JP2006300688A

JP2006300688A - 校正方法および校正装置

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Publication number: JP2006300688A
Application number: JP2005121955A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Sakayori; 酒寄　寛
Original assignee: Agilent Technologies Inc
Current assignee: Agilent Technologies Inc
Priority date: 2005-04-20
Filing date: 2005-04-20
Publication date: 2006-11-02
Also published as: US7315170B2; DE102006017183A1; US20060241887A1

Abstract

【課題】１つの基準信号を用いて複数のパラメータを補正できる方法および装置を提供する。
【解決手段】相反性を有する信号伝送路を介して接続される被測定物の特性を測定する装置において、信号伝送路の被測定物側の端を開放し、信号伝送路の測定装置側の端にパルス信号を送出し、送出パルス信号を測定装置側で観測してスペクトラム解析し、信号伝送路の被測定物側の端から反射されるパルス信号を測定装置側で観測してスペクトラム解析し、抵抗性負荷のインピーダンスに基づいて得られる係数と送出パルス信号のスペクトラムと反射パルス信号のスペクトラムとを参照して信号伝送路の周波数特性または伝搬遅延量を求める。実測定において、求めた周波数特性または伝搬遅延量を用いて、測定値から誤差の影響を取り除く。
【選択図】図１

Description

本発明は、測定装置の校正方法および校正装置に関する。

測定装置は、被測定物の特性を正確に測るために、測定前に校正が実施される。被測定物の出力信号を測定する装置における校正は、基準信号を定義面に印加して、その基準信号を測定装置側で観測することにより実施される。基準信号源には、校正対象によって様々な信号源が用いられる。例えば、直流精度の校正には、高精度直流電源が用いられる。また、周波数特性の校正には、高精度正弦波信号源が用いられる。さらに、タイミングの校正には、高精度パルス源が用いられる。高精度パルスは、周波数特性の校正にも用いられる（例えば、非特許文献１を参照。）。

ところで、被測定物の端子の形状や配置は様々であるので、測定装置と被測定物との間に、治具またはインタフェースなどを介在させる場合がある。例えば、半導体テスタは、様々な被測定物に対応するため、被測定物とのインタフェースを担うボードと、測定装置本体とで構成される。ボードは、ＤＵＴボード（Device Under Test board）やロードボード（load board）などである。被測定物と測定装置との間の信号経路に起因する測定誤差を取り除くためには、被測定物の端子あるいは該端子の近傍に基準信号を印加しなければならない。しかし、それは技術的に困難である。例えば、被測定物の端子付近に基準信号を印加するためには、被測定物と測定装置との間にスイッチが必要になる。その場合、スイッチが測定誤差の要因となり、しかも、その測定誤差を校正で取り除くことができない。また、半導体テスタにおいて、被測定物の端子付近に基準信号を印加する場合、基準信号はボードを経由することになる。しかし、ボードはユーザに開放されている領域であり、システム製造者が利用することができないので、被測定物の端子付近に基準信号を印加することは、実質的に不可能である。

なお、ＴＤＲ法によれば、被測定物の端子付近に信号を印加することなく、被測定物から測定装置までの信号経路に起因するタイミング誤差を取り除くことができる（例えば、特許文献１を参照。）。しかし、ＴＤＲ法は、ディジタル信号系のタイミング校正にしか利用することができず、アナログ系のタイミングを含む他のパラメータを校正することができない。

特開平１１−１９０７６０号公報（第２頁、図３） Kiyo Hiwada and Toshio Tamamura, "Dynamic Test System for High Speed Mixed Signal Devices", Transactions of International Test Conference, 1987, pp.370-375

本発明は、１つの基準信号を用いて複数のパラメータを補正できる方法および装置を提供することを目的とする。また、本発明は、被測定物と測定装置との間の信号伝送線路を含めた、測定装置または測定システム全体の特性を補正できる方法および装置を提供することを目的とする。

本第一の発明は、相反性を有する信号伝送路を介して接続される被測定物の特性を測定する装置において、周波数特性を校正する方法であって、前記信号伝送路の前記被測定物側の端に抵抗性負荷を接続するステップと、前記信号伝送路の前記測定装置側の端に基準信号を送出するステップと、前記送出基準信号を前記測定装置側で観測しスペクトラム解析するステップと、前記信号伝送路の前記被測定物側の端から反射される前記基準信号を前記測定装置側で観測しスペクトラム解析するステップと、前記抵抗性負荷のインピーダンスに基づいて得られる係数と前記送出基準信号のスペクトラムと前記反射基準信号のスペクトラムとを参照して、前記信号伝送路の周波数特性を求めるステップと、を含むことを特徴とするものである。

本第二の発明は、相反性を有する信号伝送路を介して接続される被測定物の特性を測定する装置において、タイミング特性を校正する方法であって、前記信号伝送路の前記被測定物側の端に抵抗性負荷を接続するステップと、前記信号伝送路の前記測定装置側の端に基準信号を送出するステップと、前記送出基準信号を前記測定装置側で観測しスペクトラム解析するステップと、前記信号伝送路の前記被測定物側の端から反射される前記基準信号を前記測定装置側で観測しスペクトラム解析するステップと、前記送出基準信号のスペクトラムと前記反射基準信号のスペクトラムとを参照して、前記信号伝送路の伝搬遅延量を求めるステップと、を含むことを特徴とするものである。

本第三の発明は、相反性を有する信号伝送路を介して接続される被測定物の特性を測定する装置において、周波数特性を校正する方法であって、前記信号伝送路の前記被測定物側の端に抵抗性負荷を接続するステップと、前記信号伝送路の前記測定装置側の端に基準信号を送出するステップと、前記信号伝送路の前記被測定物側の端から反射される前記基準信号を前記測定装置側で観測しスペクトラム解析するステップと、前記抵抗性負荷のインピーダンスに基づいて得られる係数と前記反射基準信号のスペクトラムとを参照して、前記信号伝送路の周波数特性を求めるステップと、を含むことを特徴とするものである。

本第四の発明は、本第三の発明において、前記反射基準信号または前記反射基準信号のスペクトラムを、前記送出基準信号の振幅値を用いて正規化するステップ、をさらに含むことを特徴とするものである。

本第五の発明は、本第一の発明乃至本第四の発明のいずれかの方法あって、前記基準信号がパルス信号であることを特徴とするものである。

本第六の発明は、相反性を有する信号伝送路を介して接続される被測定物の特性を測定する装置において、周波数特性を校正する方法であって、前記信号伝送路の前記被測定物側の端に抵抗性負荷を接続するステップと、前記信号伝送路の前記測定装置側の端に基準パルス信号を送出するステップと、前記信号伝送路の前記被測定物側の端から反射される前記基準パルス信号を前記測定装置側で観測しスペクトラム解析するステップと、前記反射基準信号のスペクトラムを参照して、前記信号伝送路の相対伝搬遅延量を求めるステップと、を含むことを特徴とするものである。

本第七の発明は、本第一の発明乃至本第六の発明のいずれかの方法あって、前記抵抗性負荷が短絡であることを特徴とするものである。

本第八の発明は、相反性を有する信号伝送路を介して接続される被測定物の特性を測定する装置であって、前記信号伝送路の前記測定装置側の端に基準信号を送出する信号発生器と、前記送出基準信号を前記測定装置側で観測しスペクトラム解析する手段と、前記信号伝送路の前記被測定物側の端から反射される前記基準信号を前記測定装置側で観測しスペクトラム解析する手段と、前記信号伝送路の前記被測定物側の端に接続される抵抗性負荷のインピーダンスに基づいて得られる係数と前記送出基準信号のスペクトラムと前記反射基準信号のスペクトラムとを参照して、前記信号伝送路の周波数特性を求める手段と、を備え、前記周波数特性を参照して、前記信号伝送路に起因する測定誤差を測定結果から除去できるようにしたことを特徴とするものである。

本第九の発明は、相反性を有する信号伝送路を介して接続される被測定物の特性を測定する装置において、前記信号伝送路の前記測定装置側の端に基準信号を送出する手段と、前記送出基準信号を前記測定装置側で観測しスペクトラム解析する手段と、前記信号伝送路の前記被測定物側の端から反射される前記基準信号を前記測定装置側で観測しスペクトラム解析する手段と、前記送出基準信号のスペクトラムと前記反射基準信号のスペクトラムと前記信号伝送路の前記被測定物側の端に接続される抵抗性負荷のインピーダンスに基づいて得られる係数とを参照して、前記信号伝送路の伝搬遅延量を求める手段と、を備え、前記伝搬遅延量を参照して、前記信号伝送路に起因する測定誤差を測定結果から除去できるようにしたことを特徴とするものである。

本第十の発明は、相反性を有する信号伝送路を介して接続される被測定物の特性を測定する装置であって、前記信号伝送路の前記測定装置側の端に基準信号を送出する手段と、前記信号伝送路の前記被測定物側の端から反射される前記基準信号を前記測定装置側で観測しスペクトラム解析する手段と、前記信号伝送路の前記被測定物側の端に接続される抵抗性負荷のインピーダンスに基づいて得られる係数と前記反射基準信号のスペクトラムとを参照して、前記信号伝送路の周波数特性を求める手段と、を備え、前記周波数特性を参照して、前記信号伝送路に起因する測定誤差を測定結果から除去できるようにしたことを特徴とするものである。

本第十一の発明は、本第十の発明において、前記反射基準信号または前記反射基準信号のスペクトラムを、前記送出基準信号の振幅値を用いて正規化する手段、をさらに備えることを特徴とするものである。

本第十二の発明は、本第八の発明乃至本十一の発明のいずれかの装置において、前記基準信号がパルス信号であることを特徴とするものである。

本第十三の発明は、相反性を有する信号伝送路を介して接続される被測定物の特性を測定する装置であって、前記信号伝送路の前記測定装置側の端に基準信号を送出する手段と、前記信号伝送路の前記被測定物側の端から反射される前記基準信号を前記測定装置側で観測しスペクトラム解析する手段と、前記反射基準信号のスペクトラムを参照して、前記信号伝送路の相対伝搬遅延量を求める手段と、を備えることを特徴とするものである。

本第十四の発明は、本第八の発明乃至本十三の発明のいずれかの装置において、前記抵抗性負荷が開放であることを特徴とするものである。

本発明によれば、１つの基準信号を用いて複数のパラメータを補正できる方法および装置を提供することができる。また、本発明は、被測定物と測定装置との間の信号伝送線路を含めた、測定装置または測定システム全体の特性を補正できる方法および装置を提供することができる。さらに、本発明は、伝搬遅延量をスペクトラムの位相から導出しているので、従来に比べて高精度に伝搬遅延量を求めることができる。

本発明の実施の形態を、添付の図面を参照しながら、以下に説明する。ここで、図１を参照する。図１は、本発明の第一の実施形態である測定装置１００のブロック図を示す。図１において、測定装置１００は、コネクタ１１０と、測定部１２０と、演算部１３０と、基準信号発生器１４０とを備える。測定部１２０は、信号を測定する装置である。また、測定部１２０は、信号波形を観測する機能を有する。演算部１３０は、測定部１２０の出力信号に演算処理を施す装置である。基準信号発生器１４０は、ステップパルスを出力する装置である。基準信号発生器１４０が無負荷時に出力するパルス信号の振幅をＡとする。コネクタ１１０と測定部１２０との間には、伝送ライン１５０がある。伝送ライン１５０は、測定装置１００内で信号を伝送するための線路であって、例えば、ケーブルやストリップラインなどである。伝送ライン１５０と測定部１２０との間には、スイッチ１６０がある。スイッチ１６０は、測定部１２０を伝送ライン１５０に、直接または抵抗器１７０を介して接続するスイッチである。伝送ライン１５０と基準信号発生器１４０との間には、スイッチ１８０がある。スイッチ１８０は、伝送ライン１５０と基準信号発生器１４０とを選択的に接続するスイッチである。

なお、測定部１２０の入力インピーダンス、基準信号発生器の出力インピーダンスをＺとする。また、コネクタ１１０、伝送ライン１５０、スイッチ１６０、スイッチ１８０および伝送ライン２００の特性インピーダンスも、Ｚとする。さらに、図内の接続細線は回路に影響ないものとする。例えば、接続細線の物理長および電気長は、他の要素に比べて十分に短いものとする。

測定装置１００は、伝送ライン２００を介して被測定物３００と接続されている。伝送ライン２００は、信号を伝送するための線路であって、例えば、ケーブルやストリップラインなどである。伝送ライン２００は、コネクタ２１０を介して測定装置１００のコネクタ２１０と接続されている。

次に、図１と図２を参照しながら、測定装置１００の校正手順を以下に説明する。本実施形態においては、伝送ライン２００と被測定物３００とを分離し、定義面Ｊで校正するものとする。図２は、測定装置１００の校正手順を示すフローチャートである。

まず、ステップＳ１１において、校正のための初期設定を行う。具体的には、スイッチ１６０をａ２側に投じる。また、スイッチ１８０をオンにする。また、被測定物３００は伝送ライン２００から切り離しておく。

次に、ステップＳ１２において、基準信号であるパルス信号Ｐｉを基準信号発生器１４０から送出する。基準信号発生器１４０に接続される負荷のインピーダンスと基準信号発生器１４０の出力インピーダンスとの分圧効果により、パルス信号Ｐｉの振幅はＡ／２となる。ここで、パルス信号Ｐｉの振幅（Ａ／２）をＥｉとする。

パルス信号Ｐｉは、基準信号発生器１４０から送出されると、スイッチ１８０、抵抗器１７０を通り、測定部１２０に至る。また、パルス信号Ｐｉは、スイッチ１８０、伝送ライン１５０、コネクタ１１０および２１０を順に通り、伝送ライン２００に到達する。伝送ライン２００の被測定物３００側の端は開放されている。そのため、パルス信号Ｐｉは、伝送ライン２００の被測定物３００側の端で、極性が変わることなく同振幅で反射される。この反射されたパルス信号をＰｒとする。ここで、パルス信号Ｐｒの振幅をＥｒとする。パルス信号Ｐｒは、伝送ライン２００、コネクタ２１０および１１０、抵抗器１７０を順に通り、測定部１２０に至る。

ここで、図３を参照する。図３は、測定部１２０の入力において観測される信号波形Ｘを示す。図３において、縦軸は信号振幅レベルを表し、横軸は時間を表す。時間ｔ２で立ち上がるパルスは、パルス信号Ｐｉである。また、時間ｔ３で立ち上がるパルスは、パルス信号Ｐｒである。パルス信号Ｐｉの立ち上がり後の平坦部が長いため、パルス信号Ｐｒはパルス信号Ｐｉに重畳している。図３において、時間ｔ２と時間ｔ３との差は、伝送ライン２００の電気長と伝送ライン１５０の電気長との和の２倍に相当する。以下、図１、図２および図３を参照する。

次に、ステップＳ１３において、パルス信号Ｐｉとパルス信号Ｐｒを含む信号波形Ｘを測定部１２０により観測する。例えば、測定部１２０は、始点ｔ１から終点ｔ４の範囲で信号波形Ｘを標本化しアナログ・ディジタル変換する。標本化周波数は、所望の周波数分解能が得られるように、パルス信号Ｐｉおよびパルス信号Ｐｒの周波数帯域を十分に上回って設定される。始点ｔ１は、時間ｔ２よりも前に設定される。また、標本時間、すなわち始点ｔ１と終点ｔ４との差は、後述するスペクトラム解析で十分な分解能が得られるように設定される。変換された信号波形Ｘは、測定部１２０に蓄積され、後の処理で利用される。なお、変換された信号波形Ｘは、演算部１３０など他の装置に蓄積されても良い。

次に、ステップＳ１４において、蓄積された信号波形Ｘから、パルス信号Ｐｉとパルス信号Ｐｒを個々に抽出し、それぞれのパルス信号をスペクトラム解析する。まず、蓄積された信号波形Ｘについて時間ｔ３以降の部分を振幅Ｅｉに固定した信号波形をＸｉとする。この時に得られる信号波形Ｘｉを図４に示す。この信号波形Ｘｉは、パルス信号Ｐｉを表している。次に、蓄積された信号波形ＸからＤＣオフセットＥｉを差し引き、さらに時間ｔ３以前の部分を振幅０に固定した信号波形をＸｒとする。この時に得られる信号波形Ｘｒを図５に示す。この信号波形Ｘｒは、パルス信号Ｐｒを表している。そして、信号波形Ｘｉおよび信号波形Ｘｒのそれぞれのスペクトラムを求める。例えば、信号波形Ｘｉに対してＦＦＴ処理を施してスペクトラムＳｉを得る。また、信号波形ＸｒにＦＦＴ処理を施してスペクトラムＳｒを得る。

次に、ステップＳ１５において、点Ｍと定義面Ｊとの間の信号伝送路Ｆの周波数特性を求める。信号伝送路Ｆの周波数特性は、信号伝送路Ｆが相反性を有していれば、スペクトラムＳｉとスペクトラムＳｒとのベクトル比から求めることができる。なお、信号伝送路Ｆは、信号を伝送する全要素を含む。従って、本実施形態において、信号伝送路Ｆは、伝送ライン１５０および２００のみならず、コネクタ１１０および２１０をも含む。本実施形態において、信号伝送路Ｆは相反性を有するものとする。また、周波数特性は、周波数−振幅特性と周波数−位相特性の両方である。以下、周波数−振幅特性を単に振幅特性とも称する。また、周波数−位相特性を単に位相特性とも称する。

さて、信号伝送路Ｆの被測定物３００側の端（定義面Ｊ）に抵抗性負荷を接続する時、振幅特性｜Ｈ（ω）｜および位相特性φ（ω）は次式で得られる。なお、抵抗性負荷は、時間に関係なく常に一定の反射をもたらすことができる。抵抗性負荷の例としては、開放（本実施形態）、短絡、抵抗器などがある。

ここで、ａｒｇ（）は、括弧内の値の偏角（ｒａｄ）を求める関数である。位相変動量が大きい場合、ａｒｇ（）は、アンラップされた位相を出力することが望ましい。また、Ｚ_Ｏは、信号伝送路Ｆの特性インピーダンスである。さらに、Ｚ_Ｌは、信号伝送路Ｆの被測定物３００側の端に接続される抵抗性負荷のインピーダンス（抵抗値または特性インピーダンス）である。本実施形態において、Ｚ_Ｌは無限大であるので、ｋは１になる。なお、上式において、スペクトラムＳｒおよびスペクトラムＳｉは、ベクトル値である。

上式によって得られる振幅特性｜Ｈ（ω）｜および位相特性φ（ω）は、実測定まで保存される。信号伝送路Ｆの伝搬遅延量を求めない場合には、ステップＳ１７へ進み、処理を終了する。

次に、ステップＳ１６において、位相特性φ（ω）から信号伝送路Ｆの伝搬遅延量ｔｄ（ω）を求める。伝搬遅延量ｔｄ（ω）は、次式で求められる。下式によって得られる伝搬遅延量ｔｄ（ω）は、実測定まで保存される。

最後にステップＳ１７において、測定のための設定を行う。具体的には、スイッチ１６０をａ１に投じる。また、スイッチ１８０をオフにする。そして、被測定物３００を伝送ライン２００に接続する。なお、本ステップは、必要に応じて実施される。例えば、校正をやり直す場合には、本ステップを実施せずとも良い。

上記の手順によって得られた周波数−振幅特性、周波数−位相特性および伝搬遅延量は、実測定において信号伝送路Ｆが測定結果に及ぼす影響を測定結果から除去する際に参照される。

ところで、パルス信号Ｐｉを高精度なステップパルスと見なせる場合、上記とは異なる方法で、周波数−振幅特性、周波数−位相特性を求めることができる。その方法を、第二の実施形態として、以下に説明する。なお、高精度なステップパルスとは、パルスの遷移時間が被校正対象物のパルス応答に比べて十分に短く、平坦部にはサグ（sag）がなく、リンギング（ringing）やオーバシュート（overshoot）が小さいパルスである。

ここで、図１と図６を参照する。第二の実施形態では、以下の手順により測定装置１００が校正される。第二の実施形態は、第一の実施形態と同様に、定義面Ｊで校正するものとする。なお、図６は、測定装置１００の別の校正手順を示すフローチャートである。

まず、ステップＳ２１において、校正のための初期設定を行う。そして次に、ステップＳ２２において、基準信号であるパルス信号Ｐｉを基準信号発生器１４０から送出する。ステップＳ２１およびステップＳ２２のそれぞれは、図２のステップＳ１１およびステップＳ１２のそれぞれと同じであるので、個々の詳細説明は省略する。

ここで、図７を参照する。図７は、測定部１２０の入力において観測される信号波形Ｘを示す。信号波形Ｘは、図３に示すものと同じである。図７において、縦軸は信号振幅レベルを表し、横軸は時間を表す。以下、図１、図６および図７を参照する。

次に、ステップＳ２３において、パルス信号Ｐｒを含む信号波形Ｘを測定部１２０により観測する。例えば、測定部１２０は、始点ｔ６から終点ｔ７の範囲で信号波形Ｘを標本化しアナログ・ディジタル変換する。標本化周波数は、所望の周波数分解能が得られるように、パルス信号Ｐｒの周波数帯域を十分に上回って設定される。始点ｔ６は、時間ｔ４よりも前に設定される。また、標本時間、すなわち始点ｔ６と終点ｔ７との差は、後述するスペクトラム解析で十分な分解能が得られるように設定される。変換された信号波形Ｘｐは、測定部１２０に蓄積され、後の処理で利用される。なお、変換された信号波形Ｘｐは、演算部１３０など他の装置に蓄積されても良い。

次に、ステップＳ２４において、蓄積された信号波形Ｘｐを、パルス信号Ｐｉの振幅値で正規化する。パルス信号Ｐｉの振幅値は、実際に測定されても良いし、理論値を用いても良い。なお、正規化は、後述のスペクトラム解析の後に実施されても良い。なお、本ステップは、必要に応じて実施される。例えば、３ｄＢ帯域幅のみを求めたい場合などは、本ステップを実施せずとも良い。

次に、ステップＳ２５において、蓄積された信号波形Ｘｐをスペクトラム解析する。まず、信号波形ＸｐからＤＣオフセットＥｉを差し引き、さらに時間微分して信号波形Ｘｄ（不図示）を得る。そして、信号波形Ｘｄのスペクトラムを求める。例えば、信号波形ＸｄにＦＦＴ処理を施してスペクトラムＳｄを得る。

次に、ステップＳ２６において、点Ｍと定義面Ｊとの間の信号伝送路Ｆの周波数特性を求める。なお、周波数特性は、周波数−振幅特性と周波数−位相特性の両方である。また、信号伝送路Ｆは、信号を伝送する全要素を含む。従って、本実施形態において、信号伝送路Ｆは、伝送ライン１５０および２００のみならず、コネクタ１１０および２１０をも含む。

さて、信号伝送路Ｆは相反性を有し、信号伝送路Ｆの被測定物３００側の端（定義面Ｊ）に抵抗性負荷を接続する時、振幅特性｜Ｈ（ω）｜および位相特性φ（ω）は次式で得られる。なお、抵抗性負荷は、既述のとおりである。

ここで、ａｒｇ（）、Ｚ_Ｏ、Ｚ_Ｌおよびｋは、既述のとおりである。なお、上式において、スペクトラムＳｄは、ベクトル値である。

上式によって得られる振幅特性｜Ｈ（ω）｜および位相特性φ（ω）は、実測定まで保存される。

最後にステップＳ２７において、測定のための設定を行う。具体的には、スイッチ１６０をａ１に投じる。また、スイッチ１８０をオフにする。なお、本ステップは、必要に応じて実施される。例えば、校正をやり直す場合には、本ステップを実施する必要がない。

上記の手順によって得られた周波数−振幅特性、および、周波数−位相特性は、実測定において信号伝送路Ｆが測定結果に及ぼす影響を測定結果から除去する際に参照される。

これまでに説明した実施形態のそれぞれは、以下のように変形することができる。例えば、本第一の実施形態において、パルス信号Ｐｉはｔ１−ｔ４間でのみステップパルスと見なすことができれば良く、パルス信号Ｐｉが完全なステップパルスであることを必要としない。また、本第一の実施形態において、パルス信号Ｐｉは校正すべき周波数帯域において成分を含む信号であれば良く、パルス信号Ｐｉがステップパルスであることを必要としない。例えば、本第一の実施形態において、パルス信号Ｐｉはマルチキャリア信号であっても良い。さらに、本第二の実施形態において、パルス信号Ｐｉはｔ６−ｔ７間でのみステップパルスと見なすことができれば良く、パルス信号Ｐｉが完全なステップパルスであることを必要としない。

また、上記の２つの実施形態において、送信するステップパルスは、標本期間において、ステップパルスであれば良いので、幾つかの変形が可能である。例えば、ステップパルスは、立ち上がり後の平坦部が有限長であっても良い。また、ステップパルスは、繰り返しパルスであっても良い。

さらに、上記の２つの実施形態において、測定部１２０は、理想的な特性を有するものと仮定している。しかし、実際には、測定部１２０も誤差要因を含んでいる場合がある。これを取り除くためには、測定部１２０の校正を追加で実施すれば良い。測定部１２０の校正は、測定部１２０が実際に受信するパルス信号Ｐｉと基準信号発生器１４０が送出するパルス信号の理想波形とについて、スペクトラム比較を実施すれば良い。スペクトラム比較の結果から、第一の実施形態や第二の実施形態で示した解析手法を用いることにより、測定部１２０の周波数特性などを求めることができる。なお、測定部１２０の校正は、信号伝送路の校正の前で実施されても良いし、信号伝送路の校正の後で実施されても良い。

上記の第一の実施形態において説明された校正方法を用いることにより、複数の測定装置のそれぞれに接続される信号伝送路間のスキューを調整することができる。

本発明の実施例を、添付の図面を参照しながら、以下に説明する。ここで、図８を参照する。図８は、本発明の第一の実施例である測定装置４００のブロック図を示す。図８において、測定装置４００は、図１に示す測定装置１００を含んでいる。従って、図１と同一の参照番号を有する構成要素について詳細説明を省略する。

さて、図８において、測定装置４００は、コネクタ１１１と、測定部１２１と、演算部１３１とをさらに備える。測定部１２１は、信号を測定する装置である。また、測定部１２１は、信号波形を観測する機能を有する。演算部１３１は、測定部１２１の出力信号に演算処理を施す装置であって、測定部１２１に接続されている。コネクタ１１１と測定部１２１との間には、伝送ライン１５１がある。伝送ライン１５１は、信号を伝送するための線路であって、例えば、ケーブルやストリップラインなどである。伝送ライン１５１と測定部１２１との間には、スイッチ１６１がある。スイッチ１６１は、測定部１２１を伝送ライン１５１に、直接または抵抗器１７１を介して接続するスイッチである。伝送ライン１５１と基準信号発生器１４０との間には、スイッチ１８１がある。スイッチ１８１は、伝送ライン１５１と基準信号発生器１４０とを選択的に接続するスイッチである。

なお、測定部１２１の入力インピーダンス、基準信号発生器の出力インピーダンスをＺとする。また、コネクタ１１１、伝送ライン１５１、スイッチ１６１、スイッチ１８１および伝送ライン２０１の特性インピーダンスも、Ｚとする。さらに、図内の接続細線は回路に影響ないものとする。例えば、接続細線の物理長および電気長は、回路内の他の要素に比べて十分に短いものとする。

測定装置４００は、伝送ライン２０１を介して被測定物３０１と接続されている。伝送ライン２０１は、信号を伝送するための線路であって、例えば、ケーブルやストリップラインなどである。伝送ライン２０１は、コネクタ２１１を介して測定装置４００のコネクタ２１１と接続されている。

第一の実施例では、以下の手順によりスキューが調整される。まず、被測定物３００に代えて抵抗性負荷を接続し、スイッチ１６０をａ２側に投じ、スイッチ１８０をオンする。そして、基準信号発生器１４０でパルス信号を送出し、測定部１２０で送出および反射パルスを観測する。その観測した波形に基づいて、点Ｍと定義面Ｊとの間の信号伝送路Ｆの伝搬遅延量を演算部１３０で求める。次に、被測定物３０１に代えて抵抗性負荷を接続し、スイッチ１６１をａ２側に投じ、スイッチ１８０をオフし、スイッチ１８１をオンする。そして、基準信号発生器１４０でパルス信号を送出し、測定部１２１で送出および反射パルスを観測する。その観測した波形に基づいて、点Ｎと定義面Ｊとの間の信号伝送路Ｆの伝搬遅延量を演算部１３０で求める。以上の手順で求められた、２つの伝搬遅延量の差が信号伝送路間のスキューとなる。このスキューの補正は、例えば、信号伝送路に遅延成分を付加するか、測定後の処理により仮想的に遅延成分を付加することにより実施される。

また、上記の第二の実施形態において説明された校正方法を用いることにより、複数の測定装置のそれぞれに接続される信号伝送路間のスキューを調整することもできる。この場合のスキュー調整手順は、上記の第一の実施例と基本的には同じである。異なる点は、信号観測にある。本第二の実施例では、反射信号の観測開始点を揃える必要がある。つまり、基準信号発生器１４０から送出されるパルスに対する観測開始点の（相対）時間位置を同じにする必要がある。このようにして観測されスペクトラム解析することにより、各信号伝送路に関する位相特性が得られる。この位相特性について、時間微分を施すと、観測開始点を基準時間点とする相対的な伝搬遅延量が得られる。この伝搬遅延量を比較することにより、信号伝送路間のスキュー量が明らかになる。補正の手法については、既述の通りである。

本発明の第一の実施形態である測定装置１００を示すブロック図である。本発明の第一の実施形態における校正手順を示すフローチャートである。信号波形Ｘを示す図である。信号波形Ｘｉを示す図である。信号波形Ｘｒを示す図である。本発明の第二の実施形態における校正手順を示すフローチャートである。信号波形Ｘを示す図である。実施例１である測定装置４００のブロック図を示す図である。

符号の説明

１００，４００測定装置
１１０，１１１，２１０，２１１コネクタ
１２０，１２１測定部
１３０，１３１演算部
１４０基準信号発生器
１５０，１５１，２００，２０１伝送ライン
１６０，１６１，１８０，１８１スイッチ
１７０，１７１抵抗器
３００，３０１被測定物

Claims

相反性を有する信号伝送路を介して接続される被測定物の特性を測定する装置において、周波数特性を校正する方法であって、
前記信号伝送路の前記被測定物側の端に抵抗性負荷を接続するステップと、
前記信号伝送路の前記測定装置側の端に基準信号を送出するステップと、
前記送出基準信号を前記測定装置側で観測しスペクトラム解析するステップと、
前記信号伝送路の前記被測定物側の端から反射される前記基準信号を前記測定装置側で観測しスペクトラム解析するステップと、
前記抵抗性負荷のインピーダンスに基づいて得られる係数と前記送出基準信号のスペクトラムと前記反射基準信号のスペクトラムとを参照して、前記信号伝送路の周波数特性を求めるステップと、
を含む方法。
相反性を有する信号伝送路を介して接続される被測定物の特性を測定する装置において、タイミング特性を校正する方法であって、
前記信号伝送路の前記被測定物側の端に抵抗性負荷を接続するステップと、
前記信号伝送路の前記測定装置側の端に基準信号を送出するステップと、
前記送出基準信号を前記測定装置側で観測しスペクトラム解析するステップと、
前記信号伝送路の前記被測定物側の端から反射される前記基準信号を前記測定装置側で観測しスペクトラム解析するステップと、
前記送出基準信号のスペクトラムと前記反射基準信号のスペクトラムとを参照して、前記信号伝送路の伝搬遅延量を求めるステップと、
を含む方法。
相反性を有する信号伝送路を介して接続される被測定物の特性を測定する装置において、周波数特性を校正する方法であって、
前記信号伝送路の前記被測定物側の端に抵抗性負荷を接続するステップと、
前記信号伝送路の前記測定装置側の端に基準信号を送出するステップと、
前記信号伝送路の前記被測定物側の端から反射される前記基準信号を前記測定装置側で観測しスペクトラム解析するステップと、
前記抵抗性負荷のインピーダンスに基づいて得られる係数と前記反射基準信号のスペクトラムとを参照して、前記信号伝送路の周波数特性を求めるステップと、
を含む方法。
前記反射基準信号または前記反射基準信号のスペクトラムを、前記送出基準信号の振幅値を用いて正規化するステップ、をさらに含むことを特徴とする請求項３に記載の方法。
前記基準信号がパルス信号であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の方法。
相反性を有する信号伝送路を介して接続される被測定物の特性を測定する装置において、周波数特性を校正する方法であって、
前記信号伝送路の前記被測定物側の端に抵抗性負荷を接続するステップと、
前記信号伝送路の前記測定装置側の端に基準パルス信号を送出するステップと、
前記信号伝送路の前記被測定物側の端から反射される前記基準パルス信号を前記測定装置側で観測しスペクトラム解析するステップと、
前記反射基準信号のスペクトラムを参照して、前記信号伝送路の相対伝搬遅延量を求めるステップと、
を含む方法。
前記抵抗性負荷が短絡であることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の方法。
相反性を有する信号伝送路を介して接続される被測定物の特性を測定する装置であって、
前記信号伝送路の前記測定装置側の端に基準信号を送出する信号発生器と、
前記送出基準信号を前記測定装置側で観測しスペクトラム解析する手段と、
前記信号伝送路の前記被測定物側の端から反射される前記基準信号を前記測定装置側で観測しスペクトラム解析する手段と、
前記信号伝送路の前記被測定物側の端に接続される抵抗性負荷のインピーダンスに基づいて得られる係数と前記送出基準信号のスペクトラムと前記反射基準信号のスペクトラムとを参照して、前記信号伝送路の周波数特性を求める手段と、
を備え、
前記周波数特性を参照して、前記信号伝送路に起因する測定誤差を測定結果から除去できるようにしたことを特徴とする装置。
相反性を有する信号伝送路を介して接続される被測定物の特性を測定する装置において、
前記信号伝送路の前記測定装置側の端に基準信号を送出する手段と、
前記送出基準信号を前記測定装置側で観測しスペクトラム解析する手段と、
前記信号伝送路の前記被測定物側の端から反射される前記基準信号を前記測定装置側で観測しスペクトラム解析する手段と、
前記送出基準信号のスペクトラムと前記反射基準信号のスペクトラムと前記信号伝送路の前記被測定物側の端に接続される抵抗性負荷のインピーダンスに基づいて得られる係数とを参照して、前記信号伝送路の伝搬遅延量を求める手段と、
を備え、
前記伝搬遅延量を参照して、前記信号伝送路に起因する測定誤差を測定結果から除去できるようにしたことを特徴とする装置。
相反性を有する信号伝送路を介して接続される被測定物の特性を測定する装置であって、
前記信号伝送路の前記測定装置側の端に基準信号を送出する手段と、
前記信号伝送路の前記被測定物側の端から反射される前記基準信号を前記測定装置側で観測しスペクトラム解析する手段と、
前記信号伝送路の前記被測定物側の端に接続される抵抗性負荷のインピーダンスに基づいて得られる係数と前記反射基準信号のスペクトラムとを参照して、前記信号伝送路の周波数特性を求める手段と、
を備え、
前記周波数特性を参照して、前記信号伝送路に起因する測定誤差を測定結果から除去できるようにしたことを特徴とする装置。
前記反射基準信号または前記反射基準信号のスペクトラムを、前記送出基準信号の振幅値を用いて正規化する手段、をさらに備えることを特徴とする請求項１０に記載の装置。
前記基準信号がパルス信号であることを特徴とする請求項８乃至請求項１１のいずれかに記載の装置。
相反性を有する信号伝送路を介して接続される被測定物の特性を測定する装置であって、
前記信号伝送路の前記測定装置側の端に基準信号を送出する手段と、
前記信号伝送路の前記被測定物側の端から反射される前記基準信号を前記測定装置側で観測しスペクトラム解析する手段と、
前記反射基準信号のスペクトラムを参照して、前記信号伝送路の相対伝搬遅延量を求める手段と、
を備えることを特徴とする装置。
前記抵抗性負荷が開放であることを特徴とする請求項８乃至請求項１３のいずれかに記載の装置。