(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定デバイスに印加する信号のパワーを変化させて測定するネットワークアナライザにおいて、
スルー特性の誤差補正データから最大入力パワーレベルを取得し、
該スルー特性の誤差補正データの最大入力パワーレベルと入力パワーとの関係から、出力パワーレベルにおけるアッテネータとプリアンプの切り換え点を決定し、
前記スルー特性の誤差補正データの前記最大入力パワーレベルは、周波数を変化させた一定レベルの信号をネットワークアナライザから出力し、ネットワークアナライザに入力させたものの周波数−パワーレベル特性におけるパワーレベルの最大値である、
ネットワークアナライザ。
【請求項２】
被測定デバイスに印加する信号のパワーを変化させて測定するネットワークアナライザにおいて、
スルー特性の誤差補正データから最大入力パワーレベルを取得し、
該スルー特性の誤差補正データの最大入力パワーレベルと入力パワーとの関係から、出力パワーレベルにおけるアッテネータとプリアンプの切り換え点を決定し、
該アッテネータとプリアンプの切り換え点に応じて所望のＳ／Ｎと掃引時間となるように分解能帯域幅を決定し、
前記スルー特性の誤差補正データの前記最大入力パワーレベルは、周波数を変化させた一定レベルの信号をネットワークアナライザから出力し、ネットワークアナライザに入力させたものの周波数−パワーレベル特性におけるパワーレベルの最大値である、
ネットワークアナライザ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被測定デバイスに印加する信号のパワーを変化させて特性測定するネットワークアナライザに関する。
【０００２】
【従来の技術】
最初に、従来のネットワークアナライザの構成と動作について、図５〜図７を参照して説明する。
図５に示すように、従来のネットワークアナライザは、シンセサイザ１０と、アンプ１１と、デバイダ１２と、アッテネータ３１、３２と、プリアンプ４１、４２と、ミキサ５１、５２と、Ａ／Ｄ変換器６１、６２と、ＤＳＰ８０と、ＣＰＵ８１と、表示部８２とで構成している。
【０００３】
シンセサイザ１０は、試験周波数範囲の掃引信号を発生する。
【０００４】
アンプ１１は、シンセサイザ１０の試験周波数を試験に必要な信号のパワーレベルに増幅して出力する。
【０００５】
デバイダ１２は、１つの信号のパワーを出力１と出力２とに分岐して、レベル特性と位相特性のそろった信号を出力している。
【０００６】
アッテネータ３１、３２は、Ｒ入力、Ａ入力の受信信号のレベルが高いとき、それぞれ所望の減衰量で減衰させる。
但し、アッテネータ３１、３２は、減衰量０ｄＢとするときスルーとする。
【０００７】
プリアンプ４１、４２は、Ｒ入力、Ａ入力の受信信号レベルが低いとき、それぞれ所望のゲインで増幅する。
但し、プリアンプ４１、４２は、ゲイン０ｄＢのときスルーとする。
【０００８】
ミキサ５１、５２は、シンセサイザ１０の試験周波数と同期したローカル信号で入力周波数を混合してＩＦ周波数の信号を出力している。
【０００９】
Ａ／Ｄ変換器６１、６２は、ＩＦ周波数の信号をデジタルデータに変換する。
【００１０】
ＤＳＰ８０は、Ａ／Ｄ変換器６１、６２のデジタルデータから、所望の分解能帯域幅（ＲＢＷ）による振幅や位相等のデータを演算により求める。
【００１１】
ＣＰＵ８１は、各ブロックの制御やデータの記憶を行うプロセッサである。
【００１２】
表示部８２は、得られたデータから、周波数に対する振幅や位相等の特性を表示をする。
【００１３】
次に、ネットワークアナライザのセットアップについて説明する。
図５に示すように、水晶振動子９１の特性を測定する場合、π回路治具９０を使用している。
図６に示すように、π回路治具９０は、例えば、測定系のインピーダンス５０Ωから水晶振動子側のインピーダンス１２．５Ωに変換するマッチング回路を、抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３と、抵抗Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６とでそれぞれ構成している。
【００１４】
そして、図５に示すように、出力１の信号は、ケーブル１１０により比較入力のＲ入力に接続している。
但し、出力１とＲ入力とは、出力２とＡ入力とのダイナミックレンジを合わせるために、同程度の減衰量のアッテネータを挿入して測定する場合もある。
一方、出力２の信号はケーブル１２０、１３０を介してπ回路治具９０をＡ入力に接続している。
そして、π回路治具９０に挿入した被試験デバイスの水晶振動子９１の特性を、Ａ入力とＲ入力との比率Ａ／Ｒを取って測定している。
【００１５】
例えば、水晶振動子９１の試験として、電源電圧が低下したときの共振周波数の変化を試験するために、印加パワーを広い範囲で変化させて共振周波数の変動を測定するドライブ・レベル・ディペンデンシーの項目がある。
【００１６】
次に、被試験デバイスに印加パワーを変化させて測定をする場合のネットワークアナライザの動作例について、図６と図７とを参照して説明する。
図６に示すネットワークアナライザにおいて、ミキサ５１、５２の線形領域、最大入力レベル、Ｓ／Ｎ等により、ダイナミックレンジが制限される。
従って、ネットワークアナライザのＲ入力、Ａ入力において、入力パワーが小さいときは、プリアンプ４１、４２でゲインを上げ、入力パワーが大きいときは、アッテネータ３１、３２で信号を減衰させてダイナミックレンジを拡大している。
【００１７】
次に、ネットワークアナライザの入力パワーとＳ／Ｎとの関係について、分解能帯域幅（ＲＢＷ）を１ｋＨｚ（広い）または１００Ｈｚ（狭い）としたときの図７の例により説明する。
例えば、入力パワーの大きさにより、アッテネータ３１、３２と、プリアンプ４１、４２とは、下記のように設定を切り換えるとする。
0004297394.tif 000002
【００１８】
一般に、ネットワークアナライザで測定する場合、分解能帯域幅と掃引時間とはトレードオフの関係がある。
つまり、分解能帯域幅を狭くして分解能を高くすると掃引時間が長くなり、分解能帯域幅を広くして分解能を低くすると掃引時間は早くなる。
また、アッテネータとプリアンプの設定が一定であれば、入力パワーが大きい方がＳ／Ｎが良く、入力パワーが同じであれば、分解能帯域幅が広いときよりも狭くしたほうがＳ／Ｎは良い。
【００１９】
例えば、図７において、ネットワークアナライザによる入力パワーｎ１からｎ７の範囲での被試験デバイスの測定条件を、分解能帯域幅１ｋＨｚより狭い分解能帯域幅で、Ｓ／Ｎがｂより良い条件で測定したいとする。
分解能帯域幅を１００Ｈｚとしたときは、入力パワーのｎ１からｎ７の範囲においてＳ／Ｎがｂ以上であり測定条件を充たしているが掃引時間は長くなる。
一方、分解能帯域幅１ｋＨｚでは、掃引時間は早くできるが、入力パワーｎ２〜ｎ３、ｎ４〜ｎ５、ｎ６〜ｎ７の範囲しかＳ／Ｎがｂ以上の測定条件を充たしていない。
【００２０】
そこで、ネットワークアナライザの測定時間を短縮するために、掃引時間をできるだけ早くして測定するためには、入力パワーに対応して、そのつど分解能帯域幅の設定を最適値に変更する必要がある。
しかし、ネットワークアナライザのアッテネータやプリアンプの切り換えと、分解能帯域幅等の測定条件を最適条件にその都度設定して測定するためには、ネットワークアナライザの特性や、被試験デバイスと測定治具等の減衰量の特性をあらかじめ測定して把握する必要があり、そのため多くの測定時間を要した。
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】
上記説明のように、ドライブ・レベル・ディペンデンシーの測定をする場合、ネットワークアナライザの出力パワーを広範囲に変えて測定する必要があるが、アッテネータやプリアンプの切り換えと、分解能帯域幅等の測定条件をその都度最適に設定して測定するのでは時間もかかるし、ネットワークアナライザの特性や、被試験デバイスと測定治具等の減衰量の特性をあらかじめ測定して把握する必要があった。
そこで、本発明は、こうした問題に鑑みなされたもので、その目的は、パワーを広い範囲で変化させて測定をする場合、アッテネータとプリアンプとの切り換えを自動で行い、最適の掃引時間となる分解能帯域幅を自動設定して測定が容易にできるネットワークアナライザを提供することにある。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
即ち、上記目的を達成するためになされた本発明の第１は、
被測定デバイスに印加する信号のパワーを変化させて測定するネットワークアナライザにおいて、
スルー特性の誤差補正データから最大入力パワーレベルを取得し、
該スルー特性の誤差補正データの最大入力パワーレベルと入力パワーとの関係から、出力パワーレベルにおけるアッテネータとプリアンプの切り換え点を決定し、
ていることを特徴としたネットワークアナライザを要旨としている。
【００２３】
また、上記目的を達成するためになされた本発明の第２は、
被測定デバイスに印加する信号のパワーを変化させて測定するネットワークアナライザにおいて、
スルー特性の誤差補正データから最大入力パワーレベルを取得し、
該スルー特性の誤差補正データの最大入力パワーレベルと入力パワーとの関係から、出力パワーレベルにおけるアッテネータとプリアンプの切り換え点を決定し、
該アッテネータとプリアンプの切り換え点に応じて所望のＳ／Ｎと掃引時間となるように分解能帯域幅を決定し、
ていることを特徴としたネットワークアナライザを要旨としている。
【００２４】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態は、下記の実施例において説明する。
【００２５】
【実施例】
本発明の実施例について、図１〜図６を参照して説明する。
本発明のネットワークアナライザのブロック構成自体は、図５に示す従来と同じ構成で実現できるので、従来と共通の動作説明は省略する。
【００２６】
次に、本発明のネットワークアナライザを使用して測定する場合のセットアップについて説明する。
図６に示すように、従来同様、水晶振動子９１を測定する場合、π回路治具９０を使用している。
π回路治具９０の回路も、従来と同じであるので説明を省略する。
【００２７】
最初に、本発明のネットワークアナライザにより、被測定デバイスに印加するパワー範囲を変化させて自動測定を行う動作の概要を説明する。
動作の概要は、図２のフローチャートに示すように下記のステップでおこなう。
（１）スルー特性の誤差補正データから最大入力パワーレベルを取得する（ステップ１００）。
（２）該スルー特性の誤差補正データの最大入力パワーレベルと印加パワーとの関係から、アッテネータとプリアンプの切り換え点を決める（ステップ２００）。
（３）該アッテネータとプリアンプの切り換え点に応じて、所望のＳ／Ｎと掃引時間となるように分解能帯域幅を決める（ステップ３００）。
【００２８】
次に、上記ステップの詳細について以下説明する。
ネットワークアナライザにおいて、アッテネータ３１、３２と、プリアンプ４１、４２とを自動切り換えするためには、出力パワーを変化させたとき、どのパワーレベルのポイントで切り換えるかを決める必要がある。
しかし、出力１とＲ入力との間、出力２とＡ入力との間には、ケーブルや、アッテネータや測定治具等が挿入されるので、どの程度の減衰量のものが接続されるかは測定してみなければわからない。
【００２９】
一方、ネットワークアナライザは、測定周波数範囲において、ネットワークアナライザ自体と測定系の誤差を除くためノーマライズ又はキャリブレーションを行ってから被測定デバイスの測定をしている。
【００３０】
そして、ノーマライズ又はキャリブレーションにおいて、π回路治具９０の被測定デバイスを挿入する部分にキャリブレーション用のスルー標準を入れて特性を取得して、振幅と位相の周波数特性の誤差を除去する項目がある。
そこで、本発明のネットワークアナライザにおいては、ノーマライズ又はキャリブレーションのＲ入力パワー特性と、スルー標準を入れたＡ入力のパワー特性の補正データを利用している。
【００３１】
図１に示すように、ネットワークアナライザの出力１からＲ入力と、出力２からＡ入力とに、直接パワー入力したと仮定したときの理想のパワー特性は、減衰量がないので比例して、出力パワーと入力パワーとは一致する。
【００３２】
しかし、出力１とＲ入力間には、接続ケーブル１１０があり、出力２とＡ入力間には、接続ケーブル１２０と、π回路治具９０と、接続ケーブル１３０とがあり、理想特性よりもそれぞれ減衰しているので、取得データの最大値を基準としている。
ここで、最大値を基準とするのは、スルー基準よりも被試験デバイスを挿入したときの入力パワーは低くなるはずであるし、もし仮に最大値より大きな入力パワーの信号を入力したとき、測定データに大きな誤差がでたり、測定不能となることがあるからである。
【００３３】
図５において、π回路治具９０の水晶振動子９１をスルー標準に置き換えて、出力１、出力２から例えば０ｄＢｍの信号をｆ１からｆ２の周波数範囲で測定した、Ｒ入力とＡ入力とのデータ特性の結果を図３に示す。
但し、図３に示す特性図は、説明のために簡略したモデル特性である。
【００３４】
そして、例えば、出力信号の０ｄＢｍに対して、Ｒ入力とＡ入力とにおける信号パワーレベルの最大値をもとめる。
図３の例に示すように、スルー標準によるＲ入力とＡ入力における信号パワーレベルの最大値は、それぞれ−０．０１ｄＢｍと、−３０．１ｄＢｍであったとする。
【００３５】
次に、図１に示すように、減衰量が無い場合の理想パワー特性から、−０．０１ｄＢｍと、−３０．１ｄＢｍ入力パワーが低いレベルとなる、Ｒ入力パワー特性と、Ａ入力パワー特性とをそれぞれ決める。
【００３６】
そして、アッテネータ３１、３２と、プリアンプ４１、４２とは、下記の入力パワー範囲の条件で切り換え点を設定するために、Ｒ入力パワー特性と、Ａ入力パワー特性とから対応する出力パワーの範囲を決める。
0004297394.tif 000003
【００３７】
（入力パワー≦ｎ３）の場合、Ｒ入力パワー特性から、（出力パワー≦ｐ２）のとき、アッテネータ３１は０ｄＢ（スルー）、プリアンプ４１は２０ｄＢの増幅とし、Ａ入力パワー特性から、（出力パワー≦ｐ３）のとき、アッテネータ３２は０ｄＢ（スルー）、プリアンプ４２は２０ｄＢの増幅とする。
【００３８】
（ｎ３＜入力パワー＜ｎ５）の場合、Ｒ入力パワー特性から、（ｐ２＜出力パワー＜ｐ４）のとき、アッテネータ３１は０ｄＢ（スルー）、プリアンプ４１、４２は０ｄＢ（スルー）とし、Ａ入力パワー特性から、（ｐ３＜出力パワー＜ｐ５）のとき、アッテネータ３２は０ｄＢ（スルー）、プリアンプ４２は０ｄＢ（スルー）とする。
【００３９】
（ｎ５≦入力パワー）の場合、Ｒ入力パワー特性から、（ｐ４≦出力パワー）のとき、アッテネータ３１は２０ｄＢ、プリアンプ４１は０ｄＢ（スルー）とし、Ａ入力パワー特性から、（ｐ５≦出力パワー）のとき、アッテネータ３２は２０ｄＢ（スルー）、プリアンプ４２は０ｄＢ（スルー）とする。
【００４０】
以上の関係により、出力パワーをｐ１からｐ６に変化したとき、アッテネータ３１、３２と、プリアンプ４１、４２とをそれぞれ切り換えて自動設定する。
【００４１】
次に、入力パワー範囲ｎ１〜ｎ７から分解能帯域幅を設定する方法について図４を参照して説明する。
但し、入力パワー範囲ｎ１〜ｎ７は、図１に示すように、減衰量の大きい方のＡ入力パワー特性データにより出力パワーに変換し、変換した出力パワーにもとづいて分解能帯域幅を自動設定する。
例えば、Ａ入力パワーのｎ３、ｎ５は、出力パワーのｐ３、ｐ５にそれぞれ対応している。
【００４２】
従来技術において説明したように、ネットワークアナライザで測定する場合、分解能帯域幅と掃引時間とはトレードオフの関係がある。
つまり、分解能帯域幅を狭くして分解能を高くすると掃引時間が長くなり、分解能帯域幅を広くして分解能を低くすると掃引時間は早くなる。
また、アッテネータとプリアンプの設定が一定であれば、入力パワーが小さいときよりも大きい方がＳ／Ｎが良く、そして入力パワーが同じであれば、分解能帯域幅が広いときよりも狭くした方がＳ／Ｎは良い。
【００４３】
以下、図４に示す入力パワーは、Ａ入力パワー特性データから出力パワーに変換し、その出力パワーに基づいて設定する。
入力パワーｎ３〜ｎ１範囲において、入力パワーが大きいｎ３において、分解能帯域幅の設定を所望の分解能が得られる最も広い分解能を例えば１ｋＨｚとし、入力パワーを下げたとき、所望のＳ／Ｎのｂよりも低くなる前に、分解能帯域幅１ｋＨｚよりも狭い７００Ｈｚに切り換えてＳ／Ｎを良くし、同様にして分解能帯域幅を切り換えていき、入力パワーが小さいｎ１においても、所望のＳ／Ｎが得られる分解能帯域幅とする。
さらに、入力パワー範囲ｎ５〜ｎ３と、入力パワー範囲ｎ７〜ｎ５とにおいて同様にして分解能帯域幅を求める。
【００４４】
以上の方法により、ネットワークアナライザのスルーの基準による特性から測定系の治具を含んだ誤差を除去すると同時に、出力パワーに基づいてアッテネータとプリアンプと分解能帯域幅とを自動設定できる。
【００４５】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したような形態で実施され、以下に記載されるような効果を奏する。
即ち、通常ネットワークアナライザの測定をする前に実施するスルー基準を使用した測定系の誤差補正するが、そのデータを流用して測定条件を求めているので、測定条件を決めるためのデータを別途取得する必要が無いし、出力パワーからアッテネータとプリアンプとを自動切り換えでき、しかも最適の分解能帯域幅で自動測定が容易にできる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の入力パワー特性から入力パワーと出力パワーとの関係を決める説明図である。
【図２】本発明のネットワークアナライザの概要動作のフローチャートである。
【図３】スルー特性の図である。
【図４】本発明のネットワークアナライザの分解能帯域幅の説明図である。
【図５】ネットワークアナライザのブロック図である。
【図６】π回路治具の回路図である。
【図７】入力パワーとＳ／Ｎの特性図である。
【符号の説明】
１０  シンセサイザ
１１  アンプ
１２  デバイダ
３１、３２  アッテネータ
４１、４２  プリアンプ
５１、５２  ミキサ
６１、６２  Ａ／Ｄ変換器
８０  ＤＳＰ
８１  ＣＰＵ
８２  表示部
９０  π回路治具
９１  水晶振動子
【図１】
0004297394.tif 000004
【図２】
0004297394.tif 000005
【図３】
0004297394.tif 000006
【図４】
0004297394.tif 000007
【図５】
0004297394.tif 000008
【図６】
0004297394.tif 000009
【図７】
0004297394.tif 000010