(57)【要約】【課題】外部負荷状態に影響されずに、信号発生装置及びレシーバ間の相対的な位相測定を可能にする。【解決手段】ベクトル・ネットワーク・アナライザ（ＶＮＡ）４００は、制御プロセッサ４２０と、制御プロセッサ４２０と結合された複数のレシーバ４１０、４１１及び４１２とを有していても良い。レシーバ４１０、４１１及び４１２は、ＬＯ４１７からの共通ソース基準信号を受け、カプラ／電力分配回路網４４５は、複数のソース基準信号の夫々を、対応するレシーバ４１０、４１１及び４１２のいずれかに配給する。【選択図】図４
2017075932.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御プロセッサと、
上記制御プロセッサに結合された複数のレシーバであって、上記制御プロセッサで制御される共通信号発生ソースを有する複数の上記レシーバと、
複数のソース基準信号の夫々を対応する複数の上記レシーバの１つに分配するよう構成されるカプラ／電力分配回路網と
を具えるベクトル・ネットワーク・アナライザ。
【請求項２】
複数の上記レシーバの夫々が、独立した局部発振器（ＬＯ）を有する請求項１のベクトル・ネットワーク・アナライザ。
【請求項３】
少なくとも１つの独立したＬＯが、複数のＬＯ信号を生成するよう構成される請求項２のベクトル・ネットワーク・アナライザ。
【請求項４】
制御プロセッサと、
上記制御プロセッサに結合されたレシーバと、
上記レシーバと結合されたスイッチング回路と、
上記スイッチング回路と結合された無線周波数（ＲＦ）ブリッジと、
上記ＲＦブリッジと結合された伝送ラインであって、負荷と結合されるよう構成される上記伝送ラインと、
上記ＲＦブリッジと結合された信号発生装置と
を具えるベクトル・ネットワーク・アナライザ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、ベクトル・ネットワーク・アナライザ（ＶＮＡ）のような電気試験測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
トラッキング・ジェネレータ又はベクトル・ネットワーク・アナライザ（ＶＮＡ）のような従来の装置では、複数の位相の安定した被試験デバイス（ＤＵＴ）の反射や伝達の測定を行う必要がある。位相の安定を確実にするため、単一又は複数の信号発生装置又はレシーバが、共通の局部発振器（ＬＯ）を共用する。そのシステムの校正は、外部の反射標準器（例えば、ＳＯＬＴ（Short-Open-Load-Thru）、ＴＲＬ（Thru-Reflect-Line）、ＳＯＬＲ（Short-Open-Load-Reciprocal）など、非特許文献１参照）を用いて実行され、これは、校正時点と測定時点の間の一貫した位相に依存している。
【０００３】
図１は、複数のレシーバ１１０及び１１２と、共用信号１２５（例えば、制御プロセッサ１２０からＬＯ１１６によって）を有する従来のベクトル・ネットワーク・アナライザ（ＶＮＡ）又はトラッキング・ジェネレータの例１００を示すブロック図である。この例では、共通ソース（Source：信号源、信号発生装置）ＬＯ１１６が、共用信号１２５を、複数のレシーバ１１０及び１１２夫々への基準信号としてに加えて、無線周波数（ＲＦ）ブジッリ１０６への注入信号（injection 信号）として、そして続いて伝送ライン１０４を介して負荷１０２へと供給する。レシーバ１１０は、ＲＦブリッジ１６０から反射（ＲＥＦＬ）ポート信号１１７ａも受ける。レシーバ１１２は、ＲＦブリッジ１６０から基準（ＲＥＦ）ポート信号１１７ｂも受ける。
【０００４】
２つの信号（例えば、ブリッジの基準及び反射ポート）を測定する２つのレシーバ１１０及び１１２を示しているが、もっと複雑なマルチ・チャンネルのブリッジ、カプラ又はネットワークからの多数の信号を測定するのに、任意の個数の複数レシーバを利用しても良いことに注意すべきである。パスがスイッチされるときに、ブリッジのローディング（loading）が乱されないようなやり方で位相の安定したスイッチが接続されるならば、単一のレシーバで多数のレシーバを省くこともできる。
【０００５】
図２は、単一のレシーバ２１０と共用信号２２５（例えば、制御プロセッサ２２０からＬＯ２１６によって）とを有する従来のＶＮＡ又はトラッキング・ジェネレータの例２００を示すブロック図である。図１に示したＶＮＡ又はトラッキング・ジェネレータ１００と同様に、共通ソースＬＯ２１６は、共用信号２２５を、レシーバ２１０への基準信号として供給するのに加えて、無線周波数（ＲＦ）ブジッリ２０６への注入信号（injection signal）として、続いて伝送ライン２０４を介して負荷２０２へと供給する。スイッチング回路２０９は、ＲＦブリッジ２０６から、反射（ＲＥＦＬ）ポート信号２０７ａ及び基準（ＲＥＦ）ポート信号２０７ｂを受ける。スイッチング回路２０９は、信号２０７ａ及び２０７ｂのいずれかをレシーバ２１０へ供給する。一般に、共用信号は、ブリッジ自身の刺激信号か、又は、ソース内で位相が安定する方法で生成されるＬＯでも良い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−２７９６０９号公報
【特許文献２】特開２００４−１９８４１５号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】「ネットワークアナライザ」、日本電気計測器工業会、技術解説、特に「１  測定原理」及び「４  校正」におけるSOLT（Short-Open-load-Thru）による校正手法の説明、［online］、［２０１６年８月１０日検索］、インターネット<URL: http://tech.jemima.or.jp/70902.html?q=tech/70902.html>
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
コスト低減とハードウェアの単純化のため、共通のシンセサイザ（synthesizer）構造を共用するよりは、レシーバと信号発生装置については、位相が同相ではないが周波数の安定したＬＯソースを利用するのが望ましいであろう。一般的なＶＮＡには、その信号発生ポート上に種々の形式の反射ブリッジ又はカプラ配置がある。信号発生装置から結合された基準信号は、レシーバに配信されるが、ａｒｃｓｉｎ（Ｖｒｅｆ／Ｖｎｏｒｍ）の反射係数に比例する位相エラーがあり、レシーバに対する基準信号発生装置の位相を、信号発生装置とレシーバ間の共通ＬＯシステムの位相が同相なことに頼らずに、この基準ポートだけから得るのを困難にしている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の実施形態としては、大まかに言えば、ベクトル・ネットワーク・アナライザがあり、これは、外部の負荷の状態に影響されずに、信号発生装置とレシーバ間の相対的な位相測定を可能とするために、追加の信号パスを利用する。こうした実施形態によれば、レシーバ及び信号発生装置が、相対的には不安定な独立した局部発振器（ＬＯ）を、ネットワーク応答の位相の安定した測定で利用することを効果的に可能にできる。これは、単一のレシーバ及び信号発生装置が、それらの相対的な位相を確立するのを効果的に可能にするか、又は、複数のレシーバ及び複数の信号発生装置を含む実施形態では、それらの相対的な位相を確立するのを効果的に可能にする。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、複数のレシーバ及び共用信号を有する従来のベクトル・ネットワーク・アナライザ （ＶＮＡ）又はトラッキング・ジェネレータの例のブロック図である。
【図２】図２は、単一のレシーバ及び共用信号を有する従来のＶＮＡ又はトラッキング・ジェネレータの例のブロック図である。
【図３】図３は、本発明のある実施形態による校正パスを有するＶＮＡ又はトラッキング・ジェネレータの例を示すブロック図である。
【図４】図４は、本発明のある実施形態による共通の信号発生装置ソースを有するＶＮＡ又はトラッキング・ジェネレータの例を示すブロック図である。
【図５】図５は、本発明のある実施形態による、共通基準信号によって同期される複数のレシーバを有するＶＮＡ又はトラッキング・ジェネレータの第１例を示すブロック図である。
【図６】図６は、本発明のある実施形態による、共通基準信号によって同期される複数のレシーバを有するＶＮＡ又はトラッキング・ジェネレータの第２例を示すブロック図である。
【図７】図７は、本発明のある実施形態による、単一のレシーバによって同期される複数のソースを有するＶＮＡ又はトラッキング・ジェネレータの例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の実施形態としては、校正パスを有するベクトル・ネットワーク・アナライザ（ＶＮＡ）のような電気試験測定装置がある。こうした実施形態には、レシーバ中に独立したソース（Source：信号源、信号発生装置）があり、このソースによれば、ブリッジ測定において、より高い安定性及び精度が可能になる。また、受信シンセサイザ又はソース・シンセサイザのいずれかにおける可変の静的位相オフセットが、測定において検出され、エラー項として除去される。更に、低コストで広帯域をカバーする単一の集積回路（ＩＣ）に組み入れられたシンセサイザを利用可能なため、コストを低減できる。
【００１２】
図３は、負荷３０２と、伝送ライン３０４と、反射ポート信号３０７ａ及び基準ポート信号３０７ｂをスイッチング回路３０９に供給する無線周波数（ＲＦ）ブリッジ３０６と、そして、校正パスとを有する、本発明のある実施形態によるＶＮＡ又はトラッキング・ジェネレータの第１例３００を示すブロック図である。この例では、独立したソース信号３２５（例えば、信号発生装置３２１、ＬＯ３１７及びスイッチ３１４によって）と、レシーバ・ソース基準信号３２６とが、ソース信号と直列に示された、受信チャンネルにランダムな位相オフセットを与える位相シフタ（移相器）３１５と共に示されている。これらソース信号の夫々は、共通の基準信号に位相ロックされ、共通の制御プロセッサ３２０で制御され、そして、ソース信号の位相は既知ではない。レシーバ３１０は、２つのブリッジ信号のいずれか、上記ソース、又は内部的な終端にスイッチされる。単一のレシーバ３１０を示しているが、同様の実施を用いて、複数のレシーバを同期させても良いことに注意すべきである。
【００１３】
この例では、信号チャンネルの信号発生装置３２１には、単一の反射ブリッジ／カプラ３０６のマグニチュード及び位相を検知する単一のチャンネル・レシーバがあって、例えば、１ポートＶＮＡにおいて利用される。信号発生装置３２１及びレシーバ３１０は、連続波又は変調出のいずれかを使っても良い。レシーバ（単数又は複数）は、夫々独立の局部発振器を、例えば、独立の位相で、持つように構成されても良い。ソース信号の位相シフタ３１５における位相オフセットは、「ソース基準パス」のレシーバ・ソース基準信号３２６をサンプリングすることによって、求めるようにしても良い。ここで、Ｓ１は、スイッチか、又は、カップリング若しくは電力分配ネットワークかのいずれかに言及したものとしても良い。単一ブリッジ・ポート又はマルチ・ブリッジ・ポートからの信号をサンプルするのに単一のレシーバを利用する実施形態では、全てのスイッチ位置で、スイッチが、上記ブリッジに一貫した負荷を与えるように設計されても良い。これは、例えば、信号パスのアッテネーション、インピーダンス・マッチング、増幅によるバッファ処理、終端スイッチ・ネットワークを利用して実現されても良い。
【００１４】
図４は、本発明のある実施形態による共通の信号発生ソース（例えば、制御プロセッサ４２０からＬＯ４１７によって）を有するＶＮＡ又はトラッキング・ジェネレータの例４００を示すブロック図である。この例では、複数のレシーバ４１０、４１１及び４１２が、独立したＬＯ４１０ａ、４１１ａ及び４１２ａを夫々有し、複数の位相オフセットが、共通の基準信号に同期される。この観点において、複数のソース基準信号が、カプラ／電力分配回路網４４５によって分配される。別の実施形態では、カプラ／電力分配回路網４４５の代わりに、スイッチで実現される。
【００１５】
この例では、レシーバ４１０〜４１２及び信号発生装置（Generators）は、「ソース基準」信号にスイッチして、相対的な位相を測定し、同じ周波数に夫々合わせることによって、位相同期できる。ソースとレシーバ間の周波数オフセットは、これら信号がレシーバ４１０〜４１２の処理帯域幅内であれば、調節できる。レシーバ４１０〜４１２は、一般に、スーパーヘテロダイン、ホモダイン、ダイレクト・コンバージョン又は同様のレシーバ手法を用いるアナログ又はデジタル・レシーバであることに注意されたい。単一又は複数のＬＯ信号は、各レシーバによって生成しても良い。例えば、ＬＯ１（４１０ａ）は、実際は、３つのＬＯ信号（例えば、３ステージ型スーパーヘテロダイン・コンバータ用のＬＯ１ａ、ＬＯ１ｂ及びＬＯ１ｃ）であっても良い。信号発生装置は、ダイレクト・ソース（直接的な信号源：例えば、ＶＣＯ及びＰＬＬ、ダイレクト・デジタル・ソース又はダイレクト・アナログ・ソース）か、又は、インダイレクト・ソース（間接的な信号源：例えば、１つの局部発振器及びベースバンド信号、又は、複数の局部発振器及びベースバンド信号を用いる）かのいずれかであって、変調か又は連続波かのいずれかのベースバンド信号によるものであっても良い。
【００１６】
図５は、本発明のある実施形態による、共通基準信号によって同期される複数のレシーバを有するＶＮＡ又はトラッキング・ジェネレータの第１例５００を示すブロック図である。この例では、単一の制御プロセッサ５２０が、ランダムな位相オフセットを有する独立したＬＯ５１０ａ、５１１ａ及び５１２ａを夫々有する複数のレシーバ５１０、５１１及び５１２を制御できる。Ｎ個のソース基準信号は、単一の信号発生装置５１７から配信される。図では、単純化したソースを示しているが、このソースは、インダイレクト・ソース（間接的な信号源：例えば、１つの局部発振器及びベースバンド信号、又は、複数の局部発振器及びベースバンド信号を用いる）であって、変調か又は連続波かのいずれかのベースバンド信号によるものであるか、又は、ＶＣＯ及びＰＬＬ、ダイレクト・デジタル・ソース又はダイレクト・アナログ・ソースのようなダイレクト・ソース（直接的な信号源）であっても良い。
【００１７】
図６は、本発明のある実施形態による、共通の基準信号によって同期される複数のレシーバ（例えば、スペクトラム・アナライザ）を有するＶＮＡ又はトラッキング・ジェネレータの第２例６００を示すブロック図である。この例では、同期回路６０１は、信号ソース（Ｇｅｎ１）６１７と、共通基準クロック６１８（例えば、これは、ｎ個の外部スペクトラム・アナライザ６１０、６１１及び６１２を同期する１０ＭＨｚ  １．．．１０ＭＨｚ  Ｎの出力信号を生成する）と、基準信号発生装置「Ｇｅｎ１」６１７を同期させる１０ＭＨｚ又は他の適切な信号と、スペクトラム・アナライザの各ＲＦ入力それぞれのための信号配信及びスイッチング回路６１０ｂ、６１１ｂ及び６１２ｂと、Ｎ個のＲＦ入力とから構成される。信号１から信号ｎの制御プロセッサ６２０への入力としては、いくつかのＵＳＢデータ信号か、ＵＳＢ／ＰＸＩ／ＶＸＩ等のような任意の他の共通データ・バスであっても良い。
【００１８】
図７は、本発明のある実施形態による、単一のレシーバ７１０によって同期される複数のソース７１０ａ、７１１ａ及び７１２ａを有するＶＮＡ又はトラッキング・ジェネレータの例７００を示すブロック図である。この例では、信号発生装置のチャンネルのＳＰＤＴ（Single pole、dual throw）スイッチ７１０ｂ、７１１ｂ及び７１２ｂが、パスがオープンの場合に、内部的に終端された形態であるとしても良い。スイッチング中のブリッジの応答の安定性は、バッファ、増幅、アッテネーション、又は他の適切な機構を用いて改善されても良い。信号１は、変調又は連続波信号としても良い。ソース（信号発生装置）は、ヘテロダイン・ソースからなるダイレクト・ソースとしても良い。各信号発生装置の位相オフセットは、他のものに対して、例えば、共通のレシーバ７１０によって、検知されても良い。信号セレクタ７４５は、複数のソース基準信号の１つをレシーバ７１０に供給する。
【００１９】
図示した実施形態を参照しながら、本発明の原理を記述し、説明してきたが、こうした原理から離れることなく、図示した実施形態の構成や細部を変更したり、望ましい形態に組み合わせても良いことが理解できよう。先の説明では、特定の実施形態に絞って説明しているが、別の構成も考えられる。
【００２０】
特に、「本発明の実施形態によると」といった表現を本願では用いているが、こうした言い回しは、大まかに言って基準となる実施形態として可能であることを意味し、特定の実施形態の構成に限定することを意図するものではない。本願で用いているように、これら用語は、別の実施形態に組み合わせ可能な同じ又は異なる実施形態に言及するものである。
【００２１】
従って、本願で説明した実施形態は、幅広い種々の組み替えの観点から、この詳細な説明や添付の資料は、単に説明の都合によるものに過ぎず、本発明の範囲を限定するものと考えるべきではない。例えば、本発明の概念は、次のように記述しても良い。
【００２２】
本発明の概念１は、ベクトル・ネットワーク・アナライザであって、
制御プロセッサと、
上記制御プロセッサに結合された複数のレシーバであって、上記制御プロセッサからの共通信号発生ソースを有する複数の上記レシーバと、
複数のソース基準信号の夫々を対応する複数の上記レシーバの１つに分配するよう構成されるカプラ／電力分配回路網と
を具えている。
【００２３】
本発明の概念２は、上記概念１のベクトル・ネットワーク・アナライザであって、複数の上記レシーバの夫々は、独立した局部発振器（ＬＯ）を有している。
【００２４】
本発明の概念３は、上記概念２のベクトル・ネットワーク・アナライザであって、少なくとも１つの独立したＬＯが、複数のＬＯ信号を生成するよう構成される。
【００２５】
本発明の概念４は、上記概念１のベクトル・ネットワーク・アナライザであって、複数の上記レシーバの夫々は、スーパーヘテロダイン・レシーバ、ホモダイン・レシーバ及びダイレクト・コンバージョン・レシーバからなるグループの中の１つである。
【００２６】
本発明の概念５は、上記概念１のベクトル・ネットワーク・アナライザであって、このとき、上記共通信号発生ソースは、ダイレクト・ソースである。
【００２７】
本発明の概念６は、上記概念５のベクトル・ネットワーク・アナライザであって、上記ダイレクト・ソースは、電圧制御発振器（ＶＣＯ）及び位相ロック・ループ（ＰＬＬ）からなるグループの中の１つである。
【００２８】
本発明の概念７は、上記概念５のベクトル・ネットワーク・アナライザであって、上記ダイレクト・ソースは、ダイレクト・デジタル・ソース及びダイレクト・アナログ・ソースからなるグループの中の１つである。
【００２９】
本発明の概念８は、上記概念１のベクトル・ネットワーク・アナライザであって、上記共通信号発生ソースは、インダイレクト・ソースである。
【００３０】
本発明の概念９は、上記概念８のベクトル・ネットワーク・アナライザであって、上記インダイレクト・ソースは、ベースバンド信号を用いた単一のＬＯ及びベースバンド信号を用いた複数のＬＯからなるグループの中の１つである。
【００３１】
本発明の概念１０は、ベクトル・ネットワーク・アナライザであって、
制御プロセッサと、
上記制御プロセッサに結合されたレシーバと、
上記レシーバと結合されたスイッチング回路と、
上記スイッチング回路と結合された無線周波数（ＲＦ）ブリッジと、
上記ＲＦブリッジと結合された伝送ラインであって、負荷と結合されるよう構成される上記伝送ラインと、
上記ＲＦブリッジと結合された信号発生装置と
を具えている。
【００３２】
本発明の概念１１は、上記概念１０のベクトル・ネットワーク・アナライザであって、上記ＲＦブリッジは、複数の基準信号を上記スイッチング回路に供給するよう構成される。
【００３３】
本発明の概念１２は、上記概念１０のベクトル・ネットワーク・アナライザであって、上記信号発生装置は、ソース信号を上記ＲＦブリッジに供給するよう構成される。
【００３４】
本発明の概念１３は、上記概念１０のベクトル・ネットワーク・アナライザであって、上記レシーバに結合された局部発振器（ＬＯ）を更に具えている。
【００３５】
本発明の概念１４は、上記概念１０のベクトル・ネットワーク・アナライザであって、上記信号発生装置に結合された局部発振器（ＬＯ）を更に具えている。
【００３６】
本発明の概念１５は、上記概念１４のベクトル・ネットワーク・アナライザであって、上記信号発生装置に結合され、上記ＲＦブリッジ及び上記レシーバ間で切り替えるように構成されるスイッチを更に具えている。
【００３７】
本発明の概念１６は、上記概念１４のベクトル・ネットワーク・アナライザであって、上記制御プロセッサが、上記信号発生装置を共通基準信号に位相ロックするよう構成されている。
【符号の説明】
【００３８】
３００  ＶＮＡ又はトラッキング・ジェネレータ
３０２  負荷
３０６  ＲＦブリッジ
３０７ａ  反射ポート信号（ＲＥＦＬ）
３０７ｂ  基準ポート信号（ＲＥＦ）
３０９  スイッチング回路
３１０  レシーバ
３１４  スイッチ
３１５  位相シフタ
３１７  局部発振器
３２０  制御プロセッサ
３２１  信号チャンネル発生装置
３２５  ソース信号
３２６  レシーバ・ソース基準信号
４００  ＶＮＡ又はトラッキング・ジェネレータ
４０６−１  ＲＦブリッジ １
４０６−ｎ  ＲＦブリッジ n
４１０  レシーバ
４１１  レシーバ
４１２  レシーバ
４１０ａ  局部発振器
４１１ａ  局部発振器
４１２ａ  局部発振器
４１０ｂ  スイッチ
４１１ｂ  スイッチ
４１２ｂ  スイッチ
４１５  位相シフタ
４１７  局部発振器
４２０  制御プロセッサ
４４５  カプラ／電力分配回路網
５００  ＶＮＡ又はトラッキング・ジェネレータ
５１０  レシーバ
５１１  レシーバ
５１２  レシーバ
５１５  位相シフタ
５２０  制御プロセッサ
５４５  カプラ／電力分配回路網
６００  ＶＮＡ又はトラッキング・ジェネレータ
６１０  外部スペクトラム・アナライザ
６１１  外部スペクトラム・アナライザ
６１２  外部スペクトラム・アナライザ
６１０ｂ  スイッチング回路
６１１ｂ  スイッチング回路
６１２ｂ  スイッチング回路
６２０  制御プロセッサ
６４５  カプラ／電力分配回路網
７００  ＶＮＡ又はトラッキング・ジェネレータ
７１０  レシーバ
７１０ａ  局部発振器
７１１ａ  局部発振器
７１２ａ  局部発振器
７１０ｂ  スイッチング回路
７１１ｂ  スイッチング回路
７１２ｂ  スイッチング回路
７２０  制御プロセッサ
７４５  Ｎ入力信号セレクタ
【図１】
2017075932.tif 000003
【図２】
2017075932.tif 000004
【図３】
2017075932.tif 000005
【図４】
2017075932.tif 000006
【図５】
2017075932.tif 000007
【図６】
2017075932.tif 000008
【図７】
2017075932.tif 000009
【外国語明細書】
【発明の名称】Vector network analyzer
【技術分野】
【０００１】
The present invention relates generally to electronic test and measurement devices, such as Vector Network Analyzers (VNAs).
【背景技術】
【０００２】
In prior instruments, such as a tracking generator or vector network analyzer (VNA), a plurality of phase-stable measurements of a device under test (DUT) reflection and/or transmission must be made.  Single or multiple generators and receivers share a common local oscillator (LO) to assure phase stability.  Calibration of the system is performed using external reflection standards (e.g. SOLT (Short-Open-Load-Thru), TRL (Thru-Reflect-Line), SOLR (Short-Open-Load-Reciprocal), etc.; see non-patent document 1), which rely on coherent phase between the calibration moment and the measurement moment.  
【０００３】
FIGURE 1 is a block diagram illustrating an example of a prior vector network analyzer (VNA) or tracking generator 100 having multiple receivers 110 and 112 and a shared signal 125 (e.g., from a control processor 120 by way of an LO 116).  In the example, a common source LO 116 provides the shared signal 125 as an injection signal to a radio frequency (RF) bridge 106 and then to a load 102 via a transmission line 104, as well as reference signals to multiple receivers 110 and 112, respectively.  The receiver 110 also receives a reflection (REFL) port signal 117a from the RF bridge 160.  The receiver 112 also receives a reference (REF) port signal 117b from the RF bridge 160.
【０００４】
It should be noted that, while two receivers 110 and 112 are shown to measure two signals (e.g., Reference and Reflection ports of a bridge), any number of multiple receivers can be used to measure a high number of signals from more complex multi-channel bridges, couplers, or similar networks.  Multiple receivers can be eliminated with a single receiver if a phase-stable switch can be connected in such a way that the bridge loading is not disturbed when the paths are switched.
【０００５】
FIGURE 2 is a block diagram illustrating an example of a prior VNA or tracking generator 200 having a single receiver 210 and a shared signal 225 (e.g., from a control processor 220 by way of an LO 216).  Similar to the VNA or tracking generator 100 illustrated by FIGURE 1, a common source LO 216 provides the shared signal 225 as an injection signal to a radio frequency (RF) bridge 206 and then to a load 202 via a transmission line 204, as well as a reference signal to the receiver 210.  Switching circuitry 209 receives a reflection (REFL) port signal 207a and a reference (REF) port signal 207b from the RF bridge 206.  The switching circuitry 209 provides one of the signals 207a and 207b to the receiver 210.  In general, the shared signal may be the bridge stimulus itself, or an LO created in a phase stable way within the signal source.
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−２７９６０９号公報
【特許文献２】特開２００４−１９８４１５号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】「ネットワークアナライザ」、日本電気計測器工業会、技術解説、特に「１  測定原理」及び「４  校正」におけるSOLT（Short-Open-Load-Thru）による校正手法の説明、［online］、［２０１６年８月１０日検索］、インターネット<URL: http://tech.jemima.or.jp/70902.html?q=tech/70902.html>
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
For reasons of cost reduction and simplification of the hardware, it would be desirable to use phase-incoherent but frequency-stable LO sources for the receiver and generator rather than sharing a common synthesizer architecture.  The common VNA has a reflection bridge or coupler arrangement of various types on the generator port.  A reference signal coupled from the generator is routed to the receiver but has a phase error that is proportionate to the reflection coefficient of the (arcsin (Vref/Vnorm)), making the reference generator phase relative to the receiver difficult to obtain from this reference port alone without relying on the phase coherence of a common LO system between the generator and receiver.
【課題を解決するための手段】
【０００９】
Embodiments of the present invention generally include a vector network analyzer that uses an additional signal path in order to allow for a relative phase measurement between a generator and a receiver, insensitive to external load conditions.  Such embodiments may advantageously allow a receiver and generator having relatively unstable independent local oscillators (LOs) to be used in a phase-stable measurement of network response.  This may advantageously allow a single receiver and generator to establish their relative phase or, in embodiments involving multiple receivers and multiple generators, to establish their relative phase.
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】FIGURE 1 is a block diagram illustrating an example of a prior vector network analyzer (VNA) or tracking generator having multiple receivers and a shared signal.
【図２】FIGURE 2 is a block diagram illustrating an example of a prior VNA or tracking generator having a single receiver and a shared signal.
【図３】FIGURE 3 is a block diagram illustrating an example of a VNA or tracking generator having a calibration path in accordance with certain embodiments of the present invention.
【図４】FIGURE 4 is a block diagram illustrating an example of a VNA or tracking generator having a common generator source in accordance with certain embodiments of the present invention. 
【図５】FIGURE 5 is a block diagram illustrating a first example of a VNA or tracking generator having multiple receivers that are synchronized by a common reference signal in accordance with certain embodiments of the present invention.
【図６】FIGURE 6 is a block diagram illustrating a second example of a VNA or tracking generator having multiple receivers that are synchronized by a common reference signal in accordance with certain embodiments of the present invention.
【図７】FIGURE 7 is a block diagram illustrating an example of a VNA or tracking generator having multiple signal sources that are synchronized by a single receiver in accordance with certain embodiments of the present invention.
【発明を実施するための形態】
【００１１】
Embodiments of the present invention generally include electronic test and measurement instruments, such as vector network analyzers (VNAs) having a calibration path.  Such embodiments may advantageously include separate signal sources in the receiver(s), and the signal source allows for higher stability and accuracy in the bridge measurement.  Also, variable static phase offsets in either the receive synthesizer or source synthesizer may be sensed and removed as an error term in the measurement.  Further, costs may be reduced due to the availability of single integrated circuit (IC) integrated synthesizers that cover wide bandwidths at low cost.
【００１２】
FIGURE 3 is a block diagram illustrating a first example of a VNA or tracking generator 300 having a load 302, a transmission line 304, a radio frequency (RF) bridge 306 to provide a reflection port signal 307a and a reference port signal 307b to switching circuitry 309, and a calibration path in accordance with certain embodiments of the present invention.  In the example, a separate source signal 325 (e.g., by way of a generator 321, an LO 317, and a switch 314) and receiver source reference signal 326 are shown with a phase shifter 315 shown in series with the source signal to represent the random phase offset to the receive channel.  Each of these source signals is phase locked to a common reference signal and controlled by a common control processor 320, and the source signal may have an unknown phase.  The receiver 310 switches to one of two bridge signals, to the signal source or to an internal termination.  While a single receiver 310 is shown, it should be noted that multiple receivers may be synchronized using similar implementations.
【００１３】
In the example, the signal channel generator 321 has a single channel receiver for sensing the magnitude and phase of a single reflection bridge/coupler 306, e.g., used in a one-port VNA.  The generator 321 and receiver 310 may use either continuous wave or modulated data.  The receiver(s) may be constructed each having an independent local oscillator, e.g., with independent phase.  The phase offset at the phase shifter 315 from the source signal may be determined by sampling the receiver source reference signal 326 of the “source Reference path.”  Here, S1 may either refer to a switch or a coupling or power dividing network.  In embodiments where a single receiver is used to sample a signal(s) from a single bridge port or multiple bridge ports, the switch may be designed to provide a consistent load to the bridge in all switch positions.  This may be accomplished using signal path attenuation, impedance matching, buffering by amplification, and terminated switch networks, for example.
【００１４】
FIGURE 4 is a block diagram illustrating an example of a VNA or tracking generator 400 having a common generator source (e.g., from a control processor 420 by way of an LO 417) in accordance with certain embodiments of the present invention.  In the example, multiple receivers 410, 411, and 412 having independent LOs 410a, 411a, and 412a, respectively, and multiple phase offsets may be synchronized to a common reference.  In this view, the multiple source reference signals are distributed by way of a coupler/power divider network 445.  In alternate embodiments, a switch may be implemented instead of the coupler/power divider network 445.
【００１５】
In the example, the receivers 410-412 and generators can be phase synchronized by tuning each to the same frequency, switching to the “Source Reference” signal, and measuring the relative phase.  Frequency offsets between the source and receivers may be accommodated if these signals are within the processing bandwidth of the receivers 410-412.  It should be noted that the receivers 410-412 are generally analog or digital receivers with superheterodyne, homodyne, direct conversion, or similar receiver techniques.  Single or multiple LO signals may be generated by each receiver.  For example, LO 1 (410a) may be actually three LO signals (e.g., LO1a, LO1b, and LO1c for a three-stage superheterodyne converter).  The generator may either be a direct signal source (e.g., a VCO and PLL, direct digital source, or direct analog source) or an indirect signal source (e.g., with a local oscillator and baseband signal, or multiple location oscillators and a baseband signal), with either a modulated or continuous wave baseband signal.
【００１６】
FIGURE 5 is a block diagram illustrating a first example of a VNA or tracking generator 500 having multiple receivers that are synchronized by a common reference signal in accordance with certain embodiments of the present invention.  In the example, a single control processor 520 may control multiple receivers 510, 511, and 512 having independent LOs 510a, 511a, and 512a, respectively with random phase offsets.  N Source reference signals are routed from a single generator 517.  While simplified signal source is shown in the figure, this signal source may be an indirect signal source (e.g., with a local oscillator and baseband signal, or with multiple LOs and a baseband signal) with either a modulated or continuous wave baseband signal or a direct signal source such as a VCO and PLL, direct digital source, or direct analog source.  The phase offset represents random phase offset that may be present between each receiver and the generator.
【００１７】
FIGURE 6 is a block diagram illustrating a second example of a VNA or tracking generator 600 having multiple receivers (e.g. spectrum analyzers) that are synchronized by a common reference signal in accordance with certain embodiments of the present invention.  In the example, synchronizer circuitry 601 consists of a signal source (Gen1) 617, a common reference clock 618 (e.g., which produces 10MHz 1…10MHz N outputs to synchronize n external spectrum analyzers 610, 611, and 612), a 10 MHz or other suitable signal to synchronize the reference generator “Gen 1” 617, signal routing and switching circuitry 610b, 611b, and 612b, respectively, to each spectrum analyzer RF input, and N-RF inputs.  Signal 1 to Signal n inputs to the control processor 620 may include several USB data signals or any other common data bus, such as USB/PXI/VXI etc.
【００１８】
FIGURE 7 is a block diagram illustrating an example of a VNA or tracking generator 700 having multiple signal sources 710a, 711a and 712a that are synchronized by a single receiver 710 in accordance with certain embodiments of the present invention.  In the example, generator channel SPDT (Single pole, dual throw) switches 710b, 711b and 712b may be of internal-terminated form when the path is open.  The stability of bridge response during switching may be improved using buffers, amplification, attenuation, or other suitable mechanisms.  Signal 1 may be modulated or a continuous wave signal.  The signal source may be a direct source of heterodyne source.  The phase offset of each generator may be sensed relative to the others by way of the common receiver 710, for example.  A signal selector 745 provides one of source reference signals to the receiver 710.
【００１９】
Having described and illustrated the principles of the invention with reference to illustrated embodiments, it will be recognized that the illustrated embodiments may be modified in arrangement and detail without departing from such principles, and may be combined in any desired manner.  And although the foregoing discussion has focused on particular embodiments, other configurations are contemplated.  
【００２０】
In particular, even though expressions such as “according to an embodiment of the invention” or the like are used herein, these phrases are meant to generally reference embodiment possibilities, and are not intended to limit the invention to particular embodiment configurations.  As used herein, these terms may reference the same or different embodiments that are combinable into other embodiments.
【００２１】
Consequently, in view of the wide variety of permutations to the embodiments that are described herein, this detailed description and accompanying material is intended to be illustrative only, and should not be taken as limiting the scope of the invention.  For example, the concepts of the present invention may be described as below.
【００２２】
A concept 1 of the present invention is a vector network analyzer, comprising:
a control processor;
a plurality of receivers coupled with the control processor, the plurality of receivers having a common signal generator source from the control processor; and
a coupler/power divider network configured to distribute each of a plurality of source reference signals to a corresponding one of the plurality of receivers.
【００２３】
A concept 2 of the present invention is the vector network analyzer of the concept 1, wherein each of the plurality of receivers has an independent local oscillator (LO).
【００２４】
A concept 3 of the present invention is the vector network analyzer of the concept 2, wherein at least one independent LO is configured to generate multiple LO signals.
【００２５】
A concept 4 of the present invention is the vector network analyzer of the concept 1, wherein each of the plurality of receivers is one of a group consisting of: a superheterodyne receiver, a homodyne receiver, and a direct conversion receiver.
【００２６】
A concept 5 of the present invention is the vector network analyzer of the concept 1, wherein the common signal generator source is a direct signal source.
【００２７】
A concept 6 of the present invention is the vector network analyzer of the concept 5, wherein the direct signal source is one of a group consisting of: a voltage controlled oscillator (VCO) and a phase-locked loop (PLL).
【００２８】
A concept 7 of the present invention is the vector network analyzer of the concept 5, wherein the direct signal source is one of a group consisting of: a direct digital source and a direct analog source.
【００２９】
A concept 8 of the present invention is the vector network analyzer of the concept 1, wherein the common signal generator source is an indirect signal source.
【００３０】
A concept 9 of the present invention is the vector network analyzer of the concept 8, wherein the indirect signal source is one of a group consisting of: a single LO with a baseband signal and multiple LOs with a baseband signal.
【００３１】
A concept 10 of the present invention is a vector network analyzer, comprising:
a control processor;
a receiver coupled with the control processor;
switching circuitry coupled with the receiver;
a radio frequency (RF) bridge coupled with the switching circuitry;
a transmission line coupled with the RF bridge, wherein the transmission line is configured to be coupled with a load; and
a signal generator coupled with the RF bridge.
【００３２】
A concept 11 of the present invention is the vector network analyzer of the concept 10, wherein the RF bridge is configured to provide a plurality of reference signals to the switching circuitry.
【００３３】
A concept 12 of the present invention is the vector network analyzer of the concept 10, wherein the signal generator is configured to provide a source signal to the RF bridge.
【００３４】
A concept 13 of the present invention is the vector network analyzer of the concept 10, further comprising a local oscillator (LO) coupled with the receiver.
【００３５】
A concept 14 of the present invention is the vector network analyzer of the concept 10, further comprising a local oscillator (LO) coupled with the signal generator.
【００３６】
A concept 15 of the present invention is the vector network analyzer of the concept 14, further comprising a switch coupled with the signal generator and configured to switch between the RF bridge and the receiver.
【００３７】
A concept 16 of the present invention is the vector network analyzer of the concept 14, wherein the control processor is configured to phase lock the signal generator to a common reference.
【符号の説明】
【００３８】
３００  VNA or tracking generator
３０２  Load
３０６  RF Bridge
３０７ａ  Reflection port signal (REFL)
３０７ｂ  Reference port signal (REF)
３０９  switching circuitry
３１０  Receiver
３１４  Switch
３１５  phase shifter
３１７  Local Oscillator
３２０  Control Processor
３２１  Signal Channel Generator
３２５  Source Signal
３２６  Receiver source reference signal
４００  VNA or tracking generator
４０６−１  RF Bridge 1
４０６−ｎ  RF Bridge n
４１０  Receiver
４１１  Receiver
４１２  Receiver
４１０ａ  Local Oscillator
４１１ａ  Local Oscillator
４１２ａ  Local Oscillator
４１０ｂ  Switch
４１１ｂ  Switch
４１２ｂ  Switch
４１５  phase shifter
４１７  Local Oscillator
４２０  Control Processor
４４５  coupler/power divider network
５００  VNA or tracking generator
５１０  Receiver
５１１  Receiver
５１２  Receiver
５１５  phase shifter
５２０  Control Processor
５４５  coupler/power divider network
６００  VNA or tracking generator
６１０  External Spectrum Analyzer
６１１  External Spectrum Analyzer
６１２  External Spectrum Analyzer
６１０ｂ  switching circuitry
６１１ｂ  switching circuitry
６１２ｂ  switching circuitry
６２０  Control Processor
６４５  coupler/power divider network
７００  VNA or tracking generator
７１０  Receiver
７１０ａ  Local Oscillator
７１１ａ  Local Oscillator
７１２ａ  Local Oscillator
７１０ｂ  switching circuitry
７１１ｂ  switching circuitry
７１２ｂ  switching circuitry
７２０  Control Processor
７４５  N-Input Signal Selector
【請求項１】
A vector network analyzer, comprising:
a control processor;
a plurality of receivers coupled with the control processor, the plurality of receivers having a common signal generator source controlled by the control processor; and
a coupler/power divider network configured to distribute each of a plurality of source reference signals to a corresponding one of the plurality of receivers.
【請求項２】
The vector network analyzer of claim 1, wherein each of the plurality of receivers has an independent local oscillator (LO).
【請求項３】
The vector network analyzer of claim 2, wherein at least one independent LO is configured to generate multiple LO signals.
【請求項４】
A vector network analyzer, comprising:
a control processor;
a receiver coupled with the control processor;
switching circuitry coupled with the receiver;
a radio frequency (RF) bridge coupled with the switching circuitry;
a transmission line coupled with the RF bridge, wherein the transmission line is configured to be coupled with a load; and
a signal generator coupled with the RF bridge.
【要約】
【課題】 Allow for a relative phase measurement between a generator and a receiver, insensitive to external load conditions.
【解決手段】A vector network analyzer (VNA) 400 can include a control processor 420, a plurality of receivers 410, 411 and 412 coupled with the control processor 420. The receivers 410, 411 and 412 receive a common source reference signals from a LO 417, and a coupler/power divider network 445 configured to distribute each of a plurality of source reference signals to a corresponding one of the receivers 410, 411 and 412.
【選択図】図４
【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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