JP2003194861A - 様々な負荷条件でdutの信号ポートにおける測定データを収集する装置 - Google Patents
様々な負荷条件でdutの信号ポートにおける測定データを収集する装置Info
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Abstract
デバイスの非線形動作を特徴付け、非直線散乱関数を導
出するための測定を実施するための装置を提供するこ
と。 【解決手段】RF検査対象デバイスおよびマイクロ波検
査対象デバイスの信号ポート(1,2)においてRF信号測
定データを収集するための装置。本装置は、DUT(3)
の信号ポート(1,2)において入射RF信号および反射R
F信号を測定するための手段(6)と、基本周波数のRF
信号および該基本周波数の高調波を生成するための波形
合成手段(10,11,18)と、前記基本周波数および高調波に
ついてDUT(3)が様々なインピーダンス条件になるよ
うに負荷をかけるように構成された同調手段(24,25)
と、前記波形合成手段(10,11,18)のRF信号をDUT
(3)の信号ポート(1,2)へ供給するための手段(12-16,19-
23)とを含む。本装置は非線形ネットワーク測定システ
ム(NNMS)(26)の一部として形成することもでき
る。
Description
(RF)およびマイクロ波技術に関し、詳しくは、様々
なインピーダンスの負荷条件下での検査対象デバイスの
信号データの測定および処理に関する。 【0002】 【従来の技術】携帯電話のような遠隔通信機器が一般大
衆に広く使われている。例えば、ローカル・マルチポイ
ント・ディストリビューション・サービス(LMD
S)、無線LANおよび広帯域CDMAなどの機器は、
マイクロ波技術に大きく依存し、ミキサ、低雑音増幅
器、電力増幅器などのマイクロ波コンポーネントを含ん
でいる。 【0003】実際問題として、電力増幅器の設計はもっ
とも困難な解決すべき課題の1つとなっている。通常、
電力増幅器の設計には数回の設計の繰り返しが必要であ
り、その主な理由は、使用するRFトランジスタモデル
の精度が限られており、特にその非線形動作の記述につ
いて制限があるからである。 【0004】現在、電力増幅器設計用のトランジスタモ
デルは、DC、CVおよび/あるいはSパラメタの測定
に基づいている。これらは、Curtice Cubi
c、Materka、Statz、Tajima、BS
IM、MM9、VBICなどの技術依存型分析モデルで
ある場合もあるし、HP−Rootのような測定に基づ
くモデルである場合もある。 【0005】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
のモデルは、非線形(大信号)の動作に使用されるにも
かかわらず、いずれも小信号測定に依存している。従っ
て、これらのモデルは、例えばRF電力トランジスタな
どの検査対象デバイスの激しい非線形動作を記述する際
には、必ずしも十分に機能しないことが予想される。こ
の種の用途の場合、いわゆる「非線形散乱関数」、ある
いはSパラメタ数値表現の非線形動作への拡張と考えら
れるさらに一般的な記述関数を使用することが提案され
ている。記述関数は、線形動作についてのSパラメタと
同様にデバイスの特性であり、デバイスの測定に使用さ
れる測定系(の種類)には依存しない。 【0006】 【課題を解決するための手段】本発明の目的は、RF検
査対象デバイスおよびマイクロ波検査対象デバイスの信
号ポートにおけるRF信号測定データを収集するための
新規な装置を提供することであり、概して、整合のとれ
ていない負荷環境において検査対象デバイスの非線型動
作を特徴付け、特に検査対象デバイスの非線形散乱関数
の導出するための測定を実施する装置を提供することで
ある。 【0007】本発明の他の目的は、本発明に従って検査
対象デバイスの非線形信号データを取得するように構成
された非線形ネットワーク測定システム(NNMS)を
提供することである。 【0008】本発明によれば、第1の態様として、RF
検査対象デバイスおよびマイクロ波検査対象デバイスの
信号ポートにおけるRF信号測定データを収集するため
の装置が提供され、該装置には、信号ポートにおいて入
射RF信号および反射RF信号を測定するための手段
と、基本周波数および該基本周波数の高調波でRF信号
を生成するための波形合成手段と、前記基本周波数およ
び基本周波数の高調波について様々なインピーダンス条
件で検査対象デバイスに負荷を与える同調手段と、前記
波形合成手段のRF信号を検査対象デバイスの信号ポー
トへ供給するための手段とが含まれる。 【0009】本発明による装置は、基本周波数と該基本
周波数の高調波との両方について調節可能なインピーダ
ンス整合を行う検査対象デバイスの信号ポートにおける
新規なデータ取得を提供する。そのため、受動的および
能動的な高調波ロードプル測定と1つの装置とを組み合
わせて検査対象デバイスの非線形散乱関数を導出する。 【0010】本発明の一実施例において、本装置は基本
周波数のRF信号を生成する第1の波形合成手段と高調
波RF信号を生成する第2の波形合成手段とを備え、第
1および第2の波形合成手段がダイプレクサ手段により
検査対象デバイスの信号ポートに接続される。 【0011】本発明による装置の他の実施例によれば、
切り替え手段により第2の波形合成手段とダイプレクサ
手段とを接続し、該第2の波形合成手段と検査対象デバ
イスの信号ポートのうちの選択された1つまたはすべて
とを接続するように前記切り替え手段を構成することに
より、前記高調波を検査対象デバイスの1以上の信号ポ
ートに選択的に供給することができる。これによって、
測定の最大限の柔軟性が提供される。 【0012】本発明の他の実施例において、検査対象デ
バイスの信号ポートにおける波形合成手段のインピーダ
ンス整合状態を変化させるため、第1の波形合成手段は
同調手段によりダイプレクサ手段に接続される。 【0013】本発明のさらに他の実施例において、第2
の波形合成手段はインピーダンス整合状態でダイプレク
サに接続され、高調波が整合状態で供給されるようにし
ている。これにより、基本周波数の5倍までの高調波を
印加することができるので、測定の精度が良くなる。 【0014】測定の精度をさらに向上させるため、本発
明の他の実施例において、第1の波形合成手段は、高調
波を終端する手段により同調手段に接続される場合もあ
る。 【0015】検査対象デバイスをバイアスする手段は、
同調手段およびダイプレクサ手段により検査対象デバイ
スの信号ポートに接続されることが好ましい。 【0016】測定データを収集および処理するため、A
gilent Technologiesによって提供
されるような市場で入手可能な非線形ネットワーク測定
システム(NNMS)を用いてデータ収集、すなわち検
査対象デバイスの非線形RF信号動作を特徴付けるため
の非線形散乱関数を導出するためのデータ取得および処
理を行う。 【0017】本発明はさらに、基本周波数および該基本
周波数の高調波でRF信号を生成するための波形合成手
段と、該基本周波数および高調波について様々なインピ
ーダンス条件で検査対象デバイスに負荷を与えるための
同調手段と、前記波形合成手段のRF信号を検査対象デ
バイスの信号ポートに供給するための手段とを含む装置
にも関する。 【0018】本発明はさらに、上記の構成により拡張さ
れた変形非線形ネットワーク測定システム(NNMS)
を提供し、可能な限り自動化されたやり方で本発明によ
る測定を実施するための単一の集積された装置を提供す
る。 【0019】本発明の上記その他の特徴および利点は、
添付の図面と共に以下の詳細な説明に例示する。 【0020】 【発明の実施の形態】図1は、本発明による一般的な実
施例を示すもので、それぞれ第1と第2の信号ポート
1、2を備えた検査対象デバイス(DUT)3の信号デ
ータを収集するためのものである。 【0021】DUT3は、カプラ4、5により信号ポー
ト1、2のそれぞれにおいてネットワークアナライザ
(NA)などのデータ測定装置6に接続される。本発明
の目的のために、Agilent Technolog
iesから市販されている非線形ネットワーク測定シス
テム(NNMS)が、効果的に使える。 【0022】データ測定装置6はさらに、DUT3のD
Cバイアスを行うバイアス電圧およびバイアス電流を供
給するためのバイアス供給およびモニタ手段7を備えて
いる。バイアス信号は、バイアスティ8、9を介してD
UTの信号ポート1、2にそれぞれ供給される。このバ
イアスティ8、9のそれぞれには、バイアス電圧および
バイアス電流を供給するためのキャパシタおよびインダ
クタンスが含まれ、例えばコイルが含まれる。 【0023】キャパシタで終端されたそれぞれのバイア
スティ8、9の入力部には、第1の波形合成手段10、
11が接続される。これらの第1の波形合成手段10、
11は、DUT3の基本周波数のRF信号を供給するよ
うに構成される。 【0024】第1の波形合成手段10、11と直列に、
増幅手段12、13および終端負荷16、17が接続さ
れたサーキュレータなどの電波終端手段14、15が接
続される。 【0025】第2の波形合成手段18は、負荷20によ
り負荷をかけられた増幅手段19を介して切り替え手段
21に接続される。第2の波形合成手段18は、基本周
波数の5倍またはそれ以上の高調波を生成するように構
成されている。負荷20は、ダイプレクサ22、23を
適切に終端するために整合された負荷である。 【0026】切り替え手段21は、ダイプレクサ手段2
2、23それぞれの第1のポートに接続される。ダイプ
レクサ手段22、23の第2のポートは、同調器24、
25によりバイアスティ8、9それぞれの出力に接続さ
れている。高調波は、切り替え手段21および対応する
ダイプレクサ手段22、23を介して、DUT3の信号
ポート1、2のいずれか一方にも両方にも印加可能であ
る。これにより、極めて柔軟性のある測定機構が提供さ
れる。 【0027】ダイプレクサ22、23は、基本波の電力
を「●」印のポートへ導き、すべての高調波の電力を
「#」印のポートへ導くように構成されている。使用の
際には、DUT3の非線形動作を記述するためのパラメ
タを導出するための測定データを取得するため、同調器
24および25を調節することにより、基本波周波数と
高調波周波数との両方についてDUT3を様々な負荷条
件で動作させることができる。 【0028】DUT3は、入力ポートと出力ポートのよ
うに、2つの信号ポートしか持たないデバイスに限定さ
れる必要はないことに注意してほしい。本発明による装
置は、複数の信号ポートを備えたDUTと共に使用する
ように設計することもできる。 【0029】本発明による装置は、NNMSなどのネッ
トワークアナライザと共に使用する個別の装置として提
供することもできるし、DUT3を除けば破線26で概
略を示す部分をNNMSに一体化させることもできる。
記述関数を導出するための測定データの処理は、適当な
処理手段を有するNNMS26によって実施することが
好ましい。 【0030】本発明は、例示の構成に限定されるのでは
ない。当業者であれば、様々な負荷条件で検査対象デバ
イスを測定するため、本発明の新規で進歩性のある示唆
から外れることなく多くの変形を施せることが分かるで
あろう。 【0031】以下においては、本発明の種々の構成要件
の組み合わせからなる例示的な実施態様を示す。 1.RF検査対象デバイスおよびマイクロ波検査対象デ
バイスの信号ポートにおいてRF信号測定データを収集
するための装置であって、前記信号ポートの入射RF信
号および反射RF信号を測定するための手段と、基本周
波数のRF信号および該基本周波数の高調波を生成する
ための波形合成手段と、前記基本周波数および高調波に
ついて様々な負荷条件で前記検査対象デバイスに負荷を
かけるように構成された同調手段と、前記波形合成手段
のRF信号を前記検査対象デバイスの信号ポートへ供給
するための手段と、からなる装置。 2.前記基本周波数のRF信号を生成するための第1の
波形合成手段と前記高調波RF信号を生成するための第
2の波形合成手段とを含み、該第1および第2の波形合
成手段がダイプレクサ手段により前記検査対象デバイス
に接続されている、項番1の装置。 3.前記第2の波形合成手段が切り替え手段により前記
ダイプレクサ手段に接続され、該切り替え手段が前記第
2の波形合成手段と前記検査対象デバイスの信号ポート
のうちの選択された1つまたはすべてとを接続するよう
に構成される、項番2の装置。 4.前記第1の波形合成手段が前記同調手段により前記
ダイプレクサ手段と接続される、項番3の装置。 5.前記第2の波形合成手段がインピーダンス整合状態
で前記ダイプレクサ手段と接続される、項番3または4
の装置。 6.前記第1の波形合成手段が前記高調波を終端するた
めの手段により前記同調手段と接続される、項番4また
は5の装置。 7.前記検査対象デバイスをバイアスするためのバイア
ス手段を含み、該バイアス手段が前記同調手段および前
記ダイプレクサ手段により前記検査対象デバイスの信号
ポートに接続される、項番4〜6のうちのいずれか1項
に記載の装置。 8.前記測定データを収集するための手段が非線形ネッ
トワーク測定システム(NNMS)である、項番1〜7
のうちのいずれか1項に記載の装置。 9.RF検査対象デバイスおよびマイクロ波検査対象デ
バイスのRF信号測定データを収集するための手段と共
に用いる装置であって、基本周波数のRF信号および該
基本周波数の高調波を生成するための波形合成手段と、
前記基本周波数および高調波について様々なインピーダ
ンス条件で前記検査対象デバイスに負荷をかけるように
構成された同調手段と、前記波形合成手段のRF信号を
前記検査対象デバイスの信号ポートへ供給するための手
段と、からなる装置。 10.前記波形合成手段、前記同調手段および前記RF
信号を供給するための手段が項番2〜8に規定された手
段のうちのいずれかを含む、項番9の装置。 11.検査対象デバイスの非線形RF信号動作を特徴付
けるため、検査対象装置の入射測定データおよび反射測
定データを収集および処理するように構成された非線形
ネットワーク測定システム(NNMS)であって、項番
9〜10に規定された装置をさらに含む、非線形ネット
ワーク測定システム(NNMS)。 【0032】 【発明の効果】本発明は、上記のように構成することに
より、整合のとれていない負荷環境において検査対象デ
バイスの非線形動作を特徴付け、非直線散乱関数を導出
するための測定を実施するための装置を提供することが
できる。
形態を概略的且つ例示的に示した図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項1】RF検査対象デバイスおよびマイクロ波検
査対象デバイスの信号ポートにおいてRF信号測定デー
タを収集するための装置であって、 前記信号ポートの入射RF信号および反射RF信号を測
定するための手段と、 基本周波数のRF信号および該基本周波数の高調波を生
成するための波形合成手段と、 前記基本周波数および高調波について様々な負荷条件で
前記検査対象デバイスに負荷をかけるように構成された
同調手段と、 前記波形合成手段のRF信号を前記検査対象デバイスの
信号ポートへ供給するための手段と、 からなる装置。
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