JP2003215183A - 7ポート型コリレータとその校正方法および7ポート型コリレータを用いたベクトル・ネットワーク・アナライザ装置 - Google Patents
7ポート型コリレータとその校正方法および7ポート型コリレータを用いたベクトル・ネットワーク・アナライザ装置Info
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Abstract
つ簡易な位相測定方式である6ポート型コリレータの欠
点(2つの波a1,a2の複素振幅比W=a2/a1を
求める際、|a1|<|a2|のときに測定精度が悪く
なる)を解消させる。 【解決手段】 a1の振幅値をモニターするポート(基
準ポート)に加え、a2の基準ポートを追加することに
より、6ポート型コリレータが2組あるように構成した
7ポート型コリレータを設け、複素振幅比を|a1|≧
|a2|のときはW=a2/a1を、|a1|<|a2
|のときはW−1=a1/a2を求めることにより、常
に単位円内に拘束させて高精度な測定を実現する。
Description
に、マイクロ波帯、ミリ波帯、サブミリ波帯)や光領域
(赤外線、可視光線、紫外線)などにおける、位相測定
技術に関する。
器の研究・開発にとって、位相差を測定することは不可
欠なことである。従来からVNA(Vector Network Ana
lyzer:ベクトル・ネットワーク・アナライザ)がその
役割を果たしてきた。VNAは、DUT(Device Under
Test:被測定デバイス)の入射波と反射波、または入
射波と透過波の振幅比と位相差(Sパラメータ:散乱行
列要素)を測定するための装置であり、図4に従来型V
NAの構成を示す。
ミクサから成るPLL(Phase-Locked Loop)回路を用い
たヘテロダイン計測方式で構成されている。また、一般
にVNAは1ポートまたは2ポートDUT測定用の、ス
イッチ回路と方向性結合器(テストセット)を装備して
いる。
度は、その構成上、位相検出器を含む装置を構成する個
々の部品の精度と確度に大きく依存する。また、VNA
を従来方式で構成している限り、測定周波数が高くなる
に従って局部発振器とミクサの段数が増えるために、装
置は複雑になることは避けられず、価格が著しく上昇す
る問題がある。さらに、上記の理由により、周波数が高
くなるに従って高精度測定が困難になり、現在のとこ
ろ、従来の方式では200GHz(自由空間で波長が約
1.5mm)程度が限界であると考えられており、今や
測定限界周波数に限りなく近づいている。そして、これ
らの問題は、未踏周波数領域であるサブミリ波や光領域
のデバイス、回路や装置の研究・開発にとって大きな障
害となっている。
T)のG.F.Engenが、図5に示す6ポート型リフレク
トメータ(Six-Port Reflectometer)を考案した。この
方式は、従来方式では周波数が高くなるに従って高精度
な測定が困難となる位相差を、電磁波計測において基本
測定量であり、かつ、計測精度が周波数に殆ど依存しな
い、電力値というスカラー量の計測を基に求めることが
できる。即ち、従来の高精度なハードウェアの要請から
開放され、4つの電力測定と、ハードウェアの不完全さ
を校正と呼ばれるソフトウェア(システムパラメータ)
で補正することが特徴である。
タを1個の複素反射係数未知の可動負荷校正器と、1個
の複素反射係数既知の標準器のみで高精度に校正できる
方式を考案した。さらに、上記方式を発展させて6ポー
ト型コリレータ(Six-Port based Wave-Correlator)を
考案した。6ポート型コリレータの回路構成は図6に示
す通りであり、その機能を簡単に説明すると次の通りで
ある。図6に示すQnは、図7に示す90°ハイブリッ
ドであって、入力された波a,bに対し、それぞれc,
dが(1−1)、(1−2)式に示す波を出力する回路
である。
と入力ポート2に入力された波a1,a2の複素振幅比
W=a2/a1を、残り4つのポートの電力値P 3〜P
6から算出することができるように構成してある。ま
た、基準ポート3に対する各ポートの電力比3Pi=P
i/P3は次式のように記述できる。
構成と周波数に依存するシステムパラメータで、3個の
実数量3T4,3T5,3T6と、4個の複素量(8個
の実数)t3,t4,t5,t6の、合わせて11個の
実数から成る。複素振幅比Wは、複素平面上で3つのポ
ート電力比と、システムパラメータで決定される3つの
円の交点として得られる。円の中心は、システムパラメ
ータのみによって決定され、円の半径はシステムパラメ
ータとa1,a2の振幅比によって決定される。理論的
には3つの円の交点は1点で交わる。6ポート型コリレ
ータにより、従来の6ポート型リフレクトメータでは不
可能であった2つの波の情報を全て計測に使用でき、か
つ、校正操作が移相器(PhaseShifter)の任意の位置か
ら1周期分動かしながら、各ステップにおける電力値P
3〜P6を求める操作のみで済むようになるため、校正
精度が向上した。
では、a2の振幅がa1の振幅より大きくなる(|a 1
|<|a2|)と、複素平面上で複素振幅比Wが3つの
円の中心を頂点とする三角形の外側となり、三角形重心
より遠くになるに従って(|W|>>1)測定精度が悪
くなる問題がある。一般に3つの円は、電力計測の誤差
などのために1点で交わらない。3つの円が交わる範囲
が広くなるほど、測定精度が悪くなる。複素振幅比Wが
三角形の内側に収まる場合(|a1|≧|a2|)は、
3つの円が交わる範囲は小さいため精度は良いが、外側
にある場合(|a1|<|a2|)は、内側に収まる場
合に比べて3つの円が交わる範囲が広くなるため、精度
が悪くなる。
n-Port based Wave-Correlator)は、上述した従来技術
の欠点を解消するためになされたものであって、それぞ
れa 1のみに依存するポートと、a2のみに依存するポ
ートを設け、a1,a2の振幅を比較することにより、
複素振幅比Wが複素平面上で常に単位円内に拘束できる
手段を備えるようにしたものである。
参照しながら説明する。図1は、本発明に係る7ポート
型コリレータの構成図であって、11,12,13は無
反射終端を示し、21,22,23,24,25は90
°ハイブリッドを示す。図6に示す6ポート型コリレー
タが1つの波a1の基準ポート3のみを設定しているの
に対し、図1の7ポート型コリレータはa2の基準ポー
ト4を追加した構成になっている。これにより、それぞ
れa1,a2の基準ポート3,4を設定することがで
き、常に2つの振幅比を1以下に拘束することができ
る。即ち、|a1|≧|a2|のときはW=a2/a1
を計測し、|a1|<|a2|のときはW−1=a1/
a2を計測すればよい。この方法は、基準ポートを2つ
にしたことにより、他の3つの電力計測ポート5,6,
7を共有する2組の6ポート型コリレータを7ポート型
コリレータで実現したと言える。また、|a1|,|a
2|の振幅比も容易に測定することができる。7ポート
型コリレータは、6ポート型コリレータと同様に、ハー
ドウェアの不完全さは校正で得られるシステムパラメー
タで補正するので、主要構成部品は必ずしも精密である
必要はなく、汎用の部品でよい。
出願人が考案した6ポート型コリレータの校正方法(移
相器を任意の位置から1周期分動かす)に基づいて、W
とW −1を計測するための2組のシステムパラメータを
一度に導出することができる。図2は7ポート型コリレ
ータを校正する場合の説明図である。発振源31が発生
する波は、電力分配器32に入力して2方向に分配され
る。7ポート接合34のポート1には電力分配器32か
ら分配された波a1が直接入力するように、ポート2に
は移相器33を介して電力分配器32から分配される波
a2が入力するように構成してある。ポート3〜7は電
力計測ポートであって、ポート1またはポート2から入
力した波a1またはa2に対応した電力値を計測する。
移相器33を任意の位置から1周期分動かしながら、そ
れぞれのステップにおける入力波a1およびa2に対応
する電力値を電力計測ポート3〜7において計測する。
7ポート型コリレータの構成は、6ポート型コリレータ
が2組あると考えることができ、それぞれ基準ポート3
から見たときのシステムパラメータを3T5, 3T6,
3T7,t3,t5,t6,t7とし、基準ポート4か
ら見たときのシステムパラメータを4T´5,4T
´6,4T´7,t´4,t´5,t´6,t´7とし
て、これら22個を一度の校正操作で同時に求めること
ができる。
テストセット、電力計測装置、マイクロコンピュータを
加えることで、簡単、高精度かつ安価にVNAを実現す
ることができる。図3は、7ポート型VNAの構成図で
ある。例えば、システムパラメータのうちS12(=b
1/a2|a1=0)を求める場合、予めテストセット
のシステムパラメータを求めておき、スイッチは図3に
示す状態で、W(=b´1/a´2)を計測することに
より求めることができる。
ート型コリレータとその校正方法および7ポート型コリ
レータを用いたベクトル・ネットワーク・アナライザ装
置は、それぞれa1,a2の基準ポート3,4を設け、
2つの波の複素振幅比を複素平面上で常に単位円に拘束
することにより、高精度測定を可能にする。また、7ポ
ート型コリレータを用いることにより、従来方式に比べ
簡単かつ安価に高精度なVNAを実現できる。
構成図。
Claims (4)
- 【請求項1】 ポート1とポート2より成る2つの入力
ポートと、残り5つのポートを電力計測ポートとして構
成した7ポート型コリレータであって、 入力ポート1にのみ依存する電力計測ポート3と、入力
ポート2にのみ依存する電力計測ポート4を持ち、入力
ポート1と入力ポート2の電力比によって計測の基準ポ
ートをポート3またはポート4に切り替え、入力ポート
1と入力ポート2に入力した2つの波a1とa2の複素
振幅比を求めることを特徴とする7ポート型コリレー
タ。 - 【請求項2】 2つの入力ポート(ポート1とポート
2)と、残りのポートが電力計測ポート(それぞれポー
ト3〜7)より成る入力ポート1と入力ポート2に入力
した2つの波a1とa2の複素振幅比を測定するコリレ
ータであって、 ポート1から見た場合は、ポート1にのみ依存する電力
計測ポート3とポート5〜7を持つ組と、ポート2から
見た場合はポート2にのみ依存する電力計測ポート4と
ポート5〜7を持つ組の、ポート5〜7を共有する2組
の6ポート型コリレータを持ち、入力ポート1と入力ポ
ート2の電力比によって、計測の基準ポートをポート3
またはポート4に切り替えることを特徴とする7ポート
型コリレータ。 - 【請求項3】 発振源からの波を2方向に分配する電力
分配器を設け、前記電力分配器から分配される波a1を
入力するポート1と、移相器を介して前記電力分配器か
ら分配される波a2を入力するポート2を備えた7ポー
ト型コリレータにおいて、 前記移相器を任意の位置から一周期分動かしながら、そ
れぞれのステップにおける電力計測ポート3〜7に入力
した電力値を求めておき、ポート1に入力した波a1の
場合はポート3を基準ポートとしてシステムパラメータ
(校正定数)を求め、ポート2に入力した波a2の場合
はポート4を基準ポートとしてシステムパラメータ(校
正定数)を求めるようにしたことを特徴とする請求項1
または請求項2に記載の7ポート型コリレータの校正方
法。 - 【請求項4】 請求項1または請求項2に記載の7ポー
ト型コリレータに、発振源、テストセット、電力計測装
置、およびマイクロコンピュータを設けて構成したこと
を特徴とする7ポート型コリレータを用いたベクトル・
ネットワーク・アナライザ装置。
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WO2007029495A1 (ja) * | 2005-09-01 | 2007-03-15 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | 被検体の散乱係数の測定方法および測定装置 |
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2002
- 2002-01-18 JP JP2002010352A patent/JP3540797B2/ja not_active Expired - Lifetime
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WO2007029495A1 (ja) * | 2005-09-01 | 2007-03-15 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | 被検体の散乱係数の測定方法および測定装置 |
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