DE112004002807B4

DE112004002807B4 - 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: DE112004002807B4
Application number: DE112004002807.8T
Authority: DE
Inventors: Gaku Kamitani
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2004-03-31
Filing date: 2004-12-21
Publication date: 2017-09-21
Anticipated expiration: 2024-12-22
Also published as: JPWO2005101033A1; WO2005101033A1; JP3912427B2; WO2005101036A1; DE112004002807T5

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 einen Signalleiter und einen Masseleiter umfasst; einen Schritt eines Verbindens von zwei Enden der Übertragungsleitung mit zugeordneten Messtoren einer Messvorrichtung; einen Schritt eines Messens von elektrischen Charakteristika in einem Verbindungszustand, bei dem der Signalleiter mit dem Masseleiter verbunden ist, an zumindest drei Punkten in der longitudinalen Richtung der Übertragungsleitung; einen Schritt eines Erhaltens von Fehlerfaktoren eines Messsystems, das die Übertragungsleitung umfasst, auf der Basis von gemessenen Werten in dem Verbindungszustand und der elektrischen Charakteristika der Übertragungsleitung; einen Schritt eines Nebenschlussverbindens der zu messenden elektronischen Vorrichtung mit der Übertragungsleitung und eines Messens von elektrischen 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.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Messen von elektrischen Hochfrequenzcharakteristika einer elektronischen Zwei-Anschluss-Vorrichtung, wie z. B. eines Chipinduktors, eines Chipkondensators, eines Chipwiderstands oder dergleichen. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zum Korrigieren eines Messfehlers beim Messen der Impedanz oder des Q-Werts der elektronischen Zwei-Anschluss-Vorrichtung mit einem Nebenschlussverfahren unter Verwendung einer Messvorrichtung, wie z. B. eines Netzwerkanalysators oder dergleichen.
Stand der Technik
Um elektrische Hochfrequenzcharakteristika einer Impedanzvorrichtung, wie z. B. eines oberflächenbefestigten Chipinduktors oder eines oberflächenbefestigten Chipkondensators, unter Verwendung eines Netzwerkanalysators zu messen, gibt es ein Messverfahren, bei dem eine planare Übertragungsleitung (wie z. B. eine Mikrostreifenleitung oder ein koplanarer Wellenleiter) mit dem Netzwerkanalysator über Koaxialkabel oder dergleichen verbunden wird, da es unmöglich ist, die Koaxialkabel direkt mit der elektronischen Vorrichtung zu verbinden, und die elektronische Vorrichtung in Kontakt mit der planaren Übertragungsleitung gebracht wird, 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 Streukoeffizienten 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-)Übertragungsleitung 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 Nicht-Null-Durchgang. Das Testobjekt 1 wird mit einem Mittelabschnitt der Durchgangsübertragungsleitung 5a nebenschlussverbunden, 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 Koaxialkabeln 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 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 Verbindungen mit den Verbindern 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, nach dem 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 Measurements Using Vector Network Analyzers (©1999 Hewlett-Packard Company)
Patentdokument 1: japanische ungeprüfte Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. JP H06-34 686 A
Die Patentveröffentlichung DE 102 42 932 A1 bezieht sich auf ein LRR-Verfahren zur Kalibrierung von vektoriellen 4-Messstellen-Netzwerkanalysatoren. Das in der Druckschrift D1 dargestellte Verfahren basiert auf der Vermessung von 4 Kalibrierschaltungen, die aus einem Leitungselement unbekannter elektrischer Länge und einem unbekannten symmetrischen, reziproken Obstakel-Netzwerk aufgebaut sind. Die Kalibrierschaltungen können beispielsweise als technisch auf der Basis von Mikrostreifenleitungsschaltungen realisiert sein. Die Kalibrierschaltung kann beispielsweise aus der Hintereinanderschaltung von je zwei Leitungselementen der physikalischen Länge l mit der unbekannten Transmissionsmatrix L und symmetrischen, reziproken Obstakel-Netzwerken mit der unbekannten Transmissionsmatrix Q bestehen. Im Rahmen der Selbstkalibrierung werden die unbekannten Kalibrierschaltungsparameter mit Hilfe des LRR-Verfahrens bestimmt, wobei davon ausgegangen wird, dass das Obstakel-Netzwerk mit schwacher oder ohne Transmission realisiert sein kann.
Die Patentveröffentlichung DE 44 33375 C2 bezieht sich auf ein Verfahren zum Kalibrieren eines Netzwerkanalysators, der zwei Messtore mit jeweils vier zugehörigen Messstellen aufweist. Dabei werden die Transmissions- und Reflexions-Parameter an einer zwischen die Messtore geschalteten Leitung unbekannter Ausbreitungskonstante, in welcher reflexionssymmetrische und reziproke Störobjekte einfügbar sind, gemessen. Bereits während des Kalibrierens ist das Messobjekt über Leitungsabschnitte der Leitung mit den beiden Messtoren verbunden, wobei eine erste Kalibriermessung ohne eingefügte Störobjekte und mindestens für weitere Kalibriermessungen mit eingefügten Störobjekten durchgeführt werden. Dabei werden mindestens drei Störobjekte auf dem zwischen Messpunkt und einem Messtor geschalteten Leitungsstück und mindestens zwei weitere Störobjekte in den zwischen Messobjekt und dem anderen Messtor geschalteten anderen Leitungsstück eingefügt.
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 einen Signalleiter und einen Masseleiter umfasst; einen Schritt eines Verbindens von zwei Enden der Übertragungsleitung mit zugeordneten Messtoren einer Messvorrichtung; einen Schritt eines Messens von elektrischen Charakteristika in einem Verbindungszustand, bei dem der Signalleiter mit dem Masseleiter verbunden ist, an zumindest drei Punkten in der longitudinalen Richtung der Übertragungsleitung; einen Schritt eines Erhaltens von Fehlerfaktoren eines Messsystems, das die Übertragungsleitung umfasst, auf der Basis von gemessenen Werten in dem Verbindungszustand und der elektrischen Charakteristika der Übertragungsleitung; einen Schritt eines Nebenschlussverbindens der zu messenden elektronischen Vorrichtung mit der Übertragungsleitung und eines Messens von elektrischen 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 so genannten Nebenschlussverfahren, das ein Nebenschlussschalten eines Testobjekts zwischen einen Signalleiter und einen Masseleiter einer Übertragungsleitung, die als eine Messanordnung dient, ein Messen von Reflexionskoeffizienten und Übertragungskoeffizienten dieses Abschnitts und ein Erhalten von elektrischen Charakteristika, wie z. B. der Impedanz 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 TRRR-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 eines Tors, das einem Tor, das gemessen wird, gegenüber liegt, 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 TRRR-Kalibrierung gemäß der vorliegenden Erfindung wird beschrieben.
Kalibrierungsschritt 1: Messung im Kurzschlusszustand
Bei der TRRR-Kalibrierung wird ein Kurzschlussstandard zum Kurzschließen des Signalleiters und des Masseleiters der Übertragungsleitung aufeinander folgend mit zumindest drei Punkten an der Übertragungsleitung verbunden, wodurch derselbe als ein Kalibrierungsstandard dient. Zum Beispiel 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
Nach der Messung im Kurzschlusszustand werden Charakteristika der Übertragungsleitung in einem Zustand (Durchgangszustand) gemessen, bei dem keine Vorrichtung angeschlossen ist. Fehlerkoeffizienten in dem Durchgangszustand können von Übertragungskoeffizienten in einem Idealdurchgangszustand und den gemessenen Werten der Reflexionskoeffizienten abgeleitet werden.
Falls die Übertragungsfunktionen des Messsystems keine Richtwirkung aufweisen (falls z. B. eine Kalibrierung an den Spitzen der Koaxialkabel durchgeführt wird, um die Richtwirkung der Messvorrichtung zu entfernen), werden die Übertragungsfunktion in der Vorwärtsrichtung und die Übertragungsfunktion in der Rückwärtsrichtung der Fehlerfaktoren aufgrund des Reziprozitätssatzes zueinander äquivalent. Somit können die Fehlerfaktoren nur auf der Basis der Messung in dem Kurzschlusszustand berechnet werden, und auf die Messung in dem Durchgangszustand kann verzichtet werden.
Messschritt: Messung eines Testobjekts
Ein Testobjekt wird mit einer vorbestimmten Position an der Übertragungsleitung verbunden (nebenschlussverbunden), um sich zwischen dem Signalleiter und dem Masseleiter zu erstrecken, und elektrische Charakteristika des Testobjekts werden 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.
Bei der vorangegangenen Beschreibung werden der Signalleiter und der Masseleiter bei dem Kalibrierungsschritt kurzgeschlossen. Es ist jedoch nicht immer notwendig, den Signalleiter und den Masseleiter kurzzuschließen. Es ist nur notwendig, dass der Signalleiter mit dem Masseleiter verbunden ist, um irgendeine Art eines Reflexionszustands zu erreichen.
Falls z. B. ein Kalibrierungsstandard, wie z. B. ein Chipwiderstand, anstelle des Kurzschlussstandards verwendet wird, geht ein Teil eines Signals, das in ein Tor eintritt, durch einen Abschnitt, der sich in Kontakt mit der Vorrichtung befindet, erreicht das andere Tor, wird teilweise an dem anderen Tor reflektiert und kehrt zurück. Der Pegel des zurückkehrenden Signals ist jedoch sehr klein. Falls z. B. angenommen wird, dass 50% (–6 dB) des Eingangssignals durch den Abschnitt hindurchgehen, der sich in Kontakt mit der Vorrichtung befindet, das andere Tor erreichen und an dem anderen Tor reflektiert werden (der allgemein geschätzte Reflexionspegel liegt zwischen –15 dB und –25 dB, und der Durchschnittspegel sei –20 dB), beträgt der Pegel bei einem Umlauf etwa –32 dB (= –6–20–6), und der Fehlerpegel beträgt etwa 2,5% des Eingangssignals. Somit ist der Fehler sehr klein, und eine Genauigkeit, die zur Kalibrierung benötigt wird, kann erreicht werden.
Die TRRR-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 Längen, die als Standards dienen, notwendig, und es ist auch notwendig, dass Verbindungen zwischen den Übertragungsleitungen und Koaxialkabeln äquivalente elektrische Charakteristika aufweisen. Bei der TRRR-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 TRRR-Kalibrierung wird nicht durch Schwankungen der Charakteristika der Übertragungsleitung, der Verbinder und der Verbindungen beeinflusst.
(2) Das Testobjekt wird mit der Übertragungsleitung nebenschlussverbunden, und eine Messung wird vorgenommen. Es ist nötig, dass die Übertragungsleitung, die als die Messanordnung dient, strukturiert ist, um zu ermöglichen, dass das Testobjekt mit dem Masseleiter und dem Signalleiter gleichzeitig verbunden ist. Zum Beispiel kann eine planare Übertragungsleitung, wie z. B. ein koplanarer Wellenleiter (CPW) oder eine Schlitzleitung, verwendet werden. Eine TRRR-Kalibrierung ist bei der Messung einer Zwei-Anschluss-Vorrichtung unter Verwendung eines Nebenschlussverfahrens anwendbar. Da das Nebenschlussverfahren verwendet wird, ist die Genauigkeit eines Messens einer niedrigen Impedanz hoch. Da die Übertragungsleitung bei der TRRR-Kalibrierung durchgehend ist, kann der Kalibrierungsstandard mit einem Messpunkt in den Richtungen der beiden Tore verbunden werden. Deshalb wird die Auswahl von Positionen, mit denen der Kalibrierungsstandard verbunden wird, groß. Da Kalibrierungsdaten für die beiden Tore durch ein einmaliges Verbinden des Kalibrierungsstandards erhalten werden können, kann die Anzahl von Malen, die der Kalibrierungsstandard verbunden wird, verringert werden.
(3) Die Länge der Übertragungsleitung, die zur Kalibrierung nötig ist, wird durch die untere Grenze von zu messenden Frequenzen bestimmt. Um niedrige Frequenzen zu handhaben, ist eine lange Übertragungsleitung notwendig. Obwohl es schwierig ist, niedrige Frequenzen unter 100 MHz zu handhaben, ist die TRRR-Kalibrierung bei der Messung bei Frequenzen von mehr als 100 MHz wirksam.
(4) Messungen zur Kalibrierung werden durch ein Nebenschlussverbinden des Kalibrierungsstandards mit zumindest drei Punkten an der Übertragungsleitung vorgenommen. Die Anzahl von Punkten, an denen die Messung des Kalibrierungsstandards durchgeführt wird, und wie weit dieselben von der Testobjektmessposition entfernt sind, wird durch die Messfrequenzbandbreite und die obere Frequenzgrenze bestimmt. Falls die Frequenzbandbreite breit ist, muss die Anzahl von Messpunkten erhöht werden. Da es nicht notwendig ist, viele Standards vorzubereiten, wie bei der TRL-Kalibrierung, kann die TRRR-Kalibrierung mit geringen Kosten implementiert werden.
(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 Messsystems, 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. einem Fluorkohlenwasserstoffharz 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) Ein Fehler (schlechter Kontakt) bei der Kalibrierungsmessung kann auf der Basis des Messergebnisses der Übertragungskoeffizienten erfasst werden. Da eine Kalibrierung durch ein Nebenschlussverbinden des Kalibrierungsstandards (z. B. Kurzschlussstandard) mit der Übertragungsleitung durchgeführt wird, wird in dem Fall eines zufrieden stellenden Kontaktes ein Totalreflexionszustand erreicht, und die Signalübertragungskoeffizienten zwischen den Toren werden sehr klein. Ein schlechter Kontakt kann durch eine Zunahme bei den Übertragungskoeffizienten erfasst werden, und ein Kalibrierungsfehler kann im Voraus vermieden werden. Da der Kalibrierungsstandard gemäß der vorliegenden Erfindung vertikal gegen die Übertragungsleitung gepresst werden kann, kann eine ausreichende Presslast ohne weiteres sichergestellt werden, und somit wird der Kontakt ohne weiteres stabil.
(7) Eine TRRR-Kalibrierung kann unter Verwendung eines Netzwerkanalysators implementiert werden, der nur drei Empfänger aufweist. Das Fehlermodell einer TRRR-Kalibrierung ist das gleiche wie dasjenige einer SOLT-Kalibrierung. Alle Fehlerfaktoren können unter Verwendung eines Drei-Empfänger-Netzwerkanalysators korrigiert werden. Das heißt, verglichen mit der TRL-Kalibrierung, die einen Vier-Empfänger-Netzwerkanalysator erfordert, kann ein kostengünstiger Netzwerkanalysator verwendet werden.
(8) Die Übertragungsleitung kann eine längere Lebensdauer aufweisen. Falls die Übertragungsleitung des Kontaktabschnitts sich aufgrund zahlreicher Testobjektmessungen abnutzt, kann die Testobjektmessposition ein wenig zu einem nicht abgenutzten Abschnitt der Übertragungsleitung verschoben werden, wo weitere Messungen durchgeführt werden können. Deshalb kann die Lebensdauer der Übertragungsleitung verlängert werden. In diesem Fall ist es nicht nötig, eine erneute Kalibrierung vorzunehmen, und es ist nur notwendig, die Fehlerfaktoren des Messsystems mathematisch zu korrigieren.
(9) 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.

Um den Signalleiter und den Masseleiter der Übertragungsleitung kurzzuschließen, wird der Kurzschlussstandard mit der Übertragungsleitung nebenschlussverbunden. Aufgrund hoher Frequenzen kann der Einfluss der Restinduktivität des Kurzschlussstandards jedoch groß sein, und es kann sein, dass der 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 Kurzschlusszustand nicht erreicht wird, der gleiche Vorteil wie derjenige des Verwendens eines zufrieden stellenden Kurzschlussstandards erreicht werden.
Dies ist nicht auf den Fall beschränkt, bei dem der Kalibrierungsstandard sich nicht in Kontakt mit der Übertragungsleitung befindet, und der Reihenresonanzzustand wird mit einer Streukapazität zwischen dem Kalibrierungsstandard und der Übertragungsleitung erzeugt. Alternativ dazu kann ein Kondensator mit einer sehr geringen Kapazität als der Kalibrierungsstandard verwendet werden, und der Kondensator kann mit der Übertragungsleitung in Kontakt gebracht werden (vollständig verbunden werden), um eine Reihenresonanz zu erzeugen.
Es wird bevorzugt, als die Messanordnung zur Verwendung bei der vorliegenden Erfindung eine Messanordnung mit einer Übertragungsleitung zu verwenden, die einen 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 dem Signalleiter und dem Masseleiter in Kontakt gebracht und elektrisch verbunden werden. Da der Kalibrierungsstandard oder das Testobjekt 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, wie es im Vorhergehenden beschrieben wurde, einen Signalleiter und Masseleiter mit dem Signalleiter dazwischen. Der koplanare Wellenleiter ist für die Messung von Hochfrequenzcharakteristika bis zu 10 GHz geeignet. Im Gegensatz dazu umfasst die Schlitzleitung einen 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.
Bezüglich der Entfernung zwischen Abschnitten, an denen der Kalibrierungsstandard nebenschlussverbunden wird, werden die bevorzugten Positionen durch zu messende Frequenzen bestimmt. Es wird bevorzugt, dass 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 TRRR-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.
Falls die zu messende Frequenzbandbreite breit ist, wird es bevorzugt, dass der Kalibrierungsstandard mit vier oder mehr Punkten verbunden wird. Wenn das Frequenzband breiter wird, können einige der Positionen ½ Wellenlänge eines Signals oder Vielfache von ½ Wellenlänge betragen. Selbst wenn derartige Daten ausgeschlossen werden, müssen Daten an drei Punkten bleiben.
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 eine TRRR-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 ein Diagramm eines Fehlermodells zur Verwendung bei der TRRR-Kalibrierung gemäß der vorliegenden Erfindung.
8 umfasst Grundrissansichten des Geräts zum Messen von elektrischen Hochfrequenzcharakteristika gemäß der vorliegenden Erfindung, das ein Testobjekt misst.
9 ist ein Flussdiagramm eines Beispiels für ein Kalibrierungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung.
10 ist ein Flussdiagramm eines weiteren Beispiels für das Kalibrierungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung.
11 ist ein charakteristisches Diagramm von Übertragungskoeffizienten bei einem zufrieden stellenden Kontakt und einem schlechten Kontakt eines Kurzschlussstandards.
12 ist ein Diagramm von Hochfrequenzcharakteristika des Kurzschlussstandards, der Widerstände und eines Kondensators, die unter Verwendung des Geräts zum Messen von elektrischen Hochfrequenzcharakteristika gemäß der vorliegenden Erfindung gemessen werden.
13 ist ein Diagramm von Hochfrequenzcharakteristika eines Induktors, die unter Verwendung des Geräts zum Messen von elektrischen Hochfrequenzcharakteristika gemäß der vorliegenden Erfindung gemessen werden.
14 umfasst Ansichten, die Beispiele zeigen, bei denen eine Reihenresonanz zwischen dem Kalibrierungsstandard und einer Übertragungsleitung erzeugt wird.
15 ist eine Grundrissansicht einer Schlitzleitung, die als ein weiteres Beispiel für die Übertragungsleitung dient.
Beste Ausführungsart der Erfindung
Im Folgenden wird eine TRRR-Kalibrierung gemäß der vorliegenden Erfindung speziell unter Bezugnahme auf Ausführungsbeispiele beschrieben.
Ausführungsbeispiel 1
Die 5 bis 8 zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung.
- Kalibrierungsstandard bei TRRR-Kalibrierung -
Bei der TRRR-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.
Hier wird eine Beschreibung gegeben, wobei als ein Beispiel ein koplanarer Wellenleiter verwendet wird, der als die Messanordnung 11 dient. Die Messanordnung 11 umfasst, wie es in den 5 und 6 gezeigt ist, eine Übertragungsleitung 12, die an der oberen Oberfläche einer Anordnungs- bzw. Halterungsplatine 11c angeordnet ist. Die Übertragungsleitung 12 umfasst eine streifenförmige Signalleitung 12a, die durchgehend in der longitudinalen Richtung angeordnet ist, und Masseleiter 12b mit den Signalleitern 12a in der Breitenrichtung dazwischen mit einem Zwischenraum dazwischen. Der Signalleiter 12a und die Masseleiter 12b sind auf der gleichen Ebene angeordnet. Verbinder 11a und 11b sind an einem ersten und einem zweiten Ende der Messanordnung 11 bereitgestellt. Die Verbinder sind mit Koaxialkabeln 14 und mit Messtoren 21 bis 23 eines Netzwerkanalysators 20, bei dem es sich um ein Beispiel einer Messvorrichtung handelt, verbunden. Signalleitungen 14a der Koaxialkabel 14 werden durch Löten, Schweißen oder dergleichen an dem Signalleiter 12a befestigt, um Verbindungsschwankungen zu beseitigen. Die Messtore 21 und 23 sind über die Koaxialkabel 14 mit zwei Enden des Signalleiters 12a verbunden, und das Messtor 22 ist 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.
Wenn es nur notwendig 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 wird durch ein bekanntes Verfahren implementiert, wie z. B. Berechnungen unter Verwendung einer Simulation oder durch ein Verwenden eines Werts, der tatsächlich mit einem Zeitbereichsreflexionsverfahren gemessen worden ist.
Wie es in 5 gezeigt ist, wird der Kurzschlussstandard 10 an drei oder mehr Punkten an der Übertragungsleitung 12 gemessen, 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. Tatsächlich werden beide Tore zur gleichen Zeit kalibriert, wodurch ein Überlappen von redundanten Messungen rational vermieden wird.
- Verbindung und Messung eines Kurzschlussstandards -
Der Kurzschlussstandard 10 wird mit einem Punkt nebenschlussverbunden, an dem ein Testobjekt gemessen wird (Messpunkt 1 in 5: P1), um den Signalleiter 12a und die Masseleiter 12b kurzzuschließen, und danach wird eine Messung vorgenommen, wobei S_11M1 der gemessene Reflexionskoeffizient ist. Es sei Γ_A1 ein echter Wert des Reflexionskoeffizienten an dem Messpunkt 1. Γ_A1 ist ein echter Wert des Reflexionskoeffizienten des Kurzschlussstandards 10. Wenn die Größe des Kurzschlussstandards 10 in der longitudinalen Richtung der Übertragungsleitung 12 ausreichend kleiner als die Wellenlänge eines gemessenen Signals ist, wird Γ_A1 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 der Übertragungsleitung 12 nebenschlussverbunden, die von dem Messpunkt 1 um eine Entfernung L₁ zu dem Tor 1 hin entfernt ist (Messpunkt 2: P2), und danach wird eine Messung vorgenommen, wobei S_11M2 der gemessene Reflexionskoeffizient ist. In diesem Fall ist Γ_A1 der echte Wert des Reflexionskoeffizienten des Kurzschlussstandards 10 an dem Messpunkt 2. Der Messpunkt 1 sei eine Referenzebene, der echte Wert Γ_A2 des Reflexionskoeffizienten wird an dem Messpunkt 2 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, und β ist eine Phasenkonstante [rad/mm] der Übertragungsleitung: [Gleichung 1]
Bei Gleichung 1 übersteigt, wie es aus der Tatsache ersichtlich ist, dass der Übertragungsgrad α der Übertragungsleitung in Termen negativer Potenz ausgedrückt wird, Γ_A2 Eins. Normalerweise gibt es keinen Kurzschlussstandard, dessen Reflexionskoeffizient Eins überschreitet. Der im Vorhergehenden angeführte Zustand wird jedoch erzeugt, weil der Messpunkt 1 als die Referenzebene bei Gleichung 1 dient, und dies ist nicht anormal.
Fortlaufend wird der Kurzschlussstandard 10 mit einer Position an der Übertragungsleitung 12 nebenschlussverbunden, die von dem Messpunkt 1 um eine Entfernung 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 Messpunkt 1 die Referenzebene, der echte Wert Γ_A3 des Reflexionskoeffizienten an dem Messpunkt 3 wird als Gleichung 2 ausgedrückt: [Gleichung 2]
Wenn die Übertragungsleitungscharakteristika α und β unbekannt sind, wird eine weitere Messung vorgenommen, indem der Kurzschlussstandard 10 mit einer Position an der Übertragungsleitung nebenschlussverbunden wird, die von dem Messpunkt 1 um eine Entfernung 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:
[Gleichung 4]

ξ = α^–2 exp(j2β)

Unter Verwendung von Gleichung 4 können die Gleichungen 1 bis 3 jeweils als Gleichungen 5 bis 7 umgeschrieben werden: [Gleichung 5]
[Gleichung 6]
[Gleichung 7]
Wie es im Vorhergehenden beschrieben wurde, sind die Messpunkte 2 bis 4 bezüglich der Testobjektmessposition (Messpunkt 1) nur auf der Seite von Tor 1 angeordnet. Die Messpunkte 2 bis 4 können jedoch auf beide Seiten (Seite von Tor 1 und Seite von Tor 2) verteilt sein, wobei die Testobjektmessposition (Messpunkt 1) als die Mitte dient. Wenn die Messpunkte 2 bis 4 auf der Seite von Tor 2 angeordnet sind, ist das Vorzeichen der Entfernung L dem Vorzeichen auf der Seite von Tor 1 entgegengesetzt. In dem Fall, bei dem die Messpunkte 2 bis 4 auf beiden Seiten angeordnet sind, können effektive Daten selbst dann erhalten werden, wenn die Übertragungsleitung 12 eine kurze Länge aufweist.
Der Messpunkt 1 muss nicht die Testobjektmessposition sein.
Als ein Verfahren zum Nebenschlussverbinden des Kurzschlussstandards 10 wird in 5 der Kurzschlussstandard 10 zwischen den Signalleiter 12a und die Masseleiter 12b geschaltet, die auf beiden Seiten angeordnet sind. Alternativ dazu kann der Kurzschlusszustand 10 zwischen den Signalleiter 12a und einen Masseleiter 12b geschaltet werden.
- Messung im Durchgangszustand -
Neben der Messung, die den Kurzschlussstandard 10 verwendet, wird eine Messung in einem Durchgangszustand vorgenommen (einem Zustand, bei dem die Tore direkt miteinander verbunden sind). Der Durchgangszustand bedeutet, dass nichts tatsächlich mit der Übertragungsleitung 12 verbunden ist, die als die Messanordnung dient, und eine Messung wird vorgenommen. Gemessene Werte umfassen einen Reflexionskoeffizienten S_11MT und einen Übertragungskoeffizienten S_21MT.
7 zeigt ein Fehlermodell einer TRRR-Kalibrierung. Dies ist nicht besonders neuartig und ist das gleiche wie ein Fehlermodell, das bei einer SOLT-Kalibrierung verwendet wurde. Bei dem Diagramm sind S_11M und S_21M gemessene Werte eines Reflexionskoeffizienten bzw. eines Übertragungskoeffizienten, und S_11A, S_21A und dergleichen sind echte Werte von Streukoeffizienten eines Testobjekts.
Falls die Übertragungsleitungscharakteristika ξ bekannt sind, sind unbekannte Werte drei Fehlerkoeffizienten (E_DF, E_SF und E_RF) bei der 1-Tor-Messung. Da sich drei Gleichungen aus den gemessenen Werten (S_11MT, S_11M2 und S_11M3) der Reflexionskoeffizienten ergeben, die durch ein Kurzschließen der Übertragungsleitung 12 an drei Punkten erhalten werden, können alle unbekannten Werte (E_DF, E_SF und E_RF) erhalten werden.
Die Fehlerkoeffizienten (E_LF und E_TF) in dem Durchgangszustand können aus den gemessenen Werten (S_11MT und S_21MT) des Reflexionskoeffizienten und des Übertragungskoeffizienten in dem Idealdurchgangszustand und den bereits erhaltenen Fehlerkoeffizienten (E_DF, E_SF und E_RF) abgeleitet werden.
Dementsprechend können alle Fehlerkoeffizienten (E_DF, E_SF E_RF, E_LF und E_TF) eines Messsystems erhalten werden. Unter Verwendung dieser Fehlerkoeffizienten können die echten Werte (S_11A und S_21A) der elektrischen Charakteristika des Testobjekts auf der Basis der gemessenen Werte (S_11M und S_21M) des Testobjekts erhalten werden.
Im Gegensatz dazu gibt es, falls die Übertragungsleitungscharakteristika ξ unbekannt sind, insgesamt vier unbekannte Werte, die die drei Fehlerkoeffizienten (E_DF, E_SF und E_RF) bei der 1-Tor-Messung und die Übertragungsleitungscharakteristika umfassen. In diesem Fall wird die Übertragungsleitung an vier Punkten unter Verwendung des Kurzschlussstandards kurzgeschlossen, und vier Gleichungen können sich aus gemessenen Werten (S_11M1, S_11M2, S_11M3 und S_11M4) von Reflexionskoeffizienten an vier Punkten ergeben. Somit können alle unbekannten Werte (E_DF, E_SF, E_RF und ξ) erhalten werden.
Das nachfolgende Berechnungsverfahren ist dem Fall ähnlich, bei dem die Übertragungscharakteristika ξ bekannt sind.
Die Übertragungsleitungscharakteristika ξ umfassen zwei unbekannte Werte, nämlich den Übertragungsgrad α und die Phasenkonstante β. Da die Übertragungsleitungscharakteristika ξ durch eine komplexe Zahl dargestellt werden, bei der ein Teil einer reellen Zahl dem Übertragungsgrad α entspricht und ein Teil einer imaginären Zahl der Phasenkonstante β entspricht, können die Übertragungsleitungscharakteristika ξ als ein unbekannter Wert erhalten werden.
Zum Zweck der nachfolgenden Berechnungen wird es bevorzugt, dass die Positionen L₁, L₂ und L₃, an denen der Kurzschlussstandard gemessen wird, eine der folgenden Beziehungen erfüllen: L₁:L₂:L₃ = 1:2:3 L₁:L₂:L₃ = 1:2:4
Wenn die Positionen L₁, L₂ und L₃ eine der oben genannten Beziehungen erfüllen, können die Übertragungsleitungscharakteristika explizit unter Verwendung der folgenden Gleichung berechnet werden. Wenn die Positionen 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.
- Ableitung von Fehlerkoeffizienten -
Ein spezifisches Verfahren zum Ableiten der Fehlerkoeffizienten bei einer TRRR-Kalibrierung wird beschrieben.
Die Fehlerkoeffizienten bei dem Modell, das in 7 gezeigt ist, werden auf der Basis der Ergebnisse eines Hessens des Kurzschlussstandards 10 bei der im Vorhergehenden beschriebenen TRRR-Kalibrierung erhalten. Die Prozedur ist folgendermaßen. Zuerst werden die Übertragungsleitungscharakteristika ξ erhalten, und unter Verwendung der erhaltenen Übertragungscharakteristika ξ werden Γ_A2 und dergleichen erhalten, wodurch E_DF, E_SF, E_RF und dergleichen erhalten werden.
Wenn die Positionen L₁, L₂ und L₃, an denen der Kurzschlussstandard gemessen wird, die Beziehung L₁:L₂:L₃ = 1:2:4 erfüllen, kann ξ unter Verwendung von Gleichung 8 erhalten werden:
[Gleichung 8]

ξ = 〈[{(S_11M3 ² + (2S_11M1 – 4S_11M2)S_11M3 + 4S_11M1S_11M2 – 3S_11M1 ²)S_11M4 ² + ((2S_11M2 – 4S_11M1)S_11M3 ² + (4S_11M2 ² – 4S_11M1S_11M2 + 4S_11M1 ²)S_11M3 – 4S_11M1S_11M2 ² + 2S_11M1 ²S_11M2)S_11M4 + (4S_11M1S_11M2 – 3S_11M2 ²)S_11M3 ² + (2S_11M1S_11M2 ² – 4S_11M1 ²S_11M2)S_11M3 + S_11M1 ²S_11M2 ²}^1/2 + (S_11M3 – 2S_11M2 + S_11M1)S_11M4 + (S_11M2 – 2S_11M1)S_11M3 + S_11M1S_11M2]/((2S_11M2 – 2S_11M1)S_11M4 + (2S_11M1 – 2S_11M2)S_11M3)〉^1/L1

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]

ξ = 〈[{(S_11M3 ² – 2S_11M2S_11M3 – 3S_11M2 ² + 8S_11M1S_11M2 – 4S_11M1 ²)S_11M4 ² + (–2S_11M1S_11M3 ² + (8S_11M2 ² – 12S_11M1S_11M2 + 8S_11M1 ²)S_11M3 – 2S_11M1S_11M2 ²)S_11M4 + (–4S_11M2 ² + 8S_11M1S_11M2 – 3S_11M1 ²)S_11M3 ² – 2S_11M1 ²S_11M2S_11M3 + S_11M1 ²S_11M2 ²}^1/2 + (S_11M3 – S_11M2)S_11M4 – S_11M1S_11M3 + S_11M1S_11M2] /{(2S_11M2 – 2S_11M1)S_11M4 + (2S_11M1 – 2S_11M2)S_11M3}〉^1/L1

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 E_DF, E_SF und E_RF unter Verwendung der folgenden Gleichungen 10 erhalten werden, wobei Denom eine Zwischenvariable ist: [Gleichung 10]
Dann können E_LF und E_TF unter Verwendung der Messergebnisse S_11MT und S_21MT in dem Idealdurchgangszustand unter Verwendung der Gleichungen 11 erhalten werden: [Gleichung 11]
Die oben aufgeführte Erörterung basiert auf dem Fall, bei dem ein Signal von dem Tor 1 an das Tor 2 angelegt wird (Vorwärtsrichtung). Das gleiche gilt für den Fall der Rückwärtsrichtung.
In dem Fall, bei dem die Testobjektmessposition an der Übertragungsleitung um L zu dem Tor 1 bewegt wird, wird ein Zustand, bei dem eine Streukoeffizientenmatrix, die durch Ausdruck 12 ausgedrückt ist, mit der Seite von Tor 1 des Fehlermodells der TRRR-Kalibrierung verbunden ist, erhalten, und ein Zustand, bei dem eine Streukoeffizientenmatrix, die durch Ausdruck 13 ausgedrückt ist, mit der Seite von Tor 2 desselben verbunden ist, wodurch neue Fehlerkoeffizienten der TRRR-Kalibrierung erzeugt werden. Auf diese Weise können die korrekten Ergebnisse ohne ein Vornehmen zusätzlicher Kalibrierungsmessungen erhalten werden. Da die Übertragungsleitungscharakteristika ξ bekannt sind, ist es möglich, Veränderungen der Fehlerkoeffizienten zu schätzen, wenn die Länge der Übertragungsleitung sich auf jeder Torseite um L verändert. [Ausdruck 12]
[Ausdruck 13]
Unter Verwendung des Vorhergehenden wird, wenn die Übertragungsleitung an der Testobjektmessposition durch zahlreiche Messungen abgenutzt ist, die Testobjektmessposition geeignet zu einem nicht abgenutzten Abschnitt der Übertragungsleitung verschoben, wo weitere Messungen vorgenommen werden können. Folglich kann die Lebensdauer der Anordnung verlängert werden. In diesem Fall ist es nicht notwendig, eine erneute Kalibrierung vorzunehmen, und es ist nur notwendig, die Fehlerfaktoren des Messsystems mathematisch zu korrigieren.
- Messung eines Testobjekts und TRRR-Kalibrierung -
Wenn die Fehlerkoeffizienten erhalten sind, wird eine elektronische Zwei-Anschluss-Vorrichtung (in diesem Fall eine oberflächenbefestigte Vorrichtung) 17, die als ein Testobjekt dient, zwischen den Signalleiter 12a und den Masseleiter 12b geschaltet, und elektrische Charakteristika des Testobjekts 17 werden gemessen. Zum Beispiel wird das Testobjekt 17 unter Verwendung einer Chipbefestigungsvorrichtung oder dergleichen angezogen, das Testobjekt 17 wird mit der Testobjektmessposition P1 der Messanordnung 11 nebenschlussverbunden, und die Reflexionskoeffizienten und die Übertragungskoeffizienten (S_11M, S_21M, S_12M und S_22M ₎ des Testobjekts in der Vorwärtsrichtung und der Rückwärtsrichtung werden gemessen. Die Übertragungsleitung 12, die hier verwendet wird, ist die gleiche wie diejenige, die bei der vorhergehenden Kalibrierung verwendet wurde, und die Verbindungen zwischen der Übertragungsleitung 12 und den Koaxialkabeln 14 bleiben fest.
Da das Fehlermodell einer TRRR-Kalibrierung das gleiche ist wie dasjenige einer SOLT-Kalibrierung, können die Effekte von Fehlern von den tatsächlichen Ergebnissen eines Messens des Testobjekts durch ein Durchführen von Berechnungen entfernt werden, die denjenigen bei einer SOLT-Kalibrierung ähnlich sind. Gleichungen zum Entfernen der Effekte von Fehlern und zum Erhalten von Streukoeffizienten S_11A und S_21A des Testobjekts sind im Folgenden gegeben. Die Gleichungen zum Entfernen der Effekte von Fehlern sind nicht auf die im Folgenden angegebenen Gleichungen beschränkt, und eine beliebige bekannte Technik kann verwendet werden. [Gleichung 14]
Ein Beispiel für ein TRRR-Kalibrierungsverfahren wird gemäß dem Flussdiagramm, das in 9 gezeigt ist, beschrieben.
Zuerst wird eine Messvorrichtung über Koaxialkabel mit einer Messanordnung verbunden (Schritt S1), und der Reflexionskoeffizient S_11MT und der Übertragungskoeffizient S_21MT in einem Durchgangszustand werden gemessen (Schritt S2).
Dann werden der Signalleiter und die Masseleiter durch den Kurzschlussstandard an einer ersten Position kurzgeschlossen (Schritt S3). Die erste Position kann die Testobjektmessposition oder eine andere Position sein. Während der Kurzschlussstandard angeschlossen ist, werden die Reflexionskoeffizienten (S_11M1 und S_22M1) auf der Seite von Tor 1 und der Seite von Tor 2 gemessen (Schritt S4).
Dann werden der Signalleiter und die Masseleiter durch den Kurzschlussstandard an einer zweiten Position kurzgeschlossen (Schritt S5), und die Reflexionskoeffizienten (S_11M2 und S_22M2) auf der Seite von Tor 1 und der Seite von Tor 2 werden gemessen (Schritt S6). Dann werden der Signalleiter und die Masseleiter durch den Kurzschlussstandard an einer dritten Position kurzgeschlossen (Schritt S7), und die Reflexionskoeffizienten (S_11M3 und S_22M3) auf der Seite von Tor 1 und der Seite von Tor 2 werden gemessen (Schritt S8).
Falls die Übertragungsleitungscharakteristika ξ unbekannt sind, werden der Signalleiter und der Masseleiter erneut durch den Kurzschlussstandard an einer vierten Position kurzgeschlossen (Schritt S9), und die Reflexionskoeffizienten (S₁₁₃ und S_22M3) auf der Seite von Tor 1 und der Seite von Tor 2 werden gemessen (Schritt S10). Unter Verwendung von Gleichung 8 oder 9 werden die Übertragungsleitungscharakteristika ξ berechnet (Schritt S11). Wenn die Übertragungsleitungscharakteristika ξ bekannt sind, kann auf die Schritte S8 bis S10 verzichtet werden.
Danach werden die Fehlerkoeffizienten unter Verwendung der gemessenen Reflexionskoeffizienten und Übertragungsleitungscharakteristika ξ und unter Verwendung der Gleichungen 10 und 11 berechnet (Schritt S12).
Nachdem die Fehlerkoeffizienten berechnet worden sind, wird das Testobjekt mit der Messanordnung verbunden (Schritt S13), 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 S14). Dann werden die Effekte von Fehlern unter Verwendung der Gleichungen 14 entfernt (Schritt S15), und die Ergebnisse mit entfernten Fehlern (echte Werte des Testobjekts) werden an einer Anzeige angezeigt, und das Testobjekt wird ausgewählt (Schritt S16). Danach werden die Schritte S13 bis S16 wiederholt, bis die Messung aller Testobjekte abgeschlossen ist (Schritt S17). Wenn die Messung aller Testobjekte abgeschlossen ist, endet die TRRR-Kalibrierung.
Wenn ein schlechter Kontakt zwischen dem Kurzschlussstandard und der Übertragungsleitung auf ein Nebenschlussverbinden des Kurzschlussstandards hin besteht, werden falsche Reflexionskoeffizienten gemessen. Um einen schlechten Kontakt zu erfassen, wird es bevorzugt, Übertragungskoeffizienten zu messen. Das heißt, wenn sich der Kurzschlussstandard in ordnungsgemäßem Kontakt mit der Übertragungsleitung befindet, erfolgt eine Totalreflexion. Somit sind die Übertragungskoeffizienten zwischen den Toren der Anordnung sehr klein. Wenn jedoch ein schlechter Kontakt zwischen dem Kurzschlussstandard und der Übertragungsleitung besteht, werden die Übertragungskoeffizienten zwischen den Toren groß. Unter Verwendung einer Übertragungskoeffizientendifferenz kann ein schlechter Kontakt leicht erfasst werden. Da ein Messfehler während der Kalibrierungsprozedur erfasst werden kann, ist es möglich, einen Zeitverlust, wie z. B. einen Kalibrierungsfehler, der nachfolgend auf die Messung des Testobjekts hin erkannt wird, zu vermeiden.
10 ist ein Flussdiagramm eines zusätzlichen Schritts eines Erfassens eines schlechten Kontakts auf der Basis der Übertragungskoeffizienten bei dem Prozess des Ableitens der Fehlerkoeffizienten in 9.
Zuerst werden der Signalleiter und die Masseleiter durch den Kurzschlussstandard an der ersten Position kurzgeschlossen (Schritt S20). Während der Kurzschlussstandard angeschlossen ist, werden nicht nur die Reflexionskoeffizienten (S_11M1 und S_22M1) auf der Seite von Tor 1 und der Seite von Tor 2, sondern auch die Übertragungskoeffizienten (S_12M1 und S_21M1) gemessen (Schritt S21). Es wird bestimmt, ob die gemessenen Übertragungskoeffizienten ausreichend klein sind (Schritt S22). Falls die Übertragungskoeffizienten nicht ausreichend klein sind, wird bestimmt, dass ein schlechter Kontakt vorliegt, und die Schritte S20 und S21 werden erneut wiederholt. Im Gegensatz dazu wird, wenn die Übertragungskoeffizienten ausreichend klein sind, bestimmt, dass der Kontakt zufrieden stellend ist, und eine Messung wird an der zweiten Position vorgenommen.
Auf ähnliche Weise werden der Signalleiter und die Masseleiter durch den Kurzschlussstandard an der zweiten Position kurzgeschlossen (Schritt S23), und die Reflexionskoeffizienten (S_11M2 und S_22M2) und die Übertragungskoeffizienten (S_12M2 und S_21M2) auf der Seite von Tor 1 und der Seite von Tor 2 werden gemessen (Schritt S24). Es wird bestimmt, ob die gemessenen Übertragungskoeffizienten ausreichend klein sind (Schritt S25). Falls die Übertragungskoeffizienten nicht ausreichend klein sind, wird bestimmt, dass ein schlechter Kontakt vorliegt, und die Schritte S23 und S24 werden erneut wiederholt. Im Gegensatz dazu wird, falls die Übertragungskoeffizienten ausreichend klein sind, bestimmt, dass der Kontakt zufrieden stellend ist, und eine Messung wird an der dritten Position vorgenommen.
Auf ähnliche Weise werden der Signalleiter und die Masseleiter durch den Kurzschlussstandard an der dritten Position kurzgeschlossen (Schritt S26), und die Reflexionskoeffizienten (S_11M3 und S_22M3) und die Übertragungskoeffizienten (S_12M3 und S_21M3) auf der Seite von Tor 1 und der Seite von Tor 2 werden gemessen (Schritt S27). Es wird bestimmt, ob die gemessenen Übertragungskoeffizienten ausreichend klein sind (Schritt S28). Falls die Übertragungskoeffizienten nicht ausreichend klein sind, wird bestimmt, dass ein schlechter Kontakt vorliegt, und die Schritte S26 und S27 werden erneut wiederholt. Im Gegensatz dazu wird, wenn die Übertragungskoeffizienten ausreichend klein sind, bestimmt, dass der Kontakt zufrieden stellend ist.
Hier wird keine Messung des Kurzschlussstandards an der vierten Position vorgenommen. Falls die Übertragungsleitungscharakteristika unbekannt sind, kann eine ähnliche Messung und Bestimmung an der vierten Position durchgeführt werden.
Danach geht der Fluss zu Schritt S12 von 9 über, und die Fehlerkoeffizienten werden abgeleitet und korrigiert.
In 10 werden sowohl die Übertragungskoeffizienten auf der Seite von Tor 1 als auch der Seite von Tor 2 gemessen, um einen schlechten Kontakt zu erfassen. Wenn jedoch die Übertragungskoeffizienten des Messsystems keine Richtwirkung aufweisen, kann ein schlechter Kontakt durch den Übertragungskoeffizienten auf der Seite von nur einem Tor erfasst werden.
11 zeigt Beispiele für Übertragungskoeffizienten in dem (guten) Fall, bei dem der Kurzschlussstandard zufrieden stellend angeschlossen ist, und dem (schlechten) Fall, bei dem ein schlechter Kontakt vorliegt.
Bei der Messung des Kurzschlussstandards bei der Kalibrierungsprozedur tritt eine Totalreflexion auf, wenn sich der Kurzschlussstandard in ordnungsgemäßem Kontakt mit der Übertragungsleitung befindet. Somit sind die Übertragungskoeffizienten zwischen den Toren der Anordnung sehr klein. Falls jedoch aus irgendwelchen Gründen ein schlechter Kontakt vorliegt, werden die Übertragungskoeffizienten zwischen den Toren erhöht. Unter Verwendung einer Übertragungskoeffizientendifferenz kann ein Messfehler bei 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.
Es wird eine Beschreibung der Art und Weise gegeben, auf die die Positionen ausgewählt werden, an denen der Kurzschlussstandard 10 gemessen wird.
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 10 mm ÷ 10 mm × 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 TRRR-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 Kalibrierungsstandards 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 TRRR-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]

L = 145π / 180β 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 2^n-2L [mm] gesetzt.
Bei dem Frequenzband von der oberen Grenzmessfrequenz f_max bis f_max/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_max/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°.
12 zeigt die Ergebnisse eines Messens einiger Impedanzvorrichtungen in dem Bereich von 100 MHz bis 3 GHz unter Verwendung der TRRR-Kalibrierung. Die gemessenen Vorrichtungen umfassen den Kurzschlussstandard (Kurzschlusschip), einen 50-Ω-Widerstand, einen 2-pF-Kondensator und einen 100-Ω-Widerstand.
Je höher die Frequenz, desto höher die Impedanzen des 50-Ω-Widerstands und des 100-Ω-Widerstands. Es kann davon ausgegangen werden, dass dies an den Restinduktivitäten der Chipwiderstände liegt.
Bei niedrigen Frequenzen nimmt die Impedanz des 2-pF-Kondensators wesentlich umgekehrt proportional zu der Frequenz ab. Bei Frequenzen gleich 2 GHz oder höher nimmt die Impedanz des 2-pF-Kondensators zu. Es kann davon ausgegangen werden, dass dies ebenfalls an der Restinduktivität liegt.
In jedem Fall ist es aus den Ergebnissen, die in 12 gezeigt sind, ersichtlich, dass die Hochfrequenzcharakteristika des Testobjekts mit der TRRR-Kalibrierung erhalten werden.
Unter Verwendung der TRRR-Kalibrierung wird ein 10-nH-Chipinduktor (laminierter 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 im Vergleich mit den Messergebnissen gezeigt sind, die mit der bekannten TRL-Kalibrierung erhalten werden.
Wie es aus 13 ersichtlich ist, sei darauf hingewiesen, dass eine allgemeine Impedanzkennlinie eines Induktors erhalten wird. 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 TRL-Kalibrierung durchgeführt wird.
Bei etwa 10 GHz oder mehr unterscheiden sich die Messergebnisse, die mit der TRL-Kalibrierung erhalten werden, von denjenigen, die mit der TRRR-Kalibrierung erhalten werden. Es kann davon ausgegangen werden, dass dies an einem geringen Unterschied bei der Position liegt, an der das Testobjekt auf die Messung hin angeschlossen ist.
Ausführungsbeispiel 2
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, kann der Computer automatisch die Kalibrierungsstandardcharakteristika an jeder Position auf der Basis der Gleichungen 1 bis 3 berechnen, eine Messung des Kurzschlussstandards an jeder Position vornehmen (falls nötig durch Messung) und automatisch Fehlerfaktoren unter Verwendung der erhaltenen Daten bei Kalibrierungsberechnungen unter Verwendung der Gleichungen 10 berechnen. Kurz gesagt wird ermöglicht, dass der Netzwerkanalysator die Werte des Kalibrierungsstandards automatisch schätzt und eine TRRR-Kalibrierung durchführt.
In diesem Fall muss eine Bedienungsperson oder dergleichen bei einem Vorrichtungsprüfprozess, der bei einer Massenproduktionsfabrik durchgeführt wird, nicht die Werte des Kalibrierungsstandards berechnen, und die TRRR-Kalibrierung kann nur mit der Messvorrichtung durchgeführt werden. Somit kann der Prozess vereinfacht werden.
Ausführungsbeispiel 3
Die Restinduktivität des Kurzschlussstandards kann aufgrund hoher Frequenzen einen großen Einfluss haben, und selbst wenn der Kurzschlussstandard mit der Übertragungsleitung nebenschlussverbunden wird, 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 14 gezeigt ist, bevorzugt, dass ein Kalibrierungsstandard 25 in der Nähe der Übertragungsleitung (nicht in Kontakt mit derselben) platziert wird, und dass die Kapazität C(F), die zwischen der Übertragungsleitung und dem Kalibrierungsstandard erzeugt wird, und die Restinduktivität L(H) des Kalibrierungsstandards sich in einem Reihenresonanzzustand befinden. In diesem Fall wird 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 14 gezeigt ist, kann ein Kalibrierungsstandard 26 in Kontakt mit der Übertragungsleitung 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 Warten 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 4
Bei den vorhergehenden Ausführungsbeispielen wurden die Fälle beschrieben, bei denen der koplanare Wellenleiter als die Übertragungsleitung verwendet wird. Alternativ dazu kann, wie es in 15 gezeigt ist, eine Schlitzleitung 30 verwendet werden. Die Schlitzleitung 30 umfasst einen Signalleiter 31 und einen Masseleiter 32, die auf der gleichen Ebene mit einem Zwischenraum 33 dazwischen angeordnet sind. Ein Kalibrierungsstandard und ein Testobjekt werden zwischen den Signalleiter 31 und den Masseleiter 32 nebenschlussgeschaltet.
Das Verfahren zum Messen von elektrischen Hochfrequenzcharakteristika gemäß der vorliegenden Erfindung ist nicht auf die oben genannten Ausführungsbeispiele beschränkt.
Die Übertragungsleitung ist nicht auf die planare Übertragungsleitung beschränkt. Eine Übertragungsleitung mit einer beliebigen Struktur kann verwendet werden, solange die Übertragungsleitung einen Signalleiter und einen Masseleiter umfasst und bekannte elektrische Charakteristika pro Längeneinheit aufweist, und ein Kalibrierungsstandard (z. B. Kurzschlussstandard) und ein Testobjekt damit nebenschlussverbunden werden können.
Der 3-Empfänger-Netzwerkanalysator wurde bei den oben genannten Ausführungsbeispielen als die Messvorrichtung verwendet, da das Fehlermodell einer SOLT-Kalibrierung verwendet wurde. Wenn das Fehlermodell einer TRL-Kalibrierung verwendet wird, ist ein 4-Empfänger-Netzwerkanalysator notwendig.
Die Messvorrichtung ist nicht auf den Netzwerkanalysator beschränkt. Eine beliebige Vorrichtung, die elektrische Hochfrequenzcharakteristika messen kann, kann verwendet 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 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) In dem Fall eines schlechten Kontakts, wenn ein Kurzschlussstandard angeschlossen wird, um einen Totalreflexionszustand zu erreichen, geht ein Signal von einem Messtor zu dem anderen. Deshalb kann ein schlechter Kontakt des Kurzschlussstandards ohne Weiteres erfasst werden. Es ist somit möglich, im Voraus einen Fehler bei der Kalibrierungsoperation zu vermeiden.
3) Eine hochgradig genaue Messung von Hochfrequenzcharakteristika einer elektronischen Zwei-Anschluss-Vorrichtung allein kann vorgenommen werden, ohne durch Fehler einer Anordnung oder dergleichen beeinflusst zu werden. Mit einem Gerät zum Messen von elektrischen Hochfrequenzcharakteristika liefert die vorliegende Erfindung ein Verfahren, das beim genauen Messen der Impedanz, des Q-Werts oder dergleichen der elektronischen Zwei-Anschluss-Vorrichtung, wie z. B. eines Chipinduktors, eines Chipkondensators oder eines Chipwiderstands, hochgradig wirksam ist.

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 einen Signalleiter und einen Masseleiter umfasst; einen Schritt eines Verbindens von zwei Enden der Übertragungsleitung mit zugeordneten Messtoren einer Messvorrichtung; einen Schritt eines Messens von elektrischen Charakteristika in einem Verbindungszustand, bei dem der Signalleiter mit dem Masseleiter verbunden ist, an zumindest drei Punkten in der longitudinalen Richtung der Übertragungsleitung; einen Schritt eines Erhaltens von Fehlerfaktoren eines Messsystems, das die Übertragungsleitung umfasst, auf der Basis von gemessenen Werten in dem Verbindungszustand und der elektrischen Charakteristika der Übertragungsleitung; einen Schritt eines Nebenschlussverbindens der zu messenden elektronischen Vorrichtung mit der Übertragungsleitung und eines Messens von elektrischen 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 einen Signalleiter und einen Masseleiter umfasst; einen Schritt eines Verbindens von zwei Enden der Übertragungsleitung mit zugeordneten Messtoren einer Messvorrichtung; einen Schritt eines Messens von elektrischen Charakteristika in einem Verbindungszustand, bei dem der Signalleiter mit dem Masseleiter verbunden ist, an zumindest vier Punkten in der longitudinalen Richtung der Übertragungsleitung; 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; einen Schritt eines Nebenschlussverbindens der zu messenden elektronischen Vorrichtung mit der Übertragungsleitung und eines Messens von elektrischen 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.
Das Verfahren zum Messen von elektrischen Hochfrequenzcharakteristika gemäß Anspruch 1 oder 2, bei dem der Schritt des Messens der elektrischen Charakteristik in dem Verbindungszustand, bei dem der Signalleiter mit dem Masseleiter verbunden ist, ein Schritt eines Nebenschlussverbindens eines Kurzschlussstandards und eines Messens elektrischer Charakteristika ist.
Das Verfahren zum Messen von elektrischen Hochfrequenzcharakteristika gemäß Anspruch 3, bei dem der Schritt des Nebenschlussverbindens des Kurzschlussstandards und des Messens der elektrischen Charakteristika einen Teilschritt eines Messens von Übertragungskoeffizienten und eines Erfassens eines schlechten Kontakts des Kurzschlussstandards auf der Basis der gemessenen Übertragungskoeffizienten umfasst.
Das Verfahren zum Messen von elektrischen Hochfrequenzcharakteristika gemäß Anspruch 1 oder 2, bei dem ein Kalibrierungsstandard in Kontakt oder Beinahekontakt mit der Übertragungsleitung gebracht wird, um den 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 gern einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem zusätzlich zu den gemessenen Werten in dem Verbindungszustand gemessene Werte, die in einem Durchgangszustand der Übertragungsleitung erhalten werden, verwendet werden, um die Fehlerfaktoren des Messsystems zu erhalten.
Das Verfahren zum Messen elektrischer Hochfrequenzcharakteristika gemäß Anspruch 6, bei dem der Schritt des Erhaltens der Fehlerfaktoren des Messsystems, das die Übertragungsleitung umfasst, unter Verwendung der folgenden Gleichungen ausgeführt wird: [Gleichung 10]
[Gleichung 11]
wobei Γ_A1 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, S_11M2 ein gemessener Wert an der zweiten Messposition ist, S_11M3 ein gemessener Wert an der dritten Messposition ist, S_11MT ein Reflexionskoeffizient in dem Durchgangszustand ist, S_11MT ein Übertragungskoeffizient in dem Durchgangszustand ist, und E_DF, E_RF, E_SF, E_LF und E_TF die Fehlerfaktoren des Messsystems sind.
Das Verfahren zum Messen von elektrischen Hochfrequenzcharakteristika gemäß Anspruch 7, bei dem der Schritt des Entfernens der Fehlerfaktoren des Messsystems von den gemessenen Werten der zu messenden elektronischen Vorrichtung unter Verwendung der folgenden Gleichungen ausgeführt wird: [Gleichung 14]
wobei S_11A ein Reflexionskoeffizient der zu messenden elektronischen Vorrichtung ist, und S_21A ein Übertragungskoeffizient der zu messenden elektronischen Vorrichtung ist.
Das Verfahren zum Messen von elektrischen Hochfrequenzcharakteristika gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem die Übertragungsleitung den Signalleiter und den Masseleiter umfasst, die auf der gleichen Ebene angeordnet sind.
Das Verfahren zum Messen von elektrischen Hochfrequenzcharakteristika gemäß Anspruch 9, bei dem die Übertragungsleitung ein koplanarer Wellenleiter ist, der den Signalleiter und die Masseleiter umfasst, die den Signalleiter dazwischen aufweisen.
Das Verfahren zum Messen von elektrischen Hochfrequenzcharakteristika gemäß Anspruch 9, bei dem die Übertragungsleitung eine Schlitzleitung ist, die den 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 11, bei dem jede Position, an der die elektrischen Charakteristika in dem Verbindungszustand gemessen werden, eine Position ist, an der eine Phasendifferenz zwischen den Messpositionen 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 einen Signalleiter und einen Masseleiter umfasst; eine Messvorrichtung, die elektrische Hochfrequenzcharakteristika messen kann, wobei die Messvorrichtung Messtore, die mit zwei Enden des Signalleiters der Übertragungsleitung verbunden sind, und ein Messtor, das mit dem Masseleiter verbunden ist, umfasst; eine Einrichtung zum Herstellen eines Verbindungszustands, bei dem der Signalleiter mit dem Masseleiter verbunden ist, an zumindest drei Punkten an der Übertragungsleitung; eine Einrichtung zum Erhalten von Fehlerfaktoren eines Messsystems, das die Übertragungsleitung umfasst, auf der Basis von gemessenen Werten, die durch die Messvorrichtung in dem Verbindungszustand erhalten werden, und der elektrischen Charakteristika der Übertragungsleitung; eine Einrichtung zum Nebenschlussverbinden der zu messenden elektronischen Vorrichtung mit der Übertragungsleitung; und eine Einrichtung zum Entfernen der Fehlerfaktoren des Messsystems von gemessenen Werten, die durch die Messvorrichtung durch ein Nebenschlussverbinden der zu messenden elektronischen Vorrichtung mit der Übertragungsleitung 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 einen Signalleiter und einen Masseleiter umfasst; eine Messvorrichtung, die elektrische Hochfrequenzcharakteristika messen kann, wobei die Messvorrichtung Messtore, die mit zwei Enden des Signalleiters der Übertragungsleitung verbunden sind, und ein Messtor, das mit dem Masseleiter verbunden ist, umfasst; eine Einrichtung zum Herstellen eines Verbindungszustands, bei dem der Signalleiter mit dem Masseleiter verbunden ist, an zumindest vier Punkten an der Übertragungsleitung; eine Einrichtung zum Erhalten von Fehlerfaktoren eines Messsystems, das die Übertragungsleitung umfasst, und der elektrischen Charakteristika der Übertragungsleitung auf der Basis von gemessenen Werten, die durch die Messvorrichtung in dem Verbindungszustand erhalten werden; eine Einrichtung zum Nebenschlussverbinden der zu messenden elektronischen Vorrichtung mit der Übertragungsleitung; und eine Einrichtung zum Entfernen der Fehlerfaktoren des Messsystems von gemessenen Werten, die durch die Messvorrichtung durch ein Nebenschlussverbinden der zu messenden elektronischen Vorrichtung mit der Übertragungsleitung 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 13 oder 14, bei dem die Einrichtung zum Herstellen des Verbindungszustands einen kurzgeschlossenen Kurzschlussstandard, dessen elektrische Charakteristika bekannt sind, und eine Einrichtung zum Nebenschlussverbinden des Kurzschlussstandards mit der Übertragungsleitung umfasst.
Das Gerät zum Messen von elektrischen Hochfrequenzcharakteristika gemäß Anspruch 15, bei dem gemessene Werte, die durch ein Nebenschlussverbinden des Kurzschlussstandards erhalten werden, Reflexionskoeffizienten und Übertragungskoeffizienten umfassen, wobei das Gerät ferner eine Einrichtung zum Erfassen eines schlechten Kontakts des Kurzschlussstandards durch ein Vergleichen jedes der Übertragungskoeffizienten mit einem vorbestimmten Wert aufweist.
Ein Verfahren zum Kalibrieren eines Geräts zum Messen von elektrischen Hochfrequenzcharakteristika einer elektronischen Vorrichtung, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: einen Schritt eines Vorbereitens eines Geräts zum Messen von elektrischen Hochfrequenzcharakteristika, das eine Übertragungsleitung umfasst, deren elektrische Charakteristika pro Längeneinheit bekannt sind, wobei die Übertragungsleitung einen Signalleiter und einen Masseleiter umfasst, und wobei beide Enden der Übertragungsleitung mit zugeordneten Messtoren einer Messvorrichtung verbunden sind; einen Schritt eines Messens von elektrischen Charakteristika in einem Verbindungszustand, bei dem der Signalleiter mit dem Masseleiter verbunden ist, an zumindest drei Punkten in der longitudinalen Richtung der Übertragungsleitung; und einen Schritt eines Erhaltens von Fehlerfaktoren eines Messsystems, das die Übertragungsleitung umfasst, auf der Basis von gemessenen Werten in dem Verbindungszustand 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 Vorbereiten eines Geräts zum Messen von elektrischen Hochfrequenzcharakteristika, das eine Übertragungsleitung umfasst, deren elektrische Charakteristika pro Längeneinheit unbekannt sind, wobei die Übertragungsleitung einen Signalleiter und einen Masseleiter umfasst, und wobei beide Enden der Übertragungsleitung mit zugeordneten Messtoren einer Messvorrichtung verbunden sind; einen Schritt eines Messens von elektrischen Charakteristika in einem Verbindungszustand, bei dem der Signalleiter mit dem Masseleiter verbunden ist, an zumindest vier Punkten in der Longitudinalen Richtung der Übertragungsleitung; 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 Verbindungszustand.
Eine elektronische Vorrichtung, deren elektrische Hochfrequenzcharakteristika unter Verwendung eines Messverfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12 gemessen werden.
Ein Gerät zum Messen von elektrischen Hochfrequenzcharakteristika, das unter Verwendung eines Kalibrierungsverfahrens gemäß Anspruch 17 oder 18 kalibriert wird.