(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象物に接続される第１及び第２の測定ポートと、
較正用２ポート回路と、
複数の第１の測定端点を含み、前記第１の測定ポートに対して接続線路及び前記較正用２ポート回路を介して接続される第１の４ポート回路と、
複数の第２の測定端点を含み、前記第２の測定ポートに対して直接的に接続される第２の４ポート回路とを備えたネットワークアナライザーであって、
前記較正用２ポート回路は、前記接続線路と前記第１の４ポート回路との間に接続され、
前記較正用２ポート回路は、
（ａ）所定の透過係数と所定の反射係数とを有する基本状態と、
（ｂ）前記所定の透過係数と異なる透過係数を少なくとも有する第１の状態と、
（ｃ）前記所定の反射係数と異なる反射係数を少なくとも有する第２の状態との３つの状態を有しかつ当該３つの状態のうちの１つの状態に設定するように切り換える切り換え手段を有し、
前記ネットワークアナライザーは、メモリーを有する評価手段をさらに備え、
前記評価手段は、基本較正において、
（ａ）前記切り換え手段を前記基本状態に設定するように制御することにより、前記第１及び第２の測定端点から出力される測定値に基づいて、ゼロ以外の透過係数を有する第１の較正標準を含みかつ前記第１及び第２の測定ポート間に順次接続される少なくとも第１乃至第３の較正標準毎に、透過パラメータ及び反射パラメータを測定し、
（ｂ）前記第１の較正標準が前記第１及び第２の測定ポート間に接続されたときに、前記切り換え手段を前記第１及び第２の状態に順次設定するように制御することにより、前記第１及び第２の測定端点から出力される測定値に基づいて、前記透過パラメータ及び反射パラメータの変化量を測定し、
（ｃ）前記測定された透過パラメータ及び反射パラメータ並びに前記透過パラメータ及び反射パラメータの変化量に基づいて、散乱パラメータの変化量を算出して前記メモリーに格納し、
前記評価手段は、前記基本較正の後のユーザー較正において、前記第１の較正標準が前記第１及び第２の測定ポート間に接続されたときに、前記切り換え手段を前記基本状態、第１の状態及び第２の状態に順次自動的に設定するように制御することにより、前記第１及び第２の測定端点から出力される測定値に基づいて各散乱パラメータを測定し、当該測定された各散乱パラメータと前記メモリーに格納された散乱パラメータの変化量とに基づいて、システム誤差を算出して前記メモリーに格納し、
前記評価手段は、前記測定対象物が前記第１及び第２の測定ポート間に接続されたときに、前記切り換え手段を前記基本状態に設定するように制御し、前記第１及び第２の測定端点から出力される測定値を前記システム誤差で補正するネットワークアナライザー。
【請求項２】
測定対象物に接続される第１及び第２の測定ポートと、
第１及び第２の較正用２ポート回路と、
複数の第１の測定端点を含み、前記第１の測定ポートに対して第１の接続線路及び前記第１の較正用２ポート回路を介して接続される第１の４ポート回路と、
複数の第２の測定端点を含み、前記第２の測定ポートに対して第２の接続線路及び第２の較正用２ポート回路を介して接続される第２の４ポート回路とを備えたネットワークアナライザーであって、
前記第１の較正用２ポート回路は、前記第１の接続線路と前記第１の４ポート回路との間に接続され、
前記第１の較正用２ポート回路は、
（ａ）所定の透過係数と所定の反射係数とを有する基本状態と、
（ｂ）前記所定の透過係数と異なる透過係数を少なくとも有する第１の状態と、
（ｃ）前記所定の反射係数と異なる反射係数を少なくとも有する第２の状態との３つの状態を有しかつ当該３つの状態のうちの１つの状態に設定するように切り換える第１の切り換え手段を有し、
前記第２の較正用２ポート回路は、前記第２の接続線路と前記第２の４ポート回路との間に接続され、
前記第２の較正用２ポート回路は、前記基本状態、前記第１の状態、及び前記第２の状態の３つの状態を有しかつ当該３つの状態のうちの１つの状態に設定するように切り換える第２の切り換え手段を有し、
前記ネットワークアナライザーは、メモリーを有する評価手段をさらに備え、
前記評価手段は、基本較正において、
（ａ）前記第１及び第２の切り換え手段をそれぞれ前記基本状態に設定するように制御することにより、前記第１及び第２の測定端点から出力される測定値に基づいて、ゼロ以外の透過係数を有する第１の較正標準を含みかつ前記第１及び第２の測定ポート間に順次接続される少なくとも第１乃至第３の較正標準毎に、透過パラメータ及び反射パラメータを測定し、
（ｂ）前記第１の較正標準が前記第１及び第２の測定ポート間に接続されたときに、（ｉ）前記第１の切り換え手段を前記基本状態に設定しかつ前記第２の切り換え手段を前記第１及び第２の状態に順次設定するように制御し、（ｉｉ）前記第２の切り換え手段を前記基本状態に設定しかつ前記第１の切り換え手段を前記第１及び第２の状態に順次設定するように制御することにより、前記第１及び第２の測定端点から出力される測定値に基づいて、前記透過パラメータ及び反射パラメータの変化量を測定し、
（ｃ）前記測定された透過パラメータ及び反射パラメータ並びに前記透過パラメータ及び反射パラメータの変化量に基づいて、散乱パラメータの変化量を算出して前記メモリーに格納し、
前記評価手段は、前記基本較正の後のユーザー較正において、ゼロ以外の透過係数を有する双方向性２ポート回路が前記第１及び第２の測定ポート間に接続されたときに、（ｉ）前記第１の切り換え手段を前記基本状態に自動的に設定しかつ前記第２の切り換え手段を前記基本状態、第１の状態及び第２の状態に順次自動的に設定するように制御し、（ｉｉ）前記第２の切り換え手段を前記基本状態に自動的に設定しかつ前記第１の切り換え手段を前記基本状態、第１の状態及び第２の状態に順次自動的に設定するように制御することにより、前記第１及び第２の測定端点から出力される測定値に基づいて各散乱パラメータを測定し、当該測定された各散乱パラメータと前記メモリーに格納された散乱パラメータの変化量とに基づいて、システム誤差を算出して前記メモリーに格納し、
前記評価手段は、前記測定対象物が前記第１及び第２の測定ポート間に接続されたときに、前記第１及び第２の切り換え手段を前記基本状態にそれぞれ設定するように制御し、前記第１及び第２の測定端点から出力される測定値を前記システム誤差で補正するネットワークアナライザー。
【請求項３】
測定対象物に接続される第１及び第２の測定ポートと、
第１及び第２の較正用２ポート回路と、
複数の第１の測定端点を含み、前記第１の測定ポートに対して第１の接続線路及び前記第１の較正用２ポート回路を介して接続される第１の４ポート回路と、
複数の第２の測定端点を含み、前記第２の測定ポートに対して第２の接続線路及び第２の較正用２ポート回路を介して接続される第２の４ポート回路とを備えたネットワークアナライザーであって、
前記第１の較正用２ポート回路は、前記第１の接続線路と前記第１の４ポート回路との間に接続され、
前記第１の較正用２ポート回路は、
（ａ）所定の透過係数と所定の反射係数とを有する基本状態と、
（ｂ）前記所定の透過係数と異なる透過係数を少なくとも有する第１の状態との２つの状態を有しかつ当該２つの状態のうちの１つの状態に設定するように切り換える第１の切り換え手段を有し、
前記第２の較正用２ポート回路は、前記第２の接続線路と前記第２の４ポート回路との間に接続され、
前記第２の較正用２ポート回路は、
（ａ）前記基本状態と、
（ｂ）前記所定の反射係数と異なる反射係数を少なくとも有する第２の状態との２つの状態を有しかつ当該２つの状態のうちの１つの状態に設定するように切り換える第２の切り換え手段を有し、
前記ネットワークアナライザーは、メモリーを有する評価手段をさらに備え、
前記評価手段は、基本較正において、
（ａ）前記第１及び第２の切り換え手段をそれぞれ前記基本状態に設定するように制御することにより、前記第１及び第２の測定端点から出力される測定値に基づいて、ゼロ以外の透過係数を有する第１の較正標準を含みかつ前記第１及び第２の測定ポート間に順次接続される少なくとも第１乃至第３の較正標準毎に、透過パラメータ及び反射パラメータを測定し、
（ｂ）前記第１の較正標準が前記第１及び第２の測定ポート間に接続されたときに、（ｉ）前記第１の切り換え手段を前記基本状態に設定しかつ前記第２の切り換え手段を前記第２の状態に設定するように制御し、（ｉｉ）前記第２の切り換え手段を前記基本状態に設定しかつ前記第１の切り換え手段を前記第１の状態に設定するように制御することにより、前記第１及び第２の測定端点から出力される測定値に基づいて、前記透過パラメータ及び反射パラメータの変化量を測定し、
（ｃ）前記測定された透過パラメータ及び反射パラメータ並びに前記透過パラメータ及び反射パラメータの変化量に基づいて、散乱パラメータの変化量を算出して前記メモリーに格納し、
前記評価手段は、前記基本較正の後のユーザー較正において、前記第１の較正標準が前記第１及び第２の測定ポート間に接続されたときに、（ｉ）前記第１の切り換え手段を前記基本状態に自動的に設定しかつ前記第２の切り換え手段を前記基本状態及び前記第２の状態に順次自動的に設定するように制御し、（ｉｉ）前記第２の切り換え手段を前記基本状態に自動的に設定しかつ前記第１の切り換え手段を前記基本状態及び第１の状態に順次自動的に設定するように制御することにより、前記第１及び第２の測定端点から出力される測定値に基づいて各散乱パラメータを測定し、当該測定された各散乱パラメータと前記メモリーに格納された散乱パラメータの変化量とに基づいて、システム誤差を算出して前記メモリーに格納し、
前記評価手段は、前記測定対象物が前記第１及び第２の測定ポート間に接続されたときに、前記第１及び第２の切り換え手段を前記基本状態にそれぞれ設定するように制御し、前記第１及び第２の測定端点から出力される測定値を前記システム誤差で補正するネットワークアナライザー。
【請求項４】
前記第１と第２との較正用２ポート回路の少なくとも１つが前記基本状態以外では無透過状態である、請求項２又は請求項３記載のネットワークアナライザー。
【請求項５】
測定対象物に接続される第１及び第２の測定ポートと、
第１及び第２のシステムポートと、
前記第１のシステムポートに対して接続線路を介して接続される較正用２ポート回路と、
複数の第１の測定端点を含む第１の４ポート回路と、
複数の第２の測定端点を含む第２の４ポート回路と、
前記第１の４ポート回路を、前記較正用２ポート回路及び前記第１の測定ポートのうちの１つに選択的に接続する第１のスイッチと、
前記第２の４ポート回路を、前記第２のシステムポート及び前記第２の測定ポートのうちの１つに選択的に接続する第２のスイッチと、
メモリーを有する評価手段とを備えたネットワークアナライザーであって、
前記較正用２ポート回路は、
（ａ）所定の透過係数と所定の反射係数とを有する基本状態と、
（ｂ）前記所定の透過係数と異なる透過係数を少なくとも有する第１の状態と、
（ｃ）前記所定の反射係数と異なる反射係数を少なくとも有する第２の状態との３つの状態を有しかつ当該３つの状態のうちの１つの状態に設定するように切り換える切り換え手段を有し、
前記評価手段は、基本較正において、
（ａ）前記第１の４ポート回路が前記第１の測定ポートに接続されかつ前記第２の４ポート回路が前記第２の測定ポートに接続されたときに、前記第１及び第２の測定端点から出力される測定値に基づいて、ゼロ以外の透過係数を有する第１の較正標準を含みかつ前記第１及び第２の測定ポート間に順次接続される少なくとも第１乃至第３の較正標準毎に、透過パラメータ及び反射パラメータを測定し、
（ｂ）前記第１の４ポート回路が前記較正用２ポート回路に接続されかつ前記第２の４ポート回路が前記第２のシステムポートに接続されたときに、前記切り換え手段を前記基本状態に設定するように制御することにより、前記第１及び第２の測定端点から出力される測定値に基づいて、前記第１及び第２のシステムポート間に順次接続される前記第１乃至第３の較正標準毎に、透過パラメータと反射パラメータとを測定し、
（ｃ）前記第１の４ポート回路が前記較正用２ポート回路に接続され、前記第２の４ポート回路が前記第２のシステムポートに接続されかつ前記第１及び第２のシステムポート間に前記第１の較正標準が接続されたときに、前記切り換え手段を前記第１及び第２の状態に順次設定するように制御することにより、前記第１及び第２の測定端点から出力される測定値に基づいて、前記透過パラメータ及び反射パラメータの変化量を測定し、
（ｄ）前記測定された透過パラメータ及び反射パラメータ並びに前記透過パラメータ及び反射パラメータの変化量に基づいて、散乱パラメータの変化量を算出して前記メモリーに格納し、
前記評価手段は、前記基本較正の後のユーザー較正において、前記第１の４ポート回路が前記較正用２ポート回路に接続され、前記第２の４ポート回路が前記第２のシステムポートに接続されかつ前記第１及び第２のシステムポート間に前記第１の較正標準が接続されたときに、前記切り換え手段を前記基本状態、第１の状態及び第２の状態に順次自動的に設定するように制御することにより、前記第１及び第２の測定端点から出力される測定値に基づいて各散乱パラメータを測定し、当該測定された各散乱パラメータと前記メモリーに格納された散乱パラメータの変化量とに基づいて、システム誤差を算出して前記メモリーに格納し、
前記評価手段は、前記測定対象物が前記第１及び第２の測定ポート間に接続され、前記第１の４ポート回路が前記第１の測定ポートに接続されかつ前記第２の４ポート回路が前記第２の測定ポートに接続されたときに、前記切り換え手段を前記基本状態に設定するように制御し、前記第１及び第２の測定端点から出力される測定値を前記システム誤差で補正するネットワークアナライザー。
【請求項６】
測定対象物に接続される測定ポートと、
較正標準に接続されるシステムポートと、
複数の測定端点を含む４ポート回路と、
前記４ポート回路に接続される較正用２ポート回路と、
前記較正用２ポート回路を、前記測定ポート及び前記システムポートのうちの１つに選択的に接続するスイッチと、
メモリーを有する評価手段とを有するネットワークアナライザーであって、
前記較正用２ポート回路は、
（ａ）所定の透過係数と所定の第１の反射係数とを有する基本状態と、
（ｂ）前記所定の透過係数と異なる透過係数を少なくとも有する第１の状態と、
（ｃ）前記所定の第１の反射係数と異なる反射係数を少なくとも有する第２の状態との３つの状態を有しかつ当該３つの状態のうちの１つの状態に設定するように切り換える切り換え手段を有し、
前記評価手段は、基本較正において、
（ａ）前記較正用２ポート回路が前記測定ポートに接続されたときに、前記切り換え手段を前記基本状態に設定するように制御することにより、前記測定端点から出力される測定値に基づいて、前記測定ポートに順次接続される少なくとも第１乃至第３の較正標準毎に、反射パラメータを測定し、
（ｂ）前記較正用２ポート回路が前記システムポートに接続されたときに、前記切り換え手段を前記基本状態に設定するように制御することにより、前記測定端点から出力される測定値に基づいて、前記システムポートに順次接続される前記少なくとも第１乃至第３の較正標準毎に、反射パラメータを測定し、
（ｃ）所定の第２の反射係数を有する反射標準が前記システムポートに接続され、かつ前記較正用２ポート回路が前記システムポートに接続されたときに、前記切り換え手段を前記基本状態、第１の状態及び第２の状態に順次設定するように制御することにより、前記測定端点から出力される測定値に基づいて、反射パラメータを測定し、
（ｄ）前記測定された各反射パラメータを前記メモリーに格納し、
前記評価手段は、前記基本較正の後のユーザー較正において、前記反射標準が前記システムポートに接続され、かつ前記較正用２ポート回路が前記システムポートに接続されたときに、前記切り換え手段を前記基本状態、第１の状態及び第２の状態に順次自動的に設定するように制御することにより、前記測定端点から出力される測定値に基づいて、反射パラメータを測定し、当該測定された反射パラメータと、前記メモリーに格納された反射パラメータとに基づいて、システム誤差を算出して前記メモリーに格納し、
前記評価手段は、前記測定対象物が前記測定ポートに接続され、かつ前記較正用２ポート回路が前記測定ポートに接続されたときに、前記切り換え手段を前記基本状態に設定するように制御し、前記測定端点から出力される測定値を前記システム誤差で補正するネットワークアナライザー。
【請求項７】
前記切り換え手段はそれぞれ、
π形接続又はＴ形接続された３つの減衰器を備えた較正用線路と、
前記３つの状態のうちの１つに切り換えるように前記較正用線路に接続された２つのスイッチを備えた請求項１、２及び４乃至６のいずれか１項に記載のネットワークアナライザー。
【請求項８】
前記基本状態は１に等しい透過係数を有する請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載のネットワークアナライザー。
【請求項９】
前記各較正用２ポート回路が前記各測定ポート又は前記各システムポートに、再現可能な散乱パラメータを持つケーブルで接続される、請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載のネットワークアナライザー。
【請求項１０】
前記各較正用２ポート回路は、測定ポートを有する独立の筐体に収められ、当該筐体の測定ポートが前記ネットワークアナライザー本体の前記各測定ポート又は前記各システムポートに接続されるように構成された請求項１から請求項９までのいずれか１項に記載のネットワークアナライザー。
【請求項１１】
前記各較正用２ポート回路が前記ネットワークアナライザーに直接組み込まれる、請求項１から請求項９までのいずれか１項に記載のネットワークアナライザー。
【請求項１２】
前記第１の較正標準が、前記第１と第２との測定ポートを直接接続する通過接続である、請求項１に記載のネットワークアナライザー。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は１個または２個の測定ポートを持つネットワークアナライザーに向けられており、そのようなネットワークアナライザーの較正法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高周波技術の分野では、ネットワークアナライザーが、高周波でのコンポーネントやネットワークの特性を記述するための散乱パラメータを測定するのに普通使われる。従来は、２個の測定ポートのそれぞれが通常２箇所の測定端点に接続されて使われ、したがって、この２本の測定ポート間に接続される測定対象物から４個の測定値が得られるというネットワークアナライザーが一般であった。この型のネットワークアナライザーについての詳細は、例えば、米国特許4,982,164中で述べられている。また、いわゆる単方向性ネットワークアナライザーというものがあるが、これも２本の測定ポートを持っており、その内の１本は２個の測定端点に接続されており、他の１本は１個の測定端点に接続されている。最後に、リフレクトメータとして働くネットワークアナライザーがある。これは、１本だけの測定ポートを持っており、これを２個の測定端点に接続して用いるものである。これらすべてのネットワークアナライザーは測定対象物の実際の測定に先立って較正されていることが必要である。この目的のため、種々の可能性があるが、それらは、たとえば、下に示す論文に詳しく述べられている。H.-J.EUL，B.SHIEK氏著，「ネットワークアナライザーの自己較正の一般理論と新しい較正法」、米国ＩＥＥＥ Transaction on Microwave Theory and Technique誌、ＭＴＴ−３９巻、１９９１年４月号、724-731ページ、あるいは、H.-J.EUL，B.SHIEK氏著，「ネットワークアナライザー較正用の較正標準数の削減」、ＩＥＥＥ Transaction on Instrumentation and Measurement誌、ＭＴＴ−４０巻、１９９１年８月号、732-735ページ、あるいは、ドイツ特許明細書3,912,795、あるいは、米国特許4,982,164。この米国特許では、指定された特に簡単な較正法が示され、そこでは簡単に実現できるただ３個の較正用標準を必要とするだけである。
【０００３】
いわゆるＴＭＳ（通過・整合・短絡式）あるいはＴＭＲ（通過・整合・反射式）較正法によれば、まず、測定ポートを通過接続（Through-connected、以後これをＴと称する）し、つぎに、測定ポート間に減衰器を接続して測定ポートを無反射にし、すなわち、整合（Match、以後これをＭと称する）を取って較正を行い、最後に２本の測定ポートを短絡（Short-circuit、以後これをＳと称する）するか、あるいは、反射終端（Reflection、以後これをＲと称する）して較正を行う。いわゆるＬＭＳ較正法では、まず、第１の較正用標準としてテストポート間に線路（Line、以後これをＬと称する）を接続し、以後、減衰器、短絡と較正ステップを続ける。上の較正作業中、それら較正用標準についての透過ならびに反射パラメータが測定され、その結果から誤差パラメータが決定される。誤差パラメータはネットワークアナライザーの評価手段のメモリーにたくわえられて、それ以降の測定対象物の測定における誤差補正に組入れられる。しかしながら、較正の直後にでも起こるかもしれない温度の変動などによる電気的特性の変動をすべて組入れることは不可能なために、これらの変動は測定結果に直接、誤差として入ってくる。したがって、このようなネットワークアナライザーのユーザーが持つ測定結果の精度に対する要求が較正作業間の時間間隔を決定することになる。この時間間隔は、１、２日であることもあるだろうし、数時間程度のこともあるだろう。また、個々の較正用標準の測定ポートへの接続の手間が較正作業に占める割合が無視できない程度に繁雑になる場合もある。産業用測定技術の分野では、このような頻繁な較正の繰り返し行うことは、普通非常に困難であり、時として、生産ラインの停止を必要としたり、アナライザーのラインからの取外しを必要とするために、製品のコストアップを招くことになったりする。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、本発明の目的は、以上に述べてきたような較正が、できれば、装置自身の中で自動的になされるようなネットワークアナライザーを提供することである。１本あるいは２本の測定ポートを持つ１台のネットワークアナライザーについて、おのおの独立請求項で特徴を述べることによって、本発明のそれぞれの特定の目的が説明される。さらに、そのようなネットワークアナライザーの利点ならびにそのようなネットワークアナライザーの特に簡単な較正法のより一層の展開について、従属の請求項で述べる。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明の目的および課題は以下に記す解決のための手段によって達成および解決される。なお下記の本項の文中に記した符号は、本発明の本質の誤りない理解を意図して挿入したものであって、本発明を図示の実施例の構成に限定する意図ではないことに留意されるべきである。
【０００６】
第１の発明に係るネットワークアナライザーは、各々が４ポート回路（14，15）を通して測定端点（3，4；5，6）に接続された２本の測定ポート（1，2）を持つネットワークアナライザーで、それらの測定端点での測定値（m1，m2，m3，m4）が評価手段（7）において評価されるよう構成され、その評価手段（7）は、較正動作期間中に決定され測定対象物の測定に対して考慮されるべきシステム誤差、を記憶するためのメモリー（8）を備えた構成をとるものであって、基本状態から２つのさらなる状態に切り換えられるよう構成された較正用２ポート回路（20）が測定ポートの１本（例えば2）とそれに関連する測定端点（例えば5，6）を持つ上記４ポート回路（例えば15）との間に備えられており、上記さらなる状態の１つにおける上記較正用２ポート回路（20）は少なくとも透過において基本状態からずれており、また上記さらなる状態の他の１つにおける上記較正用２ポート回路（20）は、少なくとも反射において基本状態からずれている、ことを特徴とする。
【０００７】
第２の発明に係るネットワークアナライザーは、各々が４ポート回路（14，15）を通して測定端点（3，4；5，6）に接続された２本の測定ポート（1，2）を持つネットワークアナライザーで、それらの各測定端点での測定値（m1，m2，m3，m4）が評価手段（7）において評価されるよう構成され、その評価手段（7）は、較正動作期間中に決定され測定対象物の測定に際して考慮されるべきシステム誤差、を記憶するためのメモリー（8）を備えた構成をとるものであって、基本状態から２つのさらなる状態に切り換えられるよう構成された較正用２ポート回路（33，34）が２本の測定ポート（1，2）のそれぞれとそれらに関連する測定端点（3，4；5，6）を持つ上記４ポート回路（14，15）との間にそれぞれ備えられており、上記さらなる状態の１つにおける上記較正用２ポート回路（33，34）は少なくとも透過において上記基本状態からずれており、また上記さらなる状態の他の１つにおける上記較正用２ポート回路（33，34）は、少なくとも反射において上記基本状態からずれている、ことを特徴とする。
【０００８】
第３の発明に係るネットワークアナライザーは、各々が４ポート回路（14，15）を通して測定端点（3，4，5，6）に接続された２本の測定ポート（1，2）を持つネットワークアナライザーで、それらの各測定端点での測定値（m1，m2，m3，m4）が評価手段（7）において評価されるよう構成され、その評価手段（7）は、較正動作期間中に決定され測定対象物の測定に際して考慮されるべきシステム誤差、を記憶するためのメモリー（8）を備えた構成をとるものであって、基本状態からただ１つのさらなる状態に切り換えられるよう構成された較正用２ポート回路（30，31）が２本の測定ポート（1，2）のそれぞれとそれに関連する測定端点（3，4，5，6）を持つ上記４ポート回路（14，15）との間に備えられており、上記さらなる状態における上記１つの較正用２ポート回路（30）は少なくとも透過においてそれの基本状態からずれており、また、上記さらなる状態にある上記他の較正用２ポート回路（31）は、少なくとも反射においてそれの基本状態からずれている、ことを特徴とする。
【０００９】
各２個の測定端点（3，4，5，6）が各測定ポート（1，2）に関連している上記ネットワークアナライザーにおいて、前記較正用２ポート回路（30，31，33，34）の少なくとも１つが基本状態以外では透過を示さないことを特徴とする。
【００１０】
第４の発明に係るネットワークアナライザーは、各々が４ポート回路（14，15）を通して測定端点（3，4，5，6）に接続された２本の測定ポート（1，2）を持つネットワークアナライザーで、それらの各測定端点での測定値（m1，m2，m3，m4）が評価手段（7）において評価されるよう構成され、その評価手段（7）は、較正動作期間中に決定され測定対象物の測定に際して考慮されるべきシステム誤差、を記憶するためのメモリー（8）を備えた構成をとるものであって、測定ポート（1，2）のそれぞれとそれらに関連する測定端点（3，4，5，6）を持つ上記４ポート回路（14，15）との間に、それぞれのスイッチ（TS1，TS2）が配設されており、前記スイッチを通して、その１つのスイッチング位置（I）では、それら測定端点は測定ポート（1，2）に接続されており、他方のスイッチング位置（II）では、それら測定端点は２本のシステムポート（41，42）および基本状態から２通りのさらなる状態に切り換えられるよう構成された較正用２ポート回路（36）の縦続接続回路からなる較正用ブランチ（40）に接続されており、上記さらなる状態の１つにおける上記較正用２ポート回路（36）は少なくとも透過においてそれの基本状態からずれており、また、上記さらなる状態の他の１つにおける上記較正用２ポート回路（36）は、少なくとも反射において基本状態からずれている、ことを特徴とする。
【００１１】
第５の発明に係るネットワークアナライザーは好ましくはリフレクトメータであり、４ポート回路（61）を通して測定端点（62，63）に接続された１本の測定ポート（60）を持つネットワークアナライザーで、それらの各測定端点での測定値（m3，m4）が、評価手段（66）において評価されるよう構成され、その評価手段（66）は較正動作期間中に決定され測定対象物の測定に対して考慮されるべきシステム誤差を記憶するためのメモリー（67）を備えた構成をとるものであって、測定ポート（60）と測定端点を持つ４ポート回路（61）との間に、測定ポート（60）ならびにシステムポート（68）と較正用２ポート回路（65）との間を切り換えるよう設けられたスイッチ（64）と基本状態から２つのさらなる状態に切り換えられるように構成された較正用２ポート回路（65）とが縦続接続で配設されており、上記さらなる状態の１つにおいて上記較正用２ポート回路（65）は少なくとも透過において基本状態からずれており、また、上記さらなる状態の他の１つにおいて、上記較正用２ポート回路（65）は少なくとも反射において基本状態からずれている、ことを特徴とする。
【００１２】
第６の発明に係るネットワークアナライザーは好ましくは単方向性ネットワークアナライザーであり、２本の測定ポート（1，2）を持ち、それら測定ポート（1，2）のうちの１本が４ポート回路（53）を通して測定端点（50，51）に接続されており、他の１本は別の測定端点（52）に接続されていて、それら測定端点からの測定値が、評価手段（7）において評価されるように構成され、その評価手段（7）は、較正動作期間中に決定され測定対象物の測定に際して考慮されるべきシステム誤差、を記憶するためのメモリー（8）に接続されたものであって、測定端点（50，51）を持つ４ポート回路（53）とそれに関連する測定ポート（1）との間に基本状態から２つのさらなる状態に切り換えられるように構成された較正用２ポート回路（54）が備えられており、かつ上記較正用２ポート回路は、上記さらなる状態の１つでは少なくとも透過において基本状態からずれており、また、上記さらなる状態の他の１つでは少なくとも反射において基本状態からずれており、しかし３つすべての状態でゼロ以外の透過係数を示す、ことを特徴とする。
【００１３】
上記ネットワークアナライザーにおいて、較正用２ポート回路（20；30，31；33，34；36；54；65）がπ形接続またはＴ形接続の減衰器からなる較正用線路とそれに付属する電気的に制御されるスイッチなどから構成されることを特徴とする。
【００１４】
上記ネットワークアナライザーにおいて、較正用２ポート回路（20；30，31；33，34；36；54；65）の切り換えがネットワークアナライザーの評価手段の制御のもとに自動的になされることを特徴とする。
【００１５】
上記ネットワークアナライザーにおいて、その基本状態にある較正用２ポート回路（20；30，31；33，34；36；54；65）がゼロ以外の任意の透過係数と任意の反射係数とを持ち、特に、大きさ１の透過係数を持つ（すなわち、理想線路あるいは通過接続である）ことを特徴とする。
【００１６】
上記ネットワークアナライザーにおいて、その較正用２ポート回路が再現可能な散乱パラメータを持つケーブルを通してそれらに関連する測定ポート（1，2）に接続されていることを特徴とする。
【００１７】
上記ネットワークアナライザーにおいて、その較正用２ポート回路がネットワークアナライザーの測定ポート（1，2）に接続され、独立の測定ポートを備えた筐体中に収められ、その較正用２ポート回路の制御手段が評価手段（7）に接続されることを特徴とする。
【００１８】
上記ネットワークアナライザーにおいて、その較正用２ポート回路が直接にネットワークアナライザーに組込まれていることを特徴とする。
【００１９】
第７の発明に係るネットワークアナライザーの較正法は、第１の発明に係るネットワークアナライザーの較正法であって、既知の較正法にもとづく基本較正によって、較正用２ポート回路の基本状態での透過パラメータならびに反射パラメータが測定ポート間に順次接続される少なくとも３つの較正標準について測定され、つづいて、較正用２ポートの基本状態以外の２つの状態での透過パラメータと反射パラメータとの変化が、ゼロ以外の透過係数を持つ較正標準について測定され、それらの測定値からこれらの状態に対する散乱パラメータの変化が計算され、ネットワークアナライザーの評価手段のメモリーに記憶され、これにひきつづくユーザー較正作業期間中、２本の測定ポートは、基本較正に用いられた上記較正標準に接続され、その較正標準はゼロ以外の透過係数を有し、かつすべての散乱パラメータは既知であって、較正用２ポート回路の３つすべての状態に対して散乱パラメータが測定され、それらの結果にもとづいて、実際のシステム誤差が基本較正で得られた散乱パラメータを考慮に入れて計算されメモリーに記憶され、その後、基本状態に維持された較正用２ポート回路を用いた測定対象物の測定において上記システム誤差を用いて測定値の補正がなされる、ことを特徴とする。
【００２０】
上記ネットワークアナライザーの較正法の基本較正ならびにユーザー較正において、上記ゼロ以外の透過係数を持つ較正標準が２本の測定ポートへの直接接続（すなわち通過接続）によって構成されていることを特徴とする。
【００２１】
第８の発明に係るネットワークアナライザーの較正法は、第２の発明に係るネットワークアナライザーの較正法であって、既知の較正法にもとづく基本較正によって、較正用２ポート回路の基本状態での透過パラメータならびに反射パラメータが２本の測定ポート間に順次接続される少なくとも３つの較正標準について測定され、つづいて、２本の較正用２ポートの基本状態以外の２つの状態での透過パラメータと反射パラメータとの変化が、ゼロ以外の透過係数を持つ較正標準について測定され、それらの測定値からこれらの状態に対する散乱パラメータの変化が計算されネットワークアナライザーの評価手段のメモリーに記憶され、それにひきつづくユーザー較正作業期間中、２本の測定ポートは、ゼロ以外の透過係数を持つ双方向性２ポート回路に接続され、２個の較正用２ポート回路それぞれの３つの状態について散乱パラメータが測定され、それらの結果から、実際のシステム誤差が基本較正で得られた散乱パラメータを考慮に入れて計算されメモリーに記憶され、その後、基本状態に維持された較正用２ポート回路を用いた測定対象物の測定において上記システム誤差を用いて測定値を補正することを特徴とする。
【００２２】
第９の発明に係るネットワークアナライザーの較正法は、第３の発明に係るネットワークアナライザーの較正法であって、既知の較正法にもとづく基本較正によって、較正用２ポート回路の基本状態での透過パラメータならびに反射パラメータが測定ポート間に順次接続される少なくとも３つの較正標準について測定され、つづいて、２本の較正用２ポートの基本状態以外の２つの状態での透過パラメータと反射パラメータとの変化が、ゼロ以外の透過係数を持つ較正標準について測定され、それらの測定値からこれらの状態に対する散乱パラメータの変化が計算されネットワークアナライザーの評価手段のメモリーに記憶され、それにひきつづくユーザー較正作業期間中、２本の測定ポートは、基本較正に用いられた上記較正標準に接続され、その較正標準はゼロ以外の透過係数を有し、かつすべての散乱パラメータは既知であり、その後、散乱パラメータが、基本状態にある２個の較正用２ポート回路で測定され、ひきつづいて、交互に、基本状態にある１個の較正用２ポート回路とその他の状態にある他の較正用２ポート回路とで測定され、それらの結果から、実際のシステム誤差が基本較正で得られた散乱パラメータを考慮に入れて計算されメモリーに記憶され、その後、基本状態に維持された較正用２ポート回路を用いた測定対象物の測定において上記システム誤差を用いて測定値を補正することを特徴とする。
【００２３】
第１０の発明に係るネットワークアナライザーの較正法は、第４の発明に係るネットワークアナライザーの較正法であって、既知の較正法にもとづく基本較正によって、較正用２ポート回路の基本状態での透過パラメータならびに反射パラメータが、測定ポート間、あるいはシステムポート間に順次接続される少なくとも３つの較正標準に対してそれぞれ測定され、つづいて、スイッチの第２のスイッチング位置において、透過パラメータと反射パラメータとの変化が、較正用２ポート回路の基本状態以外の２つの状態で較正標準について測定され、また、その結果から、これらの状態に対する散乱パラメータの変化が計算されネットワークアナライザーの評価手段のメモリーに記憶され、それに続いて、スイッチが第２のスイッチング位置にあるユーザー較正作業期間中、ゼロ以外の透過係数を持ち、かつすべての散乱パラメータが既知である較正標準が再びシステムポート間に接続され、較正用２ポート回路の３つすべての状態に対して散乱パラメータがそれぞれ再び測定され、それらの結果から、基本較正で得られた散乱パラメータを考慮に入れて、実際のシステム誤差が算出されメモリーに記憶され、その後、２本の測定ポートが基本較正に用いられた上記較正標準に接続され、その較正標準はゼロ以外の透過係数を有し、かつすべての散乱パラメータは既知であり、散乱パラメータが基本状態にある２個の較正用２ポート回路で測定され、ひきつづいて交互に、基本状態にある１つの較正用２ポート回路と他の状態にある他の較正用２ポート回路とで測定され、それらの結果から、実際のシステム誤差が基本較正で得られた散乱パラメータを考慮に入れて計算されメモリーに記憶され、その後、較正用２ポート回路が基本状態にあって、測定対象物が測定ポート間に接続され、測定対象物の測定が行われるとき、上記システム誤差を用いて測定値の補正がなされるようにした、ことを特徴とする。
【００２４】
第１１の発明に係るネットワークアナライザーの較正法は、第５の発明に係るネットワークアナライザー（好ましくはリフレクトメータ）の較正法であって、基本状態にある較正用２ポート回路を持ち、既知の較正法にもとづく基本較正によって、基本状態での反射パラメータが測定ポートならびにシステムポートに順次接続される少なくとも３つの較正標準に対して順次測定され、続いて、任意の反射標準がシステムポートに接続され、較正用２ポート回路の３つの状態それぞれでの反射係数が決定されメモリーに記憶され、スイッチが第２のスイッチング位置にあるユーザー較正作業期間中、システムポートは再び反射標準で終端され、反射係数が再び較正用２ポート回路の３つの状態それぞれに対して測定され、それらの結果から、基本較正で得られた反射係数を考慮に入れて、実際のシステム誤差が算出されメモリーに記憶され、その後、スイッチが第１のスイッチング位置にあり、較正用２ポート回路が基本状態にあって、測定対象物が測定ポートに接続され、測定対象物の測定が行われるとき、上記システム誤差を用いて測定値の補正がなされるようにした、ことを特徴とする。
【００２５】
本発明による上記のネットワークアナライザーにおいては、２、３の動作モードに切り換え可能な較正用２ポート回路が、少なくとも測定端点の一つと対応する４ポート回路との間に設けられ、前記較正用２ポート回路は、例えば、米国特許3,319,194、あるいは、ドイツ特許明細書2,637,084にもとづいた、非常に高い再現性を持つ減衰器と高周波スイッチを用いた較正用線路技術として実現されている。この較正用２ポート回路は、本ネットワークアナライザーの評価手段による制御のもとに種々の動作モードに自動的に切り換えられ、それによって全体の較正プロセスが完全に自動的に行われる。本ネットワークアナライザーの普通の使用状況下では、このような自動較正プロセスが行われている間、ユーザーに要求される作業は、測定ポートへの測定対象物の簡単な接続作業だけである。較正用２ポート回路の種々のスイッチングポジションにおける透過ならびに／または反射パラメータの決定は、上記の既知の較正法の１つでなされるのが望ましい。較正用２ポート回路は、既知の較正線路技術で組込まれているので、高い安定度を持っており、したがって、この較正用２ポート回路の基本的な較正は、例えば、年１回程度の周期で行えば十分である。したがって、既知の較正標準の接続とそれによる誤差パラメータの取得は、十分長い時間間隔で行うだけで十分であり、その間の中間的較正作業は、機器内で装置自身によって自動的に行われる。また、較正用２ポート回路の散乱パラメータが知れている場合には、このような基本的な較正は完全に省略できる。本発明の較正法では、較正用２ポート回路の切り換えられる状態間での変化のみが必要であって、それらの絶対的な値は必要ではない。このことは本発明の特別な利点と見るべきである。
【００２６】
２、３の異なった状態を持つ較正用２ポート回路は、π形接続あるいはＴ形接続の減衰器とそれに付属した電気機械的に制御されるスイッチからなっていることが望ましい。本発明を実現するためには、アナライザーの測定ポートと測定端点との間に既知の較正用線路を取付け、さらにその制御手段を備えていることが必要とされるだけである。制御手段はネットワークアナライザーの評価手段を用い、本発明による較正法に従ってスイッチの電気機械的制御によるものであり、上記評価手段が、それに相応するようプログラムされておれば、本ネットワークアナライザーのユーザーは較正作業を全自動的に行うことができる。較正用線路のような形で設計された較正用２ポート回路は、直接、ネットワークアナライザー本体に組込まれていてもよい。また、もし十分な設置スペースが得られない場合には、分離した独立の筐体に組込まれていてもよい。独立した筐体に組込む場合には、その筐体は、ネットワークアナライザー本体の測定ポートにねじで固定され、その筐体が、さらに外部から接続できる測定ポートを持っていなければならない。この場合には、較正用２ポート回路の制御手段とメモリーを備えたネットワークアナライザーの評価手段との間に対応した接続を備えていることが必要である。このような外部筐体と外部接続を用いる場合には、現有のネットワークアナライザーに簡単な追加手段を講じるだけで、自動較正機能を持たせることが可能となる。
【００２７】
【作用】
本発明にもとづくネットワークアナライザーにおいては、２、３の動作モード間で切り換えられる較正用２ポート回路が測定端点に接続された測定ポートと４ポート回路との間に設けられている。上記の較正用２ポート回路は、前述のように非常に高い再現性を持つ減衰器と高周波スイッチを用いた較正用線路技術として実現されている。この較正用２ポート回路は、本ネットワークアナライザーの評価手段による制御のもとに種々の動作モード間で自動的に切り換えられ、それによって全体の較正プロセスが完全に自動的に行われる。本ネットワークアナライザーの普通の使用状況下では、このような自動較正プロセスが行われている間、ユーザーに要求される作業は、測定ポートへの測定対象物の簡単な接続作業だけである。較正用２ポート回路の種々のスイッチングポジションにおける透過ならびに／または反射パラメータの決定は、上記の既知の較正法の１つでなされる。較正用２ポート回路は、既知の較正線路技術で組込まれているので、高い安定度を持っており、したがって、この較正用２ポート回路の基本的な較正は、例えば、年１回程度の周期で行えば十分である。また、較正用２ポート回路の散乱パラメータが知れている場合には、このような基本的な較正は省略できる。
【００２８】
【実施例】
本発明の他の目的、特徴、利点、ならびに、組織、構造、動作などは、付属の図面の参照を伴う以下の詳しい記述から最良に理解されるであろう。図１は、例えば、米国特許4,982,164に述べられているような方式によって構成した、２本の測定ポート1、2を持つネットワークアナライザーの基本的な回路図を示している。２本の独立な測定用枝線（ブランチ）12、13が指定された周波数範囲内で周波数可変な高周波発振器11から反転スイッチなどの３ポート回路10を通して給電されている。交互に接続される２本の測定用ブランチ12と13は４ポート回路14と15に接続されている。４ポート回路14と15は測定用ブリッジあるいは、方向性結合器で構成されており、それらの測定端点3、4および5、6にはそれぞれ検波器が取付けられていて、それによって、それらの測定端点での電圧の大きさとその位相を測定できる。これらの測定端点は必ずしも整合されている必要はない。上記の４ポート回路14、15に実際の測定ポート1、2がつながれ、これら測定ポート1、2間に被測定装置や測定対象回路、すなわち、被測定装置（Device Under Test、以下ＤＵＴ）16が接続される。このように接続構成しておけば、測定端点3、4、5、6を通じて測定ポート1、2間に接続されたＤＵＴ16の入力、出力点での複素反射係数と複素透過係数とを、それぞれ順方向、逆方向の両方向について測定することが可能となる。各測定端点での４つの測定値m1〜m4はそれぞれ評価手段7で評価される。この評価手段7は付属のメモリー8を持っており、その中に較正動作中に得られたシステム誤差値テーブルが記憶されていて、測定対象物の測定に対して、この誤差値テーブルが参照され測定値が補正される。
【００２９】
図２は、図１の測定端点3、4、5、6でそれぞれ測定された測定値m1、m2、m3、m4、いわゆる誤差マトリクスG−１、H、２本の測定ポート間に接続された被測定装置を示すマトリクスNなどの間に成立する代数的な関係を示している。これより、測定値マトリクスMは次式(201)で与えられることがわかる。
【００３０】
M＝G-1NH                                                            (201)
【００３１】
測定値マトリクスMは、反転スイッチ10を第１のスイッチング位置I側に倒したときの測定値m1〜m4と、第２のスイッチング位置II側に倒した時の測定値m1'〜m4'とによって次式(202)で表わされる：
【００３２】
【数1】
0004252113.tif 000002
【００３３】
また、２つの誤差マトリクスG−１とHとは、２本の４ポート回路14、15を誤差２ポート回路として特性付ける誤差パラメータを含んでいる。以上の結果、被測定装置ＤＵＴ16はマトリクスNによって次式(203)で表わされる：
【００３４】
【数2】
0004252113.tif 000003
【００３５】
ここに、S11、S22、S12、S21はそれぞれ、順方向の複素反射係数、逆方向の複素反射係数、および複素透過係数である。
【００３６】
図３は図１に対応するネットワークアナライザーを示している。図３では、図１の一方の測定ポート2とそれにつながれていた４ポート回路15との間に２ポート回路として設計されている較正用２ポート回路20を追加して示してある。上記の較正用２ポート回路20と測定ポート2との間の接続線路は、伝送ネットワーク21で模式的に表される。較正用２ポート回路20はゼロ以外の任意の透過係数と任意の反射係数とを示す基本状態から、それとは異なる他の２つの状態に切り換えることが可能である。それとは異なる他の２つの状態とは、１つは、少なくとも透過に関して基本状態からずれた状態であり、他の１つは、少なくとも反射に関して基本状態からずれた状態をいう。基本状態においては、較正用２ポート回路は大きさ１の透過係数を持ち、すなわち理想線路あるいはじか付けの通過接続（T；Through-connection）の特性を呈する。基本状態は透過マトリクスE0で定義される。一方、較正用２ポート回路20の他の２つの状態はそれぞれ、マトリクスE0・E1とE0・E2で表わされる。較正用２ポート回路20（較正用ネットワークともいう）の状態は評価手段7により、上記３種類の状態間で自動的に切り換えられる。自動較正を実施するためには、この構成で、測定ポート1、2が、直接に通過接続Tによって接続されていることが必要である。較正用２ポート回路20のこれらの状態は測定ポート面へ変換される。較正用２ポート回路20の基本状態は測定ポート面における通過接続を表わす。すなわち、
【００３７】
【数3】
0004252113.tif 000004
【００３８】
他の２つの状態に対して、つぎの関係が成立する。
【００３９】
【数4】
0004252113.tif 000005
【００４０】
したがって、図４に示した直列回路は図５の表現に対応しているはずである。このことは、代数的には、以下の式(3)、(4)、(5)の成立を意味する。
【００４１】
【数5】
0004252113.tif 000006
【００４２】
但し、式(3)〜(5)ではE1についての関係のみを示す。E2についても全く同形の式が成立するが説明を省略した。
【数6】
0004252113.tif 000007
【数7】
0004252113.tif 000008
を示している。
【００４３】
［基本較正］ネットワークアナライザーは、較正標準が既知であるという条件のもとで、較正用２ポート回路20による自動制御された較正が可能となる。これらの較正標準は、例えば、ＴＭＳ較正又はＴＭＲ較正で決定できる。すなわち、例えばＴＭＳを較正用２ポート回路20の３つの状態それぞれについて実施しなければならない。較正用２ポート回路20の基本状態においては、次式(6)が成立する。
【００４４】
M1＝G-1NTNE0H                                                        (6)
【００４５】
ＴＭＳは次の計算を可能とする。
【００４６】
G-1  および  H'＝TNE0H                                                (7)
【００４７】
同じことが第１の状態に対しても成立する。すなわち、
【００４８】
M2＝G-1NTNE0E1H                                                      (8)
【００４９】
したがって、
【００５０】
G-1  および  H''＝TNE0E1H                                              (9)
【００５１】
がＴＭＳから導かれる。次に、第２の状態が次式(10)、(11)を導く。
【００５２】
M3＝G-1NTNE0E2H                                                      (10)
ＴＭＳ  →  G-1  および  H'''＝TNE0E2H                                (11)
【００５３】
以上の結果、基本較正から４つの誤差マトリクスG−１、H'、H''、及びH'''が得られる。これらのデータから、実効的に等価な較正標準（以下、等価較正標準という）が得られる。すなわち、
【００５４】
H''＝TNE0E1H                                                        (12)
【００５５】
に対して変換式(5)を用いると、
【００５６】
【数8】
0004252113.tif 000009
【００５７】
となる。したがって、
【００５８】
【数9】
0004252113.tif 000010
【００５９】
が得られる。第２の状態についても同様である。すなわち、
【００６０】
【数10】
0004252113.tif 000011
【００６１】
【数11】
0004252113.tif 000012
実際の基本較正には、マトリクスを各周波数ごとに決定し、これをネットワークアナライザーのメモリーに格納しなければならない。以上に述べてきたように、較正用２ポート回路20はその特性を長期間維持するので信頼性が高い。このために、基本較正は非常に長い周期で実施されれば良い。実際的な目的には数ケ月とすることも可能である。
【００６２】
［トランスファーあるいはユーザー較正］トランスファー較正を行うためには、ユーザーはまず、通過接続が形成されるように、測定ポートを接続する。次に、アナライザーによる制御のもとで較正用２ポート回路20を次の３つの状態に順次設定し、測定する。
【００６３】
【数12】
0004252113.tif 000013
【００６４】
ここで、K＝TNE0である。
４ポート回路14、15の誤差２ポート回路としての特性を示す次式(18)
【００６５】
【数13】
0004252113.tif 000014
【００６６】
から出発し、この式(18)と測定対象物ＤＵＴの散乱パラメータの満たす式(19)
【００６７】
【数14】
0004252113.tif 000015
【００６８】
とを組み合わせる。それにより、式(19)から波動値ａ１，ａ２，ｂ１及びｂ２を消去できる。その結果、式(20)が得られる：
【００６９】
【数15】
0004252113.tif 000016
【００７０】
この関係式(20)を変形すると、
【００７１】
(1)：  G11m1＋G12m2−G21S11m1−G22S11m2−H'11S12m3−H'12S12m4＝0 ,
(2)：  G11m'1＋G12m'2−G21S11m'1−G22S11m'2−H'11S12m'3−H'12S12m'4＝0 ,
(3)：  −G21S21m1−G22S21m2−H'11S22m3−H'12S22m4＋H'22m4＝−m3 ,
(4)：  −G21S21m'1−G22S21m'2−H'11S22m'3−H'12S22m'4＋H'22m'4＝−m'3 .            (21)
【００７２】
こうして、誤差マトリクスG−１、H'の７個の未知要素を決定するための方程式が、較正用２ポート回路20の３つの状態ごとに４式ずつ、合計で１２式得られる。しかし、誤差マトリクスG−１、H'の７個の未知要素の決定のためには方程式が７式あれば十分であるので、得られる方程式は５式多い。この冗長性は最小２乗法による測定結果の計算に利用できる。最小２乗法による測定結果の計算は式(21)にもとづいている。例えば式(21)の(1)により次式(22)が成立する。
【００７３】
(m1  m2  −S11m1  −S11m2  −S12m3  −S12m4  0) V ＝0  すなわち、X1TV＝y1  .(22)
【００７４】
ここで、V＝(G11  G12  G21  G22  H'11  H'12  H'22)T である。式(22)に誤差z1を付け加えると、次式となる。
【００７５】
y1＝X1TV＋z1  .
【００７６】
したがって、全部で、次の１２式(23)が得られる。
【００７７】
【数16】
0004252113.tif 000017
【００７８】
これより、y＝(y1，…，y12)T、及び、X＝(Xil)i＝1，…，12；l＝1，…，7、を用い、最小２乗法によって次の解ベクトルを得ることができる。
【００７９】
V＝(X＊TX)-1X＊Ty  .                                                  (24)
【００８０】
この解ベクトルは、次の誤差マトリクス
【００８１】
G  ならびに  H'＝KH、                                                (25)
【００８２】
の計算を可能とする。その誤差補正は測定対象物の測定に際して有効に使われる。図６によって未知の測定対象物を測定するとき、較正用２ポート回路20は基本状態にある。
【００８３】
［２個の較正用２ポート回路を用いる半自動較正法］半自動システム誤差補正を行うための較正用２ポート回路20は、必ずしも、ネットワークアナライザーの指定された側に挿入する必要はない。更に云えば、図７に示すように両側に接続しても、誤差補正を実行できる。したがって、アナライザーは各測定ポートに、それぞれ較正用２ポート回路30と31とを持っている。２つのマトリクスE、Fによって表わされる較正用２ポート回路30、31はそれぞれ、基本状態からずれた状態を実現するものでなければならない。ただ１個の較正用２ポート回路を用いるシステム誤差補正について既に述べた手順と同様に、図７による構成は２つの変換方程式に帰着する。基本状態以外の状態にある第１の較正用２ポート回路31に対して、
【００８４】
【数17】
0004252113.tif 000018
【００８５】
が成立し、したがって、変換式
【００８６】
【数18】
0004252113.tif 000019
【００８７】
が成立する。ここで、TN1及びTN2はそれぞれ、第１の測定ポート1と第１の較正用２ポート回路31との間、及び第２の測定ポート2と第２の較正用２ポート回路30との間の伝送ネットワーク32、32'の結合特性を示す。第２の較正用２ポート回路30に対しては、
【００８８】
【数19】
0004252113.tif 000020
【００８９】
が成立し、したがって、変換式
【００９０】
【数20】
0004252113.tif 000021
【００９１】
が成立する。
【００９２】
［基本較正］ＴＭＳ較正から、較正用２ポート回路30、31それぞれの３つすべての状態に対して、以下の諸式が導かれる。
ａ）基本状態に対して
【００９３】
G'-1＝G-1F0TN1
H' ＝TN2E0H                                                        (30)
【００９４】
ｂ）第１の状態に対して：
【００９５】
G''-1＝G-1F0F1TN1
H'' ＝TN2E0H                                                      (31)
【００９６】
ｃ）第２の状態に対して：
【００９７】
G'''-1＝G-1F0TN1
H''' ＝TN2E0E1H                                                    (32)
【００９８】
式(31)のF1に式(27)を代入することによって、次式(33)、(34)が得られる。
【００９９】
【数21】
0004252113.tif 000022
【０１００】
同様にして、第２の状態に対して式(29)によって、次式(35)、(36)が得られる。
【０１０１】
【数22】
0004252113.tif 000023
【０１０２】
［トランスファーあるいはユーザー較正］アナライザーの２本の測定ポートを相互に接続すると、較正用２ポート回路の３つの状態それぞれでの測定は、ネットワークアナライザーの拡張された基本状態（図８）での３つの等価較正標準の測定とみなせ、その拡張された基本状態での誤差マトリクスG'−１、H'がシステム誤差補正に必要となる。
【０１０３】
【数23】
0004252113.tif 000024
【０１０４】
ここで、K1＝F0TN1、K2＝TN2E0である。
【０１０５】
［厳密な通過接続を用いない半自動較正法］トランスファー較正の期間中、測定ポート間に接続される通過接続(T)が最も正確でなければならないことは、以上に述べてきた方法の欠点であると考えられる。以下に説明する方法は、これとは対照的に、透過特性を示し２ポート回路として双方向的な特性を持つ未知の接続NXを要求するのみである。この方法は１個の較正用２ポート回路のかわりに、それぞれ基本状態とは異なる状態を持つ２個の較正用２ポート回路33と34とを必要とする。２個の較正用２ポート回路はネットワークアナライザーの両側に図９で示されるように接続される。２個の測定ポート1、2の間に未知の透過マトリクスNXで表わされる未知の双方向性測定対象物35が接続されている。この場合、基本較正及びトランスファー較正は、ある程度計算量の増加を要求するが、ユーザーには何等、付加的要求をなすものではない。
【０１０６】
［基本較正］基本較正はＴＭＳ較正のような通常の較正法を使うことにもとづいている。すなわち、厳密な通過接続をここでも必要とする。較正は両方の較正用２ポート回路に対して行わなければならない。この方法による較正が完了すると、図３に示される基本モデルに対する基本較正と同様に、
【数24】
0004252113.tif 000025
が既知となる。
【０１０７】
［トランスファーならびにユーザー較正］トランスファー較正もまた両方の較正用２ポート回路で２回行わなければならない。この場合、測定ポートへの接続はNXで表わされる。このことは、実際には、例えば、未知の線路を測定ポートの間に接続するか、または、クロストークが起こる程度に測定ポート同志がほんのわずかだけ仮接続される。
第１の較正用２ポート回路を表すマトリクスFによる
【数25】
0004252113.tif 000026
を用いると、トランスファー較正は次式のように、２つの誤差マトリクスに帰着する。
【０１０８】
【数26】
0004252113.tif 000027
【０１０９】
一方、第２の較正用２ポート回路を表すマトリクスEによる等価較正標準を使うと、次式(41)、(42)が得られる。
【０１１０】
【数27】
0004252113.tif 000028
【０１１１】
誤差マトリクスのパラメータは基本較正からでは完全には得られない。それらは基準値として決定されるに過ぎない。それら基準値の選択は実際には任意であり、ここではその任意性が係数G'12又はH'12によって表わされている。第１の較正用２ポート回路を表すマトリクスFで決められる誤差マトリクスに対して、次式(43)が導かれる。
【０１１２】
【数28】
0004252113.tif 000029
【０１１３】
トランスファー較正の最初の部分で、
【数29】
0004252113.tif 000030
を基準値として選択することは適当ではない。何故なら、その場合、基準値は未知の透過マトリクスNXに依存しているからである。第２の較正用２ポート回路を表すマトリクスEを用いると、同様にして、次式(44)が導かれる。
【０１１４】
【数30】
0004252113.tif 000031
【０１１５】
なお、ここでも、NXに依存する基準値が選ばれている。式(43)、(44)から以下の２つの表式(45)、(46)が導かれる。
【０１１６】
【数31】
0004252113.tif 000032
【０１１７】
ただし、α＝H'12／G'12である。式(45)又は(46)の変換によって次式(47)が得られる。
【０１１８】
【数32】
0004252113.tif 000033
【０１１９】
これより定係数αを除けば、マトリクスNXが求まる。NX自体を決めたければ、式(47)から導かれる式を用いるだけでよい。例えば、Uに関してSパラメータの形で書くことにすれば、次式(48)を得る。
【０１２０】
【数33】
0004252113.tif 000034
【０１２１】
ここで、ΔSX＝SX11SX22−SX12SX21である。マトリクスU（又はV）の個々の要素の比率を求めれば、係数αは消去できて、
【０１２２】
【数34】
0004252113.tif 000035
【０１２３】
が得られる。マトリクスNXは双方向性２ポート回路に相当するので次式(50)も得られる。
【０１２４】
【数35】
0004252113.tif 000036
【０１２５】
すなわち、NXは、その符号を除いて決定されたことになる。符号の正しい選択はSX12の位相についての予備的な情報を必要とする。
【０１２６】
［測定ポート接続を用いない半自動較正法］図１０に示すネットワークアナライザーは、ここでも再び、２本の４ポート回路14、15によって表わされる。その上、較正用２ポート回路36が備えられている。しかし、これは測定ポート37に挿入された形ではない。アナライザーは、較正用ブランチ40と測定ポート37とを切り換えるための２個のスイッチTS1とTS2とを用いている。較正用ブランチ40はユーザーがアクセスできる２本の付加的測定ポート41と42（システムポート）からなる。半自動較正法を用いて測定対象物ＤＵＴの測定を行うには、これらのシステムを相互に永久接続したままにしておく。長期間安定性を示すためにだけ必要なスイッチTS1とTS2とは、２つのスイッチング位置について、次の透過マトリクスによって表わされる。
【０１２７】
【数36】
0004252113.tif 000037
【０１２８】
［基本較正］基本較正は、較正用ブランチと測定ポートブランチとのそれぞれに対して別々に行われる。
較正用ブランチ40：上に指定した種類のＬＭＳ較正用接続を用いて、
【数37】
0004252113.tif 000038
及び、２本の誤差マトリクスX1、Y1が
【０１２９】
X1＝G-1TS1IIE0TN  ，および  Y1＝TS2IIH                                          (51)
【０１３０】
と決定される。これら４つのマトリクスは必要な周波数ごとにネットワークアナライザーのメモリーに格納される。
【０１３１】
測定ポートブランチ37：たとえば、ＴＭＳ較正が誤差マトリクス
【０１３２】
X2＝G-1TS1I  ，ならびに  Y2＝TS2IH                                        (52)
【０１３３】
を決定するのに用いられる。更に、反射係数Γi（i＝1，2）が２本の開放された測定ポートで測定される。第１の測定ポートに対して、Γi＝Γ1であり、第２の測定ポートに対して、Γi＝Γ2である。これらのデータも各周波数ごとにメモリーに格納される。この基本較正にひきつづいて、システムポート41と42とが、ＬＭＳ較正から既知となっている線路Lに永久接続されていなければならない。
【０１３４】
［トランスファーあるいはユーザー較正］トランスファー較正をよりうまく説明するために、基本較正の後に、ネットワークアナライザーの電気的特性が変化したものとしよう。したがって、４ポート回路14、15による誤差マトリクスG−１、Hも次のように変化する。
【０１３５】
Gneu＝GΔG  ，  Hneu＝HΔH                                          (53)
【０１３６】
ここで、基本較正期間中での誤差マトリクスG−１、Hからの変化分をΔG、ΔHとした。スイッチTS1とTS2とをいずれも第２のスイッチング位置IIに設定してトランスファー較正を行うと、誤差マトリクスは、
【０１３７】
X'1＝Gneu-1TS1IIE0TN，ならびに、Y'1＝TS2IIHneu                                    (54)
【０１３８】
となる。式(53)から次式(55)が導かれる。
【０１３９】
X'1＝(ΔG)-1G-1TS1IIE0TN＝(ΔG)-1X1                                  (55)
Y'1＝TS2IIHΔH＝Y1ΔH  .                                          (56)
【０１４０】
誤差マトリクスX1、Y1は基本較正期間中に決定されメモリーに記憶されているので、アナライザーの設定についての変化分は次式(57)によって計算できる。
【０１４１】
ΔG＝X1X'1-1  ，  ΔH＝Y1-1Y'1  .                                    (57)
【０１４２】
スイッチTS1とTS2とは再現性よくスイッチングできるものと仮定しているので、測定ポートブランチの未知の誤差マトリクスに対して次式(58)、(59)が成立する。
【０１４３】
X'2＝Gneu-1TS1I＝(ΔG)-1X2                                            (58)
Y'2＝TS2IHneu ＝Y2ΔH  ．                                            (59)
【０１４４】
以上の考察は、（スイッチの背後にある）ネットワークアナライザーの誤差２ポート回路を決定するのに特に役立つ。以上の議論で、測定ポートのリード線についての変化は何等考慮されていなかった。リード線の変化は、第１の測定ポート1に対して以下に議論する。また同様の議論が第２の測定ポート2についても成り立つ。基本較正が完了すると、開放された測定ポートのリード線の反射係数Γ1が測定される（図１１のａ）部）。測定ポートのリード線は、実質的には、その電気長と減衰量についての変化で指定できるので、リード線の端部における入力反射係数の変化は通常無視できる程度のものである。このような要件のもとに、その測定モード中のリフレクトメータとしての動作は図１１のｂ）部に示すようにして行われる。ΔＮＬ19は給電ケーブルの透過マトリクスの変化分を表わしている。反射についての変化はゼロであり、また透過についての変化は双方向的であるので、次式(60)が成立する。
【０１４５】
【数38】
0004252113.tif 000039
【０１４６】
誤差マトリクスX'2＝Gneu-1TS1Iはトランスファー較正から得られるので、測定ポート面でない参照面で反射係数Γ'Xが測定されることになる。しかし、基本較正から測定ポートの正確な反射係数ΓXが知られているので、次式(61)、(62)が成立する。
【０１４７】
【数39】
0004252113.tif 000040
【０１４８】
したがって、電気的な線路長についての変化によっておこる、求めている位相の変化は次式(63)で表わされる。
【０１４９】
【数40】
0004252113.tif 000041
【０１５０】
また、減衰について次式(64)が得られる。
【０１５１】
【数41】
0004252113.tif 000042
【０１５２】
［リフレクトメータの半自動較正］：図１２は、本発明でのリフレクトメータの使用を説明する図である。リフレクトメータは、ただ１本の測定ポート60を持っており、それは、２本の測定端点62、63を持つ４ポート回路61に接続されている。前記４ポート回路はブリッジかまたは方向性結合器で構成されている。この公知のリフレクトメータは、図１２に示してあるように、スイッチ64と、３つの異なる状態を評価手段66の制御の下で切り換える較正用２ポート回路65とよりなっている。ここに、評価手段66は、較正操作期間中に決定され測定対象物の測定に際して考慮すべきシステム誤差を記憶しておけるメモリー67に接続されている。スイッチ64は、第１のスイッチング位置Iでは測定ポート60を、第２のスイッチング位置IIではシステムポート68を、それぞれ較正用２ポート回路65を通して測定端点62、63に接続する。
【０１５３】
［基本較正］最初のステップでは、較正用２ポート回路は基本状態にある。既知の標準を用いるリフレクトメータの較正は、まず第１のスイッチング位置Iで測定ポート60について行い、次に、第２のスイッチング位置IIでシステムポート68について行う。その結果、それぞれ３つの誤差パラメータからなる次の誤差マトリクスY1、Y2がリフレクトメータを特性付けるために必要となる（４番目のマトリクス要素は１である）。
【０１５４】
Y1＝TSIE0H  および  Y2＝TSIIE0H                                          (65)
【０１５５】
誤差マトリクスY1、Y2は必要な周波数ごとに決定され、ネットワークアナライザー中のメモリーに格納される。基本較正の第２のステップは、較正用２ポート回路によって測定ポート面に等価的に発生する反射標準、を決定する。スイッチ64は第２のスイッチング位置IIに設定され、システムポート68は無反射終端Mに接続される。較正用２ポート回路により等価的に発生する較正標準はシステムポート面上に変換される。すなわち、スイッチ64の出力側と無反射終端Mとの間に変換される。したがって、図１３に示す３本の較正用線路に対する反射係数はすべて、次式(66)で示すように、上記の面上に変換される。図１３においてMは無反射終端を示す。
【０１５６】
【数42】
0004252113.tif 000043
【０１５７】
【数43】
測定ポート面での等価較正標準である。リフレクトメータの誤差パラメータはY2を通じて知ることができるので、
【数44】
0004252113.tif 000044
を決定することができ、それらはメモリー67中に記憶される。較正用２ポート回路65とスイッチ64とは、実際、実用上そうであるように、相当の長期間安定であると考えられるので、経時的に変化するものは誤差マトリクスHのみであり、Hneu＝HΔHである。
【０１５８】
［トランスファーあるいはユーザー較正］トランスファー較正の期間中、スイッチ64は第２のスイッチング位置IIに設定される。システムポート68は整合終端されている。３つの等価的な反射標準によるリフレクトメータの自動較正から、誤差マトリクスY'2が次式(67)、(68)で求められる。
【０１５９】
Y'2＝TSIIEHneu＝TSIIEHΔH＝Y2ΔH                                    (67)
→  ΔH＝Y2-1Y'2                                              (68)
【０１６０】
スイッチ64が第１のスイッチング位置Iに移ると、誤差マトリクスは次のように計算される。
【０１６１】
Y'1＝TSIEHneu＝TSIEHΔH＝Y1ΔH＝Y1Y2-1Y'2。                          (69)
【０１６２】
これによって、較正が完了する。
【０１６３】
［透過標準を用いた較正］これまで、双方向リフレクトメータの較正に対するシステム誤差補正は、較正用２ポート回路は如何なる状態においても透過を示すという事実にもとづいていた。較正用２ポート回路に無透過状態（例えば、短絡）を許そうとすると、無透過２ポート回路は透過マトリクスに対して特異性を呈するという理由で、較正のための数学を透過マトリクスで定式化するというこれまで述べてきた方法がもはや許されなくなる。以下に、あらゆる可能な較正標準を用いることのできる半自動較正法の数学を基本モデル（図３）を参照して説明する。この数学はこれ以外のあらゆるアナライザーの較正に対しても拡張できる。
【０１６４】
［基本較正］誤差２ポート回路の表式（図２）
【０１６５】
【数45】
0004252113.tif 000045
【０１６６】
から出発して、この式(70)と測定対象物ＤＵＴの散乱パラメータの満たす式(71)
【０１６７】
【数46】
0004252113.tif 000046
【０１６８】
とを組み合わせる。それにより、式(70)から波動値ａ１，ａ２，ｂ１及びｂ２を消去できる。その結果、式(72)が得られる：
【０１６９】
【数47】
0004252113.tif 000047
【０１７０】
miとm'iとはそれぞれ、反転スイッチ10が第１のスイッチング位置Iと第２のスイッチング位置IIとにあるときのネットワークアナライザーの測定値に対応する。
【０１７１】
基本較正は、前に述べたリフレクトメータの較正と同じく、２つの基本的に異なるステップに分けられる。最初は、較正用２ポート回路の基本状態について、例えばＴＭＳ較正がネットワークアナライザーの測定ポートにおいて行われる。したがって、２つの誤差マトリクスG−１，H'が得られる。
【０１７２】
G-1  ならびに  H'＝TNE0H  .                                        (73)
【０１７３】
この手続きは、もはや、較正用２ポート回路の３つすべての状態に対して行われることはなく、基本状態に限られる。較正用２ポート回路の基本状態について得られた誤差マトリクスG−１、H'で、測定対象物ＤＵＴの散乱マトリクスを決定することが可能である。等価較正標準も同様に決定できる。そのためには測定ポート間が接続されていなければならない。較正用２ポート回路の第１の状態について測定を行い、式(72)によって測定値を評価すると、２本の測定ポート間に等価的に接続されたＤＵＴの散乱マトリクスが得られる。その手続は、較正用２ポート回路の第２の状態についても同様に行われる。このようにして、
【数48】
0004252113.tif 000048
が既知となり、メモリーに記憶される。
【０１７４】
［トランスファーあるいはユーザー較正］トランスファー較正の期間中、測定ポートは相互に接続されていて、較正用２ポート回路が３つの状態に順次設定されて測定が行われる。これらの測定は数学的には、通過接続Tの測定や
【数49】
0004252113.tif 000049
によって表される２つの既知の等価較正標準の測定に類似である。すなわち、
【０１７５】
【数50】
0004252113.tif 000050
【０１７６】
これら３つの測定から誤差マトリクスG−１、H'が計算できる。
【０１７７】
［較正用２ポート回路の具体例］トランスファー較正を自動的に行うのに必要な較正用２ポート回路（較正用２ポート回路）は、基本状態以外に２つの異なる状態を実現しなければならない。このことは、単一のネットワークの２つの状態として、又は、２つのユニットそれぞれの状態として達成できる。較正用２ポート回路は較正標準を自動的に発生させ、その較正標準をネットワークアナライザーの測定ポートの間に等価的にセットする役割を持っている。これらの較正標準は精密な標準である必要はなく、厳密な要件を満足する必要のない単純な抵抗手段でよい。このような抵抗回路構成は単に長期安定性を具備することを要求されるだけであるが、そのような要求は実用上十分に満足されるものである。較正用２ポート回路によって実現できる状態は、ある種の状態下では較正が不可能になることがあるので、任意に選ばれてはならない。例えば、図１４の構成は、１個の通過接続Tと組み合わされた２個のシャント抵抗R1、R2からなっており、この場合、３個のコンダクタンス構成が関連するので、較正作業は不可能になる。このことは、以下に説明する。同様に、２個のシリーズ抵抗と通過接続との組合せは、通過接続が値ゼロの直列インピーダンスとして、また、値ゼロのコンダクタンス素子として、のいずれとも考え得るので、不可能となる。測定対象物ＤＵＴの測定は、代数的には、誤差マトリクスG-1、ＤＵＴの透過マトリクスN、及び誤差マトリクスHの直列接続で表わされるので、測定値マトリクスMは次式(74)で表わされる。
【０１７８】
M＝G-1NH                                                      (74)
【０１７９】
したがって、３個の較正標準の測定結果は次式(75)、(76)、(77)で表わされる。
【０１８０】
M1＝G-1N1H                                                      (75)
M2＝G-1N2H                                                      (76)
M3＝G-1N3H                                                      (77)
【０１８１】
未知の測定対象物ＤＵＴの測定結果からは、
【０１８２】
【数51】
0004252113.tif 000051
【０１８３】
式(78)中の誤差マトリクスHを式(75)により消去すると、次式(79)が得られる。
【０１８４】
M4M1-1＝G-1NM0N1-1G                                                (79)
【０１８５】
この式は相似変換を表わしているので、次式(80)が成立する。
【０１８６】
trace(M4M1-1)＝trace(NM0N1-1)                                      (80)
【０１８７】
したがって、
【０１８８】
ξ1＝N11N122−N12N121−N21N112＋N22N111                                (81)
【０１８９】
ただし、ξ1＝trace(M4M1-1)である。ベクトルで書くと、
【０１９０】
ξ1＝(N122  −N121  −N112  N111)V                                  (82)
【０１９１】
となる。ここに、V＝(N11 N12 N21 N22)Tである。第１の較正標準が通過接続であると仮定すると、ξ1＝(1 0 0 1)Vとなる。したがって、式(76)、(77)、(78)と組み合わせると、次式(83)、(84)が得られる。
【０１９２】
ξ2＝(N222  −N221  −N212  N211)V                                  (83)
ξ3＝(N322  −N321  −N312  N311)V                                  (84)
【０１９３】
式(76)と(77)との組み合わせ
【０１９４】
M2M3-1＝G-1N2N3-1H                                                (85)
【０１９５】
と、それにつづく式(79)との積によって、Vの決定に対する第４の表式が次のように得られる。
【０１９６】
ξ4＝(N211N322−N212N321  N221N322−N222N321  N212N311−N211N312  N222N322−N211N312)V  (86)
【０１９７】
このように、ベクトルVを決定するために使われる４個の式が得られ、これらを組み合わせると、次の非斉次方程式(87)が得られる。
【０１９８】
L＝PV  で、ここに、LはL=(ξ1 ξ2 ξ3 ξ4)T                        (87)
【０１９９】
回路構成と較正標準とを最適に選択するためには、マトリクスPの行列式はゼロであってはならず、また、そのランクは４でなければならない。この判断規準によれば、図１４に示した種類の回路構成は、較正に用いるには適当でないことを示すことができる。この目的のために、計算用のチェーンパラメータを使うのが適当であろう。逆に、図１５の構成は、その抵抗値がゼロ以外の有限値という条件のもとでは常に較正に用いることが可能である。
【０２００】
良好な測定ポート整合の得られる較正用２ポート回路の実現のために特に適した基本回路は、図１６に示すように、２つのシャント抵抗R1、R3と、一対のポート間に直列に挿入された挿入抵抗R2とがπ形に接続された整合減衰器、又は、一対のポート間に直列に挿入された２つの挿入抵抗R4、R5と、その中間接続点を接地点に接続する１つのシャント抵抗R6とがＴ形に接続された整合減衰器である。図１７は抵抗R1、R2、R3からなるπ形接続の整合減衰器に両ポート間をつなぐ挿入抵抗R2を短絡するためのスイッチS1と、シャント抵抗R3を短絡するためのスイッチS2とを取付けた回路を示している。これらのスイッチによって、図１７の右半部に示した３つの状態が実現できる。スイッチS1とS2とにはリレーなどを用いた電気的制御を適用すればよい。図１８に、基本状態以外の２つの状態を作り出す可能性の１つを示した。この構成は、基本状態では、２つの終端ポート71、72の単純な接続に過ぎない。その接続はスイッチS1〜S4によって接続される通過接続73、74である。他の２つの状態は、スイッチS1とS2とで接続される第１のネットワークNW175、及び／又はスイッチS3とS4とで接続される第２のネットワークNW276の挿入によって実現される。特許請求の範囲で述べられた要件では、較正用２ポート回路の第１の状態は、少なくとも透過において基本状態と異なっていなければならず、第２の状態は、少なくとも、反射において基本状態と異なっていなければならない。これは本発明のネットワークアナライザーの可能なすべての変形に関して、第１と第２との状態が反射に関してだけ基本状態から異なっておれば十分である、という可能性をも意味している。なぜならば、反射で基本状態から異なっておれば、必ず、透過においても異なっているはずであり、この場合、本発明の要件も自ずと満足されるからである。
【０２０１】
［３測定端点を用いるネットワークアナライザーの半自動較正法］３箇所の測定端点を持つネットワークアナライザーのブロックダイアグラムは、図１中で、反転スイッチ10が第１のスイッチング位置Iにあるとき、第４測定端点m4をゼロとし、第２のスイッチング位置IIにあるとき、第１測定端点m'1をゼロとすることによって、図１から変形して得られる。したがって、当然、上記両方のスイッチング位置に対する較正はそれぞれ別個に行わなければならない。その結果、この方法においては、反転スイッチ10では可能な限りクロストークを排除しなければならない。自動的なトランスファー較正は、基本状態とは異なる２つの状態が可能で、それら２つの異なる状態の少なくとも１つにおいてゼロではない透過を示す較正用２ポート回路を必要とする。この較正用２ポート回路は、図３に示すように、ネットワークアナライザーの片側に配設してもよいし、あるいは、アナライザーの両側に分けて配設してもよい。
【０２０２】
［基本較正］まず最初に、較正用２ポート回路は基本状態に設定される。すなわち、
【０２０３】
【数52】
0004252113.tif 000052
【０２０４】
反転スイッチ10が第１のスイッチング位置にあるとき、G12＝1かつ m4＝0である。一方、ネットワークアナライザーの一般的な数学的表現は、
【０２０５】
【数53】
0004252113.tif 000053
【０２０６】
である。これより、次式(89)が得られる。
【０２０７】
【数54】
0004252113.tif 000054
【０２０８】
次の式(90)
【０２０９】
【数55】
0004252113.tif 000055
【０２１０】
における波動値ａ１，ａ２，ｂ１及びｂ２を式(89)によって書換えると、次式(91)を得る。
【０２１１】
【数56】
0004252113.tif 000056
【０２１２】
すなわち、次の２式(92)が得られる。
【０２１３】
【数57】
0004252113.tif 000057
【０２１４】
３個の完全に既知の較正標準（そのうち少なくとも２個はゼロでない透過を示す）の測定と式(92)とによって、解ベクトルV1の決定に使われる１組の式が反転スイッチ10の第１のスイッチング位置に対して導かれる。
【０２１５】
反転スイッチ10が第２のスイッチング位置にあるときは、
【数58】
0004252113.tif 000058
であるので、次式(93)が成立する。
【０２１６】
【数59】
0004252113.tif 000059
【０２１７】
さらに、式(90)とともに、次式(94)が得られる。
【０２１８】
【数60】
0004252113.tif 000060
【０２１９】
すなわち、次の２式(95)が得られる。
【０２２０】
【数61】
0004252113.tif 000061
【０２２１】
３個の完全に既知の較正標準（そのうち少なくとも２個はゼロでない透過を示す）の測定と式(95)とによって、解ベクトルV2の決定に使われる１組の式が反転スイッチ10の第２のスイッチング位置に対して導かれる。一般に、２つのベクトルV1、V2は違っているので、ネットワークアナライザーの拡張された基本状態は全部で１０個の誤差パラメータで表わされる。
【０２２２】
以上、誤差パラメータの決定についての説明から、３個の測定端点を用いたアナライザーの較正のための新しい方法が導かれた。通過接続T、整合終端M、及び入力反射係数がゼロではない完全に既知のネットワークNの測定から、ＴＭＮ（通過・開放・既知ネットワーク式）較正が導出できる。整合終端Mの代りに、他の既知の１ポート、たとえば、短絡Sや開放Oなどを用いることもできる（これらは、つまり、ＴＳＮ（通過・短絡・既知ネットワーク式）やＴＯＮ（通過・開放・既知ネットワーク式）である）。通過接続を既知の長さLの線路に置き換えたものがＬＭＮ（線路・整合・既知ネットワーク式）である。既知の方法は、４個の完全に既知の標準（そのうち３個は透過を示さない）を測定しなければならないのに比して、ここで述べている方法では、３個の標準の測定ですむ。したがって、較正作業が簡単化される。３個の較正標準で実行し得る公知の方法（ＴＬＲ＊）もあるが、その方法はあくまでも近似にすぎない。
基本較正の目的は、その他の多くの目的の中でも、測定ポート面上で等価的な較正標準を決定することである。この目的のために、２つのベクトル方程式(91)と(94)とから、次のマトリクス関係式(96)が導かれる。
【０２２３】
【数62】
0004252113.tif 000062
【０２２４】
この式(96)を変形すると、次式(97)となる。
【０２２５】
【数63】
0004252113.tif 000063
【０２２６】
較正用２ポート回路を基本状態以外の２つの状態で測定するとき、それぞれの
【数64】
0004252113.tif 000064
式(97)で計算できる。この計算は、較正用２ポート回路が３つの状態のそれぞれで透過を示すか否かに関わらず、実行できる。
【０２２７】
［トランスファーあるいはユーザー較正］トランスファー較正の期間中、可能な限り正確な通過接続が得られるように、ネットワークアナライザーの拡張された測定ポートは相互に接続される。４箇所の測定端点を用いる方法によれば、較正用２ポート回路は、基本状態、第１の状態、及び第２の状態に順次設定され、測定が行われる。これらの測定は数学的には、通過接続Tの測定、及び、
【数65】
0004252113.tif 000065
によって表わされる２つの既知の較正標準の測定に類似である。すなわち、
【０２２８】
【数66】
0004252113.tif 000066
【０２２９】
これら３つの測定結果と式(92)、(95)とから、ネットワークアナライザーの１０個の誤差パラメータが算出される。すでに指摘したように、利用可能な方程式の数について出てくる冗長性は最小２乗法による測定結果の計算に利用できる。
【０２３０】
［単方向性ネットワークアナライザーの半自動較正法］単方向性ネットワークアナライザーが図１９に模式的に示してある。この構成は、３個の測定端点50、51、52とリフレクトメータネットワーク53とを含んでいる。リフレクトメータネットワーク53の入力端には高周波発振器55が接続され、テストポート1、2間に接続される被測定装置ＤＵＴに高周波信号を供給する。テストポート2には誤差２ポート回路56がつながれ、その誤差２ポート回路56には一つの測定端点52がつながれていて単方向性ネットワークアナライザーを構成している。両方向性ネットワークアナライザーの場合にあった反転スイッチ10は、ここでは用いていない。較正用２ポート回路54は、リフレクトメータネットワーク53と第１の測定ポート1との間に配設されている。単方向性ネットワークアナライザーに対する較正法においては、較正用２ポート回路は、基本状態以外に２つの状態を持っていなければならない。すべての状態はゼロ以外の透過を示さなければならない。
【０２３１】
［基本較正］両方向性ネットワークアナライザーと同様、基本較正は３箇所の測定端点、例えば、ｑ２新しい較正法のいずれか１つ（例えば、ＴＭＮ）によって実行できる。較正は３つの状態の各々について行われる。誤差パラメータの決定は、ここでは、結局、５個の誤差要素の決定に低減される。G'-1＝G-1EOTN，H21＝1、及び、m4＝0を用いて、次式(98)が成立する。
【０２３２】
【数67】
0004252113.tif 000067
【０２３３】
式(98)を式(90)とともに用いて、誤差パラメータを決定するのに用いられる次の２つの式(99)が得られる。
【０２３４】
【数68】
0004252113.tif 000068
【０２３５】
較正用２ポート回路が基本状態にある基本較正の第１段階では、例えば、ＴＭＮ較正では、マトリクスG'とパラメータH11とを次式(100)で求める。
【０２３６】
G'-1＝G-1E0TN                                                        (100)
【０２３７】
較正用２ポート回路の第１の状態に対して、次式(101)が成立する。
【０２３８】
【数69】
0004252113.tif 000069
【０２３９】
較正用２ポート回路の第２の状態に対して、同様に、次式(102)が成立する。
【０２４０】
【数70】
0004252113.tif 000070
【０２４１】
パラメータH11はすべての状態に対して一定である。
【０２４２】
第１の状態にある較正用２ポート回路の基本状態からの変化分E1と、
【数71】
0004252113.tif 000071
とを結びつける変換式(103)
【０２４３】
【数72】
0004252113.tif 000072
【０２４４】
を考慮に入れると、等価較正標準が次式(104)で得られる。
【０２４５】
【数73】
0004252113.tif 000073
【０２４６】
この式(104)で基本較正が完了する。
【０２４７】
［トランスファーあるいはユーザー較正］トランスファー較正の期間中、可能な限り正確な通過接続が得られるように、ネットワークアナライザーの拡張された測定ポートは相互に接続される。較正用２ポート回路は、基本状態、第１の状態、及び第２の状態に順次設定され、測定が行われる。これらの測定は数学的には、通過接続Tの測定や
【数74】
0004252113.tif 000074
によって表わされる２つの既知の較正標準の測定に類似である。すなわち、
【数75】
0004252113.tif 000075
これら３つの測定結果と式(99)とで、ネットワークアナライザーの５個の誤差パラメータが算出される。
【０２４８】
本発明を、その説明に適した特定の実施例を参照することによって述べてきたが、本発明の多くの変更や変形が、本発明の精神や特許請求の範囲から逸脱することなく可能であることは、当該分野技術に精通した何人にとっても明らかである。したがって、本発明者らは、当該技術への本発明らの寄与の範囲内で、全てのこのような変更や変形が正当且つ適正に、本発明で保護される範囲の中に含められることを望む。
【０２４９】
【発明の効果】
本発明による較正法に従って測定装置が自動的に較正することにより、個々の較正標準を測定ポートに接続する手間と精度の低さとを改善できる。従来の較正法では較正の直後にでも起こるかもしれない温度の変動などによる電気的特性の変動を考慮して絶えず較正をくり返すというようなことは困難で現実的ではなかった。しかし本発明の方法によれば評価手段が種々の動作モードを自動的に切り換えるので、全体の較正プロセスが完全に自動的に行われる。本ネットワークアナライザーの普通の使用状況下では、このような自動較正プロセスが行われている間、ユーザーに要求される作業は、測定ポートへの測定対象物の簡単な接続作業だけである。較正用２ポート回路は、既知の較正線路技術で組込まれているので、高い安定度を持つ。したがって、この較正用２ポート回路の基本較正は、例えば、年１回程度の周期で行えば十分である。すなわち、既知の較正標準の接続とそれによる誤差パラメータの取得とは、十分長い時間間隔で行われるだけで十分であり、その間の中間的較正作業は装置自身によって自動的に行われる。また、較正用２ポート回路の散乱パラメータが既知である場合には、このような基本較正は完全に省略できる。本発明の較正法では、較正用２ポート回路の異なる状態間での相対的な変化のみが必要であって、それらの絶対的な値は必要ではない。このことは本発明の特別な利点と見るべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】２本の測定ポート１、２を持つ基本的なネットワークアナライザーの一般回路図。
【図２】図１の測定端点３、４ならびに５、６でそれぞれ測定された測定値ｍ１、ｍ２、ｍ３、ｍ４、誤差２ポート回路ＧおよびＨ、２本の測定ポート１、２間に接続された被測定装置Ｎ、などの間に成立する代数的な関係を示す図。
【図３】図１の形式でのネットワークアナライザーの回路図。
【図４】本発明の理論を説明するため、理論式（２、３、４、５）を表現した直列回路を示す回路図。
【図５】図４の構成の測定ポート１、２及びＥ０との関係の理論式を表現する回路図。
【図６】図４、図５の関係で較正用ネットワークが基本状態にある、未知の被測定対象物の測定を示す回路図。
【図７】半自動システム誤差補正を行うための較正用ネットワーク２０をネットワークアナライザーの両側に接続した回路図。
【図８】ネットワークアナライザーを拡張する較正用ネットワークの回路図。
【図９】２個の較正用ネットワークをネットワークアナライザーの両側に接続した回路図。
【図１０】２本の誤差１ポート回路ＧおよびＨによって表されるネットワークアナライザーの回路図。
【図１１】測定モード中のリフレクトメータとしの動作例を示す図。
【図１２】本発明でのリフレクトメータ使用を説明する回路図。
【図１３】３本の較正用線路を示す図。
【図１４】１個の通過接続Ｔと組み合された２個のシャント抵抗からなる構成の回路図。
【図１５】抵抗値がゼロ以外の有限値という条件のもとでは常に較正に用いることが可能な構成の回路図。
【図１６】良好な測定ポート整合の得られる較正ネットワークの実現に特に適したπ形あるいはＴ形接続した整合減衰器の基本回路の図。
【図１７】図１６のπ形接続の整合減衰器に取付けたスイッチＳ１とＳ２を説明する回路図。
【図１８】図１６の他のスイッチング状態を説明する回路図。
【図１９】単方向性ネットワークアナライザーの回路図。
【符号の説明】
１、２    測定ポート
３、４、５、６    測定端点
７    評価手段
８    メモリー
１４、１５    ４ポート回路
２０    較正用２ポート回路
３０、３１    較正用２ポート回路
３３、３４    較正用２ポート回路
３６    較正用２ポート回路
４０    較正用ブランチ
４１、４２    システムポート
５０、５１    測定端点
５２    測定端点
５３    ４ポート回路
５４    較正用２ポート回路
６０    測定ポート
６１    ４ポート回路
６２、６３    測定端点
６４    切換えスイッチ
６５    較正用２ポート回路
６７    評価手段      メモリー
６８    システムポート
ｍ１，ｍ２，ｍ３，ｍ４    測定値
Ｉ、ＩＩ    スイッチング位置
Ｅ    マトリクス
Ｇ    誤差２ポート回路
Ｈ    誤差２ポート回路
Ｍ    測定値マトリクス
Ｎ    測定対象素子
Ｓ    スイッチ
Ｔ    通過線
Ｒ    抵抗器
【図１】
0004252113.tif 000076
【図２】
0004252113.tif 000077
【図３】
0004252113.tif 000078
【図４】
0004252113.tif 000079
【図５】
0004252113.tif 000080
【図６】
0004252113.tif 000081
【図７】
0004252113.tif 000082
【図８】
0004252113.tif 000083
【図９】
0004252113.tif 000084
【図１０】
0004252113.tif 000085
【図１１】
0004252113.tif 000086
【図１２】
0004252113.tif 000087
【図１３】
0004252113.tif 000088
【図１４】
0004252113.tif 000089
【図１５】
0004252113.tif 000090
【図１６】
0004252113.tif 000091
【図１７】
0004252113.tif 000092
【図１８】
0004252113.tif 000093
【図１９】
0004252113.tif 000094