DE112004002805T5

DE112004002805T5 - Verfahren und Gerät zum Messen von elektrischen Hochfrequenzcharakteristika einer elektronischen Vorrichtung und Verfahren zum Kalibrieren von Geräten zum Messen von elektrischen Hochfrequenzcharakteristika

Info

Publication number: DE112004002805T5
Application number: DE112004002805T
Authority: DE
Inventors: Gaku Nagaokakyo Kamitani
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2004-04-02
Filing date: 2004-12-21
Publication date: 2007-02-01
Anticipated expiration: 2024-12-22
Also published as: JP3912428B2; WO2005101035A1; DE112004002808T5; DE112004002805B4; DE112004002808B4; WO2005101034A1; WO2005101037A1; JP3912429B2; JPWO2005101035A1; JPWO2005101034A1

Abstract

Ein Verfahren zum Messen von Hochfrequenzcharakteristika einer elektronischen Vorrichtung, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:
einen Schritt eines Vorbereitens einer Übertragungsleitung, deren elektrische Charakteristika pro Längeneinheit bekannt sind, wobei die Übertragungsleitung eine Mehrzahl von Signalleitern, die mit einem Zwischenraum dazwischen angeordnet sind, und zumindest einen Masseleiter umfasst;
einen Schritt eines Verbindens der Signalleiter und des Masseleiters mit zugeordneten Messtoren einer Messvorrichtung;
einen Schritt eines Messens einer elektrischen Charakteristik in einem Verbindungszustand, bei dem jeder Signalleiter mit dem Masseleiter verbunden ist, an zumindest drei Punkten in der longitudinalen Richtung jedes Signalleiters;
einen Schritt eines Messens von elektrischen Charakteristika in einem Durchgangszustand zwischen den Signalleitern;
einen Schritt eines Erhaltens von Fehlerfaktoren eines Messsystems, das die Übertragungsleitung umfasst, auf der Basis von gemessenen Werten in dem Verbindungszustand, gemessenen Werten in dem Durchgangszustand und der elektrischen Charakteristika der Übertragungsleitung;
einen Schritt eines Schaltens der zu messenden elektronischen Vorrichtung...

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Messen von elektrischen Hochfrequenzcharakteristika einer elektronischen Vorrichtung, wie z. B. eines Filters, eines Kopplungselements, eines Balun oder dergleichen, oder einer Impedanzvorrichtung, wie z. B. eines Chipinduktors, eines Chipkondensators oder dergleichen. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zum Korrigieren eines Messfehlers beim Messen von Streukoeffizienten oder der Impedanz der elektronischen Vorrichtung unter Verwendung einer Messvorrichtung, wie z. B. eines Netzwerkanalysators oder dergleichen.
Stand der Technik
Um elektrische Hochfrequenzcharakteristika eines oberflächenbefestigten Filters, eines oberflächenbefestigten Kopplungselements oder einer Impedanzvorrichtung, wie z. B. eines Chipinduktors, unter Verwendung eines Netzwerkanalysators zu messen, wird im Allgemeinen eine planare Übertragungsleitung (wie z. B. eine Mikrostreifenleitung oder ein koplanarer Wellenleiter) mit dem Netzwerkanalysator über Koaxialkabel oder dergleichen verbunden, da es unmöglich ist, die Koaxialkabel direkt mit der elektronischen Vor richtung zu verbinden, und die elektronische Vorrichtung wird in Kontakt mit der planaren Übertragungsleitung gebracht, um eine Messung vorzunehmen. In diesem Fall ist es, um echte Werte einer Streukoeffizientenmatrix der Impedanzvorrichtung zu erhalten, die als ein Testobjekt dient, nötig, Fehlerfaktoren eines Messsystems zu identifizieren und die Effekte der Fehlerfaktoren aus den Messergebnissen zu entfernen. Dies wird als Korrektur oder Kalibrierung bezeichnet.
Bei der Messung unter Verwendung eines Netzwerkanalysators, wie es in dem Nicht-Patentdokument 1 gezeigt ist, sind TRL-(Durchgang-Reflexion-Last- bzw. Through-Reflection-Load-) Kalibrierung und SOLT- (Kurzschluss-Leerlauf-Last-Durchgang- bzw. Short-Open-Load-Through-) Kalibrierung als Techniken zum Entfernen von Fehlern des Messsystems bekannt.
Die 1 und 2 zeigen ein Messsystem, das einen Netzwerkanalysator verwendet, und jedes Fehlermodell zur Verwendung bei SOLT-Kalibrierung und TRL-Kalibrierung.
Eine elektronische Vorrichtung 1, die als ein Testobjekt dient, ist mit einer Übertragungsleitung verbunden, die an der oberen Oberfläche einer Messhalterung bzw. -anordnung 2 bereitgestellt ist. Zwei Enden der Übertragungsleitung an der Messanordnung 2 sind mit Messtoren des Netzwerkanalysators, der nicht gezeigt ist, über Koaxialkabel 3 verbunden.
Bei dem Fehlermodell der SOLT-Kalibrierung sind S_11A bis S_22A Streukoeffizienten der Übertragungsleitung einschließlich des Testobjekts, E_DF, E_RF und E_SF sind Streukoeffizienten auf einer Messtorseite, und E_LF und E_TF sind Streukoeffizienten auf der anderen Messtorseite.
Bei dem Fehlermodell der TRL-Kalibrierung sind S_11A bis S_22A Streukoeffizienten des Testobjekts, e₀₀ bis e₁₁ sind Streu koeffizienten auf einer Messtorseite, und f₀₀ bis f₁₁ sind Streukoeffizienten auf der anderen Messtorseite.
Um Fehlerfaktoren zu identifizieren, ist es nötig, zumindest drei Typen von Vorrichtungen (Standards), deren Streukoeffizienten bekannt sind, an einer Testobjektmessebene zu befestigen und Messungen vorzunehmen. Herkömmlicherweise werden oft Leerläufe, Kurzschlüsse und Abschlüsse (= 50 Ω) verwendet. Da dieses Standards in einer Koaxialumgebung implementiert werden können, ist dieses Verfahren, das als SOLT-Kalibrierung bezeichnet wird, weit verbreitet. Bei der SOLT-Kalibrierung, wie es in 3 gezeigt ist, werden drei Typen von Verbindern 4, die einen Kurzschluss (0 Ω), einen Leerlauf (∞ Ω) und einen Abschluss (50 Ω) umfassen, verwendet, und die Tore werden direkt miteinander verbunden, um einen Durchgangszustand zu erreichen.
In dem Fall der SOLT-Kalibrierung ist es jedoch sehr schwierig, diese Standards in anderen Umgebungen als der Koaxialumgebung zu implementieren, und die Standards, die zur Kalibrierung nötig sind, können nicht in der Form einer Chipvorrichtung hergestellt werden. Zum Beispiel ist eine planare Übertragungsleitung zur Verwendung beim Messen einer oberflächenbefestigten Vorrichtung anders als ein Wellenleiter oder eine Koaxialübertragungsleitung nicht in der Lage, einen zufrieden stellenden „Leerlauf" oder „Abschluss" zu erreichen, und es ist deshalb praktisch unmöglich, eine SOLT-Kalibrierung durchzuführen. Auch sind im Allgemeinen gemessene Werte, die durch Messungen erhalten werden, nicht Charakteristika des Testobjekts 1 allein, sondern sind zusammengesetzte Charakteristika des Testobjekts 1 und der Messanordnung 2, mit der das Testobjekt verbunden ist. Es ist somit unmöglich, nur Charakteristika des Testobjekts zu messen.
Die TRL-Kalibrierung verwendet anstelle von vorrichtungsförmigen Standards, die schwierig zu realisieren sind, wie es in 4 gezeigt ist, eine (Durchgangs-) Übertragungs leitung 5a, deren Tore direkt miteinander verbunden sind, eine Totalreflexions- (Reflexion = normalerweise kurzgeschlossen) Übertragungsleitung 5b und ein paar Typen von Übertragungsleitungen 5c und 5d unterschiedlicher Längen als Standards. Bezüglich der Übertragungsleitungen 5a bis 5d ist es relativ einfach, Übertragungsleitungen herzustellen, deren Streukoeffizienten bekannt sind. Auch ist es, wenn die Totalreflexion durch ein Kurschließen erreicht wird, relativ einfach, Charakteristika derselben zu schätzen. Deshalb sind nur die Übertragungsleitungen nötig, um eine Kalibrierung durchzuführen. Im Grunde ist es möglich, nur die Charakteristika des Testobjekts 1 zu messen.
Bei diesem Beispiel ist die Durchgangsübertragungsleitung 5a ein so genannter Null-Durchgang. Um das Testobjekt zu messen, wird das Testobjekt in Reihe mit der Messanordnung 2 geschaltet, deren Länge um die Länge des Testobjekts größer ist als die Durchgangsübertragungsleitung 5a, und eine Messung wird vorgenommen.
Wenn jedoch eine TRL-Kalibrierung bei einer oberflächenbefestigten Vorrichtung angewendet wird, die als ein Testobjekt dient, treten die folgenden Probleme auf.

1) Bezüglich der Übertragungsleitungen (mehrere Typen von Leitungen, Reflexion und Durchgang) 5a bis 5d, die als die Standards dienen, ist es nötig, dass alle Fehlerfaktoren, die bei Verbindungen zwischen Koaxialverbindern 3 und den Übertragungsleitungen 5a bis 5d erzeugt werden, äquivalent sind. Selbst wenn der gleiche Typ von Verbindern als die Standards verwendet wird, variieren Charakteristika der Standards jedoch in hohem Maße, wenn die Standards mit einer Messvorrichtung verbunden werden, wodurch Kalibrierungsfehler erzeugt werden. Es ist praktisch unmöglich, eine TRL-Kalibrierung in der Nähe eines Millimeterwellenbandes durchzuführen.
2) Um dieses Problem zu lösen, sind die Koaxialverbinder 3 bei den Übertragungsleitungen 5a bis 5d gemeinsam, und Koaxialanschlussstifte befinden sich in Kontakt mit den Übertragungsleitungen, die als die Standards dienen, und sind mit denselben verbunden, wodurch die Effekte von Schwankungen bei Verbindermessungen vermieden werden. Strukturell ist es jedoch schwierig, eine ausreichende Presslast an den Verbindungen sicherzustellen, und somit können die Koaxialanschlussstifte beschädigt werden. Da die Verbindungen instabil sind, wird eine Kalibrierung ebenfalls oft instabil. Je höher die Messfrequenz ist, desto dünner sind im Allgemeinen die Übertragungsleitungen und die Koaxialanschlussstifte. Abhängig von der Positionierungswiederholbarkeit derselben können Messschwankungen größer werden.
3) Da es schwierig ist, bei der Kalibrierungsoperation zu bestimmen, ob die Messung bei der Kalibrierung ordnungsgemäß durchgeführt wird, kann es zu einem Zeitverlust kommen, wie z. B. einem Fehler, z. B. einem schlechten Kontakt zur Zeit der Kalibrierung, der auf eine Messung eines Testobjekts hin erkannt wird, nachdem die zeitaufwändige Kalibrierungsoperation abgeschlossen worden ist.

Das Patentdokument 1 offenbart ein Verfahren zum Kalibrieren eines Netzwerkanalysators, der zwei Testanschlüsse aufweist, die mit einem Testobjekt über eine Streifenleitung zu verbinden sind. Das heißt, eine erste Kalibrierungsmessung wird vorgenommen, um Übertragungs- und Reflexionsparameter der Mikrostreifenleitung zu messen, deren Fortpflanzungskonstante unbekannt ist, die auf eine reflexionsfreie Art und Weise zwischen die beiden Testanschlüsse geschaltet ist. Drei weitere Kalibrierungsmessungen werden unter Verwendung der gleichen Leitung und dreier Kalibrierungsstandards vorgenommen, die mit reflexionssymmetrischen und reziproken diskontinuierlichen Objekten realisiert sind, die an drei unterschiedlichen Positionen an der Leitung angeordnet sind.
Das heißt, die drei Typen von Standards werden durch ein Verändern des Zustands der Übertragungsleitung zu drei Zuständen realisiert. Auf diese Weise werden die Standards nur einmal angeschlossen. Mit diesem Verfahren wird verglichen mit der TRL-Kalibrierung die Anzahl von Malen, die die Standards angeschlossen werden, verringert, und somit werden Messfehler bei der Kalibrierungsoperation anzahlmäßig verringert.
Bei der tatsächlichen Messung eines Testobjekts ist es jedoch notwendig, die Streifenleitung, die als der Standard verwendet wird, zu entfernen und erneut eine Streifenleitung (Anordnung bzw. Halterung) anzuschließen, mit der das Testobjekt verbunden werden kann. Es erübrigt sich zu erwähnen, dass Charakteristika eines erneut angeschlossenen Abschnitts sich verändern, was zu Messfehlern führt.
Es ist praktisch schwierig, die Streifenleitung auf eine reflexionsfreie Art und Weise zwischen die beiden Testanschlüsse zu schalten. Reflexionskoeffizienten von Abschnitten, in denen die Testanschlüsse mit der Streifenleitung verbunden sind, können Fehler verursachen.
Gemessene Werte, die durch ein Verbinden eines Testobjekts erhalten werden, sind nicht Charakteristika des Testobjekts allein, sondern sind zusammengesetzte Charakteristika des Testobjekts und der Streifenleitung, mit der das Testobjekt verbunden ist. Es ist somit unmöglich, nur die Charakteristika des Testobjekts zu messen.

Nicht-Patentdokument 1: Anmeldungszeichen 1287-9; In-Fixture Measur ements Using Vector Network Analyzers (^©1999 Hewlett-Packard Company)
Patentdokument 1: japanische ungeprüfte Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 6-34686

Offenbarung der Erfindung
Durch die Erfindung zu lösende Probleme
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Probleme bei der TRL-Kalibrierung und der SOLT-Kalibrierung zu lösen und ein hochgradig genaues Verfahren zum Messen von elektrischen Hochfrequenzcharakteristika einer elektronischen Vorrichtung zu schaffen, das nicht durch Charakteristikaschwankungen bei Verbindungen beeinflusst wird.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein hochgradig genaues Gerät zum Messen von elektrischen Hochfrequenzcharakteristika einer elektronischen Vorrichtung zu schaffen.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein hochgradig genaues Verfahren zum Kalibrieren eines Geräts zum Messen von elektrischen Hochfrequenzcharakteristika zu schaffen.
Mittel zum Lösen der Probleme
Um die vorgenannten Aufgaben zu lösen, liefert die Erfindung, wie dieselbe in Anspruch 1 dargelegt ist, ein Verfahren zum Messen von Hochfrequenzcharakteristika einer elektronischen Vorrichtung. Das Verfahren umfasst einen Schritt eines Vorbereitens einer Übertragungsleitung, deren elektrische Charakteristika pro Längeneinheit bekannt sind, wobei die Übertragungsleitung eine Mehrzahl von Signalleitern, die mit einem Zwischenraum dazwischen angeordnet sind, und zumindest einen Masseleiter umfasst; einen Schritt eines Verbindens des Signalleiters und des Masseleiters mit zugeordneten Messtoren einer Messvorrichtung; einen Schritt eines Messens einer elektrischen Charakteristik in einem Verbindungszustand, bei dem jeder Signalleiter mit dem Masseleiter verbunden ist, an zumindest drei Punkten in der longitudinalen Richtung jedes Signalleiters; einen Schritt eines Messens elektrischer Charakteristika in einem Durchgangszustand zwischen den Signalleitern; einen Schritt eines Erhaltens von Fehlerfaktoren eines Messsystems, das die Übertragungsleitung umfasst, auf der Basis von gemessenen Werten in dem Verbindungszustand, gemessenen Werten in dem Durchgangszustand und der elektrischen Charakteristika der Übertragungsleitung; einen Schritt eines Schaltens der zu messenden elektronischen Vorrichtung zwischen die Signalleiter oder zwischen die Signalleiter und den Masseleiter und eines Messens elektrischer Charakteristika; und einen Schritt eines Entfernens der Fehlerfaktoren des Messsystems von gemessenen Werten der zu messenden elektronischen Vorrichtung und eines Erhaltens echter Werte der elektrischen Charakteristika der zu messenden elektronischen Vorrichtung.
Die vorliegende Erfindung ist bei einem Verfahren, das ein Schalten eines Testobjekts in Reihe zwischen Signalleiter und einen Masseleiter einer Übertragungsleitung, die als eine Messanordnung dient, oder ein Schalten des Testobjekts zwischen die Signalleiter und den Masseleiter, ein Messen von Reflexions- und Übertragungskoeffizienten und dergleichen und ein Erhalten von elektrischen Charakteristika einschließlich Impedanz, Qualitätskoeffizient oder dergleichen auf der Basis der gemessenen Werte umfasst, eine Technik zum Entfernen von Fehlern eines Messsystems, das die Übertragungsleitung und dergleichen umfasst. Die vorliegende Erfindung basiert auf dem Wissen, dass es bei der Messung von Fehlern des Messsystems einfach ist, einen zufrieden stellenden Kurzschlusszustand der Übertragungsleitung zu erreichen.
Bei einem bevorzugten Beispiel des Kalibrierungsverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung (im Folgenden als RRRR- Kalibrierung bezeichnet) wird ein Kurzschlussstandard als ein Kalibrierungsstandard (Standard) verwendet. Der Grund hierfür liegt darin, dass, da ein Kurschlusszustand im Wesentlichen äquivalent zu einem Totalreflexionszustand ist, die Effekte von abgeschlossenen Enden der Signalleiter vermieden werden können. In dem Frequenzbereich, in dem die Übertragungsleitung, die als ein Objekt dient, im TEM-Einmodus wirksam ist, werden Charakteristika in dem Kurzschlusszustand im Wesentlichen nicht durch ein Dielektrikum beeinflusst, und es ist möglich, elektrische Charakteristika der Übertragungsleitung mit hoher Genauigkeit unter Verwendung einer Simulation eines elektromagnetischen Feldes zu schätzen.
Allgemein ist ein Parameter, der die Genauigkeit von simulierten Übertragungsleitungscharakteristika beschränkt, eine Dielektrizitätskonstante. Es wurde bestätigt, dass es nur eine vernachlässigbare Änderung der Berechnungsergebnisse der Reflexionscharakteristika in einem Kurzschlusszustand gibt, wenn die Dielektrizitätskonstante verändert wird. Es lässt sich sagen, dass kein Schaden angerichtet wird, wenn angenommen wird, dass die Simulationsergebnisse physisch echte Werte sind, die bei einer Kalibrierung zu verwenden sind. Wenn die Breite der Übertragungsleitung ausreichend kleiner ist als die Wellenlänge eines gemessenen Signals, kann davon ausgegangen werden, dass kein großer Fehler eingeführt wird, indem –1 (Reflexionskoeffizient eines idealen Kurzschlusses) als eine Kurzschlusscharakteristik verwendet wird.
Eine grober Überblick über die RRRR-Kalibrierung gemäß der vorliegenden Erfindung wird beschrieben.
Kalibrierungsschritt 1: Messung im Kurzschlusszustand
Bei der RRRR-Kalibrierung wird eine Übertragungsleitung, die eine Mehrzahl von Signalleitern umfasst, mit elektrischen Charakteristika, die in der longitudinalen Richtung einheitlich sind, an zumindest drei Punkten an der Übertragungsleitung kurzgeschlossen, wodurch Fehlerfaktoren eines Messsystems identifiziert werden. Um die Übertragungsleitung kurzzuschließen, wird z. B. ein Kurzschlussstandard zwischen jeden der Signalleiter und den Masseleiter geschaltet. Insbesondere wird der Kurzschlussstandard mit einer Testobjektmessposition verbunden, und eine Messung wird vorgenommen. Dann wird der Kurzschlussstandard mit einem Punkt verbunden, der von der Testobjektmessposition um L₁ entfernt ist, und eine Messung wird vorgenommen. Ferner wird der Kurzschlussstandard mit einem Punkt verbunden, der von der Testobjektmessposition um L₂ entfernt ist, und eine Messung wird vorgenommen. Falls die Charakteristika der Übertragungsleitung unbekannt sind, ist es nötig, dass eine weitere Messung an einem weiteren Punkt vorgenommen wird.
Der Kurzschlussstandard bezieht sich auf elektrisch kurzgeschlossene Vorrichtungen allgemein. Der Kurzschlussstandard ist nicht auf Chipvorrichtungen beschränkt und umfasst Metallstücke oder Werkzeuge. Bevorzugt weist der Kurzschlussstandard eine Kurzschlusslänge Kontakt in der longitudinalen Richtung der Übertragungsleitung auf, wie bei der Schneide eines Messers. Falls der Kurzschlussstandard ideal ist, beträgt der Reflexionskoeffizient –1 (Totalreflexion). In der Realität weist der Kurzschlussstandard jedoch eine bestimmte Menge an Induktivität auf, und es ist somit notwendig, dass die Induktivität bekannt ist. Bei einem Mikrowellenband ist es verglichen mit einem Leerlaufzustand allgemein relativ einfach, einen fast idealen Kurzschlusszustand zu erreichen. Falls eine hohe Messgenauigkeit erforderlich ist, sollte die Induktivität des Kurzschlussstandards mit einer einfachen Simulation oder dergleichen erhalten werden.
Kalibrierungsschritt 2: Messung im Durchgangszustand
Neben der Messung im Kurzschlusszustand werden Fehlerfaktoren des Messsystems in einem Durchgangszustand zwischen den Signalleitern identifiziert. Um einen Durchgangszustand zu implementieren, wird z. B. ein Durchgangschip, dessen Übertragungskoeffizienten keine Richtwirkung haben, in Reihe geschaltet. Bei der RRRR-Kalibrierung, bei der die Messung mit einem Reihenverfahren durchgeführt werden kann, ist es notwendig, die Tore miteinander zu verbinden, um einen Durchgangszustand zu erreichen. Hier müssen die Charakteristika des Durchgangschips nicht bekannt sein. Zum Beispiel kann ein Chipwiderstand, dessen Widerstandswert unbekannt ist, verwendet werden. Ein derartiger Chipwiderstand sollte jedoch keine Richtwirkung haben. Mit Ausnahme eines Isolators oder eines Zirkulators (eine spezielle Vorrichtung, die ein Magnetmaterial unter einem Gleichstrommagnetfeld verwendet) oder einer aktiven Vorrichtung, wie z. B. eines Halbleiterverstärkers, ist es unmöglich, eine Vorrichtung herzustellen, die eine Signalübertragungsrichtwirkung aufweist (Reziprozitätssatz). Somit wird diese Annahme tatsächlich automatisch erfüllt. Der Durchgangschip ist nicht auf eine Chipvorrichtung beschränkt und umfasst eine beliebige Vorrichtung, solange die Vorrichtung keine Signalübertragungsrichtwirkung aufweist.
Messschritt: Messung eines Testobjekts
Die elektrischen Charakteristika einer elektronischen Vorrichtung, die als ein Testobjekt dient, werden durch ein Schalten der elektronischen Vorrichtung in Reihe zwischen die Signalleiter der Übertragungsleitung oder ein gleichzeitiges Verbinden der elektronischen Vorrichtung in Reihe zwischen die Signalleiter und mit dem Masseleiter gemessen.
Unter Verwendung der gemessenen elektrischen Charakteristika des Testobjekts und der Fehlerfaktoren, die bei den Kalibrierungsschritten 1 und 2 erhalten werden, können echte Werte der elektrischen Charakteristika des Testobjekts berechnet werden.
Insbesondere können, wenn Messungen an vier oder mehr Punkten in dem Kurzschlusszustand durchgeführt werden, nicht nur die Fehlerfaktoren des Messsystems, sondern auch die elektrischen Charakteristika der Übertragungsleitung erhalten werden.
Bei der obigen Beschreibung werden die Signalleiter und der Masseleiter bei dem Kalibrierungsschritt kurzgeschlossen. Es ist jedoch nicht immer notwendig, die Signalleiter und den Masseleiter kurzzuschließen. Es ist nur notwendig, dass die Signalleiter mit dem Masseleiter verbunden sind, um irgendeine Art von Reflexionszustand zu erreichen.
Falls ein Kalibrierungsstandard, der Übertragungskoeffizienten aufweist, die denjenigen eines Chipwiderstands ähnlich sind, anstelle des Kurzschlussstandards verwendet wird, geht ein Teil eines Signals, das in ein Tor eintritt, durch einen Abschnitt, der sich in Kontakt mit dem Kalibrierungsstandard befindet, und wird an einem Leerlaufende des Signalleiters vollständig reflektiert, was einen Messfehler verursachen kann. Falls jedoch z. B. angenommen wird, dass 16% (–16 dB) des Eingangssignals durch den Abschnitt gehen, der sich in Kontakt mit dem Kalibrierungsstandard befindet, das Leerlaufende des Signalleiters erreichen und an dem Leerlaufende vollständig reflektiert werden, beträgt dieser Fehler bei einem Umlauf etwa –32 dB (= –16 × 2), und der Fehlerpegel beträgt etwa 2,5% des Eingangssignals. Falls deshalb ein Signal, das zu dem Leerlaufende fließt, kleiner oder gleich 16% des Eingangssignals ist, wird der Fehler sehr gering und es kann eine Genauigkeit, die zur Kalibrierung erforderlich ist, erreicht werden.
Im Gegensatz dazu kann, wenn ein Signal durch den Abschnitt geht, der sich in Kontakt mit dem Kalibrierungsstandard befindet, das größer als 16% ist, der Fehler groß sein. In einem derartigen Fall können, wie bei einer Kontakterfassung, das Tor 1 und das Tor 2 miteinander unter Verwendung eines Durchgangschips oder dergleichen verbunden werden. Ein Signal wird über den Durchgangschip zu dem Tor 2 übertragen und wird nicht vollständig an dem Leerlaufende des Signalleiters reflektiert. Somit kann der Pegel des zurückkehrenden Signals verringert werden.
Die RRRR-Kalibrierung, die auf die im Vorhergehenden beschriebene Weise implementiert ist, hat die folgenden Merkmale.

(1) Kalibrierung und Messung werden an ein und derselben Übertragungsleitung durchgeführt. Bei der TRL-Kalibrierung sind Übertragungsleitungen unterschiedlicher Läng en, die als Standards dienen, notwendig, und es ist auch notwendig, dass Verbindungen zwischen den Übertragungsleitungen und Koaxialkabeln äquivalente elektrische Charakteristika aufweisen. Bei der RRRR-Kalibrierung wird jedoch ein und dieselbe Übertragungsleitung nicht nur bei der Kalibrierung, sondern auch bei der Messung verwendet. Es ist somit unnötig, die Übertragungsleitung erneut zu verbinden, und die RRRR-Kalibrierung wird nicht durch Schwankungen der Charakteristika der Übertragungsleitung, der Verbinder und der Verbindungen beeinflusst.
(2) Nicht nur die Messung einer Zweianschlussvorrichtung kann mit einem Reihenverfahren vorgenommen werden, sondern auch die Messung einer elektronischen Vorrichtung mit zwei oder mehr Toren (elektronische Vorrichtung mit drei oder mehr Anschlüssen) kann ohne Probleme durchgeführt werden. Eine zu messende Vorrichtung ist nicht eingeschränkt. Insbesondere ist die Genauigkeit eines Messens einer elektronischen Vorrichtung mit einer Impedanz, die höher ist als die charakteristische Impedanz der Übertragungsleitung, hoch.
(3) Die Länge der Übertragungsleitung, die für die Messanordnung notwendig ist, wird durch die untere Grenze von zu messenden Frequenzen bestimmt. Um niedrige Frequenzen zu handhaben, ist eine lange Übertragungsleitung notwendig. Es ist jedoch nur eine kurze Übertragungsleitung notwendig, um hohe Frequenzen zu handhaben.
(4) Messungen zur Kalibrierung werden durch ein Durchführen der Messung unter Verwendung des Kalibrierungsstandards (z. B. des Kurzschlussstandards) an ein paar Punkten an der Übertragungsleitung und der Durchgangsmessung unter Verwendung einer geeigneten Vorrichtung vorgenommen. Die Anzahl von Punkten, an denen die Messung unter Verwendung des Kalibrierungsstandards durchgeführt wird, und wie weit dieselben von der Testobjektmessposition entfernt sind, wird durch die Messfrequenzbandbreite und die obere Frequenzgrenze bestimmt. Es ist nur notwendig, dass der Durchgangschip keine Richtwirkung aufweist, und die Streukoeffizienten des Durchgangschips können unbekannt sein.
(5) Wenn die Messung unter Verwendung des Kalibrierungsstandards an vier oder mehr Punkten an der Übertragungsleitung durchgeführt wird, können auch die Charakteristika der Übertragungsleitung erhalten werden. Falls die Charakteristika der Übertragungsleitung bekannt sind, können die Fehlerfaktoren des Messsystems durch ein Verbinden des Kalibrierungsstandards mit drei Punkten erhalten werden. Falls der Kalibrierungsstandard mit vier oder mehr Punkten verbunden wird, können nicht nur die Fehlerfaktoren des Messsys tems, sondern auch die Charakteristika der Übertragungsleitung (Dielektrizitätskonstante, Verlustkoeffizient usw.) erhalten werden. Deshalb können, selbst wenn die Dielektrizitätskonstante oder der Verlustkoeffizient eines dielektrischen Materials zur Verwendung bei der Übertragungsleitungsanordnung unbekannt ist oder selbst wenn die Charakteristika eines dielektrischen Materials bei jedem Los variieren, die Charakteristika der Übertragungsleitungsanordnung, die verwendet werden soll, genau erhalten werden, und eine hochgradig genaue Kalibrierung kann ohne Fehler durchgeführt werden. Im Allgemeinen weisen Übertragungsleitungsanordnungen bzw. -halterungen, die aus einem Grundmaterial, wie z. B. Teflon^® oder Aluminiumoxid hergestellt sind, elektrische Charakteristika auf, die nur leicht variieren, und es ist einfach, die physischen echten Werte der elektrischen Charakteristika zu erhalten. Diese Übertragungsleitungsanordnungen sind jedoch teuer. Im Gegensatz dazu sind Übertragungsleitungsanordnungen, die aus einem Grundmaterial hergestellt sind, das ein allgemeines Harz, wie z. B. ein Epoxidharz oder dergleichen, umfasst, kostengünstig. Materialcharakteristika dieser Übertragungsleitungsanordnungen variieren jedoch in hohem Maße, und die Dielektrizitätskonstante und der Verlustkoeffizient derselben variieren ebenso. In einem derartigen Fall wird der Kalibrierungsstandard mit vier oder mehr Punkten verbunden, um Übertragungsleitungscharakteristika zu erhalten. Auf diese Weise können die elektrischen Charakteristika eines Testobjekts mit hoher Genauigkeit gemessen werden, ohne durch Schwankungen bei den Übertragungsleitungscharakteristika beeinflusst zu werden.
(6) Um die Impedanz zu messen, ist es notwendig, dass die charakteristische Impedanz oder dergleichen der Übertragungsleitung bekannt ist. Wenn es nur nötig ist, Streukoeffizienten bezüglich der charakteristischen Impedanz der Übertragungsleitung zu messen, muss die charakteristische Impedanz der Übertragungsleitung nicht bekannt sein. Um jedoch die Impedanz oder dergleichen zu messen, ist es notwendig, dass die charakteristische Impedanz der Übertragungsleitung bekannt ist. Dies kann mit einem bekannten Verfahren erhalten werden, wie z. B. einem Berechnen der Impedanz mit einer Simulation oder durch ein Verwenden eines Werts, der tatsächlich mit einem Zeitbereichreflexionsverfahren gemessen wurde.

In der vorhergegangenen Beschreibung werden die Fehlerfaktoren unter Verwendung nicht nur der Messergebnisse, die in dem Kurzschlusszustand erhalten werden, sondern auch der Messergebnisse, die unter Verwendung des in Reihe geschalteten Durchgangschips erhalten werden, dessen Übertragungskoeffizienten keine Richtwirkung aufweisen, bestimmt. Falls jedoch ein Testobjekt keine Richtwirkung aufweist, kann das Testobjekt ebenfalls als ein Typ von Durchgangschip betrachtet werden. Deshalb kann auf die Messung unter Verwendung des Durchgangschips verzichtet werden, und die Fehlerfaktoren können unter Verwendung der Ergebnisse des Messens des Testobjekts und der Messergebnisse, die in dem Kurzschlusszustand erhalten werden, bestimmt werden.
In diesem Fall ist das Testobjekt nicht auf eine Vorrichtung mit zwei Anschlüssen beschränkt. Eine elektronische Vorrichtung mit drei oder mehr Anschlüssen kann verwendet werden, solange die Vorrichtung keine Richtwirkung zwischen den Toren aufweist.
Durch ein Verbinden eines geeigneten Durchgangschips mit dem Testobjektmesspunkt bei der Messung des Kurzschlussstandards kann ein schlechter Kontakt des Kurzschlussstandards durch die Größe eines Übertragungskoeffizienten erfasst werden. Das heißt, wenn aufgrund irgendwelcher Gründe ein schlechter Kontakt besteht, wird der Übertragungskoeffizient zwischen den Toren erhöht. Somit kann ein schlechter Kontakt erfasst werden. Auf diese Weise kann ein Messfehler während der Kalibrierungsprozedur erfasst werden. Es ist somit möglich, einen Zeitverlust, wie z. B. einen Kalibrierungsfehler, der nachfolgend auf die Messung des Testobjekts hin erkannt wird, zu vermeiden.
Bei der im Vorhergehenden beschriebenen Kalibrierung können Fehlerfaktoren bis zu jeder Testobjektmessposition entfernt werden. Fehler zwischen den Testobjektmesspositionen, d. h. in dem Fall von zwei Toren Fehlerfaktoren zwischen Punkten an den zwei Toren, die sich in Kontakt mit einer Testobjektelektrode befinden, werden jedoch nicht berücksichtigt. Von diesen Fehlern ist der größte Fehler eine Streukapazität zwischen den Signalleitern. Falls eine Streukapazität vorliegt, ergibt eine Messung des Testobjekts einen Wert, der die Streukapazität umfasst, was dadurch einen Fehler verursacht.
Um das Problem zu lösen, werden die elektrischen Charakteristika in einem Zustand (Leerlaufzustand) gemessen, in dem nichts mit den Signalleitern verbunden ist, und die Streuadmittanz wird aus den Messergebnissen erhalten. Durch ein mathematisches Entfernen der Effekte der Streuadmittanz von den Ergebnissen des Messens des Testobjekts können Fehler aufgrund der Streukapazität beseitigt werden, und die Charakteristikmessung kann mit höherer Genauigkeit durchgeführt werden.
Um die Signalleiter und den Masseleiter der Übertragungsleitung kurzzuschließen, wird der Kurzschlussstandard mit der Übertragungsleitung verbunden. Aufgrund hoher Frequenzen kann der Einfluss der Restinduktivität des Kurzschlussstandards jedoch groß sein, und es kann sein, dass die Signalleiter und der Masseleiter nicht ausreichend kurzgeschlossen werden (ein Signal geht von einem Tor zu dem anderen und die Totalreflexion kann nicht erreicht werden).
In diesem Fall wird es bevorzugt, dass der Kalibrierungsstandard in die Nähe (nicht in Kontakt mit) der Übertragungsleitung gebracht wird und die Streukapazität, die zwischen der Übertragungsleitung und dem Kalibrierungsstandard erzeugt wird, und die Restinduktivität des Kalibrierungsstandards sich in einem Reihenresonanzzustand befinden.
In dem Reihenresonanzzustand ist die Impedanz eines Abschnitts, der mit dem Kalibrierungsstandard verbunden ist, 0 Ω, d. h. ein idealer Kurzschlusszustand wird erreicht. In anderen Worten kann sogar bei hohen Frequenzen, wo ein zufrieden stellender Kurzschlussstandard nicht realisiert wird, der gleiche Vorteil wie derjenige des Verwendens eines zufrieden stellenden Kurzschlussstandards erreicht werden.
In dem Fall, bei dem ein Kondensator mit einer sehr geringen Kapazität als der Kalibrierungsstandard verwendet wird, kann der Kondensator in Kontakt mit der Übertragungsleitung gebracht werden (vollständig verbunden), um eine Reihenresonanz zu erzeugen.
Es wird bevorzugt, als die Übertragungsleitung der vorliegenden Erfindung eine Übertragungsleitung zu verwenden, die Signalleiter und einen Masseleiter umfasst, die auf der gleichen Ebene angeordnet sind. Auf diese Weise können, wenn eine Kalibrierung unter Verwendung eines Kalibrierungsstandards oder eine Messung unter Verwendung eines Testobjekts durchgeführt wird, der Kalibrierungsstandard oder das Testobjekt ohne Weiteres gleichzeitig mit den Signalleitern und dem Masseleiter verbunden werden. Da der Kalibrierungsstandard oder das Testobjekt zum Zeitpunkt der Kalibrierung oder der Messung vertikal gegen die Übertragungsleitung gepresst werden können, kann eine ausreichende Presslast ohne Weiteres sichergestellt werden, und somit wird der Kontakt ohne Weiteres stabil.
Insbesondere können ein koplanarer Wellenleiter oder eine Schlitzleitung als die Übertragungsleitung verwendet werden. Der koplanare Wellenleiter umfasst Signalleiter und Masseleiter mit den Signalleitern dazwischen, und die Signalleiter und die Masseleiter sind auf der gleichen Ebene angeordnet. Der koplanare Wellenleiter ist für die Messung von Hochfrequenzcharakteristika bis zu 10 GHz geeignet.
Im Gegensatz dazu umfasst die Schlitzleitung Signalleiter und einen Masseleiter, die auf der gleichen Ebene mit einem Zwischenraum dazwischen angeordnet sind. Die Schlitzleitung ist zur Messung von Hochfrequenzcharakteristika bei 10 GHz oder höher geeignet.
Es wird bevorzugt, dass der Kalibrierungsstandard mit Positionen verbunden ist, bei denen die Phasendifferenz zwischen den Positionen zwischen 70° und 145° liegt.
Um eine hochgradig genaue Kalibrierung durchzuführen, wird es bevorzugt, dass Teile von Kalibrierungsdaten so weit wie möglich voneinander entfernt sind. Bei der RRRR-Kalibrierung, bei der unterschiedliche Teile von Kalibrierungsdaten abhängig von der Reflexionsphase basierend auf dem Kalibrierungsstandard erhalten werden, beträgt die Phasendifferenz zwischen den Positionen, an denen der Kalibrierungsstandard angeschlossen wird, bevorzugt zum Zweck der Kalibrierung zwischen 70° und 145°, um die Kalibrierungsgenauigkeit zu verbessern. Wenn die Phasendifferenz zwischen den Verbindungspositionen eingestellt wird, wie es im Vorhergehenden beschrieben ist, wird der Frequenzbereich, der durch ein Paar von Kalibrierungsstandards gehandhabt werden kann, ziemlich eng, obwohl die Kalibrierungsgenauigkeit hoch wird. Wenn jedoch das Einstellen der Positionen, an denen der Kalibrierungsstandard angeschlossen wird, sehr einfach ist, und wenn die gemessenen Daten bei der Kalibrierung zur vollen Verwendung gebracht werden, wird die Anzahl von Malen, die der Kalibrierungsstandard gemessen wird, nicht in hohem Maße erhöht, sogar in dem Fall einer Breitbandmessung, was somit kein praktisches Problem darstellt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Diagramm, das ein Messsystem, das einen bekannten Netzwerkanalysator verwendet, und ein Fehlermodell einer SOLT-Kalibrierung zeigt.
2 ist ein Diagramm, das ein Messsystem, das einen bekannten Netzwerkanalysator verwendet, und ein Fehlermodell einer TRL-Kalibrierung zeigt.
3 ist ein Diagramm, das eine SOLT-Kalibrierung zeigt.
4 ist ein Diagramm, das eine TRL-Kalibrierung zeigt.
5 ist eine Grundrissansicht eines Geräts zum Messen von elektrischen Hochfrequenzcharakteristika, die ein Beispiel einer RRRR-Kalibrierung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
6 ist eine Vorderansicht des Geräts zum Messen von elektrischen Hochfrequenzcharakteristika bei der Kalibrierung, die in 5 gezeigt ist.
7 ist eine Grundrissansicht des Geräts zum Messen von elektrischen Hochfrequenzcharakte ristika bei einer Durchgangsmessung gemäß der vorliegenden Erfindung.
8 ist ein Diagramm eines Fehlermodells zur Verwendung bei der RRRR-Kalibrierung gemäß der vorliegenden Erfindung.
9 umfasst Grundrissansichten des Geräts zum Messen von elektrischen Hochfrequenzcharakteristika gemäß der vorliegenden Erfindung, das ein Testobjekt misst.
10 ist ein Flussdiagramm eines Beispiels der RRRR-Kalibrierung gemäß der vorliegenden Erfindung.
11 ist ein Flussdiagramm eines weiteren Beispiels der RRRR-Kalibrierung gemäß der vorliegenden Erfindung.
12 ist eine Ansicht, die die Effekte einer Streukapazität zeigt, die zwischen Übertragungsleitungen erzeugt wird.
13 ist ein Diagramm von Hochfrequenzcharakteristika eines Chipinduktors, die unter Verwendung der RRRR-Kalibrierung gemäß der vorliegenden Erfindung gemessen werden.
14 ist eine Grundrissansicht des Geräts zum Messen von elektrischen Hochfrequenzcharakteristika, die ein weiteres Beispiel der RRRR-Kalibrierung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
15 umfasst Ansichten, die Beispiele zeigen, bei denen eine Reihenresonanz zwischen ei nem Kalibrierungsstandard und einer Übertragungsleitung erzeugt wird.
16 ist eine Grundrissansicht, die ein Beispiel für eine Übertragungsleitung mit drei Toren zeigt.
17 ist eine Grundrissansicht eines Beispiels, bei dem eine Schlitzleitung als eine Übertragungsleitung verwendet wird.
Beste Ausführungsart der Erfindung
Im Folgenden wird eine RRRR-Kalibrierung gemäß der vorliegenden Erfindung speziell unter Bezugnahme auf Ausführungsbeispiele beschrieben.
Ausführungsbeispiel 1
Die 5 bis 9 zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung.
- Kalibrierungsstandard bei RRRR-Kalibrierung -
Bei der RRRR-Kalibrierung ist ein zu messender Kalibrierungsstandard in allen Fällen ein Kurzschlussstandard 10, und eine Messanordnung bzw. -halterung 11 (Übertragungsleitung 12), die verwendet werden soll, ist in allen Fällen die gleiche Anordnung.
Wie es in 5 gezeigt ist, werden Messungen an drei oder mehr Punkten an der Übertragungsleitung 12 durchgeführt, die an der Messanordnung 11 angeordnet ist. Bei diesem Beispiel wird eine Kalibrierung beschrieben, die auf der Seite eines Tors 1 (Verbinder 11a) durchgeführt wird. Die gleiche Operation muss jedoch auf der Seite eines Tors 2 (Verbinder 11b) durchgeführt werden.
Hier ist eine Beschreibung gegeben, die als ein Beispiel einen koplanaren Wellenleiter verwendet, der als die Messanordnung 11 dient. Die Messanordnung 11 umfasst, wie es in den 5 und 6 gezeigt ist, zwei Signalleiter 12a und 12b, die auf einer geraden Linie auf der oberen Oberfläche einer Anordnungs- bzw. Halterungsplatine 11c angeordnet sind. Es gibt einen Zwischenraum zwischen ersten Enden der zwei Signalleiter 12a und 12b, und zweite Enden der zwei Signalleiter 12a und 12b sind mit den Verbindern 11a bzw. 11b verbunden. Masseleiter 12c weisen die Signalleiter 12a und 12b in der Breiterichtung dazwischen, mit einem Zwischenraum dazwischen, auf, und die Signalleiter 12a und 12b und die Masseleiter 12c sind auf der gleichen Ebene an der Anordnungsplatine 11c angeordnet. Ein Masseleiter 12d ist an der Rückoberfläche der Anordnungsplatine 11a angeordnet. Die Verbinder 11a und 11b sind mit Koaxialkabeln 14 und mit Messtoren 21 bis 24 eines Netzwerkanalysators 20 verbunden, der ein Beispiel für eine Messvorrichtung ist. Signalleitungen 14a der Koaxialkabel 14 werden durch Löten, Schweißen oder dergleichen an den Signalleitern 12a und 12b befestigt, um Verbindungsschwankungen zu beseitigen. Die Messtore 21 und 24 sind über die Koaxialkabel 14 mit den Signalleitern 12a und 12b verbunden, und die Messtore 22 und 23 sind mit den Masseleitern 12b verbunden.
Wie es in 6 gezeigt ist, sind eine Drückvorrichtung 15 zum Pressen des Kurzschlussstandards 10 gegen die Übertragungsleitung 12 und ein Mechanismus 16 zum Ermöglichen, dass sich die Drückvorrichtung 15 frei entlang der Übertragungsleitung 12 bewegt, über der Messanordnung 11 bereitgestellt. Ein messerschneidenförmiger Leiter, der an der Spitze der isolierenden Drückvorrichtung 15 befestigt ist, wird als der Kurzschlussstandard 10 verwendet.
- Verbindung und Messung des Kurzschlussstandards -
Der Kurzschlussstandard 10 wird mit einem Punkt verbunden, an dem eine erste Elektrode angeschlossen ist, um ein Testobjekt zu messen (Messpunkt 1 in 5: P1, im Folgenden als ein „Testobjektmesspunkt" bezeichnet), und danach wird eine Messung vorgenommen, wobei S_11M1 das Messergebnis ist. Es sei Γ_A ₁ ein echter Wert eines Reflexionskoeffizienten an dem Messpunkt. Γ_A ₁ ist ein echter Wert des Kurzschlussstandards. Wenn die Größe des Kurzschlussstandards 10 in der longitudinalen Richtung der Übertragungsleitung 12 ausreichend kleiner als die Wellenlänge eines gemessenen Signals ist, wird Γ_A ₁ auf –1 gesetzt. Ansonsten sollte ein geschätzter Wert des echten Werts durch eine Simulation oder dergleichen erhalten werden.
Dann wird der Kurzschlussstandard 10 mit einer Position an dem Signalleiter 12a verbunden, die von dem Testobjektmesspunkt um L₁ zu dem Tor 1 hin entfernt ist (Messpunkt 2: P2), und danach wird eine Messung vorgenommen, wobei S₁₁ _M2 das Messergebnis ist. In diesem Fall ist Γ_A ₁ der echte Wert des Reflexionskoeffizienten des Kurzschlussstandards 10 an dem Messpunkt 2. Der Testobjektmesspunkt sei eine Referenzebene, der echte Wert des Reflexionskoeffizienten wird umgewandelt, wie es in Gleichung 1 gezeigt ist. Da eine elektromagnetische Welle, die in das Tor 1 eintritt, durch den Kurzschlussstandard 10 vollständig reflektiert wird, ist die Entfernung der Welle, die durch die Übertragungsleitung übertragen wird, bei einem Umlauf um 2L₁ kürzer als diejenige in dem Fall, bei dem der Kurzschlussstandard 10 mit dem Testobjektmesspunkt verbunden ist. Hier ist α der Übertragungsgrad [U/mm] der Übertragungsleitung pro Längeneinheit, β ist eine Phasenkonstante [rad/mm] der Übertragungsleitung, und Γ_A2 ist der echte Wert des Kurzschlussstandards 10, der mit dem Messpunkt 2 verbunden ist, bezüglich des Testobjektmesspunkts, der als die Referenzebene dient:
[Gleichung 1]
Fortlaufend wird der Kurzschlussstandard 10 mit einer Position an dem Signalleiter 12a verbunden, die von dem Testobjektmesspunkt um L₂ zu dem Tor 1 hin entfernt ist (Messpunkt 3: P3), und danach wird eine Messung vorgenommen, wobei S_11M3 das Messergebnis ist. Wie bei dem Fall von Messpunkt 2 sei der Testobjektmesspunkt die Referenzebene, der echte Wert des Reflexionskoeffizienten wird als Gleichung 2 ausgedrückt:
[Gleichung 2]
In den Gleichungen 1 und 2 können, wie es sich aus der Tatsache ergibt, dass der Übertragungsgrad der Übertragungsleitung in Termen negativer Potenz ausgedrückt ist, Γ_A ₂ und Γ_A3 eins überschreiten. Normalerweise gibt es keinen Kurzschlussstandard, dessen Reflexionskoeffizient 1 überschreitet. Der obige Zustand wird jedoch erzeugt, weil der Testobjektmesspunkt in den Gleichungen 1 und 2 als die Referenzebene dient, und dies ist nicht anormal.
Wenn die Übertragungsleitungscharakteristika α und β unbekannt sind, wird eine weitere Messung vorgenommen, indem der Kurzschlussstandard 10 mit einer Position an der Übertragungsleitung verbunden wird, die von dem Messpunkt 1 um L₃ zu dem Tor 1 hin entfernt ist (Messpunkt 4: P4), wobei S_11M4 das Messergebnis ist. Wie in dem Fall des Messpunktes 2 sei der Messpunkt 1 die Referenzebene, der echte Wert Γ_A4 des Reflexionskoeffizienten an dem Messpunkt 4 wird als Gleichung 3 ausgedrückt:
[Gleichung 3]
Hier sei, wie in der folgenden Gleichung, ξ eine Gleichung, die α und β umfasst, wobei ξ physikalisch einen Übertragungskoeffizienten der Übertragungsleitung pro Längeneinheit darstellt: ξ = α–2 exp(j2β) [Gleichung 4]
Unter Verwendung von Gleichung 4 können die Gleichungen 1 bis 3 jeweils als Gleichungen 5 bis 7 umgeschrieben werden: ΓA2 = ΓA1ξ [Gleichung 5] ΓA3 = ΓA1ξ [Gleichung 6] ΓA4 = ΓA1ξ [Gleichung 7]
Wie es im Vorhergehenden beschrieben wurde, können, wenn die Übertragungsleitungscharakteristika ξ unbekannt sind, nicht nur Fehlerkoeffizienten, sondern auch die Übertragungsleitungscharakteristika ξ durch ein Kurzschließen der Übertragungsleitung an vier Punkten unter Verwendung des Kurzschlussstandards erhalten werden.
Die Übertragungsleitungscharakteristika ξ umfassen zwei unbekannte Werte, nämlich den Übertragungsgrad α und den Phasenkoeffizienten β. Da die Übertragungsleitungscharakte ristika ξ durch eine komplexe Zahl dargestellt werden, bei der ein Teil einer reellen Zahl dem Übertragungsgrad α entspricht und ein Teil einer imaginären Zahl dem Phasenkoeffizienten β entspricht, können die Übertragungsleitungscharakteristika ξ als ein unbekannter Wert erhalten werden.
Wegen der nachfolgenden Berechnungen wird es bevorzugt, dass die Entfernungen L₁, L₂ und L₃ von der Testobjektmessposition zum Messen des Kurzschlussstandards eine der folgenden Beziehungen erfüllen: L1:L2:L3 = 1:2:3 L1:L2:L3 = 1:2:4
Wenn die Entfernungen L₁, L₂ und L₃ eine der oben genannten Beziehungen erfüllen, können die Übertragungsleitungscharakteristika explizit unter Verwendung der folgenden Gleichung berechnet werden. Wenn die Entfernungen L₁, L₂ und L₃ keine der oben genannten Beziehungen erfüllen, können die Übertragungsleitungscharakteristika nicht unter Verwendung der folgenden Gleichung berechnet werden, und es ist somit notwendig, die Übertragungsleitungscharakteristika durch iterative Berechnungen oder dergleichen zu erhalten.
Wenn die Positionen L₁, L₂ und L₃ zum Messen des Kurzschlussstandards die Beziehung L₁:L₂:L₃ = 1:2:3 erfüllen, kann ξ unter Verwendung von Gleichung 8 erhalten werden:
[Gleichung 8]
Im Gegensatz dazu kann, wenn die Positionen L₁, L₂ und L₃ die Beziehung L₁:L₂:L₃ = 1:2:4 erfüllen, ξ unter Verwendung von Gleichung 9 erhalten werden:
[Gleichung 9]
Wenn das Verhältnis von L₁:L₂:L₃ keine der oben genannten Bedingungen erfüllt, wird eine Gleichung zum Erhalten von ξ nicht explizit abgeleitet. In einem derartigen Fall kann bei Bedarf eine ähnliche Gleichung abgeleitet werden, oder ξ kann durch iterative Berechnungen erhalten werden.
Wenn ξ durch Gleichung 8 oder 9 erhalten wird, können die Werte Γ_A2 und Γ_A3 durch die Gleichungen 5 und 6 berechnet werden. Somit können die Fehlerkoeffizienten erfolgreich erhalten werden, was nachfolgend beschrieben ist.
- Verbindung und Messung eines Durchgangschips -
Dann wird eine Messung in einem Durchgangszustand (Tore sind direkt miteinander verbunden) vorgenommen, wie es in 7 gezeigt ist. Eine Vorrichtung, die zum Herstellen einer Verbindung zwischen den Toren geeignet ist (im Folgenden als ein Durchgangschip bezeichnet), 13, wird in Reihe zwischen die Signalleiter 12a und 12b geschaltet. Gemessene Werte sind derart, dass S_11MT und S_22MT Reflexionskoeffizienten sind, und S_21MT und S_12MT Übertragungskoeffizienten sind. Wie es nachfolgend beschrieben wird, müssen die elektrischen Charakteristika des Durchgangschips 13 nicht bekannt sein. Zum Beispiel kann ein Chipwiderstand, dessen Widerstandswert unbekannt ist, als der Durchgangschip 13 dienen. Die Übertragungskoeffizienten des Durchgangschips 13 sollten jedoch keine Richtwirkung haben. Da die Übertragungskoeffizienten auf der Basis des Reziprozitätssatzes keine Richtwirkung haben, außer es wird ein spezielles Material, wie z. B. ein Ferrit unter dem Gleichstrommagnetfeld, verwendet, wird diese Bedingung normalerweise automatisch erfüllt.
- Berechnung von Fehlerkoeffizienten eines Fehlermodells einer RRRR-Kalibrierung -
8 zeigt ein Fehlermodell einer RRRR-Kalibrierung. Dies ist nicht besonders neuartig und ist das gleiche wie ein Fehlermodell, das bei der TRL-Kalibrierung verwendet wird. In dem Diagramm sind S₁₁ _M und S₂ _1M geschätzte Werte eines Reflexionskoeffizienten bzw. eines Übertragungskoeffizienten, und S_11A, S₂₁ _A und dergleichen sind echte Werte von Streukoeffizienten eines Testobjekts. Es gibt acht Fehlerkoeffizienten E_XX und F_XX. Da die Streukoeffizientenmessung die Verhältnismessung ist, müssen nur sieben Fehlerfaktoren definiert werden. Insbesondere sei E₂₁ = 1.
Auf der Basis der Messergebnisse, die durch ein Verbinden des Kurzschlussstandards 10 auf die im Vorhergehenden beschriebene Weise erhalten werden, müssen die Fehlerkoeffizienten in 8 erhalten werden. Zuerst werden E₁₁, E₁₂, E₂₂, F₁₁, (F₂₁·F₁₂) und F₂₂ unter Verwendung der folgenden Gleichungen berechnet. Da F_XX das gleiche ist wie E_XX, wird nur E_XX beschrieben. Bei dieser Stufe kann das Produkt (F₂ ₁·F₁₂) der Fehlerkoeffizienten F₂₁ und F₁₂ erhalten werden, obwohl die Fehlerkoeffizienten F₂ ₁ und F₁₂ nicht einzeln erhalten werden können, wobei D₁ eine Zwischenvariable ist:
[Gleichung 10]
Dann werden die Messergebnisse S_21MT und S_12MT der Übertragungskoeffizienten des Durchgangschips in der Vorwärts- und Rückwärtsrichtung unter Verwendung der Fehlerfaktoren in 8 als die folgenden Gleichungen ausgedrückt. Momentan seien S_11A, S_21A, S_12A und S_22A echte Werte der Streukoeffizienten des Durchgangschips:
[Gleichung 11]
Das Verhältnis zwischen S_21MT und S_12MT wird erörtert. Die Gleichungen 11 werden zu der folgenden Gleichung vereinfacht, indem der Tatsache Aufmerksamkeit geschenkt wird, dass die Übertragungskoeffizienten des Durchgangschips in der Vorwärts- und Rückwärtsrichtung äquivalent sind (S_21A = S_12A). Es sei darauf hingewiesen, dass alle Streukoeffizienten S_11A, S_21A, S₁₂ _A und S_22A des Durchgangschips durch Teilung verschwinden. Das heißt, selbst wenn die echten Werte der Streukoeffizienten des Durchgangschips unbekannt sind, wird, wenn der Durchgangschip keine Richtwirkung hat, die Beziehung zwischen den Fehlerkoeffizienten durch das Verhältnis zwischen S_21MT und S_12MT (wobei es sich um messbare Werte handelt) bestimmt.
[Gleichung 12]
Alle Fehlerkoeffizienten können auf der Basis der Gleichungen 10 und 12 bestimmt werden:
[Gleichung 13]
Alle Fehlerkoeffizienten werden auf die im Vorhergehenden beschriebene Weise bestimmt. Die vorangegangene Erörterung basiert auf dem Fall, bei dem ein Signal von dem Tor 1 an das Tor 2 angelegt wird (Vorwärtsrichtung). Im Fall der Rückwärtsrichtung können die Fehlerkoeffizienten durch ein Setzen von F₂₁ = 1 anstelle von E₂ ₁ = 1 abgeleitet werden.
- Messung eines Testobjekts und RRRR-Kalibrierung -
Wenn die Fehlerkoeffizienten erhalten sind, wird ein Testobjekt 17 mit der Übertragungsleitung 12 verbunden, und Charakteristika des Testobjekts 17 werden gemessen. Zum Beispiel wird das Testobjekt 17 unter Verwendung einer Chipbefestigungsvorrichtung oder dergleichen angezogen, um das Testobjekt 17 in Kontakt mit der Testobjektmessposition an der Übertragungsleitung 12 zu bringen, und die elektri schen Charakteristika (S_11M, S_21M, S_12M und S_22M) werden gemessen. Wenn das Testobjekt 17 zwei Anschlüsse aufweist, wie es in Abschnitt (a) von 9 gezeigt ist, wird das Testobjekt 17 in Reihe zwischen die Signalleiter 12a und 12b geschaltet. Wenn das Testobjekt 17 drei Anschlüsse oder vier Anschlüsse aufweist, wie es in Abschnitt (b) von 9 gezeigt ist, wird das Testobjekt 17 zwischen die Signalleiter 12a und 12b und die Masseleiter 12c geschaltet. Somit ist das Messverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung nicht nur bei einer elektronischen Zwei-Anschluss-Vorrichtung anwendbar, sondern auch bei einer elektronischen Vorrichtung, wie z. B. einem Filter, mit drei oder mehr Anschlüssen.
Da das Fehlermodell einer RRRR-Kalibrierung das gleiche ist wie dasjenige einer TRL-Kalibrierung, können die Effekte von Fehlern aus den tatsächlichen Ergebnissen des Messens des Testobjekts entfernt werden, indem Berechnungen durchgeführt werden, die denjenigen bei einer TRL-Kalibrierung ähnlich sind. Gleichungen zum Entfernen der Effekte von Fehlern sind im Folgenden gegeben. Um die Effekte von Fehlerfaktoren zu entfernen, sind diese Gleichungen Berechnungen, die auf den Reflexionskoeffizienten in dem Fall einer Zwei-Tor-Messung basieren. Alternativ dazu können Berechnungen auf den Ausgangssignalen von vier Empfängern des Netzwerkanalysators basieren. In dem Fall von drei oder mehr Toren können Gleichungen, die diesen Gleichungen ähnlich sind, verwendet werden, oder die Effekte von Fehlerfaktoren können mit einer Schaltungssimulationstechnik entfernt werden. Kurz gesagt kann eine beliebige bekannte Technik ausgewählt werden. Bei den Gleichungen 14 ist D₂ eine Zwischenvariable.
[Gleichung 14]
10 ist ein Flussdiagramm eines Beispiels für ein RRRR-Kalibrierungsverfahren.
Wenn die Kalibrierung beginnt, wird eine Messvorrichtung über Koaxialkabel mit einer Messanordnung verbunden (Schritt S1). Dann werden der Signalleiter 12a und die Masseleiter 12c durch den Kurzschlussstandard 10 an einer ersten Position kurzgeschlossen, wobei es sich um das Leerlaufende des Signalleiters 12a handelt (Schritt S2). Die erste Position kann sich in der Nähe der Testobjektmessposition oder einer anderen Position befinden. Während der Kurzschlussstandard 10 verbunden ist, wird der Reflexionskoeffizient (S_11M1) auf der Seite von Tor 1 gemessen (Schritt S3).
Dann werden der Signalleiter 12a und die Masseleiter 12c durch den Kurzschlussstandard 10 an einer zweiten Position kurzgeschlossen (Schritt S4), und der Reflexionskoeffizient (S_11M2) auf der Seite von Tor 1 wird gemessen (Schritt S5). Dann werden der Signalleiter 12a und die Masseleiter 12c durch den Kurzschlussstandard 10 an einer dritten Position kurzgeschlossen (Schritt S6), und der Reflexionskoeffizient (S_11M3) auf der Seite von Tor 1 wird gemessen (Schritt S7). Falls die Übertragungsleitungscharakteristika unbekannt sind, werden der Signalleiter 12a und die Masseleiter 12c erneut durch den Kurzschlussstandard 10 an einer vierten Position kurzgeschlossen (Schritt S8), und der Reflexionskoeffizient (S_11M4) auf der Seite von Tor 1 wird gemessen (Schritt S9). Auf der Basis der Reflexionskoeffizienten werden die Übertragungsleitungscharakteristika ξ auf der Seite von Tor 1 berechnet (Schritt S10). Wenn die Übertra gungsleitungscharakteristika ξ bekannt sind, sind die Schritte S8 bis S10 unnötig.
Dann werden der andere Signalleiter 12b und die Masseleiter 12c durch den Kurzschlussstandard 10 an einer fünften Position kurzgeschlossen, wobei es sich um das Leerlaufende des Signalleiters 12b handelt (Schritt S11). Die fünfte Position kann sich in der Nähe der Testobjektmessposition oder einer anderen Position befinden. Während der Kurzschlussstandard 10 verbunden ist, wird der Reflexionskoeffizient (S_22M1) auf der Seite von Tor 2 gemessen (Schritt S12).
Dann werden der Signalleiter 12b und die Masseleiter 12c durch den Kurzschlussstandard 10 an einer sechsten Position kurzgeschlossen (Schritt S13), und der Reflexionskoeffizient (S_22M2) auf der Seite von Tor 2 wird gemessen (Schritt S14). Dann werden der Signalleiter 12b und die Masseleiter 12c durch den Kurzschlussstandard 10 an einer siebten Position kurzgeschlossen (Schritt S15), und der Reflexionskoeffizient (S_22M3) auf der Seite von Tor 2 wird gemessen (Schritt S16). Falls die Übertragungsleitungscharakteristika unbekannt sind, werden der Signalleiter 12b und die Masseleiter 12c durch den Kurzschlussstandard 10 an einer achten Position erneut kurzgeschlossen (Schritt S17), und der Reflexionskoeffizient (S_22M4) auf der Seite von Tor 2 wird gemessen (Schritt S18). Auf der Basis der Reflexionskoeffizienten werden die Übertragungsleitungscharakteristika ξ auf der Seite von Tor 2 berechnet (Schritt S19). Wenn die Übertragungsleitungscharakteristika ξ bekannt sind, sind die Schritte S17 bis S19 unnötig.
Dann wird der Durchgangschip 13 in Reihe zwischen die Signalleiter 12a und 12b geschaltet (Schritt S20), und die Übertragungskoeffizienten (S_21MT und S_12MT) werden gemessen (Schritt S21).
Danach werden die Fehlerkoeffizienten unter Verwendung der gemessenen Reflexionskoeffizienten, Übertragungskoeffizienten und Übertragungsleitungscharakteristika ξ und unter Verwendung der Gleichungen 10 bis 13 berechnet (Schritt S22).
Nachdem die Fehlerkoeffizienten berechnet worden sind, wird das Testobjekt mit der Messanordnung verbunden (Schritt S23), und die Reflexionskoeffizienten und die Übertragungskoeffizienten (S_11M, S_21M, S_12M und S_22M) des Testobjekts in der Vorwärts- und Rückwärtsrichtung werden gemessen (Schritt S24). Dann werden die Effekte von Fehlern unter Verwendung der Gleichungen 14 aus den gemessenen Werten entfernt (Schritt S25), und die Ergebnisse mit entferntem Fehler (echte Werte des Testobjekts) werden an einer Anzeige angezeigt, und das Testobjekt wird ausgewählt (Schritt S26). Danach werden die Schritte S23 bis S26 wiederholt, bis die Messung aller Testobjekte abgeschlossen ist (Schritt S27). Wenn die Messung aller Testobjekte abgeschlossen ist, endet die RRRR-Kalibrierung.
Wenn ein schlechter Kontakt zwischen dem Kurzschlussstandard 10 und der Übertragungsleitung 12 auf eine Verbindung des Kurzschlussstandards 10 hin besteht, wird ein falscher Reflexionskoeffizient gemessen. Wenn eine Messung vorgenommen wird, ohne dass bekannt ist, dass ein schlechter Kontakt besteht, kann es zu Zeitverlust kommen, wie z. B. einem Kalibrierungsfehler, der nachfolgend auf die Messung des Testobjekts hin erkannt wird.
11 ist ein Flussdiagramm eines zusätzlichen Schritts in dem Prozess des Ableitens der Fehlerkoeffizienten in 10 zum Erfassen eines schlechten Kontakts auf der Basis des Übertragungskoeffizienten. Obwohl hier nur eine Erfassung eines schlechten Kontakts an der ersten Position gezeigt ist, wird die ähnliche Verarbeitung an den anderen Positionen durchgeführt.
Zuerst wird die Messvorrichtung über die Koaxialkabel mit der Messanordnung verbunden (Schritt S1). Dann werden der Signalleiter 12a und die Masseleiter 12c durch den Kurzschlussstandard 10 an der ersten Position kurzgeschlossen (Schritt S2), und gleichzeitig wird der Durchgangschip 13 zwischen die Signalleiter 12a und 12b geschaltet (Schritt S30). Während der Kurzschlussstandard 10 und der Durchgangschip 13 gleichzeitig verbunden sind, werden der Reflexionskoeffizient (S_11M1) und der Übertragungskoeffizient (S_21M1) auf der Seite von Tor 1 gemessen (Schritt S31). Es wird bestimmt, ob der gemessene Übertragungskoeffizient ausreichend klein ist (Schritt S32). Falls der Übertragungskoeffizient nicht ausreichend klein ist, wird bestimmt, dass ein schlechter Kontakt besteht, und die Verarbeitung von Schritt S2 an wird erneut wiederholt. Im Gegensatz dazu wird, wenn der Übertragungskoeffizient ausreichend klein ist, bestimmt, dass der Kontakt zufrieden stellend ist, und eine Messung wird an der zweiten Position vorgenommen.
Wie es im Vorhergehenden beschrieben ist, tritt eine Totalreflexion auf, wenn sich der Kurzschlussstandard 10 in ordnungsgemäßem Kontakt befindet. Somit ist der Übertragungskoeffizient zwischen den Toren der Anordnung bzw. Halterung sehr klein. Wenn jedoch ein schlechter Kontakt zwischen dem Kurzschlussstandard 10 und der Übertragungsleitung 12 besteht, wird der Übertragungskoeffizient zwischen den Toren groß. Unter Verwendung einer Übertragungskoeffizientendifferenz kann ein schlechter Kontakt ohne Weiteres erfasst werden.
Da ein Messfehler während der Kalibrierungsprozedur erfasst werden kann, ist es möglich, einen Zeitverlust zu vermeiden, wie z. B. einen Kalibrierungsfehler, der nachfolgend auf die Messung des Testobjekts hin erkannt wird.
Eine Beschreibung der Art und Weise, auf die die Positionen ausgewählt werden, an denen der Kurzschlussstandard 10 gemessen wird, wird gegeben.
Zum Beispiel wird angenommen, dass der Kurzschlussstandard 10 an dem Testobjektmesspunkt an der Übertragungsleitung 12 und an einem Punkt, der 5 mm von dem Testobjektmesspunkt entfernt ist, gemessen wird. Falls die Übertragungsleitung 12 einen geringen Verlust aufweist, ist der einzige Unterschied zwischen den Messergebnissen an den zwei Punkten die Phase. Die Wellenlänge sei 30 mm (die Wellenlänge einer elektromagnetischen 1-GHz-Welle in einem Vakuum), eine Differenz von 5 mm bei der Position entspricht einer Differenz von 10 mm bei der Position in einem Umlauf. Somit wird erwartet, dass die gemessenen Daten eine Phasendifferenz von (10 mm ⁒ 30 mm) × 360° = 120° aufweisen. Beträgt die Wellenlänge jedoch 10 mm (die Wellenlänge einer elektromagnetischen 3-GHz-Welle in einem Vakuum), erzeugt die gleiche Differenz von 10 mm bei der Position bei einem Umlauf eine Phasendifferenz von 10mm ⁒ 10mm × 360° = 360°, und somit liegt keine Phasendifferenz vor. Bei einer Differenz von 5 mm bei der Position kann eine Kalibrierung bei der Frequenz der 10-mm-Wellenlänge nicht ordnungsgemäß durchgeführt werden.
Um eine hochgradig genaue Kalibrierung durchzuführen, wird es bevorzugt, dass Teile der Kalibrierungsdaten so weit wie möglich voneinander entfernt sind. Bei der RRRR-Kalibrierung, bei der unterschiedliche Teile von Kalibrierungsdaten abhängig von der Reflexionsphase basierend auf dem Kurzschlussstandard erhalten werden, wird es bevorzugt, die Bedingung zu übernehmen, bei der die Phasendifferenz zwischen den Positionen, an denen der Kurzschlussstandard angeschlossen wird, zwischen 70° und 145° beträgt.
Je größer die Phasendifferenz zwischen den Kalibrierungsstandards ist, desto höher ist die Genauigkeit der Kalibrierung. Der Frequenzbereich, der durch ein Paar von Kalib rierungsstandards gehandhabt werden kann, wird jedoch eng, und es wird somit notwendig, viele Kalibrierungsstandards zu messen, um eine Breitbandmessung durchzuführen. In dem Fall einer TRL-Kalibrierung, die die Phasendifferenz zwischen Kalibrierungsstandards verwendet, um eine Kalibrierung durchzuführen, ist es wie bei der RRRR-Kalibrierung nötig, dass eine Phasendifferenz von 20° bis 30° oder mehr zwischen Kalibrierungsstandards vorliegt, um eine zufrieden stellende Messgenauigkeit zu erreichen.
Im Gegensatz dazu wird, wenn die Phasendifferenz zwischen den Positionen, an denen der Kurzschlussstandard angeschlossen wird, zwischen 70° und 145° beträgt, obwohl die Kalibrierungsgenauigkeit hoch wird, der Frequenzbereich, der durch ein Paar von Kalibrierungsstandards gehandhabt werden kann, sehr eng verglichen mit dem oben genannten Fall. Wie es jedoch im Folgenden beschrieben ist, wird, wenn die Einstellung der Positionen, an denen der Kurzschlussstandard angeschlossen wird, sehr einfach ist, und wenn die gemessenen Daten bei der Kalibrierung zur vollen Verwendung gebracht werden, die Anzahl von Malen, die der Kurzschlussstandard gemessen wird, nicht stark erhöht, sogar in dem Fall einer Breitbandmessung, was deshalb kein praktisches Problem darstellt.
Zuerst wird die zweite Position, an der der Kurzschlussstandard gemessen wird, an der die Phase bei der oberen Grenzmessfrequenz etwa 145° beträgt, erhalten. Insbesondere wird die zweite Position unter Verwendung der folgenden Gleichung erhalten: [Gleichung 15]
wobei β [rad/mm] eine Phasenkonstante ist, und L [mm] eine Position ist, an der der Kurzschlussstandard gemessen wird.
Dann wird die dritte Position, an der der Kurzschlussstandard gemessen wird, auf 2L [mm] gesetzt, und die vierte Position, an der der Kurzschlussstandard gemessen wird, wird auf 4L [mm] gesetzt. Auf ähnliche Weise wird die n-te Position, an der der Kurzschlussstandard gemessen wird, auf 2ⁿ ^– ²L [mm] gesetzt.
Bei dem Frequenzband von der oberen Grenzmessfrequenz f_max bis f_m _a _x/2 wird die RRRR-Kalibrierung unter Verwendung der Ergebnisse von Messungen durchgeführt, die an der ersten, zweiten und dritten Position vorgenommen werden, an denen der Kurzschlussstandard gemessen wird. Bei dem Frequenzband von f_max/2 bis f_max/4 werden die Ergebnisse von Messungen verwendet, die an der ersten, dritten und vierten Position vorgenommen werden, an denen der Kurzschlussstandard gemessen wird. Auf ähnliche Weise werden bei einem n-ten Frequenzband, nämlich dem Frequenzband von f_m _a _x/2^n– ¹ bis f_max/2ⁿ, die Ergebnisse von Messungen verwendet, die an der ersten, (n + 1)-ten und (n + 2)-ten Position vorgenommen werden, an denen der Kurzschlussstandard gemessen wird. Dementsprechend bleibt die Phasendifferenz zwischen den Positionen, an denen der Kurzschlussstandard gemessen wird, zwischen 70° und 145°.
- Leerlaufkalibrierung -
Bei der RRRR-Kalibrierung können Fehlerfaktoren bis zu jeder Testobjektmessposition entfernt werden. Fehler zwischen den Testobjektmesspositionen, d. h. in dem Fall von zwei Toren Fehlerfaktoren zwischen Punkten an den zwei Toren, die sich in Kontakt mit einer Testobjektelektrode befinden, werden jedoch nicht berücksichtigt. Bei diesen Fehlern ist der größte Fehler eine Streukapazität zwischen den Toren (Streukapazität Cs zwischen den Signalleitern 12a und 12b), wie es in 12 gezeigt ist. Das heißt, ein Signal, das durch den koplanaren Wellenleiter TEMübertragen wurde, wird durch das Testobjekt 17 mit einer hohen Impedanz blockiert und wird somit reflektiert. Ein Teil des Signals wird jedoch als eine TM-Welle übertragen, was einen Fehler verursacht. Ein Reihenverfahren, zu denen das RRRR-Verfahren gehört, soll in der Lage sein, eine Hochimpedanzmessung unter Verwendung einer Hochisolationsmessanordnung durchzuführen. Falls eine Messanordnung, die aus einem hochdielektrischen Material, wie z. B. einem Glasepoxidmaterial, hergestellt ist, oder eine dicke Messanordnung von 1,6 mm oder dergleichen verwendet wird, wird die Streukapazität zwischen den Toren höher, wohingegen die Isolation geringer wird. Dieses Problem wird durch ein Herstellen einer dünnen Messanordnung, die aus einem niedrigdielektrischen Material, wie z. B Teflon^®, hergestellt ist, verringert. Wenn diese Verringerung jedoch nicht ausreicht, oder wenn eine Messanordnung mit zufrieden stellenden Charakteristika nicht verwendet werden kann, da die Kosten zu hoch sind (Teflon^®-Platinen sind im Allgemeinen teuer), kann der Fehler mathematisch korrigiert werden.
In anderen Worten wird die Streuadmittanz der Messergebnisse auf der Basis der Ergebnisse einer Messung der Messanordnung allein (Leerlaufzustand) erhalten, und die Effekte der Streuadmittanz werden mathematisch von den Ergebnissen des Messens des Testobjekts entfernt. Es sei Z_C die Impedanz der RRRR-kalibrierten Messanordnung, und Z_M sei die Impedanz, die durch ein RRRR-Kalibrieren der Testobjektmessergebnisse erhalten wird, die mathematisch verarbeitete (leerlaufkalibrierte) Impedanz Z_L wird unter Verwendung der folgenden Gleichung erhalten. Falls Z_C übermäßig hoch ist, kann es möglich sein, dass der dynamische Bereich des Messsystems eng wird und die Messergebnisse in hohem Maße variieren. Um ein derartiges Problem zu vermeiden, sollte keine Messanordnung mit einer sehr geringen Isolation verwendet werden. Im Allgemeinen können die zufrieden stellenden Ergebnisse mit der im Vorhergehenden beschriebenen Verarbeitung erhalten werden.
[Gleichung 16]
Währe nd die Beschreibung des RRRR-Verfahrens hauptsächlich hinsichtlich der Streukoeffizienten gegeben wurde, wurde die Beschreibung der Leerlaufkalibrierung unter Verwendung der Impedanz gegeben. Die Impedanz und die Streukoeffizienten sind interkonvertierbare physikalische Größen. Es sei Z₀ die charakteristische Impedanz der Übertragungsleitung, S₁₁ sei der Reflexionskoeffizient der Streukoeffizienten, und S₂₁ sei der Übertragungskoeffizient der Streukoeffizienten. Die Streukoeffizienten und die Impedanz Z können unter Verwendung der folgenden Gleichungen umgewandelt werden. Obwohl zwei Gleichungen gegeben sind, werden im Grunde die gleichen Ergebnisse mit jeder der beiden Gleichungen erhalten.
[Gleichung 17]
- Messergebnisse -
Unter Verwendung der RRRR-Kalibrierung und der Leerlaufkalibrierung, die im Vorhergehenden beschrieben sind, wird ein 10-nH-Chipinduktor (drahtgewickelter Chipinduktor) mit einer Größe von 1 mm × 0,5 mm innerhalb des Bereichs von 100 MHz bis 20 GHz gemessen, wobei die Ergebnisse davon in 13 gezeigt sind.
Wie es aus 13 ersichtlich ist, wird eine allgemeine charakteristische Impedanzkurve eines Induktors erhalten. Das heißt, die Impedanz nimmt proportional zu einer Zunahme der Frequenz bis zu der Eigenresonanzfrequenz zu, und nach der Eigenresonanzfrequenz nimmt die Impedanz umgekehrt proportional zu einer Zunahme der Frequenz ab. Diese Ergebnisse verfolgen im Wesentlichen diejenigen, die bei der Messung erhalten werden, die mit der bekannten TRL-Kalibrierung durchgeführt wird.
Dementsprechend wird bestätigt, dass die echten Werte des Testobjekts durch die RRRR-Kalibrierung gemessen werden können.
Ausführungsbeispiel 2
- Fehlerkorrekturverfahren ohne Verwendung eines Durchgangschips -
Bei dem ersten Ausführungsbeispiel wird der richtwirkungsfreie Durchgangschip 13 in Reihe zwischen die Signalleiter 12a und 12b geschaltet, die Übertragungskoeffizienten S_21MT und S_12MT in der Vorwärts- und Rückwärtsrichtung werden gemessen, und das Verhältnis S_21MT/S_12MT wird erhalten, wodurch die Beziehung zwischen den Fehlerkoeffizienten bestimmt wird. Falls ein Testobjekt keine Richtwirkung hat, kann auf die Durchgangschipmessung verzichtet werden, und die Fehlerkoeffizienten können unter Verwendung der Ergebnisse des Messens des Testobjekts bestimmt werden.
Zum Beispiel haben die meisten Testobjekte, einschließlich einem Filter, einem Kopplungselement, einem Balun, einem Kondensator, einem Widerstand und einer Spule, keine Richtwirkung. Somit können diese Testobjekte auch als ein Typ von Durchgangschips betrachtet werden. Das Übertragungskoeffizientenverhältnis S_21M/S_12M wird auf der Basis der Ergebnisse des Messens des Testobjekts erhalten. Dieses Verhältnis ersetzt S_21MT/S_12MT. und somit kann die Beziehung zwischen den Fehlerkoeffizienten unter Verwendung von Gleichung 12 bestimmt werden.
Ausführungsbeispiel 3
- Kalibrierungsverfahren, das einen anderen Kalibrierungsstandard als den Kurzschlussstandard verwendet -
Bei der RRRR-Kalibrierung geht, wenn ein Kalibrierungsstandard 18 mit Übertragungskoeffizienten, die denjenigen eines Chipwiderstands ähnlich sind, anstelle des Kurzschlussstandards 10 verwendet wird, ein Teil eines Signals, das in ein Tor hinein geht, durch einen Abschnitt, der sich in Kontakt mit dem Kalibrierungsstandard befindet, und das Teilsignal wird an dem Leerlaufende des Signalleiters vollständig reflektiert und kehrt zurück, was einen Messfehler verursachen kann.
In diesem Fall werden, wie es in 14 gezeigt ist, das Leerlaufende des Signalleiters 12a und das Leerlaufende des Signalleiters 12b miteinander über einen Durchgangschip 19 verbunden, und in diesem Zustand wird der Kalibrierungsstandard 18 mit zumindest drei Punkten an der Übertragungsleitung 12 verbunden, um eine RRRR-Kalibrierung durchzuführen. Der Durchgangschip 19 kann eine Vorrichtung sein, die dem Durchgangschip 13 bei der Durchgangsmessung (siehe 7) ähnlich ist, oder ein Kurzschlusschip, wie z. B. der Kurzschlussstandard 10.
Selbst wenn ein Teil des Signals durch den Kontaktabschnitt zwischen dem Kalibrierungsstandard 18 und dem Signalleiter 12a hindurch geht, wird das Signal durch den Durchgangschip 19 zu dem Tor 2 übertragen und wird auf der Seite von Tor 2 absorbiert, wodurch der Pegel des Signals, das zu dem Tor 1 zurückkehrt, reduziert wird. Zum Beispiel beträgt der allgemein geschätzte Reflexionspegel an dem Tor 2 zwischen –15 dB und –25 dB. Der Durchschnittspegel sei –20 dB. Selbst wenn 50% (–6 dB) des Eingangssignals durch den Abschnitt hindurch gehen, der sich in Kontakt mit dem Kalibrierungsstandard befindet, und das Tor 2 erreichen, beträgt der Pegel etwa –32 dB (= – 6 – 20 – 6) bei einem Umlauf, und der Fehlerpegel beträgt etwa 2,5% des Eingangssignals.
Deshalb kann eine hohe Kalibrierungsgenauigkeit sichergestellt werden, selbst wenn der Kalibrierungsstandard 18 mit den Übertragungskoeffizienten verwendet wird.
Ausführungsbeispiel 4
Mit der RRRR-Kalibrierung allein können Fehler des gesamten Messsystems korrigiert werden. In Gegensatz dazu sind, wenn die RRRR-Kalibrierung durchgeführt wird, nachdem die Koaxialverbinder, die mit der Messanordnung verbunden sind, unter Verwendung der SOLT-Kalibrierung oder dergleichen kalibriert worden sind, die erhaltenen Fehlerkoeffizienten Fehlerkoeffizienten der Anordnungsplatine. Das heißt, die RRRR-Kalibrierung kann als ein Verfahren zum Identifizieren der Fehlerfaktoren der Anordnung verwendet werden.
Aktuelle Netzwerkanalysatoren sind mit einer Funktion (Entbettungsfunktion) zum automatischen Entfernen der Effekte von gegebenen Fehlern aus den Messergebnissen, wenn die Fehlerkoeffizienten der Anordnung oder dergleichen gegeben sind, ausgestattet. Da es kein Verfahren gibt, um Fehler der Anordnung zu erhalten, wird diese Funktion tatsächlich nicht oft verwendet. Wenn jedoch diese Funktion mit der RRRR-Kalibrierung gemäß der vorliegenden Erfindung kombiniert wird, wird diese Funktion eine sehr praktische Funktion.
Entbetten ist eine Technik zur mathematischen Entfernen bekannter Fehlerfaktoren und wird ohne Weiteres unter Verwendung einer Übertragungsmatrix implementiert. Eine Streukoeffizientenmatrix der erhaltenen Fehlerfaktoren der Anordnung wird zu einer Übertragungsmatrix umgewandelt, und eine inverse Matrix der Übertragungsmatrix wird berechnet. Es seien E^– ¹ und F^–1 inverse Matrizen der Übertragungsmatrizen auf den Seiten der Tore 1 bzw. 2. Eine Übertragungsmat rix der Fehlerfaktoren an jedem Tor der Anordnung ist EF. Es sei A eine Übertragungsmatrix der Vorrichtung. Die Ergebnisse des Messens der Vorrichtung einschließlich der Anordnung unter Verwendung des Netzwerkanalysators, der bis zu den Spitzen der Koaxialkabel kalibriert ist, umfassen Fehler an jedem Tor, die den Charakteristika der Vorrichtung überlagert sind, und somit soll E·A·Fgemessen werden. Dies wird mit E^– ¹ und F^–1 von der linken und rechten Seite multipliziert: E– 1·E·A·F·F– 1 = A
Somit werden die Charakteristika der Vorrichtung erhalten,
Mit der Entbettungstechnik wird die RRRR-Kalibrierungsprozedur, die die hochgradig genaue Positionierung des Kalibrierungsstandards oder dergleichen erfordert, in einer Laborumgebung durchgeführt, um Fehlerfaktoren jeder Anordnung mit hoher Genauigkeit zu bestimmen. Bei einem Massenproduktionsschritt können Vorrichtungen unter Verwendung einer Anordnung, deren Fehlerfaktoren bereits bekannt sind, massengefertigt werden. Es erübrigt sich, darauf hinzuweisen, dass die Fehler der Anordnung durch ein Entbetten der Fehlerfaktoren, die im Labor erhalten werden, entfernt werden.
Dementsprechend kann das RRRR-Verfahren ohne ein Vorbereiten von Einrichtungen zum Positionieren des Kalibrierungsstandards mit hoher Genauigkeit bei jedem Prozess ausgeführt werden. Dies ist hinsichtlich der Kosten und der Produktionssteuerung vorteilhaft.
Ausführungsbeispiel 5
Die Messvorrichtung ist mit einem Computer und einer eigens vorgesehenen Software ausgestattet. Wenn die Restinduktivität des Kalibrierungsstandards, Parameter (Phasenkonstante β[rad/mm] und Übertragungsverlust δ[dB/Hz]) der Übertragungsleitung und die Kontaktpositionen des Kalibrierungsstandards eingegeben werden, berechnet der Computer automatisch die Kalibrierungsstandardcharakteristika an jeder Position auf der Basis der Gleichungen 1 bis 3, die bei Kalibrierungsberechnungen unter Verwendung der Gleichungen 10 bis 13 verwendet werden können. Kurz gesagt wird es ermöglicht, dass der Netzwerkanalysator automatisch die Werte des Kalibrierungsstandards schätzt und eine RRRR-Kalibrierung durchführt.
Bei einem Vorrichtungsprüfprozess, der bei einer Massenfertigungsfabrik durchgeführt wird, muss eine Bedienungsperson oder dergleichen nicht die Werte des Kalibrierungsstandards berechnen, und die RRRR-Kalibrierung kann nur mit der Messvorrichtung durchgeführt werden. Somit kann der Prozess vereinfacht werden.
Ausführungsbeispiel 6
Die Restinduktivität des Kalibrierungsstandards (z. B. Kurzschlussstandard) kann aufgrund hoher Frequenzen einen großen Einfluss haben, und selbst wenn der Kalibrierungsstandard mit der Übertragungsleitung verbunden ist, kann es sein, dass die Übertragungsleitung nicht ausreichend kurzgeschlossen wird (ein Signal geht von einem Tor zu dem anderen und keine Totalreflexion wird erreicht).
In diesem Fall wird es, wie es in Abschnitt (a) von 15 gezeigt ist, bevorzugt, dass ein Kalibrierungsstandard 25 über der Übertragungsleitung 12 mit einem Zwischenraum dazwischen platziert wird, und dass die Kapazität C[F], die zwischen der Übertragungsleitung und dem Kalibrierungsstan dard erzeugt wird, und die Restinduktivität L[H] des Kalibrierungsstandards sich in einem Reihenresonanzzustand befinden. In diesem Fall wird es eingestellt, um C = 1/(2πf√L) zu erfüllen.
Anstatt die Streukapazität zwischen dem Kalibrierungsstandard und der Übertragungsleitung zu verwenden, wie es in Abschnitt (b) von 15 gezeigt ist, kann ein Kalibrierungsstandard 26 in Kontakt mit der Übertragungsleitung 12 platziert werden, wodurch eine Reihenresonanz erzeugt wird. In diesem Fall kann es sich bei dem Kalibrierungsstandard 26 um einen Kondensator mit einer sehr geringen Kapazität handeln.
Bei dem Reihenresonanzzustand beträgt die Impedanz eines Abschnitts, der sich in Kontakt mit dem Kalibrierungsstandard befindet, 0 Ω, d. h. ein idealer Kurzschlusszustand wird erreicht. In anderen Worten kann sogar bei hohen Frequenzen, bei denen ein zufrieden stellender Kurzschlussstandard nicht erhalten wird, der gleiche Vorteil wie derjenige des Verwendens eines zufrieden stellenden Kurzschlussstandards erreicht werden.
Ausführungsbeispiel 7
16 zeigt ein Beispiel einer Messanordnung mit drei Toren.
In der Zeichnung bezeichnet das Bezugszeichen 30 eine Messanordnung; Bezugszeichen 31 bis 33 bezeichnen drei Signalleiter, die an der oberen Oberfläche der Messanordnung 30 angeordnet sind; Bezugszeichen 34 bezeichnet Masseleiter, die so angeordnet sind, dass die Signalleiter 31 bis 33 dazwischen liegen, Bezugszeichen 35 bis 37 bezeichnen Verbinder, die an Enden der Messanordnung 30 angeordnet sind. Erste Enden der Signalleiter 31 bis 33 sind zueinander benachbart und einander zugewandt, und zweite Enden der Signalleiter 31 bis 33 sind jeweils mit den Verbindern 35 bis 37 verbunden. Ein Kalibrierungsstandard wird zwischen jeden der Signalleiter 31 bis 33 und die Masseleiter 34 geschaltet, und eine Kalibrierung wird durchgeführt. Danach wird ein Testobjekt 38 zwischen die Signalleiter 31 bis 33 oder zwischen die Signalleiter 31 bis 33 und die Masseleiter 32 geschaltet, und elektrische Charakteristika werden gemessen.
Auf diese Weise können die elektrischen Charakteristika des Testobjekts 38 mit drei oder mehr Anschlüssen gemessen werden.
Ausführungsbeispiel 8
Bei den oben genannten Ausführungsbeispielen wurden die Fälle beschrieben, bei denen der koplanare Wellenleiter als die Übertragungsleitung verwendet wird. Alternativ dazu kann, wie es in 17 gezeigt ist, eine Schlitzleitung 40 verwendet werden. Die Schlitzleitung 40 umfasst Signalleiter 41 und 42 und einen Masseleiter 43, die auf der gleichen Ebene mit einem Zwischenraum dazwischen angeordnet sind. In diesem Fall wird ein Testobjekt 44 zwischen die Signalleiter 41 und 42 oder zwischen die Signalleiter 41 und 42 und den Masseleiter 43 geschaltet, und elektrische Charakteristika werden gemessen.
Das Verfahren zum Messen von elektrischen Hochfrequenzcharakteristika gemäß der vorliegenden Erfindung ist nicht auf die obigen Ausführungsbeispiele beschränkt.
Die Messvorrichtung der vorliegenden Erfindung ist nicht auf den Netzwerkanalysator beschränkt. Eine beliebige Vorrichtung, die elektrische Hochfrequenzcharakteristika messen kann, kann als die Messvorrichtung verwendet werden.
Obwohl der Kalibrierungsstandard an der Testobjektmessposition gemessen wird, muss der Kalibrierungsstandard nicht an der Testobjektmessposition gemessen werden. In diesem Fall werden drei oder mehr Messungen des Kalibrierungsstandards alle unter Verwendung von Gleichung 1 ausgedrückt.
Die Übertragungsleitung ist nicht auf die planare Übertragungsleitung beschränkt. Eine Übertragungsleitung mit einer beliebigen Struktur kann verwendet werden, solange der Kalibrierungsstandard damit verbunden werden kann, der Durchgangschip in Reihe damit geschaltet werden kann und das Testobjekt zwischen die Signalleiter oder zwischen die Signalleiter und die ein oder mehr Masseleiter geschaltet werden kann.
Obwohl die Fälle, bei denen die Messanordnungen mit einem Tor bis drei Toren verwendet werden, beispielhaft beschrieben worden sind, kann eine Messanordnung mit vier oder mehr Toren verwendet werden. In diesem Fall kann eine ähnliche Kalibrierung und Messung durchgeführt werden.
Industrielle Anwendbarkeit
Wie es im Vorhergehenden beschrieben wurde, weist ein Verfahren zum Messen von elektrischen Hochfrequenzcharakteristika gemäß der vorliegenden Erfindung die folgenden Vorteile auf.

(1) Da eine Übertragungsleitung zur Verwendung bei einer Kalibrierung die gleiche ist wie eine Übertragungsleitung zur Verwendung bei einem Messen eines Testobjekts, ist es weniger wahrscheinlich, dass das Verfahren durch Schwankungen der Übertragungsleitung beeinflusst wird. Verbindungen zwischen der Übertragungsleitung und einer Messvorrichtung werden bei der Kalibrierung und bei der tatsächlichen Messung festgemacht, und es besteht keine Notwendigkeit, eine erneute Verbindung herzustellen. Es gibt keine Kalibrierungsfehler oder dergleichen aufgrund eines schlechten Kontakts mit der Übertragungsleitung oder dergleichen.
(2) Eine hochgradig genaue Messung von Charakteristika eines Testobjekts allein können vorgenommen werden, ohne durch Fehler einer Anordnung oder dergleichen beeinflusst zu werden. Insbesondere ist die Genauigkeit eines Messens einer elektronischen Vorrichtung mit einer Impedanz, die höher als die charakteristische Impedanz der Übertragungsleitung ist, hoch.
(3) Nicht nur eine elektronische Vorrichtung mit zwei Anschlüssen, sondern auch eine elektronische Vorrichtung mit drei oder mehr Anschlüssen, die als ein Testobjekt dient, kann gemessen werden, und Vorrichtungen, die gemessen werden können, sind nicht eingeschränkt. Somit ist das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung hochgradig wirksam beim genauen Messen von Streukoeffizienten oder der Impedanz einer elektronischen Vorrichtung, wie z. B. eines Filters, eines Kopplungselements, eines Balun oder dergleichen, oder einer Impedanzvorrichtung, wie z. B. eines Chipinduktors, eines Chipkondensators oder dergleichen.

Zusammenfassung
Eine Mehrzahl von Signalleitern 12a und 12b und Masseleiter 12c sind mit zugeordneten Messtoren eines Netzwerkanalysators 20 verbunden. Ein Kurzschlussstandard 10 wird zwischen jeden der Signalleiter 12a und 12b und die Masseleiter 12c an zumindest drei Punkten in der longitudinalen Richtung jedes der Signalleiter 12a und 12b geschaltet, und eine elektrische Charakteristik wird gemessen. Ein Durchgangschip 13 wird in Reihe zwischen die Signalleiter 12a und 12b geschaltet, und elektrische Charakteristika werden gemessen. Fehlerfaktoren eines Messsystems, das eine Übertragungsleitung umfasst, werden berechnet. Eine zu messende elektronische Vorrichtung 17 wird zwischen die Signalleiter oder zwischen die Signalleiter und die Masseleiter geschaltet, und elektrische Charakteristika werden gemessen. Die Fehlerfaktoren des Messsystems werden von den gemessenen Werten der zu messenden elektronischen Vorrichtung 17 entfernt, wodurch echte Werte der elektrischen Charakteristika der zu messenden elektronischen Vorrichtung 17 erhalten werden. Dementsprechend kann ein hochgradig genaues Verfahren zum Messen von elektrischen Hochfrequenzcharakteristika, das nicht durch Verbindungsschwankungen beeinflusst wird, implementiert werden.

Claims

Ein Verfahren zum Messen von Hochfrequenzcharakteristika einer elektronischen Vorrichtung, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: einen Schritt eines Vorbereitens einer Übertragungsleitung, deren elektrische Charakteristika pro Längeneinheit bekannt sind, wobei die Übertragungsleitung eine Mehrzahl von Signalleitern, die mit einem Zwischenraum dazwischen angeordnet sind, und zumindest einen Masseleiter umfasst; einen Schritt eines Verbindens der Signalleiter und des Masseleiters mit zugeordneten Messtoren einer Messvorrichtung; einen Schritt eines Messens einer elektrischen Charakteristik in einem Verbindungszustand, bei dem jeder Signalleiter mit dem Masseleiter verbunden ist, an zumindest drei Punkten in der longitudinalen Richtung jedes Signalleiters; einen Schritt eines Messens von elektrischen Charakteristika in einem Durchgangszustand zwischen den Signalleitern; einen Schritt eines Erhaltens von Fehlerfaktoren eines Messsystems, das die Übertragungsleitung umfasst, auf der Basis von gemessenen Werten in dem Verbindungszustand, gemessenen Werten in dem Durchgangszustand und der elektrischen Charakteristika der Übertragungsleitung; einen Schritt eines Schaltens der zu messenden elektronischen Vorrichtung zwischen die Signalleiter oder zwischen die Signalleiter und den Masseleiter und eines Messens elektrischer Charakteristika; und einen Schritt eines Entfernens der Fehlerfaktoren des Messsystems von gemessenen Werten der zu messenden elektronischen Vorrichtung und eines Erhaltens echter Werte der elektrischen Charakteristika der zu messenden elektronischen Vorrichtung.
Ein Verfahren zum Messen von Hochfrequenzcharakteristika einer elektronischen Vorrichtung, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: einen Schritt eines Vorbereitens einer Übertragungsleitung, deren elektrische Charakteristika pro Längeneinheit unbekannt sind, wobei die Übertragungsleitung eine Mehrzahl von Signalleitern, die mit einem Zwischenraum dazwischen angeordnet sind, und zumindest einen Masseleiter umfasst; einen Schritt eines Verbindens der Signalleiter und des Masseleiters mit zugeordneten Messtoren einer Messvorrichtung; einen Schritt eines Messens einer elektrischen Charakteristik in einem Verbindungszustand, bei dem jeder Signalleiter mit dem Masseleiter verbunden ist, an zumindest vier Punkten in der longitudinalen Richtung jedes Signalleiters; einen Schritt eines Messens von elektrischen Charakteristika in einem Durchgangszustand zwischen den Signalleitern; einen Schritt eines Erhaltens von Fehlerfaktoren eines Messsystems, das die Übertragungsleitung umfasst, und der elektrischen Charakteristika der Übertragungsleitung auf der Basis von gemessenen Werten in dem Verbindungszustand und gemessenen Werten in dem Durchgangszustand; einen Schritt eines Schaltens der zu messenden elektronischen Vorrichtung zwischen die Signalleiter oder zwischen die Signalleiter und den Masseleiter und eines Messens elektrischer Charakteristika; und einen Schritt eines Entfernens der Fehlerfaktoren des Messsystems von gemessenen Werten der zu messenden elektronischen Vorrichtung und eines Erhaltens von echten Werten der elektrischen Charakteristika der zu messenden elektronischen Vorrichtung.
Ein Verfahren zum Messen von Hochfrequenzcharakteristika einer elektronischen Vorrichtung, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: einen Schritt eines Vorbereitens einer Übertragungsleitung, deren elektrische Charakteristika pro Längeneinheit bekannt sind, wobei die Übertragungsleitung eine Mehrzahl von Signalleitern, die mit einem Zwischenraum dazwischen angeordnet sind, und zumindest einen Masseleiter umfasst; einen Schritt eines Verbindens der Signalleiter und des Masseleiters mit zugeordneten Messtoren einer Messvorrichtung; einen Schritt eines Messens einer elektrischen Charakteristik in einem Verbindungszustand, bei dem jeder Signalleiter mit dem Masseleiter verbunden ist, an zumindest drei Punkten in der longitudinalen Richtung jedes Signalleiters; einen Schritt eines Schaltens der zu messenden elektronischen Vorrichtung zwischen die Signalleiter oder zwischen die Signalleiter und den Masseleiter und eines Messens elektrischer Charakteristika; einen Schritt eines Erhaltens von Fehlerfaktoren eines Messsystems, das die Übertragungsleitung umfasst, auf der Basis von gemessenen Werten in dem Verbindungszustand, gemessenen Werten, die durch ein Verbinden der zu messenden elektronischen Vorrichtung erhalten werden, und der elektrischen Charakteristika der Übertragungsleitung; und einen Schritt eines Entfernens der Fehlerfaktoren des Messsystems von den gemessenen Werten der zu messenden elektronischen Vorrichtung und eines Erhaltens echter Werte der elektrischen Charakteristika der zu messenden elektronischen Vorrichtung.
Ein Verfahren zum Messen von Hochfrequenzcharakteristika einer elektronischen Vorrichtung, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: einen Schritt eines Vorbereitens einer Übertragungsleitung, deren elektrische Charakteristika pro Längeneinheit unbekannt sind, wobei die Übertragungsleitung eine Mehrzahl von Signalleitern, die mit einem Zwischenraum dazwischen angeordnet sind, und zumindest einen Masseleiter umfasst; einen Schritt eines Verbindens der Signalleiter und des Masseleiters mit zugeordneten Messtoren einer Messvorrichtung; einen Schritt eines Messens einer elektrischen Charakteristik in einem Verbindungszustand, bei dem jeder Signalleiter mit dem Masseleiter verbunden ist, an zu mindest vier Punkten in der longitudinalen Richtung jedes Signalleiters; einen Schritt eines Schaltens der zu messenden elektronischen Vorrichtung zwischen die Signalleiter oder zwischen die Signalleiter und den Masseleiter und eines Messens elektrischer Charakteristika; einen Schritt eines Erhaltens von Fehlerfaktoren eines Messsystems, das die Übertragungsleitung umfasst, und der elektrischen Charakteristika der Übertragungsleitung auf der Basis von gemessenen Werten in dem Verbindungszustand und gemessenen Werten, die durch ein Verbinden der zu messenden elektronischen Vorrichtung erhalten werden; und einen Schritt eines Entfernens der Fehlerfaktoren des Messsystems von den gemessenen Werten der zu messenden elektronischen Vorrichtung und eines Erhaltens echter Werte der elektrischen Charakteristika der zu messenden elektronischen Vorrichtung.
Das Verfahren zum Messen von elektrischen Hochfrequenzcharakteristika gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem ein Kurzschlussstandard in Kontakt mit jedem Signalleiter und dem Masseleiter gebracht wird, um jeden Signalleiter mit dem Masseleiter zu verbinden.
Das Verfahren zum Messen von elektrischen Hochfrequenzcharakteristika gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem der Schritt des Messens der elektrischen Charakteristik in dem Verbindungszustand, bei dem jeder Signalleiter mit dem Masseleiter verbunden ist, in einem Zustand durchgeführt wird, bei dem ein Durchgangschip zwischen die Signalleiter geschaltet ist.
Das Verfahren zum Messen von elektrischen Hochfrequenzcharakteristika gemäß Anspruch 6, das ferner ei nen Teilschritt eines Messens eines Übertragungskoeffizienten in dem Zustand, bei dem der Durchgangschip zwischen die Signalleiter geschaltet ist, und in dem Verbindungszustand, bei dem jeder Signalleiter mit dem Masseleiter verbunden ist, und eines Erfassens eines schlechten Kontakts in dem Verbindungszustand auf der Basis des gemessenen Übertragungskoeffizienten aufweist.
Das Verfahren zum Messen von elektrischen Hochfrequenzcharakteristika gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem ein Kalibrierungsstandard in Kontakt oder Beinahekontakt mit jedem Signalleiter und dem Masseleiter gebracht wird, um jeden Signalleiter mit dem Masseleiter zu verbinden, und eine Reihenresonanz zwischen einer Kapazität des Kalibrierungsstandards oder einer Kapazität zwischen dem Kalibrierungsstandard und der Übertragungsleitung und einer Restinduktivität des Kalibrierungsstandards erzeugt wird.
Das Verfahren zum Messen von elektrischen Hochfrequenzcharakteristika gemäß Anspruch 1, bei dem ein Durchgangschip, dessen Übertragungskoeffizienten keine Richtwirkung aufweisen, in Reihe zwischen die Signalleiter geschaltet wird, um den Durchgangszustand zu erreichen.
Das Verfahren zum Messen von elektrischen Hochfrequenzcharakteristika gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem zusätzlich zu den gemessenen Werten in dem Verbindungszustand und dem Durchgangszustand gemessene Werte, die in einem Leerlaufzustand der Übertragungsleitung erhalten werden, verwendet werden, um die Fehlerfaktoren des Messsystems zu erhalten.
Das Verfahren zum Messen von elektrischen Hochfrequenzcharakteristika gemäß einem der Ansprüche 1, 2 und 5 bis 9, bei dem der Schritt des Erhaltens der Fehlerfaktoren des Messsystems, das die Übertragungsleitung umfasst, unter Verwendung der folgenden Gleichungen ausgeführt wird: [Gleichung 10]
[Gleichung 12]
[Gleichung 13]
wobei Γ_A ₁ ein Reflexionskoeffizient an einer ersten Messposition ist, Γ_A2 ein Reflexionskoeffizient an einer zweiten Messposition ist, Γ_A3 ein Reflexionskoeffizient an einer dritten Messposition ist, S_11M1 ein gemessener Wert an der ersten Messposition ist, S₁₁ _M2 ein gemessener Wert an der zweiten Messposition ist, S₁₁ _M3 ein gemessener Wert an der dritten Messposition ist, S₁₁ _MT ein Reflexionskoeffizient in dem Durchgangszustand ist, S_21MT ein Übertragungskoeffizient in dem Durchgangszustand ist, und E_XX und F_XX die Fehlerfaktoren des Messsystems sind.
Das Verfahren zum Messen von elektrischen Hochfrequenzcharakteristika gemäß Anspruch 11, bei dem der Schritt des Entfernens der Fehlerfaktoren des Messsystems von den gemessenen Werten der zu messenden elektronischen Vorrichtung und des Erhaltens der echten Werte der elektrischen Charakteristika der zu messenden elektronischen Vorrichtung unter Verwendung der folgenden Gleichungen ausgeführt wird: [Gleichung 14]
wobei S11_A ein Reflexionskoeffizient der zu messenden elektronischen Vorrichtung ist, und S₂ ₁ _A ein Übertragungskoeffizient der zu messenden elektronischen Vorrichtung ist.
Das Verfahren zum Messen von elektrischen Hochfrequenzcharakteristika gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, bei dem die Übertragungsleitung die Signalleiter und den Masseleiter umfasst, die auf der gleichen Ebene angeordnet sind.
Das Verfahren zum Messen von elektrischen Hochfrequenzcharakteristika gemäß Anspruch 13, bei dem die Übertragungsleitung ein koplanarer Wellenleiter ist, der die Signalleiter und die Masseleiter umfasst, die die Signalleiter dazwischen aufweisen.
Das Verfahren zum Messen von elektrischen Hochfrequenzcharakteristika gemäß Anspruch 13, bei dem die Übertragungsleitung eine Schlitzleitung ist, die die Signalleiter und den Masseleiter umfasst, die mit einem Zwischenraum dazwischen angeordnet sind.
Das Verfahren zum Messen von elektrischen Hochfrequenzcharakteristika gemäß einem der Ansprüche 1 bis 15, bei dem jede Position, an der die elektrische Charakteristik in dem Verbindungszustand gemessen wird, bei dem jeder Signalleiter mit dem Masseleiter verbunden ist, eine Position ist, an der eine Phasendifferenz zwischen den Positionen zwischen 70° und 145° liegt.
Ein Gerät zum Messen von Hochfrequenzcharakteristika einer elektronischen Vorrichtung, wobei das Gerät folgende Merkmale aufweist: eine Übertragungsleitung, deren elektrische Charakteristika pro Längeneinheit bekannt sind, wobei die Übertragungsleitung eine Mehrzahl von Signalleitern, die mit einem Zwischenraum dazwischen angeordnet sind, und zumindest einen Masseleiter umfasst; eine Messvorrichtung, die elektrische Hochfrequenzcharakteristika messen kann, wobei die Messvorrichtung Messtore, die mit den Signalleitern verbunden sind, und Messtore, die mit dem Masseleiter verbunden sind, umfasst; eine Einrichtung zum Herstellen eines Verbindungszustands, bei dem jeder Signalleiter mit dem Masseleiter verbunden ist, an zumindest drei Punkten in der longitudinalen Richtung jedes Signalleiters; eine Einrichtung zum Herstellen eines Durchgangszustands zwischen den Signalleitern; eine Einrichtung zum Erhalten von Fehlerfaktoren eines Messsystems, das die Übertragungsleitung umfasst, auf der Basis von gemessenen Werten in dem Verbindungszustand, gemessenen Werten in dem Durchgangszustand und der elektrischen Charakteristika der Übertragungsleitung; eine Einrichtung zum Schalten der zu messenden elektronischen Vorrichtung zwischen die Signalleiter oder zwischen die Signalleiter und den Masseleiter; und eine Einrichtung zum Entfernen der Fehlerfaktoren des Messsystems von gemessenen Werten, die durch ein Schalten der zu messenden elektronischen Vorrichtung zwischen die Signalleiter oder zwischen die Signalleiter und den Masseleiter erhalten werden, und zum Erhalten von echten Werten der elektrischen Charakteristika der zu messenden elektronischen Vorrichtung.
Ein Gerät zum Messen von Hochfrequenzcharakteristika einer elektronischen Vorrichtung, wobei das Gerät folgende Merkmale aufweist: eine Übertragungsleitung, deren elektrische Charakteristika pro Längeneinheit unbekannt sind, wobei die Übertragungsleitung eine Mehrzahl von Signalleitern, die mit einem Zwischenraum dazwischen angeordnet sind, und zumindest einen Masseleiter umfasst; eine Messvorrichtung, die elektrische Hochfrequenzcharakteristika messen kann, wobei die Messvorrichtung Messtore, die mit den Signalleitern verbunden sind, und Messtore, die mit dem Masseleiter verbunden sind, umfasst; eine Einrichtung zum Herstellen eines Verbindungszustands, bei dem jeder Signalleiter mit dem Masseleiter verbunden ist, an zumindest vier Punkten in der longitudinalen Richtung jedes Signalleiters; eine Einrichtung zum Herstellen eines Durchgangszustands zwischen den Signalleitern; eine Einrichtung zum Erhalten von Fehlerfaktoren eines Messsystems, das die Übertragungsleitung umfasst, und der elektrischen Charakteristika der Übertragungsleitung auf der Basis von gemessenen Werten in dem Verbindungszustand und gemessenen Werten in dem Durchgangszustand; eine Einrichtung zum Schalten der zu messenden elektronischen Vorrichtung zwischen die Signalleiter oder zwischen die Signalleiter und den Masseleiter; und eine Einrichtung zum Entfernen der Fehlerfaktoren des Messsystems von gemessenen Werten, die durch ein Schalten der zu messenden elektronischen Vorrichtung zwischen die Signalleiter oder zwischen die Signalleiter und den Masseleiter erhalten werden, und zum Erhalten von echten Werten der elektrischen Charakteristika der zu messenden elektronischen Vorrichtung.
Das Gerät zum Messen von elektrischen Hochfrequenzcharakteristika gemäß Anspruch 16 oder 17, bei dem die Einrichtung zum Herstellen des Verbindungszustands, bei dem jeder Signalleiter mit dem Masseleiter verbunden ist, einen Kurzschlussstandard und eine Einrich tung, um den Kurzschlussstandard in Kontakt mit der Übertragungsleitung zu bringen, umfasst.
Das Gerät zum Messen von elektrischen Hochfrequenzcharakteristika gemäß einem der Ansprüche 17 bis 19, bei dem die Einrichtung zum Herstellen des Durchgangszustands einen Durchgangschip, dessen Übertragungskoeffizienten keine Richtwirkung aufweisen, und eine Einrichtung zum Schalten des Durchgangschips in Reihe mit der Übertragungsleitung umfasst.
Ein Verfahren zum Kalibrieren eines Geräts zum Messen von elektrischen Hochfrequenzcharakteristika einer elektronischen Vorrichtung, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: einen Schritt eines Vorbereitens einer Übertragungsleitung, deren elektrische Charakteristika pro Längeneinheit bekannt sind, wobei die Übertragungsleitung eine Mehrzahl von Signalleitern, die mit einem Zwischenraum dazwischen angeordnet sind, und zumindest einen Masseleiter umfasst; einen Schritt eines Verbindens der Signalleiter und des Masseleiters mit zugeordneten Messtoren einer Messvorrichtung; einen Schritt eines Messens einer elektrischen Charakteristik in einem Verbindungszustand, bei dem jeder Signalleiter mit dem Masseleiter verbunden ist, an zumindest drei Punkten in der longitudinalen Richtung jedes Signalleiters; einen Schritt eines Messens von elektrischen Charakteristika in einem Durchgangszustand zwischen den Signalleitern; und einen Schritt eines Erhaltens von Fehlerfaktoren eines Messsystems, das die Übertragungsleitung umfasst, auf der Basis von gemessenen Werten in dem Verbindungszustand, gemessenen Werten in dem Durchgangszustand und der elektrischen Charakteristika der Übertragungsleitung.
Ein Verfahren zum Kalibrieren eines Geräts zum Messen von elektrischen Hochfrequenzcharakteristika einer elektronischen Vorrichtung, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: einen Schritt eines Vorbereitens einer Übertragungsleitung, deren elektrische Charakteristika pro Längeneinheit unbekannt sind, wobei die Übertragungsleitung eine Mehrzahl von Signalleitern, die mit einem Zwischenraum dazwischen angeordnet sind, und zumindest einen Masseleiter umfasst; einen Schritt eines Verbindens der Signalleiter und des Masseleiters mit zugeordneten Messtoren einer Messvorrichtung; einen Schritt eines Messens einer elektrischen Charakteristik in einem Verbindungszustand, bei dem jeder Signalleiter mit dem Masseleiter verbunden ist, an zumindest vier Punkten in der longitudinalen Richtung jedes Signalleiters; einen Schritt eines Messens von elektrischen Charakteristika in einem Durchgangszustand zwischen den Signalleitern; und einen Schritt eines Erhaltens von Fehlerfaktoren eines Messsystems, das die Übertragungsleitung umfasst, und der elektrischen Charakteristika der Übertragungsleitung auf der Basis von gemessenen Werten in dem Ver bindungszustand und gemessenen Werten in dem Durchgangszustand.
Eine elektronische Vorrichtung, deren elektrische Hochfrequenzcharakteristika unter Verwendung eines Messverfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 16 gemessen werden.
Ein Gerät zum Messen von elektrischen Hochfrequenzcharakteristika, das unter Verwendung eines Kalibrierungsverfahrens gemäß Anspruch 21 oder 22 kalibriert wird.