(57)【要約】【課題】複数の雑音指数の測定を低コストで実行する。【解決手段】ノイズ信号を発生するノイズソースと、ノイズ信号を受信し、ノイズ信号に応じた複数の出力信号のそれぞれを複数の出力端子のそれぞれへ分配する分配器と、複数の出力端子のそれぞれに対応して設けられ、対応する出力端子から外部へと対応する出力信号を出力するか否かを切り換える複数のスイッチと、を備えるノイズ発生装置、計測装置、および試験装置を提供する。複数の出力信号のそれぞれを複数のデバイスへ与えるノイズ発生装置と、複数のデバイスのそれぞれについて、出力信号が与えられていない場合に出力される第１応答信号および出力信号が与えられている場合に出力される第２応答信号を測定する測定部と、を備えてもよい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノイズ信号を発生するノイズソースと、
前記ノイズ信号を受信し、前記ノイズ信号に応じた複数の出力信号のそれぞれを複数の出力端子のそれぞれへ分配する分配器と、
前記複数の出力端子のそれぞれに対応して設けられ、対応する出力端子から外部へと対応する出力信号を出力するか否かを切り換える複数のスイッチと、
を備えるノイズ発生装置。
【請求項２】
前記複数の出力信号のそれぞれを複数のデバイスへ与える請求項１に記載のノイズ発生装置と、
前記複数のデバイスのそれぞれについて、出力信号が与えられていない場合に出力される第１応答信号および出力信号が与えられている場合に出力される第２応答信号を測定する測定部と、
を備える計測装置。
【請求項３】
被試験デバイスを試験する試験装置であって、
前記被試験デバイスへ供給する複数の試験信号を発生する信号発生部と、
請求項１に記載のノイズ発生装置と、
前記複数の試験信号および前記複数の出力信号の何れか選択して、前記被試験デバイスへと供給する選択部と、
を備える試験装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ノイズ発生装置、計測装置、および試験装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、デバイスの雑音指数を測定する方法として、ノイズソースを用いた方法が知られている。ノイズソースの出力を被測定デバイスに入力させ、デバイスの出力をスペクトラムアナライザ等の計測器に接続する。ノイズソースの電源電圧のオン/オフを切り替え、測定器の出力ノイズ電力密度の変化を測定して所定の計算式から雑音指数を算出する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、複数のデバイスについてこのような雑音測定を同時に実行する場合、複数のデバイスのそれぞれに対してノイズソースと計測器を用意しなければならない。しかしながら特にノイズソースは高価であり、被試験デバイスと同数用意することは現実的ではない。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決するために、本発明の第１の態様においては、ノイズ信号を発生するノイズソースと、ノイズ信号を受信し、ノイズ信号に応じた複数の出力信号のそれぞれを複数の出力端子のそれぞれへ分配する分配器と、複数の出力端子のそれぞれに対応して設けられ、対応する出力端子から外部へと対応する出力信号を出力するか否かを切り換える複数のスイッチと、を備えるノイズ発生装置を提供する。
【０００５】
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本実施形態に係る計測装置５の構成を示す。
【図２】本実施形態に係るノイズ発生装置１０の構成を示す。
【図３】本実施形態に係る計測装置５の動作を示す。
【図４】本実施形態の変形例に係る試験装置４０の構成を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【０００８】
図１は、本実施形態に係る計測装置５の構成をＤＵＴ１００（Device Under Test：被試験デバイス）とともに示す。計測装置５は、ＲＦおよびマイクロ波周波数領域でのシステム全体およびプリアンプ、ミキサ、ＩＦ増幅器等のシステムを構成するコンポーネントといったＤＵＴ１００の雑音指数を測定する。計測装置は、ノイズ発生装置１０と、測定装置１１０を備える。
【０００９】
ノイズ発生装置１０は、複数の出力端子１２０を備え、複数のＤＵＴ１００のそれぞれに対して雑音信号を供給する。ノイズ発生装置１０は、ノイズソースの出力を複数の出力端子１２０のそれぞれへ分配する分配器と、複数の出力のオン／オフを独立に切り換えられるスイッチを備えることで、少なくとも１つのノイズソースで複数のＤＵＴ１００の雑音指数を同時に測定する。
【００１０】
測定装置１１０は、複数の入力端子１３０を備え、複数のＤＵＴ１００のそれぞれの出力信号を受信する。測定装置１１０は、複数のＤＵＴ１００のそれぞれについて、出力信号が与えられていない場合に出力される第１応答信号および出力信号が与えられている場合に出力される第２応答信号を測定する。測定装置１１０は、測定結果を所定の計算式に代入して複数のＤＵＴ１００の雑音指数をそれぞれ求める。
【００１１】
図２は、本実施形態に係るノイズ発生装置１０の構成を示す。ノイズ発生装置１０は、複数の出力端子１２０のそれぞれに対して、出力信号が与えられていない場合のオフ状態および出力信号が与えられている場合のオン状態のノイズ信号を出力する。ノイズ発生装置１０は、ノイズソース２００と、信号分配器２１０と、増幅器２２０と、可変減衰器２３０と、スイッチ２４０と、出力端子１２０とを備える。
【００１２】
ノイズソース２００は、ノイズ信号を発生する。ノイズソース２００は、例えば、一定電流が流れ、アバレンシェ・ブレークダウンまで逆バイアスされると雑音を発生する、比較的小容量のダイオードを備える。
【００１３】
ノイズソース２００は、ダイオードに逆バイアスが加えられると、ダイオード内のアバランシェ雑音を出力する。このアバランシェ雑音は、ノイズソース２００のオン状態と呼ばれ、雑音出力値をｋ・Ｔｈ・Ｂと表現する場合がある。ここで、ｋはボルツマン定数、Ｂはシステムの雑音帯域幅を示す。また逆バイアスがゼロの場合の熱雑音は、ノイズソース２００のオフ状態と呼ばれ、その出力値をｋ・Ｔｃ・Ｂと表現する場合がある。ノイズソース２００の逆バイアスの有無による雑音出力は、ＴｈとＴｃで比較してもよい。
【００１４】
例えば、ＴｈとＴｃの差を２９０Ｋ（ケルビン）で割った比をｄＢ（デシベル）単位で表した値は過剰雑音比（ＥＮＲ）のデシベル形式と呼ばれる。過剰雑音比のデシベル形式をＥＮＲｄＢとすると、ノイズソース２００のＥＮＲｄＢは、以下の式で求められる。
【００１５】
【数１】
2009180749.tif 000003
また、過剰雑音比の線形形式をＥＮＲとすると、ノイズソース２００のＥＮＲは、以下の式で求められる。
【００１６】
【数２】
2009180749.tif 000004
【００１７】
信号分配器２１０は、ノイズソース２００のノイズ信号を受信して、ノイズ信号に応じた複数の出力信号のそれぞれを複数の出力端子１２０のそれぞれへ分配する。信号分配器２１０は、電気抵抗でインピーダンスを調整した抵抗分岐型分配器でもよく、あるいは伝送線路長を調整することで意図した信号周波数を分岐するウイルキンソン型分配器でもよい。
【００１８】
信号分配器２１０は、等分配の場合、理想的には入力した電力を分配した数で割った電力値が、それぞれの出力値となる。例えば、信号分配器２１０が２分岐の等分配器の場合、信号分配器２１０は、入力した電力の半分の電力値を理想的にはそれぞれ出力する。信号分配器２１０が抵抗分岐型の場合、信号分配器２１０の出力は、抵抗で消費される電力のためにさらに半分になって入力電力の１／４となる。
【００１９】
増幅器２２０は、信号分配器２１０の出力を増幅する。増幅器２２０は、信号分配器２１０によって分配されたことによって低下したそれぞれのノイズ信号出力の電力値を、それぞれの出力端子１２０における出力が意図する電力値になるように増幅する。
【００２０】
可変減衰器２３０は、増幅器２２０の増幅信号の信号強度を、意図した信号強度に調整する。可変減衰器２３０は、測定したいＤＵＴ１００の雑音指数のレンジに合わせて、ノイズ信号の強弱を調整するために調整されてもよい。
【００２１】
スイッチ２４０は、複数の出力端子１２０のそれぞれに対応して設けられ、対応する出力端子１２０から外部へと対応する出力信号を出力するか否かを切り換える。スイッチ２４０は、ノイズ発生装置１０がオフ状態のノイズ信号を出力する場合、ノイズソース２００の出力信号を出力しないように切り換え、オン状態のノイズ信号を出力する場合、出力信号を出力するように切り換える。ここでスイッチ２４０がオフに切り換えた場合に、スイッチ２４０は、出力端子１２０をインピーダンスマッチングのために終端抵抗を介して接地してもよい。ここで同様にスイッチ２４０がオフに切り換えた場合、反射信号がノイズソース２００の入力信号側に伝わらないように、スイッチ２４０は、入力信号側も終端抵抗を介して接地してもよい。
【００２２】
ノイズ発生装置１０は、以上の構成でノイズ信号を発生するため、ＥＮＲｄＢおよびＥＮＲの算出にはノイズソース２００のそれぞれの値をそのまま用いることはできない。例えば、ノイズ発生装置１０のオン状態のノイズ信号は、ノイズソース２００のノイズ信号から信号分配器２１０で分岐され、増幅器２２０と、可変減衰器２３０と、スイッチ２４０とをそれぞれ経た後のそれぞれの出力端子１２０からのノイズ信号出力となる。また、ノイズ発生装置１０のオフ状態のノイズ信号は、スイッチ２４０をオフにしたときのそれぞれの出力端子１２０からのノイズ信号出力となる。したがって、ノイズ発生装置１０のＥＮＲｄＢおよびＥＮＲは、ノイズ発生装置１０のオンおよびオフ状態にあるそれぞれの出力端子１２０からのノイズ信号出力に応じたＴｈおよびＴｃをそれぞれ算出してから、ＥＮＲｄＢもしくはＥＮＲの計算式である式（数１）もしくは式（数２）に代入して求めることが望ましい。
【００２３】
図３は、本実施形態に係る計測装置５の動作を示す。計測装置５は、雑音指数測定のために用いるノイズ信号の強度を、増幅器２２０および可変減衰器２３０のゲインを設定することで調整する（Ｓ３００）。ここで計測装置５は、複数のＤＵＴ１００のそれぞれに対してそれぞれのノイズ信号強度を設定してもよく、これに代えて全てのノイズ信号強度を一定の値に設定してもよい。
【００２４】
計測装置５は、複数のスイッチ２４０を全てオフにしてから、複数のＤＵＴ１００の出力信号について測定装置１１０を用いて測定する（Ｓ３１０）。ここで計測装置５は、測定装置１１０の複数の測定結果をＮｏｆｆ（ｎ）として記憶する（ｎは１からＤＵＴ１００の個数ｍまでの自然数、１、２、３、…ｍ）。
【００２５】
計測装置５は、複数のスイッチ２４０を全てオンにしてから、複数のＤＵＴ１００の出力信号について測定装置１１０を用いて測定する（Ｓ３２０）。ここで計測装置５は、測定装置１１０の複数の測定結果をＮｏｎ（ｎ）として記憶する。計測装置５は、ノイズ発生装置１０のオンとオフに対応したＤＵＴ１００の第２応答信号および第１応答信号の比Ｎｏｎ（ｎ）／Ｎｏｆｆ（ｎ）を計算してからＹ（ｎ）として記憶する。
【００２６】
計測装置５は、所定の計算式から複数のＤＵＴ１００の雑音指数をそれぞれ計算する（Ｓ３３０）。複数のＤＵＴ１００の雑音指数をＮＦ（ｎ）とすると、所定の計算式は以下で与えられる。
【００２７】
【数３】
2009180749.tif 000005
ここでＥＮＲ（ｎ）はノイズ発生装置１０の複数の出力のそれぞれの過剰雑音比である。またNFmes（ｎ）は、測定装置１１０自身の雑音指数であり、複数のＤＵＴ１００のそれぞれに対応した入力端子１３０から測定装置１１０内部の複数の雑音指数に相当する。
【００２８】
以上の本実施形態の計測装置５によれば、複数のＤＵＴ１００の雑音指数測定を、１つのノイズソース２００で同時に実行することができる。本実施形態においては、ノイズ発生装置１０の一例として１つのノイズソース２００の信号出力を信号分配器２１０で分岐して、複数の出力信号のそれぞれを複数の出力端子１２０のそれぞれへ分配した。これに代えて、複数のノイズソース２００のそれぞれの信号出力を複数の信号分配器２１０を用いてそれぞれ分岐して、複数の出力信号のそれぞれを複数の出力端子１２０のそれぞれへ分配してもよい。
【００２９】
本実施形態においては、雑音指数の測定方法の一例として複数のＤＵＴ１００の測定を同時に実行する手順を説明したが、これに代えて計測装置５は、複数のＤＵＴ１００のそれぞれの測定を個別に実行してもよい。ノイズ発生装置１０は複数のノイズ信号出力端子１２０を持つが、それぞれのノイズ信号出力は、複数のスイッチ２４０によってそれぞれ独立にオン／オフを切り換えることができる。すなわち、計測装置５は、複数のスイッチ２４０をそれぞれ独立に切り換えて得られる測定装置１１０のそれぞれの信号をそれぞれ処理することによって、複数のＤＵＴ１００のそれぞれの雑音指数測定を個別に実行することができる。
【００３０】
図４は、本実施形態の変形例に係る試験装置４０の構成を示す。図４において、図１と同一の符号を付した部材は、図１とほぼ同様の機能および構成をとるので、以下相違点を除き説明を省略する。
【００３１】
試験装置４０は、アナログ回路、デジタル回路、メモリ、およびシステム・オン・チップ（ＳＯＣ）等のＤＵＴ１００を試験する。試験装置４０は、ＤＵＴ１００を試験するための試験パターンに基づく試験信号をＤＵＴ１００に入力して、試験信号に応じてＤＵＴ１００が出力する出力信号に基づいてＤＵＴ１００の良否を判定する。また試験装置４０は、ＤＵＴ１００の雑音指数を試験する場合、ノイズ信号をＤＵＴ１００に入力して、ノイズ信号に応じてＤＵＴ１００が出力する出力信号に基づいてＤＵＴ１００の雑音指数を算出して良否を判定する。試験装置４０は、ノイズ発生装置１０と、信号発生部４１０と、選択部４２０と、測定部４３０とを備える。
【００３２】
信号発生部４１０は、ＤＵＴ１００へ供給する複数の試験信号を発生する。信号発生部４１０は、複数の試験信号出力４４０より試験パターンに基づく試験信号をＤＵＴ１００に供給する。
【００３３】
選択部４２０は、信号発生部４１０から出力される複数の試験信号およびノイズ発生装置１０から出力される複数のノイズ出力信号の何れか選択して、ＤＵＴ１００へと供給する。選択部４２０は、試験信号およびノイズ出力信号の選択は、複数の切り換えスイッチで実行してよい。
【００３４】
測定部４３０は、ＤＵＴ１００の出力信号を受信する。測定部４３０は、試験装置４０がＤＵＴ１００の雑音指数を測定する場合、複数のデバイスのそれぞれについて、ノイズ発生装置１０の第１応答信号および第２応答信号を測定する。
【００３５】
試験装置４０は、ＤＵＴ１００の試験を実行する場合、信号発生部４１０から出力される複数の試験信号を複数のＤＵＴ１００にそれぞれ供給されるように選択部４２０を切り換え、測定部４３０のそれぞれの受信信号に基づいて複数のＤＵＴ１００の良否を判定する。試験装置４０は、ＤＵＴ１００の雑音指数を測定する場合、ノイズ発生装置１０から出力される複数のオンおよびオフ状態のノイズ信号を複数のＤＵＴ１００にそれぞれ供給されるように選択部４２０を切り換え、測定部４３０のそれぞれの第１応答信号および第２応答信号に基づいて複数のＤＵＴ１００の雑音指数を算出して良否を判定する。
【００３６】
ここで試験装置４０は、複数のそれぞれのＤＵＴ１００について試験および雑音指数測定をそれぞれ独立に実行することができる。したがって、試験装置４０が意図するプログラムに応じて、複数のＤＵＴ１００のそれぞれについて試験および雑音指数測定を同時に実行してもよい。
【００３７】
以上の本実施形態の変形例に係る試験装置４０によれば、複数のＤＵＴ１００の雑音指数測定および／または試験を、少なくとも１つのノイズソース２００でそれぞれ同時に実行することができる。
【００３８】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【００３９】
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
【符号の説明】
【００４０】
５  計測装置
１０  ノイズ発生装置、１００  ＤＵＴ、１１０  測定装置、１２０  出力端子、１３０  入力端子、２００  ノイズソース、２１０  信号分配器、２２０  増幅器、２３０  可変減衰器、２４０  スイッチ、４０  試験装置、４１０  信号発生部、４２０  選択部、４３０  測定部、４４０  試験信号出力
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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