(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子部品の高周波電気特性を測定する方法において、
信号導体と接地導体とを有し、単位長さ当たりの電気特性が既知の伝送路を準備するステップと、
前記伝送路の両端を測定器の測定ポートにそれぞれ接続するステップと、
前記伝送路の長さ方向の少なくとも３箇所において、信号導体と接地導体とを接続状態にして電気特性を測定するステップと、
前記接続状態での測定値および前記伝送路の電気特性から、前記伝送路を含む測定系の誤差要因を求めるステップと、
前記伝送路に被測定電子部品をシャント接続して電気特性を測定するステップと、
前記被測定電子部品の測定値から前記測定系の誤差要因を除去し、被測定電子部品の電気特性の真値を求めるステップと、を含むことを特徴とする電子部品の高周波電気特性測定方法。
【請求項２】
電子部品の高周波電気特性を測定する方法において、
信号導体と接地導体とを有し、単位長さ当たりの電気特性が未知の伝送路を準備するステップと、
前記伝送路の両端を測定器の測定ポートにそれぞれ接続するステップと、
前記伝送路の長さ方向の少なくとも４箇所において、信号導体と接地導体とを接続状態にして電気特性を測定するステップと、
前記接続状態での測定値から、前記伝送路を含む測定系の誤差要因および前記伝送路の電気特性を求めるステップと、
前記伝送路に被測定電子部品をシャント接続して電気特性を測定するステップと、
前記被測定電子部品の測定値から前記測定系の誤差要因を除去し、被測定電子部品の電気特性の真値を求めるステップと、を含むことを特徴とする電子部品の高周波電気特性測定方法。
【請求項３】
前記信号導体と接地導体とを接続状態にして電気特性を測定するステップは、短絡基準をシャント接続して電気特性を測定するステップであることを特徴とする請求項１または２に記載の高周波電気特性測定方法。
【請求項４】
前記短絡基準をシャント接続して電気特性を測定するステップは、伝達係数を測定し、測定した伝達係数に基づいて前記短絡基準の接触不良を検出するサブステップを含むことを特徴とする請求項３に記載の高周波電気特性測定方法。
【請求項５】
前記信号導体と接地導体とを接続状態にするため、校正基準を前記伝送路に対して接触または近接させ、前記校正基準内の容量または前記校正基準と伝送路の間の容量と、前記校正基準の残留インダクタンスとで直列共振させることを特徴とする請求項１または２に記載の高周波電気特性測定方法。
【請求項６】
前記測定系の誤差要因を求めるために、前記接続状態での測定値のほかに、前記伝送路をスルー状態として測定した測定値を用いることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の高周波電気特性測定方法。
【請求項７】
前記伝送路を含む測定系の誤差要因を求めるステップは、次式により実行されることを特徴とする請求項６に記載の高周波電気特性測定方法。
【数１０】
0003912427.tif 000017
【数１１】
0003912427.tif 000018
上式において、ΓA1：第１の測定位置における反射係数、ΓA2：第２の測定位置における反射係数、ΓA3：第３の測定位置における反射係数、Ｓ11M1：第１の測定位置における測定値、Ｓ11M2：第２の測定位置における測定値、Ｓ11M3：第３の測定位置における測定値、Ｓ11MT：スルー状態での反射係数，Ｓ21MT：スルー状態での伝達係数、ＥDF, ＥRF, ＥSF, ＥLF, ＥTF：測定系の誤差要因。
【請求項８】
前記被測定電子部品の測定値から前記測定系の誤差要因を除去するステップは、次式により実行されることを特徴とする請求項７に記載の電子部品の高周波電気特性測定方法。
【数１４】
0003912427.tif 000019
上式において、Ｓ11A ：被測定電子部品の反射係数、Ｓ21A ：被測定電子部品の伝達係数。
【請求項９】
前記伝送路は、信号導体と接地導体とが同一平面上に形成された伝送路であることを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の高周波電気特性測定方法。
【請求項１０】
前記伝送路は、信号導体とこの信号導体を間にしてその両側に接地導体とを有するコプレーナウエーブガイドであることを特徴とする請求項９に記載の高周波電気特性測定方法。
【請求項１１】
前記伝送路は、信号導体と接地導体とが間隔をあけて設けられたスロット線路であることを特徴とする請求項９に記載の高周波電気特性測定方法。
【請求項１２】
前記接続状態にして電気特性を測定する各位置は、測定位置間の位相差が７０°〜１４５°となるよう相互に離れていることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれかに記載の高周波電気特性測定方法。
【請求項１３】
電子部品の高周波電気特性を測定する装置において、
信号導体と接地導体とを有し、単位長さ当たりの電気特性が既知の伝送路と、
前記伝送路の信号導体の両端にそれぞれ接続された測定ポートと、接地導体に接続された測定ポートとを有し、高周波電気特性を測定可能な測定器と、
前記伝送路の少なくとも３箇所において、信号導体と接地導体とを接続状態とするための手段と、
前記接続状態での前記測定器の測定値および前記伝送路の電気特性から、前記伝送路を含む測定系の誤差要因を求める手段と、
被測定電子部品を前記伝送路にシャント接続する手段と、
前記被測定電子部品を前記伝送路にシャント接続して測定される前記測定器の測定値から前記測定系の誤差要因を除去し、被測定電子部品の電気特性の真値を求める手段と、を含むことを特徴とする電子部品の高周波電気特性測定装置。
【請求項１４】
電子部品の高周波電気特性を測定する装置において、
信号導体と接地導体とを有し、単位長さ当たりの電気特性が未知の伝送路と、
前記伝送路の信号導体の両端にそれぞれ接続された測定ポートと、接地導体に接続された測定ポートとを有し、高周波電気特性を測定可能な測定器と、
前記伝送路の少なくとも４箇所において、信号導体と接地導体とを接続状態とするための手段と、
前記接続状態での前記測定器の測定値から、前記伝送路を含む測定系の誤差要因および前記伝送路の電気特性を求める手段と、
被測定電子部品を前記伝送路にシャント接続する手段と、
前記被測定電子部品を前記伝送路にシャント接続して測定される前記測定器の測定値から前記測定系の誤差要因を除去し、被測定電子部品の電気特性の真値を求める手段と、を含むことを特徴とする電子部品の高周波電気特性測定装置。
【請求項１５】
前記接続状態とするための手段は、電気特性が既知の短絡した短絡基準と、この短絡基準を伝送路にシャント接続する手段とで構成されることを特徴とする請求項１３または１４に記載の高周波電気特性測定装置。
【請求項１６】
前記短絡基準をシャント接続して測定される測定値は、反射係数と伝達係数であり、
前記伝達係数を所定値と比較することで、前記短絡基準の接触不良を検出する手段を含むことを特徴とする請求項１５に記載の高周波電気特性測定装置。
【請求項１７】
電子部品の高周波電気特性測定装置の校正方法において、
信号導体と接地導体とを有し、単位長さ当たりの電気特性が既知の伝送路の両端を、測定器の測定ポートにそれぞれ接続してなる高周波電気特性測定装置を準備するステップと、
前記伝送路の長さ方向の少なくとも３箇所において、信号導体と接地導体とを接続状態にして電気特性を測定するステップと、
前記接続状態での測定値および前記伝送路の電気特性から、前記伝送路を含む測定系の誤差要因を求めるステップと、を含むことを特徴とする校正方法。
【請求項１８】
電子部品の高周波電気特性測定装置の校正方法において、
信号導体と接地導体とを有し、単位長さ当たりの電気特性が未知の伝送路の両端を、測定器の測定ポートにそれぞれ接続してなる高周波電気特性測定装置を準備するステップと、
前記伝送路の長さ方向の少なくとも４箇所において、信号導体と接地導体とを接続状態にして電気特性を測定するステップと、
前記接続状態での測定値から、前記伝送路を含む測定系の誤差要因および前記伝送路の電気特性を求めるステップと、を含むことを特徴とする校正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、チップインダクタ、チップコンデンサ、チップ抵抗等の２端子電子部品の高周波電気特性の測定方法、より詳しくは、ネットワークアナライザなどの測定器によって２端子電子部品のインピーダンス値やＱ値等をシャント法で測定する際の測定誤差の補正方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ネットワークアナライザを用いて、表面実装タイプのチップインダクタやチップコンデンサ等のインピーダンス素子の高周波電気特性を測定する場合、これらの電子部品に直接同軸ケーブル等を接続することは不可能であるため、ネットワークアナライザに同軸ケーブルを介して平面伝送路（マイクロストリップラインやコプレーナウェーブガイドなど）を接続し、この平面伝送路上に電子部品を接触させて測定する方法がある。この場合、被検体であるインピーダンス素子の散乱係数行列の真値を得るためには、測定系の誤差要因を同定して測定結果から誤差要因の影響を取り除かなければならない。これを補正または校正（キャリブレーション）という。【０００３】
ネットワークアナライザによる測定において、測定系の誤差を除去する従来技術として、非特許文献１に示されるように、ＴＲＬ(Through-Reflection-Load) 補正やＳＯＬＴ(Short-Open-Load-Through) 補正が知られている。【０００４】
図１，図２に、ネットワークアナライザを用いた測定系と、ＳＯＬＴ補正，ＴＲＬ補正で使用される各誤差モデルとを示す。
被検体である電子部品１は、測定治具２の上面に形成された伝送路上に接続される。測定治具２の伝送路の両端は同軸ケーブル３を介して図示しないネットワークアナライザの測定ポートに接続されている。
ＳＯＬＴ補正の誤差モデルにおいて、Ｓ11A 〜Ｓ22A は被検体を含む伝送路の散乱係数、ＥDF, ＥRF, ＥSFは一方の測定ポート側の散乱係数、ＥLF, ＥTFは他方の測定ポート側の散乱係数である。
ＴＲＬ補正の誤差モデルにおいて、Ｓ11A 〜Ｓ22A は被検体の散乱係数、ｅ00〜ｅ11は一方の測定ポート側の散乱係数、ｆ00〜ｆ11は他方の測定ポート側の散乱係数である。【０００５】
誤差要因を同定するためには、被検体測定面に少なくとも３種類の散乱係数が既知のデバイス（標準器）を取りつけて測定を行わなければならない。伝統的に開放（OPEN) 、短絡（SHORT ）、終端(LOAD=50Ω）が使用されることが多く、同軸環境であればこのような標準器を実現できるため、この方法は広く使用されており、ＳＯＬＴ補正と呼ばれる。ＳＯＬＴ補正では、図３に示すように、短絡（０Ω）と開放（∞Ω）と終端（50Ω）の３種類のコネクタ４を使用するとともに、ポート間を直結してスルー（Through ）状態としている。【０００６】
しかし、ＳＯＬＴ補正の場合、同軸環境以外ではこのような標準器の実現は極めて困難であり、補正に必要な標準器をチップデバイス形状で実現することができない。例えば表面実装部品を測定する際に用いられる平面伝送路は、導波管や同軸伝送路とは異なり、良好な「開放」や「終端」を得ることができず、現実的にＳＯＬＴ補正を実施することができない。また、一般的に測定によって得られる測定値は、被検体１そのものではなく、被検体１と被検体を接続した測定治具２とを合成した特性となり、被検体単体の特性を測定することができない。【０００７】
ＴＲＬ補正とは、実現の難しいデバイス形状の標準器に代えて、図４に示すように、ポート間直結状態（Through ）の伝送路５ａ、全反射(Reflection=通常短絡）の伝送路５ｂ、及び長さが異なる数種類の伝送路(Line ）５ｃ，５ｄを標準器として使用するものである。伝送路５ａ〜５ｄは、比較的散乱係数が既知のものを製作しやすく、また全反射も短絡であれば、比較的簡単にその特性を予想できることから、伝送路のみで補正を可能としたものである。そのため、原理的には被検体１単体の特性を測定することができる。
なお、この例では、スルー伝送路５ａはいわゆるNon-zero-throughであり、被検体１はスルー伝送路５ａの中央部にシャント接続して測定する。【０００８】
ところが、被検体である表面実装部品にＴＲＬ補正を適用しようとすると、以下のような課題を生じる。
１）標準器である伝送路(Line 数種類とReflectionとThrough)５ａ〜５ｄにおいて、同軸ケーブル３と伝送路５ａ〜５ｄとの接続部に生じる誤差要因が全て等しくなければならない。しかし、たとえ各標準器で同じ種類のコネクタを使用しても、各標準器を測定器に接続する際に特性バラツキが非常に大きくなり、補正誤差を生じ、ミリ波帯に近づくと事実上実施不可能となる。
２）前記課題を解決するため、同軸コネクタを共通とし、その同軸ピンを標準器である伝送路と接触接続することでコネクタ接続のバラツキの影響を回避しようという工夫もされている。しかし、同軸ピンが破損するなど、構造上接触部に十分な押しつけ荷重を確保することが難しく、接触が安定しないために補正が不安定になることが多い。また、測定周波数が高くなると、一般に伝送路も同軸ピンも細くなるので、これらの位置決め再現性による測定バラツキが大きくなってしまう。
３）補正時の測定が正常であるかどうかを補正作業中に判断することが困難であるので、手間のかかる補正作業を終えて実際に被検体を測定して初めて、補正時の接触不良などの事故に気づくといった無駄を生じる。【０００９】
特許文献１には、ストリップ線路を経由して被検体に接続される２つの試験端子を有するネットワークアナライザを校正する方法が開示されている。すなわち、最初の校正測定においては、伝送と反射のパラメータを、伝搬定数が未知の線路上で、前記２つの試験端子間で無反射の仕方で接続されたストリップ線路上で測定し、同じ線路を使用してさらなる３回の校正測定を、前記線路上の３つの異なる位置において挿入された反射対称でかつ相反的な不連続部により実現された３つの校正標準器で実施するものである。
つまり、伝送路の状態を３つの状態に変化させることで、３種類の標準器を実現し、標準器の接続を１回のみとするものである。この方法であれば、ＴＲＬ補正に比べて、標準器の接続回数を減らすことができ、校正作業における測定誤差を少なくできる。【００１０】
しかし、実際に被検体の測定を行う場合には、標準器として使用したストリップ線路を取り外し、被検体を接続できるストリップ線路（治具）を再度接続しなければならない。当然、再接続した際の接続部の特性は変化するので、測定誤差になってしまう。
また、２つの試験端子間にストリップ線路を無反射の仕方で接続することは、実際上難しく、試験端子とストリップ線路との接続部での反射係数が誤差要因となる。
さらに、被検体を接続して得られる測定値は、被検体だけでなく、被検体と被検体を接続したストリップ線路とを合成した特性となり、被検体単体の特性を測定することができない。
【非特許文献１】Application Note 1287-9; In-Fixture Measurements Using Vector Network Analyzers ((C) 1999 Hewlett-Packard Company)
【特許文献１】特開平６−３４６８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
そこで、本発明の目的は、ＴＲＬ補正やＳＯＬＴ補正における問題点を解消するとともに、接続部の特性ばらつきの影響を受けない高精度な電子部品の高周波電気特性測定方法を提供することにある。
また、高精度な電子部品の高周波電気特性測定装置を提供することにある。
さらに、高精度な高周波電気特性測定装置の校正方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、電子部品の高周波電気特性を測定する方法において、信号導体と接地導体とを有し、単位長さ当たりの電気特性が既知の伝送路を準備するステップと、前記伝送路の両端を測定器の測定ポートにそれぞれ接続するステップと、前記伝送路の長さ方向の少なくとも３箇所において、信号導体と接地導体とを接続状態にして電気特性を測定するステップと、前記接続状態での測定値および前記伝送路の電気特性から、前記伝送路を含む測定系の誤差要因を求めるステップと、前記伝送路に被測定電子部品をシャント接続して電気特性を測定するステップと、前記被測定電子部品の測定値から前記測定系の誤差要因を除去し、被測定電子部品の電気特性の真値を求めるステップと、を含むことを特徴とする電子部品の高周波電気特性測定方法を提供する。【００１３】
本発明は、測定治具である伝送路の信号導体と接地導体との間に被検体をシャント接続して、この部分の反射係数および伝達係数などを測定し、これからインピーダンス値等の電気特性を求める、いわゆるシャント法において、伝送路その他の測定系の誤差を除去する手法である。本発明は、測定系の誤差を測定する際、伝送路の短絡状態は良質なものを容易に実現できる、という知見に基づいてなされたものである。【００１４】
本発明にかかる補正方法（以下、ＴＲＲＲ校正と呼ぶ）の好ましい例では、校正基準（標準器）として短絡基準を用いる。これは、短絡状態であればほぼ全反射状態になるので測定ポートと逆側のポートの影響を受けないこと、及び、対象とする伝送路がＴＥＭ単一モード動作する周波数範囲では短絡状態の特性には誘電体の影響が実質的に無く、電磁界シミュレーションで非常に精度良くその電気特性を予想できること等の理由による。
一般的に、伝送路特性のシミュレーション時の精度を制限するパラメータは誘電率であるが、短絡状態の反射特性では誘電率を変化させてもほとんど計算結果に変化が見られないことを確認しており、シミュレーション結果を物理的真値と仮定して校正時に使用して差し支えないといえる。なお、伝送路の幅が測定信号の波長よりも十分に小さい場合は、短絡特性として−１（理想短絡の反射係数）を使用しても大きな誤差にはならないと考えられる。【００１５】
ここで、本発明にかかるＴＲＲＲ校正の概略について説明する。
校正工程１：短絡状態での測定
ＴＲＲＲ校正は校正基準として、伝送路の信号導体と接地導体を短絡する短絡基準を伝送路の少なくとも３箇所に順に接続したものを用いる。例えば、伝送路の被検体測定位置に短絡基準を接続して測定を行い、次に被検体測定位置からＬ1 だけ離れた点に短絡基準を接続して測定を行い、さらに被検体測定位置からＬ2 だけ離れた点に短絡基準を接続して測定を行う。なお、伝送路特性が未知の場合には、さらに異なる１点での測定が必要である。
ここで短絡基準とは、電気的に短絡状態の部品一般を指し、チップ部品に限らず、金属片や工具などでもよい。望ましくは、ナイフエッジのような伝送路の長さ方向の接触長さが短いものがよい。短絡基準が理想的であれば、反射係数が−１（全反射）の値になるが、実際には短絡基準といえどもある程度のインダクタンスを持つので、インダクタンス値が既知である必要があるということである。通常、マイクロ波帯では、オープン状態と比較してショート状態は比較的容易に理想に近い状態を得られる。高い測定精度が要求される場合には、簡単なシミュレーション等によって短絡基準のインダクタンスを求めれば良い。
校正工程２：スルー状態での測定
短絡状態での測定に続いて、何もデバイスを接続しない状態（スルー状態）で伝送路の特性を測定する。スルー状態での誤差係数は、理想のスルー状態の伝達係数と反射係数の測定値から導出することができる。
なお、測定系の伝達関数に方向性がない場合（例えば同軸ケーブル先端でキャリブレーションを実施し、測定器の方向性を除去した場合）には、誤差要因の順方向の伝達関数と逆方向の伝達関数とが相反定理により等しくなるので、短絡状態の測定のみから誤差要因を計算でき、スルー状態での測定は省略可能である。
実測工程：被検体の測定
伝送路の所定位置において、被検体を信号導体と接地導体との間に架け渡して接続（シャント接続）し、その電気特性を測定する。
測定した被検体の電気特性と校正工程１，２で求めた誤差要因とを用いて、計算により被検体の電気特性の真値を求めることができる。【００１６】
前記説明では、校正工程において、信号導体と接地導体とを短絡させたが、必ずしも短絡させる必要はなく、何らかの反射状態が得られるように信号導体と接地導体とを接続すればよい。
例えば、短絡基準に代えてチップ抵抗のような校正基準を用いた場合、一方のポートから入力された信号のうち一部が素子との接触部を通過して他方のポートまで伝達し、他方のポートで一部が反射して戻ってくるが、その信号レベルは非常に小さい。例えば、入力信号のうち５０％（−６ｄＢ）が素子との接触部を通過して他方のポートまで伝達し、他方のポートで反射したと仮定すると（通常予想される反射レベルは−１５ｄＢ〜−２５ｄＢであり、その平均を−２０ｄＢとする）、往復で約−３２ｄＢ（＝−６−２０−６）となり、誤差のレベルは入力信号の約２．５％程度である。したがって、誤差は非常に小さく、校正に必要な精度が得られる。【００１７】
以上のようにして実施される本ＴＲＲＲ校正法は、次のような特徴を有する。
（１）補正・測定は全て同一の１つの伝送路上で行う。
ＴＲＬ補正では、いくつもの長さの伝送路が標準器として必要で、かつこれらと同軸ケーブルとの接続部の電気特性が全て等しい必要があるが、ＴＲＲＲ校正では補正作業だけでなく、測定作業でも全て同一の１つの伝送路を使用するので、伝送路を付け替える必要がなく、伝送路やコネクタ、接続部などの特性バラツキの影響を受けない。
（２）被検体は伝送路にシャント接続して測定する。
測定治具である伝送路は接地導体と信号導体とに被検体が同時に接続できる構造でなければならない。例えば、コプレーナウェーブガイド（ＣＰＷ）やスロットラインのような平面伝送路を使用することができる。ＴＲＲＲ校正は２端子素子のシャント法による測定に適用できる。シャント法であるが故に、低いインピーダンス測定時の測定精度が高い。
ＴＲＲＲ校正では伝送路が連続しているので、測定点に対して両ポート方向に校正基準を接続することが可能である。そのため、校正基準の接続位置範囲を大きく取ることができ、また一度の校正基準の接続で両ポートの校正データを取得できるので、校正基準の接続回数を少なくできる。
（３）校正に必要な伝送路の長さは、測定したい周波数の下限によって決まる。
低周波数に対応するには長い伝送路が必要であり、１００ＭＨｚを下回るようなあまりに低い周波数には対応が困難であるが、それより高い周波数の測定には有効である。
（４）補正のための測定は、伝送路中の３箇所以上で校正基準をシャント接続して測定する。
被検体の測定位置からどれだけ離れた位置で何ヶ所の校正基準測定をすべきかは、測定周波数帯域幅と周波数上限によって決定する。周波数帯域幅が広い場合には、測定箇所を増やす必要があるが、ＴＲＬ補正のように数多くの標準器を準備する必要がないので、低コストで実施できる。
（５）校正基準での測定を伝送路の４箇所以上で実施すれば、伝送路の特性も知ることができる。
伝送路の特性が既知である場合には、３箇所で校正基準を接続すれば、測定系の誤差要因を求めることができるが、４箇所以上で校正基準を接続すれば、測定系の誤差要因だけでなく伝送路自体の特性（誘電率，損失係数など）を求めることが可能になる。したがって、伝送路治具に使用する誘電体材料の誘電率や損失係数が未知の場合や、誘電体材料がロット毎に特性バラツキを有する場合であっても、使用する伝送路治具そのものの特性を正確に求めることができ、誤差のない高精度な校正が可能になる。
一般に、フッ素樹脂やアルミナなどの基材で構成された伝送路治具は、電気特性のバラツキが小さく、その物理的真値を求めやすいが、高価である。これに対し、エポキシ樹脂などの汎用樹脂よりなる基材で構成された伝送路治具は、安価であるが、材料特性のばらつきが大きく、誘電率や損失係数にもばらつきがある。このような場合には、４箇所以上で校正基準を接続して伝送路特性を求めれば、伝送路特性のばらつきの影響を受けず、被検体の電気特性を高精度に測定できる。
（６）補正測定の失敗（接触不良）を伝達係数の測定結果から検出できる。
伝送路に校正基準（例えば短絡基準）をシャント接続することで補正を行うので、良好な接触が得られている場合は全反射状態であり、ポート間の信号の伝達係数は非常に小さくなる。接触不良は伝達係数が大きくなることによって検出できるので、補正失敗を未然に防止できる。なお、本発明では校正基準の押しつけを伝送路に垂直に行えるので、十分な押しつけ荷重を確保することが容易で、そもそも接触が安定しやすい。
（７）レシーバを３つしか有さないネットワークアナライザで実施できる。
ＴＲＲＲ校正の誤差モデルはＳＯＬＴ補正の誤差モデルと同じものであるので、３レシーバ構成のネットワークアナライザで全誤差要因を補正できる。つまり、４レシーバ構成のネットワークアナライザが必要なＴＲＬ補正に比べて、安価なネットワークアナライザを使用できる。
（８）伝送路の寿命を長くできる。
被検体測定を繰り返して接触部の伝送路が磨耗してきた場合、被検体の測定位置を少しずらして伝送路の磨耗のない部分で測定を継続可能であるため、伝送路の寿命を長くできる。この際、補正作業をやり直す必要はなく、数学的に測定系の誤差要因を修正するだけで良い。
（９）インピーダンス測定を行う場合には、伝送路の特性インピーダンス等は既知である必要がある。
伝送路の特性インピーダンスを基準とする散乱係数測定のみが必要な場合には、伝送路の特性インピーダンスは未知で良いが、インピーダンス測定を行いたい場合等には、伝送路の特性インピーダンスが既知である必要がある。これには、シミュレーションで計算したり、タイムドメインリフレクトリー法で実測するなどした値を用いれば良い。【００１８】
伝送路の信号導体と接地導体とを短絡状態にするため、短絡基準を伝送路にシャント接続したが、周波数が高いために短絡基準の残留インダクタンスの影響が大きく、十分に短絡に近くならない場合（ポート間を信号が通過してしまい、全反射が得られない場合）がある。
この場合には、校正基準を伝送路に対して近接（非接触）させ、伝送路と校正基準との間に発生する浮遊容量と校正基準の残留インダクタンスを直列共振状態とするのがよい。
直列共振状態では、校正基準接続部のインピーダンスは０Ω、つまり理想の短絡状態になる。つまり、良好な短絡状態が得られない高い周波数においても、良好な短絡基準を使用したのと同じ効果が得られる。
なお、校正基準を伝送路に対して非接触とし、その間の浮遊容量で直列共振状態とする場合に限らず、校正基準として微小容量のコンデンサを用い、このコンデンサを伝送路に接触（完全接続）させて直列共振させることもできる。【００１９】
本発明で使用する測定治具としては、信号導体と接地導体とが同一平面上に形成された伝送路を有するものを用いるのがよい。校正基準を用いた補正作業および被検体を用いた測定作業において、校正基準や被検体を信号導体と接地導体とに同時に接触導通させやすいからである。しかも、校正基準や被検体の押し付けを伝送路に対して垂直に行えるので、十分な押しつけ荷重を確保することが容易で、接触が安定しやすい。
具体的な伝送路としては、コプレーナウエーブガイドやスロット線路を用いることができる。コプレーナウエーブガイドは上述のように信号導体を間にしてその両側に接地導体を設けたものであり、１０ＧＨｚまでの高周波特性の測定に適している。一方、スロット線路は、信号導体と接地導体とが同一平面上に間隔をあけて設けられたものであり、１０ＧＨｚ以上の高周波特性の測定に適している。【００２０】
校正基準をシャント接続する各位置の相互距離は、測定したい周波数によって望ましい位置が決まるものであり、各位置間の位相差が７０°〜１４５°となる位置とするのが望ましい。
補正を高精度に行うためには、補正データが相互にできるだけ離れていることが望ましく、校正基準の反射の位相によって異なる補正データを得るＴＲＲＲ校正では、補正に必要な校正基準の接続位置間の位相差を７０°〜１４５°とするのが、校正精度を高める上で望ましい。但し、接続位置間の位相差を前記のように設定すれば、校正精度は高いが、１組の校正基準で対応できる周波数範囲がかなり狭くなってしまう。しかし、校正基準接続位置の設定が非常に簡単で、かつ、校正時の測定データをうまく使いまわせば、広帯域測定であっても実用上問題になるほどは校正基準測定回数が増えるわけでも無い。【００２１】
なお、測定すべき周波数帯域幅が広い場合には、校正基準を接続する位置を４箇所以上とするのがよい。なぜなら、周波数帯域が広くなると、校正基準を接続する位置のうちいずれかで信号波長の１／２またはその倍数となる場合があり得るので、そのようなデータを除外しても３箇所のデータが残るようにする必要があるからである。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】従来のネットワークアナライザを用いた測定系およびＳＯＬＴ補正の誤差モデルを示す図である。
【図２】従来のネットワークアナライザを用いた測定系およびＴＲＬ補正の誤差モデルを示す図である。
【図３】ＳＯＬＴ校正法を示す図である。
【図４】ＴＲＬ校正法を示す図である。
【図５】本発明にかかるＴＲＲＲ校正法を示す高周波電気特性測定装置の平面図である。
【図６】図５に示す校正時における高周波電気特性測定装置の正面図である。
【図７】本発明にかかるＴＲＲＲ校正法で使用される誤差モデル図である。
【図８】本発明にかかる高周波電気特性測定装置の被検体測定時における平面図である。
【図９】本発明にかかる校正方法の一例のフローチャート図である。
【図１０】本発明にかかる校正方法の他の例のフローチャート図である。
【図１１】短絡基準の接触正常時と接触不良時の伝達係数の特性図である。
【図１２】本発明にかかる高周波電気特性測定装置を用いて測定した短絡基準、抵抗およびキャパシタの高周波特性図である。
【図１３】本発明にかかる高周波電気特性測定装置を用いて測定したインダクタの高周波特性図である。
【図１４】校正基準と伝送路との間で直列共振させる例を示す図である。
【図１５】伝送路の他の実施例であるスロット線路の平面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下に、本発明によるＴＲＲＲ校正について、実施例を参照しながら具体的に説明する。
【実施例１】
【００２４】
図５〜図８は本発明にかかる第１実施例を示す。
−ＴＲＲＲ校正の校正基準−
ＴＲＲＲ校正では、測定すべき校正基準は全て同じ短絡基準１０であり、使用する測定治具１１（伝送路１２）も同じ治具を用いる。【００２５】
測定治具１１として、ここではコプレーナウエーブガイドを例にして説明する。測定治具１１は、図５，図６に示すように、長さ方向に連続して形成された細帯状の信号導体１２ａと、信号導体１２ａの幅方向両側に間隔をあけて設けられた接地導体１２ｂとからなる伝送路１２を誘電体基板１１ｃの上面の同一平面上に形成したものである。測定治具１１の両端にはコネクタ１１ａ，１１ｂが設けられ、これらコネクタに同軸ケーブル１４が接続され、測定器の一例であるネットワークアナライザ２０の測定ポート２１〜２３に接続されている。同軸ケーブル１４の信号線１４ａは、接続ばらつきを解消するため信号導体１２ａに半田付けや溶接等によって固定されている。測定ポート２１，２３は同軸ケーブル１４を介して信号導体１２ａの両端に接続され、測定ポート２２は接地導体１２ｂに接続される。【００２６】
測定治具１１の上方には、図６に示すように短絡基準１０を伝送路１２に押し付けるプッシャ１５と、プッシャ１５を伝送路１２に沿って自由に移動できる機構１６とが設けられている。ここでは、短絡基準１０として、絶縁性のプッシャ１５の先端に取り付けたナイフエッジ状の導体を用いた。
伝送路の特性インピーダンスを基準とする散乱係数測定のみが必要な場合には、伝送路の特性インピーダンスは未知で良いが、インピーダンス測定を行いたい場合等には、伝送路の特性インピーダンスが既知である必要がある。これには、シミュレーションで計算したり、タイムドメインリフレクトリー法で実測するなど、公知の方法で求めればよい。
図５に示すように、短絡基準１０を測定治具１１に形成された伝送路１２上の３箇所以上で測定する。ここではポート１（コネクタ１１ａ）の補正について説明するが、ポート２（コネクタ１１ｂ）についても全く同様であり、実際には両方のポートについて同時に補正を行うことが重複する無駄な測定をしなくて済む点で合理的である。【００２７】
−短絡基準の接続・測定−
まず、被検体を測定する位置（図５の測定点１：Ｐ１）において、短絡基準１０を伝送路１２にシャント接続し、信号導体１２ａと接地導体１２ｂとを短絡状態として測定を行い、測定した反射係数をＳ11M1とする。この際、測定点１における反射係数の真値をΓA1とする。ΓA1は短絡基準１０の反射係数の真値であるが、これは短絡基準１０の伝送路１２の長さ方向の大きさが測定信号波長と比較して十分に小さければ−１とすればよく、そうでなければその真値の予想値をシミュレーション等で求めておくべきものである。【００２８】
次に、測定点１よりポート１側に距離Ｌ1 だけ離れた伝送路１２上の位置（測定点２：Ｐ２）に短絡基準１０をシャント接続して測定を行い、測定した反射係数をＳ11M2とする。この際、測定点２における短絡基準の反射係数の真値はもちろんΓA1であるが、測定点１を基準面にとると、測定点２における反射係数の真値ΓA2は数式１のように変換される。ポート１側より入射した電磁波は、短絡基準１０で全反射するため、被検体測定箇所に短絡基準１０を接続した場合と比較して往復分２Ｌ1 だけ伝送路を伝達する距離が短いからである。ここで、αは単位長さ当たりの伝送路の伝達度[U/mm]、βは伝送路の位相定数[rad/mm]である。
【数１】
0003912427.tif 000002
なお、数式１は伝送路の伝達度αの負の冪になっていることから明らかなように、ΓA2はその大きさが１を越える。通常の感覚では反射係数の大きさが１を超える短絡基準など存在し得ないが、これはあくまでも数式１が基準面を測定点１に取っているために発生している状態であり、異常ではない。【００２９】
続けて、測定点１よりポート１側に距離Ｌ2 だけ離れた伝送路上の位置（測定点３：Ｐ３）に短絡基準１０をシャント接続して測定を行い、この時の測定結果をＳ11M3とする。測定点２の場合と同様に測定点１を基準面に取ると、測定点３における反射係数の真値ΓA3は数式２のようになる。
【数２】
0003912427.tif 000003
【００３０】
伝送路の特性α，βが未知の場合には、さらに測定点１よりポート１側に距離Ｌ3 だけ離れた伝送路上の位置（測定点４：Ｐ４）に短絡基準１０をシャント接続して測定を行い、この時の測定結果をＳ11M4とする。測定点２の場合と同様に測定点１を基準面に取ると、測定点４における反射係数の真値ΓA4は数式３のようになる。
【数３】
0003912427.tif 000004
【００３１】
ここで、次式の通りα，βを含む式をξとおく。ξは、物理的には単位長さあたりの伝送路の伝達係数を表している。
【数４】
0003912427.tif 000005
【００３２】
数式４を用いると、数式１〜数式３はそれぞれ数式５〜数式７のように書き直すことが出来る。
【数５】
0003912427.tif 000006
【数６】
0003912427.tif 000007
【数７】
0003912427.tif 000008
【００３３】
前記説明では、測定点２〜４を被検体測定位置（測定点１）に対してポート１側のみに設けたが、被検体測定位置（測定点１）を間にして両側（ポート１側とポート２側）に振り分けて設けてもよい。ポート２側に設けた場合には、ポート１側に対して距離Ｌの正負符号が逆になる。両側に測定点２〜４を設けた場合には、伝送路１２が短くても有効なデータを得ることができる。
さらに、測定点１を被検体測定位置とする必要もない。
なお、短絡基準１０をシャント接続する方法として、図５では信号導体１２ａと両側の接地導体１２ｂとの間に短絡基準１０を接続したが、信号導体１２ａと一方の接地導体１２ｂとの間に接続してもよい。【００３４】
−スルー状態での測定−
短絡基準１０による測定とは別に、スルー状態（ポート間直結状態）での測定を行う。スルー状態とは、実際には測定治具である伝送路１２に何も接続せずに測定を行うだけである。測定値は、反射係数がＳ11MTで、伝達係数はＳ21MTとする。【００３５】
ＴＲＲＲ校正の誤差モデルを図７に示す。これは特に新規なものではなく、従来から使用されているＳＯＬＴ補正の誤差モデルと同じものである。図中のＳ11M 、Ｓ21M は反射係数及び伝達係数の測定値であり、Ｓ11A 、Ｓ21A 等は被検体の散乱係数の真値である。【００３６】
伝送路特性ξが既知であれば、未知数は１ポート測定の誤差係数が３つ（ＥDF、ＥSF、ＥRF）であり、３箇所で短絡させた場合のそれぞれの反射係数の測定値（Ｓ11M1、Ｓ11M2、Ｓ11M3）によって３つの方程式を作ることができるので、全ての未知数（ＥDF、ＥSF、ＥRF）を求めることができる。
スルー状態での誤差係数（ＥLF、ＥTF）は、理想のスルー状態の反射係数と伝達係数の測定値（Ｓ11MT、Ｓ21MT）と、既に求めた誤差係数（ＥDF、ＥSF、ＥRF ）とから導出することができる。
以上のことから、測定系の全ての誤差係数（ＥDF、ＥSF、ＥRF、ＥLF、ＥTF）を求めることができる。これら誤差係数を用いて、被検体の測定値（Ｓ11M 、Ｓ21M ）から被検体の電気特性の真値（Ｓ11A 、Ｓ21A ）を求めることができる。【００３７】
一方、伝送路特性ξが未知の場合には、未知数は１ポート測定の誤差係数が３つ（ＥDF、ＥSF、ＥRF）と、伝送路特性が１つの合計４つである。この場合には、短絡基準を伝送路の４箇所で短絡させ、そのときの反射係数の測定値（Ｓ11M1、Ｓ11M2、Ｓ11M3、Ｓ11M4）によって４つの方程式を作ることができるので、全ての未知数（ＥDF、ＥSF、ＥRFおよびξ）を求めることができる。
その後の計算方法は、伝送路特性ξが既知の場合と同様である。
なお、伝送路特性ξには伝達度αと位相定数βの２つの未知数が含まれるが、伝送路特性ξは、実数部が伝達度αに関係し、虚数部が位相定数βに関係する複素数であるから、１つの未知数として求めることができる。【００３８】
また、後の計算の都合により、短絡基準を測定する位置Ｌ1 ，Ｌ2 ，Ｌ3 は、次のいづれかの関係を満たすことが望ましい。
Ｌ1 ：Ｌ2 ：Ｌ3 ＝１：２：３
Ｌ1 ：Ｌ2 ：Ｌ3 ＝１：２：４
前記関係を満たしていれば、以下に示す数式を用いて伝送路特性を陽に計算することができる。前記関係を満たしていない場合、下記数式では伝送路特性を計算できないので、反復計算等によって求める必要がある。【００３９】
−誤差係数の導出−
ここで、ＴＲＲＲ校正の誤差係数の具体的な導出方法について説明する。
前述のＴＲＲＲ校正の短絡基準１０の測定結果から、図７のモデル中の誤差係数を求めるのであるが、ここではまず伝送路特性ξを求め、これを用いてΓA2等を求めてＥDF、ＥSF、ＥRFなどを得る手順を説明する。
短絡基準を測定する位置Ｌ1 ，Ｌ2 ，Ｌ3 が、Ｌ1 ：Ｌ2 ：Ｌ3 ＝１：２：３の関係を満足している場合は、数式８によってξを求めることができる。
【数８】
0003912427.tif 000009
【００４０】
一方、Ｌ1 ：Ｌ2 ：Ｌ3 ＝１：２：４の関係を満足している場合は、数式９によってξを求めることができる。
【数９】
0003912427.tif 000010
Ｌ1 ：Ｌ2 ：Ｌ3 の比が前記の条件を満たさない場合については、ξを求める式を陽に導いていないので、必要に応じて同様の式を誘導しておくか、あるいは反復計算によってξを求めるかすれば良い。【００４１】
数式８または数式９によってξが求まれば、数式５、数式６によってΓA2、ΓA3の値が計算できるので、以下の数式１０によってＥDF、ＥSF、ＥRFを求めることが出来る。なお、Denom は中間変数である。
【数１０】
0003912427.tif 000011
【００４２】
つぎに、理想のスルー状態の測定値Ｓ11MT、Ｓ21MTを用いて、数式１１によってＥLF、ＥTFを求めることが出来る。
【数１１】
0003912427.tif 000012
以上はポート１側からポート２側へ信号を印加した場合（順方向）の議論であるが、逆方向についても全く同様である。【００４３】
なお、例えば被検体測定位置を伝送路中でポート１側にＬだけ移動した場合、ＴＲＲＲ校正の誤差モデルのポート１側には数式１２で表される散乱係数行列を、ポート２側には数式１３で表される散乱係数行列を接続した状態を求めて、改めてＴＲＲＲ校正の誤差係数とすれば、補正測定作業を繰り返し行わなくても正しい結果が得られる。これは、伝送路の特性ξが既知であることから、各ポートの伝送路長がＬだけ変化した場合の誤差係数の変化が予想できることを利用したものである。
【数１２】
0003912427.tif 000013
【数１３】
0003912427.tif 000014
以上を利用すれば、被検体測定位置の伝送路が繰り返し測定で磨耗してきた場合に、伝送路の磨耗していない部分に被検体測定位置を適宜変更しながら測定を継続することで、結果として治具寿命の延長が図れる。この際、補正作業をやり直す必要はなく、数学的に測定系の誤差要因を修正するだけで良い。【００４４】
−被検体の測定とＴＲＲＲ校正の実施−
誤差係数が求まれば、図８に示すように、被検体である２端子電子部品（ここでは表面実装部品）１７を信号導体１２ａと接地導体１２ｂ間に接続し、その電気特性を測定する。例えばチップマウンタなどを用いて被検体１７を吸着し、この被検体１７を測定治具１１の被検体測定位置Ｐ１へシャント接続し、被検体の順方向・逆方向の反射係数および伝達係数（Ｓ11M,Ｓ21M,Ｓ12M,Ｓ22M ）を測定すればよい。この際、使用する伝送路１２は前記補正作業で用いたものと同じであり、伝送路１２および同軸ケーブル１４の接続は固定状態のままとする。
ＴＲＲＲ校正の誤差モデルはＳＯＬＴ補正の誤差モデルと同じものであるから、実際の被検体測定結果から誤差の影響を除去するには、ＳＯＬＴ補正と同様の計算を行えば良い。ここでは、誤差の影響を除去して被検体の散乱係数Ｓ11A ，Ｓ21A を求める数式を以下に記載しておく。なお、誤差要因の影響を除去する計算式は以下の数式に限らず、どのような公知技術を用いてもよい。
【数１４】
0003912427.tif 000015
【００４５】
ＴＲＲＲ校正方法の一例を図９に示すフローチャートに従って説明する。
まず測定器と測定治具とを同軸ケーブルを介して接続し（ステップＳ１）、スルー状態での反射係数Ｓ11MTと伝達係数Ｓ21MTとを測定する（ステップＳ２）。
次に、第１の位置で短絡基準により信号導体と接地導体とを短絡する（ステップＳ３）。第１の位置とは被検体測定位置でもよいし、他の位置でもよい。短絡基準を接続した状態で、ポート１側およびポート２側の反射係数（Ｓ11M1, Ｓ22M1 ）を測定する（ステップＳ４）。
次に、第２の位置で短絡基準により信号導体と接地導体とを短絡し（ステップＳ５）、ポート１側およびポート２側の反射係数（Ｓ11M2, Ｓ22M2）を測定する（ステップＳ６）。続いて、第３の位置で短絡基準により信号導体と接地導体とを短絡し（ステップＳ７）、ポート１側およびポート２側の反射係数（Ｓ11M3, Ｓ22M3）を測定する（ステップＳ８）。
伝送路特性ξが未知の場合は、さらに第４の位置で短絡基準により信号導体と接地導体とを短絡し（ステップＳ９）、ポート１側およびポート２側の反射係数（Ｓ11M3, Ｓ22M3）を測定する（ステップＳ１０）。そして、数式８または９を用いて伝送路特性ξを計算する（ステップＳ１１）。伝送路特性ξが既知の場合は、ステップ８〜１０は省略可能である。
その後、測定した反射係数、伝送路特性ξと数式１０，１１とを用いて誤差係数を計算する（ステップＳ１２）。
誤差係数を計算した後、測定治具に被検体を接続し（ステップＳ１３）、被検体の順方向・逆方向の反射係数および伝達係数（Ｓ11M,Ｓ21M,Ｓ12M,Ｓ22M ）を測定する（ステップＳ１４）。次に、数式１４で誤差の影響を除去し（ステップＳ１５）、誤差除去結果（被検体の真値）をディスプレーなどへ表示したり、被検体の選別等を実施する（ステップＳ１６）。その後、全ての被検体の測定が完了するまでステップＳ１３〜１６を繰り返し（ステップＳ１７）、全ての被検体の測定が完了すれば、ＴＲＲＲ校正を終了する。【００４６】
短絡基準のシャント接続時、短絡基準と伝送路との間で接触不良が発生していると、測定された反射係数は誤った値となる。そこで、接触不良を検出するため、伝達係数を測定するのがよい。すなわち、短絡基準が正常に接触している場合には全反射が起こるため、治具ポート間の伝達係数は非常に小さいが、短絡基準と伝送路との間で接触不良が発生していると、ポート間の伝達係数が大きくなる。この伝達係数の違いを利用して、接触不良を簡単に判別できる。このように補正手順中に測定ミスを検出できるため、後で被検体を測定した時点で補正に失敗していたと判明するような無駄を防げる。【００４７】
図１０は、図９の誤差係数の導出過程（ステップＳ３〜ステップＳ１０）において、伝達係数から接触不良を検出するステップを追加したものである。
まず、第１の位置で短絡基準により信号導体と接地導体とを短絡し（ステップＳ２０）、短絡基準を接続した状態で、ポート１側およびポート２側の反射係数（Ｓ11M1, Ｓ22M1）だけでなく伝達係数（Ｓ12M1，Ｓ21M1）も測定する（ステップＳ２１）。そして、測定した伝達係数が十分に小さいか否かを判定し（ステップＳ２２）、十分に小さくない場合には接触不良であると判定し、再度ステップＳ２０，２１を繰り返す。一方、伝達係数が十分に小さい場合には、接触が良好であると判定し、次の第２の位置での測定に移る。
第２の位置でも同様に、短絡基準により信号導体と接地導体とを短絡し（ステップＳ２３）、ポート１側およびポート２側の反射係数（Ｓ11M2, Ｓ22M2）と伝達係数（Ｓ12M2，Ｓ21M2）を測定する（ステップＳ２４）。そして、測定した伝達係数が十分に小さいか否かを判定し（ステップＳ２５）、十分に小さくない場合には接触不良であると判定し、再度ステップＳ２３，２４を繰り返す。一方、伝達係数が十分に小さい場合には、接触が良好であると判定し、次の第３の位置での測定に移る。
第３の位置でも同様に、短絡基準により信号導体と接地導体とを短絡し（ステップＳ２６）、ポート１側およびポート２側の反射係数（Ｓ11M3, Ｓ22M3）と伝達係数（Ｓ12M3，Ｓ21M3）を測定する（ステップＳ２７）。そして、測定した伝達係数が十分に小さいか否かを判定し（ステップＳ２８）、十分に小さくない場合には接触不良であると判定し、再度ステップＳ２６，２７を繰り返す。一方、伝達係数が十分に小さい場合には、接触が良好であると判定する。
ここでは、第４の位置での短絡基準の測定を実施していないが、伝送路特性が未知の場合には、第４の位置での同様の測定、判定を実施すればよい。
その後、図９のステップＳ１２へ移行して、誤差係数の導出と補正の実施を行う。
なお、図１０では、接触不良を検出するためにポート１側およびポート２側の両方の伝達係数を測定したが、測定系の伝達係数に方向性がない場合には、いずれか一方のポート側の伝達係数のみで接触不良を検出することができる。【００４８】
図１１に短絡基準が良好に接触している場合(Good)と接触不良を起こしている場合(Bad)の伝達係数の例を示す。
補正手順の短絡基準の測定時には、正常に短絡基準が接触している時には全反射が起こるため、治具ポート間の伝達係数は非常に小さい。一方、何らかの原因で接触不良が発生している場合には、ポート間の伝達係数が大きくなる。このように伝達係数の違いによって、補正手順中に測定ミスを検出できるため、後で被検体を測定した時点で補正に失敗していたと判明するような無駄を防げる。【００４９】
ここで、短絡基準１０の測定位置をどのように選択するべきかについて説明する。
伝送路１２の被検体測定箇所と、ここから５ｍｍ離れた点で短絡基準１０を測定したとする。伝送路１２の損失が大きくないとすると、この２点の測定結果の違いは位相だけである。ここで、波長が３０ｍｍ（真空中での１ＧＨｚの電磁波の波長）であるとする。５ｍｍ位置の違いは、往復で１０ｍｍの位置の違いに相当するので、測定データは（１０ｍｍ÷３０ｍｍ）×３６０°＝１２０°の位相差があると期待できる。ところが、波長が１０ｍｍ（真空中での３ＧＨｚの電磁波の波長）であったとすると、同じく往復１０ｍｍの位置の違いが生み出す位相差は１０ｍｍ÷１０ｍｍ×３６０°＝３６０°であり、結局位相の差が生じない。このため、５ｍｍの位置の違いでは、波長１０ｍｍの周波数では補正を正常に行えない。【００５０】
補正を高精度に行うためには、補正データが相互にできるだけ離れていることが望ましく、短絡基準の反射の位相によって異なる補正データを得るＴＲＲＲ校正では、短絡基準の接続位置間の位相差が７０°〜１４５°となる条件を採用するのがよい。
校正基準間の位相差を大きく確保すると校正の精度は向上するが、一組の校正基準で対応できる周波数範囲が狭くなり、広帯域の測定をする場合に多くの校正基準を測定する必要が生じる。ＴＲＲＲ校正と同じく校正基準間の位相差を用いて校正を行うＴＲＬ校正の場合、良好な測定精度を得るために校正基準間の位相差は２０°〜３０°以上程度確保するべきであるとされている。
これに対し、短絡基準の接続位置間の位相差を７０°〜１４５°とすると、校正精度は高いが１組の校正基準で対応できる周波数範囲が前記の場合と比較してかなり狭くなってしまう。しかし、以下に説明するように短絡基準接続位置の設定が非常に簡単で、かつ、校正時の測定データをうまく使いまわせば、広帯域測定であっても実用上問題になるほどは短絡基準測定回数が増えるわけでも無いからである。【００５１】
まず、測定上限周波数において位相が１４５°程度になる第２の短絡基準測定位置を求める。具体的には、β[rad/mm]を位相定数、Ｌ[mm]を短絡基準測定位置として次式により求めれば良い。
【数１５】
0003912427.tif 000016
【００５２】
次に、第３の短絡基準測定位置を２Ｌ[mm]に、第４の短絡基準測定位置を４Ｌ[mm]に設定する。同様に、第ｎの短絡基準測定位置を２n-2 Ｌ[mm]に設定する。
測定上限周波数ｆmax からｆmax ／２までの周波数帯は、第１、第２、第３の短絡基準測定位置の測定結果によってＲＲＲＲ校正を行う。ｆmax ／２〜ｆmax ／４までの周波数帯は、第１、第３、第４の短絡基準測定位置の測定結果を用いる。同様に、ｎ番目の周波数帯、すなわちｆmax ／２n-1 〜ｆmax ／２n の周波数帯は、第１、第ｎ＋１、第ｎ＋２の短絡基準測定位置の測定結果を用いる。このようにすることで、概ね短絡基準測定位置間の位相差が７０°〜１４５°の範囲に保たれる。【００５３】
図１２は、ＴＲＲＲ校正を用いて、いくつかのインピーダンス素子を１００ＭＨｚ〜３ＧＨｚの範囲で測定した結果である。測定した素子は、短絡基準(shortchip)、５０Ω抵抗、２ｐＦキャパシタ、１００Ω抵抗である。
５０Ω抵抗、１００Ω抵抗は周波数の増大に従いインピーダンス値も大きくなっているが、これはチップ抵抗の残留インダクタンス成分の影響と考えられる。
２ｐＦキャパシタは、低い周波数ではインピーダンスがほぼ周波数に反比例して減少しているものの、周波数が２ＧＨｚを越えたあたりからはインピーダンス値が増大している。これも、残留インダクタンス成分の影響と見られる。
いずれにせよ、図１２の結果から、ＴＲＲＲ校正で被検体の高周波特性が得られたことがわかる。【００５４】
図１３は、ＴＲＲＲ校正を用いて、１ｍｍ×０．５ｍｍサイズで１０ｎＨのチップインダクタ（積層タイプチップインダクタ）を１００ＭＨｚ〜２０ＧＨｚの範囲で測定した結果と、従来技術であるＴＲＬ校正法による測定結果とを比較して示す。
図１３から明らかなように、インダクタの一般的なインピーダンス特性カーブが得られていることがわかる。つまり、自己共振周波数までは周波数上昇に比例してインピーダンスが上昇し、自己共振周波数以降は周波数上昇に反比例してインピーダンスが低下している。また、ＴＲＬ校正法による測定にほぼトレースした結果が得られている。なお、１０ＧＨｚ付近からＴＲＬ校正法とＴＲＲＲ校正法の測定結果に差が生じているが、これは測定時における被検体の接続位置のわずかの位置ずれの影響によって生じたものと考えられる。
【実施例２】
【００５５】
測定器が計算機能と専用ソフトウェアを備え、短絡基準の残留インダクタンス及び伝送路のパラメータ（位相定数β〔ｒａｄ／ｍｍ〕および伝達損失δ〔ｄＢ／Ｈｚ〕）と短絡基準の接触位置を入力すると、各位置における校正基準特性を数式１〜３に基づいて自動的に算出し、ここで各位置における短絡基準測定（必要であればスルー測定）を行い、これらデータを数式１０の補正計算に使用して誤差要因を自動計算するようにしてもよい。すなわち、ネットワークアナライザが自動的に校正基準の値を予想してＴＲＲＲ校正をするものである。
この場合は、量産工場のデバイスの検査工程において、校正基準の値をオペレータ等が計算する必要が無くなり、また測定器単体でＴＲＲＲ校正が行えるため、工程が簡素化するという利点がある。
【実施例３】
【００５６】
周波数が高いなどのために短絡基準の残留インダクタンスの影響が大きく、短絡基準を伝送路にシャント接続しても、十分に短絡に近くならない場合（ポート間を信号が通過してしまい、全反射が得られない場合）がある。
この場合には、図１４の（ａ）に示すように校正基準２５を伝送路に対して近接（非接触）させ、伝送路と校正基準の間に発生する浮遊容量Ｃ（Ｆ）と校正基準の残留インダクタンスＬ（Ｈ）を直列共振状態とするのがよい。このとき、Ｃ＝１／（２πｆ√Ｌ）となるように設定する。
なお、校正基準と伝送路の間の浮遊容量を利用する方法に代えて、図１４の（ｂ）のように校正基準２６を伝送路に接触させて直列共振させることもできる。この場合の校正基準２６は微小容量のコンデンサを用いればよい。
直列共振状態では、校正基準接続部のインピーダンスは０Ω、つまり理想の短絡状態になる。つまり、良好な短絡基準が得られない高い周波数においても、良好な短絡基準を使用したのと同じ効果が得られる。
【実施例４】
【００５７】
前記実施例では、伝送路としてコプレーナウェーブガイドを用いた例を示したが、図１５のようなスロット線路３０を用いることもできる。スロット線路３０は、信号導体３１と接地導体３２とが同一平面上に隙間３３をあけて設けられたものである。校正基準および被検体は、信号導体３１と接地導体３２との間にシャント接続される。【００５８】
本発明にかかる高周波電気特性測定方法は、前記実施例に限定されるものではない。
伝送路は、平面伝送路に限るものではなく、信号導体と接地導体とを有し、単位長さ当たりの電気特性が既知で、校正基準（例えば短絡基準）および被検体をシャント接続できるものであれば、任意の構造のものを用いることができる。
前記実施例では、測定器として３レシーバのネットワークアナライザを用いたが、これはＳＯＬＴ補正の誤差モデルを利用したからであり、ＴＲＬ補正の誤差モデルを利用した場合には４レシーバのネットワークアナライザが必要である。
測定器としては、ネットワークアナライザに限らず、高周波電気特性を測定できるものであれば、使用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
以上のように、本発明にかかる高周波電気特性測定方法は次のような効果を有する。
１）補正に使用する伝送路と被検体測定に使用する伝送路は同じものであるから、伝送路のバラツキの影響を受けにくい。また、伝送路と測定器との接続も、補正および測定において固定であり、再接続の必要がないので、伝送路の接触不良等による補正失敗等の事故も起こらない。
２）全反射状態を得るための短絡基準の接続が接触不良の場合、測定ポート間に信号が伝わるため、短絡基準の接触不良を直ちに検出できる。したがって、補正作業の失敗を未然に防止できる。
３）２端子電子部品単体の高周波特性を、治具等の誤差の影響を受けずに、高精度に測定可能である。したがって、本発明は高周波電気特性測定器によりチップインダクタ、チップコンデンサ、チップ抵抗等の２端子電子部品のインピーダンス値やＱ値等を精度良く測定するためには非常に有効な方法である。
【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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