JP2006105660A - ポート延長装置を備えた回路特性測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】無線端末等のアンテナに光電気変換装置によるポート延長装置を接続すると共に、金属同軸ケーブルの代わりに光ファイバを利用して、同軸ケーブルの影響がない無線端末等のアンテナ反射特性とアンテナパターン測定を同時に行う技術を得る。
【解決手段】1km以上の長さでも測定系の精度が悪化しない光ファイバを利用した測定装置、同軸ケーブルの影響がないアンテナ反射特性とアンテナパターン測定を同時に行うことなどの回路特性の測定を可能とし、外部バイアス回路や電池が不要である光電気変換器、電気光変換器、方向性結合器から構成される光電気変換装置によるポート延長装置、無線端末に取り付けた際に無線端末のアンテナ特性を乱さない測定装置、光ファイバの外部温度変動や引き回し移動による電気的変動をうち消す測定装置を提供する。
【選択図】 図１

Description

本発明は電気回路用のベクトルネットワークアナライザ等を用いた被測定物の回路特性を測定する装置に関し、特に光電気変換器、電気光変換器、方向性結合器又は電圧・電流検出器から構成される光電気変換装置によるポート延長装置と光ファイバを用いて、前記ネットワークアナライザ等と前記被測定物を接続することにより、前記被測定物の回路特性を、より正確に測定するための装置に関する。

従来の高周波回路用の被測定物の回路特性であるSパラメータを測定する方法を図２に示す。2ポートデバイスである被測定物1.12のSパラメータを測定する際に、各ポートに金属製の同軸ケーブル2.3、2.4により、ベクトルネットワークアナライザ2.1の各ポートに接続する必要がある。
この際に、被測定物1.12である携帯電話等の、その大きさが使用周波数の波長に比較して同程度か、あるいはより小さい場合には、金属である同軸ケーブル2.3、2.4の影響により、被測定物単体の場合の特性が大きく変化し、本来の特性が測定できなくなる。
また、従来の同軸ケーブルのみを使用した測定では、その長さが数10m以上になると、同軸ケーブルによる減衰が高周波数では数10dB以上となり、測定系の精度が悪化するという欠点があった。

これを解決するために、金属である同軸ケーブルを、誘電体である光ファイバに置き換えることにより、電気的な影響を著しく低減させた方法が提案されている（特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４、特許文献５、非特許文献１を参照）。
これらの文献について、代表して非特許文献１の方法を、図３に基づいて説明する。図３に、1ポート系の被測定物2.2の場合において、光ファイバ3.3、3.7を用いた測定系がしめされている。
電気光変換器3.2、3.6は、外部バイアス回路で駆動されるレーザダイオードで構成され、光電気変換器3.4、3.8は、外部バイアス回路で駆動されるフォトダイオードで構成され、さらにサーキュレータ3.5は、携帯電話用の小型のものが使用されている。

光電気変換器3.4と電気光変換器3.6とサーキュレータ3.5は、携帯電話筐体をモデル化した長さ80mm、幅40mm、厚さ20mm程度の大きさの、金属箱の中に収納されている。
これにより、金属筐体からは誘電体の光ファイバ3.3、3.7のみが出ている状態となり、筐体上のアンテナの反射特性に影響を与えない。
上記と同様な目的で、携帯電話をモデル化した金属筐体上のアンテナからの放射特性の光ファイバを利用した測定法として、図６に示す測定系が使われている。

ベクトルネットワークアナライザ（VNA2.1）のポート1から光電気変換器3.4までは、図３と同じであるが、光電気変換器3.4の電気出力端が被測定アンテナ6.1に接続され、このアンテナから放射された電磁波は測定用アンテナ6.2により受信され、通常の金属の同軸ケーブル6.3によりVNA2.1のポート2に接続され、アンテナ間の伝送特性を測定することにより、AUT6.1のアンテナパターンを測定している。
しかし、従来の同軸ケーブルの代わりに光ファイバを利用した測定でもアンテナ反射特性とアンテナパターン測定が別構成で行う必要があるために、アンテナ特性の計測に時間が掛かるという欠点があった。
また、図３の被測定物2.2として図６の被測定アンテナ6.1としたアンテナ反射係数とアンテナパターン測定を同時に行う方法も考えられが、周波数が低いためにアンテナ指向性の低い測定用アンテナを用いざるを得ない場合には同軸ケーブル6.3で影響をうけて正確なアンテナパターン測定が出来ないという欠点があった。

また、特許文献５では、測定用アンテナ6.2として出力インピーダンスが高い小型アンテナを直接に電気光変換器に接続することにより受信電界強度を測定しており、これにより放射特性の測定が可能となる。
しかし、この構成は、図１の被測定物1.12のポート2の後の電気光変換器1.9と光ファイバ1.10と光電気変換器1.11を使用する方法と類似しているが、測定用アンテナ6.2として任意のアンテナを用いることが出来ないという欠点があった。

また、レーザダイオードやフォトダイオード用に外部バイアス回路や電池が必要なために、携帯電話側の取り付ける装置全体の大きさが数cm立方程度以下にできず、かつ金属部分が多いという欠点があり、実際の携帯電話等の無線携帯端末にこの装置を取り付けると、本来測定したい被測定アンテナの特性が大きく乱れるという欠点があった。
さらに、光ファイバが外部温度変動や引き回し移動による移動により電気的特性が変動すると、この影響を取り除くために校正をやり直す必要があった。さらにフル2ポート校正時には光ファイバを動かす必要があり、その校正の信頼性が低下するという欠点があった。
特開２００４−４５２４２号公報 特開２０００−２８４０１１号公報 特表平１０−５０８９４９号公報 特開平４−１２４９１９号公報 特開平６−１６０４４９号公報 深沢徹、下村健吉、大塚昌孝著、"小型無線端末用のアンテナ測定における高精度測定法"電子情報通信学会誌BVol.J86-B, No.9, pp.1895-1905, 2003年9月発行

本発明は、上記の問題点を解決することを目的とし、同軸ケーブルの代わりに光ファイバを利用する。すなわち、光ファイバでは数km以上の長さでも、減衰が1dB以下である特徴を生かして、高周波数でも測定系の精度が悪化しない測定装置を提供する。
また、同軸ケーブルの影響がないアンテナ反射特性とアンテナパターン測定を任意の測定用アンテナを使用して同時に行うことや電気回路特性測定を可能とする光電気変換装置によるポート延長装置を提供する。
さらに、外部バイアス回路や電池が不要で、かつ金属部分を少なくできる光電気変換器、電気光変換器、方向性結合器から構成される光電気変換装置によるポート延長装置により、本装置を無線端末に取り付けた際に無線端末のアンテナ特性や電気回路の特性を乱さない測定装置を提供する。

さらに、光ファイバの外部温度変動・振動や引き回し移動による電気的変動をうち消す測定装置を提供する。
さらに、光電気変換器にバイアス電圧調整用の電気回路を具備することにより、光電気変換器からの電気信号出力の線形性を保持できる電気信号のダイナミックレンジを改善した測定装置を提供する。
さらに光アンプを挿入することにより光信号を増幅して光電気変換器からの電気信号出力の線形性を保持したままで出力を大きした測定装置を提供する。
さらに光バンドパスフィルタを光アンプの後に挿入することにより、不要な光周波数成分を排除することにより、必要な電気信号の乗った光信号成分のみを光電気変換器に入力することにより、光電気変換器の変換効率を向上させた測定装置を提供する。

さらに同一基板に光電気変換器1.4と方向性結合器1.5又は電圧・電流検出器10.1と電気光変換器1.6を形成することにより、これらの外部温度変動・振動による電気的変動をうち消す測定装置を提供する。
さらにネットワークアナライザの代わりに、電気信号発生器と電気受信器を使用することにより、より柔軟な測定系にできる測定装置を提供する。
さらに信号発生器として電気信号パルス発生源を使用することにより、一度に広周波数帯域な測定を可能とする測定装置を提供する。
さらに電気信号源と電気光変換器の代わりに光パルス発生源を使用することにより、電気光変換器の変換効率の制限と周波数依存性が無くなるために、光信号出力を大幅に向上し、ひいては出力電気信号の線形性を保持したままでその出力を大幅に向上させた測定装置を提供する。

上記の課題に鑑み、次の光電気変換装置によるポート延長装置を備えた回路特性測定装置を提供する。
１）2ポートを持つ被測定物1.12の回路特性を測定するネットワークアナライザ1.1と、該ネットワークアナライザ1.1に設けた少なくとも1個の信号出力端子及び少なくとも3個の受信器入力端子と、信号出力端子の電気信号を光信号に変換する電気光変換器1.2と、被測定物1.12とネットワークアナライザ1.1間を接続し、前記電気光変換器1.2から出た光を伝搬する光ファイバ線路1.3と、電気信号で変調された光信号を電気信号に変換する光電気変換器1.4と、この光電気変換器1.4から出力される電気信号を被測定物1.12のポート1での入射波と反射波に分離する方向性結合器1.5と、この入射波により光信号を変調する電気光変換器1.6bと、この反射波により光信号を変調する電気光変換器1.6aにより構成される送信側ポート延長装置と、電気光変換器1.6a(b)から出た光を伝搬する光ファイバ線路1.7 a(b)と、この光信号を電気信号に変換してネットワークアナライザ1.1に入力する光電気変換器1.8 a(b)と、被測定物1.12とネットワークアナライザ1.1の１つの受信器入力端子間とを接続する光ファイバ線路1.10と、被測定物1.12と該光ファイバ線路1.10が電気光変換器1.9により接続された受信側ポート延長装置と、光ファイバ線路の光信号を電気信号に変換してネットワークネットアナライザ1.1に入力する光電気変換器1.11と、からなることを特徴とする光電気変換装置によるポート延長装置を備えた回路特性測定装置を提供する。
本装置のポート延長装置を用いて、1パス2ポート校正することにより、2ポート被測定物の回路特性の測定を行うことができる。

２）上記１記載の方向性結合器1.5の代わりに、電圧・電流検出器10.1を用いたことを特徴とする上記１記載のポート延長装置を備えた回路特性測定装置を提供する。

３）受信側ポート延長装置として、送信側ポート延長装置と同一の装置を用いたことを特徴とする上記１又は２記載のポート延長装置を備えた回路特性測定装置を提供する。
本装置のポート延長装置を用いて、フル2ポート校正することにより、2ポート被測定物の回路特性の測定を行なうことができる。

４）送信側ポート延長装置のみを持ち、1ポートの被測定物の反射係数を測定できる構造を備えていることを特徴とする上記１記載のポート延長装置を備えた回路特性測定装置を提供する。
本装置のポート延長装置を用いて、1ポート校正することにより、1ポートを持つ被測定物の回路特性の測定を行うことができる。

５）3ポート以上を持つ被測定物の回路特性を測定するネットワークアナライザにおいて、全てのポートに送信側ポート延長装置と同じ装置を用いたことを特徴とする上記３記載のポート延長装置を備えた回路特性測定装置を提供する。
本装置のポート延長装置を用いて、フルポート校正することにより、3ポート以上を持つ被測定物の回路特性の測定を行うことができる。

６）光電気変換器として、外部電源が不要な光電気変換器を用い、方向性結合器として方向性結合型プリント基板上電磁界センサを用い、電気光変換器として光変調器と電気信号検出電極間の抵抗膜により構成したことを特徴とする上記１〜５のいずれかに記載のポート延長装置を備えた回路特性測定装置を提供する。

７）前記外部電源が不要な光電気変換器の入力端子の前に光アンプを挿入し、電気光変換器の光出力の後に光アンプを挿入したことを特徴とする上記６記載のポート延長装置を備えた回路特性測定装置を提供する。

８）前記光電気変換器のバイアス電圧が調整できる電気回路を備えたことを特徴とする上記６又は７記載のポート延長装置を備えた回路特性測定装置を提供する。

９）上記７又は８記載の光アンプの後に所望周波数帯域の光のみを通す光バンドパスフィルタを備えたことを特徴とする上記７又は８記載のポート延長装置を備えた回路特性測定装置を提供する。

１０）上記６〜９記載の光電気変換器1.4と方向性結合器1.5と電気光変換器1.6を同一基板上に形成したことを特徴とする上記６〜９記載のポート延長装置を備えた回路特性測定装置を提供する。

１１）上記１〜１０記載のベクトルネットワークアナライザ1.1の代わりに電気信号源と電気信号受信機から構成されたことを特徴とする上記１〜１０記載のポート延長装置を備えた回路特性測定装置を提供する。

１２）前記電気信号源と電気光変換器の代わりに光パルス発生器を使用したことを特徴とする上記１１記載のポート延長装置を備えた回路特性測定装置を提供する。

１３）光電気変換器に対するバイアス電圧が別の光電気変換器から生成されることを特徴とする上記６又は７記載のポート延長装置を備えた回路特性測定装置を提供する。

本発明により、無線端末等のアンテナに光電気変換装置によるポート延長装置を接続すると共に、金属同軸ケーブルの代わりに光ファイバを利用して、同軸ケーブルの影響がない無線端末等のアンテナ反射特性とアンテナパターン測定を同時に行うことが可能となり、アンテナ特性測定の作業工数が短縮できる効果がある。
さらに、測定用アンテナとして任意のアンテナを使用できるために特別なアンテナや特別な工夫をする必要が無くなるという効果がある。
さらに、被測定アンテナと測定アンテナの両方に光ファイバを使用するので同軸ケーブルの設置による影響がなくなるという効果がある。

さらに、外部バイアス回路や電池が不要であり、かつ金属部分が少なくできる光電気変換器、電気光変換器、方向性結合器から構成される本願発明の光電気変換装置によるポート延長装置は、物理的・電気的に小さく出来るために、無線端末等のアンテナに取り付けた際に無線端末等の周辺回路等に影響を与える事が殆ど無くなると共に、測定系の校正が出来るので、 本来の無線端末等のアンテナ特性を測定することが出来る効果がある。
また、光ファイバを使用しているのでアンテナ間が数km以上に離れても測定系の減衰は1dB以下となり、アンテナ間距離を離した場合や野外等でアンテナと測定器を数100m程度離した場合でも測定精度が悪化しない測定装置と測定法を提供することができる。

さらに、被測定物のポートでの入射波・反射波又は電圧・電流がそのポートの極めて近傍で電気光変換され、その光信号が極めて近接した光ファイバを通過するために、光ファイバの周囲温度・振動などの変動に対する光信号の変化が同じになるために、光電気変換器の後の、電気信号の変化をうち消すことができるために、光ファイバの周辺環境変化に依らない測定装置と測定法を提供することができる。
さらに、ポート延長装置の先端の同一基板上に光電気変換器、方向性結合器または電圧・電流検出器、電気光変換器を形成するので、被測定物のポート周辺での温度変動・振動などによる周辺環境変化は光ファイバ周辺環境の変化の場合と同様にうち消すことが可能となるので、被測定物のポート周辺の環境変化に依らない測定装置と測定法を提供することができる。

さらに、光変調器では光損傷を起こさず、かつ入力電気信号の線形性を保持したままで光を最大強度変調できるようにレーザ光源出力を調整する必要があるが、光変調器の後に光アンプを用いることにより電気信号の線形性を維持したままで光信号強度を更に増加させることができるので、測定系の信号対雑音比を向上させることが出来るという優れた効果を有する。
さらに、光アンプの後に所望周波数帯域の光のみを通す光バンドパスフィルタを備えることにより、光アンプで発生する不要な光周波数成分を除去することにより、光の全入力電力による光飽和を避けることが可能となり、光電気変換器への入力光信号強度を増加させることができ、ひいては信号対雑音比を低下させることなく出力電気信号を増加させることができるという優れた効果を有する。

さらに、ベクトルネットワークアナライザの代わりに電気信号源と電気信号受信機を使用することにより、個々を別々の場所に設置できるようになり、測定条件に合わせた柔軟性のある測定が可能となるという優れた効果を有する。
さらに、電気信号源と電気光変換器の代わりに光パルス発生器を使用することにより、電気信号を光に変調することなく、直接光パルスを光電気変換器に入力できるので高出力で短いパルス幅の電気パルスを発生することができ、これにより被測定物に対する時間領域での測定装置を提供する。

さらに、光電気変換器に対するバイアス電圧を別の光電気変換器から生成することにより、電池等の大きな金属部分を持つ電源が不要とし、しかし、バイアス電圧により電気出力を増加させることが可能な測定装置を提供する。これにより、電池等の時間による電圧低下がない、安定で一定なバイアス電圧を供給できるという優れた効果がある。

以下、本発明の特徴を、図に沿って具体的に説明する。なお、以下の説明は、本願発明の理解を容易にするためのものであり、これに制限されるものではない。すなわち、本願発明の技術思想に基づく変形、実施態様、他の例は、本願発明に含まれるものである。
図１、本願発明の光電気変換装置によるポート延長装置を用いた1パス2ポート系の測定例を示す。被測定アンテナと測定用アンテナから構成される測定系は2ポートの被測定物と見なせる
ベクトルネットワークアナライザ（VNA1.1）のポート1の信号出力端子からの電気信号を電気光変換器1.2で光信号(電気信号で変調された光のこと)に変換し、その光信号は光ファイバ1.3を通り、光電気変換器1.4により元の電気信号に戻され、方向性結合器1.5で２方向に分配される。

１つの電気信号は被測定物1.12のポート1に入力し、そこで反射されて方向性結合器1.5を通り、図５の電気光変換器1.6aに入力し、そこで光信号に変換され、光ファイバ1.7aを通り、図７の光電気変換器1.8aで電気信号に変換されて、VNA1.1のポート1の受信端子Aに入力する。
別の電気信号は、図５の電気光変換器1.6bに入力し、そこで光信号に変換され、光ファイバ1.7bを通り、図７の光電気変換器1.8bで電気信号に変換されて、VNA1.1のポート1の受信端子R1に入力する。

被測定物1.12のポート2から出力された電気信号は電気光変換器1.9で光信号に変換され、光ファイバ1.10を通り、光電気変換器1.11で電気信号に変換されてVNA1.1の受信端子Bに入力する。この受信端子R1,A,Bの受信信号に対して1パス2ポートの校正法を適用することにより、被測定物1.12のSパラメータを求める。

別の例として、図４に本発明の光電気変換装置によるポート延長装置を用いた2パス2ポート系の測定例を示す。
VNA1.1のポート2と被測定物1.12のポート2を接続する光電気変換装置によるポート延長装置は、VNA1.1のポート1と被測定物1.12のポート1を接続する光電気変換装置によるポート延長装置と同じものであり、動作も同じである。
但し、VNA1.1のポート1の受信端子R1,Aに相当するモノはVNA1.1のポート2のR2,Bである。この受信端子R1,A,B,R2の受信信号に対してフル2ポートの校正法を適用することにより、被測定物1.12のSパラメータを求める。

図８−図１０に、本発明の光電気変換装置によるポート延長装置の具体例を示す。
図８に、電気光変換器1.2と光電気変換器1.4の装置の例を示す。レーザ光源1.2.1から出た光は光変調器1.2.2により電気信号で変調された光信号となり、光アンプ1.2.3で増幅され、光ファイバ1.3を通り、光電気変換器1.4の外部電源が不要な光電気変換器により元の電気信号に復調される。

図９に、電気光変換器1.6a(b)と光電気変換器1.8a(b)の例を示す。レーザ光源1.8.1a(b)から出た光は光サーキュレータ1.8.2a(b)と光ファイバ1.7a(b)を通り、光変調器1.6.1a(b)で電気信号により変調され、反射鏡により光信号が反射されて光ファイバ1.7a(b)を通って戻ってきて、光サーキュレータ1.8.2a(b)から、光アンプ1.8.4a(b)を通り、光検出器1.8.3a(b)で受信されて、電気信号に復調される。

また、電気信号で変調された光信号は、図１０の様に、反射鏡を用いずに別の光ファイバ1.7.1a(b)を通り、光アンプ1.8.4a(b)を通り、光検出器1.8.3a(b)で受信されて、電気信号に復調されてもよい。

図１１は光電気変換器1.4のバイアス電圧9.4は、光源9.1からの光を、光ファイバ9.2を通じて、光電気変換器9.3に入力され、それから発生された電圧を利用する。これによりバイアス電圧を発生される電池等の電源を不要とし、安定したバイアス電圧を供給する。

図１２は方向性結合器1.5の替わりに電圧・電流検出器10.1を用いて、被測定物1.12のポート1での電圧と電流を別々に検出して、それぞれの値を電気光変換器1.6により光信号に変換し、光ファイバ1.7を通じて、光電気変換器1.8に入力され、それから発生された電気信号を電圧・電流の値として利用する。
また、被測定物1.12のポート2の電圧を電気光変換器1.9により光信号に変換し、光ファイバ1.10を通じて、光電気変換器1.11により電気信号に戻して、これをポート2での電圧値とする。このポート1の電圧・電流値とポート2の電圧値により被測定物1.12の回路特性を求める。

図１３は、図８の光アンプ1.2.3の後に光バンドパスフィルタ13.1を接続して、光アンプ1.2.3で発生する不要な光周波数成分を除去する。これにより光電気変換器1.4に入力できる電気信号を含んだ光成分のみ増加させることにより、不要成分の光による光電気変換器1.4の光損傷を発生すること無く、出力される電気信号を増加させることができる。

図１４は、図９の光アンプ1.8.4の後に光バンドパスフィルタ13.1を接続し、光アンプ1.8.4で発生する不要な光周波数成分を除去する。これにより光検出器1.8.3に入力できる電気信号を含んだ光成分のみ増加させることにより、出力される電気信号を増加させることができる。
また、バイアス電圧9.5を光検出器1.8.3にかけることにより、出力される電気信号を増加させることができる。

図１５は、図１０の光アンプ1.8.4の後に光バンドパスフィルタ13.1を接続し、光アンプ1.8.4で発生する不要な光周波数成分を除去する。
これにより光検出器1.8.3に入力できる電気信号を含んだ光成分のみ増加させることにより、不要成分の光による光検出器1.8.3の光損傷を発生すること無く、出力される電気信号を増加させることができる。
また、バイアス電圧9.5を光検出器1.8.3にかけることにより、出力される電気信号を増加させることができる。

図１６は、図１のネットワークアナライザ1.1の替わりに、電気信号源16.1により電気信号を発生し、電気信号受信機16.2aと電気信号受信機16.2bにより光電気変換器1.8からの出力電気信号を受信する。さらに電気信号受信機16.2cにより光電気変換器1.11からの出力電気信号を受信する。

図１７は、図１６の電気信号源16.1と電気光変換器1.2の替わりに、光パルス発生器17.1を用いて、直接光パルスを光電気変換器1.4に入力して、電気パルスを発生させる。

本発明はベクトルネットワークアナライザを用いて被測定物のSパラメータを測定する際に、両者を接続する金属製の同軸ケーブルにより、そのSパラメータが変動する様な測定系において、金属製の同軸ケーブルの代わりに誘電体の光ファイバにより接続し、被測定物に取り付けられる光電気変換器と電気光変換器と方向性結合器から構成される装置は金属部分が少なく、かつ物理的に小型な為に、被測定物のSパラメータの測定に影響を与えないという特徴を有する。
また、信号源からの信号と被測定物の反射・透過信号が極めて近接した光ファイバを通ることにより、光ファイバの環境による変動をうち消すことが可能であり、かつ光ファイバは長さが数kmでも信号減衰が1dB以下にできるので、ベクトルネットワークアナライザと被測定物が遠く離れた場合でも高精度な測定が可能となる。
この特徴により、アンテナ測定全般に利用可能である。特に、被測定物に同軸ケーブルの影響を与えない点で、無線携帯端末の測定に最適である。
また、測定用金属ケーブルにより特性が変化する小型電子機器等の端子電圧・電流の測定に最適である。

本発明の光電気変換装置によるポート延長装置を用いた１パス、２ポート測定系を示す説明図である。 従来の同軸ケーブルを使用したフル２ポート系の測定例を示す説明図である。 従来の光ファイバを用いた１ポート系の測定例を示す説明図である。 本発明の光電気変換装置によるポート延長装置を用いたフル２ポート測定系を示す説明図である。 被測定物のポート１周辺の詳細図である。 従来の光ファイバを用いたアンテナパターンの測定例を示す説明図である。 ベクトルネットワークアナライザ（VNA1.1）のポート1の光電気変換器の詳細図である。 電気変換器1.2と光電気変器1.4の具体例を示す説明図である。 電気光変換器1.6a(b)と光電気変換器1.8a(b) の具体例を示す説明図である。 電気光変換器1.6a(b)と光電気変換器1.8a(b) の具体例２を示す説明図である。 光電気変換器1.4に対するバイアス電圧が光電気変換器から生成されることを示す説明図である。 方向性結合器1.5の替わりに電圧・電流検出器10.1を持つ1パス2ポート測定系を示す説明図である。 電気光変換器1.2に光バンドパスフィルタ13.1を挿入した説明図である。 光電気変換器1.8a(b)に光バンドパスフィルタ13.1を挿入した説明図である。 光電気変換器1.8a(b)の別の構成内に光バンドパスフィルタ13.1を挿入した説明図である。 ネットワークアナライザ1.1の替わりに、電気信号源16.1と電気信号受信機16.2a、16.2b、16.2cを用いて測定系を構築した説明図である。 電気信号源16.1と電気光変換器1.2の替わりに、光パルス発生器17.1を用いて時間領域測定系を構築した説明図である。

符号の説明

1.1: 回路特性を測定するネットワークアナライザ
1.12： 2ポートを持つ被測定物
1.2: 信号出力端子の電気信号を光信号に変換する電気光変換器
1.3: 電気光変換器1.2から出た光を伝搬する光ファイバ線路
1.4: 電気信号で変調された光信号を電気信号に変換する光電気変換器
1.5: 光電気変換器1.4から出力され、被測定物1.12のポート1に対する電気信号を入射波と反射波に分離する方向性結合器
1.6: 入射波・反射波により光を別々に変調する電気光変換器
1.7: 電気光変換器1.6から出た光を伝搬する光ファイバ線路
1.8: 光信号を電気信号に変換してネットワークアナライザ1.1に入力する光電気変換器
1.9: 被測定物1.12のポート2からの電気信号により光を変調する電気光変換器
1.10: 被測定物1.12とネットワークアナライザ1.1の１つの受信器入力端子間とを接続する光ファイバ線路
1.11: 光ファイバ線路の光信号を電気信号に変換してネットワークネットアナライザ1.1に入力する光電気変換器

Claims (13)

1. 2ポートを持つ被測定物1.12の回路特性を測定するネットワークアナライザ1.1と、該ネットワークアナライザ1.1に設けた少なくとも1個の信号出力端子及び少なくとも3個の受信器入力端子と、信号出力端子の電気信号を光信号に変換する電気光変換器1.2と、被測定物1.12とネットワークアナライザ1.1間を接続し、前記電気光変換器1.2から出た光を伝搬する光ファイバ線路1.3と、電気信号で変調された光信号を高周波信号に変換する光電気変換器1.4と、この光電気変換器1.4から出力される電気信号を被測定物1.12のポート1の入射波と反射波に分離する方向性結合器1.5と、この入射波により光信号を変調する電気光変換器1.6と、この反射波により光信号を変調する電気光変換器1.6により構成される送信側ポート延長装置と、電気光変換器1.6から出た光を伝搬する光ファイバ線路1.7と、この光信号を電気信号に変換してネットワークアナライザ1.1に入力する光電気変換器1.8と、被測定物1.12とネットワークアナライザ1.1の１つの受信器入力端子間とを接続する光ファイバ線路1.10と、被測定物1.12と該光ファイバ線路1.10が電気光変換器1.9により接続された受信側ポート延長装置と、光ファイバ線路の光信号を電気信号に変換してネットワークネットアナライザ1.1に入力する光電気変換器1.11と、からなることを特徴とする光電気変換装置によるポート延長装置を備えた回路特性測定装置。
2. 前記方向性結合器1.5の代わりに、被測定物1.12のポート1での電圧と電流を検出する電圧・電流検出器10.1を用いたことを特徴とする光電気変換装置によるポート延長装置を備えた請求項１記載の回路特性測定装置。
3. 受信側ポート延長装置として、送信側ポート延長装置と同一の装置を用いたことを特徴とする請求項１又は２記載のポート延長装置を備えた回路特性測定装置。
4. 送信側ポート延長装置のみを持ち、1ポートの被測定物の反射係数を測定できる構造を備えていることを特徴とする請求項１又は２記載のポート延長装置を備えた回路特性測定装置。
5. 3ポート以上を持つ被測定物の回路特性を測定するネットワークアナライザにおいて、全てのポートに送信側ポート延長装置と同じ装置を用いたことを特徴とする請求項３記載のポート延長装置を備えた回路特性測定装置。
6. 光電気変換器として、外部電源が不要な光電気変換器を用い、方向性結合器として方向性結合型プリント基板上電磁界センサを用い、電気光変換器として光変調器と電気信号検出電極間の抵抗膜により構成したことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のポート延長装置を備えた回路特性測定装置。
7. 前記外部電源が不要な光電気変換器の入力端子の前に光アンプを挿入し、電気光変換器の光出力の後に光アンプを挿入したことを特徴とする請求項６記載のポート延長装置を備えた回路特性測定装置。
8. 前記光電気変換器のバイアス電圧が被測定物の特性に応じて調整できる電気回路を備えたことを特徴とする請求項６又は請求項７記載のポート延長装置を備えた回路特性測定装置。
9. 請求項７又は８記載の光アンプ1.8の後に、所望周波数帯域の光のみを通す光バンドパスフィルタ13.1を備えたことを特徴とする請求項７又は請求項８記載のポート延長装置を備えた回路特性測定装置。
10. 請求項６〜９記載の光電気変換器1.4と方向性結合器1.5と電気光変換器1.6を同一基板上に形成したことを特徴とする請求項６〜９記載のポート延長装置を備えた回路特性測定装置。
11. 請求項１〜１０記載のベクトルネットワークアナライザ1.1の代わりに電気信号源と電気信号受信機から構成されていることを特徴とする請求項１〜１０記載のポート延長装置を備えた回路特性測定装置。
12. 前記電気信号源と電気光変換器の代わりに光パルス発生器を使用したことを特徴とする請求項１１記載のポート延長装置を備えた回路特性測定装置。
13. 光電気変換器に対するバイアス電圧が光電気変換器から生成されることを特徴とする請求項６又は７記載のポート延長装置を備えた回路特性測定装置。
    
    

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