JP2001066335A

JP2001066335A - 測定装置

Info

Publication number: JP2001066335A
Application number: JP24122499A
Authority: JP
Inventors: Masanobu Machida; 正信町田
Original assignee: Hioki EE Corp
Current assignee: Hioki EE Corp
Priority date: 1999-08-27
Filing date: 1999-08-27
Publication date: 2001-03-16

Abstract

(57)【要約】【課題】より広帯域に亘る特性を短時間で測定可能な
測定装置を提供することを主目的とする。【解決手段】広帯域に亘る高周波測定信号を測定対象
体に供給する信号生成部２と、測定対象体を含む所定経
路を介して入力した高周波測定信号に基づいて測定対象
体についての広帯域周波数に対する特性を測定する測定
手段とを備えた測定装置であって、信号生成部２は、主
たる周波数成分が相互に異なる複数の広帯域信号Ｓ1 ，
Ｓ2 を互いに合成することによって高周波測定信号ＳO
を生成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＬＡＮケーブルシ
ステムに用いられるＵＴＰ（非遮蔽ツイストペア）ケー
ブルなどの測定対象体についての広帯域周波数に対する
諸特性を測定する測定装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種のＵＴＰケーブルなどの測定対象
体についてのインピーダンス特性を測定する場合、一般
的には、以下の手順で測定する。まず、一対の測定対象
体の遠端を測定対象体の特性インピーダンスと同等の抵
抗体で終端し、その状態で、その一対の測定対象体の近
端に高周波測定信号を供給する。この際には、反射など
によって供給時から極く短時間だけ遅延した高周波測定
信号が、その近端に誘起する。次に、その誘起電圧を検
出し、その検出信号の時間波形をサンプリングすること
によって電圧データを生成する。次いで、演算部が、電
圧データをＦＦＴ（Fast Fourier Transform）演算処理
を行うことによって、広帯域に亘る周波数に対するイン
ピーダンスを演算する。

【０００３】一方、ＵＴＰケーブルは、ＬＡＮケーブル
システムの仕様に応じて、カテゴリー（ＣＡＴ）として
分類されており、各々のＵＴＰケーブルの持つ特性は、
米国ＴＩＡ／ＥＩＡ−ＴＳＢ６７で規定される周波数領
域に亘って評価する必要がある。例えば、ＣＡＴ５ケー
ブルの評価に準じた高周波測定信号としては、理論的
に、少なくとも１ＭＨｚ〜１００ＭＨｚに亘る広帯域性
が要求される。したがって、通常は、高周波測定信号の
周波数をスイープさせる周波数スイープ方式が採用され
ている。しかし、この方式には、スイープ機能を必要と
することに起因する測定装置の複雑化を招く点、および
周波数スイープに時間を要することに起因する測定時間
の長時間化を招く点が問題となっている。このため、こ
の問題点を解決するために、高周波測定信号として矩形
パルスを用いる装置が知られている。この装置では、基
本的には、パルス幅が極めて短い矩形パルスを測定対象
体に供給することにより、理想的には、直流から広帯域
に亘る周波数成分を有する高周波測定信号を測定対象体
に供給できることを特徴としている。

【０００４】この場合、高周波測定信号電圧に含まれて
いる各周波数成分についての電圧特性（以下、単に「周
波数特性」ともいう）が平坦であれば、ＦＦＴ演算によ
って広帯域周波数に対するインピーダンスを直ちに測定
することが可能である。しかし、パルス信号を用いてそ
の周波数特性を平坦にするのは極めて困難である。例え
ば、ピンダイオードで直流電圧をスイッチングすること
によってパルス信号を生成する方式では、電圧波形がス
イッチングの際になまるばかりでなく、パルス信号があ
る程度のパルス幅を必ず有するため、低域周波数から、
そのパルス幅の逆数に相当する周波数までの周波数帯域
全域において、周波数特性の平坦性を維持することがで
きないばかりでなく、パルス幅の逆数に相当する周波数
の１／２の周波数であっても、３〜４ｄＢ程度低下して
しまう。

【０００５】このため、この点を改善した装置も提案さ
れている（特開平８−２５４５５７号（対応米国特許番
号ＵＳ５５３２６０３号））。この装置では、パルス幅
が５ｎ（ナノ）秒、１６ｎ秒および６４ｎ秒というよう
に、パルス幅が異なる３つのパルス信号を用いることに
より、０．１ＭＨｚ〜１０ＭＨｚ、１０ＭＨｚ〜４０Ｍ
Ｈｚ、および４０ＭＨｚ〜１５０ＭＨｚというように測
定周波数帯域を分割し、その分割した各測定周波数帯域
毎の近端クロストーク（ＮＥＸＴ）を測定している。こ
の装置の利点は、測定周波数帯域を分割することによっ
て、測定時のＳ／Ｎを向上することができることにあ
る。

【０００６】しかし、複数のパルス信号を用いた場合で
あっても、各パルス信号の周波数特性は、分割された各
周波数帯域毎に相違している。このため、従来の装置に
おける測定方式をインピーダンスの測定装置に適用した
場合、従来装置におけるＮＥＸＴ測定と同様にして、実
際の測定に先立ち、高周波測定信号電圧の周波数特性の
非平坦性を補正するための補正用データを作成する必要
がある。この補正用データ作成の際には、複素インピー
ダンス成分（抵抗成分（Ｒ分）および複素成分（ｊ
分））が既知の少なくとも２種類の精密基準抵抗を補正
用の測定対象体として使用する。この際には、パルス幅
が異なる複数のパルス信号の各々にそれぞれ対応させて
区分けした複数の測定周波数帯域毎に補正用データを作
成する。次いで、実際の測定対象体についてインピーダ
ンスを測定する際には、まず、パルス信号を測定対象体
に供給した状態で検出信号をサンプリングすることによ
って電圧データを生成する。次いで、ＦＦＴ演算を行っ
て各周波数成分の電圧を演算した後、その各電圧を各測
定周波数帯域毎に補正用データに基づいて補正した後、
電圧／インピーダンス変換を行うことにより、各周波数
についてのインピーダンスを演算する。これらの処理を
複数のパルス信号毎に行い、その測定結果をつなぎ合わ
せることにより、広帯域周波数に対する測定対象体のイ
ンピーダンスを測定することが可能となる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、既に提案さ
れている従来装置のパルス信号を高周波測定信号として
用いた場合には、以下の問題点がある。すなわち、この
方式では、高周波測定信号の広帯域性を確保するため
に、予め複数に区分けした測定周波数帯域毎に測定し、
その測定結果をつなぎ合わせる必要がある。このため、
つなぎ合わせ目の周波数において測定結果が不連続にな
る結果、測定対象体についての測定結果を正確に判定す
るのが困難となるという問題点がある。また、複数種類
のパルス信号を用いたことに起因して、補正用データの
作成処理がそのパルス信号の種類と等しい数分必要とな
る。このため、その処理にある程度長時間を必要し、加
えて補正用データを用いての補正処理にもある程度の時
間を必要とする。この場合、補正用データの作成処理自
体はメーカの出荷時などに行い、その作成した補正用デ
ータを測定装置内に記憶させておくこともできる。しか
し、補正用データを用いての補正処理は測定毎に行わな
ければならないため、全体としての測定時間が長時間化
する点が特に問題となる。さらに、ＵＴＰケーブルなど
の測定対象体にさらなる広帯域性が要求されている今
日、単一パルス信号の使用では、より広帯域に亘るＣＡ
Ｔ６などの測定規格に従っての測定が実現困難であると
いう問題点もある。

【０００８】本発明は、かかる問題点に鑑みてなされた
ものであり、より広帯域に亘る特性を短時間で測定可能
な測定装置を提供することを主目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく請
求項１記載の測定装置は、広帯域に亘る高周波測定信号
を測定対象体に供給する信号生成部と、測定対象体を含
む所定経路を介して入力した高周波測定信号に基づいて
測定対象体についての広帯域周波数に対する特性を測定
する測定手段とを備えた測定装置であって、信号生成部
は、主たる周波数成分が相互に異なる複数の広帯域信号
を互いに合成することによって高周波測定信号を生成す
ることを特徴とする。この場合、測定する「特性」に
は、インピーダンス、減衰量、リアクタンス、キャパシ
タンスおよびインダクタンスなどが含まれる。また、
「所定経路」には、ＵＴＰケーブルに隣接する他のＵＴ
Ｐケーブルを介して入力した高周波測定信号に基づいて
ＮＥＸＴを測定する場合における他のＵＴＰケーブルな
どが含まれる。

【００１０】この測定装置では、信号生成部が、例え
ば、主たる周波数成分を低域に有する広帯域信号と、主
たる周波数成分を高域に有する広帯域信号とを合成した
り、主たる周波数成分を低域に有する広帯域信号と、主
たる周波数成分を中域に有する広帯域信号と、主たる周
波数成分を高域に有する広帯域信号とを合成したりする
ことによって高周波測定信号を生成する。この際に生成
された高周波測定信号は、全体として単一信号でありな
がら、低域から高域までの広帯域に亘る周波数成分を有
する。したがって、特性の測定に際しては、１種類の高
周波測定信号を測定対象体に供給することにより、測定
対象体の特性が測定される。この場合、補正用データを
用いて測定値を補正するときであっても、その補正処理
を１回行えばよいため、より広帯域に亘る特性を短時間
で測定可能となる。

【００１１】請求項２記載の測定装置は、請求項１記載
の測定装置において、複数の広帯域信号として、正弦波
高周波信号と、所定パルス幅のパルス信号とを用いるこ
とを特徴とする。

【００１２】この測定装置では、信号生成部が、主たる
周波数成分を例えば高域に有する正弦波高周波信号と、
主たる周波数成分を例えば低域に有するパルス信号とを
合成することにより高周波測定信号を生成する。この場
合、正弦波高周波信号の周波数、およびパルス信号のパ
ルス幅を適宜規定することにより、測定に必要とされる
帯域を容易に確保することが可能となる。

【００１３】請求項３記載の測定装置は、請求項１記載
の測定装置において、信号生成部は、直流重畳の正弦波
高周波信号を所定パルス幅のパルス信号でスイッチング
して等価的に合成することによって高周波信号を生成す
ることを特徴とする。

【００１４】この測定装置では、信号生成部が、直流電
圧を予め重畳させた正弦波高周波信号を所定パルス幅の
パルス信号でスイッチングする。この場合、等価的に
は、主たる周波数成分を例えば高域に有する正弦波高周
波信号と、主たる周波数成分を例えば低域に有するパル
ス信号とが合成される。したがって、この方式によって
も、正弦波高周波信号の周波数、およびパルス信号のパ
ルス幅を適宜規定することにより、測定に必要とされる
帯域を容易に確保することが可能となる。

【００１５】請求項４記載の測定装置は、請求項１から
３のいずれかに記載の測定装置において、信号生成部
は、複数の広帯域信号を合成した合成信号で所定周波数
の搬送波信号を線形変調することによって高周波測定信
号を生成する変調回路をさらに備えていることを特徴と
する。

【００１６】この測定装置では、信号生成部内の変調回
路が、複数の広帯域信号を合成した合成信号で所定周波
数の搬送波信号を線形変調する。この場合、原理的に
は、変調後の高周波測定信号に含まれる周波数成分の帯
域は、元の合成信号のほぼ倍に拡大される。したがっ
て、より広帯域の高周波測定信号を確実かつ容易に生成
することが可能となる。

【００１７】請求項５記載の測定装置は、請求項４記載
の測定装置において、信号生成部は、変調回路の出力信
号と合成信号とを合成することによって高周波測定信号
を生成する合成回路をさらに備えていることを特徴とす
る。

【００１８】この測定装置では、信号生成部が、まず、
主たる周波数成分が相互に異なる複数の広帯域信号を互
いに合成することによって合成信号を生成する。次い
で、変調回路が、その合成信号で搬送波信号を線形変調
することによって所定信号を生成する。この場合、元の
合成信号として、例えば、直流から所定周波数ｆａまで
の周波数帯域に主たる周波数成分を有し、搬送波信号が
所定周波数ｆａのほぼ２倍の周波数とすれば、変調後の
所定信号が、ほぼ所定周波数ｆａ〜周波数３・ｆａまで
の周波数帯域を有することになる。したがって、最終的
に生成される高周波測定信号は、直流から周波数３・ｆ
ａまでの周波数帯域を有することとなる。つまり、高周
波測定信号は、元の合成信号の周波数帯域のほぼ３倍の
周波数帯域を有することとなる。したがって、より広帯
域の高周波測定信号を確実かつ容易に生成することが可
能となる。

【００１９】請求項６記載の測定装置は、請求項１から
５のいずれかに記載の測定装置において、複数の広帯域
信号の少なくとも１つに対してその振幅および位相の少
なくとも一方を調整可能な調整回路を備えていることを
特徴とする。

【００２０】複数の広帯域信号の合成などによって生成
される高周波測定信号は、平坦性に優れた周波数特性を
必ずしも有するとは限らない。この測定装置では、調整
回路によって複数の広帯域信号各々の振幅および／また
は位相を調整することにより、最終的に生成される高周
波測定信号の周波数特性が平坦となる。したがって、高
周波測定信号における周波数特性の非平坦性に起因する
測定誤差を最小限に抑えることが可能となる。また、あ
る程度の測定誤差が許容される場合には、周波数特性の
非平坦性を補正するための補正処理が不要となる。この
場合には、測定に要する時間が最も短時間となる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して、本発
明に係る測定装置の好適な実施の形態について説明す
る。

【００２２】図１に示すように、測定装置１は、測定対
象体としてのＵＴＰケーブルＣＷに高周波測定信号ＳO
を供給する信号生成部２、ディジタイズ部３、制御部
４、ディジタイズ部３と相まって本発明における測定手
段を構成するＦＦＴ解析部５、表示部６および信号入出
力用のコネクタ７を測定装置本体内に備えている。この
場合、ディジタイズ部３は、高速アナログ−ディジタル
変換器およびデータ保存用のメモリを備えて構成され、
制御部４の制御下で等価サンプリングを実行する。な
お、より高速なアナログ−ディジタル変換器を用いる場
合には、通常のサンプリングで行うこともできる。制御
部４は、制御信号ＳS1を出力することによる信号生成部
２に対する高周波測定信号ＳO の生成出力制御、および
制御信号ＳS2を出力することによるディジタイズ部３に
対するサンプリングの開始制御などを実行する。ＦＦＴ
解析部５は、例えばＤＳＰ（Digital Signal Processo
r）で構成され、予めプログラミングされた手順に従い
ＦＦＴ演算処理を実行すると共にその演算処理結果に基
づいて広帯域周波数に対するＵＴＰケーブルＣＷのイン
ピーダンスや減衰量などの諸特性を演算する。

【００２３】信号生成部２は、図２に示すように、広帯
域に亘る周波数成分を有する広帯域信号Ｓ1 を制御部４
から出力される制御信号ＳS1に同期して生成する信号生
成回路１１ａと、主たる周波数成分が広帯域信号Ｓ1 と
は相互に異なり広帯域に亘る周波数成分を有する広帯域
信号Ｓ2 を制御部４から出力される制御信号ＳS1に同期
して生成する生成する信号生成回路１１ｂとを備えてい
る。また、信号生成部２は、広帯域信号Ｓ1 ，Ｓ2 を互
いに合成して本発明における合成信号に相当する広帯域
信号Ｓ3 を生成する合成回路１２と、例えば水晶発振回
路で構成されて発振周波数ｆC のキャリア信号ＳC を生
成するキャリア生成回路１３と、ダブルバランスミキサ
方式により広帯域信号Ｓ3 でキャリア信号ＳC を線形変
調（例えば振幅変調）することにより下側波および上側
波からなる広帯域信号Ｓ4 を生成するミキサ回路１４
と、広帯域信号Ｓ3 ，Ｓ4 を互いに合成して広帯域信号
Ｓ5を生成する合成回路１５と、図外の切替スイッチの
操作に従って広帯域信号Ｓ3，Ｓ5 のいずれかを高周波
測定信号ＳO として出力する切替回路１６とを備えてい
る。

【００２４】この信号生成部２では、信号生成回路１１
ａが、図３に示すように、例えば直流〜４０ＭＨｚまで
の周波数帯域において各周波数成分の電圧についての周
波数特性がほぼ平坦で、かつ５０ＭＨｚにおいて電圧値
が帯域内周波数（例えば２０ＭＨｚ）の電圧よりも３ｄ
Ｂ低下する周波数特性を有する広帯域信号Ｓ1 を生成す
る。同時に、信号生成回路１１ｂが、同図に示すよう
に、例えば６０ＭＨｚ〜１００ＭＨｚまでの周波数帯域
において電圧値がほぼ平坦で、かつ５０ＭＨｚにおいて
電圧値が帯域内周波数（例えば８０ＭＨｚ）の電圧より
も３ｄＢ低下する周波数特性を有する広帯域信号Ｓ2 を
生成する。なお、信号生成回路１１ｂは、上記した周波
数成分を有する広帯域信号Ｓ2 を直接的に生成すること
もできるし、例えば、広帯域信号Ｓ2 の半分の周波数帯
域を有する広帯域信号で周波数８０ＭＨｚの搬送波を線
形変調することによって広帯域信号Ｓ2 を生成すること
もできる。

【００２５】次いで、合成回路１２が、両広帯域信号Ｓ
1 ，Ｓ2 を互いに合成することによって、図４に示すよ
うに、広帯域信号Ｓ3 を生成する。この際に、信号生成
回路１１ａまたは信号生成回路１１ｂ内において広帯域
信号Ｓ1 または広帯域信号Ｓ2 に対する利得および／ま
たは位相を調整することで、ほぼ直流〜１００ＭＨｚま
での周波数帯域における周波数特性をほぼ平坦にするこ
とができる。なお、４０ＭＨｚ〜６０ＭＨｚの周波数領
域においては、両広帯域信号Ｓ1 ，Ｓ2 が合成されるこ
とによって、他の帯域内周波数（例えば２０ＭＨｚ，６
０ＭＨｚ）における電圧とほぼ等しい電圧に維持され
る。

【００２６】一方、ミキサ回路１４は、キャリア生成回
路１３から出力される発振周波数ｆC が２２０ＭＨｚの
キャリア信号ＳC （図３参照）に対し、広帯域信号Ｓ3
を変調信号として線形変調する。この際には、図４に示
すように、１２０ＭＨｚ〜３２０ＭＨｚまでの周波数帯
域において周波数特性がほぼ平坦で、かつ１１０ＭＨｚ
において電圧値が帯域内周波数（例えば２２０ＭＨｚ）
の電圧よりも３ｄＢ低下する周波数特性を有する広帯域
信号Ｓ4 が生成される。この場合、ミキサ回路１４に３
ｄＢ程度の利得を持たせることで、広帯域信号Ｓ4 の帯
域内周波数（１２０ＭＨｚ〜３２０ＭＨｚ）における電
圧値が、広帯域信号Ｓ3 の帯域内周波数における電圧値
とほぼ同電圧に維持される。一方、キャリア生成回路１
３の発振周波数ｆC を１００ＭＨｚ程度に規定した場
合、広帯域信号Ｓ4 を広帯域信号Ｓ3 の周波数帯域幅の
２倍の周波数帯域幅（１ＭＨｚ〜２００ＭＨｚ程度）に
拡げることができ、この場合には、広帯域信号Ｓ4 をそ
のまま高周波測定信号ＳO として用いることもできる。
この場合、原理的には、変調後の広帯域信号Ｓ4 に含ま
れる周波数成分の帯域は、元の広帯域信号Ｓ3 のほぼ倍
に拡大される。したがって、より広帯域の高周波測定信
号ＳO を確実かつ容易に生成することができる。

【００２７】また、合成回路１５は、入力した広帯域信
号Ｓ3 ，Ｓ4 を合成することにより、図５に示すよう
に、直流〜３２０ＭＨｚまでの非常に広帯域において周
波数特性がほぼ平坦な広帯域信号Ｓ5 を生成する。この
場合、１００ＭＨｚ〜１２０ＭＨｚの周波数領域におい
ては、両広帯域信号Ｓ3 ，Ｓ4 が合成されることによっ
て、他の帯域内周波数（例えば５０ＭＨｚ，２２０ＭＨ
ｚ）における電圧とほぼ等しい電圧に維持される。これ
らの処理によって生成された各広帯域信号Ｓ3 ，Ｓ5
は、切替回路１６に入力され、切替スイッチの操作に従
っていずれか一方が高周波測定信号ＳO として出力され
る。

【００２８】次に、ＵＴＰケーブルＣＷに対するインピ
ーダンス測定方法について説明する。

【００２９】測定に際しては、まず、図１に示すよう
に、ＵＴＰケーブルＣＷの近端側のコネクタＣ１をコネ
クタ７に接続すると共に、ＵＴＰケーブルＣＷの遠端側
のコネクタＣ２にコネクタ８を接続することにより、Ｕ
ＴＰケーブルＣＷを、その特性インピーダンスとほぼ同
じインピーダンスの精密基準抵抗ＲＬで終端する。次い
で、制御部４が、所定のタイミングで制御信号ＳS1を出
力することにより、信号生成部２に対して、そのタイミ
ングに同期して高周波測定信号ＳO をコネクタ７に供給
させる。この際には、高周波測定信号ＳO に基づく検出
電圧Ｖａが、反射などによって供給時から極く短時間だ
け遅延してコネクタ７に誘起する。次に、制御部４は、
ディジタイズ部３によるサンプリングに適した所定のタ
イミングで制御信号ＳS2を出力する。これにより、ディ
ジタイズ部３が、コネクタ７に誘起した検出電圧Ｖａの
時間波形をサンプリングすることによって電圧データＤ
V を生成し、その電圧データＤV をデータ保存用のメモ
リに記憶する。次いで、反射の影響に起因して誘起した
検出電圧Ｖａが十分に減衰した時点で、制御部４は、上
記処理を繰り返すことにより、信号生成部２に対して高
周波測定信号ＳO をコネクタ７に供給させると共に、デ
ィジタイズ部３に対して電圧データＤV を生成させる。
これらの処理が継続して繰り返されることにより、ディ
ジタイズ部３による等価サンプリングが実行される。次
いで、ＦＦＴ解析部５が、ディジタイズ部３内のメモリ
に記憶されている電圧データＤV をＦＦＴ演算すること
によって、広帯域に亘る各周波数に対するインピーダン
スを演算する。

【００３０】この場合、検出電圧Ｖａには、製造誤差な
どに起因して発生するＵＴＰケーブルＣＷの正規インピ
ーダンスに対する誤差分に基づく反射成分と、コネクタ
７，Ｃ１，Ｃ２，８および精密基準抵抗ＲＬによる不整
合に起因する反射成分とが含まれ、後者の反射成分が、
インピーダンス測定値に反映される。一方、この測定装
置１では、高周波測定信号ＳO の周波数特性を極めて厳
密に補正し、かつ信号生成部２の出力インピーダンスの
周波数特性を補正するための補正用データが予め作成さ
れてＦＦＴ解析部５内のメモリに保存されている。この
ため、ＦＦＴ解析部５は、ＦＦＴ演算処理を行った後、
その演算結果であるインピーダンス測定値に対して補正
用データに基づいて補正処理を行うことにより、ＵＴＰ
ケーブルＣＷについての広帯域に亘る各周波数に対する
インピーダンスを正確に演算することができる。この
後、ＦＦＴ解析部５によって演算された最終演算結果
は、自動的、またはオペレータの操作に応じて表示部６
に表示される。

【００３１】このように、この測定装置１によれば、主
たる周波数成分を低域に有する広帯域信号Ｓ1 と、主た
る周波数成分を高域に有する広帯域信号Ｓ2 とが合成さ
れることによって生成された高周波測定信号ＳO がイン
ピーダンスの測定に必要十分な広帯域性を有している。
したがって、高周波測定信号ＳO の種類を代えて何度も
測定する必要がなく、１種類の高周波測定信号ＳO を用
いて測定することができるため、ＵＴＰケーブルＣＷに
ついての広帯域に亘る各周波数に対するインピーダンス
特性を短時間で測定することができる。また、補正用デ
ータを用いての測定値の補正処理についても、その補正
処理を１回行えばよいため、その分、測定時間を短縮す
ることができる。

【００３２】次に、本発明における信号生成部の他の形
態に係る信号生成部２ａついて、図６を参照して説明す
る。

【００３３】信号生成部２ａは、クロック生成回路２
１，ＬＰＦ（ローパスフィルタ）２２、利得可変アンプ
２３、遅延回路２４、ゲート信号生成回路２５、ゲート
回路２６，２７、直流電源２８および合成回路２９を備
えている。この場合、クロック生成回路２１は、例えば
パルス周期が１０ｎＳで、かつデューティ比が５０％の
クロック信号Ｓ11を連続的に生成し、ＬＰＦ２２は、ク
ロック信号Ｓ11から基本周波数成分である５０ＭＨｚの
正弦波信号Ｓ12を生成する。また、利得可変アンプ２３
は、正弦波信号Ｓ12の振幅値を調整するために、その利
得が可変に構成され、遅延回路２４は、例えば、ディレ
イラインで構成され正弦波信号Ｓ12の遅延時間を調整可
能に構成されている。ゲート信号生成回路２５は、制御
部４から出力される制御信号ＳS1を入力した後、クロッ
ク信号Ｓ11の立ち上がりに同期してクロック信号Ｓ11と
同一パルス幅のゲート信号ＣＬ（図７（ａ）参照）を生
成する。ゲート回路２６は、ゲート信号ＣＬに同期して
正弦波信号Ｓ12をスイッチングすることにより、同図
（ｂ）に示すように、正弦波信号Ｓ12の１周期分に相当
する余弦波信号Ｓ13を生成し、ゲート回路２７は、直流
電源２８から出力される所定電圧の直流電圧をゲート信
号ＣＬに同期してスイッチングすることにより、同図
（ｃ）に示すように、パルス幅が例えば１０ｎＳのパル
ス信号Ｓ14を生成する。さらに、合成回路２９は、余弦
波信号Ｓ13とパルス信号Ｓ14とを合成することにより、
同図（ｄ）に示すように直流電圧が重畳された余弦波信
号を高周波測定信号ＳO として生成する。

【００３４】この信号生成部２ａでは、クロック生成回
路２１からクロック信号Ｓ11が出力されると、ゲート信
号生成回路２５が、制御部４から出力される制御信号Ｓ
S1に同期してゲート信号ＣＬを出力する。これにより、
ゲート回路２６は、正弦波信号Ｓ12をゲート信号ＣＬに
同期してスイッチングする。この場合、ゲート信号ＣＬ
の立ち上がりに正弦波信号Ｓ12の位相−９０゜点が同期
するように遅延回路２４の遅延時間を予め調整しておく
ことで、ゲート回路２６によって余弦波信号Ｓ13が生成
される。同時に、ゲート回路２７が、ゲート信号ＣＬに
同期して直流電圧をスイッチングすることにより、パル
ス信号Ｓ14を生成する。次いで、合成回路２９が、余弦
波信号Ｓ13とパルス信号Ｓ14とを合成することにより高
周波測定信号ＳO を生成する。この場合、高周波測定信
号ＳO は、スペクトル的には、振幅ａ１のパルス信号Ｓ
14が有するスペクトルと、振幅値ａ２で周波数が５０Ｍ
Ｈｚの１周期分の余弦波信号Ｓ13が有するスペクトルと
が合成されることを意味する。この結果、単に１０ｎＳ
のパルス幅のパルス信号を高周波測定信号ＳO として用
いた場合には、周波数帯域幅（高域周波数において３ｄ
Ｂ減衰する周波数）が約４５ＭＨｚであるのに対して、
余弦波信号Ｓ13とパルス信号Ｓ14とを合成することによ
り、簡易な方式でありながら、約１３０ＭＨｚという広
い周波数帯域幅を確保することができる。

【００３５】この場合、高周波測定信号ＳO における各
周波数成分の電圧値は、ゲート信号ＣＬの立ち上がりと
正弦波信号Ｓ12の位相−９０゜点との同期、およびゲー
ト信号ＣＬのパルス幅の精度に応じて変化する。しか
し、発明者の実験によれば、同期が位相θ分ずれた場
合、その位相θの絶対値がπ／２以下の範囲であれば、
高周波測定信号ＳO の振幅スペクトルに殆ど影響を与え
ることがなく、極めてロバスト性が高いことが確認され
ている。一方、パルス信号Ｓ14のパルス幅の精度は、高
周波測定信号ＳO における各周波数成分の電圧値に大き
な影響を与え、高周波測定信号ＳO の振幅スペクトルに
ついて±１ｄＢ以下の平坦性を確保するためには、パル
ス幅を１０ｎＳから１３ｎＳまでの範囲内に抑える必要
があることが確認されている。なお、信号生成部２ａの
構成を信号生成部２の信号生成回路１１ａ，１１ｂ内の
信号生成回路に適用することもできる。

【００３６】このように、この信号生成部２ａによれ
ば、主たる周波数成分を例えば高域に有する単発の余弦
波信号Ｓ13と、主たる周波数成分を例えば低域に有する
単発のパルス信号Ｓ14とを合成して高周波測定信号ＳO
を生成することにより、インピーダンス測定に必要とさ
れる周波数帯域を容易に確保することができる。また、
正弦波信号Ｓ12の周波数、およびゲート信号ＣＬのパル
ス幅を適宜規定することにより、高周波測定信号ＳO の
周波数帯域を必要とされる帯域に容易に合致させること
ができる。加えて、利得可変アンプ２３の利得および遅
延回路２４の遅延時間を調整することによって、高周波
測定信号ＳO における各周波数成分の電圧値の周波数特
性に平坦性を確保することができ、これにより、補正用
データに基づいての測定値に対する補正処理自体を不要
にすることができるため、測定時間をさらに短縮するこ
とができる。

【００３７】また、本発明における信号生成部は、信号
生成部２ａの構成に限定されない。例えば、図８に示す
信号生成部２ｂでは、合成回路３１が、直流電圧と正弦
波信号Ｓ12とを予め合成することによって正弦波信号Ｓ
15を生成し、ゲート回路２６が、ゲート信号生成回路２
５から出力されるゲート信号ＣＬに同期して正弦波信号
Ｓ15をスイッチングする。この信号生成部２ｂによれ
ば、信号生成部２ａの構成と比較して、より簡易な構成
でありながら、信号生成部２ａで生成する高周波測定信
号ＳO と同一振幅のスペクトルを有する高周波測定信号
ＳO を生成することができる。なお、信号生成部２ｂに
おける各構成要素および生成される各信号については、
信号生成部２ａの対応する各構成要素および各信号と同
一の符号を付して重複した説明を省略する。

【００３８】この信号生成部２ｂによれば、直流電圧が
重畳した正弦波信号Ｓ15を所定パルス幅のゲート信号Ｃ
Ｌでスイッチングすることにより、等価的に、主たる周
波数成分を高域に有し信号生成部２ａにおける単発の余
弦波信号Ｓ13に相当する余弦波信号と、主たる周波数成
分を例えば低域に有し信号生成部２ａにおけるパルス信
号Ｓ14に相当するパルス信号とが合成される。したがっ
て、この方式によっても、正弦波信号Ｓ12の周波数、お
よびゲート信号ＣＬのパルス幅を適宜規定することによ
り、測定に必要とされる帯域を容易に確保することがで
きる。

【００３９】なお、本発明は、上記した実施の形態に限
定されず、その構成を適宜変更することができる。例え
ば、本発明の実施の形態では、信号生成部２〜２ｂの構
成をブロック図で表しているが、より高速のＤＳＰ（Di
gital Signal Processor）が開発されたときには、その
ＤＳＰで構成することにより、ソフト的処理で高周波測
定信号ＳO を生成することもできる。また、本発明の実
施の形態では、２種類の広帯域信号を合成して高周波測
定信号ＳO を生成する例について説明したが、これに限
らず、３種類以上の広帯域信号を合成して高周波測定信
号ＳO を生成できるのは勿論である。

【００４０】また、本発明は、上記発明の実施の形態で
示した周波数に限定されず、必要に応じて適宜変更が可
能なことは勿論である。さらに、本発明の実施の形態で
は、インピーダンスを本発明における特性として測定す
る例について説明したが、本発明は、これに限らず、伝
達特性、リアクタンス、キャパシタンスおよびインダク
タンスを測定する測定装置に適用することができる。こ
の場合、減衰量を測定するときには、精密基準抵抗ＲＬ
に代えて、測定装置１、または信号生成部２を除く測定
装置１に相当するリモート側測定装置をＵＴＰケーブル
ＣＷに接続することにより、その測定装置１またはリモ
ート側測定装置によって減衰量の測定が可能となる。さ
らに、本発明の実施の形態では、反射などに基づいての
インピーダンスを測定する例について説明したが、本発
明は、これに限定されず、測定対象体に近接する他の測
定対象体（例えば他のＵＴＰケーブルＣＷ）を介して入
力した検出電圧Ｖａに基づいてＮＥＸＴを測定すること
もできる。

【００４１】

【発明の効果】以上のように、請求項１記載の測定装置
によれば、信号生成部が、主たる周波数成分が相互に異
なる複数の広帯域信号を互いに合成して高周波測定信号
を生成することにより、測定する特性に合致する必要十
分な広帯域性を高周波測定信号に持たせることができ
る。このため、１種類の高周波測定信号を測定対象体に
供給することにより、測定対象体の特性が１度で測定さ
れる結果、より広帯域に亘る特性を短時間で測定するこ
とができる。加えて、補正用データを用いて測定値を補
正するときであっても、その補正処理を１回行えばよい
ため、全体としての測定時間をさらに短縮することがで
きる。

【００４２】また、請求項２記載の測定装置によれば、
複数の広帯域信号として、正弦波高周波信号と所定パル
ス幅のパルス信号とを用いることにより、正弦波高周波
信号の周波数、およびパルス信号のパルス幅を適宜規定
すれば、測定に必要とされる帯域を容易に確保すること
ができる。また、簡易な構成でありながら、単一のパル
ス信号を高周波測定信号として用いた場合と比較して、
高周波測定信号により広帯域性を持たせることができ
る。

【００４３】また、請求項３記載の測定装置によれば、
信号生成部が直流重畳の正弦波高周波信号を所定パルス
幅のパルス信号でスイッチングして等価的に合成して高
周波信号を生成することにより、さらに簡易な構成であ
りながら、測定に必要とされる帯域を容易に確保するこ
とができる。

【００４４】さらに、請求項４記載の測定装置によれ
ば、信号生成部の変調回路が合成信号で搬送波信号を線
形変調して高周波測定信号を生成することにより、より
広帯域の高周波測定信号を確実かつ容易に生成すること
ができる。

【００４５】また、請求項５記載の測定装置によれば、
信号生成部の合成回路が変調回路の出力信号と合成信号
とを合成して高周波測定信号を生成することにより、非
常に広帯域性を有する高周波測定信号を確実かつ容易に
生成することができる。

【００４６】さらに、請求項６記載の測定装置によれ
ば、複数の広帯域信号の少なくとも１つに対して、その
振幅および位相の少なくとも一方を調整回路によって調
整することにより、最終的に生成される高周波測定信号
の周波数特性を平坦に維持することができる。これによ
り、周波数特性の非平坦性に起因する測定誤差を最小限
に抑えることができ、ある程度の測定誤差が許容される
場合には、周波数特性の非平坦性を補正するための補正
処理を不要にすることができるため、測定に要する時間
を最も短縮することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る測定装置１を使用す
る際の測定系を示す構成図である。

【図２】本発明の実施の形態に係る測定装置１における
信号生成部２のブロック図である。

【図３】広帯域信号Ｓ1 ，Ｓ2 およびキャリア信号ＳC
のスペクトルを示すスペクトル図である。

【図４】広帯域信号Ｓ3 ，Ｓ4 のスペクトルを示すスペ
クトル図である。

【図５】広帯域信号Ｓ5 のスペクトルを示すスペクトル
図である。

【図６】他の実施の形態に係る信号生成部２ａのブロッ
ク図である。

【図７】（ａ）はゲート信号ＣＬの電圧波形図、（ｂ）
は余弦波信号Ｓ13の電圧波形図、（ｃ）はパルス信号Ｓ
14の電圧波形図、（ｄ）は高周波測定信号ＳO の電圧波
形図である。

【図８】さらに他の実施の形態に係る信号生成部２ｂの
ブロック図である。

【符号の説明】

１測定装置２，２ａ〜２ｂ信号生成部３ディジタイズ部４制御部５ＦＦＴ解析部１１ａ，１１ｂ信号生成回路１２，１５，２９，３１合成回路１３キャリア生成回路１４ミキサ回路２３利得可変アンプ２４遅延回路２６，２７ゲート回路ＣＬゲート信号ＣＷＵＴＰケーブルＳ1 〜Ｓ5 広帯域信号Ｓ12 正弦波信号Ｓ13 余弦波信号Ｓ14 パルス信号Ｓ15 正弦波信号ＳC キャリア信号ＳO 高周波測定信号

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】広帯域に亘る高周波測定信号を測定対象
体に供給する信号生成部と、前記測定対象体を含む所定
経路を介して入力した前記高周波測定信号に基づいて当
該測定対象体についての広帯域周波数に対する特性を測
定する測定手段とを備えた測定装置であって、前記信号生成部は、主たる周波数成分が相互に異なる複
数の広帯域信号を互いに合成することによって前記高周
波測定信号を生成することを特徴とする測定装置。
【請求項２】前記複数の広帯域信号として、正弦波高
周波信号と、所定パルス幅のパルス信号とを用いること
を特徴とする請求項１記載の測定装置。
【請求項３】前記信号生成部は、直流重畳の正弦波高
周波信号を所定パルス幅のパルス信号でスイッチングし
て等価的に合成することによって前記高周波信号を生成
することを特徴とする請求項１記載の測定装置。
【請求項４】前記信号生成部は、前記複数の広帯域信
号を合成した合成信号で所定周波数の搬送波信号を線形
変調することによって前記高周波測定信号を生成する変
調回路をさらに備えていることを特徴とする請求項１か
ら３のいずれかに記載の測定装置。
【請求項５】前記信号生成部は、前記変調回路の出力
信号と前記合成信号とを合成することによって前記高周
波測定信号を生成する合成回路をさらに備えていること
を特徴とする請求項４記載の測定装置。
【請求項６】前記複数の広帯域信号の少なくとも１つ
に対してその振幅および位相の少なくとも一方を調整可
能な調整回路を備えていることを特徴とする請求項１か
ら５のいずれかに記載の測定装置。