相器とショートの標準器を接続する。その移相量がψ１であるとき、ポート２に入る反射波Γ１は、反射波Γ０よりも２ψ１遅れている。
【００９５】
（８）上記（７）の状態で、各出力ポートの電力を測定し、その結果を｛Ｐ31、Ｐ41、Ｐ51、・・・｝とする（同図のＳＴＥＰ６）。
【００９６】
（９）Ｎポート接合のポート２に、２つの固定移相器とショートの標準器を接続する。その移相量がψ１＋ψ２であるとき、ポート２に入る反射波Γ２は、反射波Γ０よりも２（ψ１＋ψ２）だけ遅れている。
【００９７】
（１０）上記（９）の状態で、各出力ポートの電力を測定し、その結果を｛Ｐ32、Ｐ42、Ｐ52、・・・｝とする（同図のＳＴＥＰ６）。
【００９８】
（１１）上記｛Ｐ30、Ｐ40、Ｐ50、・・・｝｛Ｐ31、Ｐ41、Ｐ51、・・・｝｛Ｐ32、Ｐ42、Ｐ52、・・・｝を、それぞれ基準電力｛Ｐ3r、Ｐ4r、Ｐ5r、・・・｝で割る（同図のＳＴＥＰ７）。その結果を正規化ポート電力とする。
【００９９】
（１２）上述した式（２０−１）に従い、システムパラメータ比hｋiを計算する（同図のＳＴＥＰ１０）。ここで例えば、h＝３、i＝４，５，・・・とする。なお、上述したように、線路を往復するので移相量が２倍になることに注意する。例えば、図８の装置で測定した場合、式（２０−１）におけるψ01、ψ02は、それぞれ、−２ψ1、−２（ψ1＋ψ2）となる。
【０１００】
以上の（１）〜（１２）の手順により、Ｎポート接合を用いたリフレクトメータのシステムパラメータを測定することができる。
【０１０１】
図８に、上述した測定方法を実行するための測定回路の例を示す。
図８において、図３と同一相当部分には同一符号を付し、その説明は省略する。図８においては、電源ＶＳからの波は、２つに分配されることなく、Ｎポート接合ＮＰＪのポート１に入力される。また、可変位相装置ＶＰの一方の端にはショートの標準器が接続される。
【０１０２】
スイッチＳＷの選択により、反射波の移相量を可変できる。接点ｕのときの移相量を基準（０）とすると、移相量＝−２ψ1（接点ｖ）、移相量＝−２（ψ1＋ψ2）（接点ｗ）となる。
【０１０３】
図８のスイッチＳＷをｕ、ｖ、ｗと順番に切り換えつつ、図７のＳＴＥＰ６の測定を行えばよい。
【０１０４】
２．ＤＵＴの測定方法
２．１  ５ポートコリレータを用いたＶＮＡ及びこれを用いた測定方法
２．１．１  測定システムの説明
図９に、発明の実施の形態に係る高周波信号計測システム（ベクトルネットワークアナライザ Vector Network Analyzer：ＶＮＡ）のブロック図を示す。これは、５ポート接合を用いた２ポートデバイス計測用ベクトルネットワークアナライザ装置である。
【０１０５】
ＶＳは、所定の周波数の信号を供給する電源（信号源）である。
ＰＤは、電源ＶＳからの波を２つに分配する電力分配器である。
【０１０６】
ＤＥＴは、５ポート接合５ＰＪの３個の出力ポート３〜５からの波をそれぞれ検波する検波器である。
ＡＭＰは、検波器ＤＥＴの出力をそれぞれ増幅してパソコンＰＣに供給する増幅器である。
【０１０７】
ＰＣは、増幅器ＡＭＰの出力を受け、その出力（すなわち５ポート接合５ＰＪの３個の出力ポートＰ３〜Ｐ５の検波出力）に基づき、ＤＵＴのＳパラメータを求めるパソコン（コンピュータ）である。
【０１０８】
ＳＷ１は、電力分配器ＰＤで分配された一方の波を２つの方向性結合器ＤＣ１又はＤＣ２のいずれか一方へ送るスイッチである。スイッチＳＷ１が一方を選択しているとき、選択されていない他方の側には図示しない整合負荷（無反射終端）が接続され、無用な反射が生じないようになっている。この点は、スイッチＳＷ２についても同じである。
【０１０９】
２０は電源ＶＳ（電力分配器ＰＤ）、ＤＵＴ、５ポート接合５ＰＪのポートＰ２の間を所定の経路で接続する切換機構である。切換機構２０は次のいずれかの動作を行う。
（１）ＤＵＴの一方のポートに電力分配器ＰＤで分配された波のひとつを入れるとともに、当該ポートから出る波を５ポート接合５ＰＪのポート２へ入れる。
（２）ＤＵＴの一方のポートに電力分配器ＰＤで分配された波のひとつを入れるとともに、他方のポートから出る波を５ポート接合５ＰＪのポート２へ入れる。
（３）ＤＵＴの前記他方のポートに電力分配器ＰＤで分配された波のひとつを入れるとともに、前記一方のポートから出る波を５ポート接合５ＰＪのポート２へ入れる。
（４）ＤＵＴの前記他方のポートに電力分配器ＰＤで分配された波のひとつを入れるとともに、当該ポートから出る波を５ポート接合５ＰＪのポート２へ入れる。
【０１１０】
切換機構２０は、スイッチＳＷ１、ＳＷ２、方向性結合器ＤＣ１、ＤＣ２を備える。
ＳＷ２は、２つの方向性結合器ＤＣ１又はＤＣ２のいずれかを選択し、選択された方からの波を５ポート接合５ＰＪのポート２へ送るスイッチである。
【０１１１】
ＤＣ１及びＤＣ２は方向性結合器である。方向性結合器ＤＣ１の一方の側の２つの端（図中の符号ＡとＣ）は第１スイッチＳＷ１及び第２スイッチＳＷ２に接続され、他方の側の１つの端（図中の符号Ｄ）は２ポートの供試デバイスＤＵＴの一方の端に接続され、残りの一端（図中の符号Ｂ）は終端されている。方向性結合器ＤＣ２も同様である。方向性結合器ＤＣ１及びＤＣ２は、特定の方向に進行する波に対してのみ他の端を結合する装置である。反対方向に進行する波は除去される。図９の符号を参照すれば、Ａ点からの入力はＢ点とＤ点に出力されるが、Ｃ点には出力されない（Ｃ点の入力についても同じ）。左右対称なので、Ｄ点からの入力は、Ａ点とＣ点に出力される。
【０１１２】
第１スイッチＳＷ１、第２スイッチＳＷ２、方向性結合器ＤＣ１及びＤＣ２は、ＤＵＴの４つのＳパラメータ（Ｓ１１、Ｓ１２、Ｓ２１、Ｓ２２）をそれぞれ計測するための接続を実現する切換機構２０を構成する。具体的には、ＤＵＴの２つのポートをＰＡ及びＰＢとしたとき、切換機構２０は次の（１）〜（４）のいずれかの接続動作を行う。
【０１１３】
（１）第１接続（図１０参照）
Ｓ１１を計測するために、第１スイッチＳＷ１は、電力分配器ＰＤからの波を方向性結合器ＤＣ１のＣ点（すなわちＤＵＴのポートＰＡ）に供給するとともに、第２スイッチＳＷ２は、方向性結合器ＤＣ１のＡ点（すなわちＤＵＴのポートＰＡ）からの波を５ポート接合５ＰＪのポート２に供給する。このとき、ＤＵＴのポートＰＢは第１スイッチＳＷ１及び第２スイッチＳＷ２の選択されていない端に接続されるが、前述のように、当該端には図示しない整合負荷（無反射終端）が接続されているので、ポートＰＢに入る波はない。
【０１１４】
（２）第２接続（図１１参照）
Ｓ１２を計測するために、第１スイッチＳＷ１は、電力分配器ＰＤからの波を方向性結合器ＤＣ２のＣ点（すなわちＤＵＴのポートＰＢ）に供給するとともに、第２スイッチＳＷ２は、方向性結合器ＤＣ１のＡ点（すなわちＤＵＴのポートＰＡ）からの波を５ポート接合５ＰＪのポート２に供給する。
【０１１５】
（３）第３接続（図１２参照）
Ｓ２１を計測するために、第１スイッチＳＷ１は、電力分配器ＰＤからの波を方向性結合器ＤＣ１のＣ点（すなわちＤＵＴのポートＰＡ）に供給するとともに、第２スイッチＳＷ２は、方向性結合器ＤＣ２のＡ点（すなわちＤＵＴのポートＰＢ）からの波を５ポート接合５ＰＪのポート２に供給する。
【０１１６】
（４）第４接続（図１３参照）
Ｓ２２を計測するために、第１スイッチＳＷ１は、電力分配器ＰＤからの波を方向性結合器ＤＣ２のＣ点（すなわちＤＵＴのポートＰＢ）に供給するとともに、第２スイッチＳＷ２は、方向性結合器ＤＣ２のＡ点（すなわちＤＵＴのポートＰＢ）からの波を５ポート接合５ＰＪのポート２に供給する。このとき、ＤＵＴのポートＰＡは第１スイッチＳＷ１及び第２スイッチＳＷ２の選択されていない端に接続されるが、前述のように、当該端には図示しない整合負荷（無反射終端）が接続されているので、ポートＰＡに入る波はない。
【０１１７】
２．１．２  ＤＵＴのＳパラメータの測定手順の説明
発明の実施の形態に係る装置を用いた測定方法について説明を加える。なお、上述の「１．１  ５ポート接合を用いたコリレータのシステムパラメータの測定方法」又は「１．２  ５ポート接合を用いたコリレータのシステムパラメータの測定方法（積分法）」に従いシステムパラメータ及び基準電力の測定は済んでいるものとする。
【０１１８】
前述のように、ＤＵＴの接続には第１乃至第４接続の４通りがある。これらと、Ｓパラメータ及び使用する標準器の関係を図１４に示す。
【０１１９】
標準器にはショート（Short）とスルー（Thru）の２つがある。それらの等価回路とＳパラメータを図１５に示す。
【０１２０】
図１５（ａ）はショートの標準器を示す。これは、入力した波を入力端へ位相反転・全反射するものである。そのＳパラメータはＳ１１＝Ｓ２２＝−１、Ｓ１２＝Ｓ２１＝０である。
【０１２１】
図１５（ｂ）はスルーの標準器を示す。これは、入力した波をそのまま他端へ伝送するものである。そのＳパラメータはＳ１１＝Ｓ２２＝０、Ｓ１２＝Ｓ２１＝１である。
【０１２２】
図１４に示したように、ＤＵＴの接続を４通りに切り換え、それぞれについて各ポートの電力を測定する。まず、Ｓ１１の測定について説明を加える。なお、Ｓ２２の測定も同様であるので、その説明は割愛する。
【０１２３】
図１６は、Ｓ１１の測定フローチャートを示す。なお、図１６は一例であり、他の手順（例えば、ＤＵＴの測定後、ＤＵＴを標準器に取り替えるなど）で行ってもよい。
【０１２４】
ＳＴＥＰ２１：切換機構２０を、図１４に示す第１接続とする。
ＳＴＥＰ２２：図９の切換機構２０にショートの標準器を接続する。
ＳＴＥＰ２３：５ポート接合５ＰＪの出力ポート３、４、５の電力｛Ｐ3s， Ｐ4s， Ｐ5s}を測定する。ここで、sは標準器（standard）を示す。
ＳＴＥＰ２４：測定した電力｛Ｐ3s， Ｐ4s， Ｐ5s}を正規化用基準電力{Ｐ3r， Ｐ4r， Ｐ5r}で正規化する。
ＳＴＥＰ２５：標準器を外して、代わりにＤＵＴを接続する。
ＳＴＥＰ２６：５ポート接合５ＰＪの出力ポート３、４、５の電力｛Ｐ3d， Ｐ4d， Ｐ5d}を測定する。ここで、dはＤＵＴ（device)を示す。
ＳＴＥＰ２７：測定した電力｛Ｐ3d， Ｐ4d， Ｐ5d}を正規化用基準電力{Ｐ3r， Ｐ4r， Ｐ5r}で正規化する。
ＳＴＥＰ２８：式（１４）に基づきsＷdを計算する（式の導出は「３．１．２  ５ポートコリレータによるＤＵＴのＳパラメータの測定」参照）。
【０１２５】
【数１８】
0004517119.tif 000014
【０１２６】
ＳＴＥＰ２９：式（９）でＳs＝−１としてＳ１１を計算する。
【０１２７】
【数１９】
0004517119.tif 000015
【０１２８】
図１７は、Ｓ２１の測定フローチャートを示す。図１６との相違点について説明を加える。なお、Ｓ１２の測定も同様であるので、その説明は割愛する。
ＳＴＥＰ２１：切換機構２０を、図１４に示す第３接続とする。
ＳＴＥＰ２２：図９の切換機構２０にスルーの標準器を接続する。
ＳＴＥＰ２９：式（９）でＳs＝１としてＳ２１を計算する。
【０１２９】
上述の測定法によれば、ＤＵＴのＳパラメータS11、 S12、 S21、 S22の測定において、当該測定のために決定すべきパラメータは２つの複素数（3ｋ4、 3ｋ5）であり、合計４つの実数値である。従来の６ポートコリレータを用いたＶＮＡでは、システムパラメータは３５個もあったが、発明の実施の形態によれば、その数を大幅に少なくできる。このため、校正の作業が簡単となり処理時間を短くできるとともに、人為的ミスの発生を抑制できる。
【０１３０】
２．２  ６ポートコリレータを用いたＶＮＡ及びこれを用いた測定方法
測定に用いる装置の回路は図９と同じであるので、その説明は省略する。切換機構２０の接続と標準器の関係も図１４及び図１５と同じなので、それらの説明も省略する。
【０１３１】
発明の実施の形態に係る装置を用いた測定方法について説明を加える。なお、上述の「１．３  ６ポート接合を用いたコリレータのシステムパラメータの測定方法」に従いシステムパラメータ及び基準電力の測定は済んでいるものとする。
【０１３２】
図１４に示したように、ＤＵＴの接続を４通りに切り換え、それぞれについて各ポートの電力を測定する。まず、Ｓ１１の測定について説明を加える。なお、Ｓ２１，Ｓ１２，Ｓ２２の測定も同様であるので、その説明は割愛する。
【０１３３】
図１８は、Ｓ１１の測定フローチャートを示す。なお、図１８は一例であり、他の手順（例えば、ＤＵＴの測定後、ＤＵＴを標準器に取り替えるなど）で行ってもよい。
【０１３４】
ＳＴＥＰ３１：切換機構２０を、図１４に示す第１接続とする。
ＳＴＥＰ３２：図９の切換機構２０にショートの標準器を接続する。
ＳＴＥＰ３３：６ポート接合６ＰＪの出力ポート３、４、５、６の電力を測定し、ポート３を基準とする電力比｛3Ｐ4s， 3Ｐ5s， 3Ｐ6s}を得る。ここで、sは標準器（standard）を示す。
ＳＴＥＰ３４：標準器を外して、代わりにＤＵＴを接続する。
ＳＴＥＰ３５：６ポート接合６ＰＪの出力ポート３、４、５、６の電力を測定し、ポート３を基準とする電力比｛3Ｐ4d， 3Ｐ5d， 3Ｐ6d}を得る。ここで、dはＤＵＴ（device)を示す。
ＳＴＥＰ３６：式（６１６）に基づきＷs及びＷdを計算する（式の導出は「３．２  ６ポートコリレータ」参照）。そして、sＷd＝Ｗd／Ｗsを計算する。
【０１３５】
【数２０】
0004517119.tif 000016
【０１３６】
ＳＴＥＰ３７：式（６２１）でＳs＝−１としてＳ１１を計算する。
【０１３７】
上述の測定法によれば、ＤＵＴのＳパラメータS11、 S12、 S21、 S22の測定において、当該測定のために決定すべきパラメータは３つの複素数（3ｋ4、3ｋ5、3ｋ6）であり、合計６つの実数値である。従来のシステムパラメータは３５個もあったが、発明の実施の形態によれば、その数を大幅に少なくできる。
【０１３８】
３．本件の計測理論
３．１  ５ポートコリレータ
３．１．１  ５ポートコリレータの原理
５ポートコリレータ（Five-port correlator)は、２つのポートに入る正弦波の大きさと位相の相互関係を、残りの３つのポートから出る電力値から測定する線形回路システムである。
図１９の線形５ポート接合において、入力ポート１、２から入る波の複素振幅をa1、a2とすると、サイドアームポート３、４、５から出てくる波の電力は次のように書ける。
【０１３９】
【数２１】
0004517119.tif 000017
【０１４０】
ここで、Ah、Bhは５ポート接合固有の複素定数、αhは変換係数である。
コリレータでは、ポート１から入る波a1を基準波（Reference wave)、ポート２から入る波a2を測定波（Measurement wave)とし、基準波に対する測定波の複素振幅比Wを測定する。
そこで、図２０のように、ポート２を整合終端して a2=0 とし、基準波入力のみのサイドアームポート電力を、基準ポート電力Phrと定義し、式（１）を次のように書き換える。
【０１４１】
【数２２】
0004517119.tif 000018
【０１４２】
式（２）の正規化ポート電力を展開すると
【０１４３】
【数２３】
0004517119.tif 000019
式（６）から、入力複素振幅比Wの線形解を与える方程式（７）、およびＷ平面上の円の方程式（８）が得られる。これらから、システムパラメータが既知であれば、サイドアーム正規化ポート電力の測定によって、基準波に対する測定波の大きさと位相が決定できる。
未知数Ｗの線形方程式は式（７）で与えられる。
【０１４４】
【数２４】
0004517119.tif 000020
【０１４５】
式（６）は複素数Ｗ平面上の円の方程式でもあり、式（８）のように変形できる。
【０１４６】
【数２５】
0004517119.tif 000021
【０１４７】
Ｗの線形解は３つの円の交点である。１点で交わる３つの円が与えられたとき、当該交点を算出するために３つの円の方程式からなる連立方程式を解く代わりに、３つの円から２つの円を抜き出した３つの組それぞれについて２つの円の２交点を通る直線を求め、得られた３つの直線の交点を求めるようにしてもよい。式（７）でのＷの線形解は、そのようにして求められた３つの円のラジカルセンター（radical center）である。ラジカルセンターを与える式は公知である。
【０１４８】
３．１．２  ５ポートコリレータによるＤＵＴのＳパラメータの測定
標準器との比較測定法について説明する。これは、２ポートＤＵＴのＳパラメータSdを、標準器のＳパラメータSsと比較し測定する方法である。(図１４参照）
【０１４９】
図９のように、信号源 （Source) の基準ポートR (Reference port 、出力信号bs1)を５ポートのポート１に、測定ポートM (Measurement port、出力信号bs2)を、DUTを含む切替機構２０を介してポート２に接続する。ポート２へ入る測定波が２ポートDUTのSパラメータに比例（比例係数τ）するようにして、DUTと標準器それぞれのＳパラメータをSd、 Ss、それらを接続したときのW をWd、 Wsとする(添え字d: device、 s: standard)。すると、式（９）が成立する。
【０１５０】
【数２６】
0004517119.tif 000022
【０１５１】
式（９）は、sＷdがわかれば、これと標準器のＳパラメータＳsの積を求めることでＤＵＴのＳパラメータＳdを計算できることを示す。そこで、標準器との比較測定法、すなわち、２ポートＤＵＴのＳパラメータＳdを、標準器のＳパラメータＳsと比較して測定する方法について説明する。
テストセット（切換機構２０）の伝達係数とDUTのSパラメータは式（１０）〜（１２）のようになる。
【０１５２】
【数２７】
0004517119.tif 000023
【０１５３】
式（７）より
【０１５４】
【数２８】
0004517119.tif 000024
【０１５５】
システムパラメータk3、 k4、 k5又はシステムパラメータ比3k4、 3k5がわかれば、式（１４）によりsＷd＝Ｗd／Ｗsを計算することができ、式（９）によりsＷdと標準器の既知のＳパラメータＳsの積が求めるべきＤＵＴのＳパラメータＳdとなる。
【０１５６】
この測定方法によれば、２ポートＤＵＴのＳパラメータ測定において同定すべきシステムパラメータは、２つの複素数（3k4、 3k5）、すなわち合計４つの実数値のみである。
【０１５７】
従来の６ポートコリレータを用いたＶＮＡでは、システムパラメータは３５個もあったが、発明の実施の形態によれば、その数を大幅に少なくできる。このため、校正の作業が簡単となり処理時間を短くできるとともに、人為的ミスの発生を抑制できる。
【０１５８】
３．１．３  システムパラメータの線形解
正規化ポート電力の式（２）に着目すると、システムパラメータｋhと入力複素振幅比Ｗがポート電力に対して果たす役割りは同じであることがわかる。したがって、システムパラメータｋhと入力複素振幅比Ｗの立場を入れ替えることが出来る。
【０１５９】
すなわち、システムパラメータｋhを既知とすることでポート電力値から入力複素振幅比Ｗが測定できたのであるから、逆に、既知量Ｗを設定すればシステムパラメータｋhを同定できることを示唆している。
式（２）で、h=3，4，5，W=Wn（n=0，1，2）とし次のように書き換える。
【０１６０】
【数２９】
0004517119.tif 000025
【０１６１】
式（１６）は、ポートhのシステムパラメータである複素数ｋh平面上における中心点ｑn＝−１／Ｗn、半径Ｒn＝√／Ｐh／｜Ｗn｜の円の方程式である。
【０１６２】
図２１は、異なる Ｗn { Ｗ0， Ｗ1， Ｗ2 }に対応する、３つの円の交点としてシステムパラメータ ｋh が確定することを示している。特に、絶対値が等しく位相の異なる３つの Ｗn を設定すれば、３つの円の中心 {q0， q1， q2} は、複素数ｋh平面上の原点を中心とする円周上に、さらに、それらの位相差が１２０°であれば正三角形の頂点に配置される。実際の測定において誤差を小さくするためには、３つの円の中心は均等に分布していることが好ましいので、正三角形の頂点配置がよい。
【０１６３】
再びサイドアームポート電力比の展開式（６）に着目し、３つの異なるWn（ W0， W1， W2） をパラメータとしてkhの線形解を求める。
【０１６４】
【数３０】
0004517119.tif 000026
【０１６５】
任意の入力複素振幅比Ｗ0に対して相対値が既知である２つの0Ｗ1、0Ｗ2を設定すれば、システムパラメータ比が求められる。
ここで、0Ｗ1、0Ｗ2を次のように設定する。
【０１６６】
【数３１】
0004517119.tif 000027
【０１６７】
上記0Ｗ1、0Ｗ2を式（２０）に代入すると次のようになる。
【０１６８】
【数３２】
0004517119.tif 000028
【０１６９】
上記式の右端の辺を展開すると、「１．１  ５ポート接合を用いたコリレータのシステムパラメータの測定方法」の計算で使用した式（２０−１）が得られる。
【０１７０】
３．１．４  システムパラメータの積分解
５ポートコリレータの入力ポート１に信号源 (Source) の基準ポートR （Reference port)を接続し、測定ポートM (Measurement port) と入力ポート２との間に任意なＤＵＴと移相器 ＰＳ を挿入して、入力複素振幅比Wを任意な一定値に設定する。移相器の遅れ位相角θに対してポート電力は周期的に変化するので、この周期性に着目してシステムパラメータを求める。
【０１７１】
【数３３】
0004517119.tif 000029
【０１７２】
上記式は次のようになる。
【０１７３】
【数３４】
0004517119.tif 000030
【０１７４】
上記式によれば、／Ｐh（θ）は正弦波であり、高調波成分を含まない。そのため、／Ｐh（θ）を求めるためにはフーリエ変換のような複雑な演算は必要が無く、例えば、公知のCurve Fittingなどの簡単な方法を適用できる。フィッティングとは、モデルを表現する理論式に含まれるパラメータを変化させて、測定値に最もよく適合するようにする解析手法である。例えば、測定データをプロットし、それらのデータに最もよく一致するように上記式のパラメータを変化させる。関数形が分かっているので測定誤差を含めて得られた数点のデータでfittingが終了する。
【０１７５】
移相器を任意の始動位置（θ＝θc）から1波長（θ＝2π）区間移動させ両辺にexp ｊ(θ−θc)を乗じて積分すると
【０１７６】
【数３５】
0004517119.tif 000031
【０１７７】
したがって、システムパラメータ比決定式は式（２４）となる。
【０１７８】
【数３６】
0004517119.tif 000032
【０１７９】
システムパラメータ比hｋi（3ｋ4、3ｋ5）は５ポート固有の値であり、移相器の始動位置（θc）や入力ポートの複素振幅比Ｗの値に依存しない。
【０１８０】
３．２  ６ポートコリレータ
他の線形マルチポート（線形回路）である６ポート接合の場合でも、出力ポートがひとつ増える点を除き、５ポート接合の場合と同様の数式が成立する。例えば、上述の式（１）〜（５）が成立する。Ｎポート接合についても同様のことが言える。
【０１８１】
６ポートコリレータでは、基準波の振幅変動が測定結果に与える効果をキャンセルするために、サイドアームポートの一つを基準専用ポートとして用いる。任意の一つのサイドアームポート電力Phに対する残りの３つのポート電力Piの比をhPiとすると、次の式（６６）（６７）が成立する。
【０１８２】
【数３７】
0004517119.tif 000033
【０１８３】
式（６７）で定義したhPirは、基準電力の比として測定可能であり、既知量とする。
h=3, i=4,5,6  として式（６６）を展開すると
【０１８４】
【数３８】
0004517119.tif 000034
【０１８５】
式（６８）は、式（６９）のようなパラメータ変換によって、式（６１０）ように整理することができる。
【０１８６】
【数３９】
0004517119.tif 000035
【０１８７】
式（６１０）から、入力複素振幅比Wの線形解を与える方程式（６１１）、およびW平面上の円の方程式（６１２）が得られる。これらから、システムパラメータが既知であれば、サイドアームポート電力の測定によって、基準波に対する測定波の大きさと位相が決定できる。
【０１８８】
【数４０】
0004517119.tif 000036
【０１８９】
複素数W平面上で中心点 qi 、半径 Ri の円の方程式は次のようになる。
【０１９０】
【数４１】
0004517119.tif 000037
【０１９１】
W の線形解は３つの円のradical center となる。
【０１９２】
【数４２】
0004517119.tif 000038
【０１９３】
したがって、ＤＵＴのＳパラメータは式（６２１）で表される（これは、５ポート接合の場合の式（９）（１４）に対応する）。
【０１９４】
【数４３】
0004517119.tif 000039
【０１９５】
システムパラメータ｛k3,k4,k5,k6｝は６ポート接合固有の値であり、テストセットの比例係数はシステムパラメータに無関係となるので、Ｓ１１、Ｓ２１、Ｓ１２、Ｓ２２の種別ごとにシステムパラメータを決める必要がない。
【０１９６】
２ポートDUTのＳパラメータ｛S11, S21, S12, S22｝測定において、決定すべきシステムパラメータは、３つの複素数{3ｋ4、3ｋ5、3ｋ6}、すなわち合計６つの実数値である。
【０１９７】
従来のシステムパラメータは３５個もあったが、発明の実施の形態によれば、その数を大幅に少なくできる。このため、校正の作業が簡単となり処理時間を短くできるとともに、人為的ミスの発生を抑制できる。
【０１９８】
システムパラメータの物理的意味について説明する。
システムパラメータｋh（ｈ＝３、４、５、・・・）とは、正規化基準ポート出力で正規化した正規化測定波出力である。ここで、正規化基準ポート出力とは、ポート１から複素振幅１の基準波（ａ１＝１）のみを入力したときサイドアームポートから出る波の複素振幅であり、正規化測定波出力とはポート２から複素振幅１の測定波（ａ２＝１）のみを入力したときサイドアームポートから出る波の複素振幅である。
【０１９９】
【数４４】
0004517119.tif 000040
【０２００】
システムパラメータ比hｋi（ｈ＝３、ｉ＝４、５、・・・）とは、次式で示すように、基準波のポートｈ出力とポートｉ出力との比で正規化した、測定波のポートｈ出力とポートi出力との比である。
【０２０１】
【数４５】
0004517119.tif 000041
【０２０２】
３．３  リフレクトメータ
リフレクトメータ（reflectometer)とは、ひとつの波（信号）に関して、その入射波と出射波を比較するための装置である。
【０２０３】
Ｎポートリフレクトメータ（N-port reflectometer)は、Ｎポート接合のポート１に信号源、ポート２にＤＵＴを接続し、ポート２から出る波と入る波の複素振幅比を、ＤＵＴの反射係数として、残りのＮ−２個のポート電力値から測定するシステムである。
【０２０４】
図２２において、ポート２から出る波、入る波の複素振幅をb2、a2とすると、サイドアームポートから出てくる波の電力は、ａ１をｂ２と置き換えることにより、５ポートの式（１）と同様に表される。ＤＵＴに入る波をｂ２、ＤＵＴから出る反射波をａ２とすると、その複素反射係数はΓ＝ａ２／ｂ２である。
【０２０５】
リフレクトメータでは、図２３のように、ポート２を整合終端して a2=0 としたときのサイドアームポート電力を、基準ポート電力Phｒ、と定義し、式（１）を次のように書き換える。
【０２０６】
【数４６】
0004517119.tif 000042
【０２０７】
コリレータにおける正規化ポート電力の基本式で、ＷをΓと読み替えれば、リフレクトメータの関係式が得られるので、ここで提案したシステムパラメータ同定法は、リフレクトメータにそのまま適用できる。
【０２０８】
本発明は、以上の実施の形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で、種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【０２０９】
【図１】５ポート接合の内部ブロック図である。
【図２】５ポート接合を用いたコリレータのシステムパラメータの測定フローチャートである。
【図３】５ポートコリレータの測定回路のブロック図である。
【図４】積分法を実行するための測定回路のブロック図である。
【図５】積分法の測定フローチャートである。
【図６】６ポート接合の内部ブロック図である。
【図７】Ｎポート接合を用いたリフレクトメータのシステムパラメータの測定方法のフローチャートである。
【図８】リフレクトメータの測定回路のブロック図である。
【図９】ベクトルネットワークアナライザ（ＶＮＡ）のブロック図である。
【図１０】Ｓ１１測定の回路接続を示す図である。
【図１１】Ｓ１２測定の回路接続を示す図である。
【図１２】Ｓ２１測定の回路接続を示す図である。
【図１３】Ｓ２２測定の回路接続を示す図である。
【図１４】Ｓ１１、Ｓ１２、Ｓ２１、Ｓ２２と、それらの測定のための切換機構の接続及び使用する標準器の関係を示す図である。
【図１５】図１５（ａ）はショートの標準器のＳパラメータを示し、図１５（ｂ）はスルーの標準器のＳパラメータを示す。
【図１６】５ポート接合を備えるＶＮＡを用いたＳ１１の測定フローチャートである。
【図１７】５ポート接合を備えるＶＮＡを用いたＳ２１の測定フローチャートである。
【図１８】６ポート接合を備えるＶＮＡを用いたＳ１１の測定フローチャートである。
【図１９】５ポート接合の説明図である。
【図２０】５ポート接合の説明図（ポート２を整合終端）である。
【図２１】システムパラメータの求め方の説明図である。
【図２２】Ｎポート接合（リフレクトメータ）の説明図である。
【図２３】Ｎポート接合の説明図（ポート２を整合終端）である。
【符号の説明】
【０２１０】
２０    切換機構
５ＰＪ  ５ポート接合
６ＰＪ  ６ポート接合
ＡＭＰ  増幅器
ＮＰＪ  Ｎポート接合
ＤＣ１、ＤＣ２  方向性結合器
ＤＥＴ  検波器
ＤＵＴ  被測定デバイス
ＦＰＳ１、ＦＰＳ２  固定移相器
ＰＣ    パソコン
ＰＤ    電力分配器
ＰＳ    移相器
ＳＷ１、ＳＷ２  高周波スイッチ
ＶＰ    可変位相装置
ＶＳ    電源
【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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【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】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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